Размещено на http://www.allbest.ru/

29

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

• Введение 2
• 1.Характеристика готового продукта 3
• 2. Характеристика продуцента 6
• 3. Обоснование способа производства 7
• 4. Характеристика сырья и материалов 7
• 5. Изображение и описание технологической схемы 12
• Описание технологической схемы 14
• 6. Технико-экономическое обоснование исходных данных для проектирования 19
• 7.Расчет вместимости и числа ферментаторов. 19
• 8. Материальные расчеты 21
• 9.Расчет и подбор основного и вспомогательного технологического оборудования 27
• 10.Тепловые расчеты. 33


Введение

В течение летней практики и курсового проектирования был изучен процесс реэкстракции и осветления реэкстрактракта антибиотика олеандомицина.

Олеандомицин (Oleandomycin) -- антибиотик, природный 14-членный макролид. Показан к применению при бактериальных инфекциях: пневмония, скарлатина, дифтерия, коклюш, трахома, бруцеллез, тонзиллит, отит, синусит, ларингит, гнойный холецистит, флегмона, остеомиелит; стафилококковый, стрептококковый и пневмококковый сепсис и др. заболевания, вызванные чувствительными возбудителями. Рекомендуется сочетание с новобиоцином, тетрациклином, хлорамфениколом, нитрофурановыми препаратами. Допустимо сочетание с аминогликозидами, леворином, нистатином, сульфаниламидами.

Процесс производства олеандомицина мы изучали на ОАО «Биосинтез». ОАО «Биосинтез» является одним из ведущих производителей лекарственных средств и субстанций в России. Производственные мощности завода "Биосинтез" позволяют осуществлять весь технологический процесс от биосинтеза до производства и упаковки готовых лекарственных форм.

В данном курсовом проекте, используя данные, полученные во время летней практики и исходные данные, полученные на кафедре, предлагается:

- изучение процесса реэкстракции и осветления реэкстрактракта антибиотика олеандомицина. ;

- проведение материальных расчетов;

- подбор оборудования (работа с каталогами);

- проведение тепловых расчетов;

-построение технологической и аппаратурной схем процесса, архитектурно-строительных чертежей.



2.Характеристика готового продукта

Олеандомицина фосфат

Номер регистрационного удостоверения № ЛС-002727 от 29.12.2006 г.

Качество препарата должно отвечать требованиям ФСП 42-8042-06.

Основное назначение препарата - субстанция, применяемая для изготовления лекарственных форм.

Олеандомицина фосфат подавляет рост грамположительных (стафилококки, стрептококки, пневмококки, палочки дифтерии и др.) и некоторых грамотрицательных (гонококки, менингококки и др.) бактерий, а также риккетсий и крупных вирусов. Малоактивен в отношении кишечной палочки и других грамотрицательных бактерий кишечной группы. Активен в отношении стафилококков, устойчивых к. пенициллину и другим антибиотикам. Иногда действует на возбудителей устойчивых к эритромицину. В терапевтических дозах действует бактериостатически.

Олеандомицин хорошо всасывается при приеме внутрь, быстро проникает во многие органы и биологические жидкости.

Применяют олеандомицин для лечения пневмоний, плевритов, абсцессов лёгких, эмпием плевры, бронхоэктазий, тонзиллитов, отитов, затяжных эндокардитов, менингита, сепсиса (стафилококкового, стрептококкового и пневмококкового), остеомиелита, фурункулеза, гонореи, энтероколита, инфекций мочевых и желчных путей и других заболеваний, вызванных микроорганизмами, чувствительными к этому антибиотику и устойчивыми к другим антибиотикам.

В связи с тем, что при лечении олеандомицином микрофлора, особенно стафилококки, может быстро приобрести устойчивость к нему, его часто комбинируют с другими антибиотиками, особенно с тетрациклинами.

Олеандомицина фосфат обычно хорошо переносится. В отдельных случаях наблюдается тошнота, рвота, понос. Возможны аллергические реакции: кожный зуд, крапивница, ангионевротический отек.

Препарат противопоказан при повышенной индивидуальной чувствительности, поражениях паренхимы печени.

Препарат содержит не менее 775 мкг/мг (ЕД/мг) олеандомицина основания в пересчете на сухое вещество. Один микрограмм химически чистого олеандомицина основания соответствует специфической активности, равной одной единице действия (БД) (ФСП 42-8042-06).

Описание. Белый или белый с желтоватым оттенком кристаллический порошок. Гигроскопичен, устойчив на свету.

Растворимость. Легко растворим в воде, растворим в спирте этиловом 95 %, очень мало растворим в хлороформе, практически нерастворим в эфире (ГФ XI, вып.1, с. 175). Подлинность. Препарат должен выдерживать требования ФСП 42-8042-06. Удельное вращение. От -45 до -55 в пересчете на сухое вещество (2 % раствор препарата в спирте метиловом) (ГФ XI, вып.1, с.30).

Поглощение света. Препарат должен выдерживать требования ФСП 42-8042-06. Прозрачность. 2 % раствор препарата в воде для инъекций должен быть прозрачным или по интенсивности опалесценции не превышать эталон II (ГФ XI, вып. 1, с. 198).

Цветность. 2 % раствор препарата в воде для инъекций должен быть бесцветным или по интенсивности окрашивания не превышать эталон 4б (ГФ XI, вып.1, с. 194). рН. От 3,0 до 6,0 (5 % раствор препарата; ГФ XI, вып. 1, с. 113).

Родственные примеси. Содержание суммы родственных примесей не должно превышать 6% (ФСП 42-8042-06).

Вода. Не более 5 % (ГФ XI, вып.1, с. 176).

Остаточные органические растворители. Содержание бутилацетата не должно превышать 0,1 % (ФСП 42-8042-06).

Токсичность. Препарат должен быть нетоксичным (ГФ XI, вып.2, с. 182). Микробиологическая чистота. Препарат должен выдерживать требования ГФ XI, вып.2,

с. 193 и Изменения №3 (категория 2.2.).

Количественное определение. Препарат должен содержать не менее 775 мкг/мг (ЕД/мг) в пересчете на сухое вещество (ФСП 42-8042-06).

Упаковка. По 0,5 кг, 1,0 кг, 2,5 кг, 4,0 кг, 5,0 кг, 8,0 кг в пакеты двойные из пленки полиэтиленовой по ГОСТ 10354-82, герметически запаянные или завязанные. Между пакетами вкладывается этикетка.

10 пакетов по 0,5 кг, 5 пакетов по 1,0 кг, 2 пакета по 2,5 кг, 2 пакета по 4,0 кг, 1 пакет по 5,0 кг или 1 пакет по 8,0 кг помещают в мешки бумажные по ГОСТ 2226-88-или в пакеты бумажные для сыпучей продукции по ГОСТ 13502-86.

На каждый мешок, пакет бумажный наклеивают этикетку из бумаги этикеточной по ГОСТ 7625-86 или писчей по ГОСТ 18510-87.

Групповая и транспортная тара в соответствии с ГОСТ 17768-90.

Маркировка. На этикетке для пакета полиэтиленового, на мешок, на пакет бумажный указывают предприятие-изготовитель и его товарный знак, почтовый адрес, наименование субстанции, содержание активного вещества в ЕД/мг, МНН, массу нетто в килограммах, условия хранения, регистрационный номер, дату регистрации, номер серии, срок годности, адрес интернет-сайта, тел/факс, "Для производства нестерильных лекарственных форм", штрих-код.

На этикетке на мешок, пакет бумажный дополнительно указывают количество упаковок в единице групповой тары.

Маркировка транспортной тары в соответствии с ГОСТ 14192-96. Транспортирование. В соответствии с ГОСТ 17768-90. Хранение. Список Б. В сухом месте при температуре не выше 20 °С.

Срок годности 3 года.

2. Характеристика продуцента

Продуцент олеандомицина Streptomyces antibioticus поддерживают на кукурузной среде №6 ВНИИА. При высеве штамма на соевую среду выявляется в основном 2 типа колоний. Колонии I типа уплощённые, с неровными краями и слабыми трещинками. Воздушный мицелий хорошо развит, дымчато-серого цвета. Субстратный мицелий тёмно-коричневый. В среду выделяется тёмно-коричневый пигмент. Колонии II типа выпуклые, с радиальными трещинками и неровными краями. Воздушный мицелий сероватый. Субстратный мицелий каштаново-коричневый. Пигмент тёмно-коричневый, обильный.

Рис.1 Колонии Streptomyces antibioticus II типа на поверхности агаризованной питательной среды.



Колонии обоих перечисленных типов обладают высокой активностью. Продуцент олеандомицина выдерживает до 5 пассажей без потери антибиотической активности. Активность штамма сохраняется при поддержании продуцента на кукурузной среде №6 ВНИИА в течение 8 месяцев, в виде лиофильно высушенных спор - до 2 лет, на пшене - до 1 года.

3. Обоснование способа производства

Олеандомицин получают путем микробного синтеза. Химическим способом не синтезируют, так как антибиотик имеет сложную формулу и это было бы затруднительно. Несмотря на то, что получение олеандомицина ферментативным путем имеет несколько недостатков, таких как невозможность получить полностью идентичных результатов, невозможность проведения непрерывного процесса, все равно он является единственно используемым в промышленности.

Получить чистый антибиотик из культуральной жидкости довольно сложно из-за многокомпонентности культуральной жидкости и низкой концентрации в ней целевого продукта, поэтому большое внимание уделяется стадиям выделения и очистки.

4. Характеристика сырья и материалов

Наименование	Обозначении НТД	Сорт или артикул	Показатели, обязательные для проверки	Примечание
1	2	3	4	5
А.Основное сырьё 1.Вода очищенная 2.Кислота ортофосфорная термическая 3. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. 4. Уголь активированный осветляющий порошкообразный Б.Вспомогательное Сырьё 5.Водорода перекись 6.Натр едкий технический 7.Перчатки резиновые хирургические 8. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества 9.Ткани хлопчатобумажные и смешанные бытовые 10.Ткань техническая капроновая 11.Ткани хлопчатобумажные, смешанные, суровые и фильтровальные 12. Ткани хлопчатобумажные, смешанные, суровые и фильтровальные 13.Формалин технический	ФС42-2619-97 ГОСТ 10678-76Е ГОСТ 4453-74 ГОСТ 177-88 ГОСТ 2263-79 ГОСТ 3-88 СанПиН 2.1.4.559-96 ГОСТ 292989-92 ТУ 17 РСФСР 62-10105-81 ГОСТ 332-91 ГОСТ 332-91 ГОСТ 1625-89	Марка А Техническая марка Б Сорт 1 Тип А Арт.219 Арт. 56007 бельтинг Фильтро-миткаль Сорт 1	Бесцветная прозрачная жидкость без запаха и вкуса рН от5,0 до 7,0 Массовая доля сухого остатка не более 0,001% Восстанавливающие вещества, диоксид углерода, нитраты, хлориды,сульфаты,кальций, тяжёлые металлы, нитриты, аммиак.Выдерживает требования ФС42-2619-97. Микробиологическая чистота в соответствии с ГФХ1,вын.2,с.193 и Изменением №3 к ГФ Х1 Бесцветная жидкость прозрачная в слое 15-20 мм при рассматривании на белом фоне Массовая доля хлоридов не более 0,005% Массовая доля сульфатов не более 0,01% Массовая доля нитратов не более 0,0003% Массовая доля железа не более 0,005% Массовая доля тяжёлых металлов сероводородной группы не более 0,0005% Массовая доля мышьяка не более 0,0001% Массовая доля восстанавливающих веществ в пересчёте не Н3РО3 не более 0,1% Выдерживает испытание на наличие метафосфорной кислоты, массовой доли взвешенных частиц, наличие жёлтого фосфора Водородный показатель рН от 6до 9 Сухой остаток не более 1000мг/л Жёсткость общая не более 7,0 ммоль/л Окисляемость перманганаты не более 5,0 мл/г Нефтепродукты (суммарно) не более 0,1 мл/г Поверхностно-активные вещества (ПАВы) и анионно-активные не более 0,5 мг/л Запах, привкус не более 2 баллов Цветность не более 20 Мутность не более 2,6 ЕМФ (единицы мутности по фармазину) или 1,5 мг/л (по каолину) Массовая доля перекиси водорода от 30 до 40% Водородный показатель рН от 6до 9 Сухой остаток не более 1000мг/л Жёсткость общая не более 7,0 ммоль/л Окисляемость перманганаты не более 5,0 мл/г Нефтепродукты (суммарно) не более 0,1 мл/г Поверхностно-активные вещества (ПАВы) и анионно-активные не более 0,5 мг/л Запах, привкус не более 2 баллов Цветность не более 20 Мутность не более 2,6 ЕМФ (единицы мутности по фармазину) или 1,5 мг/л (по каолину)	На стадиях химической очистки На стадии реэкстракции На всех стадиях технологического процесса На стадии получения осветлённого реэкстракта олеандомицина Для дезинфекции помещений и оборудования Для мойки оборудования По технике безопасности На всех стадиях технологического процесса В качестве фильтрующего материала То же В качестве фильтрующего материала То же антисептик

6. Изображение и описание технологической схемы

Технологическая схема стадии ТП. 13. Реэкстракция олеандомицина.



8. Технологическая схема стадии ТП.14. Осветление реэкстракта.

Размещено на http://www.allbest.ru/

29

Размещено на http://www.allbest.ru/



Описание технологической схемы

ТП.13. Получение реэкстракта

Получение реэкстракта состоит из следующих операций:

ТП 13.1. Подготовка оборудования к работе

ТП 13.2. Приготовление раствора реэкстрагента

ТП 13.3. Реэкстракция олеандомицина из бутилацетатного экстракта

ТП 13.1. Подготовка оборудования к работе

Один раз в неделю по графику производят мойку экстракторов-сепараторов-4,5. Прекращают процесс экстракции, останавливают экстрактор-сепаратор, разбирают.

Все детали экстрактора-сепаратора тщательно моют (1,0 + 0,1) % (Кт ТП 12.1-4) раствором ортофосфорной кислоты с помощью щетки.

После мойки (1,0 + 0,1) % раствором ортофосфорной кислоты все детали ополаскивают водой питьевой до остаточного содержания ортофосфорной кислоты в промывной воде не более 5 мг/л (Кт ТП 12.1 -5).

ТП 13.2. Приготовление раствора реэкстрагента

В аппарат 2 загружают 4169,4 л воды очищенной. Объем контролируется уровнемером. Затем добавляют 30,66 л ортофосфорной кислоты (73 %), доводят объем раствора водой очищенной до 4200 л. Приготовленный раствор в 2 перемешивают не менее 30 мин (Кт ТП13.2-1). Отбирают пробу для определения массовой доли основного вещества. Массовая доля ортофосфорной кислоты в растворе должна быть от 0,2 до 0,5 % (Кт ТП 13-2-2).



Раствор ортофосфорной кислоты используют на операции ТП 13.3. Реэкстракции олеаидомицина из бутилацетатного экстракта.

ТП 13.3. Реэкстракция олеандомицина из бутилацетатного экстракта

Процесс реэкстракции олеандомицина из бутилацетатного экстракта раствором реэкстрагента основан на том, что при значении водородного показателя (рН) от 4,0 до 5,5 происходят переход антибиотика из бутилацетатного экстракта (органической фазы) в раствор реэкстрагента (водную фазу).

Реэкстракцию осуществляют методом противотока в две ступени на экстракторах- сепараторах "Россия" 4,5.

Из мерника 1 самотеком на экстрактор-сепаратор 4 по линии легкой фракции подают бутилацетатный экстракт (расход от 1000 до 1750 л/ч)(Кт ТП 13.3-1), по линии тяжелой фракции поступает слабонасыщенный реэкстракт из сепаратора 5.

В экстрактор-сепаратор 5 по линии тяжелой фракции из мерника 3 подают охлажденный до температуры (9 + 1) °С (Кт ТП 13.3-2) раствор реэкстрагента (в количестве 10% от объема бутилацетатного экстракта) (Кт ТП 13.3-3), по линии легкой фракции поступает обедненный бутилацетатный экстракт из экстрактора-сепаратора 4.

Из экстрактора-сепаратора 5 по линии тяжелой фракции выходит насыщенный водный реэкстракт, который направляют в реактор 6, по линии легкой фракции - обедненный бутилацетатный экстракт, поступающий в 4.

Отработанный бутилацетат с активностью не выше 100 мкг/мл (Кт ТП 13.3-5) поступает далее на стадию ПО.18 Регенерация бутилацетата. Реэкстракт должен удовлетворять следующим требованиям:

-активность не ниже 10000 мкг/мл (Кт ТП 13.3-6); '

-водородный показатель (рН) от 4,0 до 5,5 (КтТП 13.3-7);

-содержание бутил ацетата не выше 2 % (Кт ТП 13.3-8);

-прозрачный (Кт ТП 13.3-9).

Выход на операции ТП 13.4. Реэкстракция олеандомицина из бутилацетатного экстракта -- 98,0 %.

ТП 14. Получение осветленного реэкстракта олеандомицина

Процесс получения осветленного реэкстракта олеандомицина состоит из следующих операций:

ТП 14.1. Подготовка оборудования к работе

ТП 14.2. Осветление и фильтрация реэкстракта олеандомицина

ТП 14.1. Подготовка оборудований к работе

Профилактическую подготовку оборудования производят по специальному графику.

Два раза в месяц реакторы 6, 8, друк-фильтр 7 моют от 1 до 3 % (Кт ТП 14.1-1) раствором соды кальцинированной, раствор готовят в реакторе 6. В реактор 6 загружают 2800 л горячей воды, с температурой от 50 до 60 ⁰С (Кт ТП 14.1-2) через люк загружают от 30 до 90 кг кальцинированной соды.

При работающей мешалке в реакторе 6 моющий раствор выдерживают в течение 1 ч, затем через друк-фильтр 7 передают в 8, затем сливают в промышленную канализацию. После мойки всю систему промывают водой до выравнивания водородного показателя (рН) промывной воды на входе и выходе (КтТП 14.1-3).

Внутренние поверхности 6,7, 8 из распылителя обрабатывают 3 % (Кт ТП 14.1-4) раствором водорода перекиси из расчета от 150 до 200 мл на 1 м² поверхности, выдерживают в течение 30 мин (Кт ТП 14.1-5). Затем систему промывают водой очищенной до допустимого остаточного, содержания водорода перекиси (Кт ТП 14.1-6). Далее продувают в течение 15 мин сжатым азотом (Кт ТП 14.1-8).

Замену фильтрующего материала на друк-фильтре 7 производят перед каждой операцией фильтрации.



ТП. 14.2. Осветление и фильтрация реэкстракта олеандомицина

Насыщенный реэкстракт олеандомицина принимают в реактор 6. При достижении объёма насыщенного реэкстракта в реакторе 18 450 л открывают рассольное охлаждение и подают азот в барботёр для отдувки реэкстракта от бутилацетата. Температура реэкстракта должна быть (7+1) С (Кт ТП 14.2-1.). По окончании приёма реэкстракта отбирают пробу для определения прозрачности, активности, цветности, значения водородного показателя рН, процентного содержания бутилацетата и содержания ионов Са, Cl, Fe, SO4, замеряют объём.

Массовая доля бутилацетата в насыщенном реэкстракте должно быть не более 1% (Кт ТП 14.2-2). Регулируют продолжительность процесса отдувки.

Для осветления насыщенного реэкстракта олендомицина используют уголь активированный осветляющий в количестве от 0,4 до 1,0% ( в пересчёте на сухое вещество) от объёма реэкстракта (Кт ТП 14.2-3). При включенной мешалке через люк аппарата из переносной ёмкости загружают расчётное количество угля, перемешивают в течение от 30 до 40 минут (Кт ТП 14.2-4), отбирают пробу для определения цветности осветлённого реэкстракта. Цветность реэкстракта должна быть не более 0,005 (Кт ТП 14.2-5). При значении цветности выше допустимого дополнительно загружают уголь.

Угольную суспензию фильтруют через друк-фильтр 7 в реактор 8. По окончании фильтрации отбирают пробу для определения активности, цветности, значения водородного показателя (рН), процентного содержания бутилацетата, наличия в нём ионов Са, Cl, Fe, SO4.

Отработанный уголь после осветления реэкстракта олеандомицина фосфата промывают водой очищенной, выгружают в мешки, помещают в контейнеры для последующего вывоза в отвал.

Осветлённый реэкстракт должен отвечать следующим требования:

- активность не менее 10000 мкг/мл (КтТП 14.2-6).;

- значение водородного показателя рН от 4,0 до 5,5 (Кт ТП 14.2-7);

- массовая оля бутилацетата не более 1% (Кт ТП 14.2-8);

- ионы Са, Cl, Fe, SO4 должны отсутствовать (Кт ТП 14.2-9);

- цветность не более 0,005 (Кт ТП 14.2-10).

Осветлённый реэкстракт с помощью сжатого азота передают на участок сушки. Выход на операции ТП 14.2. осветление и фильтрации реэкстракта олеандомицина - 97%.



7. Технико-экономическое обоснование исходных данных для проектирования

Мощность производства M=40 000 млрд Ед/год.

Количество рабочих дней:

N=365-n_ппр

n_ппр=15дней (д.з.)

N=365-15=350 дней

8.Расчет вместимости и числа ферментаторов

Слив в сутки:

реэкстракция осветление антибиотик олеандомицин

Q_сут= M/ N

Q_сут=40 000/350=114,3 млрд ЕД/сут

Слив в сутки с учетом потерь:

Q'_сут= Q_сут/ ?_общ

?_общ=64,5 %

Q'_сут=114,3*10⁹/0,645=177,2*10⁹ ЕД/сут.

Объем культуральной жидкости в сутки:

V_{кж сут} = Q'_сут/А*10⁶

А=2800 Ед/мл по (д.з)

V_{кж сут}=177,2*10⁹/2,8*10⁹=63,28 м³

Рабочий объем ферментатора:



V_раб=

ф_цф=147 часов (по д.з)

Пусть число ферментаторов будет n_ф=12.

V_раб=63,28*147/12*24=32,29 м³.

Геометрический объем ферментатора:

V_ф= V_раб/?_сл

?_сл=V_кж/V_ф

По регламенту:

V_кж=39000 л.

V_ф=50000 л.

Тогда ?_сл=39000/50000=0,78

V_ф=32,29/0,78=41,4 м³.

Принимаем ферментатор V_ф=50 м³, V_раб=40 м³.

Число сливов в сутки

N_{сл сут}=V_{кж сут}/V_{раб ф уточн}

N_{сл сут}=63,27/40=1,6

Слив осуществляют через 24/1,6=15 часов.



9. Материальные расчеты

Расчет материального баланса стадии реэкстракции

Количество целевого вещества в одном сливе

C_ед=V_{ф сл}*А*10⁶

С_ед=40*10⁶*2800=112 *10⁹ ЕД.

Таблица выходов целевого продукта по стадиям:

Стадия	?
Коагуляции и фильтрации	87,2
Экстракции и промывки БА экстракта	82,6
Реэкстракции	98,0
Осветления и фильтрации	97,0
Сушки	94,2

Общая активность промежуточного продукта, поступающего на стадии:

C'_ед=С_ед*?

С'_{реэкстр}=112*10⁹*87,2*82,6/100*100=80,7*10⁹ ЕД

С'_{осветления} =80,7*10⁹*0,98=79, 05*10⁹ ЕД

На стадию реэкстакции поступает бутилацетатный экстракт с содержанием целевого продукта 80,7*10⁹ Ед, получают осветленный реэкстракт с активностью 79, 05*10⁹ Ед.

Потери

На стадии реэкстракции

С_{ед потерь}=80,7-79, 05=1, 65*10⁹ Ед.

Уравнение материального баланса



m_{экстр жидкости} + m_{реэкстрагента} =M_{реэкстракта} +M_{рафината}

M_{реэкстракта}=m_{реэкстрагента} +m_{олеандомицина с примесями} +m_{БА потери за счет р-ти БА в воде} -m_{кислоты потери за счет р-ти воды в БА} - m_{реэкстрагента потери мех}.

M_{рафината}=m_{реэкстрагируемой жидкости} -m_{олеандомицина с примесями} -m_{БА потери за счет р-ти БА в воде} +m_{кислоты потери за счет р-ти воды в БА}+ m_{реэкстрагента потери мех}.

1. Масса реэкстрагируеммой жидкости:

m_{реэкстрагируемой жидкости}=V_{экстракта}*с_{экстракта}

V_{реэкстрагируемой жидкости}=C_{Ед экстр}/A_{БА экстракта}

По д.з

23,37 м³-88,35*10⁹ Ед

10⁶-х

Х=3,84*10³ ЕД/м³

V_{реэкстрагируемой жидкости}=80,7*10⁹/3,84*10³*10⁶=21 м³

m_{реэкстрагируемой жидкости}=21*913=19173 кг.

2. Масса олеандомицина с примесями, перешедшая из одной фазы в другую:

m_ан= C'_ед/?*10⁶

?-удельная активность антибиотика, Ед/мг.

В БА экстракте по д.з. ?=700*10⁶Ед/мг

m_{олеандомицина с примесями}=80,7*10⁹/700*10⁶=115,3 кг.

3. Количество реэкстрагента (кислоты):

V_{реэкстрагента}=10% V_{реэкстрагируемой жидкости}

V_{реэкстрагента}=21*0,01=2,1 м³

m_{реакстрагента}=2100 кг.

4. Масса потерь бутилацетатного экстракта, за счет растворимости бутилацетата в воде:

m_{БА потери за счет р-ти БА в воде}=в*m_БА

m_БА=19173 кг.

в=1% (по д.з)

m_{БА потери за счет р-ти БА в воде}=19173*0,01=197,3 кг.

5. Масса потерь реэкстрагента за счет растворимости воды в бутилацетате.

m_{кислоты потери за счет р-ти воды в БА}= в*m_{кислоты}

в=0,5% (по д.з)

m_{кислоты потери за счет р-ти воды в БА}=0, 005*2100=10,5 кг.

6. Масса потери БА механические

m_{реэкстрагента потери мех} =в*m _{кислоты}

в=0,8% (по д.з)

m_{реэкстрагента потери мех} =2100*0,008=16,8 кг

7. Масса реэкстракта

M_{реэкстракта}=m_{реэкстрагента} +m_{олеандомицина с примесями} +m_{БА потери за счет р-ти БА в воде} -m_{кислоты потери за счет р-ти воды в БА} - m_{реэкстрагента потери мех}

M_{реэкстракта}=2100+115,3+197,3-10,5-16,8=2385,3 кг



8. Масса рафината

M_{рафината}=m_{реэкстрагируемой жидкости} -m_{олеандомицина с примесями} -m_{БА потери за счет р-ти БА в воде} +m_{кислоты потери за счет р-ти воды в БА}+ m_{реэкстрагента потери мех}.

M_{рафината}=19173-115,3-197,3+10,5+16,8=18887,7

Таблица материального баланса стадии ТП 13 «Получение реэкстракта».

1. Израсходовано на стадии суммарно

Наименнование полупродуктов и сырья	Активность Ед/мл	Израсходовано
		Масса, кг	Общая активность, млрд. Ед.	Объем, м3	Плотность, кг/м3
1	2	3	4	5	6
А. Полупродукты 1.Экстракт		19173	80,7	21	913
2.Раствор реэкстрагента		2100		2,1	1000
Итого:		21273

2. Получено на стадии суммарно

Наименнование полупродуктов и сырья	Активность Ед/мл	Израсходовано
		Масса, кг	Общая активность, млрд. Ед.	Объем, м3	Плотность, кг/м3
1	2	3	4	5	6
А. Полупродукты 1.Реэкстракт		2385,3	79, 05	2,4	1000
Б.Отходы, в т.ч. 2.Рафинат		18887,7		21	900
В. Потери, в т.ч. 3. Целевой продукт			1, 65
		21273	80,7



Расчет материального баланса стадии осветления реэкстракта:

Общая активность промежуточного продукта, поступающего на стадии:

С'_{осветления} =80,7*10⁹*0,98=79, 05*10⁹ ЕД

С'_{сушки =}79, 05*10⁹*0,97=76,67*10⁹ ЕД.

На стадию осветления и фильтрации поступает реэкстракт с содержанием целевого продукта 79, 05*10⁹ ЕД, получают осветленный реэкстракт с активностью 76,67*10⁹ ЕД.

Потери на стадии осветления

С_{ед потерь}=79, 05-76,67=2, 38*10⁹ ЕД.

Материальный баланс:

m_{реэкстракта}+m_{угля сух}=m_{осветл реэкстракта}+m_{отработанного угля}

Масса реэкстракта, поступающего на стадию

m_{реэкстракта}=2651,576 кг

1. Масса угля сухого

m_{угля сух}=1%* m_{реэкстракта}

m_{угля сух}=0,01*2385,3=23,85 кг.

2. Масса отработанного угля

По д.з. влажность отработанного угля 50%.

m_{отработанного угля}=m_{угля сух}/0,5

m_{отработанного угля}=23,85 /0,5 =47,7 кг



3. Масса осветленного реэкстракта

m_{осветл реэкстракта}= m_{реэкстракта}+m_{угля сух}- m_{отработанного угля}

m_{осветл реэкстракта}=2385,3+23,85 -47, 7 =2361,45 кг.

Таблица материального баланса стадии ТП 14«Осветление и фильтрация реэкстракта олеандомицина».

1. Израсходовано на стадии суммарно

Наименнование полупродуктов и сырья	Активность Ед/мл	Израсходовано
		Масса, кг	Общая активность, млрд. Ед.	Объем, м3	Плотность, кг/м3
1	2	3	4	5	6
А. Полупродукты 1.Реэкстракт		2385,3	79, 05	2,39	1000
Б. Сырьё Уголь осветляющий		23,85
Итого:		2409,15	79, 05

2. Получено на стадии суммарно

Наименнование полупродуктов и сырья	Активность Ед/мл	Израсходовано
		Масса, кг	Общая активность, млрд. Ед.	Объем, м3	Плотность, кг/м3
1	2	3	4	5	6
А. Полупродукты 1.Осветленный реэкстракт		2361,45	76,67	2,36	1000
Б.Отходы, в т.ч. 2.Уголь отработанный В. Потери, в т.ч. 3. Целевой продукт		47,7	2,38
		2409,15	79, 05



9. Расчет и подбор основного и вспомогательного технологического оборудования

1. Подбор сборника БА экстракта

Выбираю V=6,3 м³ D=1800мм l_{цил части}=4200мм l_полн=5180мм

Сосуды и аппараты цилиндрические стальные ГОСТ 9931-69

2. Аппарат для приготовления раствора ортофосфорной кислоты

V_ап=(V*n_{cл в сутки})/?

n_{cл в сутки}-число сливов в сутки

n_{cл в сутки}=1,5 Округляем n_{cл в сутки}=2.

?-коэфициент заполнения.

V=2,1 м³ (мат. бал. )

V_ап=2,1*2/0,8=5,25 м³

Выбираю V=6,3 м³ D=1800мм l_{цил части}=4200мм l_полн=5180мм

Сосуды и аппараты цилиндрические стальные ГОСТ 9931-69

3. Аппарат для раствора ортофосфорной кислоты

V_мерн=V_з*z/?

z-количество загрузок в основной аппарат

V_з=2,1 м³ (мат. бал. )

z=1

?=0,9

V_мерн=2,1/0,9=2,33 м³



Принимаем

V=3,2 м³ D_вн=1600мм l_{цил части}=1800мм l_полн=2780 мм

Сосуды и аппараты цилиндрические стальные ГОСТ 9931-69

4. 5. Подбор экстракторов-сепараторов

Расход БА экстракта ( по данным завода) 1000-1750л/ч=1,7 м³/ч

V_{БА экстракта}=21 м³

ф=21/1,7=12,35 ч.

Время экстракции 6 часов. (д.з)

Возьмем 2 экстрактора-сепаратора.

Объем жидкости, пропускаемой через экстрактор:

V_{экстрактор}=21+2,1=23,1 м³

Производительность экстрактора сепаратора

Q=23,33/6,175=3,78 м³/час

Выбираю экстрактор-сепаратор «Россия» двухступенчатый, противоточный. Производительность 2,5-10 м³/ч. Сталь 12X18HIOT. D=600мм, H=505 мм.

Так как экстракция противоточная n=4 шт.

6. Сборник реэкстракта

V_ап=(V*n_{cл в сутки})/?



n_{cл в сутки}-число сливов в сутки

n_{cл в сутки}=1,5 Округляем n_{cл в сутки}=2.

?-коэфициент заполнения

V=2,39 м³(мат. бал. )

V_ап=2,39 *2/0,8*2=2,98 м³

Выбираем аппарат с механическим перемешивающим устройством вертикальный ГОСТ 20680-75

V= 3,2 м³ D= 1600 мм H=1850 мм

7. Подбор друк-фильтра для фильтрования угольной суспензии.

Объем, который необходимо отфильтровать, складывается из объема реэкстракстракта, объема угля и объема промывной воды.

V_угля=m/с

с=0,3 г/см³ (д.з)

V_{промывной воды}=1 м³ (д.з)

V_{реэкстракта}= 2,39 м³(мат. бал. )

m_угля =23,85 кг(мат. бал. )

V=V_{реэкстракта}+V_угля+V_{промывной воды}=2,39+23,85/(0,3*1000)+1=3,47 м³.

Время фильтрации 1 час (по данным завода)

Q=V/ф=3,47 м³/ч

Удельная производительность 2 м³/м²*ч

Площадь фильтрации



F=3,47/2=1,87 м²

Выбираю 2 фильтра с поверхностью каждого 1 м².

Фильтр стальной ёмкостной с поднимающимся перемешивающим устройством ТУ 26-01-933-56 фильтр СЭр 1,0-12-12-01 завод «Красный октябрь». H=3585 мм L=1735 мм

8. Сборник осветленного реэкстракта.

V=2,36 м³(мат. бал. )

V_ап=2,36*2/0,8*2=2, 95 м³

Выбираем аппарат с механическим перемешивающим устройством вертикальный ГОСТ 20680-75

V= 3,2 м³ D= 1600 мм H=1850 мм

Спецификация оборудования

Обозначение	Наименование	Количество единиц	Материал	Технологическая характеристика	Примечания
1.	Сборник БА экстракта	1	Х18Н10Т	Вертикальный цилиндрический аппарат вместимостью 6,3 м. Объём заполнения 5,04 м. Диаметр 1600мм. Заполнение давлением жидкости, выгрузка давлением газа.
2.	Аппарат для приготовления раствора ортофосфорной кислоты	1	Х18Н10Т	Горизонтальный цилиндрический аппарат вместимостью 6,3 м. Объём заполнения 5,04 м. Диаметр 1600мм. Заполнение самотеком, насосом, выгрузка давлением сжатого воздуха
3.	Аппарат для раствора ортофосфорной кислоты	1	Х18Н10Т	Горизонтальный цилиндрический аппарат. Вместимость 3.2 м3, объём заполнения 2,56 м3. Диаметр 1600мм, высота 2780 мм. Способ заполнения давления сжатого воздуха, освобождения давлением сжатого азота.
4,5.	Экстарктор-сепаратор	4	Х18Н10Т	Двухступенчатый, противоточный, производительность от 2500 до 10000 л/ч, частота вращения барабана 5200 об/мин. Электродвигатель ВАО 163-2, мощность 18,5 кВт, частота вращения 2929 об/мин.
6.	Сборник реэкстракта	2	Х18Н10Т	Горизонтальный цилиндрический аппарат. Вместимость 3.2 м3, объём заполнения 2,56 м3. Диаметр 1600мм, высота 2780 мм. Заполнение давлением жидкости (аппарат под )вакуумом, разгрузка сжатым азотом.
7.	Друк-фильтр	2	Х18Н10Т	Фильтр стальной ёмкостной с поднимающимся перемешивающим устройством ТУ 26-01-933-56 фильтр СЭр 1,0-12-12-01 завод «Красный октябрь». H=3585 мм L=1735 мм. Поверхность фильтрации 1 м3. Способ заполнения давлением жидкости, освобождение давлением инертного газа.
8.	Сборник осветленного реэкстракта.	2	Х18Н10Т	Горизонтальный цилиндрический аппарат. Вместимость 3.2 м3, объём заполнения 2,56 м3. Диаметр 1600мм, высота 2780 мм. Способ заполнения давлением жидкости, освобождение давлением инертного газа.



10. Тепловые расчеты.

Тепловой баланс охлаждения аппарата с реэкстрактом.

Q_охл=Q_{охл апп}+ Q_{охл реэкстр}+ Q_изол+ Q_меш+ Q_пот,

где Q_охл - количество теплоты, которое нужно отвести в процессе охлаждения, кДж;

Q_{охл апп} - количество теплоты, отводимое при охлаждении аппарата, кДж;

Q_{охл экстр} - количество теплоты, отводимое при охлаждении реэкстракта, кДж;

Q_изол - количество теплоты, которое нужно отвести от покрывающей аппарат изоляции, кДж;

Q_меш - количество теплоты, отводимое от мешалки, кДж;

Q_пот - потери тепла в окружающую среду, кДж.

1. Q_{охл апп} = m_апп·с_ст·(t_нач-t_кон), m_апп - масса аппарата, кг;

где с_ст - теплоемкость стали, кДж/(кг·К);

t_нач - начальная температура, от которой начинают процесс охлаждения, єС;

t_кон - конечная температура, до которой ведут процесс охлаждения, єС.

m_апп = 2435 кг

с_ст = 0,5 кДж/(кг·К) [2, табл. XXV, стр.527]

t_нач = 11 єС

t_кон = 9 єС

Q_{охл апп} =2435*0,5*(11-9)=2435 кДж.



2. Q_{охл реэкстр}=,

t_нач. = 11 єС

t_кон = 9 єС

M_{реэкстракта}=m_{реэкстрагента} +m_{олеандомицина с примесями} +m_{БА потери за счет р-ти БА в воде} -m_{кислоты потери за счет р-ти воды в БА} - m_{реэкстрагента потери мех}

Где G_i-масса i-того вещества в реакционной массе, кг

C_i-удельная теплоемкость i-того вещества, кДж/кг*К

m_{реэкстрагента}=m_{ортоф кислоты 100%}+m_воды

Реэкстрагент-ортофосфорная кислота 10%

m_{реэкстрагента}=2100 кг

m_{ортоф кислоты 100%}=210,0 кг.

С_{ортоф кислоты100%}=2, 0 кДж/(кг·К)

m_воды=1890 кг

с_воды=4,19 кДж/(кг·К)

c_{реэкстрагента}=(210,0 *2+1890*4,19)/2100=3,87 кДж/(кг·К)

m_{олеандомицина с примесями} =115,3 кг

Теплоемкость олеандомицина рассчитаю по формуле

,

Где C_i^ат-атомная теплоемкость итого элемента, входящего в состав молекулы

n_i- число одноименных атомов, входящих в состав молекулы;

M-молекулярная масса соединения.



Олеандомицина фосфат C₃₅H₄₀O₁₆NP

	C	H	O	N	P
Для твердых веществ	7,53	9,62	16,74	11,3	23, 01

С==944,2/761=1,24 кДж/(кг·К)

Так как эта формула верна при температуре 273 К, увеличим рассчитанную величину на 10%

С_олеанд=1,364 кДж/(кг·К)

m_{БА потери за счет р-ти БА в воде}=197,3 кг

с_БА=2,05 кДж/(кг·К)

m_{кислоты потери за счет р-ти воды в БА}=10,5 кг

m_{реэкстрагента потери мех}=16,8 кг.

Q=(2100*3,97 +115,3*1,364+197,3*2,05-10,5*3,97-16,8*3,97)*(11-9)=17580,7кДЖ.

3. Q_изол=m_изол·с_изол·(t_нач-t_{ср.изол}) = F_изол·_изол·_изол·с_изол·(t_нач-t_{ср.изол}),

где m_изол - масса изоляции, кг;

F_изол = F_руб·1,3 -площадь изоляции, м²;

F_руб = 7,5 м²- поверхность теплообмена ;

_из = 0,05-0,1 м - толщина изоляции;

_из-плотность изоляции, кг/ м³;

с_из- теплоемкость изоляции, кДж/(кг·К);

t_{ср.изол} - средняя температура изоляции, єС;

В качестве изоляции принимаем текстолит:

F_изол = 7,5·1,3 = 9,75 м²

_из = 1380 кг/ м³ [2, табл.II, стр.511]

с_из = 1,47 кДж/(кг·К) [2, табл. XXV, стр.527]

t_{ср.изол} = t_{вн.изол} + t_{нар.изол} , где

t_{вн.изол}, t_{нар.изол} - температуры изолции внутри и снаружи соответственно.

t_{вн.изол} = 9-10 єС (принимаем t_{вн.изол} = 9 єС)

t_{нар.изол} =10-14 єС (принимаем t_{нар.изол} = 14 єС)

t_{ср.изол} = (14 + 9)/2 = 11,5 єС

Q_изол = 9,75·0,1·1380·1,47·(20-11,5)= 16812, 02 кДж.

4. Q_меш = N_меш·_меш·3600 ,

где N_меш - мощность, затрачиваемая мешалкой на перемешивание реакционной смеси, кВт;

_меш - время перемешивания, часы;

3600 - коэффициент перевода часов в секунды

N_меш = K_N*с_ж*n³*d_меш⁵

K_N-критерий мощности

с_ж=1000 кг/ м³ (мат.бал. )

n-число оборотов мешалки.

Приму n=180 об/мин.

d_меш=0,3*D_ап=0,3*1600=480 мм.

Re= с_ж*n*d_меш²/м

м-вязкость перемешиваемой жидкости.

м=1, 056 мПа*с.

Re=1000*100*0,480²/1, 056=21818, 2

Выбираю турбинную (открытую мешалку).



Определяю критерий мощности [2]

K_N=6,5

N_меш =6,5*1000*(180/60) ³*0,48⁵=4471,8 Вт=4,47кВт.

_меш = 1 час

Q_меш = 4,47·1·3600 = 16092 кДж

5. Принимаем Q_пот = 5% от Q_охл

Тогда Q_охл =1,05·(2435+ 17580,7+ 16812, 02 +16092) = 5,6 ·10⁴ кДж

6. Расчет массы рассола, необходимого для охлаждения аппарата со средой:

где m_{рассола} - масса рассола, кг;

с_{рассола} - теплоемкость рассола, кДж/(кг·К);

и_2ср - средняя температура рассола, выходящего из рубашки, єС;

и₁ - температура рассола, входящего в рубашку

Принимаем и₁ = -8 єС

Q_охл = 5,6·10⁴ кДж

В качестве рассола принимаем 20% раствор хлористого натрия:



с_{рассола} = 3,398 кДж/(кг·К) [2, табл. LII, стр.546]

и_2ср = и₁ + ?t_ср·lnА ,

где ?t_ср - средняя по поверхности разность температур между рассолом и средой, К;

А - постоянная величина для данного процесса теплообмена

где t₂ = 9 єС - температура, до которой ведут процесс охлаждения;

и₂ - температура рассола, выходящего из рубашки

Принимаем и₂ = -6 єС

=1,13

Проверяем и₂^| - температуру рассола в первый момент выхода из рубашки аппарата:

и₂^| < 0 єС

где t₁ = 11 єС - температура, от которой ведут процесс охлаждения

и₂^| =t₁- < 0 єС

и_2ср = -8+ 7,98·ln(1,13)= -7 єС

Тогда:

m_{рассола=}5,6·10⁴ /(3,398*(-7-(-8) ) )=1,65 ·10⁴ кг.

7. Проверочный расчет поверхности теплообмена аппарата.

где F_т/об - поверхность теплообмена аппарата, м²;

Q_охл - количество теплоты, которое нужно отвести в процессе охлаждения, Дж;

К - коэффициент теплопередачи, Вт/(м²·К);

_охл - время охлаждения, сек

Q_охл = 5,6 ·10⁴ кДж [стр. ]

К=300-360 Вт/(м²·К)

?t_ср = 7,98 К

_охл = 1час=3600 сек

F_т/об=5,6*10⁷/(360*7,98*3600)=5,4 м²

F_{т/об расч} = 5,4 м² < F_{т/об кат} = 7,5м², запас поверхности теплообмена 28%

Размещено на Allbest.ru