1、阿司匹林的工段工藝設計系 別：材料與化學工程學院專 業(yè)：化學工程與工藝班 別：化工 2班學 號：姓 名：黃善青2012年 3月 目錄目錄11 概述31.1 阿司匹林的的性質(zhì)41.1.1 理化性質(zhì)41.1.2 臨床上用途41.2 發(fā)展簡史51.3 國內(nèi)外生產(chǎn)現(xiàn)狀61.3.1 市場分析61.3.2 生產(chǎn)情況61.3.3 市場情況72 生產(chǎn)工藝72.1 設計內(nèi)容72.2 生產(chǎn)工藝72.3 生產(chǎn)工藝流程確定82.3.1 生產(chǎn)工藝流程82.3.2 工藝流程圖82.4 工藝過程說明82.4.1 醋化崗位82.4.2 酸洗離心洗滌92.4.3 水洗離心洗滌92.4.4 干燥崗位92.4.5 回收崗位93 物

2、料衡算93.1 溶解罐的物料衡算93.2 ?；磻奈锪虾馑?13.3 滲濾槽的物料衡算123.4 酸洗離心機的物料衡算133.5 水洗離心機的物料衡算143.6 流化床的物料衡算164 能量衡算164.1 反應罐能量衡算164.1.1 比熱容的計算174.1.2 能量衡算185 主要工藝設備計算195.1 工藝設備選型原則195.2 工藝設備計算195.2.1 醋化反應釜195.2.2 夾套的計算205.2.3 筒體的材料和壁厚225.2.4 水壓試驗及其強度校核235.2.5 選擇釜體法蘭245.2.6 選用手孔、視鏡、溫度計、和工藝接管255.2.7 攪拌器的設計計算265.2.8 容器

3、支座的選用計算265.3 酸洗離心機265.4 水洗離心機265.5 振動流化床干燥器275.6 母液蒸餾罐275.7 循環(huán)母液反應罐276 管道設計276.1 管道計算276.1.1 水楊酸的進料管道的計算286.1.2 酸酐的進料管道的計算286.1.3 母液的管道進料計算287車間布置設計297.1 概述297.2 車間布置設計的依據(jù)297.3 車間布置設計應考慮的因素307.4 車間布置設計的程序307.5 車間設計的成果318公用工程318.1 排水系統(tǒng)318.2 電氣和照明338.2.1 電氣設計和安裝338.3 環(huán)境消毒338.3.1 滅菌與消毒339技術經(jīng)濟349.1 投資指標

4、34設計體會35參考文獻361 概述阿司匹林是歷史悠久的解熱鎮(zhèn)痛藥，臨床上用于預防心腦血管疾病的發(fā)作。阿司匹林于1898年上市，近年來發(fā)現(xiàn)它還具有抗血小板凝聚的作用，于是重新引起了人們極大的興趣。將阿司匹林及其他水楊酸衍生物與乙烯醇、醋酸纖維素等含羥基聚合物進行熔融酯化，使其高分子化，所得產(chǎn)物的抗炎性和解熱止痛性比游離的阿司匹林更長效。1.1 阿司匹林的的性質(zhì)阿司匹林化學名為：2一(乙酰氧基)苯甲酸，又名醋柳酸，或乙酰水楊酸。1897年由水楊醋和醋酐反應制成，是應用最早和最廣泛的解熱鎮(zhèn)痛藥，臨床應用已逾百年。1.1.1理化性質(zhì)本品為白色結(jié)晶或結(jié)晶性粉末，無臭或身徽酸臭，味徽酸?；杖苡谒兹苡?/p>

5、乙醇。顯酸性，可溶于碳酸鈉及氫氧化鈉。穩(wěn)定性差，極易水解，生成水楊酸(具毒副作用)和醋酸。中國藥典規(guī)定要檢查游離水楊酸，遇三氯化鐵試液顯紫堇色。生產(chǎn)中還可產(chǎn)生醋酸苯酯、水楊酸苯酯和乙酰水楊苯酯。這些雜質(zhì)由于不含羧基，故不溶于碳酸鈉試液中。產(chǎn)生的少量乙酰水楊酸酐雜質(zhì)可引起過敏反應。1.1.2臨床上用途.1小劑量可勰熱、鎮(zhèn)痛，用于感冒退熱、緩解頭痛和全身痛。阿司匹林通過對環(huán)氧合酶(COX)的抑制而減少前列腺素(PC)的合成，由此減少組織充血、腫脹，降低對疼痛的敏感性，具有中等程度的鎮(zhèn)痛作用。可緩解輕度或中度的疼痛，對鈍痛如頭痛、牙痛、神經(jīng)痛、關節(jié)痛、肌肉痛及月經(jīng)痛等有較好的鎮(zhèn)痛效果，也用于感冒、流

6、感等退熱。麗對創(chuàng)傷性劇痛或內(nèi)臟平滑肌痙攣引起的絞痛幾乎無效，但由于僅對疼痛、發(fā)熱的癥狀有緩解作用，不能解除疼痛、發(fā)熱的致病原因，也不能防止疾病的發(fā)生，需同時應用其他藥物參與治療，故不宜長期服用。阿司匹林服后吸收迅速而完全，解熱、鎮(zhèn)痛作用較強，作用于下丘腦體溫中樞引起外周血管擴張、皮膚血流增加，出汗，使散熱增強而起到解熱作用。能降低發(fā)熱者的體溫，對正常體溫則無影響。阿司匹林可減少炎癥部位具有痛覺增敏作用的物質(zhì)前列腺素(PG)的生成，故有明顯的鎮(zhèn)痛作用，.2大劑量可抗風濕，用于治療風濕熱、風濕性關節(jié)炎、類風濕性關節(jié)炎等疾病。阿司匹林為治療風濕熱的首選藥物，用藥后可解熱、減輕炎癥，使關節(jié)癥狀好轉(zhuǎn)，血

7、沉下降，但不能去除風濕的基本病理改變，也不能預防心臟損害及其他合并癥。阿司匹林除治療風濕性關節(jié)炎外，也用于治療類風濕性關節(jié)炎，可改善癥狀，為進一步治療創(chuàng)造條件。此外，本品也用于骨關節(jié)炎、強直性脊椎炎、幼年型關節(jié)炎以及其他非風濕性炎癥的骨骼肌肉疼痛，也能緩解癥狀。.3抑制血小板凝集，可用于防治動脈血栓和心肌梗死。阿司匹林對血小板聚集有抑制作用，阻止血栓形成，臨床可用于預防暫時性腦缺血發(fā)作、心肌梗塞、心房顫動、人工心臟瓣膜、動靜脈瘺或其他手術后的血栓形成。.4粉末外用治足癬。.5其他方面的臨床應用ASP用于眼科黑蒙癥，是由于視網(wǎng)膜血栓引起的發(fā)作性單側(cè)視力消失，采用ASP治療，每13給予0659，可

8、獲得較好療效。ASP用于治療膽道蛔蟲癥，一次19，一日23次連用23日；陣發(fā)性絞痛停止，24小時后停用，然后進行驅(qū)蟲治療，有效率可達90以上。ASP對血小板增多癥有效，可改變血小板減少性紫癜，溶血性尿毒癥；亦可用于鐮狀細胞性貧血，ASP合用尿激素等可減少溶血性尿毒癥所致慢性腎臟病變的病發(fā)率。1.2發(fā)展簡史早在1853年夏爾，弗雷德里克熱拉爾(Gerhardt)就用水楊酸與醋酸合成了乙酰水楊酸，但沒能引起人們的重視；1898年德國化學家菲霍夫曼又進行了合成，并為他父親治療風濕關節(jié)炎，療效極好；1899年由德萊塞介紹到臨床，并取名為阿司匹林(Aspirin)。到目前為止，阿司匹林已應用百年，成為醫(yī)

9、藥史上三大經(jīng)典藥物之一，至今它仍是世界上應用最廣泛的解熱、鎮(zhèn)痛和抗炎藥，也是作為比較和評價其他藥物的標準制劑。在體內(nèi)具有抗血栓的作用，它能抑制血小板的釋放反應，抑制血小板的聚集，這與TXA2生成的減少有關。 臨床上用于預防心腦血管疾病的發(fā)作。 阿司匹林于1898年上市，近年來發(fā)現(xiàn)它還具有抗血小板凝聚的作用，于是重新引起了人們極大的興趣。將阿司匹林及其他水楊酸衍生物與聚乙烯醇、醋酸纖維素等含羥基聚合物進行熔融酯化，使其高分子化，所得產(chǎn)物的抗炎性和解熱止痛性比游離的阿司匹林更為長效。 根據(jù)文獻記載，都說阿司匹林的發(fā)明人是德國的費得克期霍夫曼，但這項發(fā)明中，起著非常重要作用的還有一位猶太化學家阿圖爾

10、艾興格林。 阿圖爾艾興格林的辛酸故事發(fā)生在1934年至1949年間。1934年，費利克斯霍夫曼宣稱是他本人發(fā)明了阿司匹林。當時的德國正處在納粹統(tǒng)治的黑暗時期，對猶太人的迫害已經(jīng)愈演愈烈。在這種情況下，狂妄的納粹統(tǒng)治者更不愿意承認阿司匹林的發(fā)明者有猶太人這個事實，于是便將錯就錯把發(fā)明家的桂冠戴到了費利克斯霍夫曼一個人的頭上，為他們的“大日耳曼民族優(yōu)越論”貼金。納粹統(tǒng)治者為了堵住阿圖爾艾興格林的嘴，還把他關進了集中營。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，大約在1949年前后，阿圖爾艾興格林又提出這個問題，但不久他就去世了。從此這事便石沉大海。 英國醫(yī)學家、史學家瓦爾特斯尼德幾經(jīng)周折獲得德國拜爾公司的特許，查閱了

11、拜爾公司實驗室的全部檔案，終于以確鑿的事實恢復了這項發(fā)明的歷史真面目。他指出：在阿司匹林的發(fā)明中，阿圖爾艾興格林功不可沒。事實是在1897年，費利克斯霍夫曼的確第一次合成了構成阿司匹林的主要物質(zhì)，但他是在他的上司知名的化學家阿圖爾艾興格林的指導下，并且完全采用艾興格林提出的技術路線才獲得成功的。1.3國內(nèi)外生產(chǎn)現(xiàn)狀1.3.1市場分析百年老藥阿司匹林憑借其低廉的價格和較小的不良反應贏得了市場的普遍認可，現(xiàn)已成為世界上最重要的解熱鎮(zhèn)痛藥之一。近年來，阿司匹林的適用范圍已從解熱鎮(zhèn)痛藥向心血管病預防用藥領域擴展，在心血管病預防用藥量不斷增加的推動下，其市場得到進一步的上升空間。事實上，除了心血管病方面

12、，阿司匹林還在其他疾病上有獨特的療效，例如：防治糖性白內(nèi)障、治療抗生素所致聽力障礙、抗衰除皺、改善老年男性性功能、治療艾滋病、癌癥等 。 1.3.2生產(chǎn)情況從 2O世紀5O年代開始生產(chǎn)至今，我國的阿司匹林產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了半個世紀的調(diào)整 ，目前持有阿司匹林原 料藥生產(chǎn)批準文號的企業(yè) 有 16家，已通過原料藥GMP認證的企業(yè)有 10家，生產(chǎn)規(guī)模超過千噸的企業(yè) 有8家。多年來，我國阿司匹林主要生產(chǎn)企業(yè)有3 家_山東新華制藥集團、南京制藥廠、吉林恒河制藥有限公司。這三大企業(yè)的年產(chǎn)能都超過3000噸，產(chǎn)量和出口量多年來占據(jù)全國85左右的份額，呈三足鼎立之勢。 但近年來，這種三足鼎立的局面在悄然發(fā)生變化。南京制

13、藥廠阿司匹林原生產(chǎn)規(guī)模為3500噸、年產(chǎn)量3000噸，后因環(huán)保問題，幾年前將原料藥生產(chǎn)廠區(qū)搬迂到南京化學工業(yè)園區(qū)。搬遷后的生產(chǎn) 尚未恢復到以前水 平。吉林恒河 制藥 有 限公 司原生 產(chǎn)規(guī)模為 4500噸、年產(chǎn)量3500噸，前不久亦因環(huán)保問題正在 進行廠區(qū)搬遷，老廠區(qū)的阿司匹林已停產(chǎn)，新廠區(qū)生產(chǎn)正在建設之中。 最近以來，山東新華制藥集團的阿司匹林產(chǎn)銷量增長迅速，該產(chǎn)品已成為企業(yè)的重點產(chǎn)品之一，生產(chǎn) 規(guī)模一擴再擴，產(chǎn)能已由1996年的 2000噸擴大到目前的8000噸左右，年產(chǎn)量已從1996年的 1000多噸增長到6000多噸，占全國的近60，成為我國阿司匹林生產(chǎn)當之無愧的龍頭老大。該企業(yè)的阿司

14、匹林多年來大部分出口歐美市場 ，出口量約占全國的70。 2007年，新華制藥和山東隆信集團共同出資組建了山東新華隆信化工有限公司生產(chǎn)阿司匹林主要原料水楊酸，年產(chǎn)能達到12000噸，成為 中國最大的水楊酸生產(chǎn)基地，從而為山東新華 制藥集 團進一步擴大阿司匹林產(chǎn)能打下了基礎。 由于受到國內(nèi)外阿司匹林市場需求旺盛，以及南京制藥、吉林制藥等廠區(qū)搬遷造成市場供應空缺等因素的刺激，有不少企業(yè)加大了對 阿司匹林生產(chǎn) 的投入，一些企業(yè) 的規(guī)模和產(chǎn)量在迅速擴大，成為阿司匹林生產(chǎn)的新主力軍，如河北敬業(yè)化工集團醫(yī)藥化工分公司、陜西華陰錦前程藥業(yè)有限公司、牡丹江雙友化工制藥有限公司、湖南中南制藥有限公司等等。這些企業(yè)

15、都已通過了阿司匹林原料藥 GMP認證，年生產(chǎn)規(guī)模都達到1500噸以上。其中，河北敬業(yè)化工集團醫(yī)藥化工分公司生產(chǎn)規(guī)模達到 3000噸，年產(chǎn)量為2500噸；陜西華陰錦前程藥業(yè)有限公司生產(chǎn)規(guī)模達到2500噸，年產(chǎn)量達2000噸，成為阿司匹林生產(chǎn)的后起之秀。1.3.3市場情況近年來，由于化工原料、基本能源、環(huán)保治理、人工費用等各項開支都在不斷上漲，人民幣匯率逐步走高，推動了阿司匹林生產(chǎn)成本有較大上升，企業(yè)面臨的成本壓力越來越大。21世紀初，阿司匹林國內(nèi)市場價格在每公斤1517元人民幣 ，到2006年已達到每公斤 2223元人民幣。 目前為每公斤2425元人民幣，有企業(yè)DC一90規(guī)格阿司匹林報價達每公斤

16、3537元人民幣。自2007年 7月 1日起，國家調(diào)整了阿司匹林等眾多醫(yī)藥原料藥出口退稅稅率，稅率從 13下調(diào)至 5，降低了8個百分點。受此影響，阿司匹林出口價格仍有上升的動力。此外，國家的環(huán)保治理力度也在加大，人民幣匯率還會上升，預計今后阿司匹林價格仍會穩(wěn)中趨升。 多年來，我國阿司匹林大部分出口到美國、歐洲等地，出口量占總出口量的較大部分。全世界主要的阿司匹林市場為歐洲、北美等地 ，每年消耗的阿司匹林約占全球總量的近 23。美國是世界上最大的阿司匹林市場，每年耗用的阿司匹林原料藥約占世界總產(chǎn)量的30左右，歐洲也是阿司匹林主要的消費地區(qū)，每年的消費量達萬噸之多。2 生產(chǎn)工藝2.1 設計內(nèi)容本設

17、計以年產(chǎn)1000噸阿司匹林的生產(chǎn)工段，采用比較成熟的合適的?；ㄟM行生產(chǎn)。2.2生產(chǎn)工藝阿司匹林的傳統(tǒng)制備方法是以濃硫酸作催化劑進行O酰化反應，產(chǎn)率一般在75%左右，但濃硫酸對設備的腐蝕性較大，對環(huán)境污染大，且易發(fā)生副反應而使產(chǎn)品色澤深，不利于提純。研究表明可用固體超強酸或多酸來代替濃硫酸作催化劑，但這些方法的制備過程較為復雜，需要專用設備。因此就必須尋找一種催化效果良好、簡單易得同時對環(huán)境污染較小的可以進行工業(yè)化的新型催化劑。本設計采用?；▉砩a(chǎn)阿司匹林，以水楊酸作為起始原料，經(jīng)過?；⒋种?、精制、等化學、物理過程生產(chǎn)阿司匹林產(chǎn)品。本設計主要分為三個工段:第一工段為反應階段、第二工段為粗制

18、階段、第三工段為精制階段?；瘜W反應方程式為：2.3生產(chǎn)工藝流程確定 生產(chǎn)工藝流程醋酐.水楊酸?；嵯措x心水洗離心氣流干燥旋風分離阿司匹林 工藝流程圖水楊酸酸酐母液?；嵯措x心水洗離心氣流干燥母液旋風分離阿司匹林2.4 工藝過程說明 醋化崗位第一次投料：按醋酐總量與含量計算水楊酸總投料量，檢斤稱重，將總投料量的三分之二水楊酸投入醋化罐中，再將醋酐一次全部加入罐中，在攪拌情況下，水汽加熱1h，使內(nèi)溫升到8084，析出晶體，保溫40min60min后，緩慢均勻降溫到55。第二投料：待罐內(nèi)降至55時，把剩余的三分之一水楊酸投到醋化罐中。水溫升溫90min至8082，保溫1h，取樣測終點，游離水楊酸0.

19、15，如終點不到可延長保溫時間或補加醋酐，直到終點。檢查合格，方可進行第二次降溫，緩慢降至70，將已溶解的回收品溶液通過過濾器抽入反應罐中【（回收品+粉）：母液=1：1.70kg/L,加溫8080】抽濾完畢，保溫30min用水汽混合降至50，緩慢加入同溫的稀釋母液200L300L,然后用水蒸氣繼續(xù)降溫至40（夏天）或30（冬天），全開冷水，降至1518，查終點合格后放料（夏天30可用鹽水進行后期降溫）夏季2224放料 酸洗離心洗滌用550.15Kg冰醋酸將滲濾好的濕的阿司匹林在滲濾槽中全部洗滌一次（洗均），用真空將滲濾好的乙酰水楊酸抽入料斗，再放入離心機中，把料攤平慢車，均勻后在全速開車甩15

20、min，甩開母液和洗滌水酸，停車，將離心機中的乙酰水楊酸抽入水洗料斗中，含酸量2.5，洗滌水含酸量13。 水洗離心洗滌將料斗中物料放入離心機中，用手將料攤開，用含0.2磷酸的水洗（200L/機），將含磷酸水甩凈，再用清水10L洗滌，全速甩20min25mim（含水量3.0）將料抽入干燥斗中。洗滌水為本崗自制的蒸餾水，氯化物合格。 干燥崗位將料斗中的濕品乙酰水楊酸放入濕品料倉中，經(jīng)螺旋推進器送入流化床干燥器內(nèi)，控制進風口壓800Mpa，進口溫度7884，進行干燥，經(jīng)旋風分離器分去粉子，其尾氣經(jīng)袋濾器后排空，沸騰流化床的成品，經(jīng)冷風段，并經(jīng)過篩機篩去渣子，成品進入干品料倉，分裝成袋25Kg，成桶（

21、出口25Kg），待檢驗合格后包裝，準備入庫，每批清理一次粉子，稱重，交醋化崗處理。 回收崗位一次母液回收處理：一次母液升溫65，經(jīng)膜式發(fā)器在真空-0.088Mpa條件下蒸酸，每小時處理400L500L，膜式蒸發(fā)器氣壓0.2Mpa,蒸出的醋酸經(jīng)酸洗一部分，做洗滌酸用，其余經(jīng)檢驗合格（含量98.5）入庫，濃縮液入結(jié)晶罐降溫析結(jié)果，再溶掉部分細粉，留下品種保溫2h4h,緩慢降溫至4050，放料離心，用冰醋酸洗滌后，全速離20min，得回收品，經(jīng)檢驗合格后交?；子?，母液循環(huán)回收。循環(huán)母液處理：循環(huán)回收母液與一次母液體積比1：1.52配比，在96100，保溫1.5h3h，以一次母液回收方法進行處理，回

22、收乙酰水楊酸。循環(huán)母液處理：循環(huán)回收母液套用20批左右其膠體增多無法正常回收，故而可將殘液中加入冰醋酸，其配比為1：1.11.5，保溫3h5h，對膠體進行酸解而后再蒸餾降溫，結(jié)晶，離心，回收乙酰水楊酸，酸化二次后，再不能回收乙酰水楊酸，將殘液進行蒸酸，汽壓0.2Mpa蒸至不能出酸后，再加水蒸稀酸，蒸酸剩余的殘液再加水稀釋，打入水解罐，加氫氧化鈉溶液進行堿解4h6h，溫度95100，ph為910，得水楊酸鈉，堿解液打入酸析罐，用30左右的稀硫酸溶液4550溫度下，進行酸析，得回收工業(yè)水楊酸，ph1.0終點到降溫到30，離心放到料用30的水洗至硫酸鹽1，全速甩干水分，（含水分15），得到回收工業(yè)酸

23、品，再經(jīng)干燥室70，出料檢斤，化驗后干品送升華室重投回手升華酸。3 物料衡算計算依據(jù)：年產(chǎn)量：1000t 年工作日：300 天 日產(chǎn)量：3.333t 轉(zhuǎn)化率：99% 收率：98.1% 物料計算以日產(chǎn)量為基準。3.1 溶解罐的物料衡算溶解罐 根據(jù)吉林恒河制藥廠和山東新華制藥廠的參考公式，可得： 回收品母液=11.7 （粉子、渣子、尾料）母液=12.5因為投入回收品、粉子、渣子為固定值： 回收品=294Kg 粉子+渣子=3.5Kg+27.5Kg=31Kg所以計算出母液量為： 294Kg1.7+31Kg2.5=499.8Kg+77.5Kg=577.3Kg綜合以上計算，得：進料：粉子=3.5Kg 渣子

24、=27.5Kg回收品=294Kg進料：母液量=577.3Kg出料：經(jīng)過溶解的進料和進料，完全經(jīng)過過濾罐過濾出料，即出料=902.3Kg3.2酰化反應的物料衡算酰化反應釜年產(chǎn)量為1000t，一年按300個工作日計算，可得出日產(chǎn)量為： 1000t/300天=3333Kg/天因為此物料衡算時以吉林恒和制藥為模型，在此基礎上進行擴建和改造，所以改造后產(chǎn)品的收率仍為改造前的收率，即98.1%。又因為:產(chǎn)品收率=產(chǎn)品/（水楊酸1.3043）=0.981則水楊酸投料量=3333Kg/（0.9811.3043）=2604.89Kg根據(jù)阿司匹林生產(chǎn)設計的經(jīng)驗公式：水楊酸投料量=（醋酐含量）/0.8200.836

25、=2604.89Kg此物料衡算中運用經(jīng)驗常數(shù)0.830；并且醋酐含量為98%；則投入醋酸量=7815.44Kg0.830/0.98=2206.18Kg同時因為醋酐中的醋酸的含量為2%則HAC質(zhì)量=2206.182%=44.12Kg根據(jù)吉林恒河制藥廠和山東新華制藥廠的參考公式，可得： 總投料量母液量=6.81因為總投料量=水楊酸+酸酐=2604.89Kg+2206.18Kg=4811.07Kg由此的投入反應罐母液量為4811.07Kg/6.8=707.51Kg綜合以上計算，得： 進料：水楊酸=2604.89Kg 酸酐=2206.18Kg 進料：溶解罐中的出料=902.3Kg投入反應罐的母液量=4

26、811.07Kg/6.8=707.51Kg出料：此工藝過程可近似不考慮損耗，即完全出料:即出料 = 水楊酸+酸酐+溶解罐中的出料+投入反應罐的母液量=6420.88Kg3.3 滲濾槽的物料衡算滲濾槽因為1.1和1.2中的母液均來自于此工藝過程，即 滲濾掉的母液量=577.3Kg+707.51Kg=1284.81Kg進入工藝1.1和1.2使用。根據(jù)滲濾槽的滲濾能力和反應液的性狀，滲濾掉的母液百分比為44.3%（吉林恒和制藥的經(jīng)驗值）。則滲濾結(jié)束后剩余的母液量=1284.81Kg/44.3%55.7%=1615.44Kg， 因為反應液中存在揮發(fā)性物質(zhì)醋酸、醋酐以及設備老化等原因造成了損耗，一般損耗

27、率為1.42%；即損耗量=進料總量1.42%=6420.88Kg1.42%=91.18Kg=3429.45Kg綜合以上計算，得：進料：完全來自?；磻拗械某隽?6420.88Kg出料：粗品阿司匹林=3429.45Kg滲濾結(jié)束后剩余的母液量=1615.44Kg出料：滲濾掉的母液量=1284.81Kg表1酯化反應前物料衡算表物料 名稱水楊酸酸酐回收阿司匹林粉子渣子母液總量重量Kg2604.892206.1829427.53.51284.816420.88表2酯化反應后的物料衡算表物料名稱阿司匹林母液損耗總量重量Kg3429.452900.2591.186420.883.4 酸洗離心機的物料衡算酸

28、洗離心機根據(jù)醋酸的濃度、滲濾槽中剩余母液的粘度和質(zhì)量，確定酸洗工藝過程中加入醋酸的質(zhì)量，因為本設計采用的醋酸濃度為98.5%，又根據(jù)經(jīng)驗公式：醋酸/（阿司匹林+母液）=19.17所以確定投入醋酸量=（阿司匹林+母液）/9.17=（3429.45+1615.44）/9.17=550.15Kg根據(jù)酸洗離心機的離心能力和物品的粘度得出經(jīng)驗離心率為34.88%，所以離心出來的母液=總投料量34.88%=（550.15Kg+3429.45Kg+1615.44Kg）34.88%=1951.55Kg，進入回收工藝。又由于醋酸的揮發(fā)及設備的老化造成了一定的損耗，損耗率一般為3.1%3.3%，本次設計取3.18

29、%。所以確定損耗=總投料量3.18%=（550.15Kg+3429.45Kg+1615.44Kg）3.18%=177.92Kg。以此計算出濕品阿司匹林=總投料量-離心出來的母液-損耗 =（ =3465.52Kg綜合以上計算，得：進料：來自于滲濾槽中的出料 粗品阿司匹林=3429.45Kg 滲濾結(jié)束后剩余的母液量=1615.44Kg進料：醋酸=550.15Kg出料：濕品阿司匹林=3465.52Kg。要保證濕品中醋酸含量2.5%，本設計計算時取2.5%。出料：離心出來的母液=1951.55Kg Kg表3酸洗離心物料衡算酸洗離心前物料衡算酸洗離心后物料衡算物料名稱阿司匹林母液酯酸總量阿司匹林母液損耗

30、總量重量Kg3429.451615.44550.185595.073465.521951.55177.925595.073.5水洗離心機的物料衡算水洗離心機根據(jù)濕品中含醋酸量和濕品ASP的純凈度，投入洗劑水與ASP的比例=13.77，所以洗劑水量=濕品ASP/3.77=3465.52Kg/3.77=919.23Kg。又根據(jù)離心機的脫水能力，經(jīng)驗值為20.1%，所以脫水量=總投料量20.1%=（919.23Kg+3465.52Kg）20.1%=881.33Kg。并要保證濕品中含水量應3%，本次設計計算中采用3%。由于設備的原因造成洗滌過程中有損耗，一般為0.65%0.70%，本次設計取值為：0.

31、685%，所以可確定：損耗量=（919.23Kg+3465.52Kg）0.685%=30.04Kg.依此得出濕品ASP=總投料量-損耗-脫水量=3473.38Kg。綜合以上計算，得：進料：濕品ASP=3465.52Kg。進料：洗劑水量=919.23Kg。出料：濕品阿司匹林=3473.38Kg出料：脫水量=881.33Kg。表4水洗離心物料衡算水洗離心前物料衡算水洗離后前物料衡算物料名稱阿司匹林洗劑水總量水楊酸洗劑水損耗總量重量Kg3465.52919.234384.753369.18881.3330.044384.753.6 氣流干燥的物料衡算氣流干燥器 根據(jù)物料計算，干燥物料總重為：3473

32、.38Kg，含水量為3%，即104.20 Kg進行完全脫水即干燥失重為104.20Kg因為流化床的排空系統(tǒng)和機器本身造成的損耗一般為：0.15%0.171%，本次設計取0.150%，所以損耗量為：3473.380.150%=5.21Kg。在沉降室和撲集器得到粉子，渣子質(zhì)量為31.Kg，由總產(chǎn)率為98.1%，成品量3332.97Kg（符合設計要求）綜合以上計算，得：進料：來自于水洗離心機， 濕品阿司匹林=3473.38Kg。出料：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稱阿司匹林總量成品其他損耗總量重量Kg3473.383437.383332.97104.

33、205.213473.384 能量衡算4.1 反應罐能量衡算反應罐Q3、t3Q1 、t1Q4 、t4Q2 、t2Q5 、t5Q6反應罐能量衡算可表示如下式： Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6Q1-SA與醋酐帶入設備的熱量KJ；Q2-加熱劑水蒸汽傳給物料的熱量KJ；Q3-過程反應熱KJ；Q4-生成ASP與醋酸帶走的熱量KJ；Q5-加熱劑水蒸汽帶走的熱量KJ；Q6-設備向環(huán)境散失的熱量KJ；t1-SA與醋酐進入設備的溫度，t1=20；t2-加熱劑水蒸氣的進入溫度，t2=142.9；t3-最終反應罐中溫度，t3=80；t4-物料流出時的溫度，t4=80；t5-加熱劑水蒸汽流出時的溫度，t5=80。

34、 比熱容的計算（一）經(jīng)化學基礎數(shù)據(jù)手冊可查得乙酸與醋酐的比熱容，見下表（二）ASP與SA比熱容的計算大多數(shù)液體的比熱容在1.72.5KJ/(kg.)之間，少數(shù)液體例外，如液氨與水的比熱容比較大，在4左右；而汞和液體金屬的比熱容比較小。液體比熱容一般與壓強無關，隨溫度上升而稍有增大。作為水溶液比熱容的近似計算，可先求出固體的比熱容，再按下式計算C=CS a + (1-a)式中 C-水溶液的比熱容KJ/(Kg.); CS-固體的比熱容KJ/(Kg.);a-水溶液中固體的質(zhì)量分數(shù)。 對于絕大多數(shù)有機化合物，其比熱容可利用下表求得。先根據(jù)化合物的分子結(jié)構，將各種基團結(jié)構的摩爾熱容數(shù)值加和，求出摩爾熱容

35、，再由化合物的分子量換成比熱容。表6基團結(jié)構摩爾熱容J/(mol.)基團C6H5COOHOCOOHCH3溫 度20116.3677.7829.6243.3441.9041.3680131.0690.8430.6845.3863.6846.40所以ASP的比熱容 = (C6H5-) + (-COOH) + (-O-) + (-CO-) + (-CH3)/180.2 AS的比熱容 = (C6H5-) + (-COOH) + (-OH) /138.1經(jīng)以上式子可求得所需比熱容（KJ/Kg）溫度表7比熱容（KJ/Kg）名稱Cp2080乙酸1.351.41醋酐1.992.01阿司匹林2.26水楊酸1.7

36、12.07 能量衡算1. Q1與Q4Q1與Q4均可用下式計算 Q1（Q4）=mct KJ;式中 m-輸入（輸出）設備的物料質(zhì)量Kg； c-物料的平均比熱容KJ/Kg; t-物料的溫度；利用（1）Q1=mct2604.89Kg1.71KJ/Kg+2206.18Kg1.99 KJ/Kg20 =1.77105KJ Q4=(3333Kg2.26 KJ/Kg+1569.421.41 KJ/Kg) 80 =7.80105 KJ2. Q2，Q5Q2與Q5軍可用下式計算： Q2（Q5）=mct KJ; m-水的重量Kg； c-水蒸汽比熱容KJ/Kgt-溫度Q2=10006420.88Kg/300天4.2 KJ

37、/Kg142.9=128.46105KJQ5=6420.88Kg1000 /300天4.2 KJ/Kg80=71.91105KJ 3. Q3Q3=27.2KJ/mol180.1g/mol1000=32.64105KJ由Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6；Q6=Q1+Q2+Q3-Q4-Q5；=1.77105KJ+128.46105KJ-32.64105KJ-7.80105KJ-71.91105KJ =17.88105KJ 5 主要工藝設備計算5.1 工藝設備選型原則（1）為提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約投資，降低能耗，并滿足GMP要求，工藝設備選用國內(nèi)先進，成熟，可靠的設備，使建成后的生產(chǎn)裝備達到國內(nèi)先進水

38、平。（2）凡接觸物料精，干，包崗位的設備，容量和管件均選用不銹鋼材料。（3） 設備選型為將來阿司匹林擴產(chǎn)留有余地。5.2工藝設備計算5.2.1醋化反應釜.1 反應釜體積的計算：釜式反應器間歇操作時，每處理一批物料都需要一定的出料，清洗，加料等輔助操作時間，故處理一定量物料所需要的有效體積不僅與反應時間有關，而且與輔助操作時間有關。:反應器的有效體積或反應體積，即物料所占有的體積，:每小時所需要處理的物料體積，T：達到規(guī)定轉(zhuǎn)化率所需要的反應時間，ht:輔助操作時間，h決定反應器的總體積,還要考慮裝料系數(shù)=日處理量為6420.88Kg，則每小時處理量為6420.88/24267.54Kg混合物密度

39、由下面公式求得：水楊酸的相對密度為1.44，酸酐的相對密度為1.08，醋酸的相對密度為1.05，分別為水楊酸，酸酐，醋酸的質(zhì)量分數(shù)。求出每小時處理的體積為267.54/11900.22反應時間為6 h，每批料輔助時間為0.5 h，0.22（6+0.5）1.431.43/0.81.79.2 反應釜的筒體直徑及高度將計算結(jié)果圓整至公稱直徑標準系列，選取筒體直徑D1200mm, 查附錄，DN1200mm時標準橢圓封頭曲面高度，直邊高度，封頭容積，表面積，由手冊計算得每一米高的筒體容積為，表面積筒體高度圓整為H=1400mm于是H/D=1400/12001.16，復核結(jié)果基本符合原定范圍。5.2.2夾

40、套的計算夾套內(nèi)徑D1，可以根據(jù)筒體內(nèi)徑D選取21表8：D700180020003000D+50D+100D+200則夾套的內(nèi)徑為=1200+100= 1300 mm有前面知道，裝料系數(shù)； 夾套的高度計算如下：選取夾套高度，剛，這樣是便于筒體法蘭螺栓裝拆的。夾套傳熱面積6夾套傳熱面積符合設計要求。 由于夾套的介質(zhì)為水或水蒸氣，介質(zhì)對材料的腐蝕性輕微，故選用Q235-A為夾套材料，查手冊知道板厚為 4.516 mm。Q235-A的應許力=113MPa，夾套安全系統(tǒng)有安全閥，選取夾套設計壓力P=1.1=1.10.4 MPa，即P=0.44MPa。夾套筒體和內(nèi)筒的環(huán)焊縫因無法雙面焊和做相應的探傷檢查，

41、從安全考慮，夾套所有焊縫均取焊縫系數(shù)，取壁厚附加量的鋼板厚度負偏差，單面腐蝕取腐蝕余量。夾套的壁厚計算如下： =凸形封頭的壁厚附加量也只考慮和，加工成型的減薄量由制造廠根據(jù)加工條件確定，以保證壁厚符合圖紙要求，設計計算時可以不考慮。取，標準橢圓形夾套的壁厚為，圓整到鋼板規(guī)格厚度并查閱封頭標準，選取夾套的筒體和封頭壁厚均為6mm筒體的材料和壁厚筒體材料也選用Q235-A，筒體受內(nèi)壓取設計壓力為P0.33 MPa,設計溫度150，參考前面計算夾套壁厚結(jié)果，可知按強度計算內(nèi)筒的壁厚約為5mm，而筒體又受外壓作用，按設計外壓P=0.44 Mpa，所得壁厚大于內(nèi)壓設計的壁厚，剛外壓穩(wěn)定設計的壁厚，一定能

42、滿足內(nèi)壓設計要求，可以不再作內(nèi)壓設計校核?？紤]到內(nèi)筒筒體按外壓設計，且受雙面腐蝕作用，可以初選筒體壁厚，并取，筒體有效壁厚，。內(nèi)筒體受外壓作用的計算長度L為被夾套包圍的筒體部分加凸形封頭高的1/3，,由和可以查得系數(shù),。筒體的許用外壓為P=0.44 Mpa因為pp，且比較接近，所以取筒體，此外，外壓穩(wěn)定和內(nèi)壓強度均能滿足要求。選取筒體下封頭壁厚，壁厚附加量中，所以筒體下封頭的有效壁厚，標準橢圓封頭的外壓計算當量球面半徑，計算系數(shù)A為，由系數(shù)A查表得系數(shù)B112Mpa，許用外壓為 P=0.44 Mpa取筒體下封頭壁厚符合外壓穩(wěn)定和內(nèi)壓強度要求。筒體的上封頭只受內(nèi)壓作用，并不受外壓作用，為了便于制

43、造取上封頭壁厚與筒體下封頭壁厚相同。水壓試驗及其強度校核內(nèi)筒體水壓試驗壓力由，取二者中大值，為方便壓力表讀數(shù)，取。夾套水壓試驗壓力由，取夾套水壓試驗。內(nèi)筒水壓試驗時壁內(nèi)應力夾套水壓試驗時壁厚內(nèi)應力由于Q235-A在常溫時的屈服強度為，計算可見水壓試驗時內(nèi)筒、夾套壁內(nèi)應力都小于，水壓試驗安全。當夾套作水壓試驗時，釜體將受外壓作用。因夾套的試驗壓力為，而筒體的許用外壓為故在夾套水壓試驗時，筒體內(nèi)需要充壓才能保持筒體穩(wěn)定。選擇釜體法蘭根據(jù)筒體內(nèi)操作壓力、溫度和筒體直徑，查表初選甲型平焊法蘭和壓力容器法蘭類型與技術條件，法蘭材料為Q235A，再查標準JB47012000甲型平焊法蘭，公稱壓力PN6的Q

44、235A甲型平焊法蘭在操作溫度150時的許用工作壓力為0.48MPa,大于筒體設計壓力，所選用的甲型平焊法蘭合適。 查標準非金屬軟墊片（JB47042000）、纏繞墊片（JB47052000）和金屬包墊片（JB47062000）以及壓力容器法蘭類型與技術條件（JB/T4700）,選擇石棉橡膠墊片和光滑面密封。 查標準甲型平焊法蘭（JB47012000），選用甲型平焊法蘭光滑密封面，公稱壓力為PN6，公稱直徑為DN1200。，標記為：法蘭GII6I-1200 JB/T4701-2000,查標準非金屬軟墊片（JB/T47042000）,選用墊片124012003 JB/T4704-2000。選用手

45、孔、視鏡、溫度計、和工藝接管由平蓋手孔（JB/T5891979）或板式平焊蘭手孔（HG215291992），選用光滑密封的平蓋手孔APN1,DN250 JB/589T47251992。由標準壓力容器視鏡（HG/T21619216201986）或組合式視鏡（HG215051992）。選用碳鋼帶頸視鏡IP1,DN80(GH/T21619216201986)。溫度計選用公稱長度1460mm，配凸面板式平焊管法蘭PN0.6MPa，DN50,HG205931997進料管口c12采用無縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN50,GH205921997出料管口h采用無縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN50，HG2059

46、21997。加熱蒸汽進口管g采用無縫鋼管，配法蘭PN0.6,DN32,HG205921997。冷凝液出口管i和壓力表接管e都選用，無縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN25,HG205921997。安全閥接管a采用無縫鋼管，配法蘭PN0.6.DN40，HG205921997。攪拌器的設計計算攪拌在藥品生產(chǎn)中的應用非常廣泛，原料藥生產(chǎn)的許多過程都是在有攪拌器的釜式反應器中進行的。通過攪拌，可以加速物料之間的混合，提高傳熱和傳質(zhì)速率，促進反應的進行或加快物理變化過程。此次操作要求攪拌器具有較強的剪切作用和較大的循環(huán)流量，所以選渦輪式最為合適，并且乙酸酐屬于低黏度糊流體。葉輪直徑一般為釜徑的0.20.5倍

47、。取400mm，常用轉(zhuǎn)速為10500，取200，本設計選六葉直葉圓盤渦輪式攪拌器。酸酐的粘度為，混合物的粘度，是水楊酸與酸酐的體積比，則算出，混合物的密度為1190雷諾數(shù)，由相關曲線查得校正槳葉數(shù)量的影響校正槳葉直徑的影響故所求攪拌功率為攪拌軸直徑的計算 根據(jù)工藝條件要求，選取攪拌器外徑700mm,攪拌軸直徑d=50mm,選擇攪拌材料為45鋼，查表得鋼的許用扭應力為，計算系數(shù)A=118107，則攪拌軸的直徑為50mm,所以該軸是安全容器支座的選用計算反應釜因需外加保溫，故選用B型懸掛式支座。 反應釜的總質(zhì)量包括物料（或水壓試驗的水）質(zhì)量,釜體和夾套的質(zhì)量,電動機、減速機、攪拌裝置、法蘭、保溫等

48、附件質(zhì)量。，釜體和夾套的質(zhì)量可以查手冊或自行計算，由此，電動機和減速機總質(zhì)量約100kg,攪拌裝置質(zhì)量約40kg,筒體法蘭質(zhì)量約120kg,保溫層質(zhì)量約100kg，手孔及其他接管附件質(zhì)量約50kg,由此得，反應釜的總質(zhì)量即總重力約為78KN。反應釜安裝四個支座，但按三個支座承載計算，查閱標準耳式支座（JB/T4725-1992），可以選用承載能力為20的支座B2JB/T2725-1992.5.3 酸洗離心機根據(jù)物料計算，酸洗物料料重量為3429.45Kg，每天24小時生產(chǎn)，生產(chǎn)周期為每車1小時。擬選用SS-1000型三足式離心機，每年裝料100Kg，則需要設備臺數(shù)為： N=3429.45/10

49、0(24/1)=1.43(臺)故選用2臺SS-1000型三足式離心機能滿足生產(chǎn)。5.4 水洗離心機根據(jù)物料計算，水洗物料總量為3465.52Kg。每天按24小時，生產(chǎn)周期為每車1小時。擬選用SS-1000型三足式離心機，每車裝料100Kg，則需要設備臺數(shù)為：N=3465.52/100（24/1）=1.44（臺）故選用2臺SS-1000型三足式離心機能滿足生產(chǎn)。5.5 振動流化床干燥器根據(jù)物料計算，干燥物料總重量為3473.38Kg。擬選用GZQ345型振動流化床干燥器，其生產(chǎn)能力為200Kg/h，每天24小時生產(chǎn)，則需要設備臺數(shù)為：N=3473.38/（20024）=0.72（臺）故選用1臺振

50、動流化床干燥器能滿足生產(chǎn)需要。5.6 母液蒸餾罐根據(jù)物料計算，一次母液重量為1951.55Kg，比重大約1.05。則母液體積為1951.55/1.05=1858.62L。故選用2臺1500L母液蒸餾罐能滿足生產(chǎn)，并為今后擴產(chǎn)留有余地。5.7 循環(huán)母液反應罐根據(jù)物料計算，循環(huán)母液重量為881.33Kg，比重約為1.05，則循環(huán)母液體積為881.33/1.05=839.36L，故選用1臺1000L循環(huán)母液反應罐能滿足生產(chǎn)，并為將來擴產(chǎn)留有余地。6 管道設計在藥品生產(chǎn)中，水，蒸汽以及各種流體物料通常采用管道來輸送。管道布置是否合理，不僅影響裝置的基建投資，而且與裝置建成后的生產(chǎn)，管理，安全和操作費用

51、密切相關。因此，管道設計在制藥工程設計中占有重要的地位。6.1管道計算表9公稱通徑（mm）管子外徑（mm）普通碳鋼管壁厚（mm）10172.251521.252.752026.752.752533.53.253242.253.2540483.550603.57075.53.75水楊酸的進料管道的計算根據(jù)管道的公稱通徑、外徑、壁厚表得，公稱通徑50，管子的外徑D=60， 則管子的內(nèi)徑酸酐的進料管道的計算根據(jù)管道的公稱通徑、外徑、壁厚表得，公稱通徑80，管子的外徑D=88.5，則管子的內(nèi)徑母液的管道進料計算根據(jù)管道的公稱通徑、外徑、壁厚表得，公稱通徑70，管子的外徑D=75.5， 則管子的內(nèi)徑 反

52、應釜的出料管道計算根據(jù)管道的公稱通徑、外徑、壁厚表得，公稱通徑70，管子的外徑D=75.5， 則管子的內(nèi)徑7 車間布置設計7.1 概述車間布置設計是制藥工程設計中的一個重要環(huán)節(jié)。車間布置是否合理，不僅與施工、安裝、建設投資密切相關，而且與車間建成后的生產(chǎn)、管理、安全和經(jīng)濟效益密切相關。因此，車間布置設計應按照設計程序，進行細致而周密的考慮。車間布置設計是一項復雜而細致的工作，它是以工藝專業(yè)為主導，在大量的非工藝專業(yè)如土建、設備、安裝、電力照明、采暖通風、自控儀表、環(huán)保等的密切配合下，由工藝人員完成的。因此，在進行車間布置設計時，工藝設計人員要善于聽取和集中各方面的意見，對各種方案進行認真的分析和比較，找出最佳方案進行設計，以保證車間布置的