Графічна частина

Графічна частина складається з двох-трьох креслень на аркушах формату А-4:

• технологічна схема виробництва

• план та розрізи відділення (1-2 листи формату А-4).

Керівник проекту:

Завдання прийнято до виконання “_24_” __березня__2009 р.

Термін виконання проекту до 30 травня 2009 р.

Виконавець ______________ Керівник __________________

(підпис) (підпис)

Одержання о-толуенсульфаміду

о-Толуенсульфамід – напівпродукт виробництва сахарину. Сахарин використовується у харчовій промисловості як підсолоджувач, що в кілька сотень разів солодший від цукрози.

Схема перетворення:

Стадія 1. Утворення сульфаміду

η= 0,97

Хімізм процесу:

Основна реакція:

Побічні реакції:

В реакцію (1) вступає 97 % , а в реакцію (2) - 3 % о-толуенсульфохлориду. Весь п-толуенсульфохлорид (12 %) вступає в реакцію (3).

Опис процесу:

В апарат з мішалкою, та оболонкою завантажують 60 кг 25%-ного розчину аміаку і повільно, протягом 45 хвилин при постійному перемішуванні приливають 60 кг сирого о-толуенсульфохлориду, що містить приблизно 12 % п-ізомеру. Суміш перемішують 1 годину і передавлюють на фільтрацію.

Стадія 2. Фільтрування суміші о- і п-толуенсульфамідів

η= 0,99

Опис процесу:

Осад суміші о- і п- толуенсульфамідів відфільтровують.

Стадія 3. Промивання осаду суміші о- і п-толуенсульфамідів

η= 0,99

Опис процесу:

Осад суміші о- і п- толуенсульфамідів промивають однією порцією води 20 л і передають на стадію виділення о-ізомеру.

Стадія 4. Виділення о-толуенсульфаміду

η= 1,00

Опис процесу:

Одержану суміш амідів кислот розчиняють у 250 л 5 %-ного водного розчину NaOH, нагрітого до 40-50^оС. Після охолодження суміші до 20^оС, до неї повільно додають при постійному перемішуванні, 23 кг 38%-ної хлоридної кислоти. З розчину випадає чистийо-амід.

Стадія 5. Фільтрація о-толуенсульфаміду

η= 0,86

Опис процесу:

Осад о-толуєнсульфаміду фільтрують.

Стадія 6. Промивання о-толуенсульфаміду

η= 0,99

Опис процесу:

Осад о-толуенсульфаміду промивають однією порцією води 20 л і вивантажують у піддон з нержавіючої сталі.

Продукт має вигляд безбарвних кристаликів з т.топл. 155-156^оС.

Легко розчиняється в лугах.

ЗМІСТ

ЗМІСТ 3

ВСТУП 6

1 ЗАГАЛЬНІ ВИМОГИ ДО КУРСОВОГО ПРОЕКТУ 7

2 МАТЕРІАЛЬНІ РОЗРАХУНКИ 9

3 ПРИНЦИПОВА ТЕХНОЛОГІЧНА СХЕМА ВИРОБНИЦТВА 12

4 ТЕХНОЛОГІЧНІ РОЗРАХУНКИ 13

4.1 Загальна методика розрахунку параметрів апаратів безперервної дії 13

4.2 Загальна методика розрахунку апаратів періодичної дії (реакторів ємнісного типу) 14

5 ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ 17

6 ТЕПЛОВІ РОЗРАХУНКИ 18

6.1 Розрахунок кількості тепла, яке потрібно підвести або відвести від апарату 19

Таблиця 6.1 20

Атомні теплоємності елементів речовин у твердому () 20

або у рідкому стані (), Дж/(моль·К) 20

Таблиця 6.2 24

6.2 Визначення витрат теплоносіїв і холодоагентів 27

6.3 Визначення поверхні теплообміну 27

Δtм – менша різниця температур теплоносіїв з другого кінця теплообмінного апарату, оС. 29

Таблиця 6.4 29

, 30

7 БУДІВЕЛЬНА ЧАСТИНА ТА КОМПОНУВАННЯ ОБЛАДНАННЯ 31

7.1 Основні принципи проектування промислових будівель 31

7.2 Конструктивні схеми будівель 32

7.3 Основні конструктивні елементи будівель 32

7.4 Основні принципи компонування технологічного обладнання 37

7.5 Допоміжні будівлі та приміщення промислових підприємств 38

7.6 Деякі вимоги до будівельного проектування і компонування обладнання 39

ЛІТЕРАТУРА 40

ДОДАТОК А 42

Стадія 2. Фільтрування суміші о- і п-толуенсульфамідів 45

ВСТУП 48

1 ХАРАКТЕРИСТИКА ВИХІДНОЇ СИРОВИНИ І ГОТОВОЇ ПРОДУКЦІЇ 53

2 МАТЕРІАЛЬНІ РОЗРАХУНКИ ВИРОБНИЦТВА 56

о-ТОЛУЕНСУЛЬФАМІДУ 56

2.1 Хімізм одержання о-толуенсульфаміду і коефіцієнти виходу по стадіях 56

2.2 Розрахунок витрати вихідного продукту 57

о-толуенсульфохлориду на 1 т 100% о-толуенсульфаміду 57

2.3 Постадійні матеріальні розрахунки 58

3 ТЕХНОЛОГІЧНІ РОЗРАХУНКИ 73

3.1 Умовні позначення при технологічних розрахунках 73

3.2 Норми технологічного режиму 74

3.3 Розрахунок обладнання 77

4 ТЕПЛОВІ РОЗРАХУНКИ 90

5 ТЕХНОЛОГІЧНА СХЕМА ТА ЇЇ ОПИС 106

6 БУДІВЕЛЬНА ЧАСТИНА 108

ВИСНОВКИ 111

ЛІТЕРАТУРА 114

ДОДАТОК Б 116

Умовні графічні позначення на технологічних схемах 116

ДОДАТОК В 130

Характеристика ємнісної апаратури 130

Додаток В.1 130

Номінальний об'єм апаратів (ГОСТ 13372-78) 130

Додаток В.2 130

Номінальні розміри обичайок апаратів 130

Додаток В.3 131

Основні параметри і розміри корпусів типу ВЕЕ сталевих зварних посудин і апаратів (ГОСТ 9931-85) 131

Додаток В.4 133

Основні параметри і розміри реакторів закритих з оболонкою, пропелерною мішалкою і електродвигуном 133

Додаток В.5 134

Номінальні розміри апаратів сталевих емальованих з механічними перемішуючими пристроями (ГОСТ 2400-97) 134

Додаток В.6 134

Розміри сталевих мірників з випуклими днищами і накривками (матеріал - Ст.3) 134

Додаток В.7 134

Товщина стінок циліндричних сталевих обичайок Ст.3, що працюють під внутрішнім тиском 134

Додаток В.8 135

Номінальні розміри і маса горизонтальних (довгих) сховищ (матеріал Ст.3) 135

Додаток В.9 136

Номінальні розміри і маса горизонтальних (коротких) сховищ (матеріал Ст.3) 136

Додаток В.10 137

Фільтри Фастовського заводу «Червоний Жовтень» 137

Додаток В.11 139

Апарати пластинчасті теплообмінні 139

Додаток В.12 140

Параметри кожухотрубних холодильників 140

(ГОСТ 15118-79, ГОСТ 15120-79, ГОСТ 15122-79) 140

Додаток В.13 141

Рекомендований асортимент труб із вуглецевих та високолегованих сталей 141

Додаток В.14 141

Додаток В.15 142

Помпи відцентрового типу 142

Додаток В.16 143

Розпилювальні сушарки 143

Додаток В.17 144

Номінальні розміри осьових вентиляторів 144

Додаток В.18 145

Номінальні розміри і маса центробіжних вентиляторів 145

Додаток В.19 146

Технічні дані і розміри одноходових калориферів 146

ДОДАТОК Г 147

Властивості речовини і матеріалів 147

Додаток Г.1 147

Властивості насиченої водяної пари в залежності від тиску 147

Додаток Г.2 148

Теплота розчинення газоподібного аміаку у воді 148

Додаток Г.3 149

Властивості найважливіших органічних розчинників 149

Додаток Г.4 150

Чисельні значення теплових поправок 150

Додаток Г.5 151

Коефіцієнт теплопровідності деяких матеріалів при 0 – 100 °С 151

Додаток Г.6 151

Коефіцієнт тепловіддачі від теплоізоляції в довкілля 151

Додаток Г.7 152

Густина твердих матеріалів 152

Додаток Г.8 152

Середня питома теплоємність деяких твердих матеріалів 152

при 0 - 100°С, кДж/(кг·К) 152

ДОДАТОК Д 153

Умовні позначення на будівельних кресленнях 153

ЛІТЕРАТУРА 155

ВСТУП

За останнє десятиліття внаслідок науково-технічного прогресу енергетичні витрати основної маси населення зменшились у 1,5—2 рази, в результаті чого порушився основний закон раціонального харчування — відповідність енергетичної цінності харчування енергетичним витратам. У розвинених країнах внаслідок надмірної калорійності харчування 30% населення страждає на ожиріння і близько 50% має надмірну масу тіла. Загальносвітова статистика свідчить про те, що середньорічне споживання цукру у розрахунку на 1 людину становить 40-50 кг, тобто 100-150 г на добу, що у 3-4 рази перевищує фізіологічну потребу.

Вирішувати проблему раціонального харчування, можна шляхом створення низькокалорійних продуктів або продуктів зменшеної калорійності (щонайменше на 30% порівняно з калорійністю первинного харчового продукту). З цією метою все ширше використовуються синтетичні підсолоджувачі, які на відміну від натуральних цукрозамінників мають високий сахарозний еквівалент, не мають або мають дуже незначну енергетичну цінність, майже не беруть участі у базовому обміні речовин, не залежать від наявності інсуліну і не впливають на рівень глюкози в крові. Зацікавленість у підсолоджуючих речовинах зростає також у зв'язку із збільшенням потреби в дієтичних продуктах для хворих на цукровий діабет. Отже, використання підсолоджувачів дає можливість розширити асортимент існуючих і створити нові низькокалорійні продукти харчування.

Підсолоджувачі — розповсюджена група харчових добавок, які використовуються з метою надання солодкого смаку харчовим продуктам. Всі відомі підсолоджувачі поділяються на дві групи: природні і синтетичні. До них висувають такі вимоги: повна безпека для людини, приємний чистий солодкий смак, технологічність, тобто висока розчинність у воді, стабільність у кислому середовищі і при високих температурах. До числа природних підсолоджувачів відносяться: ксиліт, сорбіт, маніт, ізомальтит, мальтитол і мальтитоловий сироп. До синтетичних підсолоджувачів, які дозволені до використання в Україні, належать: сахарин, цикламова кислота i її солі, аспартам, ацесульфам калію [1,2].

Серед синтетичних підсолоджувачів найбільш відомим є сахарин, а також його натрієва, калієва та кальцієва солі, солодкість яких в 300—500 разів вища від солодкості сахарози. Сахарин (імід о-сульфонаміду бензойної кислоти) являє собою білий кристалічний порошок без запаху з інтенсивно солодким смаком, погано розчиняється у воді (1:250) і спирті (1:40), в гліцерині(1:50), в ацетоні(1:12), не розчиняється в жирних розчинниках, хлороформі і добре екстрагується етером; = 229-229,7°С. Його розчинність в воді підвищується в присутності лимонної, винної чи оцтової кислоти. Термостійкий і стійкий до гідролізу, при тривалому нагріванні імідне кільце повільно розщеплюється, при цьому солодкість знижується; стійкий до заморожування. Сахарин є сильною кислотою (pKа = 1,3) і проявляє здатність до димеризації; стабільний у водних розчинах при pH = 3,3; 7 і 9 протягом тривалого часу при температурі 150°С. В кислому середовищі гідролізує з утворенням амонійної солі 2-сульфобензойної кислоти, а в лужному середовищі – солі 2-карбоксибензолсульфонаміду [3].

Сахарин не приймає участі в метаболічних процесах організму, швидко всмоктується, не накопичується і майже повністю (близько 98%) виводиться з організму, однак висновки про вплив сахарину на здоров'я людини не однозначні. У 70-х роках минулого століття було встановлено, що сахарин у великих дозах проявляє канцерогенну дію. Інтенсивний підсолоджувач сахарин викликає збільшення розмірів сліпої кишки та вологи фекаліїв у потомства щурів під час довготермінових експериментальних досліджень. Крім того, спостерігали збільшення об'єму сечі та зменшення її осмотичних параметрів, підвищення вмісту натрію та зменшення калію і кальцію, підвищення рівня холестеролу, триацилгліцеролів та вітаміну Е в серозному ексудаті, а також анемію. Збільшення розмірів сліпої кишки при згодовуванні раціону з високим вмістом сахарину супроводжувалось збільшенням загальної кількості мікроорганізмів, що зв'язують із збільшенням поживних речовин у кишці. Вживання сахарину викликає гальмування активності травних ферментів, які відповідають за проміжний етап гідролізу складних вуглеводів, а також активності окремих протеаз та уреаз. Тим самим сахарин викликає, очевидно, зменшення гідролізу окремих білків та сечовини. В цих умовах можливе накопичення токсичного аміаку в організмі [1, 4] .

Допустима добова доза сахарину — 5 мг/кг маси тіла, це приблизно 300 мг сахарину на добу. Для сахарину характерна наявність гірко-металевого присмаку. Щоб приховати цей недолік, він часто використовується у комбінації з іншими підсолоджуючими речовинами, наприклад, з фруктозою, цикламатом або сахарозою. Незважаючи на неоднозначність результатів досліджень про вплив сахарину на здоров'я населення, він широко застосовується у харчовій промисловості як харчова добавка Е 954. Технологічні властивості сахарину дають змогу використовувати його для всіх видів жарених і варених продуктів, в переробці і консервуванні [1, 3].

Таблиця 1

Гігієнічні норми використання сахарину в харчовій промисловості [3]

Групи товарів	МДР, мг/кг
Безалкогольні напої на основі ароматизаторів, фруктових соків, молочних продуктів без додавання цукру або із зниженою калорійністю, алкогольні напої з вмістом спирту не більше 15%	80
Десерти ароматизовані на водній, зерновій, фруктовій, овочевій, молочній, яєчній, жировій основі, без додавання цукру або із зниженою калорійністю; сухі сніданки із злаків; морозиво або фруктовий лід	100
Фруктові, кисло-солодкі овочеві і рибні пресерви, соуси	160
Здобні хлібо-булочні і борошняні кондитерські вироби	170
Кондитерські вироби зі зниженою калорійністю чи без додавання цукру: - на основі крохмалю - на основі какао, сухофруктів - сендвічі з начинкою на основі какао, молочних продуктів, сухофруктів, жиру	300 500 200
Консервовані фрукти, джеми, варення, мармелад зі зниженою калорійністю	200
Спеціальні дієтичні продукти для зниження маси тіла	240
Жувальна гумка	1200

Таким чином, застосування підсолоджувачів дає змогу розширити асортимент харчових продуктів для хворих на цукровий діабет, людей з серцево-судинними захворюваннями та з надмірною масою тіла. У той же час, недопустиме їх безконтрольне використання. У зв'язку із цим головним завданням гігієністів є зниження до мінімуму ступеня ризику для здоров'я людини цих харчових добавок, не зменшуючи користі від їхнього використання. Враховуючи суперечливі дані про токсиколого-гігієнічні характеристики синтетичних підсолоджувачів, використання їх суворо регламентується:

- при екстраполяції на людину даних, одержаних на лабораторних тваринах, використовується коефіцієнт запасу 100 і більше;

- обмежується сфера застосування синтетичних підсолоджувачів, тому рецептури харчових продуктів із синтетичними підсолоджувачами погоджуються з МОЗ України, а в продуктах дитячого харчування їх використання заборонено;

- встановлюються максимально-допустимі рівні використання підсолоджувачів у харчових продуктах;

- здійснюється обов'язковий контроль за вмістом підсолоджувачів у готових продуктах харчування;

- на етикетках харчових продуктів, виготовлених із використанням підсолоджувачів, вказується їхня присутність. Застосування підсолоджувачів з метою економії цукру недопустиме з гігієнічних позицій, оскільки суперечить принципам раціонального харчування [1].