Расчёт кожухотрубчатого теплообменника с линзовым компенсатором для синтеза Ибупрофена

Содержание

Введение

Глава 1. Научно-технологические основы производства фармацевтической субстанции ибупрофена в России

1.1. Состояние и перспективы отечественной отрасли синтетических лекарственных средств

1.2. Физико-химические свойства реагентов и принципиальная схема синтеза

1.3. Нормативно-правовое регулирование эксплуатации теплообменного оборудования по стандартам РФ

Глава 2. Анализ условий эксплуатации и технического состояния теплообменного оборудования

2.1. Характеристика коррозионной и токсической опасности технологических потоков

2.2. Сравнительный анализ конструкций компенсаторов температурных расширений

2.3. Оценка влияния температурных напряжений на ресурс работы кожухотрубчатых аппаратов

Глава 3. Инженерный расчет и оптимизация параметров кожухотрубчатого теплообменника

3.1. Тепловой и гидравлический расчет аппарата для охлаждения реакционной массы

3.2. Конструктивный расчет линзового компенсатора и узлов сопряжения

3.3. Обеспечение требований безопасности и экологичности процесса согласно нормам Ростехнадзора

Заключение

Список использованной литературы

КУРСОВАЯ РАБОТА

РАСЧЕТ КОЖУХОТРУБЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА С ЛИНЗОВЫМ КОМПЕНСАТОРОМ ДЛЯ СИНТЕЗА ИБУПРОФЕНА

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы курсовой работы обусловлена стратегическими задачами импортозамещения в российской фармацевтической промышленности и необходимостью повышения технологической независимости страны в производстве жизненно важных лекарственных препаратов. Ибупрофен — нестероидное противовоспалительное средство, входящее в перечень ЖНВЛП Минздрава России, производится преимущественно на предприятиях органического синтеза, где технологические процессы сопряжены с интенсивным тепловыделением и необходимостью точного температурного контроля. Теплообменное оборудование в таких условиях подвергается значительным температурным напряжениям, что требует применения специализированных конструкций компенсаторов для обеспечения длительного и безаварийного срока эксплуатации [3, c. 45].

Степень разработанности проблемы в отечественной технической литературе достаточно высока в части общей теории расчета кожухотрубчатых теплообменников, однако вопросы применения линзовых компенсаторов в условиях агрессивных органических сред и высоких температурных градиентов освещены недостаточно. Исследования РХТУ им. Д.И. Менделеева и КНИТУ демонстрируют перспективность использования линзовых компенсаторов в фармацевтической химии, но требуют адаптации методик расчета к специфике производства ибупрофена [7, c. 112].

Цель работы — разработка инженерного расчета кожухотрубчатого теплообменника с линзовым компенсатором для обеспечения оптимальных температурных режимов синтеза ибупрофена.

Задачи:

• изучить состояние и перспективы отечественной фармацевтической промышленности в области синтеза НПВС;
• проанализировать физико-химические свойства реагентов и технологическую схему производства ибупрофена;
• выполнить тепловой и гидравлический расчет кожухотрубчатого теплообменника;
• провести конструктивный расчет линзового компенсатора температурных деформаций;
• разработать рекомендации по обеспечению безопасности и экологичности процесса согласно нормам Ростехнадзора.

Объект исследования — технологический процесс охлаждения реакционной массы при синтезе ибупрофена на предприятии органического синтеза.

Предмет исследования — теплообменное оборудование кожухотрубного типа с линзовым компенсатором.

Методологическая база включает методы расчета процессов теплопередачи, гидродинамического сопротивления, конструкционного расчета сосудов и аппаратов в соответствии с ГОСТ 34233.1-2017, ФЗ № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», РД 26.260.004-91.

Научная новизна состоит в адаптации методики расчета линзового компенсатора к условиям работы с органическими средами при синтезе ибупрофена.

Теоретическая значимость заключается в систематизации современных подходов к проектированию теплообменников для фармацевтического производства.

Практическая значимость определяется возможностью применения разработанного расчета для модернизации теплообменного оборудования на действующих предприятиях органического синтеза.

Структура работы: введение, три главы, заключение, список использованной литературы.

ГЛАВА 1. НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ СУБСТАНЦИИ ИБУПРОФЕНА В РОССИИ

1.1. Состояние и перспективы отечественной отрасли синтетических лекарственных средств

Российская фармацевтическая промышленность, включая сектор производства синтетических лекарственных субстанций, переживает этап интенсивного развития в рамках государственной программы «Развитие фармацевтической и медицинской промышленности на 2013–2030 годы». Основными целями программы являются достижение технологической независимости в выпуске жизненно необходимых и важнейших лекарственных препаратов (ЖНВЛП), повышение доли отечественных субстанций на внутреннем рынке до 90% и создание конкурентоспособных высокотехнологичных производств [1, c. 18]. Органический синтез фармацевтических субстанций представляет собой сложный многостадийный процесс, требующий применения высокоточного химического оборудования и соблюдения строгих требований промышленной и экологической безопасности.

Ибупрофен как представитель класса нестероидных противовоспалительных средств (НПВС) входит в перечень ЖНВЛП, утвержденный распоряжением Правительства РФ от 12.10.2019 № 2406-р. В структуре потребления нестероидных противовоспалительных препаратов в России ибупрофен занимает второе место после диклофенака, что обусловливает высокий спрос на данную субстанцию как для внутреннего рынка, так и для экспортных поставок [2, c. 64]. Отечественные производители ибупрофена — АО «Борисовский завод медицинских препаратов» (Белгородская область), ООО «Авексима» (г. Курск), ООО «Усолье-Сибирский химико-фармацевтический завод» (Иркутская область) — развивают технологические мощности для полного цикла синтеза субстанции, начиная от исходных органических соединений до готовой фармацевтической субстанции в соответствии с требованиями GMP (Good Manufacturing Practice).

Нормативно-правовая база производства фармацевтических субстанций в Российской Федерации включает Федеральный закон от 12.04.2010 № 61-ФЗ «Об обращении лекарственных средств», устанавливающий требования к производству, контролю качества и обращению лекарственных препаратов, а также Федеральный закон от 21.07.1997 № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», регламентирующий безопасность химических производств [4, c. 22]. Производство ибупрофена как объект органического синтеза подпадает под действие технического регламента Таможенного союза ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции» в части примесей, а также СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания». Важнейшим нормативным документом для проектирования химико-фармацевтических производств является ГОСТ Р 52249-2009 «Правила производства и

…