年产160吨芬布芬工艺设计

#目录TOC\o"1-5"\h\z摘要2引言4概述52.1设计依据52.2产品概述5缩合工段物料衡算7设计任务7缩合水解反应式7缩合水解过程各物料消耗7原料质量标准和配比7缩合反应罐进料以及出料8缩合工段能量衡算10缩合反应能量能量衡算相关数据10各物质的比热计算11熔解热计算11热量计算11过程热效应11缩合工段设备选型13劳动组织与岗位定员166.1劳动组织166.2劳动保障与安全生产166.3“三废”处理及综合利用18论文小结19附：1.参考文献2.附图年产150吨芬布芬工艺设计王玲玲［摘要］本次设计为年产160吨芬布芬的车间工艺设计。芬布芬，又名联苯丁酮酸；苯酮酸。为一较新型的长效非甾体消炎镇痛药。本设计所采用的工艺路线为：以联苯、丁二酸酐和三氯化铝为原料，加入二氯乙烷缩合后经由盐酸和水水解获得芬布芬。年产芬布芬160吨，缩合水解工段收率93.25%，精制工段收率94.94%，单程收率88.53%，总收率92.51%，回收率4.3%。成品质量标准：芬布芬纯品99%杂质及水的含量1%。设计内容主要包括芬布芬车间工艺设计依据，工艺路线论证，工艺流程设计，全流程物料衡算，能量衡算，工艺设备选型与计算，车间布置设计，工程经济，劳动保护，安全生产与“三废”处理及其综合利用等内容。设计所得成果主要有设计说明书和相应的图，其图包括车间设备平、立面布置图、带控制点的工艺流程图、物料流程框图、精烘包车间平面布置图、典型设备的装备图、典型工段配管图。［关键词］芬布芬车间工艺设计工艺路线收率[Abstract]Thedesignfortheannualoutputof160tonsoffenbufenintheworkshopprocessdesign.Fenbufen,alsoknownasDingketoacidbiphenyl;benzeneketoacid.Forthenewerlong-actingnon-steroidalanti-inflammatoryanalgesics.Thedesignprocessusedroutesare:tobiphenyl,succinicanhydrideandaluminumchlorideastherawmaterial,ethylenedichloridecondensationandwaterafterhydrolysisbyhydrochloricacidtoobtainfenbufen.Designelementsincludefenbufenworkshopprocessdesignbasis,processroutefeasibilitystudies,processdesign,thewholeprocessmaterialbalance,energybalance,processequipmentselectionandcalculation,plantlayoutdesign,engineering,economic,laborprotection,safetyand"threewastes"andthecomprehensiveutilizationofcontents.Designfromspecificationanddesignofthemainresultsofthecorrespondinggraph,thegraphincludingworkshopequipment,flat,verticalsurfacelayout,withaflowchartofthecontrolpoint,thematerialflowdiagram,finishing,drying,packingworkshopfloorplan,typicalequipmentandequipmentmapSectionoftypicalpipingdiagram.[Keywords]fenbufenshopprocessdesignprocessroutetheyield引言芬布芬，又名联苯丁酮酸，属解热镇痛及非甾体抗炎镇痛药。用于类风湿性关节炎、风湿性关节炎、骨关节炎、强直性脊椎炎及痛风等的治疗。亦用于牙痛、手术后疼痛、外伤疼痛等的止痛。其合成工艺在不断地改进，日益完善。基于实习所获，同时结合专业课的深入学习及老师的悉心教导，我开展了对芬布芬的车间工艺设计。本次设计内容以对联苯、丁二酸酐和三氯化铝为原料经过缩合反应，得到中间后，再经过水解最后经过环合、回收、精制等工序，得到了芬布芬。由此工艺可知,芬布芬的工艺很复杂，因此设计的任务非常庞大。这不仅要求我们要有扎实的专业理论知识，更要有灵敏的理解感悟的实验能力，熟练运用画图工具，其成果包括了工艺流程设计、物料衡算、能量衡算、工艺设备选型计算、车间布置设计、典型设备的装配、设计说明书的撰写、查阅英文并翻译、绘制相应的工艺图。本设计为初步设计，我按照设计任务书所要求内容，一步一步完成，但由于经验不足，理论和实践知识不够扎实，在设计中还存在大量不足之处，诚请老师给予指出和修正。概述1设计依据盐城师范学院制药工程专业毕业设计任务书。设计遵循的技术法规《药品生产质量管理规范实施指南》(2001年版，中国化学制药工业协会，中国医药工业公司)；《工业企业噪声控制设计规范》GBJ87-85；《环境空气质量标准》GB3095-1996；《污水综合排放标准》GB8978-1996；《工业“三废”排放执行标准》GBJ4-73；《建筑工程消防监督审核管理规定》公安部第30号令；《建筑结构设计统一标准》GB50068—2001；《工业企业设计卫生标准》TJ36-79；《化工工厂初步设计内容深度的规定》HG/20688—2000《化工工艺设计施工图内容和深度统一规定》HG20519-92《关于出版医药建设项目可行性研究报告和初步设计内容及深度规定的通知》国药综经字[1995]，第397号《化工装置设备布置设计规定》HG20546-922产品概述2.1产品名称：中文名：芬布芬别名：联苯丁酮酸；苯酮酸化学名：3-(4-联苯羰基)丙酸英文名：LEDERFEN2.2化学结构式、分子式及分子量：化学结构式：

OHOH分子式：C16H14O3分子量：254.282.3药理及应用为一较新型的长效非甾体消炎镇痛药。据动物实验结果，本晶的消炎、镇痛作用虽较吲哚美辛低，但比阿司匹林强。毒性比吲哚美辛小，胃肠道副作用小于阿司匹林及其他非甾体消炎镇痛药。药理研究表明，本晶在体内代谢成联苯乙酯，后者可抑制前列腺素的合成，从而阻断炎症介质的作用，认为这是本品消炎作用的主要机制。芬布芬作为联苯乙酯的前体物，口服后可避免直接服用活性代谢物对胃肠道的刺激。本药一般能使类风湿因子、血沉、抗链“O”等指标恢复正常或转阴。病理学检查未见主要脏器有明显病理改变。口服后2小时血药浓度达高峰值。t1/2为12〜17小时［1］。用于类风湿性关节炎、风湿性关节炎、骨关节炎、强直性脊椎炎及痛风等的治疗。亦用于牙痛、手术后疼痛、外伤疼痛等的止痛。2.4药理毒理本品为一种长效的非甾体抗炎药。进入体内后代谢成为联苯乙酯后具有抑制环氧合酶的活性，使前列腺素的合成减少而起作用。动物实验表明，本品的抗炎镇痛作用比吲哚美辛弱，但比阿司匹林强。急性毒性试验结果：大鼠经口LD50为200〜720mg/kg,腹腔注射LD50为265〜575mg/kg；小鼠经口LD50为795〜1673mg/kg,腹腔注射LD50为506〜811mg/kg。

3缩合工段物料衡算1设计任务物料衡算时间标准：以天计算，计算单位kg年产芬布芬150吨。缩合水解工段收率93.25%,精制工段收率94.94%,单程收率88.53%,总收率92.51%，回收率4.3%。成品质量标准：芬布芬纯品99%杂质及水的含量1%。年产芬布芬150吨。一年按333天计算：每天生产芬布芬：150x1000/330=450.45kg；每天生产纯品量:450.45x99%=450.4kg；每天理论生产纯品量：450.4m92.51%=486.87kg2缩合水解反应式缩合反应CH+CHO+AICI154.21100.07133.34»中间体+HCl484.5036.46水解反应中间体+HCl+6HO154.21100.07133.34»中间体+HCl484.5036.46水解反应中间体+HCl+6HO-2484.536.466X18.02CHO16143+6HC1+Al(OH)33254.286X36.4678.003缩合水解过程各物料消耗水解过程缩合物的消耗量：457.76x484.5/254.28=872.21盐酸的消耗量：457.76x36.46/254.28=65.64水的消耗量：457.76x6x18.02/254.28=194.63氢氧化铝的生成量：457.76x7&00/254.28=140.42声称盐酸的量：457.76x36.46x6/254.28=393.82缩合反应过程缩合物的生成量：872.21m95.23%=915.90生成盐酸的量：915.90x36.46m484.50=68.92需要联苯的量：915.90x154.21m484.50=291.52需要三氯化铝的量：915.90x133.34m484.50=252.07需要丁二酸酐的量：915.90x100.07m484.50=189.174原料质量标准和配比

表3.1原厂物料质量标准及配比原料名称分子式原厂投料量联苯CH121027丁二酸酐CHO44318三氯化铝AlCl350二氯乙烷ClCHCHCl22200盐酸HCl65常水（水解罐）HO2600温水（离心）HO2300常水（二次水洗）HO2800表3.2各物料的投料量原料名称投料量纯量备注联苯295.96291.52淡黄色片状晶体，不溶于水，溶于乙丁二酸酐197.31193.87醇、乙醚，比重1.041，本品有笨和氯的刺激性气味，大量接触有毒。无色针状结晶，溶于醇、氯仿和四氯三氯化铝548.08539.85化碳，微溶于水喝醚，受热至150°C升华，比重2.61，对呼吸道有刺激性。无色淡黄色颗粒结晶性粉末，有吸潮二氯乙烷2192.32159.41性，易溶于水，并易发生水解，易溶于无水乙醇，四氯化碳，比重2.44，有强烈的刺激性。盐酸712.50701.81无色油状液体，有芳香味，难溶于水，易溶于乙醇、醚、乙烯，比重1.2521。常水（水解罐）温水（离心）6576.93288.45淡黄色刺激性气体，有腐蚀性，比重1.1526，避光贮藏。5缩合反应罐进料以及出料缩合反应进料见表3.3

表3.3缩合进料罐物料名称投料量纯品量联苯295.96291.52丁二酸酐197.31193.87二氯乙烷2192.32159.41三氯化铝548.08539.85共计3233.65缩合反应出料见表3.4表3.4缩合罐出料物料名称物料量物料量联苯0丁二酸酐4.7二氯乙烷2159.41三氯化铝35.71络合物915.90杂质38.18水10.83盐酸68.92共计3233.65注：二氯乙烷回收率：92%；回收量：2016.92；4缩合工段能量衡算1缩合反应能量能量衡算相关数据图一缩合反应能量能量衡算4.1缩合反应主要物料的相关物化性质数据表物料名称质量kg比热（25°C）溶解度分子量联苯291.521.2107120.58154.21丁二酸酐193.871.1879179.80100.07三氯化铝539.850.4877102.32133.34二氯乙烷2159.411.2142——98.96水37.574.2077——18.02注：水的重量二联苯投入量X水分含量+丁二酸酐投入量X水的含量+三氯化铝投入量X水的含量+二氯乙烷投入量X水的含量+杂质量=37.57kg固体比热的计算计算公式：C=M习nCa式中：M=化合物分子式口=分子中同种元素原子数Ca=元素的原子比热容表4.2元素原子比热容儿糸Ca/KJ/(Kg•°C)儿糸Ca/KJ/(Kg•°C)C7.535F20.93H9.628S22.604O16.74其他元糸25.9532各物质的比热计算(1)联苯的比热：C=1.2017KJ/(Kg•°C)p三氯化铝比热：C=0.4877KJ/(Kg•°C)p二氯乙烷比热：C=1.2142KJ/(Kg•°C)p水的比热：C=4.2007KJ/(Kg•°C)熔解热计算联苯溶解热：q1=74921.18KJ丁二酸酐溶解热：q=416.66x180.54KJ2氯化铝溶解热：q=118333.08KJ/Kg3热量计算苯从25°C降至8°C所需移走的热量：Q=87709.54KJ1丁二酸酐从25C降至8C所需移走的热量：Q=86367.96KJ2将氯化铝从25C降至8C所需移走的热量：Q=127921.51KJ3将二氯乙烷从25C降至8C所需移走的热量：Q=119555.81KJ4将水从25C降至8C所需移走的热量：Q=6805.45KJ5综上所述：Q=425630.27KJab过程热效应化学反应平均温度t=(25+8t)/2=16.5°C表4.3缩合反应主要物料的相关物化性质数据表物料名称比热(16.5C)燃烧热标准生成热KJ/(Kg•°C)

联苯1.2017—102.70丁二酸酐1.1879369.6605.76三氯化铝0.4877—704.64盐酸0.7955—92.37中间体0.9858—1242.52相关计算盐酸的比热：C=0.7955KJ/(Kg•°C)p中间体的比热：C=MYnCa=0.9858KJ/(Kg•°C)丁二酸酐元素燃烧热：为nqce=2153.2KJ/mol4)三氯化铝生成热表4.4a、b值相态AB液态23.86218.05气态23.02219.76根据Q+Q+Q=Q+Q+Q123456缩合反应设备进行能量衡算物料带入的热量Q1物料25°C进料，以进料状态为基准，则Q=01物料离开设备带走的热量Q4表4.5主要物料的相关物化性质数据表物料名称质量比热丁二酸酐4.71.1879三氯化铝35.710.4877二氯乙烷2159.411.2142络合物915.900.9858水37.574.2077丁二酸酐所带走的热量：q1=-271.61KJ三氯化铝所带走的热量：q2=-679.77KJ二氯乙烷所带走的热量：q3=-119555.81KJ5缩合工段设备选型选型的体积进入缩合罐的物料见表5.1表5.1缩合反应罐中各物料的投料量与物性参数物料名称含量（％）投量（kg）密度（kg/L）体积（L）联苯98.5295.961.041302.98丁二酸酐96.4197.312.6182.8三氯化铝99.02192.32.44239.38二氯乙烷99.0548.081.25212336.295［注］：投料量按物料衡算中数据；体积=投料量/密度。总体积二联苯的体积+丁二酸酐的体积+三氯化铝的体积+二氯乙烷的体积=2961.46L原厂缩合反应的生产周期为240min,其中反应时间120min,辅助时间为30min,加料时间90min。设计时适当放大，令生产周期270分钟，其中生产时间为130分钟，辅助时间为50分钟，加料时间90min。每天要生产的量较大，综合整个生产周期，另每天生产3批，每批两个综合罐，则每批的体积=总体积/批数=2961.46/6=493.58L根据蒋作为主编《药厂反应设备与车间工艺设计》11页［2］装料系数的大小根据经验来选定，对不发生泡沫，不沸腾的液体，①取0.7—0.85，对同时沸腾和发生泡沫的液体，①取0.4—0.6。因为缩合反应没有泡沫产生，没有沸腾现象，则装料系数取0.7—0.85。取0.75则：选型的体积=每批的体积/装料系数=1974.30/0.8=2467.87L根据《化工工艺设计手册》（第三版）下册5—281页［3］选择k型搪玻璃反应器（HG/T237—1992）一台，公称容积1500L，实际容积1714L,各参数见表5.2

表5.2搪玻璃开式反应釜的参数公称容积VN/L1500公称直径DN/mm1300计算容积VJ/L1714容积系数VN/VJ0.88夹套换热面积/m25.2公称压力PN罐内罐外0.250.6介质温度及容器材料0—200°CQ235—A搅拌轴公称直径Dn/mm80电动机功率叶轮式搅拌器3.0电动机型式Y型（同步转速1500r/min）搅拌轴公称转速125r/min传动装置（减速机）BLD—3悬挂式支座A3X4支承式支座2.5tX4参考质里/kg2250［注］：参考质量中不包括电动装置质量及搪玻璃层质量悬挂式支座均为A型VN>1000L时带垫板。［核算］：周期每天生产3批3x270=810<24x60=1440符合要求装料系数投入物料的体积=总体积/批数=2961.46/6=493.58L传热面积①=493.58/1500=0.33在0.33—0.85之间符合要求缩合反应过程都用冷冻盐水降温（设冷冻盐水的进口温度一8°C，出口温度一6°C，物料进口温度25C，出口温度8°C。冷冻盐水下进上出，采用逆流形式⑷）Q=-2154589.37/3=718196.46KJAtm=［（T-1）2〕/［In（（T-1）1-（T-1）2）］二22.09根据化工工业出版社出版《化学工程手册》（第二版）上卷6—56页［5］表5.3带有夹套的总传热系数大致值夹套内的流体容器内的液体传热壁材料K值W/(m2•°C)蒸汽有机液玻璃衬里碳钢170—400蒸汽水/285—480盐水有机液/115--340取K=200W/(m2•°C)=3600x200J/(fm2・°C・h)=12kj/(m2・°C・min)Q=KAAtm•t2则：A=Q/K・Atm・t=3605425.64/6x12x22.09x270=5.33<8.2符合要求2劳动组织与岗位定员1劳动组织整个车间共包括办公室、缩合岗位、甲化岗位、还原岗位、酰化岗位、环合岗位、精制岗位、蒸馏岗位、保全组、泵房组、“三废”处理组，共十一个单元；（1）车间设值班主任一人，负责当班的生产任务、劳动考勤及处理应急事件；（2）各工段设正、副工段长各一名，负责组织本工段内的工作，掌控各岗位的生产指标、技术指标，并负责设备和工具的管理［6］；（3）全车间设技术员三名，负责指挥生产；（4）车间按三班倒编制生产，全车间实行80%人员生产，20%人员休息制，生产人员倒班采用三班生产，一班换休，非倒班人员采取每周休息一天，20%的休息人员采取一次脱离三个月集中休息，生产人员与轮休人员定期轮换。劳动保障与安全生产车间安全生产守则（1）熟悉并严格执行本岗位安全生产操作法和防火规程；（2）一切使用蒸汽、压缩空气或加压、减压的设备，必须分别安装压力表、真空表、安全阀，用压力表、真空表每隔半年至多不超过一年均要求检验一次；（3）禁止在车间内部使用可以产生火花工具，动火时，要严格按照本厂规定的动火制度办手续进行，如发生火警，切断电源，立即报警，其他岗位没有危险的情况下留有专人留守岗位；（4）车间建立安全网，并由专人负责。车间备有防火器材，定期进行检查，要教育所有人员学会使用；（5）为了防止静电放电产生火花，所有受压容器、氧气瓶、传动设备等须有良好的接地系统，所有阀门、法兰等上有石棉垫一类者均须采用金属导体进行跨接；（6）操作者在操作之前应穿戴好劳动保护用品，禁止饮酒后进行操作，禁止穿带有铁钉的鞋进入车间，工作时间不能脱岗、串岗、睡岗；（7）机械传动时，禁止接触运动部分（如擦机器、加油、修理等）；（8）工衣工帽等防护用品要经常清洗，个人班后洗澡，防止有毒物质影响；（9）建立车间安全网，并由专人负责。车间备有消防器材，定点存放，定期检查；（10）新工人进厂上岗前，必须按规定进行“三级［7］”安全教育。环境卫生生产区：（1）对各岗位力求地面整洁，门窗玻璃完好；（2）设备、管道、管阀排列整齐，管道清洁，及时杜绝跑、冒、滴、漏；（3）在车间周围种植花木，美化环境；（4）车间各区域，厕所，澡堂由工段包干卫生；（5）车间各下水，排污管必须畅道；（6）废、旧物料，生产、生活垃圾分别集中，送入堆放点；精烘包区：（1）此区分为工段区、控制区，物料流向与人走向分开；（2）工作区没有空洞，有通风装置，水磨石地面，瓷砖墙面，操作条件良好；（3）非操作人员，不得擅自进入工作；（4）操作人员进入工作区必须更衣、换鞋、戴帽、戴口罩；（5）必须保持地面、墙壁卫生，门窗玻璃完好整洁；（6）生产工具定点放置，严格交接班；（7）工作区禁止放非生产用品；（8）定期规定工作区的粉尘浓度。生产装置安全操作要则安定产品主要设备有搪玻璃罐、离心机、压滤器等工艺装置，为避免人身伤亡、财产毁损等事故，防患于未然，操作者必须严格执行安全操作的有关规定。使用搪玻璃罐注意事项：（1）根据设计要求，使用时内外压力（正负压）［8］以及压差不得超过规定；（2）使用时不得骤冷骤热，防止搪玻璃炸裂。一般情况下，反应温度低于150°C时温差不得超过110C，反应温度150〜250C时温差不得超过65C；（3）介质为强酸时使用最高温度：盐酸（5〜30%）小于150C；硫酸（30%）小于220C；磷酸（60%）小于170C［9］；（4）严禁使用硬物撞击或刮洗或掉入硬物，以免损坏搪玻璃；（5）严禁使用含氟离子液体或强碱，防止损坏搪玻璃。使用离心机注意事项：（1）使用前，必须检查底脚螺丝及主轴螺丝是否松动，拉杆是否灵便，然后开车试转，检查花栏旋转是否正转、平稳。试车时人不得靠近离心机；（2）启动前应搬动花栏帮助启动，减少马达负荷，启动马达时要时断时开，防止马达超负荷而损坏；（3）离心机开车时要运转正常，转速均匀后才能离开人，并且要经常观看其运转情况，有异常情况应立即关去电源停车；（4）加料时物料应均匀放置，防止发生烧电机等设备事故；（5）加料量勿超过规定负荷，防止振动和异响；（6）离心机运转中，决不允将手或工具伸入花栏，操作人员上衣口袋不允许放置物品，防止被花栏飞出或卷入造成伤人事故；（7）离心机切断电源后，应分次缓慢刹车，不可急刹车。一旦刹车失灵决不允许用其他东西止刹，以免损坏机件造成危险。没有刹车的离心机禁止使用；（8）强酸性物料脱水，不得使用一般离心机，以防止设备腐蚀引起事故。使用压滤器注意事项：（1）压滤前仔细检查压滤器上的全部阀门、压力表、安全阀是否正常。应经常检查安全阀、压力表等附件，保证其安全限度。受压容器应定期进行检查；（2）在压滤过程中，工作压力不得超过规定（内压不得超过2KG[i。],蒸汽压力不得超过3KG）。压滤时操作者应严守岗位，严禁超压操作。（3）压滤时，严禁撞击或敲打受压容器。“三废”处理及综合利用“三废”的流失是造成污染危害的根源，也是物质损失和能源损失的浪费，应该实施综合利用。3.1废气的处理在本原料药的生产工艺中，大量使用了乙醇、二氯乙烷、氯化氢等有毒原料，需要进行综合治理。考