阿司匹林的工段工艺设计毕业论文

年 产 1000 吨 阿 司 匹 林 的 工 艺 设 计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2目录摘要 .2ABSTRACT.3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 .122.1 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 .1533.2 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 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 .3547 泵的计算选型 .367.1 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 .5351. 概述阿司匹林是历史悠久的解热镇痛药，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。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、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，6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。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 0659，可获得较好疗效。ASP 用于治疗胆道蛔虫症，一次 19，一日 23 次连用 23 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。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7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。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京8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 2000 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 3537 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 23。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。92. 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