anestezina pr1

CAPITOLUL I

MEMORIU GENERAL

1.1 MEMORIU TEHNIC

Proiectul are ca obiect de studiu partea tehnologică şi partea de proiectare a instalaţiei de obţinere a anestezinei.

Anestezina este esterul etilic al acidului p-aminobenzoic medicament cu acţiune anestezică locală, reprezentant al clasei de esteri alchilici ai acidului p-aminobenzoic.

Anestezicele locale sunt un grup de substanţe care aplicate la nivelul receptorilor periferici sau al fibrelor nervoase sunt capabile să diminueze sau să întrerupă sensibilitatea regiunilor respective, prima fiind suprimată senzaţia de durere, acţiunea lor fiind reversibilă. Proiectul este structurat în şapte capitole la care sunt ataşate în anexa plansele corespunzatoare utilajelor dimensionate si are 28 de trimiteri bibliogarfice în pagini, tabele.

Luând în considerare datele din literatură cu privire la anestezicele locale, în prima parte a proiectului s-a facut un studiu despre structura chimică, clasa de medicamente, proprietăţi fizice, chimice, farmacologice şi a posibilităţilor de obţinere a anestezinei.

În partea a doua s-a stabilit tehnologia optimă de fabricaţie. S-au studiat sub aspect cinetic şi termodinamic reacţiile care duc la obţinerea anestezinei. Pe baza bilanţului de materiale s-au determinat cantităţile de materii prime necesare obţinerii producţiei.

La partea de proiectare s-au dimensionat reactorul de esterificare, condensatorul, montejusul si vasul de masură pentru etanol. Având în vedere rolul şi importanţa reglării automate a proceselor chimice se propune o automatizare minimă a instalaţiei. În continuare este prezentată amplasarea obiectivului şi necesarul de utilităţi.

Având în vedere toxicitatea şi periculozitatea lucrului cu materiile prime deschise, s-au prezentat norme cu privire la la protecţia muncii.

În scopul fundamentării ştiinţifice a necesităţii producerii anestezinei în ţară, a calculării preţului unitar, a beneficiului şi rentabilităţii s-a întocmit analiza economică.

1

1.2 STUDIU DE LITERATURĂ

Industria produselor farmaceutice este o ramură importantă a industriei chimice şi se caracterizează în prezent printr-un ritm accelerat de dezvoltare pe plan mondial, iar arsenalul substanţelor medicamentoase se îmbogăţeşte mereu cu noi produse valoroase obţinute prin sinteză, biosinteză, semisinteză sau extracţie din plante sau organe animale.

Medicamentele sunt substanţe organice sau anorganice, naturale sau de sinteză care prezintă, în doze foarte mici, anumite acţiuni farmacodinamice. Din punct de vedere al acţiunii farmacodinamice, medicamentele pot fi clasificate în:

-medicamente chimioterapeutice -medicamente simptomaticeMedicamentele chimioterapeutice acţionează direct asupra cauzei care

produce înbonlăvirea, iar distrugerea microorganismelor patogene favorizează vindecarea organismului bolnav.

Medicamentele simptomatice sau agenţii farmacodinamici, stimulează ori deprimă funcţiile fiziologice sau biochimice ale organismului uman într-un mod ce poate fi prevăzut, astfel încât, acestea pot fi utilizate pentru a modifica evoluţia unei boli. Ele nu acţionează asupra cauzei care produce înbonlăvirea dar anihileză fenomenele anormale şi simptomele provocate de boală, contribuind la restabilirea parametrilor normali ai organismului uman. Acestei clase de medicamente aparţin medicamentele sistemului nervos central, anestezicele locale, antihismatice, diuretice, cardiovasculare. (1 pg. 11)

Anestezicele locale sunt un grup de substanţe care aplicate la nivelul receptorilor periferici sau al fibrelor nervoase sunt capabile să diminueze sau să întrerupă senzaţia de durere, acţiunea fiind reversibilă. Au importanţă practică deosebită, făcând posibile intrevenţiile chirurgicale cu excluderea durerii.

În funcţie de intrevenţia chirurgicală sau zona care trebuie insensibilizată, anestezia locală este de mai multe feluri:

-anestezie de suprafaţă -anestezie tisulară -anestezie regională, rahidiană, epidurală -anestezie intravenoasăCercetările efectuate în clasa medicamnetelor cu acţiune anestezică locală

au avut ca model de inspiraţie formula de structură a cocainei, alcaloid tropanoic introdus în practica medicală încă din 1887 de medicul oftalmolog K. Koller în urma experimentelor făcute pe corneea de iepure, test fiziologic întrebuinţat şi astăzi. Cocaina are utilizare limitată deoarece produce euforie şi o excitaţie psihică neobişnuită urmată de depresie, produce dependenţă şi are toxicitate pronunţată.

Una din primele substanţe de sinteză a fost eucaina B cu structură asemănătoare cu a cocainei. Aceasta a fost întrebuinţată în locul cocainei ca

2

anestezic local de suprafaţă şi ca anestezic de infiltraţie, dar nu prezintă prea multe avantaje faţă de alcaloidul care a servit ca model.

S-a considerat că este nevoie de un ester al unui acid aromatic cu un aminoalcool, a cărui grupă aminică este substituită.

Aril-COO-(CH)n-N=I II III

Această structură este întâlnită la marea majoritate a anestezicelor locale, şi posedă în structura sa trei părţi care evidenţiază acţiunea farmacologică şi anume:

-porţiunea I este un centru lipofil care este în general un nucleu aromatic sau heterociclic substituit uneori cu grupări aminice, halogen sau alchil. Se observă că atunci când centrul lipofil este aromatic sau alchil aromatic, compuşii prezintă o activitate icomparabilă mai mare decât atunci când este alifatic. Prezenţa unei grupe aminice substituite sau nesubstituite sau a unei grupe alcoxil în poziţia para pe nucleul aromatic întăreşte mult activitatea.

Înlocuirea nucleului benzenic cu un nucleu heterociclic nu prezintă avantaje. Dacă în locul unei grupe se introduce o grupă amidică sau cetonică se obţin compuşi cu acţiune prelungită.

-porţiunea II este o catenă intermediară legată direct de centrul hidrofil printr-o grupare carboxilică, amidică, ureidică etc. de centrul lipofil. Lungimea catenei joacă un rol deosebit, cele mai favorabile fiind catenele de doi şi trei atomi. Ramificarea sau intercalarea unui ciclu, nu prezintă avantaje în ceea ce prezintă efectul anestezic.

-porţiunea III este un centru hidrofil format dintr-o grupare aminica secundară sau terţiară. Aceasta nu are importanţă deosebită şi nu este absolut necesară. Este adevarat ca atunci când atomul de azot este substituit cu grupe alchilice se obţin produşi cu activitate mai pronunţată, care creşte odată cu marimea acestor substituienţi.

Deşi majoritatea anestezicelor locale se încadrează în formula generală menţionată, totuşi acţiunea nu este specifică esterilor bazici ai acizilor aromatici.

3

V-legături Van der WaalsD-legături dipol-dipol

E-legături electrostatice

Anestezicele foarte active posedă în poziţia para din componenţa lipofilă (nucleul aromat) o grupare cu electronegativitate mare (gruparea NH2, OH, OR, NHR). Prin înlocuirea acestor grupări cu NO2 scade foarte mult activitatea anestezică deoarece se modifică sensibil densitatea electronică a nucleului aromat, care constituie unul din centrii de interacţie cu substratul. (1 pg.347)

1.2.1 MECANISMUL DE ACTIUNE AL ANESTEZICELOR

Majoritatea ipotezelor elaborate pentru explicarea producerii anesteziei locale, ca şi a anesteziei generale, caută să lege suprimarea funcţiilor sistemului nervos de o serie de proprietaţi fizico-chimice ale substanţelor utilizate cum ar fi: solubilitatea in lipide, tensioactivitatea, puterea absorbantă etc. fără să explice instalarea anesteziei prin modificări metabolice produse de anestezice.

Teoria cea mai acceptată astăzi arată că anestezicele generale şi locale intervin în procesele de oxidare din celula nervoasă, producând în felul acesta suprimarea funcţiilor sistemului nervos. Pătrunderea şi localizarea anestezicelor locale în fibra nervoasă periferică se explică prin solubilitatea lor în lipide. Anestezicele locale sunt în general substanţe cu caracter bazic, insolubile în apă, solubile in solvenţi organici si grasimi. Datorită caracterului lor bazic formează uşor cu acizii săruri solubile în apă, acestea fiind forma lor de utilizare în terapeutică.

Soluţiile apoase ale sărurilor anestezicelor locale, ajunse în contact cu ţesuturile (care au un uşor caracter alcalin), pun în libertate baza solubilă în lipide.

S-a pus în evidenţă că pH-ul mediului are o importanţă deosebită pentru apariţia acţiunii anestezice. Sub influenţa unei slabe alcalinităţi, soluţia de anestezic depune baza sub forma de particole foarte fine. Baza se fixează prin forţa Van der Waals prin gruparea aminică de grupele polare ale membranei fibrei nervoase. Un pH acid nu permite eliberarea bazei din săruri ceea ce întârzie şi diminuează acţiunea anestezică. De asemenea un pH puternic alcalin

4

duce la eliberarea masivă a bazei, particulele strângându-se sub formă de mase cristaline şi astfel se îngreuneză sau chiar se împiedică fixarea moleculelor pe suprafaţa fibrei nervoase.

Acţiunea anestezicelor locale poate fi mărită în durată şi intensitate. Pentru mărirea duratei se adaugă anestezicului substanţe vasoconstrinctoare (adrenalină). Acestea sunt foarte necesare, pentru că majoritatea anestezicelor locale sunt vasodilatatoare. Ca atare, în urma creşterii fluxului sanguin, anestezicul ramâne un timp la locul administrării, iar acţiunea lui este determinată de concentraţia în ţesutul respectiv.

1.2.2. CONDIŢIILE PE CARE TREBUIE SĂ LE ÎNDEPLINEASCĂUN ANESTEZIC LOCAL

Utilizarea acestor medicamente, precum şi posibilitatea de a controla imediat acţiunea compuşilor (prin anestezia limbii) au impulsionat cercetările şi au fost selecţionate numeroase substanţe la care, pe lângă o acţiune superioară, s-au urmărit şi alte condiţii pe care trebuie să le îndeplinească un bun anestezic local, pentru a fi apreciat în practică:

-să fie uşor solubile în apă-să formeze soluţii cu un pH cât mai apropiat de 7, pentru a nu produce

iritaţii, locale şi pentru a fi complet inofensiv pentru ţesuturi-să nu fie incompatibil cu substanţele vasoconstrictoare de tipul

adrenalinei-să nu creeze dependenţă şi să nu aibă toxicitateMajoritatea anestezicelor locale au acţiune vasodilatatoare, care determină

o difuzare prea rapidă a medicamentului de la locul de administrare, asocierea cu un vasoconstrictor (adrenalina) măreşte durata şi profunzimea acţiunii. (2 pg.450).

1.3. PREZENTAREA PRODUSULUI

Căutând să precizeze care sunt elementele din formula de structură a cocainei de care este legată acţiunea farmacocinetică R. Heinz (1897) a emis ipoteza ca orice ester al oricărui acid aromatic poate avea proprietăţi anestezice locale. Deşi ipoteza nu a putut fi confirmată de faptele experimentale totuşi a fost constructivă.

O atenţie deosebită a fost acordată esterilor acidului p-aminobenzoic al căror reprezentant tipic este esterul etilic al acidului p-aminobenzoic numit şi ANESTEZINĂ., deşi are o structură simplă, au acţiune anestezică pronunţată,

5

dar sunt foarte solubili în apă. Ei nu pot fi folosiţi sub formă de săruri cu acizi minerali, deoarece grupa aminică le conferă o bazicitate slabă, şi în soluţie aceste săruri sunt imediat hidrolizate. Faptul că nu pot fi preparate soluţii injectabile constituie un inconvenient şi face ca utilizarea lor să fie limitată la aplicaţii locale superficiale . (2)

1.3.1. STRUCTURA CHIMICĂ

Anestezina are următoarea structură chimică:

Produsul se mai poate găsi sub următoarele denumiri:-benzocaină-esterul etilic al acidului p-aminobenzoic-p-aminobenzoat de etil (4)

Masa moleculară este 165.

1.3.2. CLASA DE MEDICAMENTE

1.3.2.1.MEDICAMENTE ANESTEZICE LOCALE NATURALE

Din această clasă fac parte alcaloizi cu nucleu tropanoic. Tropanul este un produs lichid, miscibil cu apa. Este format din doi heterocicli condensaţi, unul pirolidinic si altul piperidinic având comun atomul de azot, de care este legată o grupă metil şi poate exista în forma de baie si scaun .

tropanul

6

Aceste doua forme trec uşor una în alta si pentru că nu au putut fi izolate separat s-a ajuns la concluzia existenţei unui singur tropan.

Cocaina este cel mai important anestezic local natural. A fost izolată din frunzele de Eritroxilan coca familia Linaceae. Cocaina se găseşte în procesul vegetal alături de alţi compuşi cu structura chimică apropiată: benzilecgonină, cinamilcocaină, etc. este o substanţă cristalizată, anhidră incoloră, cu gust amar, foarte solubilă în cloroform, etanol uleiuri, greu solubilă în apă.

Cocaina are următoarea structură chimică:

cocainăAcest produs are o acţiune anestezică locală puternică. Acţionează ca

excitant al simpaticului fiind vasoconstrictor şi hipertensiv. Acţionează asupra sistemului nervos central, mai întâi ca stimulent apoi ca depresiv. În doze mici excită centrii bulbari şi activează centri respiratorii şi produce cocainomanie. În organism cocaina se descompune repede şi se elimină parţial prin urină sub forma de ecgonină şi acid benzoic.

1.3.2.2.MEDICAMENTE ANESTEZICE LOCALE DE SINTEZĂ

1.3.2.2.1.ESTERI AMINOALCHILICI AI ACIDULUI BENZOIC

Prin introducerea în catena laterală a unei grupări aminice terţiare, se obţin derivaţi cu puternice proprietăţi, anestezice locale, alături de alte acţiuni cum ar fi: stimularea proceselor, neurotrofice, antianafilactice şi vasodilatatoare. Principalele medicamente anestezice din grupa esterilor bazici ai acidului benzoic sunt prezentate în tabelul 1.1, şi au următoarea structură generală:

7

Tebel 1.1Nr.crt. Denumire

produsR R1

1 Amileină -H

2 Piperocaină -H

3 Procaină -NH2

4 Butocaină -NH2

5 Tutocaină -NH2

6 Leucinocaină -NH2

7 Hexilcaină -H

8

1.3.2.2.2.AMIDE CU ACŢIUNE ANESTEZICĂ LOCALĂ

Principalele amide cu acţiune anestezică utilizate sunt derivaţii de acetanilidă şi chinolină, prezentate în tabelul 1.2

Derivaţii de acetanilidă au următoarea formulă generală:

Funcţie de natura radicalilor R, R1 şi R2 se deosebesc următoarele produse prezentate în tabelul 1.2

Tabel 1.2Nr. crt.

Denumire produs R R1 R2

1 Lidocaină -H -CH3

2 Trimecaină -CH3 -CH3

3 Grovocaină -H -C2H5

4 Hostocaină -H -Cl

5 Carbocaină -H -CH3

Derivaţii de acetanilidă se obţin din anilină substituită care se condensează în prima fază cu clorura de cloracetil în mediu de benzen, cloroform sau eter, iar în faza adoua cu amina corespunzătoare.

9

1.3.3. PROPRIETĂŢI FIZICE ŞI CHIMICE

1.3.3.1. PROPRIETĂŢI FIZICE

Anestezina se prezintă sub formă de cristale incolore sau pulbere albă, fără miros, cu gust slab amar, producând pe limbă anestezie trecătoare, solubilă în alcool, eter, clorform, foarte puţin solubilă în apă.

Principalele proprietăţi fizice şi chimice ale anestezinei sunt prezentate în tabelul 1.3

Tabel 1.3Formula Masa

molecularaPunct de

topireSolubilitateag/100 ml sol.

la t0CC9H11O2N 165 88-980C În apă 0.25/20

Alcool 20/20Alţi dizolvanţi

14.3/20

Anestezina este insolubilă în glicol şi incompatibilă cu glucoza şi sulfamidele.

1.3.3.2. PROPRIETĂŢI CHIMICE

Reacţia de recunoaştere :-reacţie de colorare: se diazotează anestezina în mediu acid, condensând

apoi produsul reacţiei cu β-naftol în mediu alcalin, se obţine o coloraţie roşie-portocalie:

10

clorură de diazoniu colorant-anestezina tratată cu soluţie de KOH diluată, la distilare, se descompune

în acid p-aminobenzoic şi alcool etilic, alcoolul se determină prin proba formării de iodoform (11)

-dacă soluţiei clorhidrice de anestezină i se adaugă o soluţie de clorură de var se vede apariţia unui precipitat rosu aprins. Introducerea de fenol face să apară o coloraţie verde a lichidului trecând în albastru prin adiţia de amoniac

-o soluţie apoasă, uşor acidulată cu HCl diluat, dă un precipitat cu iodul, dar nu are acelaşi rezultat cu iodomercuratul de potasiu, ceea ce îl diefrenţiază de clorhidratul de procaină.

1.3.4. PROPRIETĂŢI FARMACOLOGICE

Anestezina este folosită numai ca anestezic de suprafaţă în aplicarea pe plăgi, se recomandă pentru calmarea pruritului, combaterea durerii, inţepături de insecte, ulcere cutanate, arsuri etc.

În cazul unor leziuni ale mucoasei bucofaringiene se poate administra ca tablete pentru suport (5-10 mg) sau soluţie pentru gargară sau spalături bucale (0.5-1%). Întern se administreză în gastralgii, ulcere 250-300 mg/zi. Efectul durează 1-3 ore. (12). Anestezina înhibă activitatea sulfamidelor, nu se administrează la copii mici, pentru ca apare riscul de methemogloinurie. Nu prezintă toxicitate şi nu irită ţesuturile. (10)

1.4. METODE DE OBŢINERE

Pentru sinteza anestezinei sau pus la punct mai multe procedee de obţinere. În majoritatea metodelor se porneşte de la p-nitrotoluen, care este obţinut în urma reacţiei de nitrare a toluenului cu HNO3 şi H2SO4. . În urma reacţiei de nitrare rezultă trei izomeri : orto, meta şi p-nitrotoluen. Separarea izomerilor se face pe baza diferenţei punctelor de topire şi punctelor de fierbiere

( p.t. 10.530C, p.f. 221.850C; p.t. 15.53 0C, p. f. 231.870C; p.t.51.8 p.f. 238.80C).

La baza obţinerii anestezinei stau reacţiile de oxidare, esterificare şi reducere.

11

Reacţia de oxidare poate fi realizată în diferite variante:1) p-nitrotoluenul se oxidează în doua etape, în prima se oxidează cu

KMnO4 în mediu de H2SO4 cu obţinerea p-nitrobenzaldehidei în amestec cu acid p-nitrobenzoic, după care în etapa adoua se perfectează oxidarea cu K2Cr2O7 la acid p-nitrobenzoic. Oxidarea are loc la temperatura de 80-900C timp de trei ore, după care masa de reacţie se răceşte, se filtrează oxizii metalici rezultaţi, iar soluţia ce conţine sarea de sodiu a acidului p-nitrobenzoic se acidulează cu HCl până la pH 6.5 când precipită acidul liber care se filtrează şi se usucă (1 pg. 348).

p-nitrotoluen acid p-nitrobenzoic2) p-nitrotoluenul se oxidează în mediu apos cu K2Cr2O7 şi H2SO4.

exotermicitatea reacţiei impune introducerea succesivă a unei cantităţi mici de reactanţi pentru a se putea prelua căldura de reacţie şi a menţine temperatura sub 700C. Cantităţile mici de p-nitrotoluen neoxidat se separă prin solubilizarea acidului în mediu carbonat alcalin si filtrare. La acidulare filtratul se obţine un acid p-nitrobenzoic purificat. (13 pg. 107)

Reacţia de esterificare:1) acidul p-nitrobenzoic uscat se supune procesului de esterificare cu

alcool etilic in cataliză omogenă (catalizator H2SO4.) sau eterogenă (catalizatori sulfocationiţi Dawex-50 sau CS3).

În acest caz esterificarea are loc în raport molar acid : alcool =1:48 la temperatura de 780C.

Raportul este datorat solubilităţii reduse a acidului p-nitrobenzoic în alcool etilic. Durata procesului de esterificare durează 10 ore, după care masa de reacţie se răceşte şi se trece prin coloana de anionit pentru retinerea acidului nereacţionat. Soluţia purificată se supune concentrării unde va cristaliza şi esterul acidului p-nitrobenzoic obţinut. (1 pg. 348)

12

p-nitrobenzoat de etilReacţia de reducere:

1) esterul acidului p-nitrobenzoic se supune reducerii cu Zn sau Fe şi acid acetic la 700C. Reducerea are loc în condiţii obişnuite iar după terminarea procesului şi filtrarea şlamului, soluţia apoasă de acetat de anestezină se neutralizează la pH 7 cu amoniac şi se extrage în benzen. Extractul benzenic se concentrează iar prin răcire cristalizează anestezină care se recristalizeză din alcool etilic (1 pg. 348)

2) esterul acidului p-nitrobenzoic se poate reduce cu catalizator Ni-Raney

p-nitrobenzoat de etil p-aminobenzoat de etil3) acidul p-nitrobenzoic purificat se poate reduce cu şpan de fontă şi apă.

Cantităţi mici de electrolit rezultă pe seama acidului p-nitrobenzoic şi cu mici cantităţi de alcool etilic. Reacţia este exotermă, temperatura este de 80 0C, se realizează prin ritmul de introducere a şpanului de fontă şi răcire exterioară. Reducerea este terminată când la acidularea precipitatului de acid p-aminobenzoic acesta se dizolvă complet în HCl diluat. Cum o parte din acid ramâne în şlam, sunt necesare extracţii succesive cu apă a şlamului filtrat.

13

1.5.ALEGEREA PROCEDEULUI DE FABRICAŢIE.JUSTIFICAREA ALEGERII

Analizând posibilităţile de obţinere a anestezinei am ales ca procedeu de obţinere, varianta care constă în oxidarea p-nitrotoluenului urmată de esterificarea acidului p-nitrobenzoic cu alcool etilic în cataliză omogenă (H2SO4) şi apoi reducerea în prezenţă de catalizator Ni-Raney a esterul acidului p-nitrobenzoic. Procedeul este discontinuu.

Această metodă a fost aleasă datorită avantajelor pe care le prezintă:-simplitatea utilajelor din instalaţie-siguranţa în exploatare-montajul şi întreţinerea instalaţiei sunt uşoare-reacţiile au loc în reactor tip autoclavă prevăzute cu agitatoare

clasică-materiile prime şi auxiliare sunt de foarte bună calitate şi accesibile

ca preţ-consumul de utiltăţi este redus-acest procedeu prezintă avantajul recuperării alcoolului etilic-catalizatorul este recuperat în totalitate-materialul de construcţie a utilajului nu se procură din import,

costul nu prea este ridicat-se evită procesele de distrucţie mecanică şi termică

14

CAPITOLUL IITEHNOLOGIA DE FABRICAŢIE

2.1.CHIMISMUL PROCESULUI ŞI MECANISMUL DE REACŢIE

2.1.1. CHIMISMUL PROCESULUI ŞI MECANISMUL REACŢIEI DE OXIDARE

Oxidarea are loc după următoarea schemă de reacţie:

p-nitrotoluen acid p-nitrobenzoic

2.1.1.1. ASPECTE GENERALE ALE OXIDĂRII

Numeroasele utilizări ale compuşilor aromatici ce conţin oxigen, atât în industria chimica de mare tonaj cât şi cea de sinteză fină, accesibilitatea materiilor prime şi controlul redus al aerului principalul agent de oxidare au detreminat poziţia dominantă a procesului de oxidare în industria oragnică de sinteză.

Oxidarea compuşilor aromatici poate fi totală, cu formarea produşilor de combustie sau parţială, cu obţinerea unor produşi în care se poate regăsi sau nu scheletul hidrocarbonat iniţial. Prin alegerea adecvată a condiţiilor de proces se evită combustia totală şi favorizează obţinerea produsului de oxidare parţială.

15

Principalele tipuri de oxidări parţiale sunt:-introducerea unui atom de oxigen în molecula compusului iniţial,

oxidarea unei aldehide la acid sau a unei hidrocarburi la un alcool, oxidarea aminelor la p-aminofenol

-dehidrogenarea (obţinerea aldehidelor din derivaţi metilaţi ai benzenului)-dehidrogenarea combinată cu o condensare (formarea difenilului din

două molecule de benzen)-oxidarea cu distrugerea ciclului aromatic (formarea anhidridei maleice

din benzen, anhidridă ftalică din naftalină)-peroxidarea-amonolizaoxidativă care conduce la imide, amide, nitrili şi alţi derivaţi ce

conţin azot şi oxigen, direct din hidrocarbură ( formarea ftalimidei din o-dialchil benzen, a benzonitrilului din toluen).

Majoritatea produselor de oxidare cu largă aplicabilitate practică se obţin prin oxidarea hidrocarburilor aromatice. (15 pg. 303)

2.1.1.2. AGENŢI DE OXIDARE ŞI CATALIZATORI

Dintre numeroşii agenţi de oxidare testaţi, oxigenul ocupă o poziţie predominantă datorită avantajelor tehnologice cât şi a celor economice.

Folosirea oxigenului prezintă de asemenea riscuri mai mari datorită pericolului de explozie. Oxidarea cu aer se poate conduce în fază gazoasă sau lichidă. În procesele de oxidare pentru produsele de mare tonaj se lucrează numai cu aer sau oxigen, în timp ce în procesele de sinteză fină şi în studiile de laborator se folosesc alţi oxidanţi.

Unul dintre cei mai utilizaţi oxidanţi cu aplicabilitate în sinteza organică este KMnO4 a cărui activitate oxidantă diferă în funcţie de pH-ul mediului. Alegerea riguros ştiinţifică a catalizatorului adecvat pentru un anumit proces de oxidare este posibilă numai cu cunoaşterea exactă a mecanismului de interacţiune al acestuia cu reactanţii.

Stadiul actual al cunoaşterii în acest domeniu nu permite stabilirea unor criterii universal valabile pentru alegerea catalizatorului potrivit. Se pot face aprecieri cu caracter general care permit restrângerea sferei de investiţie şi studiul comparativ al eficacităţii diverşilor catalizatori.

Pentru oxidarea p-nitrotoluenului se foloseşte un amestec sulfonitric în absenţa catalizatorului, obţinându-se acid p-nitrobenzoic.

O parte din agenţii de oxidare folosiţi sunt prezentaţi în tabelul 2.1 Tabel 2.1

Nr. crt.

Compusul supus oxidării Agent de oxidare

Catalizator Produşii de reacţie

1 toluen oxigen din aer săruri de acid benzoic

16

cobalt cu sau fără promotori

2 toluen oxigen oxizi de vanadiu, bismut,

molibden, wolfram

benzaldehidă

3 toluen amonooxidare(NH3+O2)

vanadat de staniu pe

piatră ponce

benzonitril

5 toluen oxigen din aer molibdat de bismut

benzaldehidă

6 p-nitrotoluen HNO3 20% - acid p-nitrobenzoic

2.1.1.3. FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ OXIDAREA

Pentru că reacţiile de oxidare în fază lichidă şi gazoasă să se desfăşoare în condiţii complet diferite, factorii cinetici care imfluenţează procesul vor fi specifici. La oxidările în fază lichidă reacţiile implicate sunt reacţii în lanţ iniţiate de formarea hidroperoxizilor care scindează în radicali liberi.

Factorii care influenţează procesele de oxidare în fază lichidă sunt următorii.

2.1.1.3.1. INFLUENŢA NATURII SOLVENTULUI

În procesele de oxidare în fază lichidă catalizatorul este fie dizolvat, fie suspendat în mediul de reacţie sub formă de particule fine capabile să asigure o suprafaţă suficient de mare pentru contact cu bulele de gaz ce conţin oxigenul.

Solvenţii folosiţi trebuie să faciliteze acumularea peroxizilor. Cele mai bune rezultate au fost obţinute cu acid acetic şi acid benzoic dar au fost stabilizaţi şi alţi solvenţi ca: benzen, clor benzen, ciclohexan, etc..

Natura solventului are un efect considerabil asupra vitezei de reacţie. Studiul influenţei solvenţilor aupra oxidării unor compuşi aromatici cu tetraacetat de plumb a evidenţiat scăderea vitezei de reacţie în diferiţi solvenţi în ordinea:

CH3COOH-DMF > CH3COOH > DMSO > CH3COOH-CH3CN > CH3COOH-BENZEN

Se remarcă faptul că, cu excepţia DMF, adăugarea altor solvenţi la acidul acetic micşorează viteza de reacţie.

2.1.1.3.2. INFLUENŢA TEMPERATURII ŞI PRESIUNII

17

Oxidările în fază lichidă se efectuează de obicei, în domeniul de temperatură 100-3000C şi presiune de 1-200 at. . Alegerea temperaturii şi presiunii de operare depinde de natura solventului, catalizatorului, substratului, de influenţa acestora asupra vitezei de reacţie şi de securitatea operării. Pericolul trecerii de la oxidarea normală la explozie existentă în cazul oxidării în fază lichidă poate fi evitat prin cunoaşterea domeniului de concentraţie, de aprindere a hidrocarburilor în afara căruia oxidarea se desfăşoară în condiţii optime de securitate. Se defineşte astfel o temperatură limită la care presiunea de vapori a hidrocarburilor corespunde cantitativ.

S-a stabilit că metil aminele, în condiţii de reacţie sunt promotori eficienţi în timp ce aminele aromatice sunt ineficiente. (15 pg. 319)

2.1.2. CHIMISMUL PROCESULUIŞI

MECANISMUL DE REACŢIE

Procesul de esterificare decurge după următoarea schemă de reacţie:

p-nitrobenzoatului de etil

Mecanismul reacţiei de esterificare este următorul:

18

2.1.2.1. SOLVENŢI ŞI CATALIZATORI DE ESTERIFICARE

Esterificarea se poate realiza catalitic sau necatalitic, cu sau fără solvent. Esterificarea necatalitică se aplică în cazul alcoolilor şi acizilor carboxilici cu

19

volatilitate mică, care nu se descompun la temperaturi înalte. În general, catalizatorii de esterificare au caracter acid. Cei mai utilizaţi sunt acizii minerali (H2SO4, HCl, H3PO4), derivaţi sulfonici, sărurile acide şi răşinile schimbătoare de ioni. Se utilizează de asemenea fosfatul de bor, sărurile metalice anhidre (CuSO4, FeSO4, ZnSO4, NiSO4), cloruri acide (SOCl2, CH3COCl), sulfoclorurile aromatice.

În funcţie de natura catalizatorului şi reactanţilor, esterificarea se realizează în sisteme omogene sau eterogene. Cataliza cu răşini schimbătoare de cationi se încadrează în acest ultim caz. Utilizarea drept catalizator a unei răşini schimbătoare de ioni prezintă o serie de avantaje:

-catalizatorul poate fi separat cu uşurinţă de produsele de reacţie prin decantare sau filtrare

-este posibilă operarea continuă-puritatea produsului este mai ridicată,datorită minializării sau eliminării

reacţiilor secundare-există posibilitatea izolării intermediarilor de reacţiePentru creşterea randamentului reacţiilor de esterificare a acizilor cu

alcool apa de reacţie se îndepărtează pe măsura formării sale prin distilare azeotropă (cu benzen, toluen, xilen, derivaţi halogenţi sau cu alcool în exces).

2.1.2.2. FACTORI CARE INFLUENŢEAZĂ ESTERIFICAREA

Procesul de esterificare este influenţat în principal de: raportul molar al reactanţilor, temperatură şi presiune, natura şi cantitatea de catalizator, influenţa structurii reactanţilor.

2.1.2.2.1. INFLUENŢA RAPORTULUI MOLAR AL REACTANŢILOR

Conversia creşte sensibil cu creşterea raportului molar alcool/acid. La esterificarea în prezenţa cationiţilor excesul de alcool creează condiţii favorabile pentru accelerarea reacţiei, în timp ce excesul de acid determină scăderea vitezei de reacţie.

2.1.2.2.2. INFLUENŢA NATURII ŞI CANTITĂŢII DE CATALIZATOR

20

Natura şi concentraţia catalizatorului influenţează randamentul în produs dorit şi durata reacţiei. S-a stabilit că, la aceeaşi concentraţie în greutate a catalizatorului eficacitatea variază în ordinea:

acid sulfuric > acid sulfoftalic > acid sulfosalicilic

La concentraţii egale de catalizator, exprimată însă în echivalenţi atom gram de hidrogen legaţi de grupa sulfonică, ordinea eficacităţii este:

acid sulfoftalic > acid salicilic > acid sulfuric

Compoziţia catalizatorului poate afecta în mare măsură calitatea produsului.

2.1.2.2.3. INFLUENŢA STRUCTURII REACTANŢILOR

Rezultatele obţinute în esterificarea acizilor aromatici cu alcooli alifatici au indicat scăderea randamentului pe măsura creşterii catenei alcoolului. Creşterea numărului de substituenţi în molecula acidului determină scăderea randamentului în ester. De asemenea substituţia în poziţia orto are un efect de încetinire a reacţiei datorită împiedicării sterice. (15 pg. 393)

2.1.3.CHIMISMUL PROCESULUI ŞI MECANISMUL REACŢIEI DE REDUCERE

Aminele aromatice se pot obţine în principal prin amonoliză şi reducere.În aminarea prin reducere, amina se obţine ca rezultat al reacţiei unui compus nitric cu un agent reducător. Obţinerea aminelor prin reducerea se poate realiza prin mai multe procedee, a căror alegere depinde de natura substratului şi a produsului dorit.

Reducerea grupei nitrice urmează o succesiune de trepte, conform schemei următoare:

nitroderivat nitrozoderivat hidroxilamină amină.

În paralel nitrozoderivatul poate reacţiona cu derivatul hidroxil aminic:

21

Produsul cel mai stabil al acestor reacţii este amina primară dar, prin alegerea adecvată a agentului de reducere şi controlul riguros al condiţiilor de reacţie procesul poate fi oprit la una din etapele intermediare.

Principalele metode de reducere sunt următoarele-reducerea cu fier în mediu de electrolit-reducerea cu metale în mediu alcalin-reducerea cu sulfuri-hidrogenarea catalitică-reducerea electrochimicăÎn procesul de obţinere a anestezinei se foloseşte reducerea catalitică.

Reducerea catalitică cu hidrogen a căpătat o importanţă primară ca metodă de obţinere a aminelor aromatice de mare tonaj, înlocuind în multe cazuri procedeul Béchamp. Procedeul de hidrogenare catalitică prezintă avantajul accesibilităţii materiilor prime, randamentelor ridicate şi lipsei produselor secundare. (15 pg.242)

Reducerea catalitică în vederea obţinerii anestezinei are loc după reacţia:

p-nitrobenzoatului de etil p-aminobenzoatului de etil

2.1.3.1. FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ REDUCEREA CATALITICĂ

Procesul de reducere catalitică este influenţat de natura si cantitatea catalizatorului, solvent şi pH.

22

2.1.3.1.1. INFLUENŢA NATURII ŞI CANTITĂŢII CATALIZATORULUI

Natura catalizatorului de hidrogenare folosit este în strânsă legătură cu natura substratului.

Studiul reducerii competitive a nitrobenzenului şi a nitrobenzenilor para substituiţi cu catalizator pe bază de nichel a indicat afinităţi diefrite de compuşi nitrici faţă de catalizatori. În acest studiu s-a folosit catalizator Ni-Raney. În toate sistemele studiate compusul nitric aromatic conţinând o grupare atrăgătoare de electroni în poziţia para are o mai mare afinitate pentru catalizatorul de nichel decât nitroderivatul conţinând o grupă respingătoare de electroni în aceeaşi poziţie.

Alegerea catalizatorului adecvat pentru un anumit proces depinde şi de modul de acţiune al acestuia. Astfel s-a arătat că pentru catalizator de nichel, viteza procesului depinde de viteza de activare a hidrogenului, în timp ce pentru catalizatorul de platină factorul determinant de viteză este activarea compusului nitric. Creşterea cantităţii de catalizator într-o reducere are efect mai mult decât liniar asupra vitezei. Astfel dublarea acestuia poate determina o creştere de cinci până la zece ori a vitezei de reacţie.

2.1.3.1.2. INFLUENŢA SOLVENTULUI

Hidrogenarea în fază lichidă poate fi efectuată într-o varietate de solvenţi. Solvenţii se utilizează pentru a dizolva reactanţii şi/sau produsul de reacţie. Nu este însă neapărat necesar ca nitroderivatul să fie complet solubil, pentru ca amina obţinută este solubilă în solvent, reducerea va avea loc imediat ce amina intră în soluţie.

Solvenţii cei mai uzuali sunt: metanol, etanol, propanol, dimetilformaldehida şi esterul monometilic al etilenglicolului. În general solvenţii folosiţi sunt miscibili cu apa şi pot fi eliminaţi prin concentrare.

Se mai pot folosi drept solvenţi şi hidrocarburile aromate. Apa ca atare e mai putin folosită.

Alegerea solventului adecvat pentru un anumit proces depinde de mai mulţi factori, printre care costul acestora, uşurinţa prelucrării masei de reacţie obţinute şi efectele solventului asupra vitezei de reacţie. (15 pg 256)

2.2. ANALIZA CINETICĂ2.2.1. ANALIZA CINETICĂ A PROCESULUI DE OXIDARE

Pentru exemplificare se foloseşte oxidarea toluenului. Din punct de vedere cinetic, procesul de oxidare a toluenului, prezintă o schemă de reacţie complexă,

23

posibilă termodinamic, care implică reacţii complexe. Factorii cinetici sunt natura şi proprietătile catalizatorului şi temperatura determină selectivitatea procesului şi implicit, desfăşurarea sa după un anumit mecanism. Astfel pentru oxidarea toluenului în strat fluidizat, pe catalizator V2O5 pe silicagel, în intervalul de temperatură 325-3700C s-a propus schema de reacţii consecutive:

Pentru a stabili treapta determinantă de proces s-a calculat de asemenea, factori de eficacitate pentru mai multe dimensiuni ale granulelor de catalizator. Valorile ridicate obţinute indică drept treaptă determinantă reacţia chimică. Din valorile obţinute reiese că transformarea toluenului în benzaldehidă este treapta determinantă de viteză. Analiza a 17 mecanisme postulate, pe baza conceptelor Langmuire, a evidenţiat ca cel mai probabil mecanismul ce corespunde reacţiei pe suprafaţa între oxigenul absorbit şi toluen. Ecuaţia cinetică globală propusă pentru acest caz este:

în care:r-reprezintă viteza de reacţie, mol/g cat. hP02, PB, PT- presiunea parţială a toluenului , benzenului şi respectiv a

oxigenuluia,b,c,d-constante, care se găsesc în literatură.Lucrând pe un catalizator foarte selectiv, oxid de molibden şi oxid de

tungsten pe alumină, Reddy şi Doraiswamy stabilesc ca modelul de reacţii paralele corespunde cel mai bine rezultatelor experimentale. Se presupune că dioxidul de carbon se formează exclusiv prin oxidarea directă a toluenului, oxidarea benzaldehidei fiind neglijabilă:

Din calcule se remarcă scăderea bruscă a valorilor energiei de activare atât pentru reacţii paralele cât şi pentru reacţia globală.

Într-un studiu recent, pentru oxidarea tolenului pe molibdat de bismut se propune o schemă de reacţii paralele consecutive:

24

Admiţând că viteza reacţiei de oxidare pentru fiecare dintre direcţiile schematizate se supune unei ecuaţii de ordinul unu, sau obţinut următoarele rapoarte ale constantei de viteză:

k1: k2: k3 = 0.55:0.45:3

Ecuaţiile de vitză propuse sunt următoarele:

în care:-timpul de contact

PT, PB, P02-presiunea parţială a toluenului, benzaldehidei şi a oxigenului-fracţia de centri oxidaţi de pe suprafaţa catalizatorului

k4-constanta vitezei de oxidare a suprafeţei catalizatoruluiValorile medii ale constantei de viteză, la 5000C sunt:k1=0.2 s-1 k2=0.17 s-1 k3=1 s-1 k4=2.6 s-1

pentru toate cele trei recaţii din schema de reacţie energiile de activare sunt egale, 16 kcal/mol. (15 pg. 333)

2.2.2. ANALIZA CINETICĂ A PROCESULUI DE ESTERIFICARE

Pentru esterificarea acidului benzoic cu metanol, în prezenţa acidului sulfuric, valorile constantelor din ecuaţia (1) diferă funcţie de valoarea raportului molar alcool/acid.

Ecuaţia (1) a fost propusă de Zahed Hussire şi Kamath şi arată corelaţia dintre constanta de viteză şi variabilele de proces:

kT=[a+bw+c(B/A)w] 10f-(e/T) (1) în care:kT-reprezintă constanta de viteză, l /mol hw-concentraţia H2SO4, % de greutateB/A-raport molar alcool / acidT-temperatura de reacţie, Ka, b, c ,e ,f-constante empirice

25

Viteza de esterificare a acidului benzoic cu metanol în prezenţă de cationiţi poate fi exprimată prin relaţia:

(-rA)=k(CACB-CDCE/K) în care:

CA-concentraţia acidului benzoic, mol/lCB-concentraţia metanolului, mol/lCD-concentraţia benzoatului de metil, mol/lCE-concentraţia apei, mol/lK-constanta de echilibruConstanta de viteză k este corelată cu raportul molar metanol/acid

benzoic, B, cantitatea de catalizator, w, şi temperatura T, prin relaţia:

k=[-0.00708+0.1118lgB] 100.004915w-1.858/T

S-a remarcat că în relaţiile dintre acizii aromatici şi alcoolul benzilic în prezenţă de Zeocarb 225, vitezele de esterificare se situează în ordinea:

acid benzoic>acid o-hidroxibenzoic >acid o-clorbenzoic >acid aminobenzoic (15 pg.398)

Curbele cinetice pentru procesul de esterificare a acidului p-nitrobenzoic cu etanol superior reprezentat în figura II.1 iar dependenţa constantei de viteză cu temperatura în figura II.2., din figura II.1 rezultă că energia de activare la formarea esterului este de 70kJ/mol, iar căldura de reacţie este de 80 kJ/mol. (1 pg.350)

x 0.8 kJ/mol

0,2 2000 4000 10000 18000 28000 S

Fig. II.1 Curbele cinetice la esterificarea acidului p-nitrobenzoic cu etanol în cataliză omogenă cu catalizator CS3

26

Fig. II.2. Dependenţa constantei de viteză la esterificarea acidului p-nitrobenzoic cu etanol

1-pentru formarea esterului2- pentru hidroliza acestuia în reacţie reversibilă

2.2.3.ANALIZA CINETICĂ A PROCESULUI DE REDUCERE CATALITICĂ

Prima menţiune asupra ecuaţiei vitezei reacţiei de hidrogenare a nitrobenzenului la anilină în fază de vapori aparţine lui Wilson:

(1) în care:

c-reprezintă concentraţia benzenului, mol/cm3

T-temperatura, KAceastă ecuaţie a fost stabilită pentru reducerea pe catalizator de cupru la

temperatura de 2040C. Pentru determinarea unui mecanism plauzibil al reacţiei de hidrogenare a nitrobenzenului, Rihani, Narayanan şi Doraiswamy au adoptat o abordare Houghen-Watson. Mecanismele considerate au inclus prezenţa ca treaptă determinantă de viteză a

-absorbţiei reactanţilor-reacţiei de suprafaţă-desorbţiei produselorDe asemenea au fost luate în considerare alte combinaţii bazate pe

disocierea hidrogenului şi nitrobenzenului, dar nici unul dintre mecanismele considerate nu au concordat satisfacător cu rezultatele experimentale.Ecuaţia care a corespuns cel mai bine cu rezultatele experimentale este de forma:

Constanta de viteză k, a fost corelată cu temperatura prin relaţia :

27

Dependenţa constantei de viteză cu temperatura este reprezentată în figura II.3

Fig. II.3. Dependenţa de temperatură a constantei de viteză pentru hidrogenarea benzenului la anilină

Determinările au fost efectuate în prezenţa unui sistem catalitic alcătuit din (Cu+Ni 20%) pe suport de azbest cu adaos de cadmiu ca promotor, în proportie de 15% din cantitatea totală de cupru şi nichel.

Rezultatele cinetice experimentale obţinute la hidrogenarea nitroderivaţilor aromatici pe catalizator de paladiu şi rhodiu coloidali au indicat următoarele:

-comportarea catalitică a paladiului faţă de compuşii studiaţi este în esenţă similară cu cea a rhodiului

-în domeniul situat al presiunilor hidrogenului reacţia este de ordinul 1 în raport cu presiunea hidrogenului

-cinetica reacţiei este influenţată de natura solventului şi cantitatea de catalizator

-energiile de activare se situează în domeniul 12-15 kcal/mol

Studiul cinetic al hidrogenării p-nitrofenolului a fost efectuat pe catlizator Ni-Raney. (15 pg. 264)

2.3. STUDIUL TERMODINAMIC

28

Studiul termodinamic al proceselor se face in vederea determinarii efectului termic al reactiilor pentru stabilirea bilantului energetic, entalpiei libere Gibbs, pentru determinarea sensului procesual spontan. Relatia de baza in termodinamica pentru o reactie la temperatura si presiune constanta este urmatoarea:

G =

in care: G-enatalpia libera Gibbs (kj/mol); H-enatalpia de reactie (kj/mol) T-temperatura de reactie (K) S- entropia (j/mol K),

Enatalpia libera Gibbs defineste potentialul termodinamic pentru un sistem izobar-izoterm. Este cel mai folosit potential in termodinamica, cu ajutorulu lui obtinandu-se date asupra sensului procesual spontan si conditiilor de echilibru pentru sisteme izobar-izoterme. Procesele sunt spontane in sensul in care entalpia libera scade ( ). Starea de echilibru este caracterizată printr-o valoare minimă a entalpiei libere. Procesul este termodinamic posibil cu cea mai mare probabilitate când ( ), iar când , dar kcal/ mol nu există o siguranţă asupra desfăşurării proceselor.

Într-un sistem oarecare valoarea entalpiei H măsoară căldura cedată sau primită de acel sistem. Entalpia de reacţie dă informaţii asupra tipului de reacţie. Astfel, o reacţie exotermă se va caracteriza prin , iar o reacţie endotermă prin .

Noţiunea de entropie se aplică sistemelor reversibile şi izoterme şi defineşte tendinţa acestora de a atinge starea de echilibru. Condiţia termodinamică pentru un sistem ireversibil este .

Variaţia entalpiei libere este legată de constanta de echilibru a reacţiei, K; prin relaţia : De aici se poate determina constanta de echilibru şi apoi conversia la echilibru.

K=exp(- )

Conform legii lui Hess efectul termic al unui proces izoterm nu depinde de drumul parcurs de acesta, adică de stările intermediare, ci numai de starea iniţială şi starea finală a sistemului aflat la presiune şi volum constant.

Efectul termic al unei reacţii se determină cu relaţia:

Pentru calculul termodinamic la temperatură standard sunt necesare valorile standard ale caldurilor de formare si ale entropiilor atât pentru reactanţi

29

cât şi pentru produşii de reacţie. Pentru compuşii a căror căldură de formare nu este tabelată se face o estimare pe baza căldurii de combustie:

(16 pg.131) unde: C,H reprezintă numărul atomilor de carbon şi hidrogen din molecula substanţei; -94,38;-34,19 reprezintă căldura de formarea acestor elemente .Estimarea caldurii de combustie se poate face pe baza bilanţului de oxigen cu ajutorul formulei lui Roth:

(16 tb. 5.6 pg. 151)

2.3.1. REACTIA DE OXIDARE

Are loc la temperatura de 900C (363 K):

p-nitrotoluen acid p-nitrobenzoic

kcal/ mol (15 pg. 328)

-acidul p-nitrobenzoic (ac. PNB)

Cp =1,8C+2,3H+4O+2,7N (1) pg. 161Cp = cp=42.8 cal/mol K

kJ/mol k

-apa S0298=16,75 cal/mol K= 0.0701 kj/mol k (17 pg.124)

Cp= 18 cal/ mol k

-p-nitrotoluen

30

Reacţia este puternic exotermă, are loc din punct de vedere termodinamic.

2.3.2. REACŢIA DE ESTERIFICARE

Reacţia de esterificare a acidului p-nitrobenzoic are loc in cataliză acidă la temperatura de 780C (351 K)

p-nitrobenzoat de etil

-ester

kcal/mol x atomii de oxigen necesari arderii

-apă

31

-etanol

(17 pg.130)

-acid p-nitrobenzoic

-ester

(16 pg.168 tb.5.119)

-apa

-etanol

32

2.3.3. REACŢIA DE REDUCERE

Reacţia de reducere are loc la temperatura de 700C (343 K).

p-aminobenzoatului de etil

-anestezina

2.4. CONCEPTIA LINIEI DE FABRICAŢIE

2.4.1.BAZA DE MATERII PRIME ŞI CARACTERISTICILE LOR

Baza de materii prime este prezentată în tabelul 2.5

33

2.4.2. SCHEMA DE OPERATIE A PROCESULUI

A,...,L reprezintă randamentele proceselor astfel:

Nr.crt. Simbol Randamentη %

1 A 902 B 1003 C 100

34

4 D 925 E 1006 F 937 G 1008 H 1009 I 10010 J 9511 K 95 12 L 99

35

2.4.3.DESCRIEREA PROCESULUI TEHNOLOGIC

Pe baza schemei tehnologice , procesul tehnologic de obţinere a anestezinei poate fi descris astfel: p-nitrotoluen, materia prima de plecare este preluat de la buncarul (1) iar prin intermediul transportorului elicoidal (2) este adus la reactorul de oxidare (3), în care, în prezenţă de KMnO4 şi H2SO4 acesta se oxidează. H2SO4 de concentraţie 98% este adus din rezervorul (4) in vasul de măsură (5) după care este dozat în reactor.

Reactorul de oxidare este tip autoclavă, emailat prevăzut cu agitator şi manta prin care circulă agentul termic (abur). Oxidarea are loc la o temperatură cuprinsă între 80-900C, timp de trei ore, după care masa de reacţie se răceşte, se filtrează şi se spală cu apă pe filtrul (9) pentru îndepărtarea sărurilor rezultate şi a impurităţilor. Acidul p-nitrobenzoic format ce contine urme de p-nitrotoluen nereacţionat se trece în reactorul de neutralizare (10) unde acidul p-nitrobenzoic este trecut în sarea sa de sodiu, p-nitrobenzoat de sodiu, prin neutralizare cu soluţie de Na2CO3 20% provenită de la rezervorul (11). După neutralizare în reactor se duce de la rezervorul (12) o soluţie de HCl 15%, pentru precipitarea acidului p-nitrobenzoic liber. Acesta se filtrează, se spală şi se trece la uscare într-un uscător în care temperatura este cuprinsă între 40-500C. Acidul p-nitrobenzoic uscat este trecut la esterificare într-un reactor (15) emailat prevăzut cu manta şi agitator în care se realizează esterificarea acidului cu alcool etilic din vasul de masura (16) în cataliză omogenă, folosind drept catalizator H2SO4 din rezervorul (5) . Datorită solubilităţii scăzute a acidului p-nitrobenzoic în etanol raportul molar între acid si alcool este de 1:48. Reacţia de esterificare are loc la temperatura de 780C, timp de 10 ore, la reflux.

După terminarea esterificării, masa de reacţie se răceşte, apoi se trece în vasul (18) , se neutralizează cu Na2CO3 pentru neutralizarea H2SO4 şi a acidului p-nitrobenzoic nereacţionat. In cristalizorul (19) are loc distilarea etanolului urmată de cristalizare când se obţin cristale de p-nitrobenzoat de etil. Esterul astfel obtinut este spalat cu apa si filtrat pe filtrul (20) dupa care e trecut la uscare in uscatorul (21) şi apoi la faza de reducere care are are loc în reactorul (22). Reacţia de reducere utilizează catalizator Ni-Raney preparat înainte de utilizare. Simultan cu catalizatorul se introduce si etanol ca mediu de reacţie din vasul de masura (16). În reactor se introduce hidrogen din gazometru (23) astfel încât să se menţină permanent o presiune de 25 atm. Temperatura de la care are loc reacţia de reducere este cuprinsă între 70-800C. După terminarea reacţiei are loc o destindere cand se elimina hidrogenul, după care masa de reacţie se filtrează pentru îndepărtarea catalizatorului pe filtrul (24), iar apoi este trecuta la concentrare-cristalizare în vasul (25) când se obţin cristale de p-aminobenzoat de etil. Acestea sunt trecute la recristalizare din etanol pentru purificare in vasul de purificare (27). Are loc racirea fazei organice dupa care se filtreaza si se spala

38

cristalele obtinute pe filtrul (28). Anestezina pura obtinuta se introduce la uscat in uscatorul (29). Schema tehnologică de obtinere a anestezinei este prezentată în anexă.

2.5 BILANŢUL DE MATERIALE

Bilanţul de materiale se întocmeşte pentru stabilirea cantităţii de materie primă ce trebuie introdusă pentru obţinerea producţiei dorite. La întocmirea bilanţului de materiale plecam de la producţia care trebuie realizată (t/h), reacţiile chimice care stau la baza obţinerii produsului, randamentul transformărilor fizice şi chimice, puritatea reactanţilor şi a produţilor de reacţie.

Cunoscându-se producţia anuală de anestezină, numărul de zile de funcţionare a instalaţiei într-un an (30 zile) şi timpul unei şarje, putem calcula producţia pe şarjă:

Pa=12 000 kg/anFa=30 zileTş=12 oreNumărul de şarje este: nş=30x24/12=60 şarjeProducţia pe şarjă: Pş=Pa/nş=12 000/60=200 kg anestezinăRandamentul total al procesului de obţinere al anestezinei este:ηT= =68.80%

1 ESTERIFICAREη=90%

M: 167 46 98 195 18

1mol acid p-nitrobenzoic...........................1mol anestezină167 kg acid p-nitrobenzoic........................165 kg anestezinX kg acid p-nitrobenzoic...........................200 kg anestezină

X= kg acid p-nitrobenzoic

X1= kg acid p-nitrobenzoic introdus

294.22 x 0.90=264.79 kg acid p-nitrobenzoic reacţionat

39

294.22-264.79=29.42 kg acid p-nitrobenzoic nereacţionat

1mol acid p-nitrobenzoic............................48 moli etanol167 kg acid p-nitrobenzoic.........................48 x 46 kg etanol

294.22 kg acid p-nitrobenzoic....................y= kg

etanol introdus 95.5% 294.22 kg acid p-nitrobenzoic.....................y1 kg etanol 167 kg acid p-nitrobenzoic.........................46 kg etanol

y1= kg etanol reacţionat la η =100%

y2=81.04 x 0.9=72.93 kg etanol reacţionat la η =90%3890-72.93=3817.1 kg etanol nereacţionat

Se foloseşte H2SO4 98% în proporţie de 1% faţă de cantitatea de etanol

kg H2SO4 folosit drept catalizator

1mol acid p-nitrobenzoic.............................1 mol ester 167 kg acid p-nitrobenzoic..........................195 kg ester

294.22 kg acid p-nitrobenzoic......................w

W= kg ester x 0.90 =309.19 kg ester la η =90%

1mol acid p-nitrobenzoic............................1 mol apă 167 kg acid p-nitrobenzoic..........................18 kg apă

294.22 kg acid p-nitrobenzoic.....................t

t= kg apă x 0.90 =28.54 kg apă la η =90%

Materiale intrateDenumire substanţă

Cantitatea (kg)pur tehnic

Acid p- 294.22 294.22

40

nitrobenzoicEtanol 3890.04 4073.34

Acid sulfuric 38.9 38.90Total

4223.164406.46

Materiale ieşite

2.NEUTRALIZARE

Denumire substanţă Cantitatea (kg)

Acid p-nitrobenzoic 29.42

Apă 28.54Ester 309.19

Etanol 4000.40Acid sulfuric 38.90

Total 4406.45

41

η =100%

M: 167 106 189 44 18

1mol acid p-nitrobenzoic..........................0.5 moli Na2CO3

29.42 kg acid p-nitrobenzoic....................w kg Na2CO3

W= kg Na2CO3

1mol acid p-nitrobenzoic..........................0.5moli CO2

29.42 kg acid p-nitrobenzoic....................a kg CO2

a= kg CO2

1mol acid p-nitrobenzoic............................0.5 moli apă29.42 kg acid p-nitrobenzoic......................b kg apă

b= kg apă

1mol acid p-nitrobenzoic..........................1 mol p-nitrobenzoat de sodiu29.42 kg acid p-nitrobenzoic.....................c kg p-nitrobenzoat de sodiu

c= kg p-nitrobenzoat de sodiu

M: 98 106 120 44 18

42

1 mol H2SO4..................................0.5 moli Na2CO3

38.9 kg H2SO4................................d kg Na2CO3

d= kg Na2CO3

1 mol H2SO4..................................1 mol NaHSO4

38.9 kg H2SO4................................e kg NaHSO4

e= kg NaHSO4

1 mol H2SO4.................................. 0.5moli CO2

38.9 kg H2SO4................................f kg CO2

f= kg CO2

1 mol H2SO4................................... 0.5 moli apă 38.9 kg H2SO4.................................g kg apă

g= kg apă

Total : - Na2CO3: 9.33 + 21.03=30.36 kg Na2CO3

-H2O: 1.58 + 3.57=5.15 kg H2O

-CO2: 3.87 + 8.73=12.6 kg CO2

Concentraţia Na2CO3 este de 20%, se ia în exces 1%

100 kg soluţie Na2CO3..........20 kg Na2CO3...........80 kg H2O h kg soluţie Na2CO3..........30.66 kg Na2CO3.......i kg H2O

kg Na2CO3 introdus

h= kg soluţie Na2CO3

i= kg apa introdusă

43

Materiale intrate

Materiale iesite

Denumire substanţă

Cantitate (kg)

Ester 309.19Etanol

nereactionat3817.1

NaHSO4 47.63Na2CO3exces 0.3036

p-nitrobenzoat de sodiu

33.29

Apă 33.69Apă din carbonat

122.64

Total f. liq. 4363,84CO2 12.6

Total f.g. 12,6Total 4376.45

3. DISTILARE

Denumirea substanţei Cantitatea (kg)Ester 309.19

Etanol nereacţionat 3817.1Acid sulfuric 38.9

Apa din reactia de esterificare 28.54Acid p-nitrobenzoic 29.42Carbonat de sodiu 30.66

Apa din soluţia de carbonat de sodiu 122.64

Total 4376.45

44

η =100%

Distilăm aproximativ 92% din etanol de concentraţie 95.5%

100 kg etanol ..........92 kg etanol distilat3817.1 kg etanol......j kg etanol din distilat

j= kg etanol din distilat

alcool din distilat 3511.73/0.955=3677.20 kg apa din distilat 3677.2-3511.73=155.47 kg mapă intrare=mesterificare+ mcarbonat + mneutralizare=156.33 kg apămetanol blaz=3817.1-3511.73=305.37 kgmapă blaz=156.33-155.47=0.86 kg

Materiale intrate


Cantitate (kg)

Ester 309.19Etanol

nereactionat3817.1

NaHSO4 47.63Na2CO3exces 0.3036


33.29

Apă 156.33TOTAL 4363.85

Materiale iesite


Cantitate (kg)

Distilat Etanol 3511.73Apă 155.47

Total distilat 3667.2În blaz

Ester 309.19Etanol 305.37Apă 0.86

NaHSO4 47.63

45


33.29

Na2CO3exces 0.3036

Total blaz 696.64TOTAL 4363.85

4. FILTRARE-SPĂLARE

η =92%

Umiditatea esterului este de 15% în apă. 100 kg ester....................15 kg apă 309.19 kg ester................k kg apă

k= kg apă în precipitat

309.19 x 0.92 =284.45 kg ester în precipitat309.19-284.45 = 24.73 kg ester în filtratSe introduc pentru spălare 154.59 kg apă.Mapă intrare=0.86+154.59=155.45 kgMapă iesire=155.45-46.37 =109.8 kg

Materiale intrate


Cantitate (kg)

Etanol 305.37Apă 155.45

NaHSO4 47.63p-nitrobenzoat

de sodiu33.29

Na2CO3exces 0.3036

Ester 309.19TOTAL 851.93

Materiale iesite

46


Cantitate (kg)

precipitatEster 284.45Apă 46.37Total

precipitat 330.82

Filtrat Etanol 305.37Apă 109.8

NaHSO4 47.63p-nitrobenzoat

de sodiu33.29

Na2CO3exces 0.3036

Ester 24.73Total filtrat 524.12

TOTAL 851.94

5.USCARE

η =100%Materiale intrate


Cantitate (kg)

Ester 284.45Apă 46.37Total 330.82

Materiale iesite


Cantitate (kg)

Ester 284.45Total f. s. 284.45

Apă 46.37Total f.l. 46.37

Total 330.82

47

6. REDUCEREη =93%

Reducerea are loc în mediu de alcool etilic 90%. Se foloseşte catalizator Ni-Raney in proporţie de 2% faţă de cantitatea de ester. Raportul molar ester:hidrogen este 1:10

M 195 165 18

1mol ester...............................1,0 moli anestezină284.45 kg ester.......................l kg anestezină

l= kg anestezină x 0.93 =223.84 kg anestezină

1mol ester...............................3 moli H2

284.45 kg ester.......................m kg H2

m= kg H2 x 0.93= 8.13 kg H2 reacţionat

1mol ester...............................10 moli H2

284.45 kg ester.......................n kg H2

n= kg H2 introdus

29.17-8.13 = 21.04 kg H2 nereacţionatCalculăm cantitatea de catlizator Ni-Raney folosit:

kg catalizator Ni-Raney

Se prepară o soluţie ester în alcool de 25%

100 kg sol. ester –etanol........................25 kg ester........75 kg etanolo kg sol. ester –etanol...........................284.45 kg ester....p kg etanol

48

o= kg sol. ester –etanol

p= kg etanol din soluţia de ester-etanol

100 kg sol. alcolică..............90 kg alcool............10 kg apăr kg sol .alcoolică................853.35 kg etanol.......s kg apă

r= kg sol. alcoolica 90%

s= kg apă din alcool

1mol ester...............................2 moli apă284.45 kg ester.......................t kg H2O

t= kg apă x 0.93=48.83 kg apă la η =93%

284.45 kg ester x 0.07=19.91 kg ester nereacţionat

Materiale intrate


Cantitate (kg)

Ester 284.45Etanol 853.35

Apă din alcool

94.81

Catalizator Ni-Raney

5.68

H2 29.17Total 1267.46

Materiale ieşite


Cantitate (kg)

Anestezină 223.84Apă 48.83

49

Apă din alcool

94.81


5.68

Etanol 853.35H2 nerecaţionat 21.04

Ester nereacţionat

19.91

Total 1267.46

7.DESTINDEREη =100%

Se elimină hidrogenul din reactor.

Materiale intrate


Cantitate (kg)


Apă din alcool

94.81


5.68

Etanol 853.35H2 nerecaţionat 21.04

Ester nereacţionat

19.91

Total 1267.46

Materiale iesite


Cantitate (kg)

Fază organică

50


Apă din alcool

94.81


5.68

Etanol 853.35Ester

nereacţionat19.91

Total f. org. 1246.42Fază gazoasă

H2 nerecaţionat 21.04Total f. g. 21.04

Total 1267.46

8. FILTRARE

η =100%

Se reţine catalizatorul Ni-Raney cu o umiditate de 15% apă.

100 kg catalizator ........................15 kg apă5.68 kg catalizator........................ţ kg apă

ţ= kg apă din catalizator Ni-Raney

mapă intrare=mapă reacţie+mapă din alcool=48.83+94.81=143.64 kg apămapă iesire filtrare=mapă intrare-mapă din catalizator=143.64-0.85=142.79 kg apă

Materiale intrate


Cantitate (kg)

Anestezină 223.84

51

Apă 48.83Apă din alcool

94.81


5.68

Etanol 853.35Ester

nereacţionat19.91

Total 1246.42

Materiale iesite


Cantitate (kg)

Filtrat Anestezină 223.84

Apă 142.79Ester

nereacţionat19.91

Etanol 853.35Total filtrat 1239.89

precipitatCatalizator Ni-Raney

5.68

Apă 0.85Total pp. 6.53

Total 1246.42

9. CONCENTRARE-CRISTALIZARE

η =100%Se elimină etanol 75% din cantitate.

kg etanol din distilat

853.35-640=213.33 kg etanol din blazApă antrenată de etanol în distilat este de 12%640 x 0.12 =76.80 kg apă142.79-76.80=65.99 kg apă din blaz

Materiale intrate

52


Cantitate (kg)

Anestezină 223.84Apă 142.79Ester

nereacţionat19.91

Etanol 853.35Total 1239.89

Materiale iesite


Cantitate (kg)

Distilat Etanol 640Apă 76.8

Total distilat 716.8Blaz

Ester nereacţionat

19.91

Etanol 213.33Apă 65.99

Anestezină 223.84Total blaz 523.07

Total 1239.87

10. FILTRARE

η =95%

223.84 x 0.95=212.64 kg anesezină în precipitat223.84-212.64=11.13 kg anesezină în filtrat

Anestezina are o umiditate în alcool de 10%

100 kg anestezină.............................10 kg etanol212.64 kg anestezină........................ş kg etanol

ş= kg etanol

53

metanol în filtrat=213.33-21.26=192.07 kg etanol

Materiale intrate


Cantitate (kg)

Ester nereacţionat

19.91


Anestezină 223.84Total 523.07

Materiale iesite


Cantitate (kg)

Precipitat Etanol 21.26

Anestezină 212.64Total pp. 233.90

Filtrat Ester

nereacţionat19.91


Anestezină 11.19Total filtrat 289.16

Total 523.07

11. FILTRARE-SPĂLARE

η =95%

212.64 kg anestezină x 0.95 =202 kg precipitat de anestezină212.64-202=10.63 kg anestezină în filtrat Anestezina are o umiditate de 7.5% în apă

54

100kg anestezină.....................................7.5 kg apă202 kg anestezină...................................q kg apă

q= kg apă din anestezină

Materiale intrate


Cantitate (kg)

Apă de spălare

75

Etanol 21.26Anestezină 212.64

Total. 308.9

Materiale iesite


Cantitate (kg)

Precipitat Apă 15.15

Anestezină 202Total pp. 217.15

Filtrat Anestezină 10.63

Etanol 21.26Apă spălare 58.85Total filtrat 91.74

Total 308.89

12. USCARE

η =99%

202 x 0.99= 200 kg anestezină purăPierderi prin uscare: 202-200=2 kg anestezină

55

Materiale intrate


Cantitate (kg)

Apă 15.15Anestezină 202

Total 217.15

Materiale iesite


Cantitate (kg)

Anestezină solid

202

Apă (vapori) 15.15Anestezină

pierdere2

Total 217.15

56

COSUMURI SPECIFICE

Nr. Crt.

Materia primă Consum specific

Kg m.p./kg

p.f.

Consum şarjăkg

m.p./şarjă

Consum anual

kg m.p./an

1 Acid p-nitrobenzoic

1.4711 294.22 1.76532·104

2 Etanol 19.45 3890.04 2.334·105

3 Acid sulfuric 0.1945 38.90 22344 Carbonat de

sodiu0.1518 30.36 1.8216·103

5 Apă de spălare 0.77295 154.59 9.2754·103

6 Hidrogen 0.14585 29.17 1.7502·103

7 Etanol 4.26675 853.35 5.120·104

8 Ni-Raney 0.0284 5.68 3.408·102

CAPITOLUL IIIALEGEREA MATERIALULUI DE CONSTRUCŢIE

MATERIALE DE ETANŞARE

3.1.1. ALEGEREA MATERIALULUI DE CONSTRUCŢIE

Materialele utilizate pentru construcţia recipienţilor subpresiune trebuie să îndeplinească condiţiile: -tehnice (rezistenţă mecanică, rezistenţă la coroziune)

57

-tehnologice (deformabilitate, sudabilitate)- economice

Criteriile care trebuie avute in vedere la alegerea materialului de construcţie a unui utilaj sunt:

-stabilirea condiţiilor de funcţionare pe toată perioada normală de funcţionare a utilajului (execuţie, probe, recepţie transport, montaj etc)

-determinarea principalelor proprietăţi ale mediului (coroziune, valoarea temperaturilor extreme etc)

-stabilirea marcilor de otel ce pot satisface aceste proprietăţi, fără ca acestea să prezinte incoveniente.

Materialul frecvent utilizat în construcţia utilajelor este tabla din oţel laminat.

Funcţie de compoziţia sa chimică, tabla din oţel poate fi din : oţel carbon, oţel slab aliat si oţel aliat. Pentru construcţia recipientelor chimic care, în general au mediu de lucru coroziv şi în acelaşi timp lucrează la temperaturi ridicate, se utilizează tabla din oţel aliat. Ca elemente de aliere se foloseste cromul, nichelul, manganul, siliciul, molibdenul etc.. Cea mai mare parte a oţelurilor sunt aliate cu crom si nichel. Atât cromul cât si nichelul determină cresterea rezistenţei la coroziune, a rezistenţei la rupere, a durităţii, a limitei de curgere şi de elasticitate. Alierea nichelului cu cromul creste stabilitatea otelului şi rezistenţa la rupere la temperaturi ridicate în condiţii de coroziune. Utilizarea acestor oţeluri este condiţionată de stabilizarea cu titan si niobiu, în vederea prevenirii coroziunii intercristaline. Un material este bine ales, din punct de vedere al costului, dacă se asigură prin utilizare o cât mai deplină folosire a caracteristicilor mecanice şi a proprietăţilor materialului, la o proiectare judicioasă. Este indicat să se aleagă materialul care să asigure siguranţă în exploatarela un preţ de cost minim.

Alegerea economică a materialului este influenţată şi de tehnologia de fabricaţie.

Materialul de construcţie al reactorului este oţel aliat X5 Cr-Ni 18.9-W.1.4301.

3.1.2. MATERIALE DE ETANŞARE

Materialele pentru etanşarea îmbinărilor cu flanse se aleg în raport cu parametrii de regim şi cu natura fluidului de lucru. Aceste materiale trebuie să aibă o serie de calităţi cum ar fi: rezistenţă la îmbătrânire, comportare bună la variaţii de temeperatură, permeabilitate etc.. Materialele de etanşare folosite sunt: pâsla, pielea, hârtia, cartonul, azbestul, cauciucul, clingheritul, materiale termoplastice, grafitul, materiale metalice.

58

Cauciucul natural are rezistenţă bună la rupere şi uzură. Utilizarea sa în construcţia garniturilor de etanşare este limitată datorită incompatibilităţii cu hidrocarburile şi datorită faptului ca-şi schimbă caracteristicile la temperaturi ridicate.

Cauciucul sintetic are îmbunătăţiri mult mai largi decât cel natural. Cauciuc siliconic se remarcă printr-o bună comportare atât la temeperaturi scăzute cat si la temperaturi ridicate. Are rezistenţă bună la baze, acizi şi moderată la uleiuri. Petrolul, parafina şi ueliurile minerale îi provoacă umflare şi înmuiere.

Policlorura de vinil este un termoplast care se utilizează frecvent în construcţia garniturilor de etanşare. Se recomandă pentru acizi, hidrocarburi, uleiuri.

Politetrafluoretilena (teflonul) are caracteristici mecanice şi rezistenţă la agenţii chimici deosebiţi. Se poate utiliza atât la temperaturi ridicate cât si la temperaturi coborâte. Este dur are o elasticitate redusă si se prelucrează foarte greu. (18 pg.111)

3.2 PROBLEME DE COROZIUNE ŞI

PROTECŢIE ANTICOROZIVĂ

Coroziunea reprezintă fenomenul degradării sau disterugerii corpurilor solide metalice sau nemetalice sub acţinunea chimică a mediului înconjurător. Pentru a putea caracteriza comportarea unui material oarecare faţă de mediul înconjurător este necesar să se cunoască cât mai exact condiţiile în care are loc interacţiunea, cum ar fi: compoziţia chimică a mediului agresiv, concentraţia în agent agresiv, temperatura precum şi alţi factori ocazionali sau permanenţi. După natura reacţiilor eterogene chimice sau electrochimice fenomenele de coroziune se pot clasifica în: coroziune chimică şi electrochimică. Din punct de vedere practic este important a caracteriza procesul de coroziune nu numai cantitativ ci şi calitativ. Din acest punct de vedere coroziunea este continua şi discontinua sau locală. Coroziunea continuă poate fi locală uniformă sau neuniformă. Coroziunea discontinuă sau locală reprezintă o concentrare a atacului pe anumite zone ale suprafetei metalice. Coroziunea se poate manifesta sub formă de pete, plăgi şi puncte. După caracterul distrugerii în raport cu structura sa , se cunosc coroziuni intercristaline sau transcristaline.

Pentru a putea alege materialul corespunzător trebuie să se cunoască proprietăţile mediului, compoziţia mediului în care se află materialul, a acţiunii reciproce dintre material şi mediu . Acestea se stabilesc pe baza datelor experimentale.

Datele experimentale trebuie să furnizeze informaţii referitoare la :-materiale rezistente la acţiunea corozivă caracteristică mediului din

reactor

59

-informaţii referitoare la coroziunea provocată de toate concentraţiile mediului coroziv în apă

-informaţii asupra agresivităţii mediului, extinse peo gama variată de temperaturi

-elemente legate de starea suprafetei a mterialului înainte de venirea în contact cu mediul coriziv

Protecţia anticorozivă se poate realiza pe următoarele căi:-alegerea raţională a materialului anticoroziv-alierea metalelor în scopul cresterii stabilitaţii termodinamice-tratarea mediului agresiv în scopul micşorării agresivităţii sale

realizabilă prin modificarea pH-ului, scaderea temperaturii, folosirea inhibatorilor

-aplicarea metodelor electrochimice de protecţie prin polarizarea catodică sau anodică a instalaţiei matalice

-acoperirea suprafeţei metalice -utilizarea materialelor nemetalice (a maselor plastice)

În proiectarea şi construcţia reactoarelor chimice trebuie luate în considerare toate substanţele cu care vin în contact şi în funcţie de acţiunea corozivă a acestora, se vor alege materialele cele mai rezistente pentru prelungirea la maximum a duratei de funcţionare. (18 pg.111)

3.3. PROIECTAREA REACTORULUI DE ESTERIFICARE

3.3.1. DETERMINAREA DIMENSIUNILOR GEOMETRICE

Pentru determinarea dimensiunilor geometrice ale reactorului cu funcţionare discontinuă tip autoclavă, se pleacă de la producţia care trebuie realizată pe şarjă. Cunoscând producţia pe şarjă, reacţiile chimice care stau la baza procesului de obţinere a anestezinei şi randamentul transformărilor chimice se poate calcula volumul reactanţilor care se incarcă în reactor respectiv volumul masei de reacţie.

Din bilanţul de materiale am obţinut volumul masei de reacţie Vu=4.69m3

(Vu=M/ρ), cunoscându-se desnsitatea amestecului de reacţie de 900 kg /m3

M –masa amestecului de reacţie M=4223.16 kgCalculăm volumul reactorului cu relaţia

m3

φ- coeficient de umplere:φ=0.7÷0.8 pentru lichide care nu spumeazăφ=0.4÷0.6 pentru lichide care spumează

60

Alegem φ=0.75Pentru reactoare discontinuie cu amestecare perfectă se consideră coeficientul de supleţe H/D=1÷2 în care H şi D sunt înalţimea , respectiv diametrul reactorului.

H/D=1.5 H=1.5D

Considerăm volumul reactorului

Conform STAS: D=1.8 m (18 pg.67 tb.3.5)

a b Fig. III.1 a) Dimensiunile geometrice ale reactorului tip autoclavă cu agitare mecanică

Hc-înălţimea părţii cilindrice a reactoruluihc-înălţimea capaculuiH-înălţimea totală a reactoruluiD-diametrul interior al reactoruluiDim-diametrul interior al mantaleix-distanta dintre peretele exterior al reactorului si peretele interior al

mantaleiy-distanţa de la suprafaţa lichidului până la mantaHlc-înălţimea lichidului în reactorHm-înălţimea mantalei

b) Fund elipsoidal h-înălţimea părţii cilindrice

61

δ -grosimea peretuluiDiametrul exterior al reactorului este:Considerăm δ=16 mm h= 40 mmDe=D + 2δ=1800 + 2 x 16=1832 mm

h1-înălţime calotă elipsoidală (18 pg.72, 3.18)Calculăm înălţimea reactorului:

Vf-volumul fundului reactorului (18 pg. 70 , tb. 3.7)

Verificăm coeficientul de supleţe:

3.3.1.1. CALCULE DE REZISTENŢĂ MECANICA

Reactorul funcţionează la presiune atmosferică. Calculul de rezistenţă mecanică se face la presiunea de 6 at. Grosimea reală a peretelui virolei se calculează cu relaţia

δ p= δ + c1 + crl (18 pg.71, 3.14)c1-adaos pentru pierderi de grosime datorită coroziunii, mc1=vcτ=0.2 x 15=3mmvc -viteza de coroziune (0.1÷0.5 m/s)τ-timpul de coroziune (10÷20 ani)crl-adaos de rotunjire, m

a) calculul la presiune interioarăGrosimea teoretică a virolei cilindrice supuse la presiuni interioare în condiţiile încărcării statice se calculează cu relaţia:

În care:-pc presiunea de calcul, MPa, pc=6 at.=0,5886 MPa-Di diametrul interior al virolei, m- φ- coeficient de rezistenţă a îmbinării sudate , φ=0.75 (18 pg.71)-σa

t efortul unitar admisibil al materialului se calculează cu relaţia

62

(18 pg. 56 tb.3.2)

σrt-rezistenţa la rupere a materialului la temperatura t, Mpa

cr-coeficient de siguranţă faţă de rezistenţa la rupere a materialului,

b) calculul la presiunea atmosfericaîn cazul aparatelor supuse la presiune exterioară grosimea de rezistenţă se calculează cu realaţia:

L-lungimea părţii cilindrice aflată sub acţiunea presiunii exterioare, m, L=1.77mEt-modulul de elasticitate longitudinală al materialului la temperatura de calcul, MPa De-diametrul exterior al aparatuluiδ p= δ + c1 + crl =0.012+0.0030+ crl δ p=0,015m δ p STAS=16 mmcrl=16-15.7=0,3 mm

3.3.1.2. DIMENSIONAREA MANTALEI REACTORULUI

Transferul de căldură în cazul reactorului tip autocalvă se face prin manta. Mantaua este construită din otel K41 STAS 2883-80. Pentru aceasta se calculează diametrul şi înălţimea mantalei. Diametrul interior al mantalei se calculează funcţie de diametrul exterior al reactorului cu relaţia:

(18 pg.73, 3.20) în care

Dim-diametrul interior al mantalei

De-diametrul exterior al reactoruluix-distanta dintre peretele exterior al reactorului si peretele interior al mantaleiAdoptam Dim=1,9 m.

Calculăm înălţimea mantalei: (18 pg.73 , 3.22)

Grosimea peretelui mantalei va fi:

63

δ pm STAS=8mm crl=8-3=2 mm c1=3 mmDiametrul exterior al mantalei

Vf-volumul fundului mantalei(18 pg. 70 , tb. 3.7)Vu-volumul utilVf=969.2x10-3 m3

Înălţimea mantalei va fi

Reactor Manta Di=1.8 m Dim =1.9 m De=1.832 m Dem =1.916 m δ p STAS=16 mm δ pm STAS=8mm Hc=1.770 m hf=0.504 m H=2.76 m Hm= 1.92 m

3.3.1.3. CALCULUL MASEI REACTORULUI

Masa reactorului este egală cu masa virolei cilindrice, masa mantalei ,masa capacului si masa fundului a reactorului si a mantalei.

ρ otel=7820 kg/m3 (18 pg.258 anexă XXI)

64

Coeficientul de majorare este cuprins între 20-25% pentru teaca de termometru, agitator, etcMreactor=2815+2815x0.2 =3378 kg~3400kgCp=460 J/kgK

3.3.2. CALCULE HIDRODINAMICE

3.3.2.1. CONSUMUL DE ENERGIE ÎN AMESTECARE

Determinarea consumului de energie la agitarea mecanică se face in două perioade (18 pg.74).

-perioada de pornire-perioada de regim constant

Consumul de energie în perioada de pornire se calculează cu relaţia:

Pp=(2.5÷4)·P

P-reprezintă consumul de energie in perioada de regim constant, WConsumul de energie în perioada de regim constant se calculează cu

relaţia:P=d5·n3·ρ·(c/Reag.

m)

d-diametrul agitatorului, mn-numarul de rotaţii al agitatorului, rot/sc,m-constante specificefiecarui tip de agitator

Numărul de rotaţii al agitatorului îl adoptăm ca fiind de 180 rot/min. Funcţie de proprietăţile fizice ale amestecului de reacţie din reactorul de esterificare se alege un agitator elice cu 3 palete cu următoarele caracteristici:

D/d=3.8 H/d=3.5 h/d=1 c=1.19 m=0.15 în care: D-diametrul reactorului, m

65

H- înalţimea lichidului din vasDiametrul agitatorului va fi:

D/d=3.8 D=1.8 m d=1.8/3.8=0.47m

Dimensiunile principale ale agitatorului:D-diametrul interior al reactoruluid-anvergura agitatoruluiH-înălţimea lichidului în stare de repaosh-distanţa de la fundul reactorului la agitatorh1-distanta dintre doua agitatoareb2-distanta de la sicana la peretele reactorului

h1=(0.7÷1.6) · d= 1.5 · 0.47 = 0.7 mh= 0.8 · d = 0.8 · 0.47 = 0.37 mH=(1÷1.5) ·D=1·1.8 = 1.8 mH1=0.05·D = 0.05·1.8= 0.09 mH2=min.H=1.8 mb1=0.01·D=0.01·1.8=0.018 mb2=0.02·D=0.02·1.8=0.036 m

Se calculează regimul de curgere

Reag.= (d2·n·ρ) / η =0.472·180·900 / 60·1.506·10-3 Reag=3.96 ·105

ηam.=1.5·ηH2O=1.5·1004·10-6=1.506·10-3 Pa·s

Coeficienţii de majorare a puterii sunt:-rugozitate recipient metalic 30%

66

-teacă termometru 10%-şicane 40% (2 şicane)

P=95.83+(0.1+0.3+0.4) ·95.83 P=172.49 W pentru un agitatorPe axul agitatorului avem doua rânduri de palete.

P=172.49·2=344.98 WPp=(2.5÷4)·P=3·344.98=1034.94 W=1.03 kW

PSTAS=1.25 kWDin STAS se alege pentru acţionarea agitatorului un motor cu puterea de 1.25 kW.

3.3.2.2. CALCULUL DE REZISTENŢĂAL ARBORELUI AGITATORULUI

Diametrul arborelui agitatorului se calculează funcţie de momentul de torsiune la care este supus cu relaţia.

dSTAS=30

mm (19 pg.13) în care: Mt-momentul de torsiune, N·m

σa-efortul unitar admisibil la torsiune

Mt=9.74·103·P·k·ηt/n = 9.74·103·1.25·1.5/180 = 101.45 N·mηt=0.97 (18 pg.82 tb.3.12)k=1.5 coeficient de suprasarcionă în condiţii de lucru uşoareσ=420÷180 kgf/cm2

σa=170 kgf/cm2

3.3.3 BILANTUL TERMIC

Scopul bilantului termic este de a calcula cantitatea de caldura schimbată între amestecul de reacţie şi agentul termic şi determinarea debitului de agent termic. Bilanţul termic se intocmeste pentru fiecare fază a procesului tehnologic din reactorul de esterificare, ţinând seama de durata fiecarei faze.

Reprezentăm grafic (figura III.1.) variaţia temperaturii masei de reacţie funcţie de timp considerand fazele:

67

Fig . III.1 variaţia temperaturii masei de reacţiefuncţie de timp

I-încălzirea masei de reacţie de la 200C la 780CII-menţinerea la temperatura de 780CIII-faza de răcire de la 780C la 200C

3.3.3.1. BILANŢUL TERMICPENTRU FAZA DE INCĂLZIREA AMESTECULUI DE REACŢIE

Amestecul de reacţie se încălzeşte de la 20 0C la 780C cu abur saturat la presiunea de 3 ata cu temperatura de 132,90C timp de o oră.

ΣQintrate=ΣQiesite

QATI - QF

AT = Qcedat=Qrf-Qr

i + QRf – QR

i + Qr + Qp

Qri-căldura adusă de reactanţi, J

QRi-căldura adusă de reactor, J

QATI-căldura adusă de agentul termic, J

QFAT-căldura scoasă de agentul termic, J

Qrf-căldura obţinută din amestecul de reacţie, J

QRf-căldura care o conţine reactorul, J

Qr-căldura de reacţie, JQp-căldura pierdută în mediul înconjurător, J

QATI - QF

AT = Σmrj·cpj (tf-ti) +mR·cpR(tf-ti) + Qr + Qp

Cpotel=460 J/ kg KCp etanol=2421.73 J/ kg K

68

Cp ac. p-nitro benzoic=179.33 J/ mol K=1073.83 J/ kg KCp ac. sulfuric=137.54 J/ mol K=1403.46 J/ kg KQAT

I - QFAT= (malc.·cpalc+ mac. p nitrobenzoic·cpac. p nitrobenzoic + mac. sulfuriccpac. sulfuric)(tf-ti)

+ mR·cpR(tf-ti)QAT

I - QFAT=(3890.04 · 2421.73 +294.22 · 1073.83 +38.9 ·1403.46)(78 -20)+

+3378·460 (78-20)Qu=6.580 · 108 J Qp=3% Qu=3% · 6.580· 108 =1.974 · 107 JQt= Qu + Qp= 6.580 · 108 + 1.974 · 107 =6.581· 108 J /3600 =1.828· 105 WDabur·r =1.828· 105 W Dabur=18.280/ 2171= 0.0084 kg/sρabur=1.618 kg / m3 (18 pg.263)Mv =m / ρabur =0.0084 / 1.618 =0.0052 m3 abur /s

3.3.3.2. BILANŢUL TERMICPENTRU FAZA DE MENŢINERE LA 780C

A AMESTECULUI DE REACŢIE

Amestecul de reacţie se menţine la temperatura de 780C timp de 10 ore.


Q78reactanti + QAT

I =Q78produsi + Q78

reactanti netransf. + Qreactie + QFAt + Qp

Q78produsi : Qester=mester· cp ·78 =309.19 · 1194.35·78=2.88 · 107 J

Qapa=28.54 · 4190·78 =0.932· 107 JQ78

reactanti netransf.: Qac. p nitrobenzoic = 29.42 · 1194.35·78=2.740 · 106 J Qetanol= 3817.1 · 2421.73·78= 7.21 · 108 JQ78

reactanti: Qac. p nitrobenzoic = 294.22· 1194.35·78 =2.74· 107 J Qetanol=3890.04· 2421.73 ·78=7. 348· 108 J Qac.sulfuric= 38.9 · 1403.46 ·78=4.258· 106 JQreactie= n ·ΔRH n = mac. p nitrobenzoic/ M = 264.82 / 167 = 1.58 kmolimac. p nitrobenzoic=294.22-29.42 = 264.8 kg acid reactionatQreactie=1.58(-104.1161) = -1.65· 105 JQAT

I - QFAT=(2.88 + 0.932) · 107 + 2.740 · 106 + 7.21 · 108 -1.65· 105 - 2.74· 107-

-7. 348· 108 - 4.258· 106 + Qp = -0.45 · 107 JQp=0 este neglijabil, reacţie usor exotermă, folosim apa ca agent termicmapa =0.45 · 107 / 4195(35-15) ·10 · 3600 = 1.48·10-3 kg / s pentru mentinerea la temperatură constantă

3.3.3.3. BILANŢUL TERMICPENTRU FAZA DE RĂCIRE

DE LA 780C LA 400C AMESTECULUI DE REACŢIE

Timpul de răcire este de 2 ore , se foloseşte ca agent termic apa cu ti=150C şi tf=350C.

69


QATI + Q78

produsi + Qreactor78 = Q40

produsi + Qreactor40 + QF

At + Qp

QATI - QF

AT= Q78reactor – Q40

reactor+ Qr78 – Qr

40 + Qp

Qreactor (78 -40)= mreactor·cpreactor(78-40)=3378 · 460 ·38 = 5.904 · 107 JQr(78 -40)= Qester

38 + Qapa38 + Qac. p nitrobenzoic netransf.

38 + Qetanol nereactionat38 +

+Qac.sulfuric38

Qester =mester ·cp · t = 309.19 · 1194.35 · 38 = 1.41 · 107 JQapa= 28.54 · 4190 · 38 =4.54 · 106 JQac. p nitrobenzoic netransf.= 29.42 ·1194.35 · 38 =1.337· 106 JQetanol nereactionat= 3817.10 · 2421.73 · 38 = 3.51 · 108 JQac.sulfuric= 38.9 · 1403.46 ·38 = 2.06 · 106 JQp neglijabilQAT

I - QFAT= 1.41 · 107 +4.54 · 106 +1.337· 106 +3.51 · 108 +2.06 · 106 +

+ 5.904 · 107

QATI - QF

AT=4,32077 · 108J / 2 · 3600 =6.001 · 104 Wmapa = 6.001 · 104 /4195 ·10 = 1.43 kg/s apă necesară pentru răcire

3.3.3.4. VERIFICAREA SUPRAFETEIDE

SCHIMB DE CĂLDURĂ

3.3.3.4.1.VERIFICAREA SUPRAFETEI DE SCHIMB TERMIC PENTRU FAZA DE ÎNCĂLZIRE

Suprafaţa reală de schimb termic reprezintă suprafaţa reactorului acoperită cu manta( 18 pg. 174):

Ar=πDmHvm + πD02/ 4

în care:D0 desfasurata(18 tb. 3.5 )Dm diametru mediu reactorHvm înălţimea virolei reactorului acoperită cu mantaDir diametru interior reactorDer diemetru exterior reactor

D0= 2.281 m Dm= (Dir + Der)/2 =(1800 + 1832)/2 =1816 mmHvm=1.92 m Ar=3.14 ∙ 1.816 ∙ 1.92 + 3.14 ∙ 2.2812/4 =10.70 m2

Calculăm ∆Tm:

Încălzirea are loc de la 20 0C la 780C se face cu abur de 3 ata la temperatura de 132.90C.

70

∆Tm1=132.9 - 20 = 112.9 K∆Tm2= 132.9 - 78 = 54.9 K

∆Tm=

tm=(20 +78)/2=490C

Calculăm coeficientul global de transfer de căldură:

pentru α1 admitem valoarea α1=104 W/m2K

Densitatea amestecului este de 900 kg/m3 iar vâscozitatea de 8.38 ∙10-4 Pa∙s.

c=0.51 (18 tb 3.16 pg. 93)

Aproximăm că pentru că nu ştim temperatura peretelui de partea

amestecului.

71

Determinăm temperatura peretelui de partea amestecului de reacţie din condiţia de staţionaritate.

Calculăm ηp la tp2=83.13 0C

Pentru că valoarea dintre α2 calculat si admis este mai mare de 4% reluăm calculul.

Calculăm :

72

3.3.3.4.2.VERIFICAREA SUPRAFETEI DE SCHIMB TERMIC PENTRU FAZA DE RĂCIRE DE LA 78 0C la 400C

Se calculează punctul termic sub care se realizează transferul de căldură.

t1i temperatura iniţială a fluidului 1t1f temperatura finală a fluidului 1t2i temperatura de intrare a fluidului 2 (constantă)t2f temperatura de iesire a fluidului 2 (variabila în timp)t1i temperatura fluidului pentru care t2f este maximă1 se referă la fluidul a cărui temperatură variază numai timp (masa de reacţie)2 se referă la fluidul a cărui temperatură variază în timp şi spaţiu (apa)

Coeficientul individual de transfer de căldură pentru amestecul de reacţie din reactor supus agitării se consideră că are valoatrea calculată la prima fază

α1=1520,16 W/m2KPentru calcularea coeficientului individual de transfer de căldură al

agentului termic trebuie să se determine regimul de curgere prin manta.

ρapa=997 kg/m3 ηapa=902 10-6 Pa s densitatea si vâscozitatea pentru temperatura de 250C.

73

Avem regim de curgere laminar.

ß-coeficient de dilatare volumica a apei la 250C

(18 tb 3.19 pg.98)

(18 pg. 265)

Verificăm dacă convecţia liberă influenţează convecţia forţată, dacă Gr >0.3 Re2

Gr >0,3 ∙825,85În acest caz calculăm α2 şi în convecţia liberă, iar în calcule vom lua

valoarea cea mai mare. Pentru convecţia liberă folosim ecuaţia criterialăNu=c(Gr Pr)m

Recalculăm Gr pentru ca mărimea caracterizată în convecţia liberă este lungimea cilindrului pe care are loc curgerea.

În acest caz luăm înălţimea mantalei din care scădem distanţa dintre reactor şi manta.

Hm-x = 1,92-0,034=1,88m

Pentru Gr ∙ Pr >108 c=0,129 m=0,33 (18 pg.99)

Coeficientul global de transfer de căldură va fi:

74

Din condiţia de staţionaritate calculăm căderea de temperatură prin filmul creat de agentul termic:

Acalc=13.64 m2 < Areal

3.3.3.5.DETERMINAREA GROSIMIIIZOLAŢIEI TERMICE A REACTORLUI

Condiţiile pe care trebuie să le îndeplinească un material termoizolant sunt următoarele (18 pg.102)

-să aibă conductivitate termică mai mică de 0.12 W/ mK-să aibă densitate volumică mică-să fie ieftine şi să se monteze uşor-să nu fie foarte corozive faţă de metale-să fie rezistente la temperatura de lucru, la umiditate atmosferică, la

acţiuni mecaniceReactorul este izolatde un strat de vată de sticlă, iar ca strat protector se

foloseşte tabla zincată cu grosimea de 0,3mm . Determinarea grosimei izolaţiei se face pentru faza de încălzire cu abur saturat de 3 ata.

Grosimea izolaţiei pe peretele cilindric se face cu relaţia:

tm1=132.9 0C tm- temperatura medie a fluidului 1 si a fluidului 2

75

tm2=20 0C

q1 pierderea specifică de căldură pentru perete pe unitate de lungime, W/m

di, dp, diz, dsp, diametru interior şi exterior al peretelui, diametrul izolaţiei şi respectiv al stratului protector

α1 , α2 coeficient individual de transfer de căldură pentru fluidul 1 si fluidul 2, W/m2K

λp , λiz , λsp conductivitatea termică a materialului din care e constituit aparatul, a izolaţiei termice, a stratului protector, W/mK

Transferul de căldură printr-un perete cilindric izolat termicÎn acest scop se neglijează rezistenţa termică a filmului creat de fluidul 1

şi de peretele reactorului, iar rezistenţa termică a stratului protector şi a filmului limită exterior se admite iniţial 0,02 m2K/W. Pierderea specifică de căldură pe peretele cilindric se calculează cu ecuaţia:

Qp fluxul termic schimbat cu mediul înconjurător:

ηr-coeficient de retinere a căldurii în aparat

76

Qu=1,825∙105 W pentru faza de încălzire

Le- lungimea echivalentă a aparatului se determină cu relaţia:

β-coeficient care exprimă pierderile suplimentare de căldură prin elementele de susţinere şi armăturile aparatului

β=0.2

În calcule se ia cea mai mare valoare dintre valoarea calculată şi valoarea recomandată (18 tb . 3.22) q1=372 W/ mK

λiz=0,05 W/mK (18 pg. 256)

Se verifică rezistenţa termică a stratului protector şi a filmului limită exterior, folosind valoarea pentru α2=10.5 W/m2K (18 pg. 105 tb. 3.21)

Eroarea nu depăşeşte 4%. Valorile obţinute pentru rezistenţa termică a stratului protector şi a filmului limită exterior este egal cu 0.0145 mK/W astfel grosimea izolaţiei termice va fi 0.10 m.

Temperatura exterioara a stratului protector va fi:

3.3.3.6 DISPOZITIVE DE VIZITARE ŞI OBSERVAŢIE

Datorită condiţiilor de lucru speciale ale reactoarelor, este necesar să se controleze starea lor interioară la intervale planificate sau în caz de defecţiuni. De asemenea datorită necesităţii de a curăţi reactorul de substanţe aderente, sau de a înlocui catalizatorul sau umplutura, precum şi pentru montarea unor

77

dispozitive interioare este necesară înzestrarea reactoarelor cu guri de vizitare, prin care, după caz, să se poată introduce mâna sau să intre un om.

Unele tipuri de reactoare, care au elemente anexe mari ( agitatoare, serpentine etc.)

Sunt prevăzute cu un capac demontabil prin care se poate face controlul, reparaţia, curăţirea sau descărcarea. În cazul în care capacul este prea mare, demontarea lui este o operaţie de durată şi anevoioasă. Din această cauză pe capac sau pe corpul reactorului se prevede o gură de vizitare cu diametru cuprins, de obicei, între 400 şi 600 mm.

Normele în vigoare prevăd următoarele tipuri de guri de verificare: guri de examinare vizuală, vizoare; guri de mână, pentru introducerea mâinii operatorului cu o lampă; guri de cap, pentru introducerea simultană a capului şi a unui braţ cu o lampă;

guri de vizitare, care permit intrarea şi ieşirea unui om; guri de salvare, ce permit intrarea şi ieşirea unui om cu echipamentul de protecţie şi cu trusa de scule.

Gurile de vizitare se clasifică în: cu capac plan; cu capac bombat; cu deschidere rapidă.

Gurile de vizitare cu capac plan şi bombat se construiesc cu capacul fix, rabatabil sau pivotat, iar gurile de vizitare cu deschidere rapidă au capacul rabatabil sau pivotat.

Pentru ca în timpul funcţionării reactoarelor să se poată observa modul cum decurge procesul, cum se desfăşoară operaţiile fizice sau să se controleze mersul reacţiilor chimice, reactoarele sunt prevăzute cu sticle de observaţie. Acestea sunt deschideri, de obicei rotunde sau dreptunghiulare, la care se montează o sticlă ( de mică, cuarţ sau sticlă organică ) rezistentă la condiţiile de temperatură şi presiune din interior. De cele mai multe ori este necesar un al doilea vizor, în dreptul căruia se montează o sursă luminoasă. Vizoarele sunt acoperite cu o plasă de sârmă rezistentă pentru a feri operatorul în eventualitatea unei explozii care ar sparge sticla.

Se alege gura de vizitare cu capac plan fix : d = 406 x 6 mm.

78

Fig.III.7 Gură de vizitare cu capac plan rabatabil, varianta PR

3.3.4.CALCULUL RACORDURILOR

1) racord alimentare cu etanol:ρ = 780 kg/m3

m = 3890.04 kg

σ = 20 minute v =1m/s l = 90 mm

2) racord alimentare acid sulfuric:

79

ρ = 1834 kg/m3

m = 38.90 kg

σ = 10 minute v =1m/s l = 70 mm

3) racord intrare şi evacuare agent termic în manta:Mm= 2,18 kg/s

ρ = 1000 kg/m3

v = 0,8 m/s

4) racord evacuare masa de reacţie:m = 4223,16 kg

σ = 40 minute

ρ = 900 kg/m3 v = 1,5 m/s l = 90 mm

5) racord evacuare vapori alcool:m = 3817,10 kg

ρ = 1,59 kg/m3

v = 4 m/s σ = 120 minute l = 120 mm

6) racord intrare reflux alcool:

ρ = 780 kg/m3

v = 0,6 m/s σ = 120 minute l = 70 mm

7) racord gura de vizitare:

8) racord manometru d= 20x 2 mm l = 70 mm9) racord termometru d= 20x2 mm l = 70 mm

Dn Recipient Flansa Surub Filet de di s d1 d2 nxd3 d4 b c1

80

400 406 6 515 470 16x22 408 35 439 M20300 324 6 415 375 12x18 326 30 348 M1665 76 160 130 4x14 77 14 110 M1240 45 130 100 4x14 45,5 14 80 M1232 38 120 90 4x14 38,5 14 70 M1215 20 80 55 4x11 20,5 10 40 M1010 14 75 50 4x11 20,5 10 40 M10

3.3.5 CALCULUL SUPORŢILOR

Numărul suporţilor depind de sarcina reactorului. Masa reactorului se calculează cu relaţia:

MR-masa reactorMAR-masa amestec de reacţieMAT-masa agent termic

81

s +2

de

di

c145º

45º

s

d2

d1

b

2

d4

d3

Măr

imea

Sar

cina

m

axim

ă pe

su

port

, kN Dimensiunile suportului, mm

Şur

ub a

ncor

are

Fil

et

Suprafaţa max.de sprijin a

suportului, cm2

Varianta a a1 b b1 b2 c1 c2 f h h1 s1 l d A B

7 100 255 205 250 290 220 40 80 172 360 430 14 40 42 M36 353 547

Greutatea reactorului va fi: G =M·g =9781·9.81=95953.17N=95.95kN

Reactorul este prevăzut cu 4 suporti iar sarcina specifică pe un suport va fi:95.95/4=23.98 kN.

Din stas alegem suporţi lateral tip A-1 cu dimensiunile corespunzătoare sarcinii de 100 kN.

82

l

d0,25d

R = s1

45º

c1

c2

a2

a

h

b2

f

s1

R

3.3.6.FIŞA TEHNICĂ

1) Denumire utilaj: reactor tip autoclavă2) Poziţie de montare: verticală3) Utilizare: obţinere anestezina4) Descriere şi funcţionare.: reactor discontinuu tip autoclavă,

funcţionează în şarjă, în regim nestaţionar. El este pervăzut cu virola cilindrică, fund şi capac elipsoidal, racorduri , flanse, gura de vizitare, sistem de agitare, şicane

5) Dimensiuni caracteristice: Ht=2,766 m D= 1,916 m M = 3400 kg6) Conexiuni:

racord alimentare cu etanol: l = 90 mm

racord alimentare acid sulfuric: l = 70 mm

racord intrare şi evacuare agent termic în manta:

racord evacuare masa de reacţie: l = 90 mm

racord evacuare vapori alcool:

83

l = 120 mm

racord intrare reflux alcool: l = 70 mm

racord gura de vizitare:

racord manometru d= 20x 2 mm l = 70 mmracord termometru d= 20x2 mm l = 70 mm

6) Material de construcţie:

Mantaua este construită din otel K41 STAS 2883-80Reactorului este construit din oţel aliat X5 Cr-Ni 18.9-W.1.4301.

3.4.PROIECTAREA SCHIMBĂTORULUI DE CĂLDURĂ

Schimbătorul de căldură este necesar pentru readucerea în sistem a etanolului ce părăseşte reactorul sub formă de vapori la 78 0C şi presiune, fiind condensat şi reintrodus în reactorul de esterificare.

În alegerea unui schimbător de căldură trebuie respectate o serie de de condiţii ca:

-respectarea regimului de temperatură impus-realizarea unui schimb de căldură cît mai intens-eficacitate economică mare-siguranţă şi securitate în exploatare-realizarea raţională a construcţiei şi posibilităţi corespunzătoare de

reaparaţie.Luând în considerare toate aceste aspecte am ales un schimbător de

căldură tubular cu fascicol de tevi demontabil. Ca material de construcţie se alege X5CrNiMo 18.10-WL.-4401 din 17440.

3.4.1.BILANTUL TERMIC

Cantitatea de căldură cedată de vaporii de etanol este egală cu cantitatea de căldură preluată de agentul de răcire: apa care intră în condensator cu

84

temperatura de 200C şi iese cu temperatura finală de 350C . Timpul de refluxare este 10 ore. Cantitate de etanol care intră în reactor este :

Temperatura medie a apei de răcire este:

0.203 ∙ 852.688 ∙103 = Mapa ∙4.17(35-20) ∙103

Mapa = 2.76 kg/s apa necesara pentru racire.

Cantitatea de căldură transferată este :

3.4.2.CALCULUL SUPRAFETEI DE SCHIMB TERMIC

Suprafaţa de schimb termic se determină din ecuaţia globală de transfer de căldură:

Q= K∙A∙∆Tm în care:K- coeficient individual de transfer de căldură, W/m2 grdA- aria suprafeţei de schimb termic, m2

∆Tm - forţa motrice medie globală a transferului de căldură

∆T1=78-20=580C∆T2=78-35=430C

Adoptăm un Re =2000 , regim laminar, pentru fluidul care curge prin ţevi.

85

. Se adopta ţevi cu d = 25 x 2.5mm.

Proprietăţile apei la temperatura medie de27.50C sunt:

Viteza apei prin ţeavă va fi

Calculăm numărul de ţevi din debitul de apa utilizat:

nSTAS=127 ţevi (20 pg. 514)

Recalculăm viteza:

Recalculăm Re cu noua valoare a vitezei:

Regimul de curgere al apei este laminar. Se adoptă un K= 400 W/m2K (K=300÷800 W/m2 grd.) (20 pg.178 )

Lungimea ţevii se calculează cu relaţia:

l < 6m se adoptă un singur mers.Vom calcula valoarea coeficientului de transfer de căldură:

α1-coeficient individual de transfer căldură pentru vaporii de etanol, în condensare pe tevi verticale, W/m2 grd.

86

α2- coeficient individual de transfer căldură pentru apa rece, W/m2 grd.δc-grosimea crustei depuse, δc=10-3mδp-grosimea peretelui ţevii, δp=2.5 10-3mλc-coeficient individual de conductivitate termică pentru crustă, λc=2.4 W/m2 grd.λp- coeficient individual de conductivitate termică pentru peretele de oţel λp=46.5 W/m2 grd.

Tp1-temperatura amestecului de partea etanolului este cuprinsă între 27.50C şi 780C . Admitem Tp1=650C. Pentru vapori în condensare pe ţevi verticale α1 se calculează cu relaţia:

η1 ρ1 λ1 se vor lua la temperatura medie a etanolului, la 780Cn numărul de tevi al condensatoruluiM debitul masic de vapori, kg/sdext.diametru exterior teava , mT1 - Tp1= 78- 65=130C < 400C conform indicatiilor din literatura se pot lua

valorile constantelor la temperatura de condensare (20 pg. 167)η1=5.26 ∙10-4Pa ∙sρ1=746.4 kg/m3

λ1=0.2998 W/mKMetanol=0.203 kg/s reprezintă debitul masic de vapori ce condensează

Conform condiţiei de staţionaritate toate fluxurile de caldura sunt egale intre ele

87

Regimul de curgere al apei este laminar, α2 se calculează cu relaţia:

εl depinde de lungimea de teavă pentru un singur mers si diametrul ţevii di diametrul interiorl lungimea tevii

l/di > 50 εl = 1

l/di < 50

η 2 ρ2 λ2 cp2 β2 se iau la temperatura medie a apei tm=27.50C (20 pg. 517), Prp

se va lua la Tp2=47.33 0CPrp apa

47,33=4,39 (20 pg.541 )cp2=4179J/kg Kλ2=0.6088 W/mKη 2 =0.84525 ∙10-3 Pa s

88

La temperatura admisă de 650C fluxurile unitare au valorile:q1=37555,05 W/m2

q2=3542,23 W/m2

Pentru a trasa grafic dependenţa liniara q=f(t) mai sunt necesare o serie de valori pentru q1şi q2.

Adoptăm Tp11 = 72 0C.

T1 - Tp11 =78 -72 = 60C < 400C conform indicatiilor din literatura se pot

lua valorile constantelor la temperatura de condensare (20 pg.167).α1=2888.85 W/m2grdq1

1= α1(T1 - Tp11)= 2888.85(78 – 72) =17333.10 W/m2

Se recalculeaza criteriul Gr:

Recalculăm Prapa=Prp la temperatura Tp21=63,83 0C

Prapa=Prp=3,885 ( 20 pg. 541)

La temperatura Tp11= 720C avem :

Cu valorile fluxurilor unitare q1 ,q11, q2, q2

1 şi ale temperaturii peretelui admise se trasează punctele, unindu-se q1cu q1

1şi q2 cu q21.

89

La intersecţia celor două segmente se află: qreal=1.80∙104 W/m2

Tp1 real=71.750C

valoarea reala a

temperaturii peretelui de partea apei.Prapă

63,24=2,8 (20 pg. 541)Recalculăm criteriul lui Gr

Calculăm coeficientul global de transfer de căldură:

Areal > Acalculat lteavă= 1m

3.4.3.CALCULUL DIMENSIUNILOR GEOMETRICE

Diametrul interior al reactorului se calculează cu formula (20 pg.514):

b= numărul ţevilor de pe diagonala hexagonuluit= distanţa dintre centrele a 2 ţevi consecutivede= diametrul exterior al unei ţevi

90

e= spaţiul dintre diametrul exterior al ultimei ţevi de pe diagonala hexagonului şi diametrul interior al reactor

t=(1.2÷1.5)·dex=1.48·25=37mme=(15÷20)= 15.5 mmdex=25 mmb=13D=12·37·10-3 + (25+2·15.5) ·10-3

D=0.500 mDSTAS=500 x 8mÎnălţimea totală a reactorului se determină cu ajutorul formulei:

ct 2hhH ht= înălţimea ţevii hc= înălţimea capacului

D h1= înălţimea părţii elicoidale a capaculuih= înălţimea părţii cilindrice a capacului

91

3.4.4.CALCULUL RACORDURILOR

1) Racordul de intrare vapori etanol este egal cu racordul de iesire a vaporilor de etanol din reactor d1=324 x 8 mm l =120 mm

2) Racordul de evacuare condens etanol este egal cu racordul de intrare condens etanol în reactor d2= 38 x 3 mm l =70 mm

3) Racordul de intare al apei de răcire este egal cu racordul de evacuare al acesteia şi se calculează cu relaţia:

d3 STAS=76 x 5 mm l = 90 mm

Dn Recipient Flansa Surub Filet de di s d1 d2 nxd3 d4 b c1

300 324 8 415 375 12x8 326 30 348 M1632 38 120 90 4x14 38,5 14 70 M1265 76 160 130 4x14 77 14 110 M12

3.4.5.FIŞA TEHNICĂ

Denumire : condensatorPoziţie de montaj: verticală

92

s +2

de

di

c145º

45º

s

d2

d1

b

2

d4

d3

Utilizare : condensarea vaporilor de etanolDescriere : condenastorul e format din partea cilindrica în care s-a introdus placa tubulară cu fascicolul de ţevi, fund si capac in forma elipsoidală, este prevazut cu racorduriDimensiuni caracteristice:

Ht= 1.25 mD = 0.508 m

Conexiuni :

Racordul de intrare al vaporilor de etanol d1=324 x 8 mm l =120 mmRacordul de evacuare al condensului de etanol d2= 38 x 3 mm l =70 mmRacordul de intare al apei de răcire este egal cu racordul de evacuare d3 =76 x 5 mm l = 90 mm

Materialul de construcţie : X5CrNiMo 18.10-WL.-4401 din 17440

3.5 PROIECTAREA TEHNOLOGICĂA MONTEJUSULUI

3.5.1.DETERMINAREA DIMENSIUNILOR GEOMETRICE ALE VASULUI DE MĂSURĂ

Vasul de măsură măsoară o cantitate de 3890 kg etanol. Volumul de alcool este dat de realaţia:

Volumul vasului

Coeficientul de umplere φ=0,95. Se admite un coeficient de supleţe H/D=2,5.Vasul va avea forma cilindrică cu capace elipsoidale.

93

D H

h

h

Diametrul vasului de masura este:

Conform STAS diametrul vasului de măsură va fi : D=1,4 m

δp= 10 mm De= Di +2 δp=1400 +20=1420mm h = 40 mm

Calculăm înălţimea vasului:

Volumul părtii cilindrice este calculat cu relaţia:Vc = Vvas - 2Vf =5.24-2·421.5·10-3=4,39 m3

Vf=421.5 ·10-3 m3

Se verifică coeficientul de supleţe H/D=3,63/1,4=2,5 є (1,5÷3)

3.5.1.1.CALCULUL CONEXIUNILORVASULUI DE MASURĂ

a)Racord alimentare etanol:

m=3890,04 kg

ρ=780 kg/m3 σ=20min l= 90 mm

recalculăm viteza:

b) Racord preaplin: considerăm că secţiunea racordului de preplin va fi de doua ori secţiunea racordului de alimentare

dSTAS=108 x4 mm l= 90 mm

c) Racord evacuare etanol este egal cu racordul de alimentare al reactorului dSTAS=76 x4 mm l= 90 mm

d) Racordul de aeresire se adopta ca fiind dSTAS=16 x2 mm l= 90 mm

94

3.5.1.2 CALCULUL SUPORŢILOR

Numărul suporţilor depind de sarcina vasului de măsură. Masa vasului de măsură se calculează cu relaţia.

Mf=2 ·179=358 kgMvas=1247+358=1600 kg

Greutatea reactorului va fi: G =M·g =5490·9.81=53856.17N=53.85kNReactorul este prevăzut cu 4 suporti iar sarcina specifică pe un suport va fi:53.85/4=13.75 kN.

Din stas alegem suporţi lateral tip A-1 cu dimensiunile corespunzătoare sarcinii de 25 kN.

Măr

imea

Sar

cina

m

axim

ă pe

su

port

, kN Dimensiunile suportului, mm

Şur

ub a

ncor

are

Fil

et

Suprafaţa max.de sprijin a

suportului, cm2

Varianta a a1 b b1 b2 c1 c2 f h h1 s1 l d A B

4 25 125 90 125 145 110 2

5

40 86 18

0

21

5

8 2

2

2

4

M20 81,7 122

95l

d0,25d

R = s1

45º

c1

c2

a2

a

h

b2

f

s1

R

3.5.1.3 FIŞA TEHNICĂVAS DE MASURA

Denumire utilaj: vas de masuraPozitie de montaj: verticalăUtilizare : măsurarea volumui de etanolDimensiuni caracteristice:

Ht=3.63 m D=1,420 m Mvas=1600 kg

Conexiuni :Racord alimentare etanol : l= 90 mmRacord preaplin: dSTAS=108 x4 mm l= 90 mmRacord evacuare etanol: dSTAS=76 x4 mm l= 90 mmRacordul de aeresire : dSTAS=16 x2 mm l= 90 mm

Material construcţie: otel inoxidabil

96

3.5.2DETERMINAREA DIMENSIUNILOR GEOMETRICE ALE REZERVORULUI PENTRU ETANOL

Rezervorul de etanol se proiectează pentru a asigura o cantitate de alcool pentru 24 de ore. Densitatea etanolului este ρ=3890 kg/m3. Masa de etanol necesară pentru 24 de ore este:

M =3890.04 · 3 = 11670.12 kg etanolVolumul de alcool se calculează cu relaţia:

Coeficientul de umplere este φ=0,95. Volumul rezervorului va fi:

Admitem coeficientul de supleţe H/D=2 din intervalul H/D=(1,1÷2).

Conform STAS diametrul rezervorului este: D = 2.2 m δp= 10 mm De= Di +2 δp=2200 +20=2220mm h = 40 mm

Înălţimea rezervorului:

Capacul şi fundul rezervorului sunt prinse de partea cilindrică printr-un cordon de sudură.

Volumul părtii cilindrice este calculat cu relaţia:Vc = Vrez - 2Vf =15.74-2·1543·10-3=12.64 m3

Vf =1543·10-3 m3

Înălţimea totală a rezervorului este:

Verificăm coeficientul de supleţe:

3.5.2.1.RACORDURI

Racordul de alimentare este egal cu racordul de evacuare al etanolului din rezervor este egal cu racordul de alimentare al vasului de măsură:

97

dSTAS= 76x4 mm l= 90 mmRacordul de intrare al etanolului în rezervor deversat din vasul de masură

este egal cu racordul de preaplin al acestuia: dSTAS= 108x4 mm l= 90 mm

3.5.2.2 DETERMINAREA SUPORŢILOR

ρotel=7820 kg/m3

Mc=3.14·2.22 ·4.52·0.01·7820=2465kgMf=428·2=856 kgMrez=2465 + 856 = 3400 kgGreutatea reactorului: G=M · g = 15100 · 9.81 =148131 N =148.131 kN

Rezervorul este prevăzut cu 4 picioare iar sarcina specifică pe un picior este: 148.131/4=37.03 kNDin STAS se alege suporti de sustinere din teava sudata pe partea cilindrica a rezervorului fara placa intermediara, cu sarcina specifică de 130kN

98

d x sA A

sf

st

h

a

a

c1

c1

d1

r

Secţiunea A-A

Dia

met

rul

nom

inal

al

reci

pien

tulu

i, D

n Sarcina maximă

pe suport, kN

r Ţeavăd x s

h1

ast d1 c1 sp

Varianta

A B2200 60 130 12 860 219x6 380 270 20 30 35 12

3.5.2.3 FISA TEHNICA

Denumire utilaj: rezervor alcool etilicPoziţie montaj: orizontalăNumăr de aparate: 1Utilizare : depozitare etanolDimensiuni : Ht=L=4.52 m

D=2.2 m MRez=3400 kg

Conexiuni : Racord alimentare = racord evacuar = dSTAS= 76x4 mm l=90 mm Racordul de intrare al etanolului, în rezervor, deversat din vasul de masură dSTAS= 108x4 mm l= 90 mm Material construcţie: otel inoxidabil

3.5.3. CALCULUL PRESIUNII NECESAREPENTRU RIDICAREA ETANOLULUI

ÎN VASUL DE MĂSURĂ

Presiunea necesară pentru ridicarea lichidului la înălţimea H, se calculează cu relaţia:

în care: P – presiunea aerului comprimat, N/m²;

99

P2 – presiunea în recipientul în care este depozitat lichidul, N/m²;

ρ – densitatea lichidului, Kg/m³;

g – acceleraţia gravitaţională, m/s²;

v – viteza lichidului în conductă, m/s;

ΔPp – pierderile de presiune în lungul traseului conductei, m.

Pentru calculul pierderilor de presiune se foloseşte relaţia:

în care: ΔPfr. – pierderi de presiune datorate frecărilor, în m;

ΔPr.l. – pierderi de presiune datorate rezistenţelor locale, în m;

ΔPp.u. – pierderi de presiune datorate unor utilaje; Δhp.u. = 0.

L – lungimea totală a conductei, în m;

λ – coeficient de frecare; ;

d – diametrul conductei, în m;

Valorile rezistenţelor locale:-pentru intrarea în ţeavă ξ=0.5-pentru iesirea din ţeavă ξ=1 (20 pg. 502)-pentru ventil normal ξ=4.09-pentru coturi de 900 ξ=0.1

P2=Patm=1 ata= 1.013∙105 Pa (20 pg.16)

( vezi amplasare montejus anexă)

λ-depinde de regimul de curgere şi de rugozitatea peretelui ţevii (20 pg. 26)

(20 pg. 501)

100

CAPITOLUL IV

AUTOMATIZAREA, REGLAREA ŞI CONTROLUL PROCESULUI TEHNOLOGIC

Simbolurile literare pentru unii parametri măsuraţi sau reglaţi şi funcţia aparatului sunt prezentate mai jos:

Denumire parametru şi simbol-concentraţia (A)-debitul (F)-nivelul (L)-presiunea (P)-temperatura (T)

Funcţia aparatului şi simbol-reglare (C)-indicare (I)-înregistrare (R)-alarmă (A)-contorizare (Q)

4.1. SCHEMA DE AUTOMATIZARE A PROCESULUI TEHNOLOGIC SI A PUNCTELOR DE CONTROL PE FAZE

Desfăşurarea proceselor industriale este caracterizată de mărimi variabile ca: temperatură, presiune, debit, concentraţie etc. care se numesc parametrii procesului. Aceşti parametri trebuie reglaţi. Actiunea de reglare poate fi manuală sau automată.

În industria chimică prin automatizare se urmăreşte şi se obţine:-reducerea consumurilor specifice de materii prime, auxiliare si energie- creşterea capacităţii de producţie a instalaţiilor-micsorarea suprafetelor de producţie-creşterea securităţii muncii-îmbunătăţirea condiţiilor de muncăPrin automatizare se inţelege aplicarea la o instalaţie a unor aparate şi

legături cu ajutorul cărora se realizează comanda sau reglarea procesului. O bună automatizare presupune semanlizare , măsurare, reglare şi control.

101

Pe baza analizei structurii procesului tehnologic se stabilesc parametrii şi mărimile ce se impun a fi măsurate şi reglate pentru ca instalaţia sa raspundă pe deplin imperativelor funcţionării automate. După ce s-au stabilit parametriii reglaţi se trece la pozitionarea pe schema tehnologică a buclelor de reglare automată cu precizarea parametrului reglat. Parametrii care trebuie reglaţi în procesul de obţinere a anestezinei sunt:

-temperatura-presiunea-pH-ul-nivelul debitului

Denumire fază Parametrul reglat Valoare Frecvenţă controloxidare temperatură

timp80-900C

3 hcontinuucontinuu

neutralizare pH 6,5-7 continuuuscare temperatură 1000C continuu

esterificare temperaturătimp

780C10 h

continuucontinuu

distilare temperatură 780C continuuneutralizare pH 7,5-8 continuu

uscare temperatură 600C continuureducere temperatură

presiune700C

25 atmcontinuucontinuu

concentrare temperatură 780C continuudizolvare temperatură 780C continuu

uscare temperatură 500C continuu

Schema tehnologică automatizată este ataşată la sfârşitul proiectului.

4.2. REGLAREA AUTOMATĂ A PRESIUNII

Distingem două cazuri: reglarea presiunii în vase închise, cum sunt reactoarele discontinui şi reglarea presiunii în vase cu circulaţie sau pe conducte.

Reglarea presiunii în vase închise se realizează prin modificarea curenţilor de energie termică care intră sau ies din reactor pe o cale oarecare (manta de încălzire sau de răcire). Dacă presiunea de vapori din reactor este funcţie numai de temperatura şarjei şi nu de conversie, stabilizarea presiunuii duce implicit şi la stabilizarea temperaturii.

Reglarea presiunii în vasele cu circulaţie se realizaeză modificând fie debitul de intrare, fie pe cel de iesire din vasul respectiv (figura IV.1 şi IV.2)

102

Fig. IV.1 Fig. IV.2

Soluţia adoptată depinde de procesul tehnologic în care este integrat vasul şi de funcţia lui în acest proces. De regulă, dacă principala acţiune perturbatoare se exercită pe debitul de iesire, variabila manipulată este debitul de intrare şi invers. Comportarea dinamică a vaselor de acest tip este fie de element aperiodic stabil de ordinul întâi, fie de element integrator-dacă circulă gaze sau vapori şi de element neinerţial dacă circulă lichide. Constanta de timp a sistemului depinde în primul rând de volumul vasului şe de rezistenţele pe conductele de intrare şi iesire. Din această cauză se poate folosi un regulator P cu un factor mare de amplificare şi numai dacă cerinţele asupra abaterii statice sunt foarte severe se utilizează un regulator PI.

Pentru reglarea presiunii se folosesc frecvent şi regulatoare directe care au un factor mare de amplificare şi deci abatere staţionară mică. Spre a reduce timpul mort, elementul de măsurare se montează la cca. 10 diametri distanţă de regulator. (23 pg. 178)

4.8 REGLAREA AUTOMATĂ A TEMPERATURII

Reglarea temperaturii este necesară în industria chimică atât la aparatele în care au loc procese fizice cât şi chimice. Pentru alegerea regulatorului se dau următoarele indicaţii: dacă încălzirea este electrică şi banda de variaţie a perturbaţiilor relativ restrânsă, se poate folosi regulator electric bipoziţional care întrerupe sau restabileşte nu circuitul principal de încălzire, ci numai o ramificaţie a acestuia. La obiectele cu schimb de căldură numai prin convecţie pot folosi regulatoare continue P.

Pentru reglarea temperaturii la obiecte termice cu Tt/T mare şi număr redus de elemente de acumulare se obţin rezultate bune cu regulatoare PI sau PID, ultimele determinând o scurtare considerabilă a duratei procesului tranzitoriu. În procesele care au o capacitate termică mare, constanta de timp şi timpi morti mici, pot fi reglate cu regulatoare bipoziţionale. Acesta e cazul cuptoarelor electrice, al celor cu tuburi radiante etc. Pentru cuptoarele cu funcţionare discontinuă se folosesc regulatoare tripoziţionale. În obiectele la care sistemul de căldură se face numai prin convecţie, timpul mort este practic

103

nul şi reglarea lor nu prezintă dificultăţi. Dacă însă, asa cum este cazul la supraîncălzitoare, în drumul convectiv al căldurii intervin elemente de acumulare-pereţi metalici-timpul mort capătă valori mari, reglarea devine dificilă. Dacă schimbul de căldură între punctul de măsurare şi cel de execuţie se face prin radiaţie, nu apare practic timp mort şi reglarea este uşoară.

În cazul reglării temperaturii într-un utilaj chimic bucla de reglare este reprezentată în figura IV.3. (23)

Fig. IV.31-punct de măsurare a temperaturii

2-regulator de temperatură3-element de execuţie

IV.4. REGLAREA AUTOMATĂ A pH-ULUIReglarea automată a pH-ului prezintă o serie de dificultăţi a căror înlăturare impune o cercetare amănunţită pentru fiecare caz concret în parte.

Modificarea pH-ului unei soluţii date în direcţia valorii dorite a acestuia se realizaeză adăugând în soluţia respectivă după caz:

-soluţii de acizi sau baze-substanţe solide pulverizate ca CaCO3 sau CaO-substante în forma gazoasă ca CO2, SO2

-soluţie tampon sau de agenţi de precipitareCa traductoare primare se folosesc aproape exclusiv electrozi de sticlă.

Pentru procesele în regim discontinuu, constanta de timp a procesului este de obicei foarte mare, variaţiile pH-ului sunt lente şi relativ mici şi se obţin rezultate bune întrbuinţând regulatoare bipoziţionale. Reglarea automată a pH-ului este afectată de o serie de dificultăţi specifice:

-în cazul stabilizării pH-ului la o anumită valoare vor fi necesare două medii de reglare diferite, situaţie în care se adaugă fie reactiv acid fie bazic în funcţie de sensul în care se abate iniţial pH-ul

-precizia cu care se poate regla pH-ul este dependentă de valoarea de referinţă, de faptul dacă mediul reglat este puternic sau slab bazic sau acid, de valoarea abaterii primare şi de precizia cu care se adaugă reactivul de neutralizare (cm3reactiv/l soluţie), la aceeaşi valoare prescrisă

104

-existenţa în buclă, a unor întârzieri (timp mort şi întârzieri de capacitate) apreciabile.

Întârzierea pură este dată de timpul necesar transmiterii semnalului de la punctul de adăugare a reactivului de neutralizare până în punctul de măsurare. Apropierea celor două puncte este limitată de necesitatea de a asigura un timp de reacţie suficient de lung.

-o calitate bună de reglare a pH-ului este condiţionată de o bună amestecare a soluţiei cu reactivul de neutralizare si de o curăţire periodică a electrodului de măsură a pH-ului. (24)

Schemele de principiu ale reglării pentru cazul în care mediul reglat se găseşte în curgere sunt prezentate în figurile IV.4 şi IV.5

Fig. IV.4 Reglarea pH-ului într-unreactor cu amestecare printr-o cascadă pHc-pHc

Fig. IV.2 Reglarea pH-ului folosinddouă fluxuri de reactanţi de neutralizare

IV.5. REGLAREA AUTOMATĂ A NIVELULUI

Reglarea nivelului este o problemă extrem de frecventă în industria chimică. Ea poate folosi adesea un regulator bipoziţional, dar trebuie ţinut seama totşi de faptul că viteza de variaţie a nivelului într-un vas cu intrare şi iesire este proporţională cu diferenţa dintre cele două debite si invers proportională cu secţiunea transversală a rezervorului. Trebuie de asemenea să distingem între

105

două categorii de sisteme de reglare a nivelului, după cum nivelul reprezintă o variabilă importantă a procesului sau numai debitul de iesire din rezervor este variabila importantă.

Într-un reactor chimic în care reacţia se desfăsoară în fază lichidă nivelul este o variabilă importantă a procesului. Menţinând debitul la o valoare de referinţă, se menţine constant timpul de staţionare în reactor, ceea ce asigură o condiţie de lucru la o conversie constantă, figura IV.6

Fig.IV.6

Un caz deosebit îl reprezintă reglarea nivelului în rezervoare închise subpresiune cand se recomandă o schemă de reglare în cascadă. Cascada are regulator supraordonat de nivel si regulator subordonat de debit figura IV.7

Fig.IV.6

Dacă presiunea in vas creşte, prima consecintă este cresterea debitului de evacuare.

Stabilindu-se debitul cu bucla subordonată se stabilizează indirect nivelul. Dacă variaţia nivelului este efectul modificării alimentării, presiunea nu variază, dar creşte nivelul. Regulatorul de nivel modifică valoarea prescrisă pentru bucla de reglarea debitului în aşa fel ca evacuarea să coincidă cu intrarea, menţinânddu-se astfel nivelul constant.

IV.6 REGLAREA AUTOMATĂ A DEBITULUI

Regalarea debitului nu prezintă dificultăţi deoarece obiectele reglate corespunzătoare-portiuni din conductă- au fie comportare de element neinertial, in cazul lichidelor , fie comportare de element aperiodic stabil, cu timp mort nul

106

sau foarte redus, în cazul gazelor sau vaporilor, datorită compresibilităţii acestora.

Deoarece debitul este funcţie de caderea de presiune disponibilă între extremităţile conductei si de rezistentele hidraulice de pe traseu, rezultă ca reglarea debitului se poate realiza introducând o rezistenţă variabilă (ventil, clapetă) pe conductă sau, atunci când este posibil, acţionând asupra generatorului de presiune de la una din extremităţile conductei(pompă,suflantă).

Traductoarele primare folosite pentru reglarea debitului pot fi de tipuri foarte diferite, dar domină cele cu diafragmă. Un exemplu de reglare a debitului este prezentată in figura IV.8.

Fig.IV.8

Se măsoară debitul pe conductă în punctul 1 şi se compară această valoare cu referinţa fixată de regulator.

În concordanţă cu eroarea obţinută, regulatorul de debit, FC, acţionează ventilul de pe conductă. Se utilizează de obicei o baterie de ventile, astfel încât reglarea să se poată face automat sau manual, figura IV.9.

Fig.IV.9

În cazul reglării automate, regulatorul acţionează ventilul 1, ventilele 2şi 3 sunt deschise, iar 4 este închis. Trecerea pe reglarea manuală presupune închiderea ventilelor 2şi 3 izolând astefl ventilul 1, procesul fiind condus manual prin manevrarea ventilului 4 (25 pg.122)

IV.7 AUTOMATIZAREA SCHIMBĂTOARELOR DE CĂLDURĂ

În cazul acestor utilaje din industria chimică, parametrul reglat este temperatura de ieşire a fluidului tehnologic răcit sau încălzit în schimbător. La schimbătoarele de căldură multitubulare se foloseşte ca variabilă manipulată debitul de agent termic. De regulă ventilul de reglare se plasează pe intrare la

107

schimbătoarele de căldură orizontale (figura IV.10.a) şi pe iesire la cele verticale(IV.10.b). Plasarea ventilului de reglare pe debitul de fluid tehnologic are efect mai rapid asupra modificării temperaturii. Astfel o schemă de reglare eficientă este o reglare de tip split-range, în care regulatorul de temperatură acţionează simultan şi coordonat două ventile. (25 pg.135)

a b

Fig. IV.10

La încălzirea cu abur se practică şi plasarea ventilului de reglare pe conducta de condens, soluţia aceasta oferind avantajul unui ventil de reglare mai mic evitarea laminării aburului la intrarea în schimbător, dar se introduc concomitent şi întârzieri suplimentare.

IV.8 AUTOMATIZAREA REACTOARELOR CHIMICE

În legătură cu utilizarea reactoarelor chimice se urmăresc câteva aspecte dintre care cele mai importante sunt: o conversie dorită a reactanţilor, selectivitate corespunzătoare, evitarea supraîncălzirii, obţinerea unui produs de o anumită calitate. Prin urmare, factorii de care depind aceste elemente reprezintă parametrii care se reglează la o reacţie chimică, respectiv temperatura, nivelul, raportul reactanţilor, presiunea, concentraţia produsului.

Din acesti parametri se aleg cei necesari funcţie de tipul procesului caloric (endo sau exoterm) tipul proceselor elementare (transfer de masă, căldură, impuls, reacţii chimice) sau faza în care se desfăşoară reacţia.

108

Fig.IV.11 Reactor cu agitarecu reacţie în fază lichidă

Automatizarea unui astfel de reactor presupune reglarea debitelor de reactanţi, a temperaturii şi a nivelului. (25 pg.138)

IV.I ANALIZA PRODUSLUI FINIT.DETERMINĂRI CALITATIVE ŞI CANTITATIVE

IV.9.1 REACŢII DE IDENTIFICARE

-spectrul IR trebuie să corespundă celui obţinut cu benzocaină prin dispersie în bromură de potasiu

-spectrul UV al soluţiei 0.001% mlV în alcool prezintă două maxime: la 221 nm şi 224nm

-50 mg anestezină se dizolvă în 2 ml HCl , 100 g/l se răceste aproximativ 100C, se adaugă 0.15 ml nitrit de sodiu soluţie şi 3 ml 2-naftol soluţie. Se formează un precipitat rosu-portocaliu

-la 0.1g benzocaină se adaugă 5 ml NaOH 100g/l; 0.5 ml iod; 0.05 mol/l şi se încălzeşte, se formează iodoform cu miros caracteristic.

IV.9.2 DETERMINĂRI CALITATIVE

109

a) aciditatea produsului finit se determină astfel: 5 ml soluţie soluţie A( soluţia A se obţine din 2g benzocaină care se dizolvă în 18 ml alcool şi se completează cu acelasi solvent la 20 ml) se completează cu apă la 10 ml şi se adaugă 0.05ml fenolftaleină-sol I; soluţia trebuie să fie incoloră. Se adaugă cel mult 0,5 ml NaOH 0.01 mol/l, soluţia trebuie sa se coloreze în roşu

b) cloruri: trebuie sa existe în produsul final 0,002% maxim 10 ml soluţie A se compară cu 2 ml sol etanol completată cu apă la 10 ml (0,02mg ion clorură)

d) metale grele: rezidul de la calcinare prelucrat conform prevederilor de la -Controlul limitelor pentru impurităţi anorganice- şi completat cu apă la 10 ml, nu trebuie să dea reacţia pentru metale grele

e) cocaină, procaină la 50 mg benzocaină se adaugă 0.1 ml HCl 100g/l , 5 ml apă şi 0,1 tetraiodmercurat II de potasiu, soluţia trebuie sa ramână limpede

f) rezidiu la calcinare trebuie sa fie cel mult 0,1%, 1g anestezină se calcinează cu H2 SO4 (4)

Dozare: 0,2 g anestezină se dizolvă în 10 ml HCl 1 mol/l, se adaugă 10 ml apă; 1g bromură de potasiu, tropeolină 0,01(I) şi se titrează cu acid nitric de sodiu 0,1 mol/l până la coloraţie slab gălbuie, 1 ml nitrit de sodiu 0,1 mol/l corespunde 0,01652g C9H10NO2 (4)

IV.9.3 DETERMINARE CANTITATIVĂ

O cantitate cântărită de anestezină se saponifică prin fierbiere cu soluţia alcolică 0,5 N de KOH , timp de 2 ore, după răcire, se titrează excesul de hidracid cu soluţie de HCl 0,5 N întrebuinţând ca indicator fenolftaleina. Substanţa trebuie să conţină cel puţin 99.5% anestezină. (11)

CAPITOLUL VUTILITĂŢI

5.1 NECESARUL DE UTILITĂŢIŞI CARACTERISTICILE ACESTORA

Utilităţile sunt materiale sau energii care intră în fluxul tehnologic sub formă de agenţi termici. Principalele utilităţi care apar în procesul tehnologic de obţinere a anestezinei sunt: apa, aburul, energia electrică, gazele inerte, vidul, aerul comprimat, aerul instrumental.

Apa

Funcţie de utilizarea care se da apei se deosebesc mai multe categorii-apa tehnologică- este apa care intră direct în procesul de fabricaţie,

se amestecă cu produsul, se regăseste în produsul finit-apa de racire este apa folosită pentru racirea aparatelor si masinilor

110

-apa de alimentare este folosita pentru cazane-apa pentru incendii este apa utilizata în hidranţi si în instalaţii

speciale-apa de încălzire este folosită pentru încalzirea aparatelor, a

cladirilorApa de racire poate proveni din fântâni de adâncime, temperatura ei se

menţine între 10-150C în tot timpul anului, sau apa de la turnurile de răcire, când se recirculă, având temperatura în timpul verii 25-300C. Răcirile cu apă industrială se pot realiza pâna la 35-450C. Apa de răcire se utilizează fie direct de la sursă, fie după o tratare specială pentru dedurizare.

Apa ca agent de încălzire poate fi apa calda până la temperatura 900C sau apă fierbinte subpresiune pina la 130-1500C.

Apa tehnologică se foloseşte în toate cazurile de spălări. În cazul proceselor tehnologice pretenţioase se utilizează apă dedurizată. Aceasta este apa la care s-a îndepărtat duritatea temporară prin tratare cu schimbători de ioni. Tot în cazul acestor procese se mai poate folosi şi apa demineralizată(apa distilata).

Pe baza bilanţului termic se calculează necesarul de apă. În cazuri speciale se ia în considerare un debit de avarie, care la oprirea curentului electric asigură condensarea vaporilor degajaţi din coloană, sau răcirea unor piese care lucrează la cald. (22 pg.288)

Abur

Aburul este cel mai utilizat agent de încălzire si poate fi umed, saturat sau supraîncălzit.

Aburul umed conţine picături de apă şi rezultă de la turbinele cu contra presiune sau din operatiile de vaporare, ca produs secundar, este cunoscut sub denumirea de abur mort.

Aburul saturat este frecvent folosit ca agent de încălzire, având căldura latentă de condensare mare şi coeficienţi individuali de transfer de căldură mari. Temperatura aburului saturat poate fi reglată prin modificarea presiunii. Încălzirea cu abur se poate realiza direct, prin barbotare, sau indirect, prin intermediul unei suprafeţe ce espară cele doua fluide.

Aburul supraîncălzit cedează căldură sensibilă de răcire, până la atingerea temperaturii de saturaţie, când coeficientul individual de transfer de căldură este mic si apoi caldură latentă prin condensare.

Aburul este produs in centrale termice sau este livrat de la cea mai apropiată centrală. Alimentarea cu abur se face prin una sau mai multe conducte

111

de abur, fiecare la alţi parametri, în funcţie de necesităţile consumatorului tehnologic. Parametrii uzuali ai aburului sunt p=8,5 ata si t=30-500C mai mare decat temperatura de saturatie la presiunea respectivă. aburul este stabil din punct de vedere termodinamic. Energia electrică

Reprezintă una din formele de energie cele mai folosite în industria chimică datorită uşurinţei de transport la distanţe mari şi la punctele de consum şi randamentelor mari cu care poate fi transformată în energie mecanică, termică sau luminoasă.

Energia electrică transformată în energie mecanică este utilizată la acţionarea electromotoarelor cu care sunt dotate diversele utilaje din industria chimică.

Energia electrică este folosită şi la încălzire, prin transformare în căldură.Utilităţile chimice obţin energie elctrică de la sistemul energetic naţional,

în apropierea unitaţilor fiind staţii de transformare a energiei electrice de la 400la 100kV. Tensiunea de 100kV este redusă mai departe în interiorul sau exteriorul uzinei la 6 kV, la această putere alimentându-se electromotoarele ce furnizază un curent alternativ de 380 V.

AerulAerul comprimat este utilizat pentru uscare, pentru acţionarea motoarelor

pneumatice, pentru agitatoare, pentru transportul intern ca agent de răcireAerul instrumental se foloseşte pentru acţionarea A.M.C.-urilor. Spre

deosebire de aerul comprimat, aerul instrumental are o puritate avansată, pentru a nu influenţa mărimile indicate de aparate, presiunea acestuia fiind de 2 ata.

Gaze inerteAcestea se utilizează la manipularea unor materiale la care trebuie evitat

contactul direct cu aerul, sau ca fluid pentru suflarea instalaţiei la oprire,pornire sau în caz de avarii, se mai utilizează la operaţii de uscare.

Combustibilul este utilizat în producerea aburului şi în scopuri tehnologice.

Denumire Parametri Utilizareabur p=3 ata

t=132.90Cr=2171 kJ/kg

esterificare

apă de răcire ti=150Ctf=300C

esterificarerăcirea reactoarelor

energie electrică U=380V,υ=50 Hz curenttrifazat

U=220V, υ=50 Hz curent

pentru acţionarea agitatoarelor şi ventilatoarelorpentru iluminat

112

bifazic

CAPITOLUL VITEHNICA SECURITĂŢII ŞI IGIENA MUNCII

MASURI P.S.I.În industria chimică problema protecţiei este importantă deoarece pe lângă

factorii de periculozitate comuni cu alte ramuri industriale: elemente mobile ale utilajelor, acţiunea curentului electric, degajări importante ale căldurii, zgomote şi trepidaţii se adaugă şi următorii factori:-degajări de substanţe toxice;-prezenţa frecventă a unor substanţe inflamabile;-temperaturi ridicate;-operaţii cu lichide agresive care pot provoca arsuri chimice.

Protecţia muncii are următoarele aspecte:1. protecţia juridică a muncii, reprezentată de legislaţia în vigoare constituită

din:- codul muncii; -legea numărul 5/1965 cu privire la protecţia muncii ;

113

-HCM, numărul 5/1966 cu privire la accidentele de muncă.2. protecţia sanitară a muncii cuprinde măsurile pentru crearea unor condiţii fiziologice normale de muncă şi de suprimarea riscurilor îmbolnăvirii profesionale.3. protecţia tehnică a muncii constă în măsuri tehnice şi organizatorice pentru uşurarea muncii şi prevenirea accidentelor de muncă.

6.1 MĂSURI DE PROTECŢIA MUNCI LA UTILIZAREAUNOR SUBSTANŢE TOXICE

H2SO4: pentru ca acidul folosit în industrie diferă foarte mult prin concentraţie şi puritate, alegerea materialului corespunzător pentru conducte, pompe şi cisterne prezintă pentru fiecare caz o problemă foarte complexă.

Pentru depozitarea şi transportul H2SO4 de concentraţie mai mică de 77% se folosesc vase căptuşite cu plumb. Acidul sulfuric se încarcă în cisterne, butoaie de oţel si damigene. Cisternele trebuie sa fie uscate şi prevăzute cu dispozitive pentru închidere etanşă şi supapă de siguranţă pentru micşorarea presiunii gazului care se formează în urma reacţiei acidului cu metalul.

Descărcarea acidului din cisterne, se efectuează fie cu aer comprimat printr-o ţeavă introdusă în acid sau printr-un robinet de descărcare amplasat la partea inferioară.

La curăţirea cisternelor goale este necesar ca în prealabil să se verifice dacă efectuarea lucrării nu prezintă pericol datorită gazelor toxice ce se formează.

În timpul măsurarii nivelului în cisternele cu acid sulfuric este interzisă folosirea focului deschis, fiind pericol de explozie. În cazul vărsării acizilor este necesar ca locul respectiv să se acopere cu nisip amestecat cu cenuşă care se îndepărtează şi numai după aceea se foloseşte apă. (27)

C2H5OH: în cazul acestei substanţe măsurile de protecţie sunt următoarele:-când aspirarea concentraţiilor mari de vapori de etanol este inevitabilă se

foloseşte masca contra gazelor izolată cu tub sau aparat respirator.-este interzis fumatul în halele de fabricaţie unde se dagajă vapori

alcoolici, în magaziile de depozitare precum şi în depozitele de combustibil-toate secţiile vor fi dotate cu extinctoare amplasate în locuri vizibile. (27)

6.2 TEHNICA SECURITĂŢII

114

LA EFECTUAREA DIFERITELOR OPERAŢIIDIN INDUSTRIA CHIMICĂ

Distilarea : are ca scop separarea unui amestec format din doua sau mai multe lichide care au temperaturi diferite de fierbiere. Din punct de vedeere al securităţii muncii instalaţiile de distilare pot fi clasificate în funcţie de modul cum se face încălzirea şi de presiunea care se dezvoltă în ele. După modul de încălzire ele se împart în instalaţii care funcţionează cu încălzire directă pe foc, pe aburi , cu apă, sau curent electric.

Pentru asigurarea unor condiţii nepericuloase de lucru este necesar sa se efectueze control permanent iar reglarea temperaturii să se facă automat.

Cristalizarea : după modul de funcţionare cristalizoarele pot fi cu funcţionare periodică si cu funcţionare continuă. Condiţii mai bune de muncă se pot realiza prin folosirea cristalizoarelor rotative cu funcţionare continua. În aceste aparate stratul de cristale se depune în mod continuu pe toba rotativă şi se îndepărtează cu ajutorul unui cuţit. Pentru a întâmpina degajarea gazelor, catalizatorul este închis etans cu un tub de evacuare. Cele mai lipsite de pericol sunt cristalizoarele cu vid. La aceste aparate se elimină complet pericolul pătrunderii gazelor toxice în încăpere iar lipsa pieselor în mişcare elimină accidentele mecanice.

Filtrarea : această operaţie se execută pentru separarea substanţelor solide de lichide cu ajutorul filtrelor. Există mai multe tipuri de filtre . Filtrele cu presiune se folosesc în cazurile când se filtrează amestecuri care degajă gaze dăunătoare sau explozive, atunci când nu se pot utiliza filtrele deschise. Aceste filtre sunt închise, iar presiunea în interioarul lor se crează cu ajutorul aerului comprimat sau a unui gaz inert.

Toate organele în mişcare ale filtrelor ca si celelalte care prezintă pericol sunt îngrădite. Filtrele cu vid pot fi prevăzute cu benzi de transport, astfel încât întregul proces de filtare se mecanizează în totalitate.

6.3 MĂSURI DE PROTECŢIA MUNCIIÎMPOTRIVA ZGOMOTULUI ŞI VIBRAŢIILOR

Zgomotul: introducerea pe scară largă a utilajelor şi maşinilor noi cu performanţe mari în ceea ce priveste puterea şi viteza de lucru precum si folosirea intensivă a mijloacelor de transport mecanic în încăperile ăndustriale

115

impune luarea de măsuri pentru combaterea zgomotului produs în timpul funcţionării acestora. Tehnica actuală utilizează următoarele metode de reducere a zgomotului:

-înlăturarea zgomotului prin izolarea surselor ce îl generează-absorbţia zgomotului prin nesonorizarea locului de muncă

Vibraţiile : se produc sub acţiunea şocurilor, a fortelor de frecare sau a solicitărilor alternative mecanice sau magnetice şi se transmit tuturor elementelor clădirii.

Pentru izolarea solului împotriva vibraţiilor fundaţiilor se recomandă să se prevadă intervale acustice de-a lungul fundaţiei clădirilor sau a utilajelor care provoacă vibraţii în timpul funcţionării.

6.3.1 TRANSPORT ŞI DEPOZITARE

Norme de protecţia muncii la depozitareOperaţiile de încărcare-descărcare, transport-manipulare, se vor executa

sub supravegherea unui conducător al procesului de muncă, care va stabili sisteme de lucru nepericuloase pentru operaţia respectivă. Nu este permis transportul concomitent al unor substanţe care pot reacţiona chimic între ele. La transportul pe autovehicol, acesta va avea în dotare un extinctor, nisip, lopeţi şi nu e permisă prezenţa pe vehicol a angajaţilor.

Transportul acidului clorhidric se poate face cu cisterne cauciucate în exterior, oale de gresie sau damigene de sticlă.

Transportarea, transvazarea, lichidelor inflamabile cu ajutorul aerului comprimat este interzisă, se foloseşte un gaz inert.

Transportul lichidelor inflamabile este permis numai în cisterne sau butoaie metalice, se interzice transportul lor chiar în cantităţi mici în damigene şi găleţi.

Transportarea substaţelor toxice, caustice, corozive şi explozive se va efectua doar ambalate şi încărcate conform instrucţiunilor.

Se interzice transportul angajaţilor încărcători ai acestor materii, în interiorul caroseriei vehicolului respectiv.

Norme de protecţia muncii la depozitare.

Substanţe toxice, inflamabile şi explozive: clădirile care servesc pentru depozitarea acestora se amplasează la distanţă faţă de celelalte construcţii, în

116

funcţie de natura substanţelor depozitate, vor fi executate din materiale necombustibile şi impermeabile.

Depozitele destinate substanţelor toxice se amplasează la distanţă de centrele populate, stabilite în funcţie de pericolul pe care-l pot prezenta substanţele depozitate.

Butoaiele care conţin substanţe inflamabile se depozitează la distanţă de magazii şi locuinţe. Depozitele de substanţe inflamabile vor fi dotate cu mijloace de combatere a incendiilor.

Rezervoare: se vor proteja contra îngheţului. La proiectarea depozitelor de acizi se va avea în vedere incompatibilitatea

privind depozitarea în comun a unor materii. Toate rezervoarele de depozitare a acizilor vor fi prevăzute cu conducte de degazare, dispozitive de masurarea gradului de umplere, ştuţ de probe, platformă de acces la gurile de vizitare. Rezervoarele de acizi vor fi prevăzute cu conductă de preaplin, în scopul evitării deversării acestora din rezervor.

La depozite se vor prevedea spaţii şi instalaţii pentru păstrarea şi utilizarea substanţelor neutralizante, necesare în cazul scurgerilor accidentale.

Depozitele de acizi vor fi prevăzute cu rigole sau sifoane de scurgere pentru îndepărtarea acidului scurs accidental, care vor fi protejate antiacid şi vor fi legate prin conducte antiacid la un bazin de colectare, de unde după neutralizare se vor deversa în reţeaua de canalizare a apelor acide.

6.3.2 MĂSURI DE PRIM AJUTOR

In caz de inhalare: Se va scoate victima la aer curat si, dacă este necesar, se va face respiratie

artificială. După caz se va solicita asistentă medicală.In cazul contactului cu ochii nu se va permite victimei să-si frece sau să-si tină ochii strâns închisi. Se vor spăla ochii cu multă apă timp de 15 minute, inclusiv sub pleoape. După caz se va solicita asistentă medicală.

In caz de inghitire: Se va apela la un medic si, dacă nu se indică altceva, se va da victimei să

bea 1-2 pahare de apă pentru diluare. Nu se va administra nimic pe cale orală unei persoane fără cunostintă sau în convulsii.

In cazul contactului cu pielea: Se va spăla zona contaminată cu multă apă, cel putin 15 minute. Se va

îndepărta îmbrăcămintea contaminată si se va spăla înainte de reutilizare.

117

6.4 MĂSURI P.S.I.

Incendiile şi exploziile se produc numai atunci când sunt prezente în cantităţile suficiente trei elemente: substanţa combustibilă, oxigenul şi căldura. Cauzele principale ale incendiilor şi exploziilor se datorează pe de o parte aprinderii şi autoaprinderii iar pe de altă parte nerespectării procesului tehnologic, de atenţie, etc..

Materiale folosite pentru stingerea incediilor

Apa: folosirea apei la stingerea incendiilor se bazeză pe proprietăţile ei de răcire, izolare termică. Proprietăţile ei de răcire se datorează capacităţii de absorbţie a căldurii şi căldurii latente de dizolvare, care are valoare importantă. La stingerea incendiilor se folosesc jeturi de apă compacte sau pulverizante.

Abur: stingerea incendiilor cu ajutorul aburului se bazează pe reducerea concentraţiei de oxigen din zonele de ardere. Folosirea aburului se face în locurile în care există instalaţii de cazare şi siteme fixe de întreţinere.

Tetraclorura de carbon: are proprietatea de a stinge focul, însă folosită în încăperi închise poate da naştere fosgenului, gaz foarte toxic.

În scopul reducerii formării fosgenului se adaugă în CCl4 anilină, amoniac sau benzen.

Dioxid de carbon: nu arde şi nu întreţine arderea.

Folosit în zonele de ardere, dioxidul diluează atmosfera reducând concentraţia substanţei combustibile şi a oxigenului din atmosfera de ardere. Dioxidul nu poate opri arderea bumbacului, peliculelor cinematografice, care pot să ardă în mediu inert.

Prafuri stingătoare: în compoziţia acestor prafuri intră diferite săruri, substanţe care preîntâmpină aglomerarea sărurilor şi substanţe care contribuie la topirea lor. Prafurile stingătoare împiedică dezvolatarea arderii prin acoperirea suprafeţelor solide aprinse cu un strat izolator, care prin topirea sării contribuie mai activ la stingerea incendiului. Degajarea unor săruri produce gaze incombustibile care contribuie la stingerea incendiului.

118

Stingătoarele de incendiu cu praf sunt acţionate prin presiunea unui gaz incombustibil, jetul de praf acţionând mecanic asupra zonei de ardere.

Incendiile şi exploziile se produc numai atunci când sunt prezente în cantităţile suficiente trei elemente: substanţa combustibilă, oxigenul şi căldura. Cauzele principale ale incendiilor şi exploziilor se datorează pe de o parte aprinderii şi autoaprinderii iar pe de altă parte nerespectării procesului tehnologic, de atenţie, etc..(22)

6.5 INSTALAŢII AUXILIARE

6.5.1 VENTILAŢIA

Încăperile în care se depozitează sau se manipulează materiile inflamabile sau explozibile vor fi amenajate cu instalaţii de ventilare prevăzute cu măsuri de siguranţă necesară, pentru împiedicarea transmiterii flăcărilor prin elementele instalaţiei de ventilare. În aceste instalaţii se vor folosi clapete de siguranţă acţionate prin topirea unui element uşor fuzibil sau uşor combustibil, sau prin acţionare mecanică sub impulsul unui termostat sensibil, montat pe conductă.

Aceste încăperi vor fi prevăzute cu instalaţii speciale de avarii, independente de instalaţiile de ventilaţie normală, prevăzute cu aparate pentru punerea lor în funcţiune din exteriorul încăperii.

Fac parte din această categorie următoarele încăperi:-depozite pentru lichide inflamabile;-depozite de carbid;-încăperi cu butelii de pirotehnie, artificii, muniţii şi alte materiale explozibile.

În depozitele cu materiale inflmabile sau explozibile, ventilaţia de avarie se va construi astfel încăt să se asigure alimentarea cu aer din exterior a locurilor unde este necesară pătrunderea pompierilor, în caz de incendiu(scări, coridoare, guri de apă).

Depozitarea în magazii închise a acizilor este admisă numai cu condiţia asigurării unei ventilaţii naturale sau mecanice a încăperii.

6.5.2 ILUMINATUL

Depozitele în care există emanaţiuni care împreună cu aerul formează amestecuri generatoare de explozii, sunt iluminate de obcei din exterior, prin ferestre sau orificii special dispuse în pereţi sau tavan. Se poate recurge şi la instalarea becurilor în interiorul depozitelor, în acest caz întreaga instalaţie electrică, inclusiv corpurile de lampă şi conductorii electrici vor fi de construcţie specială, rezistentă la coroziune. Întrerupătoarele vor fi ampasate în afara încăperilor.

119

Pentru depozitele cu lichide combustibile se va folosi o instalaţie de iluminat etanşă.

Iluminatul depozitelor pentru cilindri cu gaze combustibile sau inflamabile se face la fel ca şi în cazul încăperilor care prezintă pericol pentru explozii.Iluminatul de siguranţă se prevede pentru realizarea unui iluminat minim, în cazul întreruperii curentului electric datorită unor avarii.

6.5.3 AMBALAREA

Depozitarea şi ambalarea matrialelor se va face astfel încât să se excludă pericolul de accidentare, incendiu, explozie. Este interzis a se depozita în aceiaşi încăpere substanţe toxice, inflamabile, explozive, de întreţinere. Pentru fiecare din aceste categorii se vor prevedea încăperi separate, luându-se toate măsurile de prevenire.

Se va da o atenţie deosebită bunei stări a rezervoarelor, recipienţilor şi traseelor aferente, care sunt utilizate pentru fluide cu înalt potenţial nociv.

Depozitarea acizilor în subsoluri nu este admisibilă, întrucât în caz de incendiu, stingerea şi evacuare lor este dificilă.

Amabalajele cu acizi nu vor fi depozitate în apropierea suprafeţelor încălzite şi vor fi ferite de acţiunea razelor solare. Pentru a evita degradarea din cauza dilatării termice a lichidului, ambalajul se umple cel mult 0,9 din capacitatea lui.

Acidul clorhidric şi substanţele agresive se vor depozita numai în rezervoare rezistente la coroziune.

6.6. EPURAREA APELOR INDUSTRIALEŞI PROTECŢIA MEDIULUI

Epurarea apelor industriale: apel uzate din producţia substanţelor farmaceutice sunt caracterizate printr-o valoare mare a CCO-ului şi uneori prin pH acid sau bazic prin săruri etc.. Aceste ape uzate au acţiune nocivă asupra reţelei de canalizare şi asupra receptorilor. Din apele uzate rezultate de la producerea substanţelor farmaceutice posibilităţile recuperării unor substanţe utile este limitată de solvenţi. Epurarea se bazează pe procedeele fizice, chimice şi biologice şi este condiţionată de prezenţa substanţelor specifice.

Procedeele fizice si chimice constau in corectia pH-ului, precipitarea ionilor metalici, îndepărtarea cianurilor prin formarea sărurilor complexe de fier, insolubile, a sulfurilor prin clorare sau aerare, eliminarea solvenţilor organici.

După îndepărtarea solvenţilor şi a compuşilor toxici poate fi folosită cu succes epurarea biologică, în cazul în care impurităţile organice pot fi asimilate de microorganisme. În alte caazuri incinerarea apelor uzate e singura soluţie

120

(26). Epurarea apelor reziduale are loc în staţii de epurare facând parte din sitemul de scurgere al orasului sau a industriei.

Se interzice evacuarea în reţelele de canalizare orăsenesti a apelor reziduale industriale care conţin:

- suspensii care se pot depune- corpuri solide antrenate, dure, care pot genera zone de corodare a

colectoarelor- substanţe care provoacă fenomene de coagulare- substanţe care produc colorarea apelor uzate şi care trec ca atare mai

departe, prin staţia de epurare.În industria chimică altă sursă de poluare este eliminarea gazelor şi vaporilor amestecate cu părticele solide sau lichide.

Prin interacţiunea chimică a acestor substanţe din aer cu diferitele forme fizice ale apei, rezultă de obicei substanţe chimice foarte toxice cum ar fi di si trioxizii de sulf, oxizii de azot etc.

Din acest motiv s-a simţit necesitatea luării unor măsuri de prevenire şi fixare a unor limite maxime în concentraţia poluanţilor din zonele industriale şi aglomerate care să nu dăuneze nici regnului vegetal sau celui animal. În acest sens există normative şi legi cu caracter obligatoriu. (22)

CAPITOLUL VIISTUDIUL DE FEZABILITATE

VII.I. MOTIVUL

1.ISTORICUL PROIECTULUI1.1 DESCRIEREA IDEILOR DE BAZĂ

Acest proiect este destinat sa descrie modul de obţinere al anestezinei. Elaborarea acestuiu proiect este o concretizare a dorinţei de a face ceva util şi de valorifica cunostintele de specialitate dobândite. Este rezultatul valorificării documentării în literaratura de specialitate şi al unei cercetări de laborator.

În proiect am tratat procedeele de fabricaţie al produsului, am ales procedeul optim pentru care am efectuat un studiu cinetic si termodinamic, am elaborat schema de fabricaţie pe baza careia am întocmit bilantul de materiale.

121

În proiect am dimensionat şi principalele utilaje care intervin în procesul tehnologic de obţinere al anestezinei.

NECESITATEA ŞI OPORTUNITATEA PROIECTULUI

Se elaborează acest proiect deoarece produsul este un bun anestezic local. Anestezina aplicată la nivelul receptorilor periferici sau al fibrei nervoase este capabila să diminueze sau să întrerupă sensibilitatea regiunilor respective.

Prin acest proiect se aduce o contribuţie la economisirea de materii prime, folosind pentru obţinerea anestezinei un reactor de esterificare discontinuu cu agitator tip elice, cu materie primă în stare solidă şi lichidă. Această tehnologie duce la obţinerea unui produs finit de puritate avansată.

1.1.3. PREZENTAREA PRINCIPALILOR PARAMETRI CE CARACTERIZEZĂ PRODUSUL

Principalii parametri ce caracterizează produsul sunt trecuţi în tabelul VII.1

Tabel VII.1Denumire

produsCalitate conform STAS

Mod de ambalare

Costlei/ kg

Profit lei/kg

Rata rentabilitaţii,

%Anestezină - Fiole 5∙103 1.77∙104 15

1.1.4. CAPACITATEA DE PRODUCŢIE PROIECTATĂConform temei de proiectare instalaţia are o capacitate de producţie de

12 000 kg/ an

1.2 INIŢIATORUL PROIECTULUI

1.2.1.NUMELE ŞI ADRESA INIŢIATORULUI

Universitatea Tehnică "Gheorghe Asachi" IaşiFacultatea de Inginerie Chimică Catedra : Ingineria şi Chimia Substanţelor OrganiceAdreasa Splai Bahlui nr. 71

1.2.2. NUMELE ŞI ADRESA EXECUTANTULUI

Student: SIMION GHEORGHEFacultatea de Inginerie Chimică Catedra : Ingineria şi Chimia Substanţelor Organice

122

Grupa: 2503Adresa: comuna MĂXINENI judeţul BRĂILA

1.2.3. POSIBILITĂŢI FINANCIAREDE REALIZARE

Finanţarea va fi realizată după cum urmează: 30 % resurse propii 70% credite

1.2.4. PARTENERII DE REALIZARE A PROIECTLUI

Proiectul este realizat de studentul SIMION GHEORGHE sub îndrumarea cadrului didactic îndrumător de proiect Conf. Dr. Ing. HOROBA EUGEN

1.3. INITIEREA PROIECTULUI

1.3.1.DATA DECLANŞĂRII PROIECTULUI

Tema de proiectare a fost primită în data de 25 februarie 2007

1.3.2. STUDII DE INVESTIGARE PARCURSE

Elaborarea proiectului se bazează pe cunoştinţele acumulate în timpul facultăţii, pe consultarea bibliografiei de specialitate şi pe elaborarea a trei proiecte: tehnologic, de utilaj, de management.

1.3.3. CONCLUZII, DECIZII LUATEÎN URMA STUDIILOR ANTERIOARE

Documentarea făcută şi proiectele întocmite anterior conduc la concluzia ca produsul benzocaină (anestezina) are calităţile cerute de piaţă şi reale posibilităţi de dezvoltare.

VII.II. PIAŢA

2.1. CERCETAREA PROPRIE

Marea majoritatea tehnicelor cercetării de piaţă necesită mult timp şi cunoştinţe speciale de marketing.

123

De aceea am recurs la o tehnică mai simplă care ne-a permis însă să culegem un volum suficient de informaţii. Într-o primă etapă am identificat piaţa căreia vrem să ne adresăm. Am discutat şi ne-am consultat cu colegii, cadre didactice, cercetători şi specialişti chimişti şi clienţi potenţiali. Am ajuns la concluzia că produsul nostru este fezabil şi că va avea succes

2.2.DIMENSIUNEA PIEŢII

2.2.1. MĂRIMEA ŞI COMPOZIŢIA CERERII EFECTIVE

În urma cercetării întreprinse în cadrul proiectului de management apreciem că produsul este cerut atât pe piaţa internă (70%) cât şi cea externă (40%).

2.2.2. ESTIMAREA CERERIIPE DURATA DE VIAŢĂ

A PRODUSULUI

Timpul afectat elaborării proiectului de diplomă nu ne-a permis o evaluare a duratei de viaţă a produsului. Din documentarea în literatura de specialitate apreciem că cel puţin 1 an piaţa va absorbi cantitatea de 12 000 kg/an anestezina.

2.3. PROGRAMUL DE VÂNZĂRI2.3.1. POLITICA DE DISTRIBUŢIE

Distribuţia produsului se face 80% prin retea proprie iar 20% prin intermediari.

2.3.2. POLITICA DE PREŢ

Preţul produsului se va stabili pe baza costurilor şi profitului planificat. Dacă va exista o concurenţă slabă iar cererea va fi ridicată este posibil ca după şasa luni să creştem preţul.

În cadrul politicii de preţuri vom practica: preţ de lansare, practicat la lansarea produsului pe piaţă. Va fi mai mic

decât preţul pieţei; preţ unic, fixat pentru cumpărători care vor cumpăra de la noi produse în

aceeaşi cantitate anual; preţ flexibil fixat pe bază de negociere; preţ de lider, adoptat dacă firma va atinge o poziţie dominantă pe piaţă.

124

2.3.3 COMISIOANEREDUCERI DE PREŢ

Politica de preţuri practicată include şi acordarea unor reduceri de preţ şi a unor facilităţi după cum urmează:

reduceri de preţ pentru vânzarea unor cantităţi mari sau plata cach; reducerii de preţuri pentru salariaţii întreprinderii; reduceri de preţuri pentru cei care cumpără anual de la noi produsul.

2.3.4 SERVICII ŞI FACILITĂŢI DUPĂ VÂNZARE

Având în vedere specificul produsului nostru apreciem că nu este cazul să acordăm facilitităţi după vânzare.

2.4 ESTIMAREA VENITURILOR DIN VÂNZĂRI

Pretul de vanzare este 5∙106lei/tVenit din vanzari 4.85∙106 lei

2.5 ESTIMAREA COSTURILOR DE VÂNZARE

Costurile de vânzare sunt formate din cheltuieli pentru comisoane, reclame, pregătirea vânzărilor etc. Un calcul estimativ arată că vor fi cuprinse între 0,5÷1% din preţul produsului.

2.6 ESTIMAREA COSTULUI DE DISTRIBUŢIE

Costul de distribuţie este format din costul de ambalare şi comisioane. Reprezintă 0,2÷0,5% din preţul produsului.

VII.III PROGRAMUL DE PRODUCŢIE3.1.DESCRIEREA PROCESULUI TEHNOLOGIC

Schema bloc este prezentată în capitolul II.2.4.3 (de la partea tehnologică)

3.2 STRUCTURA DE PRODUCŢIE

Structura de producţie este prezentată în figura VII.1

125

Fig.VII.1 Structura de producţie a întreprinderii

3.3 CARACTERIZAREA PROCESULUI TEHNOLOGIC

Caracteristicele procesului tehnologic sunt prezentate în tabelul VII2

Tabel VII2Nr crt. Caracteristici Valori

1 Felul procesului discontinuu2 Tipul producţie serie3 Destinaţia produselor Intern 70%, extern 30%4 Factorii care influenţează organizarea

producţiei.-natura materiei primei ;-natura procesului tehnologic ;

126

-natura produsului finit.

3.4 CARACTERISTICILE DE CALITATECaracteristicile de calitate care caracterizează produsul anestezină sunt prezentate în tabelul VII3.

Tabel VII.3Caracteristici de calitate

Functionale Psihosenzoriale Disponibilitate

Tehnice:t. f.=3100C

p.t.=88-920C

Economice:nepoluant consumuri specifice

mici

Fara miros, gust amar, cristale incolore, pu;bere alba

3 ani

VII.IV CAPACITATEA DE PRODUCŢIE

4.1 CALCULUL CAPACITĂŢII DE PRODUCŢIE

Este prezentat în tabelul VII.4K=6,25 m3

Ie=30 zileIi=P/K·Ie=12 000/6.25·30=64 kg/h m3

P- producţia anuală;K- caracteristica de lucru;Ie - timpul de lucru. Tabel VII.4Utilaj de bază

conducătorCaracteristica

de lucru Indicatorul de utilizare

Indicatorul de utilizare

Capacitatea de producţie

127

K

[m3]

intensivăIi

[kg/m3 ∙h]

extensivăIe

[zile]

Cp

[t/an]Reactor esterificare 6.25 64 30 12

4.2 MOTIVUL ALEGERII VALORIICAPACITĂŢII DE PRODUCŢIE

Am stabilit pentru capacitatea de producţie o valoare de 12 000 kg/an având în vedere pragul rentabilităţii si posibilităţii pieţii de a absorbi această cantitate.

VII.V MATERII PRIME SI MATERIALEUTILITĂŢI

Necesarul de materii prime, materiale si utilităţi este prezentat în capitolul II.5

VII.VI CONDIŢII LOCALE

6.1 AMPLASAMENT

Pentru determinarea amplasamentului intreprinderii folosim metoda Electre.

Considerăm că intreprinderea SC ANESTEZIN S.A. poate fi amplasată în următoarele localităţi :V1(BORZESTI), V2(Suceava), V3(Bacău),V4(IASI)

Amplasarea în aceste localităţi poate fi judecată după următoarele criterii :C1- apropierea de sursa de materii prime ;C2- asigurarea cu forţă de muncă calificată ;C3- gradul de poluare a atmosferei ;Analizând cele 4 variante din punct de vedere a celor 3 criterii, se obţine

matricea aprecierilor calitative aij.

C1 C2 C3

V1 B F.B. F.BV2 S S BV3 F.B. S SV4 F.B. F.B. B

128

Transformăm matricea aij în matricea utilităţilor prin acordarea pentru F.B. = 1 ; B = 0.5 ; S = 0.

Coieficienţii de importanţă sunt trecuţi în ultima linie din matricea aij..

C1 C2 C3

V1 0.5 1 1V2 0 0 0.5V3 1 0 0V4 1 1 0.5Kj 0.1 0.4 0.5

Pentru alegerea variantei optime parcurgem următoarele etape :a) calculul indicatorului de concordanţă

( se face pentru agj*≥ahj

*)

Rezultatele se trec într-un tabel cu atâtea linii şi coloane câte variabile avem. Pe diagoanală nu avem valori.

V1 V2 V3 V4

V1 X 1 0.9 0.9V2 0 X 0.9 0.5V3 0.1 0.5 X 0.1V4 0.5 0.9 0.9 X

b) calculul indicatorului de concordanţa

(pentru ahj*≥agi

*)

V1 V2 V3 V4

V1 X 0 0.5 0.5V2 1 X 1 1V3 1 0.5 X 1V4 0.5 0 0 X

c) alegerea variatei optime

129

Se calculează matricea diferenţelor

Rezultatele se trec în tabelul de mai jos :

V1 V2 V3 V4 ΣΔV1 X 1 0.4 0.4 1.8V2 -1 X -0.1 -0.5 -1.6V3 -0.9 0 X -0.9 -1.8V4 0 0.9 0.9 X 1.8

Cea mai mare din sumă ne dă varianta optimă. Varianta aleasă este V4(IASI)Amplasarea întreprinderii pe teritoriu localităţii.

Instalaţia de obţinere a acetonei va fi amplasată pe platforma industrială din localitatea Iaşi deoarece această soluţie permite acoperirea din punct de vedere a alimentării cu energie electrică, termică, apă, canalizare, deservire feroviară şi rutieră.

6.2 ORAGNIZAREA TRANSPORTULUIINTERN

Organizarea transportului intern:Proiectarea obiectivelor transportului intern

a) reducerea cheltuielilor de transport ;b) mecanizarea şi automatizarea transportului intern ;c) utilizarea unor trasee de transport scurte fără încruţişări sau întoarceri.

Identificarea transporturilor interne din cadrul secţiei :

În cadrul secţiei au loc următoarele categorii de transporturi :

transportul materiei prime de la depozit la secţie şi a produsului finit de la secţie la depozit. Se face cu ajutorul electrocarelor ;

130

transportul din interiorul secţie se face prin conducte de la loc de muncă la altul ;

transportul informaţiilor se realizează prin transmitere directă sau cu ajutorul unor suporţi informaţionali (rapoarte de tură, note de predare la magazie etc).

6.3 ORGANIZAREA DEPOZITĂRII Organizarea depozitării :Proiectarea obiectivelor activităţii de depozitare

asigurarea integrităţii materiilor prime depozitate; amplasarea raţională a utilajelor în depozite; utilizarea optimă a suprafeţei de depozitare.

Alegerea amplasamentului depozitelor

Amplasarea depozitelor este prezentată în panul general de organizare al întreprinderi (figuraVII.2.)

131

Fig.VII.2

Proiectarea fluxului de materiale în depozit

Se propune ca variantă de flux pentru depozitul de materii prime varianta cu traseu liniar (figura VII.3.)

132

Fig.VII.3. Varianta cu traseu liniar fluxului pentru depozitul de materii prime

Avantaje : utilizarea optimă a spaţiului de depozitare ; deplasarea materialelor se face într-o succesiune logică firească; nu există întoarceri şi încrucişări de fluxuri.

Dezavantaj :-există posibilitatea apariţiei unor aglomerări de flux de material.

VII. VII RESURSELE UMANE

7.1 NECESARUL DE PERSONAL

Planificarea forţei de muncă este prezentată în figura VII.4.. Pentru proiectarea necesarului de forţă de muncă folosim următoarea legendă

. Legenda simbolizării locurilor şi zonelor de muncă

Bărbaţi Funcţii (F)Studii (S)

Femei

F. de execuţieS. elementare

S. medii

S. superioare

F. de conducereS. medii

S. superioare

Deasupra simbolului se trece numărul de persoane cu cifre arabe iar în

dreapta simbolului numărul de schimburi cu cifre romane.

133

Intrare Expediţie

Fig. VII.4 Planificarea fortei de munca

134

7.2 ORGANIZAREA SECTIEI

Unde:MC – maistru chimist MT – maistru tablonist OC – operator chimist OT – operator tabloist

7.3 FONDUL DE SALARII ŞI SALARIUL MEDIU

Nr.crt. Funcţie Nr.total Salariu lunar lei

Valoare lei /lună

1 Şef coordonator 1 6·103 6·103

2 Sef de sectie 4 5.7·103 2.28·104

3 Ingineri 7 4.5·103 3.15·104

4 Operatori chimisti, tablonisti, mecanici, laboranti

51 1.5·103 7.65·104

5 Maistri 9 3.5·103 3.15·104

6 Magazioneri 2 1.1·103 2.2·103

Total fond de salariu 1.705·105

135

7.4 PROGRAMUL DE LUCRU PROPUS

Numărul de schimburi : 3 ;Durata unui schimb : 8 ore ;Numărul de zile libere pe săptămână : 2 zile.

VII.8 ENGINEERING8.1MOTIVAREA ALEGERII PROCESULUI TEHNOLOGIC

Este prezentat în capitolul I.4

8.2 DESCRIEREA PROCESULUI TEHNOLOGIC

Este făcută în capitolul II.4 de la partea tehnologica a proiectului.

8.3 COSTUL INVESTIŢIEI

Pe baza documentării în legislaţia economică şi a calculelor făcute în cadrul proiectului de management estimăm costul investiţiei la 10 000 000 ron din care 7 000 000 ron pentru construcţii montaj.

8.4 DURATA DE REALIZARE A INVESTIŢIEI

Durata de realizare a investiţiei este de 2 ani.

8.5 EŞALONAREA PE ANI A INVESTIŢIEI

Pentru anul I s-a acordat 70% din investişie , iar în anul II 30%.

VII.9 CALCULUL COSTULUI

9.1 CALCULUL COSTULUI UNITAR

Costul reprezintă toate cheltuielile care se fac pentru fabricarea unei unităţi de produs. Calculul costului unitar se face pe articole de calculaţie (tabelul 9.1).

136

Articol de calculaţie U.M. Consum specific

Cost înlei /U.M.

Valoarealei/t

1 2

3 4 5

1.Materii prime directe:-acid p-nitrobenzoic-acid sulfuric-alcool etilic-carbonat de sodiu

kgkgkgkg

1,47110.194519,450.1518

7048

12.535

1020009120

2431255313

Total materii prime

359558

2.Utilităţitehnologice directe:

-energia-apa-abur

kW/hm.cGcal

15517,30,61

6,54905

1070008638,7

1,16∙106

Total utilităţi 12000003.Cheltuieli cu munca vie (salarii) 170500

CAS 11082,5Ajutor de şomaj 1705

4CIFU 173005.85.CSG 51901.74I. Cost de sec-

ţie1.954∙106

6. Cheltuieligenerale aleintreprinderii

78198.62

II.Cost de întreprindere

2.02∙106

7.cheltuieli dedesfacere

0

137

III.cost complet commercial

2.02∙106

Profit 1.77∙107

Pret 5∙106

VII.10 BUGETUL

Trei elemente ale bugetului sunt importante în acest capitol al studiului de fezabilitate.

1. Cheltuieli în primele şase luni de funcţionare

lei/6 luni

2. Venituri în primele şase luni

lei/6 luni

3. Profitul în primele şase lunilei/6luni

VII.11 ANALIZA ECONOMICAIndicatorii economici sunt trecuţi în tabelul 11.1

Tabel 11.1Indicatori tehnico-economici Unitatede

măsură Valoare

1.Cifra de afaceri lei 2.02∙106

2. Producţia marfă anuală lei 2.02∙106

3. Număr total salariaţi 744. Productivitatea muncii Lei/

salariat2.02∙106/74

5. Fond salarii anual lei 20460006. Salariu mediu lei 1488,1257. Rentabilitate % 158. Durata de recuperare a

investiţieiani 5

9. Număr de locuri de muncă 74

138

VII.12 ANALIZA DE RISC

În activitatea internă a întreprinderii riscurile se pot datora :

- uzura morală prematură a utilajelor.- tehnologia să nu asigure obţinerea produselor de calitate dorită;- incapacitatea temporară de lucru a unor muncitori;- lipsa temporară a unor materii prime.

Dintre factorii de risc extern menţionăm :- greve ;- modificarea legislaţiei.- inflaţia;- accidente;- calamităţi naturale.

VII.13 PROIECTAREA MANAGEMENTULUI

13.1.MISIUNEA ÎNTREPRINDERII

Suntem o întreprindere specializată în fabricarea veronalului ca urmare a unei dotări tehnologice moderne şi a orientării personalului spre inovare şi calitate. Principalele noastre preocupări sunt:

-de a oferi produse de o caliate ridicată ;-de a fi lider în domeniu ;-de a satisface toate cerinţele clienţilor.

13.2 OBIECTIVE GLOBALE

-extinderii afacerii prin captarea clienţilor din ţară şi din exterior;-toate produsele fabricate să se încadreze în standerdele de calitate.- creşterea profitului cu 3 – 5% prin vânzarea veronalului din noua secţie;

- ridicarea gradului de pregătiri a angajaţilor prin participarea lor la cursuri de trening;

- îmbunătăţirea relaţiilor cu furnizorii de materii prime.

139

13.3 STRATEGIA GENERALĂ

Obţinerea a unei calităţi bune a produsului cu un cost de producţie mic pentru obţinerea unui profit satisfăcător.

În domeniul:

A. Cercetare

-alocare de fonduri băneşti pentru cercetare cel puţin la nivelul concurenţei ;

-angajarea numai de personal format ;-dotarea laboratoarelor cu un echipament tehnic modern ;-instruirea personalului de muncă ;-valorificarea rezultatelor obţinute în urma cercetărilor.

B. Producţie

-modernizarea procesului tehnologic ;-valorificarea deşeurilor ;-reducerea consumurilor specifice ;-cumpărarea materiilor prime la un preţ mic.

C. Resurse umane

-motivarea angajaţilor pentru performanţe ;-proiectarea unei metodologii de evaluare a angajaţilor ;-organizare de cursuri de perfecţionare profesională ;-instruirea personalului pentru o conduită adecvată în cadrul muncii.

D. Domeniul comercial

-achziţionarea de materii prime la un preţ mic ;-comercializarea produselor finite la un preţ care să asigure un profit

satisfăcător;-achiziţionarea unor utilaje bune din punct de vedere calitativ şi la un preţ

rezonabil.

140

13.4 METODA DE CONDUCERE

Metoda de conducere propusă este conducerea pe bază de obiective. Este o metoda veche (1950). Obiectivele ţintă sunt definite precis, pe cât posibil cuantificat şi au la bază un sistem riguros de măsurare a realizărilor, sunt compatibile ca formă de exprimare şi există o strânsă legătură de interdependenţă între ele.

Conducerea prin obiective porneşte de la următoarea premisă: eficacitatea unei întreprinderi depinde de întrepătrunderea obiectivelor sale cu obiectivele subsistemelor, ceea ce implică o corelaţie strânsă a trinomului: obiective – rezultate – recompense/sancţiuni.

Această formă de conducere are următoarele caracteristici:

- stabilirea unui sistem de obiective pentru întrepătrundere care să coboare până la nivelul executanţilor;

- participarea întregului personal la stabilirea obiectivelor în a căror realizare este implicat;

- individualizarea bugetelor de venituri şi cheltuieli pe principalele subdiviziuni organizatorice, ceea ce înseamnă descentralizarea laturii operaţionale a sistemului financiar;

- instituirea unui sistem de control continuu bazat pe metoda abaterilor semnificative;

- corelarea strânsă a recompenselor şi sancţiunilor materiale cu rezultatele obţinute efectiv.

Având în vedere aceste caracteristici şi nu numai, putem defini aceasta metoda de conducere prin obiective ca fiind o metoda de conducere planificată, bazată pe determinarea riguroasă a obiectivelor până la nivelul executanţilor care participă nemijlocit la stabilirea lor şi pe corelarea strânsă a recompenselor/sancţiunilor cu nivelul realizărilor obiectivelor planificate.

Realizarea metodei pe bază de obiective se face parcurgând etapele:

- stabilirea obiectivelor globale;

- stabilirea obiectivelor pentru conducerea compartimentelor;

- realizarea şi obţinerea rezultatelor;

- analiza rezultatelor şi revizuirea obiectivelor.Această analiza constă în compararea şi analizarea modului de îndeplinire

a obiectivelor pe fiecare sector de activitate. Se stabilesc astfel cauzele care au generat abateri de la obiective.

141

BIBLIOGRAFIE

1 C.Oniscu "Chimia şi tehnologia medicamentelor" Editura Tehnică Bucureşti, 19882 V. Zotta "Chimia farmaceutică" Editura medicală Bucureşti, 19853 Gh. Niculescu "Farmacodinamie pentru Facultatea de Farmacie" Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 19654 xxxxx "Farmacopeia Română" Editura medicală , Bucureşti, 19565 xxxxx " Chemical Abstracts" vol. 125, nr.3, 19966 xxxxx " Chemical Abstracts" vol. 125, nr.10, 19967 xxxxx " Chemical Abstracts" vol. 125, nr.9, 19968 xxxxx " Chemical Abstracts" vol. 125, nr.6, 19969 xxxxx "Manualul inginerului chimist" vol. II, Editura Tehnică Bucureşti, 197410 V. Stănescu, E. Svapol "Incompatibilităţi medicamentoase" Editura Medicală, Bucureşti, 198011 P. L. Sereov "Chimie farmaceutică" Editura de stat pentru literatură ştiinţifică, Bucureşti, 195212 A. Hriscu, M. Pavelescu "Farmacodinamia sistemului nervos" Univ. de Medicină şi Farmacie "Gr. T. Popa" , Iaşi 199813 C. Dăescu "Chimia şi tehnologia medicamentelor", Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 199414 M. Voicu, L. Lupu " Organizarea şi conducerea Intreprinderii chimice Îndrumar de proiectare" I.P.I , Iaşi 199015 Gh. Lupuşor, E. Merică, V. B. Gorduza "Ingineria sintezei intermediarilor aromatici" vol. II, Editura Tehnica , Bucureşti, 198116 Gh. Lupuşor, E. Merică, V. B. Gorduza "Ingineria sintezei intermediarilor aromatici" vol. I, Editura Tehnica , Bucureşti, 198117 G. Niac, V. Voiculescu " Formule , tabele, probleme de chimie fizică" Editura Dacia, Cluj-Napoca, 198418 Gh. Cristian, E. Horoba, E. Mureşan „ Proiectarea reactoarelor chimice. Indrumar” Editura Performantica, Iasi 200519 C. Racocea "Elemente de inginerie mecanică şi construcţia utilajului chimic. Îndrumar de proiectare" , I.P.I., 199120 C. F. Pavlov "Procese şi aparate în industria chimică" Editura Tehnică , Bucureşti, 198121 M. Renert "Calculul şi construcţia utilajului chimic" vol. I, Editura Didactică şi Pedagogică Bucureşti, 197122 R. Z. Tudose "Fenomene de transfer şi utilaje în industria chimică. Îndrumar de proiectare", I.P.I., 199023 I. Curievici "Automatizări în industria chimică" Editura Didactică şi Pedagogică Bucureşti, 1983

142

24 Şt. Ungureanu, C. Petrilă "Automatizarea proceselor din industria chimică" , Tipografia U.T.I., 200125 S. Curteanu, Şt. Ungureanu "Automatizări în industria chimică", U.T.I., 200026 M. Negulescu "Epurarea apelor uzate industriale" vol.II, Editura tehnică Bucureşti, 198927 N.V. Lazarev "Substanţe chimice nocive în industrie" , Editura tehnică Bucureşti, 199028 O. Creangă, A. Cismăriţa "Tehnica securităţii muncii în industria chimică" , Editura tehnică Bucureşti, 1965

143

anestezina pr1

Documents

Transcript of anestezina pr1