3.5. Технологические расчеты.
Целью технологических расчетов является определение числа единиц оборудования, объемов емкостного оборудования (реакторов, мерников, промежуточных емкостей, хранилищ и др.). На основании расчетов подбирается стандартное оборудование, указывается его тип, основные размеры и характеристики.
При технологическом расчете емкостного оборудования используются следующие формулы:
(3.5.1)
(3.5.2)
(3.5.3)
(3.5.4)
(3.5.5)
Vс – объём реакционной массы, перерабатываемой в течении суток, м3;
Vа – объём аппарата, м3;
Vр – рабочий объём аппарата, м3;
n – число аппаратов;
τ – продолжительность операции, час;
α – число операций, проводимых на данной стадии во всех одноимённых аппаратах в течение суток;
β – число операций, которые можно провести в одном аппарате в течение суток;
φ
– коэффициент заполнения ёмкостного
аппарата, доли единицы
Продолжительность операции (τ) принимается на основании данных, приведённых в таблице производственных норм технологического режима.
Число операций в сутки (α) для основной стадии производства, являющейся, как правило, наиболее продолжительной и сложной по технологии, рекомендуется сохранять постоянной на всех стадиях производства, что облегчает контроль, учёт расходуемого сырья, отпадает необходимость дробления или объединения операций /7/.
Необходимый объем аппарата для неосновных стадий производства рассчитывают по формуле:
(3.5.6)
Необходимый объем сборников производства рассчитывают по формуле:
(3.5.7)
(3.5.8)
Кз – коэффициент запаса (сутки).
Кз = 1,5 /7/.
Технологический расчет аппаратов для проведения коагуляции и фильтрации культуральной жидкости.
1.Технологический расчет основного оборудования.
1) Коагулятор.
Продолжительность стадии (из таблицы производственных норм технологического режима) τ=8 ч 00 мин
Суточный расход реакционной массы:
Vc = 36,24 м3
Принимаем:
Коэффициент заполнения φ = 0,855
Коэффициент запаса мощности аппарата Z=0,155
Число аппаратов n=1.
Объем аппарата:
Va
=
м3
Принимаем стандартный объем аппарата Vа = 25 м3 /7/.
По формуле 3.5.3. находим число операций, проводимых в течении суток во всех одноименных аппаратах
=1,24
По формуле 3.5.4. находим число операций, проводимых в экстракторе сепараторе в течении суток
Число одноименных аппаратов рассчитываем по формуле 3.5.5.:
2) Вакуум-барабанный фильтр.
Технологический расчет стадии фильтрации заключается в определении фильтрующей поверхности.
Необходимую поверхность фильтрации (F) Рассчитывают по формуле:
F = Gc/(gф*α*τ),
где F – поверхность фильтрации, м2, Gc- масса пасты, получаемая в сутки, кг, gф – производительность фильтра по массе получаемой пасты, кг/м2 ч.
Производительность фильтра gф зависит от типа фильтра, фильтрующего материала, свойств суспензии и рассчитывается на основании регламентных данных по формуле:
gф = G/(Fф* τ),
где F – поверхность фильтрации, м2, Gc- масса пасты, получаемая в ходе одной операции, кг, τ – время одной операции, ч.
gф = (5800/1,24)/(30*8) = 194,89 кг/м2 ч.
F = 36175,69/(194,89*1,24*8) = 18,71 м2.
Примем стандартную поверхность фильтрации F = 20 м2.
2.Технологический расчет вспомогательного оборудования.
3) Технологический расчет мерника и сборника культуральной жидкость.
а) объем мерника культуральной жидкости.
Vc =29,85 м3
φ = 0,85
По формуле 3.5.8 находим Va
Va
=
м3
Выбираем стандартный объем мерника Vc = 30 м3 /7/.
б) Сборник культуральной жидкости.
Vc = 29,85м3
φ = 0,85
n = 4
kз = 1,5
По формуле 2.5.10 находим Va
Va
=
м3
Выбираем сборник стандартного объема Vc = 10 м3 /8/.
4) Технологический расчет мерника и сборника серной кислоты.
а) объем мерника серной кислоты
Vc =0,08 м3
φ = 0,85
По формуле 2.5.8 находим Va
Va
=
м3
Выбираем стандартный объем мерника Vc = 0,15 м3 /7/.
б) Хранилище серной кислоты.
Vc = 0,08м3
φ = 0,85
n = 1
kз = 1,5
По формуле 3.5.10 находим Va
Va
=
м3
Выбираем сборник стандартного объема Vc = 1 м3 /8/.
5) Технологический расчет мерника и сборника формалина.
а) объем мерника формалина
Vc =0,01 м3
φ = 0,85
По формуле 3.5.8 находим Va
Va
=
м3
Выбираем стандартный объем мерника Vc = 0,1 м3 /7/.
б) Хранилище формалина.
Vc = 0,01м3
φ = 0,85
n = 1
kз = 1,5
По формуле 3.5.10 находим Va
Va
=
м3
Выбираем сборник стандартного объема Vc = 1 м3 /8/.
6) Сборник нативного раствора.
Vc =36,18 м3
φ = 0,85
n = 2
kз = 1,5
По формуле 3.5.10 находим Va
Va
=
м3
Выбираем стандартный объем сборника Vc = 40 м3 /8/.
Технологический расчет аппаратов для проведения экстракции и промывки бутилацетатного экстракта.
1.Технологический расчет основного оборудования.
1) Экстрактор-сепаратор.
Продолжительность стадии (из таблицы производственных норм технологического режима) τ=1 ч 00 мин
Суточный расход реакционной массы:
Vc = 36,18 +5,37 + 25,42= 66,97 м3
Принимаем:
Коэффициент заполнения φ = 0,75
Коэффициент запаса мощности аппарата Z=0,1
Число аппаратов n=1.
Объем аппарата:
Va
=
м3
Принимаем стандартный объем аппарата Vа = 5 м3 /7/.
2) Экстрактор-сепаратор
Vc = 25,42 + 43,31= 68,73м3
Принимаем:
τ = 1 ч
n = 1
z = 0,1
φ = 0,75
Va
=
м3
Принимаем стандартный объем аппарата Vа = 5 м3 /7/.
3) Экстрактор-сепаратор
Vc = 24,69 + 5,37= 30,06 м3
τ = 1 ч
n = 1
z = 0,1
φ = 0,75
Va
=
м3
Принимаем стандартный объем аппарата Vа = 2 м3 /7/.
2) Технологический расчет мерника и сборника нативного раствора.
а) объем мерника нативного раствора
Vc =36,18 м3
φ = 0,85
По формуле 2.5.8 находим Va
Va
=
м3
Выбираем стандартный объем мерника Vc = 50 м3 /7/.
б) Сборник нативного раствора
Vc = 36,18м3
φ = 0,85
n = 2
kз = 1,5
По формуле 3.5.10 находим Va
Va = м3
Выбираем сборник стандартного объема Vc = 40 м3 /8/.
3) Технологический расчет мерника и сборника бутилацетата.
а) объем мерника бутилацетата
Vc =25,42 м3
φ = 0,85
По формуле 2.5.8 находим Va
Va
=
м3
Выбираем стандартный объем мерника Vc = 25 м3 /7/.
4) Хранилище бутилацетата
Vc = 25,42 м3
φ = 0,85
n = 1
kз = 1,5
По формуле 3.5.10 находим Va
Va
=
м3
Выбираем сборник стандартного объема Vc = 50 м3 /8/.
5) Сборник бутилацетатного экстракта олеандомицина .
Vc =24,69 м3
φ = 0,85
n = 1
kз = 1,5
По формуле 3.5.10 находим Va
Va
=
м3
Выбираем стандартный объем сборника Vc = 50 м3 /8/.
6) Сборник отработанного нативного раствора и отработанной промывной воды.
Vc = 43,31 + 4,13 = 47,44 м3
φ = 0,85
n = 2
kз = 1,5
По формуле 3.5.10 находим Va
Va
=
м3
Выбираем сборник стандартного объема Vc = 50 м3 /8/.
7) Технологический расчет мерника и сборника раствора едкого натра.
а) объем мерника едкого натра
Vc =5,37 м3
φ = 0,85
По формуле 3.5.8 находим Va
Va
=
м3
Выбираем стандартный объем мерника Vc = 10 м3 /7/.
8) Хранилище едкого натра.
Vc = 5,37 м3
φ = 0,85
n = 2
kз = 1,5
По формуле 3.5.10 находим Va
Va
=
м3
Выбираем сборник стандартного объема Vc = 5 м3 /8/.
Технологический расчет аппаратов для проведения реэкстракции олеандомицина из бутилацетатного экстракта.
1) Аппарат для реэкстракции.
Vc = 24,69+2,51 = 27,20 м3
τ = 4,3 ч
n = 2
z = 0,1
φ = 0,8
По формуле 3.5.2 находим Va
Va
=
м3
Принимаем стандартный объем аппарата Vc = 4,0 м3 /6/.
2) Сборник для о-фосфорной кислоты.
Vc = 2,51 м3
φ = 0,85
n = 1
kз = 1,5
По формуле 3.5.10 находим Va
Va
=
м3
Выбираем сборник стандартного объема Vc = 5,0 м3 /5/.
3) Мерник для о-фосфорной кислоты.
Vc =2,51 м3
φ = 0,85
По формуле 3.5.8 находим Va
Va
=
м3
Выбираем стандартный объем мерника Vc = 2,5 м3 /5/.
4) Переливная емкость.
Возьмем не большую стандартную емкость Vc = 0,3 м3 /5/.
5) Сборник для отработаного бутилацетата.
Vc = 24,89 м3
φ = 0,85
n = 1
kз = 1,5
По формуле 3.5.10 находим Va
Va
=
м3
Выбираем сборник стандартного объема Vc = 25 м3 /5/.
Технологический расчет аппаратов стадии осветления и фильтрации олеандомицина.
1) Реактор для сбора насыщенного реэкстрагента.
Vc = 2,38 м3
φ = 0,85
По формуле 3.5.10 находим Va
Va
=
м3
Выбираем реактор стандартного объема Vc = 2,5 м3 /5/.
2) Друк-фильтр.
Fф = 0,8 м2
τ = 0,5 ч
По регламентным данным на G = 4232 кг берут поверхность фильтрации 0,8 м2, тогда:
4232 кг - 0,8 м2
3333,8 кг - X; X=0,63 м2
Выбираем стандартный друк-фильтр с F = 0,8 м2 /6/.
3) Реактор для сбора фильтрата.
Vc = 2,37 м3
φ = 0,85
По формуле 3.5.10 находим Va
Va
=
м3
Выбираем реактор стандартного объема Vc = 2,5 м3 /5/.
Основное оборудование представлено в таблице 3.7.
Таблица 3.7
Основное оборудование
№ п/п |
Наименование Аппарата |
Объем в сутки Vc, м3 |
Про- долж. опер. τ, ч |
Число опе- раций β |
Число опе- раций α |
Кол- во ап- паратов n |
Коэф. запол- нения φ |
Объем аппа- рата Va, м3 |
1 |
Коагулятор |
36,24 |
8 |
3 |
1,24 |
1 |
0,855 |
25 |
Вспомогательное оборудование представлено в таблице 3.8.
Таблица 3.8.
Вспомогательное оборудование
№ п/п |
Наименование Аппарата |
Объем в сутки Vc, м3 |
Объем на опе- рацию, м3 |
Коэф. заполне- ния φ |
Число единиц оборуд. n |
Объем аппа- рата Va, м3 |
При- меча- ние |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
1 |
Сборник культуральной жидкости |
29,85 |
24,07 |
0,85 |
4 |
10 |
Kз =1,5 |
2 |
Мерник для культуралной жидкости |
29,85 |
24,07 |
0,85 |
1 |
30 |
|
3 |
Хранилище |
0,08 |
0,065 |
0,85 |
1 |
1 |
Kз =1,5 |
Продолжение табл. 3.8.
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
серной кислоты |
|
|
|
|
|
|
4 |
Вакуум-барабанный фильтр |
52,62 |
42,44 |
|
|
|
F = 20 м2 |
5 |
Мерник для серной кислоты |
0,08 |
0,065 |
0,85 |
1 |
0,15 |
|
6 |
Хранилище формалина |
0,01 |
0,0081 |
0,85 |
1 |
1 |
Kз =1,5 |
7 |
Мерник для формалина |
0,01 |
0.0081 |
0,85 |
1 |
0,1 |
|
8 |
Сборник для нативного раствора |
36,18 |
29,18 |
0,85 |
2 |
40 |
Kз =1,5 |
9 |
Экстрактор-сепаратор (поз. 17) |
66,97 |
54,01 |
0,75 |
1 |
5 |
|
10 |
Экстрактор-сепаратор (поз. 18) |
68,73 |
55,43 |
0,75 |
1 |
5 |
|
11 |
Экстрактор сепаратор (поз. 21) |
30,06 |
24,24 |
0,75 |
1 |
2 |
|
12 |
Мерник раствора едкого натра |
5,37 |
4,33 |
0,85 |
1 |
10,0 |
|
13 |
Хранилище для раствора едкого натра |
5,37 |
4,36 |
0,85 |
2 |
5,0 |
Kз =1,5 |
14 |
Мерник нативного р-ра |
36,18 |
29,18 |
0,85 |
1 |
50,0 |
|
15 |
Мерник бутилацетата |
25,42 |
20,5 |
0,85 |
1 |
25,0 |
|
16 |
Хранилище бутилацетата |
25,42 |
20,5 |
0,85 |
1 |
50,0 |
Kз =1,5 |
17 |
Сборник бутилацетатного экстракта олеандомицина |
24,69 |
19,91 |
0,85 |
1 |
50,0 |
Kз =1,5 |
18 |
Сборник отраб. нативного р-ра и отраб. пром. воды |
47,44
|
38,26 |
0,85 |
2 |
50,0 |
Kз =1,5 |
19 |
Аппарат для реэкстракции |
27,2 |
21,94 |
0,8 |
2 |
4,0 |
|
20 |
Сборник для о-фосфорной кислоты |
2,51 |
2,02 |
0,85 |
1 |
5,0 |
Kз =1,5 |
21 |
Мерник для о-фосфорной кислоты |
2,51 |
2,02 |
0,85 |
1 |
1,6 |
|
22 |
Переливная емкость |
|
|
|
1 |
0,3 |
|
23 |
Реактор для сбора насыщенного реэкстрагента |
4,28 |
1,92 |
0,85 |
1 |
0,6 |
|
24 |
Сборник для отраб. бутилацетата |
24,89 |
20,07 |
0,85 |
1 |
25 |
|
Продолжение табл. 3.8.
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
25 |
Друк-фильтр |
3333,8 |
2688,55 |
|
1 |
|
F=0,8 м2 |
26 |
Реактор для сбора фильтрат |
2,37 |
1,91 |
0,85 |
1 |
2,5 |
|