Технические требования к материалам и аппаратам, используемые в химико-фармацевтической промышленности
При создании аппарата с целью проведения технологического процесса необходимо учитывать эксплуатационные, конструктивные и экономические требования, а также охрану труда и технику безопасности в промышленных условиях. Требования к материалам и аппаратам
Аппарат создается для проведения определенного технологического процесса, требующего определенных условий. Такими условиями являются: v. Температура и давление, при которых осуществляется процесс; v. Скорость движения и взаимный контакт потоков; v. Механические, тепловые и др. воздействия. Эксплуатационные требования
Так, при варке холосаса, содержащего сахар и пектиновые вещества, могут образовываться осадки на поверхности обогрева и скапливаться продукты карамелизации, которые влияют на процесс теплообмена, поэтому рационально применение котла.
Главной характеристикой аппарата является его производительность, т. е. Количество получившего готового продукта за единицу его времени. Более полно характеризует конструкция производительность, отнесенная к 1 м квадрат поверхности, например: напряжение выпарных аппаратов-количество воды, выпаренной за ч и отнесенное к 1 м квадрат2 его поверхности. Производительность аппарата можно увеличить интенсификацией процесса, заменой периодических процессов непрерывными, механизацией и автоматизацией их.
При проектировании нового аппарата с соблюдением эксплуатационных требований ставятся такие условия: v Минимальная масса; v Обеспечение соответствующей прчности; v Применение стандартных легко заменяемых деталей и узлов, v А также удобство в эксплуатации, ремонте, монтаже и разборке; технологичность в изготовлении. Конструктивные требования
При проектировании аппарата, чтобы уменьшить его массу, используют такую форму, при которой отношение боковой поверхности аппарата к его обьему было бы минимальным. Самое малое отношение поверхности к обьему имеют аппараты шаровые, последние используются при создании хранилищ для жидкостей. При проектировании аппаратов цилиндрической формы с крышкой и плоским дном уакзанное условие сохраняется при соотношении Н: D=2(Нвысота, Д-диаметр). Изготовление отдельных деталей и узлов из материалов высокой прочности также уменьшает массу аппарата.
Аппараты и приборы для химикофармацевтического производства проектируют и изготавливают с требуемым запасом прочности, снабжают их предохранительными системами, предупреждающими аварии, а также ограждают его движущиеся детали и узлы. Требования ттехники безопасности и промышленной санитарии
Поэтому используют наиболее удобные в этом отношении герметически закрытые аппараты непрерывного действия, в которых контроль осуществляется с пульта управления автоматически с соответствующей двойной защитой(например тепловая и электрическая). Аппараты фарм производств должны строго соответствовать высоким сангиг требованиям, предупреждающим бактериальное, механическое или химическое загрязнение и разложение ЛС.
Для обеспечения уаказанных условий аппараты должны быть герметичны, удобны для возможной тщательной зачистки и дезинфекции, кроме того, аппараты должны быть изготовлены из материалов, не взаимодействующих с окружающей средой, перерабатываемыми материалами.
Затраты на проектирование, изготовление, монтаж и эксплуатацию хим-фарм аппаратов с учетом оптимально-реальных условий должны быть минимальными и обоснованы техническо-экономическими расчетами. кономическая целесообразность внедрения в производство аппарата зависит от качества производимой на нем продукции и затрат на его обслуживание. Экономические требования
Перед проектированием аппарата решающим вопросом конструктора является выбор материала для его изготовления. При изготовлении аппаратов и устройств для химико-фармацевтических производств используются различные материалы: Железо; Чугун; Легированные металлы и их сплавы; Неметаллические материалы и защитные покрытия(резина, винипласт, фаолит, лаки, поли этилен, и т. д. ) Классификация и характеристика материалов для изготовления аппаратов, их защита от коррозии.
В химико-фармацевтическом аппаратостроении широко используют сталь, чугун, бронзу, латунь, алюминий и олово. Славы железа с углеродом , в которых последнего сождержится до 1, 7% называются солями, а сплавы , где углерода от 1, 7 до 6, 67%-чугунами
На хим-фарм предприятиях и в цехах и в целях(фотохимич, таблеточном, фасовочном) окружающая среда обладает невысокой агрессивностью, поэтому оборудование для них изготавливают из обчных сталей: Ст. 0, Ст2, Ст3. Следует отметить, что обычные стали легко окисляются под воздействием кислорода воздуха и влаги. При соприкосновении ЛВ(р-р) с ржавой поверхностью происходит как механичесое загрязнение, так и переход ионов железа в готовый препарат. Применение аппаратов для ампульного производства из обычных сталей и чугуна без защитных покрытий ограничено, в случае их использования соблюдают условия, предупреждающие коррозию. Например, углеродистая сталь без защитного покрытия доупускается для изготовления стальных таблеточных прессов, фильтров, мельниц для измельчения ЛРС и др. Сталь
Стальные препараты разрешается применять для варки чистых сахарных растворов. Для изготовления ответственных деталей(валов, центрифуг, коленчатых валов, подшипников и др. )работающих в неагрессивных средах, применяют углеродистые и легированные (марганцовистые, хромоникелевые и др. )стали, обладающие высокой прочностью и упругостью. Приборы , аппараты и установки, используемые для переработки агрессивных сред(иньекционных растворов , содержащих кислоты и щелочи, лекарственных фруктовых соков и т. д. ), изготавливают из нержавеющей стали.
Нержавеющая сталь является самым широко применяемым материалом для трубопроводо и рабочих поверхностей оборудования хим-фарм предприятий. Отшлифованная поверхность нержавеющей стали обладает хорошими антикоррозийными свойствами, не требует покрытий специальными лаками, полуды и позволяет осуществлять соответствующую санит. обработку.
Медь относится к самым распространенным цветным металлам. Она обладает высокими антикоррозийными свойствами как при нормальных атмосферных условиях, так в пресной и морской воде и других агрессивных средах. Однако медь не устойчива в аммиаке и сернистых газах. Медь легко поддаётся обработке давлением и пайкой. Обладая невысокими литейными свойствами, медь тяжело режется и плохо сваривается. На практике медь используется в виде прутков, листов, проволоки, шин и труб. Медь и ее сплавы
Медь является материалом для изготовления теплообмеников, перегонных и ректификационных аппаратов в производстве спирта, дистилированной воды и др.
Бронзой называется сплав меди с алюминием, кремнием, оловом, бериллием и другими элементами, кроме цинка. Бронзы бывают алюминиевыми, кремниевыми, оловянными, бериллиевыми и т. д. – в зависимости от легирующего элемента. Оловянные бронзы применяются в химической промышленности и в качестве антифрикционных материалов благодаря высоким антикоррозийным и антифрикционным свойствам.
Сплав меди с цинком, процентное содержание цинка в котором составляет от 5 до 45%, называется латунью. Латунь, в состав которой входит 2 -20% цинка, называется томпак или красная латунь. Если содержание цинка равно 20 -36%, то такая латунь называется жёлтой. Латуни, с более чем 45% цинка в своём составе, применяются крайне редко. Латунь применяется в виде труб и листов.
-трубопроводы; -емкости для хранения дистилированной воды; Простое вещество алюминий (CAS-номер: 7429 -90 -5) — лёгкий, парамагнитный металл серебристобелого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью, стойкостью к коррозии за счёт быстрого образования прочныхоксидных плёнок, защищающих поверхность от дальнейшеговзаимодействия. Алюминий
Широко применяется как конструкционный материал. Основные достоинства алюминия в этом качестве — лёгкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость (на воздухе алюминий мгновенно покрывается прочной плёнкой Al 2 O 3, которая препятствует его дальнейшему окислению), высокая теплопроводность, неядовитость его соединений. В частности, эти свойства сделали алюминий чрезвычайно популярным при производстве кухонной посуды, алюминиевой фольги в пищевой промышленности и для упаковки.
Основной недостаток алюминия как конструкционного материала — малая прочность, поэтому для упрочнения его обычно сплавляют с небольшим количеством меди и магния (сплав называется дюралюминий)
Коррозия — процесс химического или электрохимического разрушения металлов под действием окружающей среды. Установлено, что от коррозии ежегодно теряется безвозвратно около 10 % производимых металлов, т. е. годовая продукция крупного металлургического завода. Защита металлов от коррозий
В процессе химического разрушения на поверхности металла образуется пленка из продуктов коррозии, обычно оксидов. В некоторых случаях эта пленка может защищать лежащий под ней металл от дальнейшей коррозии. Сравнительно плотные оксиды пленки образуются на поверхности алюминия, свинца, олова, никеля, хрома. При окислении железа в сухом воздухе или в атмосфере сухого кислорода образуется также достаточно плотная пленка, но она по мере роста растрескивается и отслаивается от металла. Чаще всего химическая коррозия происходит в среде сухих газов при высокой температуре (металлическая арматура печей, клапаны двигателей, лопатки газовых турбин и т. п. ) или в жидкостях неэлектролитов (окисление металла в спирте, бензине, нефти, мазуте и т. п. ). Химическая коррозия
При электрохимической коррозии металл разрушается вследствие его растворения в жидкой среде, являющейся электролитом. Сущность процесса электрохимической коррозии заключается в том, что атомы, находящиеся в узлах кристаллической решетки металла, при контакте с раствором электролита переходят в раствор в форме ионов, оставляя эквивалентное количество электронов в металле. Переход атомов металла в ионы и растворение их в жидком электролите определяется величиной нормального электродного потенциала. Электрохимическая коррозия
Защиту от коррозии следует начинать с правильного подбора химического состава и структуры металла. При конструировании необходимо избегать форм, способствующих задержке влаги. Для защиты металла от коррозии применяют различные способы. Легирование стали повышает ее антикоррозионные свойства. Например, совершенную стойкость к атмосферной коррозии показывают нержавеющие легированные стали, содержащие в большом количестве хром, который, образуя на поверхности оксидные пленки, приводит сталь в пассивное состояние. Существенно повышается (в 1, 5. . . 3 раза) коррозионная стойкость строительных сталей при введении в их состав меди (0, 2. . . 0, 5 %). Повышенной стойкости нержавеющих сталей против коррозии способствуют также их однородность и небольшое содержание вредных примесей. Борьба с коррозией
Гальванический метод защиты состоит в том, что на поверхности изделия путем электролитического осаждения из растворов солей создается тонкий слой защищаемого металла. Покрываемое изделие при этом служит катодом, а осаждаемый металл — анодом. Металлизация — покрытие поверхности детали расплавленным металлом, распыленным сжатым воздухом. Преимуществом этого метода защиты металла является то, что покрывать расплавом можно уже собранные конструкции. Недостаток заключается в том, что получается шероховатая поверхность. Металлические покрытия можно наносить также посредством диффузии металла покрытия в основной металл— алитирование, силицирование, хромирование (см. с. 316), а также способом плакирования, т. е. наложения на основной металл тонкого слоя защитного металла (биметалл) и зарепления его путем горячей прокатки (например, железо — медный сплав, дюралюминий — чистый алюминий).
Оксидирование — защита оксидными пленками. Для этого естественную оксидную пленку, всегда имеющуюся на металле, делают более прочной путем обработки сильным окислителем, например концентрированной азотной кислотой, растворами марганцевой или хромовой кислот и их солей. Частным случаем оксидирования является воронение стали. В этом случае на поверхности также создается оксидная пленка, но более сложными приемами, связанными с многократной термической обработкой при температуре ЗО 0. . . 40 О°С в присутствии древесного угля.
При временной защите металлических изделий от коррозии (транспортировании, складировании) используют для покрытия металла невысыхающие масла (технический вазелин, лак этиноль), а также ингибиторы, т. е. вещества, замедляющие протекание реакции (нитрит натрия с углекислым аммонием, с уротропином, ингибитор ную бумагу и др. ).
Для изготовления установок, аппаратов и их узлов используют неорганические материалы, стекло, искусственные силикатные материалы и материалы органического происхождения: дерево, пластмасса, и др. Неметаллические материалы
Стекло ---- +трубопроводы; +фильтры; +емкости; +оборудования цехов по выпуску иньекц. растворов Стекло
-различные емкости; -тары и отдельные машины; -Пластические материалы: винипласт и ф фаолит; полиэтилен, фторопласты. ++++антикоррозийные, заменители цветных металлов и сплавов, прочные, термопластичные, хорошо сваривается и склеивается(винипласт); применяются в виде листов, для изготовления труб и арматур. и т. д. Дерево и пластичесике материалы
Скачать презентацию Технические требования к материалам и аппаратам используемые в
Презентация Microsoft Office PowerPoint.ppt