维生素B1工艺设计技术.doc

40 / 43维生素B1工艺设计摘 要硫胺素（维生素B1）是已经确定的第一个B族维生素。硫胺素依赖酶作为一个与能量代谢有关的几种酶的辅助因子,它是重要的神经递质的合成和生产，减少氧化应激防御中使用的物质，以及用于合成的戊糖核酸的前体.硫胺素脑代谢中起着核心作用。干脚气病，周围神经病变，湿脚气，水肿和乳酸性酸中毒的心肌病，和WernickeKorsakoff综合征，其表现包括眼球震颤，眼肌麻痹，共济失调演变成混乱，逆行性遗忘，认知障碍，虚构其不足的结果。严格硫胺素缺乏饮食的患者18天之内显示的严重枯竭的状态。硫胺素缺乏在富裕国家中最常见的原因是不含酒精的病人要么酗酒或营养不良。硫胺素补充治疗是有益的诊断和治疗的。关键词：硫胺素 维生素B1 脚气 Wernicke-Korsakoff综合征 心肌病 神经病AbstractThiamine (vitamin B1) was the first B vitamin to have been identified. It serves as a cofactor for several enzymes involved in energy metabolism. The thiamine-dependent enzymes are important for the biosynthesis of neurotransmitters and for the production of reducing substances used in oxidant stress defenses, as well as for the synthesis of pentoses used as nucleic acid precursors.Thiamine plays a central role in cerebral metabolism. Its deficiency results in dry beriberi, a peripheral neuropathy, wet beriberi, a car-diomyopathy with edema and lactic acidosis, and WernickeKorsakoff syndrome, whose manifestations consist of nystagmus,ophthalmoplegia, and ataxia evolving into confusion, retrograd e amnesia, cognitive impairment, and confabulation. Patients on a strict thiamine-deficient diet display a state of severe deplet ion within 18 days. The most common cause of thiamine deficiency in affluent countries is either alcoholism or malnutrition in nonalcoholic patients. Treatment by thiamine supplementation is beneficial for diagnostic and therapeutic purposes.Keywords: Thiamine; vitamin B1; beriberi; Wernicke-Korsakoff syndrome; neuropathy; cardiomyopathy.第一章 文献综述 维生素是维持机体正常生命活动不可缺少的一类小分子有机化合物，由于体内不能合成，或合成量不能满足机体的需要,故必须不断从食物中摄取。维生素约有20种，他们的化学结构各异，通常按照溶解性质将维生素分为脂溶性和水溶性两大类，水溶性维生素能溶于水，其中维生素B1就属于水溶性。维生素和其它药物不同,他们不会因为副作用和耐药性而不断被淘汰和更新.同时由于人和动物肌体不能合成或者合成量不能满足机体的需要,所以人和动物对维生素的需求是永无止境的,人们常常将维生素产品称为常青产品或万岁产品,称维生素产业为永远的朝阳产业。维生素B1又称硫胺素或抗神经炎素，19世纪末荷兰医生艾克曼从米糠中提取制得的，是人们最早发现的一种维生素，由嘧啶环和噻唑环结合而成。为无色结晶体，溶于水，在酸性溶液中很稳定，在碱性溶液中不稳定，易被氧化和受热破坏。维生素B1主要存在于种子的外皮和胚芽中，如米糠和麸皮中含量很丰富，在酵母菌中含量也极丰富。瘦肉、白菜和芹菜中含量也较丰富。目前所用的维生素B1都化学合成的产品。1.1生产方法1.1.1 化学合成法国内外维生素B1工业生产主要有丙二腈氨甲基嘧啶路线、丙烯腈乙酰氨甲基嘧啶路线、丙烯腈甲酰氨甲基嘧啶路线几种。国外常用丙二腈路线，此路线简短，但原料价格贵、成本高。国内采用后两种路线，丙烯腈乙酰氨甲基嘧啶路线条件温和，价格便宜，是国内普遍采用的，但成本较高，而丙烯腈甲酰氨甲基嘧啶路线是近两年国内工业化开发成功的最新路线，虽然路线较长，但成本较低。维生素B1的主要生产原料表1-1 主要原辅材料、产品理化性质名称分子式理化特性燃烧爆炸性毒性毒理邻氯苯胺琥珀色液体，有氨味，在空气中颜色变黑，密度1.2125g/m3，沸点208.8，不溶于水，溶于酸和大多数有机溶剂。遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起燃烧爆炸的危险。受高热分解，产生有毒的氮氧化物和氯化物气体。毒害品，LD50：256mgkg(小鼠经口)。甲酸甲酯C2H4O2无色液体，具有愉快的香味。沸点31.5，熔点-99.8，蒸气压585.7mmHg/25，相对密度0.987/15/15，辛醇/水分配系数logKow=0.03，与醇互溶，蒸气相对密度2.07，水中溶解度230000mg/L/25，嗅阈值5006875mg/m3。爆炸极限4.523%，闪点-19，自燃点449。吸入蒸气会刺激鼻子，恶心，中枢神经系统抑制，呼吸困难，严重时可因肺水肿而死亡。食入后会产生严重的酸毒症，并导致肾病。LC50大鼠吸入5200mg/m3/4hr，LD50小鼠经口675mg/kg，大鼠475mg/kg，皮肤4000mg/kg。未被IARC等机构列为致癌物质。氢氧化钠NaOH分子量：40.01白色不透明固体，易潮解。易溶于水、乙醇、甘油，不溶于丙酮，熔点：318.4 沸点：1390；相对密度(水=1)2.12本品不会燃烧，遇水和水蒸气大量放热，形成腐蚀性溶液。与酸发生中和反应并放热。具有强腐蚀性硝酸钠NaNO3分子量：85.01,无色透明或白微带黄色的菱形结晶，味微苦，易潮解；易溶于水、液氨，微溶于乙醇、甘油；熔点：306.8，沸点：380(分解) ；相对密度(水=1)2.26强氧化剂。遇可燃物着火时，能助长火势。与易氧化物、硫黄、亚硫酸氢钠、还原剂、强酸接触能引起燃烧或爆炸。燃烧分解时，放出有毒的氮氧化物。受高热分解，产生有毒的氮氧化物。急性毒性：LD503236mg/kg(大鼠经口)氨基丙腈C3H6N2分子量70.1，无色透明液体，略有氨味，呈中性，易溶于水和有机溶剂，密度1.011，沸点185。纯净无水氨基丙腈很稳定。无毒甲醇纳CH3ONa分子量：54.02，白色无定形易流动粉末，无臭；溶于甲醇、乙醇；沸点：450；相对密度(水=1)1.3；相对密度(空气=1)1.1遇水、潮湿空气、酸类、氧化剂、高热及明火能引起燃烧。本品蒸气、雾或粉尘对呼吸道有强烈刺激和腐蚀性。吸入后，可引起昏睡、中枢抑制和麻醉。对眼有强烈刺激和腐蚀性，可致失明。盐酸HClHCl的水溶液，纯品为无色有刺激性气味的液体，工业品略带黄色，相对密度1.187，易溶于水，有强烈的腐蚀性。熔点-114.8，沸点-84.9浓盐酸在空气中发烟，触及氨蒸发会生成白色云雾。其气体对动植物有害，是极强的无机酸。盐酸乙脒C2H6N2HCl白色或微黄色晶体,易溶于醇,不溶于丙酮,乙醚。加到碱液中,则游离析出乙脒,呈强碱性,微加热则分解为氨和醋酸熔点164-166无小苏打NaHCO3白色单斜晶系晶体粉末至结晶性块状物。相对分子量84.01，相对密度是2.162.22。微溶于水。无本品有毒，多量可引起碱中毒，大鼠口腔注射LD504300mg/kg。氯化铵NH4Cl无色立方晶体或结晶性粉末。无臭，有清凉感，略有吸湿性。相对分子量53.49，相对密度是1.526微溶于乙醇和甲醇，溶于水和甘油。无无双氧水(35%)H2O2无色透明液体。无臭，略有特殊气味。相对分子量34.02，相对密度是1.4649。不溶于石油醚，溶于乙醇和乙醚，与水可任意混溶。无无硫酸H2SO4分子量：98.08(3.0)；与水混溶。无一级无机酸腐蚀；车间空气中最高容许浓度为2mg/m3，口服浓硫酸1mg即可致死。氯代丁内脂C6H7O3Cl分子量：162.57淡黄色澄明油状液体，相对密度1.1624，不溶于水，易溶于有机溶剂无无5,6-二甲苯并咪唑C9H10N2无色针状结晶,能溶于醇和酸，微溶于热水，分子量146.19。熔点201-206无甲醇CH3OH无色透明液体。易燃，易挥发。有刺激性气味。相对分子量32.04。相对密度0.7915折射率为1.3292。能与水、乙醇、乙醚、丙酮、苯等混溶，也溶于氯仿。熔点-97.80，沸点64.7，闪点16、12（闭式）。其蒸气与空气可形成爆炸混合物，爆炸极限6.0-36.5（体积分数）。本品有毒，饮后可致盲，蒸气刺激眼睛，也可致盲。口服甲醇1g/kg可导致失明。二硫化炭CS2无色液体，溶于水、乙醇、乙醚等无硫酸铵（NH4）2SO4无色斜方晶体。密度1.769溶于水不溶于乙醇。无无维生素B1易潮解，有微弱的特臭，味苦。熔点248（分解）溶于水和甘油。稍溶于乙醇，不溶于乙醚和苯无无1.1.2 微生物合成法 微生物法合成维生素B1是先分别合成嘧啶环和噻唑环结构后，再经酶反应聚合而成。如图2-6所示，丙氨酸（VI）与甲硫氨酸（VII）反应生成3-(4-甲基-5-噻唑啉基)丙氨酸（VIII），然后经4-甲基-5-(B-羟乙基)噻唑单磷酸（IX），由此噻唑环部分形成。嘧啶环部分则由氨甲酰磷酸（I）与B-甲基天冬氨酸(II)聚合，形成N-氨甲酰-B甲基天冬氨酸（III），转化为甲基二氢乳清酸（IV）后，经2-甲基-4-氨基-5-羟甲基嘧啶，由ATP转化为单磷酸酯，再转化为焦磷酸酯（V）。最后，噻唑环和嘧啶环两部分在硫胺单磷酸合成酶存在下缩合形成单磷酸硫胺素(X)。 大肠杆菌和啤酒酵母均是维生素B1的产生菌，它们能合成2-甲基-4-氨基-5-羟基嘧啶和4-甲基-5-(B-羟乙基)噻唑。将大肠杆菌腺嘌呤或维生素B1缺陷型菌株移种于含有限量维生素B1的培养基中，在其中生长的细胞即可解除其生物合成维生素B1的阻遏，使维生素B1高产。从啤酒酵母中分离的产生维生素B1突变型菌株，可用于生产富含维生素B1的啤酒。此外，Salmonella typHimerium和Streptomyces carlsberlsbergensis也能产生维生素B1。1.2世界维生素B1生产的发展现状应用领域的不断扩大推动着维生素市场的持续增长，竞争激烈，维生素现已成为国际医药与保健品市场的主要大宗产品之一。据有关资料，20世纪末，全世界医药、营养保健品、食品、化妆品、饲料等行业每年消耗的各种维生素原料的市值已达25亿美元。巨大的市场空间，吸引了不少弄潮儿，也酝酿着变幻的风云。维生素用于药品、营养药品、饲料添加剂和食品添加剂，维生素产业的发展设计到医药工业、精细化工、饲料工业和食品工业等多个领域。几十年来，国际市场对维生素的需求一直在稳定增长，特别是近20多年来，科学研究的深入发展，使维生素的应用领域不断扩大。现在，维生素已经成为人们日常生活中不可缺少的医药和保健产品，世界维生素市场中动物饲料工业所占比重最大（约占50%）,其次是食品添加剂工业（约占20%25%）和医药工业（约占25%30%）。据报道，全世界每年维生素的产销量已达30万t;全世界用于药品、营养药品、食品、化妆品和饲料等行业的各种维生素原料每年已达25亿美元。1.3国内维生素B1生产的发展现状 我国维生素工业起源于50年代末，当时主要以生产医药用原料为目的。进入70年代，若干种B族维生素已能自行生产，维生素C两步法生产工艺的研究成功在国际上引起震动。80年代，我国已基本形成除生物素以外的各种维生素生产体系，但中间体依赖进口，产量和规模远不能满足市场需求。90年代以来，我国各种维生素及中间体的生产技术相继有了突破性的进展，有效地促进了维生素的发展。维生素价格的大副下降，虽使一些不具成本优势的企业惨遭淘汰，但广济药业（000952）等具有自主知识产权、技术国际领先、成本优势明显的生产企业得却以迅速崛起，不仅抢占了国内市场，还在竞争激烈的国际市场站稳脚跟、进而垄断国际市场。目前我国已成为全球最大的维生素出口国，相当一些产品的生产工艺及产品质量在国际上处于领先地位。在国际维生素行业重新洗牌中，中国维生素制造商经受了考验，依靠灵活的经营策略、产品的成本优势和技术上的后发优势，在竞争中站稳了脚跟。在2001年维生素H投产成功后，中国已是全球极少数能够生产全部维生素品种的国家之一。中国不少维生素品种产量已位居世界前列。近年来，我国维生素B1生产呈现快速增长的态势。生产企业主要集中在湖北华中制药厂、东北制药总厂、辽宁巴斯夫维生素公司、天津中津制药厂、上海元森制药有限公司、杭州民生制药厂等。近年来，我国生产的维生素B1能在国际市场畅销，主要得益于产品质优价廉，市场竞争力不断增强。我国维生素B1的生产工艺经多年改革，已十分成熟，具有一定优势。各种原料和中间体均有配套生产，生产水平不断提高，成本不断降低，具有价格优势。因而在全球市场上具有越来越重要的主导作用。现在国际市场医药原料药的生产正由发达国家向发展中国家转移，今后我国维生素B1生产和出口还会稳步增加，将成为全球主要的生产国和出口国。第二章 工艺流程设计2.1工艺流程2.1.1以丙烯腈为原料的生产（1）加成、缩合、甲基化、加成 在反应罐内投入苯、金属钠，搅拌，于50摄氏度以下滴加甲醇，加完后，于45-50摄氏度搅拌30分钟，降温至30摄氏度时，滴加甲酸乙酯与丙烯腈的混合液，保温搅拌30-35小时,补加无水甲醇即得钠盐。 将钠盐冷至5摄氏度，快速滴加硫酸二甲酯，然后在48-52摄氏度保温搅拌2小时，调节PH至4-5，过滤，滤液用NaOH调PH7-8，在20-25摄氏度搅拌4小时，静置，分去碱层，滤去醋酸钠，加热蒸尽苯，再减压蒸馏，收集92摄氏度以上馏分，静置分离上层物即为缩醛。 （2）环合、水解、开环 将金属钠加入无水甲醇中，待作用完后，降温至15摄氏度，加一定量甲酸乙酯，然后倒入缩醛及盐酸乙脒，降温至12-15摄氏度，反应3小时，于15-18摄氏度反应3小时；48-50摄氏度反应3小时升温至64摄氏度回流1小时，然后回收甲醇。回收低沸点物，再加入少量NaOH，升温至100摄氏度，回流40分钟，水解，冷至5摄氏度，过滤，结晶烘干即得乙酰嘧啶。（3）水解、加成、缩合、环合、水解、中和 将NaOH、乙酰嘧啶投入反应罐中，搅拌、加热，反应5小时，然后加入甲醇、二硫化碳及氨水。降温至20摄氏度左右加入Y-氯代-乙酰基丙醇乙酸酯，然后将缩合物悬于水中，加少量盐酸，升温至70摄氏度，保温5分钟，立即降温至60摄氏度，加至柠檬酸钠溶液中，调节至pH3-4，活性炭脱色，过滤，用NaOH中和至pH7,降温至30摄氏度，甩干，得硫羟胺。（4）氢化 将硫羟胺加入反应罐，搅拌，滴加H2O2，反应完全后，加活性炭脱色，过滤，冷至5摄氏度，离心，滤饼用水洗至无硫酸根，再用乙醇洗，甩干，于50-70摄氏度烘干，得硝酸硫胺。（5）转化将硝酸硫胺投入热至40摄氏度的甲醇中，然后快速加入盐酸、氯化钙甲醇溶液，48摄氏度保温5小时，降至10摄氏度静置过夜，离心，滤饼洗涤、干燥、得盐酸硫胺粗品。（6）精制将硫胺粗品置于精制罐内加蒸馏水、盐酸和少量氯化钡，加热至50摄氏度，加活性炭脱色，过滤，滤液加入热至65摄氏度的无水乙醇，放置过夜，甩干，干燥得精品。2.1.2采用氨基丙腈甲酰嘧啶路线首先，将计量好的氨基丙腈和甲酸甲酯投入预混釜，在低温下滴加28%的液体甲醇钠；然后，将预混液压入中压釜，通入CO，控制工艺条件，反应6h；然后，离心，滤饼进入双锥真空干燥器烘干，得钠代物。将钠代物于常温下加入纯水溶解后，加入邻氯苯胺和盐酸并混匀进行反应，温度40左右，时间20小时；缩合反应结束即放料离心并用大量水冲洗至中性，甩干；将离心料烘干，供甲酰嘧啶工序使用。将盐酸乙脒和液体甲醇钠混合，于35进行游离反应，反应结束后即放料离心，并用甲醇洗涤氯化钠滤饼。反应时间8小时。将反应物离心、洗涤即得中间体甲酰嘧啶。将-氯代-乙酰丁内酯(简称氯酯)投入加有5%左右盐酸的反应釜中，升温至9095水解1小时，水解结束用小苏打中和至pH7.5得氯醇溶液，供硫代硫胺缩合用。在嘧啶水解锅中放入30%的液碱，然后投入甲酰嘧啶,升温至115120水解1小时，水解结束后冷却至70，压入已加甲醇和液碱的缩合锅内，并继续冷却至30。再向缩合锅内加氯化铵，调pH为10，关闭缩合锅的所有管口，加入二硫化碳，控温40反应2小时后，加入全部氯醇溶液在45缩合反应6小时，缩合反应结束后，降温至30，放料离心，母液送溶剂回收工序回收甲醇，回收的甲醇部分返回本工序套用，多余部分进入甲醇储罐。硫代硫胺粗品甩干后,用自来水冲洗至清，再甩干得粗品(SB1缩合物)。将一批粗品全部投入稀盐酸中，搅拌30min后，加活性炭脱色过滤，过滤液打入中和锅内用NaOH于30中和至中性，冷却后放料离心，料底用大量水洗涤至清，甩干、出料、分析合格后交硝酸硫胺工序使用。在氧化釜中加水，用少量硫酸调pH至5，将硫代硫胺分数次加入釜内，控温约26；滴加双氧水进行氧化反应，滴定后保温搅拌3-5小时；保温结束，加入活性炭脱色2小时，离心并用水洗涤、过滤，得氧化母液；将氧化母液放入中和锅中，加入硝酸钠溶液，滴加液碱，温度控制在10左右中和完即可放料离心，并用少量无水乙醇洗涤、甩干、烘干即得硝酸B1成品本工序间歇生产，在转化釜中加入无水乙醇和盐酸，开搅拌，加入硝酸硫胺，升温至70左右，转化反应2小时左右，降温至20左右，放料离心，将离心得到的固体粉状料烘干得盐酸硫胺成品。工艺流程路线如图2-1所示。2.2工艺流程图第三章 工艺计算3.1 物料衡算3.1.1 盐酸B1（YB1）转化工序生产工序图如下所示图3-1 YB1工序生产工序图327.38 36.36 337.27本工序对主反应物NB1（硝酸B1）而言，转化率100%，收率98.47%。投进去的粗品NB1含量为：NB1为96.15%，杂质0.8%，甲醇2.8%，水0.25%YB1（盐酸B1）产量为500t/a，每年生产300天500t/a5001000/（30024）=69.44kg/h0.2059kmol/h则投纯品NB1：0.205998.47327.38=0.209kmol/h69.45kg/h换算成粗品NB1：69.4596.1572.23kg/h其中杂质：72.230.8%0.578kg/h甲醇：72.232.8%2.022kg/h水：72.230.25%0.1806kg/h转化反应的转化率100%，收率99.13%甲醇：NB1（粗品）900：250（质量比）甲醇含量为：甲醇99.5%，水0.5%则投甲醇：72.23260.03kg/h其中纯甲醇：260.0399.5%258.73kg/h水：260.030.5%1.30kg/hHCl（g）：NB15：1（摩尔比）则进HCl：0.20951.045kmol/h1.04536.4638.108kg/h进料质量总计：72.23+260.03+38.108370.37kg/h主反应消耗HCl（g）：0.209236.46=15.24 kg/h剩余HCl（g）：38.10815.24=22.87 kg/h其中有98%放空，2%参与副反应并生成杂质放空HCl（g）：22.8798%=22.41 kg/h主反应生成YB1：0.20999.13%=0.207 kmol/h=0.207337.27=69.81kg/h主反应生成硝酸：0.20763.03=13.05kg/h此过程中NB1除了参与主反应外，剩下的和少部分HCl发生不明副反应并生成杂质杂质：370.3769.81260.031.480613.0522.87=3.13kg/h离心母液质量总计：370.3713.05357.32kg/h离心分离后，粗品YB1：液体1：3.5368（质量比）则粗品YB1：357.32 =78.73kg/h其中YB1为91.86%，杂质0.55%，水0.36%，甲醇7.23%YB1：78.7391.86%72.32kg/h杂质：78.730.55%0.433kg/h水：78.730.36%0.2834kg/h甲醇：78.737.23%5.692kg/h液体质量：357.32-78.73278.59kg/h精品YB1中甲醇和水被烘干，YB1纯度为99.4%收率为96.53%表3-1盐酸B1转化工序物料平衡表进料出料NB169.450甲醇258.73258.73HCl38.1122.41杂质0.5780.433水1.48061.4806YB1069.81硝酸013.05合计368.35368.35 3.1.2 NB1工序氧化脱色 296.42 34.02 362.44 18.02 反应过程的物料衡算各物料的质量投料比如下：粗品SB1：H2SO4（98%）：H2O2（35%）：活性炭：H2O1537.46：33：1500：55：1537.4646.59：1：45.45：1.67：46.59 图3-2 NB1工序生产工序图氧化釜内转化率为100%，收率99.30%中和（转盐）釜内转化率为100%，收率95.08%洗涤离心收率为98.75%故总收率为99.30%95.08%98.75%93.24%投纯品SB1：0.20993.24%kmol/h0.2242296.4266.46kg/h换算成粗品SB1为 66.4669.38kg/h其中杂质69.3866.462.92kg/h则H2SO4（98%）：69.381.489kg/h其中纯H2SO4：1.4890.981.459kg/hH2O：1.489-1.4590.03kg/hH2O2（35%）：69.3867.68kg/h其中纯H2O2：67.6835%23.69kg/hH2O：67.6865%43.99kg/h活性炭：66.462.382kg/hH2O：66.46kg/h投料质量总计：66.4621.48967.682.382204.47kg/h氧化物：0.224299.3%0.2226kmol/h0.2226362.4480.69kg/h主反应产生水：18.020.222628.0225kg/h活性炭和H2SO4不变，分别为2.382和1.459kg/h反应后物料组成为水:0.03+43.99+66.46+8.0225=118.5kg/h氧化物:80.69kg/hH2SO4:1.489kg/h杂质:204.46-80.69-118.5-1.489-2.382=1.399kg/h表3-2氧化脱色工序物料平衡表进料出料H2SO41.4591.459H2O223.690SB166.460水110.48118.5杂质0.723.55氧化物080.69活性炭2.3822.382合计205.19205.193.1.3 （硫代硫胺）工序由上工序计算得出粗品SB1产量为69.38/h（其中杂质2.92/h，纯SB166.46/h）。图3-3 SB1生产工序图(1)氯酯水解氯酯 -氯代-乙酰丙醇162.566 18.016 136.572 44.01水解反应投料比如下：水：氯酯（96%）：盐酸（30%）：粗品SB1= 1000：1050： 200： 1537.46= 5：5.25：1：7.6873水：69.38=45.13/h氯酯（96%）：69.38=47.38/h其中氯酯：47.3896%=45.48/h 水：47.384%=1.895/h盐酸（30%）：69.38=9.025/h其中HCl：9.02530%=2.708/h 水：9.02570%=6.318/h投料总计：45.1347.389.025=101.54/h其中水：45.131.895+6.318=53.34/h本工序转化率=收率=92.49%，而且没有副反应发生主反应消耗氯酯：45.4892.49%=42.06/h=42.06162.566=0.2587kmol/h主反应消耗水：18.020.2587=4.662/h生成氯醇：136.5720.2587=35.33/h生成CO2：44.010.2587=11.38/h剩下氯酯：45.4842.06=3.42/h剩下水：53.344.662=48.678/h剩下HCl：2.708/h表3-3氯酯水解工序物料平衡表进料出料氯酯45.483.42HCl2.7082.708水53.3448.678氯醇035.33CO2011.392合计101.53101.53（2）甲酰嘧啶水解 166.19 40 138.18 68.01甲酰嘧啶含量为99.82%,杂质为0.18%.投料比如下:甲酰嘧啶(纯品):液碱(30%):粗品SB1= 988.98: 1500: 1537.46= 1: 1.5167: 1.5546 甲酰嘧啶(纯品):1=44.63/h则甲酰嘧啶（99.82%）:44.6399.82%=44.71/h 杂质:44.7144.63=0.08kg/h液碱(30%): 1.5167=67.69/h其中NaOH:67.6930%=20.307/h 水:67.6970%=47.383/h水解反应过程中嘧啶的转化率=收率=98.03%消耗嘧啶:44.6398.03%=43.75/h=43.75166.19=0.2633kmol/h剩下嘧啶:44.6343.75 =0.88/h消耗NaOH:400.2633=10.532/h剩下NaOH:20.30710.532=9.775/h水不变,仍然为47.383/h生成甲酸钠:68.010.2633=17.907/h甲酸钠生成水解物:138.180.2633=36.38/h表3-4甲酰嘧啶水解物料平衡表进料出料甲酰嘧啶44.630.88NaOH20.3079.775水47.38347.383杂质0.080.08水解物036.38甲酸钠017.907合计112.4112.43.1.4 嘧啶工序 图3-4嘧啶工序流程图嘧啶产量为44.63kg/h，纯度为99.82%，则嘧啶：44.6399.82%=44.55kg/h，杂质：44.6344.55=0.08kg/h （1）游离反应 盐酸乙脒 乙脒9.55 54.02 58.09 32.04 58.44 反应过程的物料衡算投料比为 甲醇钠（28%）：盐酸乙脒（99%）：嘧啶（99.82%）=1250：630：988.98甲醇钠（28%）：1250=56.409kg/h其中CH3ONa：56.40928%=15.79kg/h CH3OH：56.40972 %=40.61 kg/h盐酸乙脒（99%）：630=28.43kg/h其中盐酸乙脒：28.4399 %=28.14 kg/h 杂质：28.4328.14=0.29 kg/h盐酸乙脒的转化率=收率=95.86%则主反应消耗盐酸乙脒：28.14 95.86%=26.98kg/h=26.9894.55=0.2854kmol/h反应完后剩下盐酸乙脒：28.4326.98=1.45kg/h主反应消耗CH3ONa：54.020.2854=15.417kg/h反应完以后剩下CH3ONa：15.7915.417=0.373kg/h生成乙脒：58.090.2854=16.58kg/h生成CH3OH：32.040.2854=9.144kg/h反应完以后剩下CH3OH：40.619.144=49.75kg/h生成NaCl：58.440.2854=16.68kg/h表3-5游离反应物料平衡表进料出料盐酸乙脒28.141.45杂质0.290.29CH3ONa15.790.373CH3OH：40.6149.75乙脒016.58NaCl016.68合计84.8384.83b.离心洗涤洗涤用甲醇（99.5 %）：嘧啶（99.82%）=1500：988.98甲醇（99.5 %）：1500=67.69 kg/h其中甲醇:67.6999.5%=67.35kg/h 水:67.6967.35=0.34kg/h 投料总质量为:56.40928.43+67.69=152.53kg/h经过洗涤离心后, 乙脒全部进入液体中,各物质含量如下:乙脒12.24 %,甲醇86.07 %,盐酸乙脒0.86 %, CH3ONa:0.28 %, NaCl:0.55%液体质量为:16.5812.24 %=135.46 kg/h其中乙脒:16.58kg/h 甲醇:135.4686.07%=116.59kg/h盐酸乙脒: 135.460.86%=1.165 kg/h CH3ONa: 135.460.28%= 0.2709kg/h NaCl: 135.460.55%= 0.745kg/h固体废弃物质量为:152.53135.46=17.07kg/h（2）环和烯胺 乙脒 甲酰嘧啶 邻氯苯胺 235.67 58.09 166.19 127.57 反应过程的物料衡算所投物料为上个工序离心出来的液体,除此之外还要投 烯胺,投料比为烯胺(99.75%):嘧啶（99.82%）=1519.48:988.98烯胺(99.75%): 1519.4844.63988.98=68.57 kg/h其中烯胺:68.5799.75 %=68.40 kg/h 杂质:68.5768.40=0.17 kg/h进料质量总计:135.4668.57=204.03kg/h本工序烯胺转化率100 %,收率92.36 %。乙脒转化率100 %，收率93.94 %以烯胺为基准计算表3-6环和工序物料平衡表进料出料乙脒16.580甲醇116.59116.59盐酸乙脒1.1650CH3ONa0.27090.2709NaCl0.7450.745烯胺68.40杂质0.1796.66嘧啶044.55邻氯苯胺034.19合计203.92203.92主反应消耗烯胺：68.4092.36%=63.17kg/h =63.17235.67=0.268kmol/h主反应消耗乙脒：0.26858.09=89.86kg/h生成嘧啶：166.190.268=44.54kg/h生成邻氯苯胺：127.570.268=34.19 kg/h甲醇、CH3ONa、NaCl的质量均不改变，分别为116.59、0.2709、0.745 kg/h则杂质为203.9244.5434.19116.590.27090.745=96.66 kg/hb.离心离心后嘧啶全部留在固体中，含量为99.82%则嘧啶（99.82%）：44.5499.82 %=44.62 kg/h其中嘧啶256.56 kg/h，杂质44.6244.54=0.08 kg/h液体质量为204.0344.62=159.41kg/h其中甲醇回收率为99.00 %，即116.5999.00 %=115.4kg/h邻氯苯胺回收率为99.50 %，即34.1999.50 %=34.02 kg/h3.1.5 烯胺工序图3-5烯胺工序工艺流程图钠代物 邻氯苯胺 烯胺148.1 127.57 36.46 235.67 58.44 18.02烯胺(99.75%)产量为68.57kg/h其中烯胺:68.5799.75 %=68.40 kg/h 杂质:68.5768.40=0.17 kg/h投料比为 盐酸（30%）：邻氯苯胺（99.5 %）：纯水:钠代物（99.73 %）：烯胺(99.75%)=800：900：2000：1033.68：1519.48 盐酸（30%）：800=36.10kg/h 其中HCl：36,1030%=10.83 kg/h 水：36.1070%=25.27kg/h邻氯苯胺（99.5 %）：68.571519.48900=40.61 kg/h其中邻氯苯胺：40.6199.5 %=40.41kg/h 杂质：40.6140.41=0.20 kg/h纯水：2000=90.25 kg/h钠代物（99.73 %）：1033.68=46.65kg/h其中钠代物：46.6599.73 %=46.52 kg/h 杂质：46.6546.52=0.13 kg/h投料质量合计：36.1040.6190.2546.65=213.61 kg/h其中水：25.2790.25=115.52kg/h杂质：0.200.13=0.33 kg/h（1）缩合反应a. 反应过程的物料衡算 邻氯苯胺转化率100 %，收率91.62 %。钠代物转化率100 %，收率92.40 %以邻氯苯胺为基准计算主反应消耗邻氯苯胺：40.4191.62 %=37.02 kg/h =37.02127.57= 0.29kmol/h主反应消耗钠代物：0.29148.10=42.95kg/h主反应消耗HCl：0.2936.46=10.57 kg/h生成烯胺：0.29235.67=68.34 kg/h生成NaCl：0.2958.44=16.95kg/h生成水：0.2918.02= 5.226kg/h反应完以后剩下水：115.525.226=120.75 kg/h反应完以后剩下HCl：10.8310.57=0.26kg/h则杂质：213.6168.3416.95120.750.26=7.31kg/hb.离心固体中各物质含量如下：烯胺97.17%，水1.96%，NaCl：0.15%，HCl：0.03%，杂质0.69%烯胺全部留在固体中，则固体质量为68.4097.17%=70.39 kg/h表3-7缩合反应物料平衡表进料出料HCl10.830.26邻氯苯胺40.413.39水115.52120.75钠代物46.520杂质0.337.31烯胺068.34NaCl016.95合计213.61213.613.1.6.钠代工序60.05 70.10 54.02 28.01 32.04 148.10钠代物（99.73 %）产量为46.65 kg/h其中钠代物：46.6599.73 %=46.52kg/h，杂质：46.6546.52=0.13 kg/h图3-6 钠代工序工艺流程图（1）预混投料比为甲醇钠（28 %）：氨基丙腈（98.5%）：甲酸甲酯（98.5%）：钠代物（99.73%）=1450：550：500：1033.68甲醇钠（28 %）：1450= 65.26kg/h其中甲醇钠：65.2628 %=18.28 kg/h 甲醇：65.2672 %=46.99 kg/h氨基丙腈（98.5%）：550=24.75 kg/h其中氨基丙腈：24.7598.50%=24.38 kg/h 杂质：24.7524.38=0.37 kg/h甲酸甲酯（98.5%）：500=22.50 kg/h其中甲酸甲酯：22.5098.50 %=22.16 kg/h 杂质：22.5022.16=0.34 kg/h投料中杂质合计：0.370.34=0.71 kg/h（2）酰化反应a. 反应过程的物料衡算所进的物料除了预混釜中的全部物料外，还需要通入CO，投料比如下CO：钠代物（99.73%）=1200：1033.68则通CO：1200=54.01 kg/h中压釜中进料总计：65.2624.7522.5054.01=166.52 kg/h氨基丙腈转化率100 %，收率90.07 %。甲醇钠转化率=收率=92.62 %体系中CH3OH和CO继续发生反应生成甲酸甲酯，反应方程式为剩余的氨基丙腈等均发生副反应，生成了杂质。以氨基丙腈为基准进行计主反应消耗氨基丙腈：24.3890.07%=21.96 kg/h =21.9670.10=0.3133kmol/h主反应消耗甲酸甲酯：0.313360.05=18.81 kg/h主反应消耗甲醇钠：0.313354.02=16.92 kg/h主反应消耗CO：0.313328.01=8.776 kg/h主反应后剩下甲酸甲酯：22.1618.81=3.35 kg/h主反应后剩下CO：54.018.776=45.23 kg/h主反应后剩下甲醇钠：18.2816.92=1.36 kg/h主反应生成CH3OH：20.313332.04=20.08 kg/h主反应生成钠代物：0.3133148.10=46.40 kg/h主反应后剩下CH3OH：46.9920.08=67.07 kg/h体系中CH3OH和CO继续发生反应生成甲酸甲酯，反应方程式为CH3OH过量，且过量的CH3OH不再发生任何副反应，以CO为基准计算消耗CH3OH：32.04=51.74 kg/h生成甲酸甲酯：60.05=96.97 kg/h最终剩下甲酸甲酯：22.1618.81+96.97=100.32 kg/h最终剩下CH3OH：46.99+20.0851.74 =15.33 kg/h则杂质：166.5246.401.36100.3215.33 =3.11 kg/h表3-8酰化反应物料平衡表进料出料甲醇钠18.281.36氨基丙腈24.382.42甲酸甲酯22.16100.32杂质0.713.11CO54.0145.23甲醇46.9915.33钠代物046.40合