Proiect: Bioreactoare

ndrumtor: Student:Asist.dr.ing. Alexandra Blaga Dema Marina- Gabriela Grupa 2405 IB

2012-2013

Tema de proiectare :

S se proiecteze bioreactorul necesar pentru obinerea Penicilinei G printr-un proces de fermentaie discontinu cu o producie de 34 tone pe an.

Cuprins Capitolul I3Memoriu tehnic3Capitolul II.4Prezentarea produsului4II.1. Alegerea materialului de construcie i probleme de coroziune14Capitolul III.18Proiectarea bioreactorului.18III.1. Alegerea materialului de constructive i problem de coroziune.18III.2. Determinarea dimensiunilor geometrice ale bioreactorului22III.3.1. Bilan termic26III.3.2. Verificarea suprafeei de transfer termic28III.3.3. Determinarea grosimii izolaiei.34III.4. Consumul de energie la amestecare.37III.4.1. Calculul de rezisten al arborelui agitatorului.41III.4.2 Dimensionarea barbotorului.42III.5. Racorduri45III.6. Supori.49Anexa 153Capitolul IV55Elemente de automatizare a reactorului55Capitolul V64Norme de protecie a muncii i norme P.S.I64V.1. Tehnica securitii i igiena muncii64V.2. Norme de igien a muncii66V.3. Msuri P.S.I.66V.3.1. Materiale folosite pentru stingerea incendiilor68Bibliografie71

Capitolul IMemoriu tehnic

n acest proiect n Cap.I. avem prezentat procesul de fabricaie a penicilinei G cu aspectele tehnologice, economice i de mediu.n Cap.II. este prezentat obinerea penicilinei G care se obine tehnologia care subdivide n mai multe subcapitole n care sunt prezentate domeniile de utiliozare i proprietiile fizice, chimice i prezentarea materiilor prime, sterilizarea mediului de cultur, fermentaia i se ncheie cu bilanul de material.n Cap.III. sunt prezentate aspectele tehnice privind dimensionarea bioreactorului. Acesta este mprit n subcapitole ce cuprind , calcule i dimensionri ale utilajului : determinarea dimensiunilor geometrice , materialul de construcie , calculele de rezisten mecanic , bilan termic , determinarea grosimii izolaiei , consumul de energie , calcule ale suporilor i racordurilor. n Cap.IV se prezint controlul fabricaiei cuprinznd reglarea,automatizarea procesului tehologic . n ultimul capitol sunt abordate aspecte privind norme de protecia muncii , de prevenire i stingere a incendiilor.

Capitolul II.Prezentarea produsului

Antibioticele sunt substane chimice organice produse de microorganism sau obinute prin sintez i semisintez care,n doze foarte mici,inhib dezvoltarea microorganismelor patogene.Dup descoperirea microbilor de ctre Pasteur, s-a observant c unele specii microbiene se apr de alte specii prin eleborarea unor substane chimice nocive.Acest fenomen este numit antibioz,iar substanele chimice rezultate din metabolismul celulelor vii poart numele de antibiotic.Primul care a semnalat,n 1885,aciunea inhibant a substanelor elaborate de microorganism a fost savantul roman Victor Babe,tot el a sugerat c aceste substane ar putea fi utilizate nscop terapeutic pentru distrugerea ageniilor patogeni.Aceste fapte constituie o anticipaie genial a savantului roman care,cu 50 de ani inaintea descoperirii epocale a lui Fleming prin obinerea penicilinei a intituit efectele practice ce le-ar putea avea pentru terapeutic antagonismul microbian.n 1941 n practica medical a antibioticelor de biosintez natural caracterizate prin spectru larg de aciune,eficacitate ridicat i toxicitate redus constitue ce-a de-a doua etap extreme de important dup introducerea sulfamidelor din 1935,n dezvoltarea chimioterapiei.Succesele excepionale obinute n tratarea maladiilor infecioase cu ajutorul penicilineI G, au declanat cercetri foarte minuioase pentru a gsi noi antibiotic de biosintez. Aa se explic faptul c ntr-un interval att de scurt sunt descoperite i introduce n terapeutic penicilina V, teraciclinele,streptomicina,griyeofulvina,eritromicina iar mai trziu cefalosperimele,rifampicina i multe altele.Utilizarea excesiv a penicilinei G a generat ns fenomenul de penicilino-rezistentin,fenomen manifestat prin pierderea eficacitii terapeuutice.Acest fapt,cuplat cu slab stabilitate a penicilinei n mediul acid i la aciunea penicilinazei,a determinat extinderea cercetrilor privind obinerea de noi antibiotic prin semisintez si sintez.Penicilinele constituie un grup de antibiotice,obinute prin biosintez sau semisintez,caracterizate printr-un larg sperctru bacteriostatic i bactericid n faza de multiplicare logaritmic a germenillor patogeniAciunea penicilinelor este complex,ele impiedic ncorporarea unor factori n membrana bacterian,ducnd la multiple tulburri de nutriie i metabolism bacterian.Deoarece majoritatea penicilinelor,mai ales cele naturale,sunt inactive de penicinilaz i acilaz,se impune gsirea unor peniciline cu rezisten i aciune ridicat.Penicilinele ideale ar trebuii s posede un larg spectru antibacterian,stabilitatea n mediul acid,rezisten la penicilinaz,stbilitate n soluie,absorbie rapid i s nu produc hipersensibilitate la administrare.Cu toate c nu se cunosc,deocamdat,peniciline care s satisfac toate exigenele,ele dein totui supremaia n practica medical,datorit att proprietiile terapeutice nsoit de toxicitate redus ct i aparitiei penicilinelor de semsintez,despre care se poate spune ca au deschis epoca de aur a penicilinelor.Numrul mare de antibiotice cunoscute n prezent a pus problema clasificrii acestor produse. S-au propus urmatoarele criterii:1.Dup originea microorganismului productor:-antibiotice produse de bacterii : gramicidina, bacitracina, polimixinele ;-antibiotice produse de actinomicete : streptomicina, neomicina, kanamicina, nistatina ;-antibiotice produse de fungi : penicilina, grizeofulvina.

2.Dup structura chimica:-antibiotice cu structur alifatic, aromatic : alicina ;-antibiotice cu structur heterociclic : acidul aspergilic, penicilinele.

3.Dup biogenez:-antibiotice derivate din aminoacizi : oxamicina, penicilinele ;-antibiotice derivate din unitai acetat : grizeofulvina, tetraciclinele ;-antibiotice derivate din glucide : streptomicina, kanamicina.

4.Dup aciunea farmacologic:-antibiotice antibacteriene: amoxicilina, azitrox;-antibiotice antituberculoase:streptomicina, rifampicina;-antibiotice antivirotice: amantadina, aciclovir;-antibiotice anticanceroase: -antibiotice antifungice: nistatina, diflucan.

n tehnologiile de fabricaie a antibioticelor de biosinteza se parcurg urmatoarele etape:-izolarea tulpinelor de microorganisme ;-selecia tulpinelor cu productivitate maxim;-izolarea produsului de biosintez ;-cultivarea microorganismelor pe un mediu adecvat ;-stabilirea spectrului de aciune i a structurii chimice ;-elaborarea procedeelor industriale de obinere i preparare a penicilinelor.

Penicilina GDenumire: Benzilpenicilina,Penicilina G- acid 6-fenil-acetamido-penicilanicFormeFarmaceutice:Sare de potasiuSare de sodiuFormul de structur- C16H17N2O4SK (Na) G.M :372.5 ( sare de potasiu);356.4 (sare de sodium);Proprietii:Aspect:pulberecristalinalb,higroscopic, cu miros characteristic i gust amarSolubilitatefoarteuorsolubilnap;insolubilenchloroform,eter,parafin;Phsoluie 5.5-7.5(c= 3% nap);Coninutnsubstanactiv:minim 90% exprimatnbenzilpenicilinsare de potasiusausodium,raportat la substanuscat (spectofotometrie);penicilinetotale:minim 95% -sare de potasiu;minim 96% - sare de sodium (raportat la substanuscat,iodometric);minim 1530 UI/mg sare de potasiu;minim 1600 UI/mg sare de sodium raportat la substanuscat.

Umiditatemaxim :1% pentrusarea de potasiu;1.5.% pentrusarea de sodium( Karl- Fischer);Stabilitate,reacii de degradarePulbere benzilpenicilinasare de potasiu,estestabil 4 ani,la 25 C i la ntunericbenzilpenicilinasare de sodium estestabil 3 ani, la 25 C i la ntuneric;nsoluieambeleformefarmaceuticepierdn 48 h 50% din activitate.Degradrilesunt accentuate de cretereatemperaturii,prezenaageniloroxidanisaureductori, a aciziloribazelor, a ionilormetalici, a penicilinazei,careduc la produi inactive biologic,detipulaciduluipeniciloic,peniloicsaupenilie;ProprietiFizice :Benzilpenicilina (penicilina G) este o substanalb, cristalin cu miros slab caracteristicsi gust amar. Se topete la 80C i se descompune la 87C. Este higroscopic, foarteusorsolubilnapisolveniorganici, darinsolubil in eter, cloroform, uleiurigrase, parafin. [3]Tabelul II.1: Proprietilefizice ale srurilorbenzilpenicilineiMetalulsauamina din sareTemperature de topire C[]DCondiiiledeterminriiTemperature CSolventConcentraie %Sodium215+30124.8Apa2.0Potasiu214-217+28522Apa0.784Trietilamina145-147+21421.5Tampoanfosfat 1%0.22Novocaina129-130+17325Acetone 50%0.1N-etilpiperina167-168+23825Apa-

Dintresrurileprezentate, celemaiimportantesuntsrurile de sodiuipotasiucaracterizateprintr-o bunsolubilitatenap, metanolietanol; maigreusolubilenizo-propanol, butanol normal iteriar, cetone, dioxanipiridin. Solubilitateasrii de sodiuipotasiunsolveniorganicicretefoartemultatuncicndsolventulconinemicicantiti de ap. Este interesant de remarcatcntre +25C i -78C solubilitatean acetone a srurilorbenzilpenicilinei cu sodiu, potasiuiamoniucrete o dat cu scdereatemperaturii.Proprieti Biologice.Aciuneantibacterian:Antibiotic de eleciepentru bacteria Gram-pozitive;Este instabil la penicilinaz.Estebactericid la concentraii therapeutic i acioneaz n faz la multiplicare; Spectru de aciunecuprindemai ales coci Gram-pozitivi(stafilococineproductori de beta lactamaze. CMI=0.005-0.06g/ml)(streptococci- CMI=0.03g/ml,pneumococi) bacilli Gram-pozitivi.Nu influeneazvirusurile, bacilul Koch, fungi, protozoarele, Salmonella,Shigella,Proteus,Ricketsiile.Obinerea penicilinei de biosintez.

Penicilinele de biosintez sunt substane chimice produse de diferite specii de microorganisme din clasa Penicillium si Aspergilus printre care: P.crysogenum, P notatum, A niger.Penicilinele conin n structura lor un sistem biciclic tiayolidin--lactamic i corespund urmtoarei structuri.Din lichidul de cultur a microorganismelorproductoare de penicilinesau separate iidentificatmaimultetipuri de peniciline care diiferprinnaturaradicalului R.npracticaterapeutic a fostintroduspenicilina G sub form de sare de Na,K,sruri cu amine ipenicilina V sub form de acid liber sausare de sodium ipotasiu.Structurapenicilinei s-a determinatprinreacii de sintezsi s-a confirmatprinsintez.Penicilina G este extreme de sensibil la ataculagenilornucleofili(ionihidroxil,amine,hidroxilamine).Confirmareaconcluziilor s-afcutprinsintezeparialeprecumiprinrealizarea integral a sintezeipenicilinei G.Sinteza total a benzilpenicilinei, implic c un punct critic condensarea D-penicilinei (6) cu 2-benzil-4 metoximetilen-5-oxazolona (14). D-penicilamina (6) pornete de la valina (15)-obinut din izobutiraldehida prin reacia Strecker-care se condenseaz cu clorura acidului cloracetic formnd amida (16),iar acesta n mediu de anhidrida acetica se ciclizeaza la 2-metil-4-izopropilen-5-oxazolona (17). Derivatul oxazolonic (17) tratat cu H2S n mediu de metanol anhidru i n prezena metoxidului de sodiu,trece n N-acetil penicilamin(18), care prin hidroliz alcalin i apoi cu brucin conduce la D-penicilamin(6). Derivatul oxazolonic (14) a fost preparat prin ciclizarea n mediu de anhidrida acetica a intermediarului acetalic (22) obinut din N-fenil acetilglicolat de metil (19),n trei etape: formilarea pentru a da apoi acetalizarea (21) cu metanol i hidroliza alcalina. Condensarea D-penicilaminei (6) cu oxazolona (14) are loc n mediu de piridin,n prezena trietilaminei,la 0oC.Sarea penicilinei cu trietilamina este solubil n apa,iar dup acidulare extracia cu acetat de butil i precipitarea cu acetat de sodiu [al procesului de obinere a penicilinei G] sau potasiu se obine benzilpenicilina sare.

Tehnologia de biosintez a penicilinei G,este comun in mare parte cu toate antibioticele de biosintez care cuprinde urmtoarele faze:Pregtirea mediilor de cultur i sterilizarea lor;Fermentaia;Filtrarea soluiilor native;Separarea i purificarea penicilinelor

Fermentatia1 Se considera necesarul de aer : 1 L aer pentru 1 L mdc * min.1L=10-3 aer.......................10-3 m3 mdcVaer...................................Vu m3

1L=10-3 aer.......................10-3 m3 mdcVaer..................................21.69 Vaer=21.7982 m3 aer1 min................................Vaer m3 aerTf.......................................Vaer m3aer1min21,692233140*60.yY= 183104.88Vaer=183103.88m3aer = 0 * (T0 / T)*(p / p0)0 = densitateaaerului in conditiinormale = 1.293 kg /m3T0 = temperatura normal = 273KT = temperature de lucru (fermentatie) = 298 Kp = presiunea de lucru in fermentator = 1.1 atmp0 = presiuneanormala =1 atmaer = 0 * (T0 / T)*(p / p0)aer =1.293*273/298*1.1/1=1.293kg/m3Maer= *Vaer, kgaer/sarjaMaer=1.302*183103,2=238400,36 kg/sarja

2 Biomasa

Cx=20g s.u/l mdc (celulele vii contin: 20% s.usi 80% apa)10-3 m3..100g cellule(biomasa)Vu m3MBIOMASA,gbiomasa=z kg biomasa/sarja10-3 mdc..100g cellule21,69223m3..c g celluleC=2169,223 g cellule= 269,2 kg celluleX=2372,4358 kg apa evap3 Apa evaporate

1 kg aerpreia.0,01 kg H2OM kg aer..z kg H2O evaporate

1 kg aerpreia.0,01 kg H2O237243.58 kg aer..z kg apaZ=2372,4358 kg H2O evaporate/sarjaLichidul de fermentatieMldf=Mmdc+Minocul-Mapaevap-Mbiomasa kg lichid de fermentatie/sarjaMinocul=10% MmdcMmdc=90% MmdcMinocul=0,1 mdc=21911,5124*0.1=2191.1512kg/sarjaMmdc=0,9*mdc=0.9*21911,5124=19560.267 kg/sarjaMldf=19720.361+2191.1512-2372.4358-2169.223=17369.8534 kg/sarja

Tab 1MarimiintrareKg/sarjaMarimiiesiteKg/sarjaMmdc19720,361Lichid de fermentatie(prod util.PG)17369,8534Inocul2191,1512Biomasa2169,223Aer237243,5811Aer237243,5811H2O2372,4358TOTAL259155,093TOTAL259155,09

II.1. Alegerea materialului de construcie i probleme de coroziune

Alegerea materialului de construcie

Materialele utilizate pentru construcia recipientelor sub presiune trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii: condiii tehnice: rezisten mecanic, rezisten la coroziune; condiii tehnologice: deformabilitatea, sudabilitatea; condiii economice: materialul s nu fie scump sau deficitar. Recipientele sub presiune sunt vase nchise n care se afl fluide la presiune mai mare dect presiunea atmosferic sau sub vid, la diferite temperaturi.Criteriile care trebuie avute n vedere la alegerea materialului pentru construcia unui utilaj chimic sunt: stabilirea condiiilor de lucru pe toat perioada normal de funcionare a utilajului (execuie, probe, recepie, transport, montaj, exploatare curent, opriri, intrare i scoatere din funciune); determinarea principalelor proprieti ale mediului (coroziunea, valoarea temperaturilor extreme de funcionare, periculozitatea mediului); stabilirea mrcilor de oel ce pot satisface aceste proprieti, fr ca acestea s prezinte inconveniente.Materialul frecvent utilizat n construcia recipientelor sub presiune este tabla din oel laminat. Funcie de compoziia sa chimic, tabla din oel poate fi: oel carbon, oel slab aliat i oel aliat.La construcia reactoarelor chimice se poate utiliza i fonta cu adaosuri de Cr, Ni, Si sau Mo.n industria chimic se utilizeaz cu rezultate bune tablele placate. n locul tablelor din oel aliat masiv, se utilizeaz o combinaie ntre un oel carbon sau slab aliat i un placaj de oel anticoroziv nalt aliat. Grosimea placajului trebuie s fie aproximativ 10% din grosimea materialului de baz. Tablele placate se pot obine prin mai multe metode: laminarea la cald sau la rece, turnare, sudare sau explozie. Tehnologiile de fabricare a tablelor placate urmresc mbinarea ct mai strns a stratului de placare cu cel de baz, spre a evita formarea unui strat intermediar ntre cele dou metale.Placarea tablelor se poate face pe o fa sau pe ambele fee, cu material de aceeai calitate sau de caliti diferite, n funcie de proprietile cerute. Materialul pentru placare se distinge prin rezisten la coroziune, la uzur, prin proprietile electrice i tehnologice ridicate. Semifabricatul obinut prin placare are caracteristici mecanice superioare elementelor componente i n acelai timp cost redus.Un material este considerat bine ales, din punct de vedere al costului, dac se asigur prin utilizare o ct mai deplin folosire a caracteristicilor mecanice i a proprietilor materialului, la o proiectare judicioas. Este indicat s se aleag materialul care s asigure siguran n exploatare la un pre de cost minim.Alegerea economic a materialului este influenat i de tehnologia de fabricaie. Astfel, dac un material ieftin ajunge la forma finit printr-o tehnologie de fabricaie foarte costisitoare, trebuie reconsiderat obiunea i apreciat dac nu trebuie ales un material mai scump i care permite o prelucrare mai ieftin, urmnd ca n final s se aleag varianta mai economic.Un alt aspect, de care trebuie inut seama, este nlocuirea materialelor scumpe sau deficitare cu alte materiale mai ieftine, dar avnd proprieti de ntrebuinare echivalente cu primele. Astfel se analizeaz dac oelurile nalt aliate pot fi nlocuite cu oeluri carbon sau slab aliate i protejate anticoroziv (placate). n unele cazuri, oelurile nalt aliate pot fi nlocuite cu oeluri slab aliate, dar tratate termic sau mecanic. Alegerea corect din punct de vedere tehnico-economic, a unui material presupune alegerea celui mai ieftin dintre materiale care corespund condiiilor impuse i care poate fi adus n form finit prin cea mai simpl i economic tehnologie.

Probleme de coroziune i protecie anticoroziv

Coroziunea reprezint fenomenul degradrii sau distrugerii corpurilor solide metalice sau nemetalice sub aciunea chimic sau electrochimic a mediului nconjurtor.Pentru a putea caracteriza comportarea unui material oarecare fa de mediul nconjurtor este necesar s se cunoasc ct mai exact condiiile n care are loc interaciunea, cum ar fi : compoziia chimic a mediului agresiv, concentraia n agent agresiv, temperatura precum i ali factori ocazionali sau permaneni.Dup natura reaciilor eterogene chimice sau electrochimice, fenomenele de coroziune se pot clasifica n coroziune chimic i electrochimic. Coroziunea chimic este provocat de aciunea chimic a mediilor gazoase sau lichide neconductoare de curent. Coroziunea electrochimic apare n urma interaciunii materialului cu mediile agresive de electrolii. Principala sa caracteristic o constituie existena unui curent electric care ia natere efectiv n timpul procesului de coroziune. Din punct de vedere practic este important a caracteriza procesul de coroziune nu numai cantitativ ci i calitativ, adic cunoaterea naturii atacului agresiv i distribuia acestuia pe suprafaa metalului. Din acest punct de vedere coroziunea este continu i discontinu sau local.Coroziunea continu poate fi, la rndul ei, uniform sau neuniform. Coroziunea discontinu sau local reprezint o concentrare a atacului pe anumite zone ale suprafeei metalice.Dup gradul de concentrare a atacului se pot deosebi mai multe tipuri de coroziune: n pete, plgi i puncte.Dup caracterul distrugerii n raport cu strucura sa, se cunosc: coroziune intercristalin, transcristalin i n cazul aliajelor cu mai multe faze coroziune selectiv.Industria chimic reprezint unul din sectoarele economiei naionale cele mai afectate datorit condiiilor grele de exploatare a utilajelor: temperaturi i presiuni ridicate, medii foarte agresive, viteze mari de circulaie a soluiilor etc. n industria chimic se ntlnesc toate tipurile de coroziune i n special coroziunea n puncte, intercristalin i selectiv. De asemenea se cunosc coroziunea n acizi, alcalii, n atmosfer, n soluie. n practic se ntlnesc i tipuri speciale de coroziune cnd alturi de agentul agresiv concur la distrugerea metalului i ali factori: tensiunile interne sau externe, microorganisme. Datorit pagubelor provocate de coroziune aceasta a devenit nu numai o problem tehnic, dar i o problem cu caracter economic i de aceea evitarea coroziunii se incepe nc din etapa de elaborare a documentaiei de proiectare.Proiectantului i revine sarcina de a include n documentaie datele privind agresivitatea corosiv a mediului n care se prevede exploatarea utilajului, de a alege materialele sau acoperirile corespunztoare mpotriva coroziunii. Deoarece nu exist reguli concrete care s permit alegerea anticipat a materialului corespunztor, decizia de a alege trebuie luat pe baza cunoaterii proprietilor corosive ale mediului, a aciunii reciproce dintre material i mediu, precum i ali factori suplimentari, ca vibraii, viteza de circulaie a fluidelor, coninutul de oxigen, hidrogen, ap, temperatur, instabilitatea structural etc. Acestea se stabilesc pe baza datelor experimentale. Datele experimentale trebuie s furnizeze informaii referitoare la: materialele rezistente la aciunea coroziv caracteristic mediului din reactor; informaii referitoare la coroziunea provocat de toate concentraiile mediului coroziv n ap; informaii asupra agresivitii mediului extinse pe o gam de temperaturi (la temperatura camerei pn la temperature de fierbere) date referitoare la aciunea corosiv a mediului peste punctual de fierbere la presiunea atmosferic; informaii referitoare la alte efecte ca: aerarea, coninutul i natura impuritilor, viteza de deplasare a fluidului, nivelul efortului unitar din peretele reactorului; elemente legate de starea suprafeei materialului nainte de venirea n contact cu mediul corosiv; structura intern a materialului care ar da cea mai bun rezisten la coroziune;Oelurile inoxidabile (aliate), utilizate pentru construcia aparatelor chimice se comport variat la diferite temperature i concentraii ale mediului . Pe baza acestor date se pot stabili mrcile de oel cele mai potrivite anumitor condiii de funcionare.La temperature ridicate se folosesc oeluri refractare.Protecia mpotriva coroziunii reprezint totalitatea msurilor care se iau pentru a feri materialele de construcie, instalaiile metalice de aciunea agresiv a mediilor lichide sau gazoase. Se poate aprecia ca economic o protecie anticoroziv dac: asigur n timpul exploatrii o ntreinere uoar, nu mpiedic desfurarea normal a procesului tehnologic, nu reacioneaz cu mediile date, garanteaz calitatea produsului.La proiectarea i construcia reactoarelor chimice trebuie luate n considerare toate substanele cu care vin n contact i n funcie de aciunea corosiv a acestora, se vor alege materiale cele mai rezistente, pentru prelungirea la maximum a duratei de funcionare a aparatului.

Capitolul III.Proiectarea bioreactorului.

III.1. Alegerea materialului de constructive i problem de coroziune.Materialele utilizate pentru construcia recipientelor sub presiune trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii:

condiii tehnice: rezisten mecanic, rezisten la coroziune;

condiii tehnologice: deformabilitatea, sudabilitatea;

condiii economice: materialul s nu fie scump sau deficitar. Recipientele sub presiune sunt vase nchise n care se afl fluide la presiune mai mare dect presiunea atmosferic sau sub vid, la diferite temperaturi.Criteriile care trebuie avute n vedere la alegerea materialului pentru construcia unui utilaj chimic sunt:

stabilirea condiiilor de lucru pe toat perioada normal de funcionare a utilajului (execuie, probe, recepie, transport, montaj, exploatare curent, opriri, intrare i scoatere din funciune);

determinarea principalelor proprieti ale mediului (coroziunea, valoarea temperaturilor extreme de funcionare, periculozitatea mediului);

stabilirea mrcilor de oel ce pot satisface aceste proprieti, fr ca acestea s prezinte inconveniente.Materialul frecvent utilizat n construcia recipientelor sub presiune este tabla din oel laminat. Funcie de compoziia sa chimic, tabla din oel poate fi: oel carbon, oel slab aliat i oel aliat.La construcia reactoarelor chimice se poate utiliza i fonta cu adaosuri de Cr, Ni, Si sau Mo.n industria chimic se utilizeaz cu rezultate bune tablele placate. n locul tablelor din oel aliat masiv, se utilizeaz o combinaie ntre un oel carbon sau slab aliat i un placaj de oel anticoroziv nalt aliat. Grosimea placajului trebuie s fie aproximativ 10% din grosimea materialului de baz. Tablele placate se pot obine prin mai multe metode: laminarea la cald sau la rece, turnare, sudare sau explozie. Tehnologiile de fabricare a tablelor placate urmresc mbinarea ct mai strns a stratului de placare cu cel de baz, spre a evita formarea unui strat intermediar ntre cele dou metale.Placarea tablelor se poate face pe o fa sau pe ambele fee, cu material de aceeai calitate sau de caliti diferite, n funcie de proprietile cerute. Materialul pentru placare se distinge prin rezisten la coroziune, la uzur, prin proprietile electrice i tehnologice ridicate. Semifabricatul obinut prin placare are caracteristici mecanice superioare elementelor componente i n acelai timp cost redus.Un material este considerat bine ales, din punct de vedere al costului, dac se asigur prin utilizare o ct mai deplin folosire a caracteristicilor mecanice i a proprietilor materialului, la o proiectare judicioas. Este indicat s se aleag materialul care s asigure siguran n exploatare la un pre de cost minim.Alegerea economic a materialului este influenat i de tehnologia de fabricaie. Astfel, dac un material ieftin ajunge la forma finit printr-o tehnologie de fabricaie foarte costisitoare, trebuie reconsiderat obiunea i apreciat dac nu trebuie ales un material mai scump i care permite o prelucrare mai ieftin, urmnd ca n final s se aleag varianta mai economic.Un alt aspect, de care trebuie inut seama, este nlocuirea materialelor scumpe sau deficitare cu alte materiale mai ieftine, dar avnd proprieti de ntrebuinare echivalente cu primele. Astfel se analizeaz dac oelurile nalt aliate pot fi nlocuite cu oeluri carbon sau slab aliate i protejate anticoroziv (placate). n unele cazuri, oelurile nalt aliate pot fi nlocuite cu oeluri slab aliate, dar tratate termic sau mecanic. Alegerea corect din punct de vedere tehnico-economic, a unui material presupune alegerea celui mai ieftin dintre materiale care corespund condiiilor impuse i care poate fi adus n form finit prin cea mai simpl i economic tehnologie.

Probleme de coroziune i protecie anticoroziv

Coroziunea reprezint fenomenul degradrii sau distrugerii corpurilor solide metalice sau nemetalice sub aciunea chimic sau electrochimic a mediului nconjurtor.Pentru a putea caracteriza comportarea unui material oarecare fa de mediul nconjurtor este necesar s se cunoasc ct mai exact condiiile n care are loc interaciunea, cum ar fi : compoziia chimic a mediului agresiv, concentraia n agent agresiv, temperatura precum i ali factori ocazionali sau permaneni.Dup natura reaciilor eterogene chimice sau electrochimice, fenomenele de coroziune se pot clasifica n coroziune chimic i electrochimic. Coroziunea chimic este provocat de aciunea chimic a mediilor gazoase sau lichide neconductoare de curent. Coroziunea electrochimic apare n urma interaciunii materialului cu mediile agresive de electrolii. Principala sa caracteristic o constituie existena unui curent electric care ia natere efectiv n timpul procesului de coroziune. Din punct de vedere practic este important a caracteriza procesul de coroziune nu numai cantitativ ci i calitativ, adic cunoaterea naturii atacului agresiv i distribuia acestuia pe suprafaa metalului. Din acest punct de vedere coroziunea este continu i discontinu sau local.Coroziunea continu poate fi, la rndul ei, uniform sau neuniform. Coroziunea discontinu sau local reprezint o concentrare a atacului pe anumite zone ale suprafeei metalice.Dup gradul de concentrare a atacului se pot deosebi mai multe tipuri de coroziune: n pete, plgi i puncte.Dup caracterul distrugerii n raport cu strucura sa, se cunosc: coroziune intercristalin, transcristalin i n cazul aliajelor cu mai multe faze coroziune selectiv.Industria chimic reprezint unul din sectoarele economiei naionale cele mai afectate datorit condiiilor grele de exploatare a utilajelor: temperaturi i presiuni ridicate, medii foarte agresive, viteze mari de circulaie a soluiilor etc. n industria chimic se ntlnesc toate tipurile de coroziune i n special coroziunea n puncte, intercristalin i selectiv. De asemenea se cunosc coroziunea n acizi, alcalii, n atmosfer, n soluie. n practic se ntlnesc i tipuri speciale de coroziune cnd alturi de agentul agresiv concur la distrugerea metalului i ali factori: tensiunile interne sau externe, microorganisme. Datorit pagubelor provocate de coroziune aceasta a devenit nu numai o problem tehnic, dar i o problem cu caracter economic i de aceea evitarea coroziunii se incepe nc din etapa de elaborare a documentaiei de proiectare.Proiectantului i revine sarcina de a include n documentaie datele privind agresivitatea corosiv a mediului n care se prevede exploatarea utilajului, de a alege materialele sau acoperirile corespunztoare mpotriva coroziunii. Deoarece nu exist reguli concrete care s permit alegerea anticipat a materialului corespunztor, decizia de a alege trebuie luat pe baza cunoaterii proprietilor corosive ale mediului, a aciunii reciproce dintre material i mediu, precum i ali factori suplimentari, ca vibraii, viteza de circulaie a fluidelor, coninutul de oxigen, hidrogen, ap, temperatur, instabilitatea structural etc. Acestea se stabilesc pe baza datelor experimentale. Datele experimentale trebuie s furnizeze informaii referitoare la:

materialele rezistente la aciunea coroziv caracteristic mediului din reactor;

informaii referitoare la coroziunea provocat de toate concentraiile mediului coroziv n ap;

informaii asupra agresivitii mediului extinse pe o gam de temperaturi (la temperatura camerei pn la temperature de fierbere)

date referitoare la aciunea corosiv a mediului peste punctual de fierbere la presiunea atmosferic;

informaii referitoare la alte efecte ca: aerarea, coninutul i natura impuritilor, viteza de deplasare a fluidului, nivelul efortului unitar din peretele reactorului;

elemente legate de starea suprafeei materialului nainte de venirea n contact cu mediul corosiv;

structura intern a materialului care ar da cea mai bun rezisten la coroziune;Oelurile inoxidabile (aliate), utilizate pentru construcia aparatelor chimice se comport variat la diferite temperature i concentraii ale mediului . Pe baza acestor date se pot stabili mrcile de oel cele mai potrivite anumitor condiii de funcionare.La temperature ridicate se folosesc oeluri refractare.Protecia mpotriva coroziunii reprezint totalitatea msurilor care se iau pentru a feri materialele de construcie, instalaiile metalice de aciunea agresiv a mediilor lichide sau gazoase. Se poate aprecia ca economic o protecie anticoroziv dac: asigur n timpul exploatrii o ntreinere uoar, nu mpiedic desfurarea normal a procesului tehnologic, nu reacioneaz cu mediile date, garanteaz calitatea produsului.La proiectarea i construcia reactoarelor chimice trebuie luate n considerare toate substanele cu care vin n contact i n funcie de aciunea corosiv a acestora, se vor alege materiale cele mai rezistente, pentru prelungirea la maximum a duratei de funcionare a aparatului

III.2. Determinarea dimensiunilor geometrice ale bioreactoruluiReactorul este de tip autoclava cu functionare discontinua.Calculul dimensiunilor geometrice ale bioreactorului:

Punctul de plecare in dimensionare este productia pe sarja PS, cu ajutorul careia se determina volumul util Vu al bioreactorului.

Vu = 21,69 m3Volumul reactorului V se calculeaza din volumul util, folosind relatia:

V =In care: Vu volumul util, respectiv volumul masei de reactie, m3; coeficient de umplere care are valorile: - 0,7 0,8 pentru lichide care nu spumeaza; - 0,4 0,6 pentru lichide care spumeaza;Adopt =0,7

V==30,98 m3Se adopta un coeficient de suplete: = 3 H = 3DIn care - H inaltimea partii cilindrice, m; D diametrul interior;V = D = =2400mm De=Di+ 2De = 2400+210=2420Se adopta =7mm

Inaltimea reactorului se calculeaza cu relatia:

H = Hv+2HcHv = f(Vv)Vv =V- Vcap -VfV = V- 2Vcap

In care:Hc inaltimea lichidului din partea cilindric;Vf volumul de lichid aflat in fundul reactorului;

Vv =30,98 - 21,990 =27m3Vf=1,990 m3Vv = ===4,6875hc = h + hc= 40+=645mm [ H = 4,6875+ 20,645=5,9775=5977,5 mm= =2,4906

Calcule de rezisten mecanicCalculele de rezisten mecanic asigur o proiectare a aparatului astfel nct s poat funciona pe toata perioada cerut in limitele de siguran admise.Reactoarele care funcioneaz la presiuni de peste 4 atm se verfic la presiunea de 6 atm. La presiuni de peste 4 atm, presiunea d calcul, pc,este mai mare de 50% fa de presiunea de lucru.Grosimea teoretic a virolei cilindrice supus la presiune interioar n condiiile ncrcate statice se calculeaz cu relaia:

In care : Di diametrul interior al recipientului, m; Di= 1,3 Pc presiunea de calcul, Mpa; Pc = 6 atm = 69,81 104Pa = 5,886 105 Pa=0,5886 MPa - coeficient de rezisten al mbinrii sudate; [1.71] X10CrNiTi 18.9-W.14541. [1.56] - efortul unitar admisibil al materialului, calculat pentru temperatura la care funcioneaz recipientul, MpaEfortul unitar admisibil al materialului se calculeaza cu relatia:

=In care: - limita tehnica de curgere a materialului la temperatura t , Mpa; 205 Mpa [ 10,p56] - coeficient de siguranta fata de limita tehnica de curgere;=1,5; [ 10,p.71]==136,66 Mpa==6,4460210-3m4mm

p =+C1+Cr l= 6.44+1,5+0,1 = 8 mm STAS Dem=2600+2*8=2616mm [10,P 67]In care: cr = coeficient de siguranta fata de rezistenta de rupere; c1 = vn =0,0530=1,5 mm

Calculul dimesiunilor geometrice ale mantalei

Pentru manta se alege, ca material de constructie, otel de tip K41STAS 2883 80.Diametrul interior al mantalei Dim= se adopta din STAS ca valoare imediat superioara diametrului reactorului.Dim= 1400Inaltimea mantalei se calculeaza functie de inaltimea lichidului din reactor. Partea superioara a mantalei este dispusa sub nivelul lichidului din aparat cu o valoare y =50 mm.Hm=Hlc+hc +x-yIn care:Hlc inaltimea lichidului din partea cilindrica a aparatului, m;hc - inaltimea fundului reactorului, m;x distanta dintre reactor si manta, m;x = = =90 mmVlv= Vu - Vf= 21,69 1,990= 19,7 m3

In care: Vu-volumul util, respectiv volumul masei de reactie, m3; Vf volumul de lichid aflat in fundul reactorului, m3; Vlv volumul de lichid din partea cilindrica a reactorului, m3;

Vlv= 4,3568Hm= 4,3568 -0,05+0,090+0,645 =50418 mmH =4,3568Hm =5,0418Grosimea peretelui mantalei = = 7,406-3m=7,4mmIn care : Di diametrul interior al recipientului, m; Di= 2,4 Pc presiunea de calcul, Mpa; Pc = 6 atm = 69,81 105 Pa = 0,5886 106 Pa=0,5886 MPa - coeficient de rezisten al mbinrii sudate; - efortul unitar admisibil al materialului, calculat pentru temperatura la care funcioneaz recipientul, MpaCc=1,5== = 136,66 Mpap =+C1+Cr l= 7,40+1,5+1,1 = 10mm STAS De=2400+ 2 =2420 mm

III.3.1. Bilan termic

Scopul realizrii bilanului termic const n determinarea cldurii utile ) cldura schimbat de cele doua fluide si determinarea cantittii de agent termic necesar. Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 = Q7+Q8+Q9+Q10+Q11+Q12+QPn care:Q1 = efectul termic al procesului biochimic;Q2 = aportul termic al agentului de rcire;Q3 = aportul termic al agitrii mecanice;Q4 = aportul termic al aerului barbotat;Q5 = aportul termic al efluienilor;Q6 = aportul termic al barbotorului;Q7 = aportul termic a cldurii acumulate;Q8 = cldura preluat de agentul termic;Q9 = cldura preluat de apa evaporat;Q10 = cldura preluat de aerul care prsete bioreactorul;Q11 = cldura preluat de efluieni;Q12 = cldura preluat de bioreactor;QP = pierderile de cldur;

Simplificri:Q7= 0Aerul nu i modific semnificativ compoziia intrnd i fiind eliminat din sistem cu aceeai temperatur.Q4 = Q10Bioreactorul are aceeai temperatur la nceputul i la finalul procesului, temperatur care coincide cu temperatura de fermentaie.Q6 = Q12Datorit faptului c procesul este discontinuu, nu exist efluieni.Q5 = Q11Q1+ Q2 +Q3= Q8 +Q9 +QPQ8 - Q2 = Q1+ Q3- Q9- QPQ1 = VuRQRQ =5105Rw/m3R=221 mmoli/m3/s

RO2=20-30Adopt RO2=25Vu=21,69Q1= Vu*RQ=21,69 3,472=7,53 104 WRQ =5105 = 6944 w/ m3

Q3 =N3 = 0,3N =120 rot /min-rot/s= 2 rot/s= 800 kg/m3d = = =0,8mQ3 = 0,3230,8 800 =1536WQ9-caldura preluata de apa care se evaporaQ9 = Dg Dc

tf=140=2149,7 kj/kg132,92171140.x x==2149,7142,92141Dg=259155,093-masa amestecului=Dc =0,01Q9 = 103 0,01=1,01103 j/sQp= 3% din QuQ8-Q2=0,97(Q1+Q3-Q9)Q8 Q2 =0,97 (7,53 104 +1536 1,01 103)Q8 Q2 = 7,45 104 (Qu)Qu= Dag Cpag(Tf-Ti)Dag= = =1,77kg /sCp = 265ti = 3Ctf = 17Ctm = 10 CCp = 265 j/kg kIII.3.2. Verificarea suprafeei de transfer termic

n reactoarele discontinui cu amestecare transferului de cldur se poate realiza prin manta,serpentin interioar sau prin ambele procedee.Transferul de cldur prin manta i serpentin interioar este cel mai folosit.Mantaua ocup 80-90 % din nltimea prii cilindrice a aparatului i tot capacu inferior.Mantaua poate sa fie fix sau demontabil.Mantaua fix se prinde prin sudur de virola cilindric i este caracteristic racordarea la 45 a acesteia cu corpul cilindric iar la partea inferioarpentru amplasarea racordului de evacuare,se face degajarea la 90 cu bordura mantalei sau se sudeaz de racordul de avacuare.Mantaua demontabil se fixeaz cu ajutorul flanelor de virol cilindric a aparatului.Se folosete manta demontabil atunci cnd se lucreaz la temperatur nalt cnd aparatul este supus coroziunii i este necesar o verificare periodic a suprafeei.Construcia mantalei,precum i amplasarea racordurilor de intrare i ieire a agentului termic trebuie s fie astfel realizate nct s se evite zonele moarte n spaiu de nclzire.Deoarece agentul termic nu trebuie s loveasc peretele reactorului n dreptul racordului de intrare se pevd plci deflectoare care inltur acest neajuns.Mantaua de nclzire,indiferent de tipul adoptat,trebuie prevzut cu supap de siguran n cazul agenilor termici sub i cu racord de aerisire pentru a asigura evacuarea gazelor din spaiul de nclzire.Agenii termici circul din spaiul dintre manta i reactor iar nlimea mantalei trebuie s fie mai mic dect a lichidului din aparat n stare de repaus.

Suprafaa de transfer termic se determin din ecuaia global a transferului de cldur: Q=k*A*DTmedQ- cldura utilK- coeficientul global de transfer termicDTmed potenialul termicA suprafaa de transfer termic

A= Q = 2,26Dtmed = 15

25C 15CDtmed = =15 5Cti = 25-5 = 20tf =25-15=10

K =

In care: 1- caracteristica fluidelor care cedeaza caldura, se determina din calcule criteriale ( Nu, Pr, Re); 2- caracteristrica fluidelor care preiau caldura, se determina diferit in functie de regimul de curgere a agentului termic prin manta (Nu, Re, Pr, Gr); Rdp1,rdp2 depuneri;Deoarece viteza de curgere a ag termic prin manta este mica este necesara stabilirea influientei convectiei libere si fortate. Se compara 0,3 Re 2 cu criteriul Gr in functie de valori se deterimina 2 fie in ambele cazuri ( atat convectia libera cat si fortata) si se adopta pentru k si 2, apoi se recalculeaza si se verifica eroarea pentru erori mai mari de 4% se reiau calculele.1Nu = CReagmPr0,330,14Nu =; Reag =; Pr = ;C= 0,75;m= 0,67d = = =0,8 mn = 2 rot/s = 800 kg/cm3 = 0,145 Pa*sRe = =7062.06Pr = = 995,57Cp=Cp =4,178 kj/kg =4,178*103 j/Kg- interpolare y=y1 + (x-x1) = 60,8510-2 W/m*KSe calculeaza initial valoarea lui1 neglijand terminul :Nu = CReagmPr0,33 = 0,757062.060,67995,570,33= 924,78631 = = = 703,4155 w/m2kPentru a afla temperatura peretelui se impune conditia de stationalitate a fluxurilor termice:q= KDtmed =1t1=........2 t2Se admite k = 250 w/m2kt1 = = = 5,33t1= Tm1 Tp1Tm1=Tf=25CTp1=25 5,33=19,67Cp= 0,150 Pa sNu = CReagmPr0,330,75 7062.060,67995,570,330,14 = 920,3551 = = = 700.00 W/m2*K

2Se impune determinarea regimului de curgere:Reapa = Di De = 2,6 2,42 = 0,18 mv = Mv = = 0,0017 m3/s-temperatura 10CDag=1,77 kg/s = 999,7 kg/m3S= = = 0,709 m2 v = = 2,39710-3Se adopta: = 1,306 10-3 Pa*sReapa = = 331,76Nu = 0,15 Re0,33Pr0,43Gr0,10,25Nu =Pr = 9,52 [1. 256]Gr =In care:L/dech > 50 = 1 [1.98]- coeficient de dilatare;=0,710-4 k-1 [1.265]Dt2 caderea de temperatura prin filmul de lichid;q = KDtmed = 1t1=.........=2t2Se adopta: 2=400 w/m2kK Dtmed = 2t2 Dt2 = = = 9,37Gr = 0,710-49,37 = 2,191060,3Re2 = 0,3 331,762 = 3,30104Gr = 2,19107 > Gr>0.3*Re2Pentru viteze mici de curgere a lichidului prin manta poate avea loc suprapunerea convectiei libere peste cea fortata, lucru care trebuie sa se tina seama in calculele de proiectare.Daca G < 0,3 Re2 atunci efectul convectiei libere asupra celei fortate este neglijabil.Daca Gr2 atunci se determina in ambele cazuri, convectie libera si fortata, iar in calcullele de proiectare se va folosi valoarea cea mai mare.

Convectie liberaNu = C (Gr Pr)mIn care C si m au rmatoarele valori pentru placi si cilindri verticali: Daca Gr Pr >108 atunci C = 0,129 si m = 0,3 [1.99]Nu = 0,129 ( 2,08 108)0,33 = 71,70Gr*Pr=2,19*107*9,52=2,08*1082 = = = 242,385 w/m2k

Convectia fortataNu = 0,15 Re0,33Pr0,43Gr0,10,25Pentru a determina temperatura peretelui se utilizeaza ecuatia:Tp2 = Tm2 + t2 = 10 + 9,37 = 19,37CPr la 19,37C,avem interpolare

Prp = 7,17 [1.265]Nu = 0,15 331,760,33 9,520,43(2,08 108)0,1 0,25= 10,2662 = = = 34,704 w/m2 kSe adopta:rdp1=5,37 10-4m2kwrdp2 = 1,72 10-4m2kw = 2,15 10-4 m2wK = =154,528 W/m2*kSe reiau calculele cu aceasta valoare a coeficientului global k de transfer termic:Dt1 = = = 3,29Tp1 = 25 3,29 =21,71CSe adopta = 1480 Pa=0,148 PasNu = 0,757062,060,67995,570,330,14 = 912,97Nu = 1= = = 694,427 W/m2K2 = t2 = = = 9,6610CGr = = 2,96107P2 la 10C=9,52Convectia fortata

Nu= 0,129 ( Cr Pr)0,33 = 0,129 (2,96 107 9,52)0,33 = 72,2622= = = 244,56 W/m2K K = = 154,96e = 100 = 0,27%A = = = 31,62 m2Am = 1,15 31,62 = 36,363 m2 aria necesara transferului termicDeterminarea suprafatei reale de transfer termic:Sm = Sv + SfDmed==2,41 mSv = AmHv = Dmed (Hlv- 0,05)= 2,41 (4,3568 0,05) =32,5912D0=3001mSf = = = 7,0697Sm = 32,5912+ 7,0697 = 39,660 m2

III.3.3. Determinarea grosimii izolaiei.

Pentru a limita schimbul de caldura cu mediul exterior se folosesc materiale termoizolante. Materialele termoizolante sunt acele materiale la care coeficientul de conductivitate termica este mai mic de 0,12 W/m k.Aceste materiale trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii: Sa aiba densitate volumica mica; Sa fie ieftine si sa se monteze usor; Sa fie corozive fata de metale; Sa fie rezistente la temperaturi de lucru, la umiditate atmosferica si la actiuni mecanice;Principalele materiale termoizolante folosite in industria chimica sunt: azbestul, vata de sticla, vata de zgura, vata minerala, diatomitul, alfolul, masele plastice, pluta etc. Dintre acestea se opteaze pentru vata de sticla.Vata de sticla se foloseste sub forma de saltele cu grosimi de 15 60 mm; se protejeaza la exterior cu carton asfaltat, tabla galvanizata sau cu un strat de gips. Temperatura maxima de utilizare este de 600C.Grosimea materialului termoizolant se calculeaza astfel incat temperatura peretelui exterior al aparatului sa nu depaseasca 50C. Aceasta grosime se calculeaza cu relatia: Pentu perete cilindric: ln = 2 -

In care: - este temperatura medie a fluidului 1, respectiv fluidul 2;- pierderea specifica de caldura pentru peretele cilindric pe unitate d elungime;- diametrul interior si exterior al peretelui, diametrul izolatiei si respectiv al stratului protector;- coeficientul individual de transfer de caldura pentru fluidul 1, respectiv, fluidul 2(aer);- conductivitate termica a materialului din care este construit aparatul, a izolatiei termice, respectiv al stratului protector;La aplicarea ecuatiei se fac urmatoarele observatii: Rezistenta termica a peretelui se poate neglija; Mantaua, izolatia este utila, in special cand se sterilizeaza bioreactorul cu abur viu;

Fig. Transferul de caldura printr-un perete izolat termic,perete cilindric

Se admit urmatoarele temperaturi:Tm1=125 C Tm2=20 C diz=0,05 w/mk = 0,085 +0,0002Tm2Tm2 = 45C=0,094 W/mKPentru aparate in spatii inchise cu temperaturi ale suptafetelor pana la 150C coeficientul se calculeaza cu relatia:= 9,74 +0,07 In care:- reprezinta diferenta de temperatura dintre mediu pentru care se calculeaza : = 130-125=5C 9,74 +0,075=10,09 w/m2k: = Tp2 - =45-20=25C=9,74 +0,07 25=11,49 w/m2kDeterminarea grosimii izolatiei presupune cunoasterea pierderilor specifice de caldura, iar pierderile de caldura se calculeaza cu relatia:qeIn care : =0,2Qu=7,45*104 [p105..]=0,03Qu= 0,037,45104=2235Le=HV +=6,0487 ++2 = 7,674m qe==242,702 w/mkln = 2 - In care termenul se aproximeaza cu 0,01.ln = 20,05 ln =0,1289

= 1,137= 1,137= 2,616 1,137 = 2,9743 m Grosimea izolatiei===0,1791msp=0,015mdsp=+2sp=2,9743+20,015=3,00433 mln=

Diz=2,956m

Dsp=2,956+2*0,015=2,986

ln=

III.4. Consumul de energie la amestecare.

Agitarea mecanic reprezint procedeul cel mai folosit n industria chimic pentru amestecarea lichidelor miscibile, nemiscibile, newtoniene i nenewtoniene, datorit posibilitilor variate de realizare a ei n ceea ce privete turaia i spectrul de curgere.n funcie de proprietile fizice ale lichidului de fermentaie s-a ales un agitator tip turbin cu palete plane, cu 3 agitatoare cu ax, cu caracteristicile:Tipul de agitatorD/dH1/dH3/ds/dns

Agitator turbin cu palete plane:L/d=0.25;w/d=0.23310,14

Agitator cu palete: w/d=0.253310,14

Agitator elice3310,14

Tab Valorile geometrice specifice pentru diferite tipuri de agitatoare.Semnificatia marimilor de mai sus corespunde celor din figurile urmtoare:

Fig. Fermentator Fig. Agitator tip turbin cu palete plane

- inaltimea bioreactorului,m;

- distanta de la agitator la fundul bioreactorului,m;

- distanta intre paletele agitatorului pe ax,m;

- latimea sicanei,m;

- latimea paletei agitatorului,m;

- lungimea paletei agitatorului,mn procesele de fermentaie, rolul agitrii este asociat cu transportul de oxigen i substane nutritive la microorganisme. Puterea necesar agitrii depinde mult de tipul microorganismului, fiind cuprins ntre o,1-1,4 kW/m3 de mediu. La anumite microorganisme aceast limit de energie este mai restrns, iar abaterea de la limite are efecte nedorite.Consumul de energie n procesele de fermentaie depinde de dimensiunile fermentatorului i ale agitatorului, de mrimea i numrul de icane, de coninutul de aer, de constantele fizice ale biomasei.

Dimensionarea agitatorului.=3=3 H1= =1 H2 ==1 H3= =1 s= =0,25 L=

=0,2 W= Consumul de energie la agitarea mecanic se calculeaz n dou perioade: Perioada de pornire Perioada de regin constantn perioada de pornire, consumul de energie se calculeaz:Pp =( 2,5-4) PP- consumul de energie n perioada de regim constant, WConsumul de energie n perioada de regim constant se calculeaz cu relaia:

d- avergura agitatorului ( diametrul cercului descris de agitator) , m;n- turaia agitatorului, rotaii/s;- densitatea lichidului supus agitrii, kg/m3;C i m- constante specifice fiecrui tip de agitator.Criteriul Reynolds pentru agitare se calculeaz cu relaia:

n=120 rot/min=2 rot/ secc= 5,98m=0,15

Deoarece pe axul agitatorului avem 3 agitatoare:

Consumul de energie n perioada de regim constant, trebuie s amplificm cu un coeficient care ine seam de: Prezena tijei Rugozitatea pereilor etc.

Standardizare-indrumar pag 282PSTAS=18,5 kW

Ddopt Pp=2.5

III.4.1. Calculul de rezisten al arborelui agitatorului.Diametrul arborelui agitatorului se calculeaz funcie de momentul de torsiune la care este supus:

Mt- momentul de torsiune, ;- efortul unitar admisibil la torsiune, N/m2;Momentul de torsiune se calculeaz, funcie de puterea motorului care acioneaz agitatorul, cu relaia:

k- coeficient de suprasarcin, cu valori: 1,5- pentru condiii de lucru uoare 2,5- pentru condiii de lucru grelep- puterea motorului, kWn- turaia- randamentul total al transmisiei.=7873.16 NAdopt K=2,2n= 1200 rot/minP=40=Se adopt: Efortul unitar admisibil la torsiune se ia funcie de materialul de construcie al arborelui agitatorului:

III.4.2 Dimensionarea barbotorului.Distribuitorul de gaz se amplaseaz astfel nct traseul bulelor de gaz s fie ct mai lung posibil.Orificiile de ieire a gazului din distribuitor sunt dispuse elicoidal i au diametrul de 3-6 mm.Viteza de deplasare a bulelor de gat prin lichid este foarte mic.Presiunea aerului sau a gazului trebuie s fie suficient pentru crearea unei presiuni dinamice n conduct, pentru nvingerea rezistenelor locale i prin frecare n conducta de gaz precum i pentru nvingerea presiunii hidrostatice a coloanei de lichid din aparat:

Se admit:

db=dag=0,8 m =0,145=800 kg/m3Se adopt: V=15m/sDaer=( din etapa de fermentaie)

Fig Agitare pneumaticBarbotorul se pozitioneaz la jumtatea distanei dintre baza bioreactorului i primul agitator de pe ax.Se adopt:L1= 2 mHl=0,1 mL2=

Pentru a calcula numrul de orificii se consider:

Rezistenele locale Intrare n eav 0,5 Ventil 4,7 2 coturi 90 - 0,15 Curb 360 - 0,12 Ieire din eav 301,11

Rugozitatea

L=L1+L2+Lb = 2+5,4775+2,51=9,9875

Convertimp Pa n atmosfere:

III.5. RacorduriRacorduri

Bioreactorul este prevazut cu urmatoarele racorduri:1. Racordul pentru alimentarea mediului de cultura.2. Racord pentru evacuarea amestecului de reacie. 3. Racord pentru intrare agent termic4. Racord evacuare agent termic5. Racord intrare aer.6. Racord evacuare aer.7. Racord alimentare antispumant.8. Racord termometru.9. Gura de vizitareDiametrul racordurilor se calculeaz din ecuaia debitului.Se admit n acest scop viteza de circulaie a fluidului conform literaturii.

1.Racord pentru alimentarea mediului de cultur

- timp de alimentare,s. Se adopt viteza

Se recalculeaz viteza:

2.Racord pentru evacuarea amestecului de reacie Racordul pentru evacuarea mediului de cultur are aceeai dimensiune ca i racordul de alimentare a acestuia:

3. Racord pentru intrarea agentului termic

Cunoscnd debitul masic de agent temic,din bilanul termic,se determin debitul volumic:

- densitatea agentului termic la temperatura medie,kg/m3.Viteza pentru alimentarea agentului termic se admite 1 m/s.

Se recalculeaz viteza:

4. Racord pentru evacuarea agentului termic

Racordul pentru evacuarea agentului termic are aceeai dimensiune cu cel pentru intrarea agentului termic: d STAS = 38x2,5mm

5. Racord intrare aer

Se recalculeaz viteza:

6.Racord evacuare aer

Racordul pentru evacuare aer are aceeai dimensiune ca si cel pentru admisie aer:

7.Racord pentru termometru

Pentru termometru racordul are urmatoarele dimensiuni:

8.Racord alimentare antispumant

Se recalculeaz viteza:

9.Gura de vizitare

Gura de vizitare se monteaz pe bioreactor n scopul examinrii vizuale,curire sau splare a spaiului interor precum i pentru montarea eventualelor dispozitive interioare.Gura de vizitare va permite intrarea sau ieirea unui om cu echipament de protecie i cu trusa de scule.Gura de vizitare va avea capac plan rabatabil,cu diametrul de 600 mm.

Figura Gura de vizitare

Figura. Flana rotund plata pentru sudare Tabel : Dimensiuni pentru flane rotunde plate pentru sudareDn

Recipient(teava)

Flansa

Surub filet

de di S d1 d2nd3 d4 b c1

200219 320280818220 22258 M16

3238 120 90414 38,5 14 70 M12

1520 80 55 411 20.5 10 40 M10

600 6008 720 680 2418 618 40 653 M16

III.6. Supori.

Pentru a alege suporii pentru rezervor trebuie s se calculeze masa acestuia:Calculul masei vasului se face cu relaia:MAPARAT=MVAS+MMANTA

Masa capacului se ia din tabele funcie de diametrul interior i grosimea pereilor rezervorului.

pentru

Masa virolei se determina cu relaia:

Masa rezervorului se majoreaz cu30% inns cont de prezena racordurilor, a flanelor etc.

Masa mediului de cultura:

Masa totala a rezervorului se calculeaz cu relaia:

Se vor utiliza 8 suporti laterali. Sarcina maxima va fi:

Tabel . Tab Dimensiunile principale ale suporturilor lateraleNr.Crt.Sarcina max.pe suport, kN Dimensiunile suportului mmSurubancorarefiletSupraf.max.de sprijin a suportuluicm2

aa1bb1b2c1c2fhh1s1ld

A B

1 40170135160185140305010824029084036M12146229

Figura . Suporturi laterale fara placa, executate prin sudare din elementecomponente, tip I, varianta B.

Anexa 1 Fia tehnic

1.Denumire utilaj: bioreactor de obtinere a penicilinei G.2.Poziie de funcionare: vertical3.Numar de aparate: 14.Utilizare: obinerea penicilinei G prin fermentaie discontinu5.Dispozitive i funcionare: bioreactor cu funcionare discontinu,prevazut cu manta,agitator tip turbin,barbotor

6.Dimensiuni caracteristice: - diametru bioreactor:

- diametru manta:

- naltime bioreactor:

- naltimea mantalei: 7.Conexiuni:

- racord pentru alimentarea mediului de cultur:,

- racord pentru evacuarea mediului de cultura: ,

- racord pentru intrarea agentului termic:

- racord pentru evacuarea agentului termic:

- racord intrare aer:

- racord evacuare aer:

- racord pentru termometru:

- racord alimentare antispumant:

- gura de vizitare:8.Alte caracteristici: bioreactorul este prevazuti cu suporti laterali, cu sarcina maxima pe suport de 40 kN.

Capitolul IVElemente de automatizare a reactoruluiReglarea automat a presiunii Pentru reglarea presiunii n vase nchise (reactoare chimice, coloane de distilare) se pot utiliza diverse scheme:

se acioneaz asupra unor debite gazoase de evacuare;

se coreleaz reglarea presiunii cu regimul termic.Se prezint reglarea presiunii ntr-un reactor n care se desfsoar o reacie n faza gazoas i din care se evacueaz n atmosfer un flux gazos.

PRODUIREACTANIPC

Figura .nr.5.1 Reglarea presiunii ntr-un reactor

Reglarea automat a nivelului

Reglarea nivelului este o problem frecvent n industria chimic. Se cere fie reglarea nivelului la o valoare de referin, deci o valoare precis, fie reglarea nivelului funcie de repere (minim i maxim), deci o reglare cu performane mai slabe.ntr-un reactor chimic n care reacia se desfoar n faza lichid,nivelul este o variabil important a procesului. Meninnd nivelul la o valoare de referin, se menine constant timpul de staionare n reactor, ceea ce asigur o condiie de lucru la conversie constant.[ 8 ]

PRODUSEPCREACTANI

Figura . nr 5.2 Reglarea automat a nivelului

Reglarea compoziiei unui amestec lichidReglarea compoziiei prezint o serie de dificulti legate de caracterul specific al analizoarelor ( construite pentru determinarea concentraiei unui singur component dintr-un amestec) de ntrzierile de transport datorate distanelor ntre punctul de luare a probelor i cel de analiz, de neliniaritile introduse n bucla de reglare sau de faptul c multe analizoare nu sunt suficient de robuste sau de sigure n exploatare.De multe ori, n locul reglrii directe a compoziiei, se procedeaz la o reglare inferenial, respectiv se msoar un parametru corelat biunivoc cu compoziia (presiune,temperatur)Se aduc ntr-un vas dou lichide A i B . Pe recirculare analizatorul M msoar compoziia produsului i informeaz regulatorul de compoziie AC, care acioneaz asupra debitului B. Este preferabil s se stabilizeze debitul A ,nlturnd astfel o posibil peturbaie.

FC

MAC

Figura . nr 5.3 Reglarea compoziiei ntr-un amestec lichid

Reglarea automat a pH-ului

Reglarea pH-ului ridic probleme deosebite din dou motive considerate principale:a)caracteristica neliniar a pH-ului duce la un ciclu limit, de oscilaii n bucla de reglare;b)domeniul larg de variaie a debitelor crora li se regleaz pH-ul determin o reglare nesatisfctoare dac exist un singur element de execuie deoarece acesta trebuie s acopere o plaj mare de variaie a debitului de neutralizare.ntr-un reactor cu amestecare, pH-ul se poate regla printr-o cascad pHC-pH.

Materie prim la neutralizareReactant de neutralizare

pHC

pHC

Figura. nr. 5.4 Reglarea pH-ului printr-o cascad pHC-pHC

Reglarea automat a temperaturii

Reglarea temperaturii este o problem important deoarece cu ajutorul acestui parametru, se stabilesc valori ale constantelor de vitez sau ale echilibrului termodinamic. n conducerea unui proces intereseaz nu numai aspectul calitatic, ci i cel economic, fapt pentru care trebuie realizat reglarea cu precizie a temperaturii.Pentru reglarea temperaturii se manevreaz, n cele mai multe cazuri, debitul de agent termic sau de combustibil. Utilizarea unei bucle simple realizeaz o reglare aproximativ a temperaturii n jurul valorii prescrise, n timp ce un SRA evoluat va conduce la o reglare precis.[ 8 ]

Reactani

TC

TC

Agent termicFluit tehnologic

Figura nr .5.4 Reglarea automat a temperaturii

Fluid tehnologicSisteme de control al nivelului spumrii

Senzorii sau electrozii de contact reprezint cea mai simpl soluie pentru controlul formrii spumei. Aceste sisteme sunt constituite din dou fire metalice fixate ntr-un corp izolant, a cror capete sunt plasate la o foarte mic distan unul de altul. Acest tip de senzor se plaseaz la o anumit nlime deasupra mediului lichid din interiorul bioreactorului. Prin atingerea spumei la extremitile capetelor neizolate ale firelor metalice, se realizeaz practic un contact electric cu apariia unui semnal analitic, care dup o prealabil amplificare poate declana un sistem de avertizare optic sau acustic, sau ambele. Simultan, semnalul dat poate aciona sprgtorul mecanic de spum, sau dup un anumit interval de timp sistemul de adugare a agentului de antispumare.n cadrul sistemelor cu contact, de control al formrii spumei, au fost descrise i dispozitive bazate pe utilizarea unor electrozi capacitivi acoperii cu teflon.La toate aceste sisteme cu electrozi de contact, dup scderea nivelului spumei, prin acionarea mecanic, fizic sau chimic, se produce implicit deschiderea circuitului electric i ntreruperea avertizoarelor optice sau acustice, ct i ntreruperea sistemelor de combatere a formrii spumei. n acest mod ori de cte ori are loc o cretere a nivelului spumei peste o anumit limit, la care este plasat senzorul, are loc declanarea sistemelor de avertizare i combatere a spumei, iar dup scderea nivelului spumei sunt deconectate sistemele respective

.

1-nivelul lichidului mediului de cultur; 2-spum; 3-corpul senzorului; 4-surs electric; 5-averizor optic; 6-avertizor acustic. Figura nr. 5.5 Principiul constructiv al unui senzor de contact pentru controlul form[rii spumei

1-senzor; 2-spum; 3-lichid; 4-sistem de amplificare; 5-electrovalv; 6-rezervor cu lichid antispumant; 7-sistem de egalizare a presiunii.Figura . nr. 5.6 Reprezentarea schematic a unui sistem automat de control al formrii spumei i reglarea automat a antispumanilor.Reglarea concentraiei de oxigenSenzorul Mancy: este un sensor de tip galvanic, iar diferena major fa de sensorul Clark, const n eliminarea complet a rezervorului cu electrolit. ntreaga cantitate de electrolit se gsete sub forma unui film plasat ntre electrozi i membrana permeabil pentru.Suprafaa relativ mare a catodului din argint (un disc cu diametrul de 0,6 cm) face posibil msurarea semnalului analitic prin conectarea direct a sensorului la un ampermetru.Datorit acestui principiu constructiv, sensorul nu prezint rspuns histerezis. n schimb acest sensor prezint o mare dependen a semnalului analitic fa de micarea lichidului probei de analizat. Astfel, pentru o acceai prob, s-a costatat un rspuns al sensorului de aproximativ 20 ori mai mare, n condiii de agitare comparativ cu proba negativ .

1-cotod (Ag); 2-anod (Pb); 3-electrolit (pelicul); 4-membran; 5-corpul senzorului material plastic; 6-inel din cauciuc.

Capitolul VNorme de protecie a muncii i norme P.S.IV.1. Tehnica securitii i igiena muncii

Protecia muncii cuprinde totalitatea msurilor luate pentru a se asigura tuturor oamenilor muncii condiii bune de munc, pentru a-i feri de accidente i boli profesionale.Protecia muncii face parte integrant din procesul de munc.n industria chimic problema proteciei muncii este deosebit de important deoarece pe lng factorii de periculozitate comuni cu alte ramuri industriale, elementele mobile(periculoase) ale utilajelor, aciunea curentului electric, degajri importante de caldur, zgomote i trepidaii intervin i numeroi factori specifici industriei chimice, cum ar fi:

degajri de substane toxice; prezena frecvent a unor substane inflamabile; posibilitatea exploziilor cauzate de amestecuri explosive; operaii cu lichide agresive care pot provoca arsuri chimice; temperaturi ridicate.

Protecia muncii are urmatoarele trei aspecte:

Protecia juridic a muncii reprezentat de legislaia referitoare la protecia muncii, legislaie constituit n principal din:

codul muncii; legea nr. 5/1965 cu privire la protecia muncii; HCM nr. 2896/1966 cu privire la accidentele de munc; Legea nr. 1/1970 privind organizarea i disciplina muncii; Decretul 400/1981; Alte HCM-uri, decrete elaborate de consiliul de stat, instruciuni i ordine elaborate de ministere. Protecia sanitar a muncii cuprinde msurile pentru crearea unor condiii fiziologice normale de munc i de suprimare a riscului mbolnvirilor profesionale.

Protecia tehnic a muncii const n msuri tehnice i organizatorice pentru uurarea muncii i prevenirea accidentelor de munc.n baza legislaiei, Ministerul Muncii mpreun cu Ministerul Sntii au stabilit Norme republicane de protecie a muncii care cuprind cadrul general de tehnica a securitii muncii i normele de igien a muncii, ambele obligatorii pentru toate ministerele.Conducerile ntreprinderilor i institutiilor elaboreaz la rndul lor Instruciuni de protecie a muncii pentru condiiile de lucru particulare i specifice unor setii, ateliere i locuri de munc.Instruirea oamenilor muncii este obligatorie.Nici un angajat nu poate fi primit la un loc de munc i pus s lucreze dect dup ce a fost instruit i s-a facut verificarea nsuirii cunostinelor.La proiectarea intreprinderilor chimice este necesar sa se determine n prealabil categoria de pericol pe care l prezint procesul tehnologic proiectat, dup care se trece la amplasarea cldirii i a construciilor pe planul general de ansamblu.La amplasarea cladirilor din industria chimic trebuie s se evite terenurile prea apropiate de regiuni sau cartiere unde exist pericole de incendii sau de explozii.Distana care trebuie prevazut este funcie de categoria de pericol de incendiu a fabricaiei i gradul de rezisten la foc al cladirilor.Una din msurile de baz ale tehnicii securittii la amplasarea cldirilor industriale este izolarea corect a cldirilor, a construciilor i depozitelor.Normele departamentale de protecie a muncii elaborate de Ministerul Industriei Chimice cuprind atat normele de tehnica securitii muncii ct i normele de igiena a muncii.Msurile de tehnica securitii muncii se pot clasifica n: .Msuri generale care se refer n principal la alegerea amplasamentului intreprinderii, la planul general al acesteia i la protecia muncii n cladirile industriale; Msuri speciale care se refer la particularitile tehnice ale proceselor; Msuri de protecie individual a muncitorului care se refer la folosirea echipamentului i materialelor de protecie individual prevazute de norme.n industria chimic se aplic atat normele specifice acestei industrii ct i norme de tehnica securitii muncii pentru activiti nespecifice industriei chimice, dar care exist n diverse uniti chimice.V.2. Norme de igien a munciiNormele de igiena a muncii se refer la principalii factori profesionali nocivi din mediul de producie. Ele stabilesc valorile limita sau optime ale acestor factori, valori care, respectate, previn mbolnvirile profesionale i asigur condiii normale de lucru.n aceste norme sunt tratate probleme referitoare la efortul fizic, microclimatul ncaperilor de lucru, precum i prevenirea mbolnvirilor profesionale i a accidentelor de munc provocate de gaze, vapori i pulberi.Se dau concentraiile maxime admise n atmosfera zonei de lucru, n mg/m3 aer, la cca. 400 substane, de asemenea norme referitoare la iluminat, nivel de zgomot i vibraii.V.3. Msuri P.S.I.Incendiile i exploziile se produc numai atunci cnd sunt prezente n cantiti suficiente trei elemente:substata combustibil, oxigenul i cldura.Cauzele principale ale incendiilor i exploziilor se datoresc, pe de o parte aprinderii i autoaprinderii, iar pe de alt parte nerespectrii parametrilor procesului tehnologic, lipsei de instructaj, de atenie, de curaenie, etc.Exploziile pot fi provocate de depirea instantanee a limitei de rezisten a pereilor vaselor (cazane, rezervoare, etc.) produs de presiunea gazelor sau vaporilor. Exploziile produse de gazele combustibile, vapori sau praf, n amestec cu aerul sau oxigenul au loc numai la anumite concentraii, care variaz cu presiunea i temperatura amestecului.Incendiul izbucnete ca urmare a depozitrii n secii a unor substane uor inflamabile sau explozive, care depaesc cantitile admise, precum i a depozitrii lor necorespunzatoare n ambalaje deteriorate, lang sursa de caldur i lipsa de supraveghere a lor. Cea mai fracvent cauza de aprindere este flacara direct produs de diferite surse.Caldura degajat n cursul unor reacii chimice exoterme, poate constitui deasemenea, o sursa de aprindere provocnd incendiul. Deosebit de periculos este contactul acizilor concentrate (H2SO4, HNO3) cu substanele combustibile.n timpul desfurrii proceselor tehnologice sunt cazuri cnd incendiile sau exploziile se produc datorit aprinderii substanelor combustibile, fie de la o scnteie electric, fie prin ncalzirea exagerat a conductorilor electrici i aprinderea materialului izolant.Incendiile mai pot fi provocate, de asemenea, din cauza electricitii statice i a descrcrilor atmosferice.Pentru a cunoate msurile necesare care trebuie luate n vederea prevenirii incendiilor i exploziilor se impune studierea amanunit a tuturor locurilor de munca, din punctul de vedere al posibilitilor de izbucnire a incendiilor i exploziilor, spre a putea lua msurile necesare pentru evitarea lor. S-a aratat c izbucnirea incendiilor sau exploziilor se datoreste prezenei a trei elemente: substana combustibil, sursa de caldur i aerul sau oxigenul. Lipsa sau reducerea unuia din cele trei elemente face ca incendiul sau explozia sa nu mai aib loc sau s se termine repede, far urmri grave.Deci, masurile generale prevenirii incendiilor sau exploziilor sunt, n principal, urmatoarele: -Evitarea sau reducerea substantei combustibile;-Evitarea sau reducerea sursei de caldur;-Evitarea sau reducerea oxigenului, aerului sau a substanelor cu un coninut mare de oxigen;-mpiedicarea contactului substanei combustibile cu surs de caldur;-Controlul permanent al surselor de caldur i cunoaterea caracteristicilor periculoase ale substanelor combustibile;-Controlul automat al concentraiilor de oxigen n zona de pericol.V.3.1. Materiale folosite pentru stingerea incendiilorMaterialele stingatoare sunt acele materiale care, folosite ntr-un anumit mod n zona de ardere, actioneaz defavorabil asupra condiiilor necesare arderii, oprind arderea.Materialele stingatoare se folosesc fie n stare gazoasa, lichid sau solid, fie sub forma unor amestecuri de lichide cu gaze sau lichide cu substane solide, nsa procesul i rapiditatea aplicrii sunt factorii hotrtori al stingerii incendiilor.Cele mai raspandite substane stingatoare sunt:apa, aburul, soluiile apoase de sruri, CCl4, CO2, spuma chimic , prafurile stingatoare.Apa. Folosirea apei la stingerea incendiilor se bazeaz pe proprietile ei de rcire i izolare termic.Proprietile de rcire ale apei se datoresc capacitii de absorbie a cldurii i cldurii latente de vaporizare, care au o valoare important.Racirea suprafeelor aprinse va fi cu atat mai mare cu cat cantitatea de apa transformat n vapori va fi mai mare. Dei apa posed astfel de caliti pentru stingerea incendiilor, domeniul ei de utilizare n acest scop este limitat.Produsele petroliere i dizolvanii organici nemiscibili cu apa, avand o densitate mai mica, plutesc la suprafaa ei i ard n continuare.Apa folosit la stingerea incendiilor conine sruri, deci este bun conducatoare de electricitate. Din acest motiv folosirea ei la stingerea incendiilor produse n instalaii de nalta tensiune trebuie s se fac utilizandu-se dispozitive speciale. Unele substane reacioneaz violent cu apa, producnd o degajare mare de caldur i de gaze, care pot da natere incendiilor i exploziilor. La stingerea incendiilor se folosesc jeturi de apa compacte sau pulverizate.Aburul. Stingerea incendiilor cu ajutorul aburului se bazeaz pe reducerea concentraiei de oxigen din zonele de ardere.Folosirea aburului pentru stingerea substanelor gazoase, lichide i solide se face n locurile unde exist instalaii de cazane i sisteme fixe de stingere. n afar de reducerea concentraiei de oxigen din zona de ardere, la stingerea incendiilor contribuie i efectul mecanic al jetului.Acest procedeu se folosete la stingerea incendiului la coloanele de rectificare, la conducte, etc.Solutii apoase de saruri. n scopul mbuntirii calitii apei se folosesc adaosuri:CaCl2, Na2SO4, (NH4)2SO4, etc. Prin evaporarea apei, aceste soluii formeaz la suprafaa materialului aprins un strat de sare care se topete.n urma dezagregarii se degaja gaze necombustibile care reduce concentraia oxigenului n zona de ardere, contribuind astfel la stingerea incendiului.Soluiile de sruri se folosesc la stingatoarele manuale.Tetraclorura de carbon. Are proprietatea de a stinge focul, ns folosit n ncperi nchise poate da nastere fosgenului, gaz foarte toxic.n scopul reducerii formrii fosgenului se adaug n CCl4, diferite substane ca: aniline, ammoniac, benzen, etc.Tetraclorura de carbon se utilizeaza la stingerea incendiului la instalaii electrice de nalt tensiune, la motoarele cu ardere intern, la substanele lichide i solide pe o suprafa mica, etc.Bioxidul de carbon. Nu arde i este un slab conducator de electricitate, ceea ce permite folosirea lui la stingerea incendiilor n instalaiile electrice.Introdus n zonele de ardere, CO2 dilueaz atmosfera, reducnd concentraia substanei combustibile i a oxigenului din atmosfer de ardere, micorand sau oprind arderea.Bioxidul de carbon nu poate opri arderea pentru o serie de substane ca bumbacul, peliculele cinematografice, etc., care pot s ar i n mediu inert.Spumele stingatoare. Spuma este format din bule de gaz nconjurate de un strat subire de lichid. n prezent se folosesc dou feluri de spume: chimice i mecanice (aeromecanice).Spuma chimica este rezultatul unei reacii chimice i se compune din trei bule de gaz (CO2) care au un nvelis din soluii apoase de sruri.Spumele mecanice se realizeaz prin amestecarea mecanica a soluiei.Densitatea spumelor este mica i n consecin plutesc pe suprafaa lichidelor usoare separnd flacara de substana combustibil.Prafuri stingatoare. n compoziia acestor prafuri intra diferite sruri (CaCO3, bicarbonate de sodium, alaun, etc.) substane care prentmpina aglomerarea srurilor (talc, kiselgur, praf de azbest) i substane care contribuie la topirea lor( NaCl, CaCl2).Prafurile stingatoare mpiedic dezvoltarea arderii prin acoperirea suprafeelor solide aprinse cu un strat izolator care prin topirea sri contribuie mai activ la stingerea incendiului. Degajarea unor sruri, produce gaze incombustibile care contribuie la stingerea incendiului.Stingatoarele de incendiu cu praf sunt acionate prin presiunea unui gaz incombustibil (CO2), jetul de praf actionnd mecanic asupra zonei de ardere. Jeturile de praf avand o conductivitate electrica mica pot fi utilizate pentru stingerea incendiilor instalatiilor electrice.

Bibliografie

1. C. Oniscu, D. Cascaval, Inginerie biochimica si biotehnologie, vol I, Ingineria proceselor tehnologice, Ed. InterGlobal, Iasi 2002.2. C. Oniscu, D. Cascaval, Inginerie biochimica si biotehnologie, vol I, Procese de separare, Ed. InterGlobal, Iasi 20023. C. Oniscu, Tehnologia produselor de biosinteza, Ed. Tehnica, Bucuresti, 1978.4. Gh. Cristian, E. Horoba, Emil Muresan, Proiectarea reactoarelor chimice Indrumar, Ed, Performantica, Iasi, 2005.5. Stefan Ungureanu, Conducerea automata a proceselor.- Teorie si aplicatii in ingineria chimica, vol. I, ed. Matrix Rom, Bucuresti 20056. Pavlov K.F., Romankov P.G., Noskov A.A., Procese si aparate in industria chimica, Ed. Tehnica, Bucuresti, 1981.