年产1000吨阿司匹林的工段工艺设计毕业设计说明书

1、年产1000吨阿司匹林的工段工艺设计毕业设计说明书 广西工学院毕业设计说明书课题名称:年产1000吨阿司匹林的工段工艺设计Topic name:An annual output of 1,000 tons of aspirin section process design摘要 阿司匹林又称乙酰水杨酸 ,已应用百年 ,成为医药史上三大经典药物之一 ,至今它仍是世界上应用最广泛的解热、镇痛和抗炎药 ,随着不断的研究发现 ,其对其他一些疾病也有着独特的疗效。百年老药阿司匹林凭借其低廉的价格和较小的不良反应赢得了市场的普遍认可,现已成为世界上最重要的解热镇痛药之一。近年来,阿司匹林的适用范围已从解热镇

2、痛药向心血管病预防用药领域扩展 ,在心血管病预防用药量不断增加的推动下,其市场得到进一步的上升空间。事实上,除了心血管病方面,阿司匹林还在其他疾病上有独特的疗效 ,例如 :防治糖性 白内障 、治疗抗生素所致听力障碍、抗衰除皱、改善老年男性性功能 、治疗艾滋病 、癌症等 。本设计的课题是阿司匹林的的合成,年产量为1000吨。是以水杨酸和酸酐为原料,经过酰化,结晶,过滤,干燥生产得阿司匹林的流程设计。主要设计内容分为两部分;工艺设计和非工艺设计。工艺设计包括方案设计及物料恒算,热量恒算,主要设备选型计算,车间布置设计,管路设计等。非工艺设计包括厂房设计,仪表及自动化,经济评价,公用工程,环保,安全

3、设施以及绘制工艺流程图,车间平面布置图,管道布置图等,并对整个车间的投资与成本进行预算。关键词:阿司匹林:结晶:过滤:离心:工艺生产 Abstract the Aspirin also called acetylsalicylic acid, has been used hundred years, become medical history, one of three classic drugs since it is still the world the most widely used antipyretic, analgesia and anti-inflammatory drug

4、s, with the continuous research found that, on the other disease also has a unique curative effect. 100 old medicine aspirin with its low price and smaller adverse reactions win the market with general recognition of the, has now become one of the world's most important one of antipyretic analge

5、sics. In recent years, the applicable range from aspirin already antipyretic analgesics to cardiovascular prevention medicine horizons, and heart vascular disease prevention technique increases unceasingly, driven by its market further ascendant Spaces. In fact, aside from cardiovascular disease, as

6、pirin also in other diseases have unique curative effect, for example: prevention sugar type of cataract, treatment use of antibiotics hearing impairment, fight decline except knit, improve senile male sexual, treatment of AIDS and cancer. This design topic was aspirin, the synthesis of annual outpu

7、t is 1500 tons. Based on salicylic acid and anhydride as raw material, through acylation, crystallization, filtering, drying to aspirin process design. The main design content can be divided into two parts; Technological design and the process design. Process design including design and material con

8、stant calculate, heat constant calculate, main equipment selection, workshop layout design calculation, pipeline design, etc. The process design including plant design, instrument and automation, economic evaluation, utilities, environment protection, safety facilities and rendering process flow dia

9、gram, workshop layout, piping layout, etc, and on the whole workshop of investment and cost budget.Keywords: aspirin: crystal: filtering: centrifugal :craft production 目录摘要2Abstract3目录41 概述71.1 阿司匹林的的性质71.1.1 理化性质71.1.2 临床上用途71.2 发展简史81.3 国内外生产现状91.3.1 市场分析91.3.2 生产情况91.3.3 市场情况101.4 选题的意义112 生产工艺12

10、2.1 设计任务及内容122.2 生产工艺122.3 生产工艺流程确定122.3.1 生产工艺流程122.3.2 工艺流程图132.4 工艺过程说明132.4.1 醋化岗位132.4.2 酸洗离心洗涤132.4.3 水洗离心洗涤142.4.4 干燥岗位142.4.5 回收岗位143 物料衡算153.1 溶解罐的物料衡算153.2 酰化反应的物料衡算153.3 渗滤槽的物料衡算173.4 酸洗离心机的物料衡算183.5 水洗离心机的物料衡算193.6 流化床的物料衡算204 能量衡算224.1 反应罐能量衡算224.1.1 比热容的计算224.1.2 能量衡算235 主要工艺设备计算255.1

11、工艺设备选型原则255.2 工艺设备计算255.2.1 醋化反应釜255.2.2 夹套的计算265.2.3 筒体的材料和壁厚285.2.4 水压试验及其强度校核295.2.5 选择釜体法兰295.2.6 选用手孔、视镜、温度计、和工艺接管305.2.7 搅拌器的设计计算305.2.8 容器支座的选用计算315.3 酸洗离心机325.4 水洗离心机325.5 振动流化床干燥器325.6 母液蒸馏罐335.7 循环母液反应罐336 管道设计346.1 管道计算346.1.1 水杨酸的进料管道的计算346.1.2 酸酐的进料管道的计算356.1.3 母液的管道进料计算357 泵的计算选型367.1

12、输送水杨酸用泵的计算367.2 输送酸酐用泵的计算377.3 输送母液用泵的计算388 车间布置设计408.1 概述408.2 车间布置设计的依据408.3 车间布置设计应考虑的因素418.4 车间布置设计的程序418.5 车间设计的成果429 公用工程439.1 排水系统439.2 电气和照明449.2.1 电气设计和安装449.2.2 照明设计和安装449.3 环境消毒459.3.1 灭菌与消毒459.3.2消毒剂的选择和配制479.3.3主要消毒和灭菌方法4710 技术经济4910.1 投资指标4910 计算机在化工设计中的应用51设计体会与致谢52参考文献53 1 概述 阿司匹林是历史

13、悠久的解热镇痛药,它诞生于1899年3月6号。早在1853看夏天,弗雷德克?热拉尔(Gerhardt)就用水杨酸与酸酐合成了乙酰水杨酸,但没能引起人们的重视:1898年德国化学家菲霍夫曼又进行了合成,并为他父亲治疗风湿关节炎,疗效极好:1899年由德莱塞介绍到临床,并取名为阿司匹林(Aspirin)。到目前为为止,阿司匹林已应用百年,成为医药史上三大经典药物之一,至今它仍是世界上应用最广泛的解热、镇痛和抗炎药,也是作为比较和评价其他药物的标准制剂。在体内具有抗血栓的作用,它能抑制血小板的释放反应,抑制血小板的聚集,这与TXA2的减少有关。临床上用于预防心脑血管疾病的发作。 阿司匹林于1898年

14、上市,近年来发现它还具有抗血小板凝聚的作用,于是重新引起了人们极大的兴趣。将阿司匹林及其他水杨酸衍生物与乙烯醇、醋酸纤维素等含羟基聚合物进行熔融酯化,使其高分子化,所得产物的抗炎性和解热止痛性比游离的阿司匹林更长效。1.1 阿司匹林的的性质 阿司匹林化学名为:2一乙酰氧基苯甲酸,又名醋柳酸,或乙酰水杨酸。1897年由水杨醋和醋酐反应制成,是应用最早和最广泛的解热镇痛药,临床应用已逾百年。1.1.1 理化性质 本品为白色结晶或结晶性粉末,无臭或身徽酸臭,味徽酸。徽溶于水,易溶于乙醇。显酸性,可溶于碳酸钠及氢氧化钠。稳定性差,极易水解,生成水杨酸具毒副作用和醋酸。中国药典规定要检查游离水杨酸,遇三

15、氯化铁试液显紫堇色。生产中还可产生醋酸苯酯、水杨酸苯酯和乙酰水杨苯酯。这些杂质由于不含羧基,故不溶于碳酸钠试液中。产生的少量乙酰水杨酸酐杂质可引起过敏反应。 用途:本品的解热、镇痛、抗炎作用较强,能选择地使细胞内环氧合酶cox乙酰化,抑制环氧合酶cox的活性,影响下丘脑中枢致热因子前列腺索PG的合成,使体温中枢恢复调节体温的正常反应。1.1.2 临床上用途 1.1.2.1小剂量可勰热、镇痛,用于感冒退热、缓解头痛和全身痛。 阿司匹林通过对环氧合酶COX的抑制而减少前列腺素PC的合成,由此减少组织充血、肿胀,降低对疼痛的敏感性,具有中等程度的镇痛作用。可缓解轻度或中度的疼痛,对钝痛如头痛、牙痛、

16、神经痛、关节痛、肌肉痛及月经痛等有较好的镇痛效果,也用于感冒、流感等退热。丽对创伤性剧痛或内脏平滑肌痉挛引起的绞痛几乎无效,但由于仅对疼痛、发热的症状有缓解作用,不能解除疼痛、发热的致病原因,也不能防止疾病的发生,需同时应用其他药物参与治疗,故不宜长期服用。 阿司匹林服后吸收迅速而完全,解热、镇痛作用较强,作用于下丘脑体温中枢引起外周血管扩张、皮肤血流增加,出汗,使散热增强而起到解热作用。能降低发热者的体温,对正常体温则无影响。阿司匹林可减少炎症部位具有痛觉增敏作用的物质?前列腺素PG的生成,故有明显的镇痛作用, 1.1.2.2大剂量可抗风湿,用于治疗风湿热、风湿性关节炎、类风湿性关节炎等疾病

17、。 阿司匹林为治疗风湿热的首选药物,用药后可解热、减轻炎症,使关节症状好转,血沉下降,但不能去除风湿的基本病理改变,也不能预防心脏损害及其他合并症。阿司匹林除治疗风湿性关节炎外,也用于治疗类风湿性关节炎,可改善症状,为进一步治疗创造条件。此外,本品也用于骨关节炎、强直性脊椎炎、幼年型关节炎以及其他非风湿性炎症的骨骼肌肉疼痛,也能缓解症状。 1.1.2.3抑制血小板凝集,可用于防治动脉血栓和心肌梗死。 阿司匹林对血小板聚集有抑制作用,阻止血栓形成,临床可用于预防暂时性脑缺血发作、心肌梗塞、心房颤动、人工心脏瓣膜、动静脉瘘或其他手术后的血栓形成。 1.1.2.4粉末外用治足癣。 1.1.2.5其他

18、方面的临床应用 ASP用于眼科黑蒙症,是由于视网膜血栓引起的发作性单侧视力消失,采用ASP治疗,每13给予0.659,可获得较好疗效。ASP用于治疗胆道蛔虫症,一次19,一日2?3次连用2?3日;阵发性绞痛停止,24小时后停用,然后进行驱虫治疗,有效率可达90%以上。ASP对血小板增多症有效,可改变血小板减少性紫癜,溶血性尿毒症;亦可用于镰状细胞性贫血,ASP合用尿激素等可减少溶血性尿毒症所致慢性肾脏病变的病发率。1.2 发展简史 早在1853年夏尔,弗雷德里克?热拉尔Gerhardt就用水杨酸与醋酸合成了乙酰水杨酸,但没能引起人们的重视;1898年德国化学家菲霍夫曼又进行了合成,并为他父亲治

19、疗风湿关节炎,疗效极好;1899年由德莱塞介绍到临床,并取名为阿司匹林Aspirin。到目前为止,阿司匹林已应用百年,成为医药史上三大经典药物之一,至今它仍是世界上应用最广泛的解热、镇痛和抗炎药,也是作为比较和评价其他药物的标准制剂。在体内具有抗血栓的作用,它能抑制血小板的释放反应,抑制血小板的聚集,这与TXA2生成的减少有关。 临床上用于预防心脑血管疾病的发作。 阿司匹林于1898年上市,近年来发现它还具有抗血小板凝聚的作用,于是重新引起了人们极大的兴趣。将阿司匹林及其他水杨酸衍生物与聚乙烯醇、醋酸纤维素等含羟基聚合物进行熔融酯化,使其高分子化,所得产物的抗炎性和解热止痛性比游离的阿司匹林更

20、为长效。 根据文献记载,都说阿司匹林的发明人是德国的费得克期?霍夫曼,但这项发明中,起着非常重要作用的还有一位犹太化学家阿图尔?艾兴格林。 阿图尔?艾兴格林的辛酸故事发生在1934年至1949年间。1934年,费利克斯?霍夫曼宣称是他本人发明了阿司匹林。当时的德国正处在纳粹统治的黑暗时期,对犹太人的迫害已经愈演愈烈。在这种情况下,狂妄的纳粹统治者更不愿意承认阿司匹林的发明者有犹太人这个事实,于是便将错就错把发明家的桂冠戴到了费利克斯?霍夫曼一个人的头上,为他们的“大日耳曼民族优越论”贴金。纳粹统治者为了堵住阿图尔?艾兴格林的嘴,还把他关进了集中营。第二次世界大战结束后,大约在1949年前后,阿

21、图尔?艾兴格林又提出这个问题,但不久他就去世了。从此这事便石沉大海。 英国医学家、史学家瓦尔特?斯尼德几经周折获得德国拜尔公司的特许,查阅了拜尔公司实验室的全部档案,终于以确凿的事实恢复了这项发明的历史真面目。他指出:在阿司匹林的发明中,阿图尔?艾兴格林功不可没。事实是在1897年,费利克斯?霍夫曼的确第一次合成了构成阿司匹林的主要物质,但他是在他的上司?知名的化学家阿图尔?艾兴格林的指导下,并且完全采用艾兴格林提出的技术路线才获得成功的。1.3 国内外生产现状1.3.1 市场分析 百年老药阿司匹林凭借其低廉的价格和较小的不良反应赢得了市场的普遍认可,现已成为世界上最重要的解热镇痛药之一。近年

22、来,阿司匹林的适用范围已从解热镇痛药向心血管病预防用药领域扩展,在心血管病预防用药量不断增加的推动下,其市场得到进一步的上升空间。事实上,除了心血管病方面,阿司匹林还在其他疾病上有独特的疗效,例如:防治糖性白内障、治疗抗生素所致听力障碍、抗衰除皱、改善老年男性性功能、治疗艾滋病、癌症等 。 1.3.2 生产情况 从 2O世纪5O年代开始生产至今,我国的阿司匹林产业经历了半个世纪的调整 ,目前持有阿司匹林原 料药生产批准文号的企业 有 16家,已通过原料药GMP认证的企业有 10家,生产规模超过千吨的企业 有8家。多年来,我国阿司匹林主要生产企业有3 家_山东新华制药集团、南京制药厂、吉林恒河制

23、药有限公司。这三大企业的年产能都超过3000吨,产量和出口量多年来占据全国85%左右的份额,呈三足鼎立之势。 但近年来,这种三足鼎立的局面在悄然发生变化。南京制药厂阿司匹林原生产规模为3500吨、年产量3000吨,后因环保问题,几年前将原料药生产厂区搬迂到南京化学工业园区。搬迁后的生产 尚未恢复到以前水 平。吉林恒河 制药 有 限公 司原生 产规模为 4500吨、年产量3500吨,前不久亦因环保问题正在 进行厂区搬迁,老厂区的阿司匹林已停产,新厂区生产正在建设之中。 最近以来,山东新华制药集团的阿司匹林产销量增长迅速,该产品已成为企业的重点产品之一,生产 规模一扩再扩,产能已由1996年的 2

24、000吨扩大到目前的8000吨左右,年产量已从1996年的 1000多吨增长到6000多吨,占全国的近60%,成为我国阿司匹林生产当之无愧的龙头老大。该企业的阿司匹林多年来大部分出口欧美市场 ,出口量约占全国的70%。 2007年,新华制药和山东隆信集团共同出资组建了山东新华隆信化工有限公司生产阿司匹林主要原料水杨酸,年产能达到12000吨,成为 中国最大的水杨酸生产基地,从而为山东新华 制药集 团进一步扩大阿司匹林产能打下了基础。 由于受到国内外阿司匹林市场需求旺盛,以及南京制药、吉林制药等厂区搬迁造成市场供应空缺等因素的刺激,有不少企业加大了对 阿司匹林生产 的投入,一些企业 的规模和产量

25、在迅速扩大,成为阿司匹林生产的新主力军,如河北敬业化工集团医药化工分公司、陕西华阴锦前程药业有限公司、牡丹江双友化工制药有限公司、湖南中南制药有限公司等等。这些企业都已通过了阿司匹林原料药 GMP认证,年生产规模都达到1500吨以上。其中,河北敬业化工集团医药化工分公司生产规模达到 3000吨,年产量为2500吨;陕西华阴锦前程药业有限公司生产规模达到2500吨,年产量达2000吨,成为阿司匹林生产的后起之秀。 1.3.3 市场情况 近年来,由于化工原料、基本能源、环保治理、人工费用等各项开支都在不断上涨,人民币汇率逐步走高,推动了阿司匹林生产成本有较大上升,企业面临的成本压力越来越大。21世

26、纪初,阿司匹林国内市场价格在每公斤1517元人民币 ,到2006年已达到每公斤 2223元人民币。 目前为每公斤2425元人民币,有企业DC一90规格阿司匹林报价达每公斤35?37元人民币。自2007年 7月 1日起,国家调整了阿司匹林等众多医药原料药出口退税税率,税率从 13%下调至 5%,降低了8个百分点。受此影响,阿司匹林出口价格仍有上升的动力。此外,国家的环保治理力度也在加大,人民币汇率还会上升,预计今后阿司匹林价格仍会稳中趋升。 多年来,我国阿司匹林大部分出口到美国、欧洲等地,出口量占总出口量的较大部分。全世界主要的阿司匹林市场为欧洲、北美等地 ,每年消耗的阿司匹林约占全球总量的近

27、2/3。美国是世界上最大的阿司匹林市场,每年耗用的阿司匹林原料药约占世界总产量的30%左右,欧洲也是阿司匹林主要的消费地区,每年的消费量达万吨之多。1.4 选题的意义 到目前为止,阿司匹林已应用百年,成为医药史上三大经典药物之一,至今它仍是世界上应用最广泛的解热、镇痛和抗炎药,也是作为比较和评价其他药物的标准制剂。在体内具有抗血栓的作用,它能抵制血小板的释放反应,抵制血小板的聚焦,这与TXA2生成的减少有关。临床上用于预防心脑血管疾病的发作。 2 生产工艺2.1 设计任务及内容 本设计的任务是设计出年产1000吨阿司匹林的生产工段,采用比较成熟的合适的酰化法进行生产。 本设计的主要内容有:工艺

28、流程设计、物料恒算、和热量恒算、主要设备的设计及附属设备的计算及选型,绘制标准带控制点的工艺流程图、车间平面布置图、主要设备图。最后对整个车间的投资和成本进行预算和经济评价。根据企业意向,广西工学院生物与化学工程系给毕业生下达了该毕业设计课题。2.2 生产工艺 阿司匹林的传统制备方法是以浓硫酸作催化剂进行O-酰化反应,产率一般在75%左右,但浓硫酸对设备的腐蚀性较大,对环境污染大,且易发生副反应而使产品色泽深,不利于提纯。研究表明可用固体超强酸或多酸来代替浓硫酸作催化剂,但这些方法的制备过程较为复杂,需要专用设备。因此就必须寻找一种催化效果良好、简单易得同时对环境污染较小的可以进行工业化的新型

29、催化剂。 本设计采用酰化法来生产阿司匹林,以水杨酸作为起始原料,经过酰化、粗制、精制、等化学、物理过程生产阿司匹林产品。 本设计主要分为三个工段:第一工段为反应阶段、第二工段为粗制阶段、第三工段为精制阶段。 化学反应方程式为: 2.3 生产工艺流程确定2.3.1 生产工艺流程 醋酐.水杨酸?酰化?酸洗离心?水洗离心?气流干燥?旋风分离?阿司匹林2.3.2 工艺流程图 2.4 工艺过程说明2.4.1 醋化岗位 第一次投料:按醋酐总量与含量计算水杨酸总投料量,检斤称重,将总投料量的三分之二水杨酸投入醋化罐中,再将醋酐一次全部加入罐中,在搅拌情况下,水汽加热1h,使内温升到8084,析出晶体,保温4

30、0min60min后,缓慢均匀降温到55。 第二投料:待罐内降至55时,把剩余的三分之一水杨酸投到醋化罐中。水温升温90min至8082,保温1h,取样测终点,游离水杨酸0.15?,如终点不到可延长保温时间或补加醋酐,直到终点。检查合格,方可进行第二次降温,缓慢降至70,将已溶解的回收品溶液通过过滤器抽入反应罐中【(回收品+粉):母液1:1.70kg/L,加温8080】抽滤完毕,保温30min用水汽混合降至50,缓慢加入同温的稀释母液200L300L,然后用水蒸气继续降温至40(夏天)或30(冬天),全开冷水,降至1518,查终点合格后放料(夏天30可用盐水进行后期降温)夏季2224放料2.4

31、.2 酸洗离心洗涤 用550.15Kg冰醋酸将渗滤好的湿的阿司匹林在渗滤槽中全部洗涤一次(洗均),用真空将渗滤好的乙酰水杨酸抽入料斗,再放入离心机中,把料摊平慢车,均匀后在全速开车甩15min,甩开母液和洗涤水酸,停车,将离心机中的乙酰水杨酸抽入水洗料斗中,含酸量2.5?,洗涤水含酸量13?。2.4.3 水洗离心洗涤 将料斗中物料放入离心机中,用手将料摊开,用含0.2?磷酸的水洗(200L/机),将含磷酸水甩净,再用清水10L洗涤,全速甩20min25mim(含水量3.0?)将料抽入干燥斗中。洗涤水为本岗自制的蒸馏水,氯化物合格。2.4.4 干燥岗位 将料斗中的湿品乙酰水杨酸放入湿品料仓中,经

32、螺旋推进器送入流化床干燥器内,控制进风口压800Mpa,进口温度7884,进行干燥,经旋风分离器分去粉子,其尾气经袋滤器后排空,沸腾流化床的成品,经冷风段,并经过筛机筛去渣子,成品进入干品料仓,分装成袋25Kg,成桶(出口25Kg),待检验合格后包装,准备入库,每批清理一次粉子,称重,交醋化岗处理。2.4.5 回收岗位 一次母液回收处理:一次母液升温65,经膜式发器在真空-0.088Mpa条件下蒸酸,每小时处理400L500L,膜式蒸发器气压0.2Mpa,蒸出的醋酸经酸洗一部分,做洗涤酸用,其余经检验合格(含量98.5?)入库,浓缩液入结晶罐降温析结果,再溶掉部分细粉,留下品种保温2h4h,缓

33、慢降温至4050,放料离心,用冰醋酸洗涤后,全速离20min,得回收品,经检验合格后交酰化套用,母液循环回收。 循环母液处理:循环回收母液与一次母液体积比1:1.52配比,在96100,保温1.5h3h,以一次母液回收方法进行处理,回收乙酰水杨酸。 循环母液处理:循环回收母液套用20批左右其胶体增多无法正常回收,故而可将残液中加入冰醋酸,其配比为1:1.11.5,保温3h5h,对胶体进行酸解而后再蒸馏降温,结晶,离心,回收乙酰水杨酸,酸化二次后,再不能回收乙酰水杨酸,将残液进行蒸酸,汽压0.2Mpa蒸至不能出酸后,再加水蒸稀酸,蒸酸剩余的残液再加水稀释,打入水解罐,加氢氧化钠溶液进行碱解4h6

34、h,温度95100,ph为910,得水杨酸钠,碱解液打入酸析罐,用30?左右的稀硫酸溶液4550温度下,进行酸析,得回收工业水杨酸,ph1.0终点到降温到30,离心放到料用30的水洗至硫酸盐1?,全速甩干水分,(含水分15?),得到回收工业酸品,再经干燥室70,出料检斤,化验后干品送升华室重投回手升华酸。 3 物料衡算 计算依据: 年产量:1000 t 年工作日:300 天 日产量:3.333 t 转化率:99% 收率:98.1%物料计算以日产量为基准。3.1 溶解罐的物料衡算 根据吉林恒河制药厂和山东新华制药厂的参考公式,可得: 回收品母液11.7 (粉子、渣子、尾料)母液12.5 因为投入

35、回收品、粉子、渣子为固定值: 回收品294Kg 粉子+渣子3.5Kg+27.5Kg 31Kg 所以计算出母液量为: 294Kg×1.7+31Kg×2.5 499.8Kg+77.5Kg 577.3Kg 综合以上计算,得: 进料: 粉子3.5Kg 渣子27.5Kg 回收品294Kg 进料: 母液量577.3Kg 出料: 经过溶解的进料和进料,完全经过过滤罐过滤出料,即 出料902.3Kg3.2 酰化反应的物料衡算 年产量为1000t,一年按300个工作日计算,可得出日产量为: 1000t/300天3333Kg/天 因为此物料衡算时以吉林恒和制药为模型,在此基础上进行扩建和改造,

36、所以改造后产品的收率仍为改造前的收率,即98.1%。 又因为:产品收率产品/(水杨酸×1.3043)0.981 则水杨酸投料量3333Kg/(0.981×1.3043) 2604.89Kg 根据阿司匹林生产设计的经验公式: 水杨酸投料量(醋酐×含量)/0.8200.836 2604.89Kg 此物料衡算中运用经验常数0.830;并且醋酐含量为98%; 则投入醋酸量7815.44Kg×0.830/0.98 2206.18Kg 同时因为醋酐中的醋酸的含量为2% 则HAC质量2206.18×2% 44.12Kg 根据吉林恒河制药厂和山东新华制药厂的参

37、考公式,可得: 总投料量母液量6.81 因为总投料量水杨酸+酸酐 2604.89Kg+2206.18Kg 4811.07Kg 由此的投入反应罐母液量为4811.07Kg/6.8707.51Kg 综合以上计算,得: 进料: 水杨酸2604.89Kg 酸酐2206.18Kg 进料: 溶解罐中的出料902.3Kg 投入反应罐的母液量4811.07Kg/6.8 707.51Kg 出料: 此工艺过程可近似不考虑损耗,即完全出料:即出料 水杨酸+酸酐+溶解罐中的出料+投入反应罐的母液量6420.88Kg3.3 渗滤槽的物料衡算 因为1.1和1.2中的母液均来自于此工艺过程,即 渗滤掉的母液量577.3Kg

38、+707.51Kg 1284.81Kg 进入工艺1.1和1.2使用。 根据渗滤槽的渗滤能力和反应液的性状,渗滤掉的母液百分比为44.3%(吉林恒和制药的经验值)。 则渗滤结束后剩余的母液量1284.81Kg/44.3%×55.7% 1615.44Kg, 因为反应液中存在挥发性物质醋酸、醋酐以及设备老化等原因造成了损耗,一般损耗率为1.42%;即 损耗量进料总量×1.42% 6420.88Kg×1.42% 91.18Kg 所以此工艺得到粗品阿司匹林6420.88Kg-1284.81Kg-1615.44Kg-91.18Kg 3429.45Kg 综合以上计算,得: 进料

39、: 完全来自酰化反应罐中的出料6420.88Kg 出料: 粗品阿司匹林3429.45Kg 渗滤结束后剩余的母液量1615.44Kg 出料: 渗滤掉的母液量1284.81Kg 表1酯化反应前物料衡算表物料 名称水杨酸酸酐回收阿司匹林粉子渣子母液总量重量Kg2604.892206.1829427.53.51284.816420.88表2酯化反应后的物料衡算表物料名称阿司匹林母液损耗总量重量Kg3429.452900.2591.186420.883.4 酸洗离心机的物料衡算 根据醋酸的浓度、渗滤槽中剩余母液的粘度和质量,确定酸洗工艺过程中加入醋酸的质量,因为本设计采用的醋酸浓度为98.5%, 又根据

40、经验公式:醋酸/(阿司匹林+母液)19.17 所以确定投入醋酸量(阿司匹林+母液)/9.17 (3429.45+1615.44)/9.17 550.15Kg 根据酸洗离心机的离心能力和物品的粘度得出经验离心率为34.88%,所以 离心出来的母液总投料量×34.88% (550.15Kg+3429.45Kg+1615.44Kg)×34.88% 1951.55Kg,进入回收工艺。 又由于醋酸的挥发及设备的老化造成了一定的损耗,损耗率一般为3.1%3.3%,本次设计取3.18%。 所以确定损耗总投料量×3.18% (550.15Kg+3429.45Kg+1615.44K

41、g)×3.18% 177.92Kg。 以此计算出湿品阿司匹林总投料量-离心出来的母液-损耗 (550.15Kg+3429.45Kg+1615.44Kg)-1951.55Kg-177.92Kg 3465.52Kg 综合以上计算,得: 进料: 来自于渗滤槽中的出料 粗品阿司匹林3429.45Kg 渗滤结束后剩余的母液量1615.44Kg 进料: 醋酸550.15Kg 出料: 湿品阿司匹林3465.52Kg。 要保证湿品中醋酸含量2.5%,本设计计算时取2.5%。 出料: 离心出来的母液1951.55Kg Kg表3酸洗离心物料衡算 酸洗离心前物料衡算 酸洗离心后物料衡算物料名称阿司匹林母液

42、酯酸总量阿司匹林母液损耗总量重量Kg3429.451615.44550.185595.073465.521951.55177.925595.073.5 水洗离心机的物料衡算 根据湿品中含醋酸量和湿品ASP的纯净度,投入洗剂水与ASP的比例13.77, 所以洗剂水量湿品ASP/3.77 3465.52Kg/3.77 919.23Kg。 又根据离心机的脱水能力,经验值为20.1%, 所以脱水量总投料量×20.1% (919.23Kg+3465.52Kg)×20.1% 881.33Kg。 并要保证湿品中含水量应3%,本次设计计算中采用3%。 由于设备的原因造成洗涤过程中有损耗,一

43、般为0.65%0.70%,本次设计取值为:0.685%,所以可确定: 损耗量(919.23Kg+3465.52Kg)×0.685% 30.04Kg. 依此得出湿品ASP总投料量-损耗-脱水量 919.23Kg+3465.52Kg -30.04Kg-881.33Kg 3473.38Kg。 综合以上计算,得: 进料: 湿品ASP3465.52Kg。 进料: 洗剂水量919.23Kg。 出料: 湿品阿司匹林3473.38Kg 出料: 脱水量881.33Kg。表4 水洗离心物料衡算 水洗离心前物料衡算 水洗离后前物料衡算物料名称阿司匹林洗剂水总量水杨酸洗剂水损耗总量重量Kg3465.52 9

44、19.23 4384.75 3369.18 881.3330.044384.753.6 气流干燥的物料衡算 根据物料计算,干燥物料总重为:3473.38Kg, 含水量为3%,即104.20 Kg 进行完全脱水即干燥失重为104.20Kg 因为流化床的排空系统和机器本身造成的损耗一般为:0.15%0.171%,本次设计取0.150%,所以损耗量为:3473.38×0.150%5.21Kg。 在沉降室和扑集器得到粉子,渣子质量为31.Kg,由总产率为98.1%,成品量3332.97Kg(符合设计要求) 综合以上计算,得: 进料: 来自于水洗离心机, 湿品阿司匹林3473.38Kg。 出料

45、: 得到成品3332.97Kg。 表5 干燥物料衡算 干燥前物料衡算 干燥后物料衡算物料名称 阿司匹林 总量 成品 其他 损耗 总量 重量Kg 3473.38 3437.38 3332.97 104.20 5.21 3473.38 4 能量衡算 4.1 反应罐能量衡算 Q1 、t1 Q4 、t4 Q2 、t2 Q5 、t5 Q6 反应罐能量衡算可表示如下式: Q1+Q2+Q3Q4+Q5+Q6 Q1-SA与醋酐带入设备的热量KJ; Q2-加热剂水蒸汽传给物料的热量KJ; Q3-过程反应热KJ; Q4-生成ASP与醋酸带走的热量KJ; Q5-加热剂水蒸汽带走的热量KJ; Q6-设备向环境散失的热量

46、KJ; t1-SA与醋酐进入设备的温度,t120; t2-加热剂水蒸气的进入温度,t2142.9; t3-最终反应罐中温度,t380; t4-物料流出时的温度,t480; t5-加热剂水蒸汽流出时的温度,t580。4.1.1 比热容的计算 (一)经化学基础数据手册可查得乙酸与醋酐的比热容,见下表 (二)ASP与SA比热容的计算 大多数液体的比热容在1.72.5KJ/kg.之间,少数液体例外,如液氨与水的比热容比较大,在4左右;而汞和液体金属的比热容比较小。 液体比热容一般与压强无关,随温度上升而稍有增大。 作为水溶液比热容的近似计算,可先求出固体的比热容,再按下式计算 CCS a + 1-a

47、式中 C-水溶液的比热容KJ/Kg.; CS-固体的比热容KJ/Kg.; a-水溶液中固体的质量分数。 对于绝大多数有机化合物,其比热容可利用下表求得。先根据化合物的分子结构,将各种基团结构的摩尔热容数值加和,求出摩尔热容,再由化合物的分子量换成比热容。 表6基团结构摩尔热容J/mol.基团C6H5-COOH-O-CO-OH-CH3 温 度 20116.3677.7829.6243.3441.9041.36 80131.0690.8430.6845.3863.6846.40 所以ASP的比热容 C6H5- + -COOH + -O- + -CO- + -CH3/180.2 AS的比热容 C6H5- + -COOH + -OH /138.1 经以上式子可求得所需比热容(KJ/Kg) 表7比热容(KJ/Kg) 20 80 乙酸 1.35 1.41 醋酐 1.99 2.01 阿司匹林 ? 2.26 水杨酸 1.71 2.074.1.2 能量衡算1. Q1与Q4 Q1与Q4均可用下式计算 Q1(Q4)mct KJ; 式中 m-输入(输出)设备的物料质量Kg; c-物料的平均比热容KJ/Kg; t-物料的温度; 利用(1)Q1mct 2604.89Kg×1.71KJ/Kg+2206.18