Нормы времени на проведение технологических операций и расчет числа операций в сутки

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 14Следующая ⇒

Число операций в сутки, которое должно быть проведено в сутки для обеспечения заданной производительности, определяем по формуле:

[10]

где - число операций в сутки;

– продолжительность операции, лимитирующей процесс, ч.

[10]

где - время, обусловленное технологическим режимом и не зависящее от масштабов загрузки, ч;

– время на проведение элемента операции, в которых необходимо участие аппаратчика, ч;

– время, которое зависит от масштабов загрузки, ч.

Нормы времени на проведение технологических операций

Таблица 4.5.14

Наименование операции	, мин	, мин	, мин
по регламенту	по проекту
ТП-1 «Получение диметиламиноэтилбензилата (ДМАЭБ)»
Р-1 Загрузка воды
Загрузка бензацина ГХ
Нагрев массы до 35-40 ºС
Выдержка
Охлаждение массы до 15-17 ºС
Загрузка угля
Выдержка
Передача массы на друк-фильтр Ф-5
Итого:(280)
Ф-5 Загрузка массы из Р-1
Фильтрация
Передача массы в реактор Р-7
Выгрузка отработанного угля
Итого:(140)
Р-7 Загрузка воды
Загрузка едкого натра
Перемешивание
Передача массы в мерник М-10
Итого:(135)
Р-8 Загрузка бензацина ГХ (прием из Ф-5)
Загрузка раствора едкого натра
Отбор пробы и анализ
Выдержка
Передача массы на центрифугу Ф-11
Загрузка воды для промывки осадка на центрифуге Ф-11
Передача промывной воды на центрифугу Ф-11
Итого:(250)
Ф-11 Загрузка массы из Р-8
Фильтрация
Слив маточного раствора
Промывка осадка водой через Р-8
Слив промывной воды
Выгрузка влажного осадка
Итого:(200)
Сш -13 Загрузка влажного продукта
Сушка
Отбор пробы и анализ
Выгрузка сухого осадка
Итого:(275)
ТП-2 «Получение метацина технического»
Р-15 Загрузка ацетона
Загрузка йодистого метила
Загрузка ДМАЭБ
Отбор пробы и анализ
Выдержка
Охлаждение массы до 0 ºС
Передача массы в Ф-21
Итого:(630)
Ф- 21 Загрузка массы из Р-16
Фильтрация
Слив маточного раствора
Промывка осадка этанолом
Слив промывного этанола
Сушка
Отбор пробы и анализ
Выгрузка сухого осадка (метацина технического)
Итого:(420)
ТП-3 «Получение метацина фармакопейного»
Р-29 Загрузка этилового спирта
Загрузка воды
Загрузка метацина технического
Нагрев массы до 70-75 ºС
Отбор пробы и анализ
Загрузка угля
Перемешивание
Передача массы на друк-фильтр Ф-31
Итого:(240)
Ф-31 Нагрев фильтра
Загрузка массы из Р-29
Фильтрация
Передача массы в реактор Р-32
Выгрузка отработанного угля
Итого:(160)
Р-32 Прием массы из друк-фильтра Ф- 31
Отбор пробы и анализ
Охлаждение массы до 15-20 ºС
Охлаждение массы до 4 ºС
Выдержка
Передача массы в фильтр-сушилку Ф-33
Итого:(280)
Ф-33 Загрузка массы из Р-32
Фильтрация
Слив маточного раствора
Промывка осадка этанолом
Слив промывного этанола
Сушка
Отбор пробы и анализ
Выгрузка сухого осадка (метацина фармакопейного)
Итого:(445)

Самой продолжительной операцией является операция йодометилирования
ДМАЭБ. Для более рационального ведения процесса согласование времени работы аппаратов будем проводить по наиболее продолжительной операции, т.е.:

Следовательно:

Выбор реактора Р- 15 для проведения йодометилирования ДМАЭБ

, [10]

где – объем реакционной массы, л;

– число аппаратов (1);

– коэффициент заполнения аппарата;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10%).

Таблица 4.5.15

	Р -15
, л	128,18
	0,8
кипение	-
газообразование	-
, м3	0,08
тип аппарата	СЭрн0,1-1-02-01
, л	96,58

В качестве реактора для проведения йодометилирования ДМАЭБ выбран стальной эмалированный аппарат с эллиптическим днищем, и плоской съемной крышкой СЭ_рн0,1-1-02-01.

Параметры аппарата

Таблица 4.5.16

Проверка применимости реактора

Реактор подобран верно, если минимальный объем жидкости, находящийся в аппарате, полностью закрывает мешалку данного реактора. То есть, выполняется условие [10]:

где – минимальный объем жидкости в аппарате, м³;

–диаметр аппарата, м;

–минимальная высота жидкости в аппарате, м.

- для тихоходных мешалок

где – высота мешалки, м;

– диаметр мешалки, м.

Таблица 4.5.17

	Р -15
, л	96,58
, м	0,257
	0,04
	+

Следовательно, условие применимости реактора выполняется. Выбранный реактор может быть использован для проведения процесса йодометилирования ДМАЭБ.

Выбор оборудования

Ø Реактор очистки бензацина (Р-1)

Номинальная вместимость аппарата:

, [22]

где – объем реакционной массы, л;

– число аппаратов (1);

– коэффициент заполнения аппарата;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

0,072 м³

Выбираем реактор вертикальный стальной 0110.

Реактор с эллиптическим днищем, съемной эллиптической крышкой, с рубашкой. Мешалка рамная.

V=0,1 м³

D=400 мм S₁=4 мм G=335 кг

d₁ =320 мм H=2130 мм

D₂ = 360 мм H₂=740 мм

d=25 мм H₃=960 мм

S=5 мм L₁=660 мм

h_м= = = 0,04 м

Необходимое условие: h_ж >h_м

h_ж = = 0,36 м

0,36 > 0,04, т.е. h_ж >h_м

Ø Друк-фильтр (Ф-5)

Объем фильтруемой суспензии: V_сусп = 120,18 л

F_ф= , [22]

где – объем жидкости, л;

– время фильтрации, ч;

–объемная скорость фильтрации (принимаем для фильтрации активированного угля 1500 л/м² ч);

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

F_ф = = 0,04 м³

Выбираем друк-фильтр ФЕд 0,2-0,063/0,043

F_ном = 0,2 м² D = 500 мм H₁ = 375 мм H =827 мм G = 200 кг

V_ном = 0,063 м³ H₂ = 220 мм L = 880 мм

Проверка высоты слоя осадка:

h_ос=

где – суточная масса влажного продукта, кг;

–плотность отжатого осадка, кг/м³

- число операций в сутки (2,29);

– номинальная поверхность фильтрации.

Плотность влажного осадка:

где – плотность жидкой фазы, кг/м³ (1000 кг/м³ – принимаем для воды);

– плотность твердой фазы, кг/м³ (800 кг/м³ – принимаем для сухого угля);

– количество массы жидкой фазы на единицу массы твердой фазы;

– номинальная поверхность фильтрации, м².

0,25

833,33 кг/м³

h_ос= 0,0049 м = 4,9 мм, что является допустимым для друк-фильтров (от 50 до 250 мм).

Ø Реактор нейтрализации бензацина (Р-8)

Номинальная вместимость аппарата:

, [22]

где – объем реакционной массы, л;

– число аппаратов (1);

– коэффициент заполнения аппарата;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

0,09 м³

Выбираем реактор стальной эмалированный СЭ_рн 0,1-1-02-01

Реактор с рубашкой, якорной мешалкой.

V=0,1 м³

D=500 мм S₁=4 мм H₅=590 мм

D₁ =550 мм H=1400 мм L=718 мм

D₂ = 360 мм H₁=375 мм G=305 кг

D₄ = 420 мм H₂=160 мм

d=25 мм H₃=360 мм

S=6 мм H₄=550 мм

h_м= = = 0,04 м

Необходимое условие: h_ж >h_м

h_ж = = 0,31 м

0,31 > 0,04, т.е. h_ж >h_м

Ø Реактор приготовления раствора гидроксида натрия (Р-7)

Номинальная вместимость аппарата:

, [22]

где – объем реакционной массы, л;

– число аппаратов (1);

– коэффициент заполнения аппарата;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

0,017 м³

Выбираем реактор вертикальный стальной 0110.

Реактор с эллиптическим днищем, съемной эллиптической крышкой, с рубашкой. Мешалка рамная.

V=0,025 м³

D=300 мм S₁=4 мм G=200 кг

d₁ =220 мм H=1585 мм

D₂ = 270 мм H₂=380 мм

d=25 мм H₃=520 мм

S=4 мм L₁=532 мм

h_м= = = 0,04 м

Необходимое условие: h_ж >h_м

h_ж = = 0,19 м

0,19 > 0,04, т.е. h_ж >h_м

Ø Мерник раствора гидроксида натрия (М-10)

V_м= , [22]

где – объем реакционной массы, л;

– число аппаратов (1);

– коэффициент заполнения мерника;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

V_м = = 0,015 м³

Мерник стальной эмалированный с мерным стеклом ВЭЭ2-1-0,025-0,6К

V=0,025 м³

D= 300 мм H₁=510 мм H₃=150 мм G=50,5 кг

h₁= 785 мм H₂=304 мм L=630 мм

Ø Центрифуга (Ф-11)

Норма допустимой нагрузки Р_а (кг):

, [22]

где – масса влажного осадка, кг;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

12,92 кг

Выбираем горизонтальную центрифугу с ножевым устройством для выгрузки осадка ФГН-633К-1

D = 630 мм; L_бараб=300 мм; = 40 кг; F_фильтр = 0,59 м².

Габаритные размеры (LxBxH): 2415×1840×1570 мм

Проверка высоты слоя осадка для центрифуги:

h_ос=

где – суточная масса влажного продукта, кг;

–плотность отжатого осадка, кг/м³

- число операций в сутки (2,29);

– номинальная поверхность фильтрации.

Плотность влажного осадка:

где – плотность жидкой фазы, кг/м³ (1000 кг/м³ – принимаем для воды);

– плотность твердой фазы, кг/м³ (1000 кг/м³ – принимаем для сухого ДМАЭБ);

– количество массы жидкой фазы на единицу массы твердой фазы;

– номинальная поверхность фильтрации, м³.

1000,00 кг/м³

h_ос= 0,0199 м = 19,9 мм, что допустимо.

Ø Сборник маточного раствора - технологический (Св-12)

V_сб= , [22]

где – объем жидкости, л;

– число сборников (1);

– коэффициент заполнения сборника;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

V_сб = = 0,08 м³

Сборник стальной эмалированный СЭ_нв 0,100-1-12-01

V=0,1 м³

D= 500 мм H=705 мм S=6 мм G=140 кг

H₁= 550 мм H₂=360 мм L=692 мм

Ø Сушилка (Сш-13)

Норма допустимой нагрузки Р_а (кг):

, [22]

где – производительность по высушиваемому продукту, кг;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

12,92 кг

2,63 кг

Сушилка с виброкипящим слоем ВКС-0,14

F_реш= 0,14 м² G_{исп.влаги}= 10 кг

Габаритные размеры: 1500х900х2300 мм.

Ø Сборник ацетона – сборник-хранилище (Св-16)

V_сб= , [22]

где – объем жидкости, л;

– число сборников (1);

– количество операций, на которое рассчитан сборник (1);

– коэффициент заполнения сборника;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

V_сб = = 0,05 м³

Сборник стальной без рубашки ВЭЭ2-1-0,063-0,6К

V=0,063 м³

D= 400 мм H₁=700 мм H₃=200 мм G=95 кг

h₁= 1160 мм H₂=445 мм L=715 мм

Ø Мерник ацетона (М-17)

V_м= , [22]

где – объем реакционной массы, л;

– число аппаратов (1);

– коэффициент заполнения мерника;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

V_м = = 0,05 м³

Мерник стальной с мерным стеклом ВЭЭ2-1-0,063-0,6К

V=0,063 м³

D= 400 мм H₁=700 мм H₃=200 мм G=95 кг

h₁= 1160 мм H₂=445 мм L=715 мм

Ø Сборник йодистого метила – сборник-хранилище (Св-18)

V_сб= , [22]

где – объем жидкости, л;

– число сборников (1);

– количество операций, на которое рассчитан сборник (1);

– коэффициент заполнения сборника;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

V_сб = = 0,003 м³

Сборник стальной без рубашки ВЭЭ2-1-0,01-0,6К

V=0,01 м³

D= 250 мм H₁=1055 мм H₃=58 мм

h₁= 625 мм L=605 мм G=43 кг

Ø Мерник йодистого метила (М-20)

V_м= , [22]

где – объем реакционной массы, л;

– число аппаратов (1);

– коэффициент заполнения мерника;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

V_м = = 0,003 м³

Мерник стальной с мерным стеклом ВЭЭ2-1-0,01-0,6К

V=0,01 м³

D= 250 мм H₁=1055 мм H₃=58 мм

h₁= 625 мм L=605 мм G=43 кг

Ø Фильтр-сушилка (Ф-21)

Объем фильтруемой суспензии: V_сусп = 128,18 л

F_ф= , [22]

где – объем жидкости, л;

– время фильтрации, ч;

–объемная скорость фильтрации (принимаем 700 л/м² ч);

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

F_ф = = 0,09 м³

Фильтр-сушилка ESF 400.

F_ф= 0,125 м² Габаритные размеры: 780х800х1900 мм.

Ø Сборник маточного раствора - технологический (Св-22)

V_сб= , [22]

где – объем жидкости, л;

– число сборников (1);

– коэффициент заполнения сборника;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

V_сб = = 0,047 м³

Сборник стальной эмалированный СЭ_нв 0,063-1-12-01

V=0,063 м³

D= 500 мм H=515 мм S=6 мм G=130 кг

H₁= 360 мм H₂=270 мм L=692 мм

Ø Сборник этилового спирта – сборник-хранилище (Св-23)

V_сб= , [22]

где – объем жидкости, л;

– число сборников (1);

– количество операций, на которое рассчитан сборник (1);

– коэффициент заполнения сборника;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

V_сб = = 0,032 м³

Сборник стальной без рубашки ВЭЭ2-1-0,04-0,6К

V=0,04 м³

D= 350 мм H₁=575 мм H₃=170 мм G=65 кг

h₁= 850 мм H₂=367 мм L=700 мм

Ø Мерник этилового спирта (М-24)

V_м= , [22]

где – объем реакционной массы, л;

– число аппаратов (1);

– коэффициент заполнения мерника;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

V_м = = 0,032 м³

Мерник стальной с мерным стеклом ВЭЭ2-1-0,04-0,6К

V=0,04 м³

D= 350 мм H₁=575 мм H₃=170 мм G=65 кг

h₁= 850 мм H₂=367 мм L=700 мм

Ø Сборник промывного этанола - технологический (Св-25)

V_сб= , [22]

где – объем жидкости, л;

– число сборников (1);

– коэффициент заполнения сборника;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

V_сб = = 0,017 м³

Сборник стальной без рубашки ВЭЭ2-1-0,025-0,6К

V=0,025 м³

D= 300 мм H₁=510 мм H₃=150 мм G=50,5 кг

h₁= 785 мм H₂=304 мм L=630 мм

Ø Теплообменник (Т-26)

Теплообменник предназначен для конденсации паров этанола. Время сушки – 3 ч.

Так как теплообменник «прямой», то поверхность теплообмена равна:

F_т/о = F_конд+ F_охл = + , [22]

где: Q, K, Δt – теплоты (кДж), коэффициенты теплопередачи (Вт/м²·К) и средние разности температур (К) для режимов конденсации паров (конд.) и охлаждения конденсата (охл.)

Q_конд = ΣG _i · r_i/

Таблица 4.5.18

Q_конд = 7,57·840,00/2,29=2776,77 кДж

В качестве хладагента используем охлаждающий рассол (водный раствор хлорида натрия) с Θ₁= 0 ºС, Θ₂=3 ºС

Принимаем коэффициенты теплопередачи К_охл = 120 Вт/м·К, К_конд = 340 Вт/м²·К [22]

Расход хладагента:

G_х/а = Q_конд/(с_х/а ·Δt_конд·τ) =2776,77 /(2,547·3·180·60) = 0,034 кг/с

Q_охл = ΣG _i ·с _i ·(t_кон – t_нач) / = (0,034·2,547) · (20–90)/2,29 = - 2,65 кДж

Охлаждение:

Δt_ср = , [10]

где: 1,176

– температура жидкого теплоносителя на выходе из рубашки аппарата, ºС;

– температура жидкого теплоносителя на входе в рубашку аппарата, ºС;

t _п – температура паров конденсируемой жидкости, ºС.

Δt_ср = = 42,96 °С

F_охл = 2,65 ·10³/(120·42,96·180·60)= 0,00005 м²

Конденсация:

Δt_ср = , [10]

где: – температура жидкого теплоносителя на выходе из рубашки аппарата, ºС;

– температура жидкого теплоносителя на входе в рубашку аппарата, ºС;

t _п – температура паров конденсируемой жидкости, ºС.

Δt_ср = = 88,49 °С

F_конд = 2776,77 ·10³/(340·88,49·180·60)= 0,0085 м²

F_т/о = 0,00005+0,0085 = 0,009 м²

Выбираем теплообменник стальной типа «труба в трубе».

F_т/о = 0,12 м² D₁ = 57х4 мм

D= 25х3 мм L = 1500 мм

Ø Сборник конденсата этанола - технологический (Св-27)

V_сб= , [22]

где – объем жидкости, л;

– число сборников (1);

– коэффициент заполнения сборника;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

V_сб = = 0,005 м³

Сборник стальной без рубашки ВЭЭ2-1-0,01-0,6К

V=0,01 м³

D= 250 мм H₁=1055 мм H₃=58 мм

h₁= 625 мм L=605 мм G=43 кг

Ø Реактор растворения и очистки метацина (Р-29)

Номинальная вместимость аппарата:

, [22]

где – объем реакционной массы, л;

– число аппаратов (1);

– коэффициент заполнения аппарата;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

0,153 м³

Выбираем реактор вертикальный стальной 0110.

Реактор с эллиптическим днищем, съемной эллиптической крышкой, с рубашкой. Мешалка рамная.

V=0,16 м³

D=500 мм S₁=4 мм G=370 кг

d₁ =420 мм H=2250 мм

D₂ = 300 мм H₂=750 мм

d=25 мм H₃=1050 мм

S=5 мм L₁=862 мм

h_м= = = 0,04 м

Необходимое условие: h_ж >h_м

h_ж = = 0,45 м

0,45 > 0,04, т.е. h_ж >h_м

Ø Теплообменник (Т-30)

Теплообменник предназначен для конденсации паров этанола. Время выдержки при данной температуре – 130 мин.

Так как теплообменник «обратный», то поверхность теплообмена равна:

F_т/о = F_конд= [22]

где: Q, K, Δt – теплота (кДж), коэффициент теплопередачи (Вт/м²·К) и средние разности температур (К) для режима конденсации паров.

Q_конд = ΣG _i · r_i/

Таблица 4.5.19

Q_конд = 47,1 ·840,00/2,29=17276,86 кДж

Конденсация:

Δt_ср = , [10]

где: – температура жидкого теплоносителя на выходе из рубашки аппарата, ºС;

– температура жидкого теплоносителя на входе в рубашку аппарата, ºС;

t _п – температура паров конденсируемой жидкости, ºС.

Δt_ср = = 88,49 °С

Принимаем коэффициент теплопередачи К=340 Вт/м²·К

F_т/о = F_конд = 17276,86·10³/(340·88,49·130·60)= 0,074 м²

Выбираем теплообменник стальной типа «труба в трубе».

F_т/о = 0,12 м² D₁ = 57х4 мм

D= 25х3 мм L = 1500 мм

Ø Друк-фильтр (Ф-31)

Объем фильтруемой суспензии: V_сусп = 223,41 л

F_ф= , [22]

где – объем жидкости, л;

– время фильтрации, ч;

–объемная скорость фильтрации (принимаем 1500 л/м² ч);

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

F_ф = = 0,072 м³

Выбираем друк-фильтр с рубашкой ФЕдР 0,2-0,063/0,043

F_ном = 0,2 м² D = 500 мм H₁ = 375 мм H =827 мм G = 270 кг

V_ном = 0,063 м³ H₂ = 220 мм L = 930 мм

Проверка высоты слоя осадка:

h_ос=

где – суточная масса влажного продукта, кг;