Разработка технологической и аппаратурной схем производства План 1. Химическая схема синтеза. 2. Технологическая схема производства. 3. Аппаратурная схема. - презентация

1 Разработка технологической и аппаратурной схем производства План 1. Химическая схема синтеза. 2. Технологическая схема производства. 3. Аппаратурная схема производства. 1Лесина Ю.А.

2 Пример: Получение никотиновой кислоты из β-пиколина в производстве лекарственной субстанции никотиновой кислоты мощностью 100 т/год НИКОТИНОВАЯ КИСЛОТА - витамин РР, а также промежуточный продукт для производства многих лекарственных препаратов и амида никотиновой кислоты (витамина В). 2Лесина Ю.А. Химическая схема синтеза

3 Описание процесса: Стадия окисления β-пиколина протекает в 10.5%-ном водном растворе перманганата калия при перемешивании и нагревании до 60°С в течение 8 часов с выходом 90%. Соотношение реагентов следующее: на 1 моль β- пиколина берут 2 моль перманганата калия. По окончании реакционную массу фильтруют в течение часа в горячем виде, при этом отделяется шлам диоксида марганца (потери продукта при фильтрации составляют 15 %, влажность осадка 15%). Раствор калиевой соли никотиновой кислоты охлаждают в течение 4 часов до 18-20°С и нейтрализуют соляной кислотой, прибавляя ее в течение часа (2.02 моль НСl на 1 моль соли) в виде 10%-ного водного раствора, при этом достигается 100%-ная нейтрализация. Далее после часовой выдержки выпавшие кристаллы никотиновой кислоты фильтруют 20 мин., промывают водой из расчета 10 л на 50 кг продукта, потери при этом составляют 2%. Влажный продукт (содержание влаги 15%) сушат 2 часа до остаточного содержания влаги 2 %, выход 97 %. Состав сырья: Наименование сырья Содержание основного вещества, % β-пиколин 98.0 KMnO Соляная кислота 33.0 Мощность производства-100 т/год. 3Лесина Ю.А. Химическая схема синтеза Технологическая схема

4 Химическая схема синтеза 4Лесина Ю.А. Пример: Описание процесса:

5 Факторы, определяющие выбор схемы синтеза: число стадий синтеза и их длительность; число стадий синтеза и их длительность; выходы и селективность по стадиям; выходы и селективность по стадиям; патентная чистота метода синтеза; патентная чистота метода синтеза; технологичность процесса; технологичность процесса; сравнительное качество продуктов, получаемых по различным методам и их стабильность при хранении; экологические характеристики процесса (токсичность, взрыво- и пожароопасность используемых веществ, состав сточных вод и выбросов в атмосферу); сравнительное качество продуктов, получаемых по различным методам и их стабильность при хранении; экологические характеристики процесса (токсичность, взрыво- и пожароопасность используемых веществ, состав сточных вод и выбросов в атмосферу); доступность и стоимость всех видов сырья; доступность и стоимость всех видов сырья; вопросы механизации и автоматизации процесса; вопросы механизации и автоматизации процесса; ориентировочная оценка возможного аппаратурного оформления процесса, износа (коррозии) аппаратуры в предполагаемых условиях эксплуатации; ориентировочная оценка возможного аппаратурного оформления процесса, износа (коррозии) аппаратуры в предполагаемых условиях эксплуатации; учет возможностей предполагаемого места реализации в промышленном масштабе разрабатываемого синтеза. учет возможностей предполагаемого места реализации в промышленном масштабе разрабатываемого синтеза. 1 5Лесина Ю.А.

6 Прежде, чем приступить к технологическим расчетам необходимо четко представлять систему и ее структуру 6Лесина Ю.А. Формы представления структуры Вербальное (словесное) описание В текстовых документах Графические схемы Функциональные (технологическая схема) операторныеструктурныеаппаратурные

7 Технологическая схема технологическая блок-схема производства технологические схемы отдельных стадий производства 7Лесина Ю.А. Описание процесса: Условные обозначения на технологических схемах Условные обозначения стадий (индексы):

8 Условные обозначения на технологических схемах технологический процесс (операция) отходы твердые получаемый на стадии промежуточныйпроду кт или готовая продукция отходы жидкие сырье, используемое в процессе промежуточный продукт, загружаемыйв технологический процесс отходы газообразные(выброс ы в атмосферу) технологический, химический и микробиологический контроль Кт, Кх, Км 8Лесина Ю.А. Технологическая схема

9 Условные обозначения стадий (индексы): «ВР» стадии вспомогательных работ; «ВР» стадии вспомогательных работ; «ТП» стадии основного технологического процесса; «ТП» стадии основного технологического процесса; «ПО» стадии переработки используемых отходов; «ПО» стадии переработки используемых отходов; «ОБО» - стадии обезвреживания отходов; «ОБО» - стадии обезвреживания отходов; «ОБВ» стадии обезвреживания технологических и вентиляционных выбросов в атмосферу; «ОБВ» стадии обезвреживания технологических и вентиляционных выбросов в атмосферу; «УМО» стадии упаковки, маркировки, отгрузки готового продукта. «УМО» стадии упаковки, маркировки, отгрузки готового продукта. 9Лесина Ю.А. Технологическая схема

10 Операторная схема: элементы – технологические операторы, объединенные в систему материальными связями. схема дает наглядное представление о физико- биохимической сущности технологических процессов, используемых системой для последовательного превращения сырья в готовый продукт. схема дает наглядное представление о физико- биохимической сущности технологических процессов, используемых системой для последовательного превращения сырья в готовый продукт. Технологические операторы: Основные: а - биохимического превращения; 6 - смешения; в - разделения; г межфазного массообмена; Вспомогательные: д нагрева или охлаждения; е сжатия или расширения; ж изменения агрегатного состояния вещества 10Лесина Ю.А.

11 Структурная схема Составляется на основе операторной, при этом операторы заменяются конкретными аппаратами, наиболее соответствующими требованиям той технологической операции, для которой предназначен аппарат (реактор, смеситель, теплообменник и т.п.) Составляется на основе операторной, при этом операторы заменяются конкретными аппаратами, наиболее соответствующими требованиям той технологической операции, для которой предназначен аппарат (реактор, смеситель, теплообменник и т.п.) Горизонтальные линии схемы изображают материальные связи, вертикальные – энергетические. Используют для составления аппаратурной схемы и составления тепловых балансов. Горизонтальные линии схемы изображают материальные связи, вертикальные – энергетические. Используют для составления аппаратурной схемы и составления тепловых балансов. 11Лесина Ю.А.

12 Аппаратурная схема является графическим отображением технологического процесса и представляет собой, расположенных в строгой последовательности по ходу технологического процесса, и соединенных между собой соответствующими (трубопроводами, транспортными средствами и т.п.). Аппаратурная схема является графическим отображением технологического процесса и представляет собой условное изображение машин и аппаратов, расположенных в строгой последовательности по ходу технологического процесса, и соединенных между собой соответствующими линиями связи (трубопроводами, транспортными средствами и т.п.). Аппаратурная схема производства Лесина Ю.А.

13 Алгоритм разработки аппаратурной схемы Принципиальная (предварительный выбор основного и вспомогательного оборудования как объектов для последующего расчета, оснащение схемы материальными и энергоресурсами, средствами автоматизации и управления). Комплекс технохимических расчетов (количество сырья и отходов, тип и основные параметры аппаратов, их количество, расход всех видов энергии). (уточнение) аппаратурной схемы с учетом расчетных данных. Доработка (уточнение) аппаратурной схемы с учетом расчетных данных. Лесина Ю.А.13

14 Основные требования к составлению аппаратурной схемы Расположение единиц оборудования на схеме должно соответствовать последовательности технологического процесса независимо от размещения оборудования в производственных помещениях; На схеме отображается уровень размещения оборудования; Все позиции оборудования нумеруются по ходу технологического процесса. В спецификации оборудования и пояснительной записке эта нумерация должна строго соблюдаться. На схеме должна быть приведена работоспособная конструкция установки, обеспечивающая оптимальный ход технологического процесса и его безопасность; Лесина Ю.А.14

15 Основные требования к составлению аппаратурной схемы На схеме отображаются материальные линии, связывающие оборудование в единую систему; На линиях трубопроводов (материальных, энергетических в соответствии с требованиями ЕСТД отображается трубопроводная арматура, необходимая для ручной или автоматической регулировки потоков и безопасной транспортировки жидкостей и газов (вентили, краны, клапаны, смотровые фонари, огнепреградители и т.п.); Общезаводское и общецеховое оборудование (общецеховые хранилища сырья, сборники общецеховых отходов, установки по переработке и регенерации растворителей и утилизации отходов производства) на чертеже не приводятся, но условными обозначениями или словами указывается откуда поступают и куда напрвляются вещества, отходы и т.п. производства; Лесина Ю.А.15

16 Основные требования к составлению аппаратурной схемы На чертеже не приводятся схемы энергообеспечения установок и трубопроводы с общезаводскими энергоносителями (вода, пар, сжатый воздух, хладагенты и т.п.), но условными обозначениями указывается обеспеченность аппаратов энергоносителями, места их ввода и вывода; Если в производстве имеется несколько идентичных технологических линий (параллельных ниток) или несколько однотипных аппаратов (установок), выполняющих один и тот же вид работы, то на чертеже отображается лишь одна технологическая линия или аппарат, а их количество указывается в спецификации к чертежу; При выборе аппаратуры следует максимально использовать стандартные установки, реакторы, их оснастку и лишь в случае необходимости включать в схему уникальное нестандартное оборудование. Лесина Ю.А.16

17 Изображение и обозначения элементов и устройств 3.1. Оборудование размещается слева направо 17Лесина Ю.А.

18 Аппаратурная схема должна содержать: условные и буквенно-цифровые изображения основного и вспомогательного оборудования (хранилища-сборники, мерники, аварийные емкости, насосы и т.д.), основных и вспомогательных трубопроводов и трубопроводной арматуры, обеспечивающих технологический процесс; условные и буквенно-цифровые изображения основного и вспомогательного оборудования (хранилища-сборники, мерники, аварийные емкости, насосы и т.д.), основных и вспомогательных трубопроводов и трубопроводной арматуры, обеспечивающих технологический процесс; приборы, средства автоматизации и управления, изображаемые условными обозначениями, а также линии связи между ними; приборы, средства автоматизации и управления, изображаемые условными обозначениями, а также линии связи между ними; технические характеристики установки; технические характеристики установки; экспликацию оборудования и таблицу с условными обозначениями трубопроводов; экспликацию оборудования и таблицу с условными обозначениями трубопроводов; основную надпись. основную надпись. 18Лесина Ю.А.

19 Масштаб Чертеж аппаратурно-технологической схемы выполняется с. При очень малых габаритах аппаратуры (например, пилотная установка) допустим примерный масштаб 1:25. Чертеж аппаратурно-технологической схемы выполняется с примерным соблюдением масштаба 1:50. При очень малых габаритах аппаратуры (например, пилотная установка) допустим примерный масштаб 1:25. Допускается изображать элементы и устройства на схеме без масштаба, но с соблюдением соотношения габаритов. Допускается изображать элементы и устройства на схеме без масштаба, но с соблюдением соотношения габаритов. 19Лесина Ю.А.

20 Рекомендуемое зонирование аппаратурной схемы Лесина Ю.А.

21 Изображение и обозначения элементов и устройств В фармацевтической промышленности рекомендовано использование «флажкового» метода изображения технологического оборудования (в зависимости от основных условий работы) а) при атмосферном давлении; б) повышенном; в) пониженном; г) повышенном и пониженном Все элементы и устройства изображаются в виде условных графических обозначений, установленных ОСТ – для технологического оборудования химико- фармацевтической промышленности и стандартами ЕСКД Не допускается пересекать изображения аппаратов линиями трубопроводов Лесина Ю.А.

22 Изображение и обозначения элементов и устройств Элементам и устройствам, показанным на схеме, присваивают: буквенное обозначение (реактор – Р; компрессор – К; вентилятор – В; насос – Н; мерник – М) номер, соответствующий порядку упоминания в тексте описания технологического процесса (М1, Р3). Буквенное обозначение аппаратов, машин и механизмов проставляется непосредственно на их изображении, а при малом масштабе – в непосредственной близости от изображения (на полках линий-выносок, проводимых от изображения); для арматуры – рядом с её изображением. 22Лесина Ю.А.

23 Линии связи и их обозначения ГОСТ ЕСКД Линии связи и их обозначения ГОСТ ЕСКД Передачу материальных потоков из одного аппарата в другой изображают в виде линий связи Лесина Ю.А.

24 К технологическим трубопроводам относятся трубопроводы в пределах промышленных предприятий, по которым транспортируется сырье, полуфабрикаты и готовые продукты, пар, вода, топливо, реагенты и другие вещества, обеспечивающие ведение технологического процесса и эксплуатацию оборудования, а также межзаводские трубопроводы, находящиеся на балансе предприятия. Они непосредственно предназначенны для транспортирования газообразных, парообразных и жидких сред в диапазоне от остаточного давления (вакуум) 0,001 МПа до условного давления 320 МПа и рабочих температур от -196 до 700 град.. 24Лесина Ю.А.

25 25Лесина Ю.А.

26 26Лесина Ю.А.

27 27Лесина Ю.А.

28 28Лесина Ю.А.

29 Линии связи Направление материального потока обозначают. Направление материального потока обозначают стрелками. Стрелки указываются на каждом трубопроводе - в начале и в конце любого трубопровода, проведённого на схеме, в том числе и магистрального - у места отвода трубопровода от магистрального - у места отвода от машины или аппарата. Стрелки указывают и : Стрелки указывают и вид среды: светлые (незаштрихованные) – газообразные среды, тёмные (заштрихованные) – жидкие среды Лесина Ю.А.

30 Основные требования к обозначению линий связи: Изображают в виде горизонтальных и вертикальных отрезков с наименьшим количеством изломов и пересечений; Изображают в виде горизонтальных и вертикальных отрезков с наименьшим количеством изломов и пересечений; Не допускается пересекать изображения аппаратов и др.оборудования линиями трубопроводов; Не допускается пересекать изображения аппаратов и др.оборудования линиями трубопроводов; Расстояние между смежными параллельными линиями должны быть не менее 5 мм; Расстояние между смежными параллельными линиями должны быть не менее 5 мм; Допускается обрывать линии связи. Обрывы заканчивают стрелками, у которых указывают место подключения. Например, Допускается обрывать линии связи. Обрывы заканчивают стрелками, у которых указывают место подключения. Например, На сушку Лесина Ю.А.

31 Основные требования к обозначению линий связи: Для отличия на схеме линий связи (трубопроводов) различного назначения применяют цифровые обозначения, проставляемые в их разрыве. Число проставленных цифровых обозначений на линиях трубопроводов должно быть минимальным, но обеспечивающим понимание чертежа и удобство пользования им. При значительной длине линий связи цифровые обозначения (номера) проставляют через каждые мм. В соответствии с ГОСТ для обозначения транспортируемой среды установлено 10 укрупнённых групп веществ Лесина Ю.А.

32 Основные требования к обозначению линий связи: На линиях материальных потоков указывают размещение основной арматуры, определяющей направление движения потоков (вентили, краны), а также контрольно-измерительные приборы, систему автоматизации. Арматуру и приборы изображают на схемах стандартными условными обозначениями. На линиях материальных потоков указывают размещение основной арматуры, определяющей направление движения потоков (вентили, краны), а также контрольно-измерительные приборы, систему автоматизации. Арматуру и приборы изображают на схемах стандартными условными обозначениями Лесина Ю.А.

33 Обозначения трубопроводной арматуры 33Лесина Ю.А.

34 Обозначения, используемые в КП Лесина Ю.А.34

35 Метод изображения аппаратов, имеющий сходство с реальным чертежом Лесина Ю.А.35

36 Метод изображения аппаратов, имеющий сходство с реальным чертежом Лесина Ю.А. 36

37 Метод изображения аппаратов, имеющий сходство с реальным чертежом Лесина Ю.А.37

38 Метод изображения аппаратов, имеющий сходство с реальным чертежом Лесина Ю.А.38

39 Реакция в среде растворителя (ЛВЖ) с участием жидкого реагента А, твердого субстрата Б Лесина Ю.А.39

40 Лесина Ю.А.40

41 Описание аппаратурной схемы Описание (по ОСТ «изложение процесса») должно в точности соответствовать чертежу аппаратурной схемы, включая обозначения оборудования и КИП Лесина Ю.А.