年产8000吨医用水杨酸生产装置工艺设计.doc

1 52 湘湘 潭潭 大大 学学 毕业论文 设计 任务书毕业论文 设计 任务书 论文 设计 题目 年产年产 80008000 吨医用水杨酸生产装置工艺设计吨医用水杨酸生产装置工艺设计 学号 姓名 专业 指导教师 系主任 一 主要内容及基本要求 主要内容 主要内容 水杨酸 分子式 2 HOC6H4COOH 化学名 邻羟基苯甲酸 用于制 造乙酰水杨酸 它是常用的退热止痛药 药名为阿司匹林 水杨酸是一种外用 杀菌消毒剂 还可作橡胶防老剂和用于制造染料 水杨酸甲酯可作食用香精 防腐剂和治疗风湿痛的外擦药 水杨酸苯酯又称萨罗 是尿道消毒剂和聚乙烯 塑料的稳定剂 水杨酸钠是治疗风湿病的药物 铅盐可用于油漆 也可作聚乙 烯的稳定剂和紫外线的吸收剂 试依据本设计任务书进行年产 8000 吨医用水杨酸的生产装置工艺设计 原始资料 原始资料 生产方法 苯酚法 产品规格 符合国家标准 HG T 3398 2003 和中国药典 2000 年版二部 水杨酸含量 99 原料规格 苯酚 GB T 339 2001 苯酚含量 99 9 烧碱 GB 209 2006 固碱 NaOH 含量 99 硫酸 GB T 534 2002 H2SO4含量 98 其它原材料就地组织 公用工程 蒸汽 8 2kgf cm2和 28 6kgf cm2的干饱和蒸汽 冷却水 20 工艺水 20 供电 直流额定电压 220V 交流三相额定电压 50Hz 220V 380V 公用工程尽可能社会化 操作方式 年工作日 300 天 三废排放 符合国家标准 基本要求 基本要求 根据设计需要查找必要的文献资料 写出文献综述及建厂模拟可 行性研究报告 依据厂址选择原则和设计任务书进行厂址选择 说明厂址条 件 全厂总平面设计主要考虑生产区的平面布置 适当考虑厂区内外运输系 统 生活区的平面布置 厂区绿化及消防设计 生产方法的选择要求实用 先进 合理 生产工艺流程设计以重点车间为主 其他车间为辅 非工艺设 2 52 计符合一般要求 工程图纸的绘制应符合要求 全厂工艺流程图的绘制要求 重点车间带控制点 整个设计过程要求符合设计规范 供水 供电及三废排 放等符合要求 二 重点设计问题 文献综述及可行性报告 厂址选择及车间总平面设计 车间工艺设计 内容主要包括产品方案及生产方法的选择 物料衡算 生产工艺流程设计 能量衡算 给水平衡 设备设计与选型 车间平面布置设 计 管路设计等 非工艺设计 包括厂房建筑与结构设计 辅助部分设计 公用系统设计 卫生工程设计 环境工程设计 生产组织与劳动定员及技术经济设计等 工程设计图纸 车间总平面布置图 生产工艺流程图 主体设备装配图 主车间厂房平面布置图及立剖图等 编写设计说明书 三 进度安排 序号各阶段完成的内容完成时间 1 进行文献资料检索2 月 20 日 3 月 03 日 2 文献阅读 制订设计方案3 月 04 日 3 月 17 日 3 进行毕业设计3 月 18 日 5 月 05 日 4 写出设计说明书初稿5 月 06 日 5 月 18 日 5 修改 写出第二稿5 月 19 日 5 月 24 日 6 写出正式稿5 月 25 日 5 月 27 日 7 准备论文答辩5 月 28 日 6 月 04 日 四 应收集的资料及主要参考文献 化工设计 制药工艺学 有机工艺学 制药工程 制药化工 工程及设备 化工工艺手册 化工工艺设计手册 化工原理 化 工设备图册 化工工程制图 化工仪表及自动化 物性手册 药 3 52 品生产质量管理规范 有机化工原料大全 有机化学 等 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 年产量是 8000 吨 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 工艺生产 4 52 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 drugs 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 analgesics 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 aspirin 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 output 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 constant 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 diagram workshop layout piping layout etc and on the whole workshop of investment and cost budget Keywords aspirin crystal filtering craft production 5 52 目录 目录目录 1 1 1 概述概述 3 1 1 阿司匹林的的性质阿司匹林的的性质 4 1 1 1 理化性质 4 1 1 2 临床上用途 4 1 2 发展简史发展简史 5 1 3 国内外生产现状国内外生产现状 6 1 3 1 市场分析 6 1 3 2 生产情况 6 1 3 3 市场情况 7 2 2 生产工艺生产工艺 7 2 1 设计内容设计内容 7 2 2 生产工艺生产工艺 7 2 3 生产工艺流程确定生产工艺流程确定 8 2 3 1 生产工艺流程 8 2 3 2 工艺流程图 8 2 42 4 工艺过程说明工艺过程说明 8 2 4 1 醋化岗位 8 2 4 2 酸洗离心洗涤 9 2 4 3 水洗离心洗涤 9 2 4 4 干燥岗位 9 2 4 5 回收岗位 9 3 3 物料衡算物料衡算 9 3 1 溶解罐的物料衡算溶解罐的物料衡算 9 3 2 酰化反应的物料衡算酰化反应的物料衡算 11 3 3 渗滤槽的物料衡算渗滤槽的物料衡算 12 3 4 酸洗离心机的物料衡算酸洗离心机的物料衡算 13 6 52 3 5 水洗离心机的物料衡算水洗离心机的物料衡算 14 3 6 流化床的物料衡算流化床的物料衡算 16 4 4 能量衡算能量衡算 16 4 14 1 反应罐能量衡算反应罐能量衡算 16 4 1 1 比热容的计算 17 4 1 2 能量衡算 18 5 主要工艺设备计算主要工艺设备计算 19 5 1 工艺设备选型原则工艺设备选型原则 19 5 2 工艺设备计算工艺设备计算 19 5 2 1 醋化反应釜 19 5 2 2 夹套的计算 20 5 2 3 筒体的材料和壁厚 22 5 2 4 水压试验及其强度校核 23 5 2 5 选择釜体法兰 24 5 2 6 选用手孔 视镜 温度计 和工艺接管 25 5 2 7 搅拌器的设计计算 26 5 2 8 容器支座的选用计算 26 5 3 酸洗离心机酸洗离心机 26 5 4 水洗离心机水洗离心机 26 5 5 振动流化床干燥器振动流化床干燥器 27 5 6 母液蒸馏罐母液蒸馏罐 27 5 7 循环母液反应罐循环母液反应罐 27 6 管道设计管道设计 27 6 1 管道计算管道计算 27 6 1 1 水杨酸的进料管道的计算 28 6 1 2 酸酐的进料管道的计算 28 6 1 3 母液的管道进料计算 28 7 车间布置设计车间布置设计 29 7 1 概述概述 29 7 2 车间布置设计的依据车间布置设计的依据 29 7 52 7 3 车间布置设计应考虑的因素车间布置设计应考虑的因素 30 7 4 车间布置设计的程序车间布置设计的程序 30 7 5 车间设计的成果车间设计的成果 31 8 公用工程公用工程 31 8 1 排水系统排水系统 31 8 28 2 电气和照明电气和照明 33 8 2 1 电气设计和安装 33 8 3 环境消毒环境消毒 33 8 3 1 灭菌与消毒 33 9 技术经济技术经济 34 9 1 投资指标投资指标 34 设计体会设计体会 35 参考文献参考文献 36 1 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 日 早在 1853 年夏天 弗雷德克 热拉尔 Gerhardt 就用水杨酸与酸酐合成了乙酰水 8 52 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 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 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 9 52 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 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 10 52 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 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 11 52 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 15 17 元人民币 到 2006 年已达到每公斤 22 23 元人民币 目前为每公斤 24 25 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 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 12 52 13 52 2 生产工艺 2 1 设计内容 本设计以年产 8000 吨阿司匹林的生产工段 采用苯酚法进行生产 2 2 生产工艺 苯酚法 苯酚法 该法以苯酚为原料 先与 NaOH 反应制成苯酚钠 在常压下通入二氧化进行羟基 化反应 制的水杨酸盐 再用硫酸酸化制得水杨酸粗产品 再经过升华精制得水杨酸 其生产过程的方框图如下 苯酚法合成水杨酸具体的化学方程式为 14 52 2 3 生产工艺流程确定 2 3 1 生产工艺流程 水杨酸制备工艺水杨酸制备工艺 把苯酚和稍过量的 50 氢氧化钠热溶液 过量 1 2 摩尔分数 在混合器内搅拌均匀后放在有加热 搅拌或球磨装置的高压釜内加热至 130 反应 开 始为常压操作 最终用真空蒸发至于 以获得干燥的粉状苯酚钠 如有水分就会生成苯酚 和碳酸钠 此时将物料冷至 100 在搅拌下通人 0 5 0 6MPa 的 CO2 进行羧化 为避 免树脂化和着色 使用的 CO2 的含量必须小于 0 1 为了使反应安全 通常以流量计测 定通人 CO2 量达到要求量时 将物料加热至 160 170 保持几小时后泄压 用真空蒸 馏回收苯酚 在羧化反应釜中水杨酸钠粗品加水溶解 以形成 30 的水杨酸钠溶液病放入脱色槽 加入锌粉和活性炭脱色 得到的溶液进行压滤 清夜送到沉淀槽 硫酸槽 加入 30 60 的硫酸进行酸析 然后分离 干燥得到工业水杨酸 收率一般在 90 左右 水杨酸的生成工艺流程图见图 2 3 2 15 52 高压釜如图 16 52 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 80 84 析出晶体 保温 40min 60min 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 80 82 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 17 52 回收品 粉 母液 1 1 70kg L 加温 80 80 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 200L 300L 然后用水蒸气继 续降温至 40 夏天 或 30 冬天 全开冷水 降至 15 18 查终点 合格后放料 夏天 30 可用盐水进行后期降温 夏季 22 24 放料 2 4 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 20min 25mim 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 78 84 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 400L 500L 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 2h 4h 缓慢降温至 40 50 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 5 2 配比 在 96 100 保温 1 5h 3h 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 1 1 5 保温 3h 5h 对胶体进行酸 18 52 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 4h 6h 温度 95 100 ph 为 9 10 得水杨酸钠 碱解液打入酸析罐 用 30 左 右的稀硫酸溶液 45 50 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 8000 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 1 1 7 粉子 渣子 尾料 母液 1 2 5 因为投入回收品 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 溶解罐 19 52 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 3Kg 3 2 酰化反应的物料衡算 年产量为 8000t 一年按 300 个工作日计算 可得出日产量为 8000t 300 天 26666Kg 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 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 26666Kg 0 981 1 3043 20840 66Kg 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 0 820 0 836 20840 66Kg 此物料衡算中运用经验常数 0 830 并且醋酐含量为 99 则投入醋酸量 7815 44Kg 0 830 0 99 Kg 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考公式 可得 总投料量 母液量 6 8 1 因为总投料量 水杨酸 酸酐 酰化反应釜 20 52 2604 89Kg 2206 18Kg 4811 07Kg 由此的投入反应罐母液量为 4811 07Kg 6 8 707 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 88Kg 3 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 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 渗滤槽 21 52 3429 45Kg 综合以上计算 得 进料 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 Kg 2604 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 88 3 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 又根据经验公式 醋酸 阿司匹林 母液 1 9 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 酸洗离心机 22 52 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 44Kg 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 阿司匹林母液酯酸总量阿司匹林母液损耗总量 重量 Kg 3429 451615 44550 185595 073465 521951 55177 925595 07 3 5 水洗离心机的物料衡算 水洗离心机 23 52 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 1 3 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 ASP 3465 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 Kg 3465 52919 234384 753369 18881 3330 044384 75 24 52 3 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 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 383437 383332 97104 205 213473 38 气流干燥 器 25 52 26 52 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 Q3 Q4 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 KJ t1 SA 与醋酐进入设备的温度 t1 20 t2 加热剂水蒸气的进入温度 t2 142 9 t3 最终反应罐中温度 t3 80 t4 物料流出时的温度 t4 80 t5 加热剂水蒸汽流出时的温度 t5 80 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 7 2 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 C CS a 1 a 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 反应罐 Q3 t3 27 52 名称Cp 温度 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 20 116 3677 7829 6243 3441 9041 36 温 度 80 131 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1 351 41 醋酐1 992 01 阿司匹林 2 26 水杨酸1 712 07 4 1 2 能量衡算 1 1 Q1Q1 与与 Q4Q4 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 Q1 mct 2604 89Kg 1 71KJ Kg 2206 18Kg 1 99 KJ Kg 20 1 77 105KJ Q4 3333Kg 2 26 KJ Kg 1569 42 1 41 KJ Kg 80 28 52 7 80 105 KJ 2 2 Q2Q2 Q5Q5 Q2 与 Q5 军可用下式计算 Q2 Q5 mct KJ m 水的重量 Kg c 水蒸汽比热容 KJ Kg t 温度 Q2 1000 6420 88Kg 300 天 4 2 KJ Kg 142 9 128 46 105KJ Q5 6420 88Kg 1000 300 天 4 2 KJ Kg 80 71 91 105KJ 3 3 Q3Q3 Q3 27 2KJ mol 180 1g mol 1000 32 64 105KJ 由 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q6 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 1 77 105KJ 128 46 105KJ 32 64 105KJ 7 80 105KJ 71 91 105KJ 17 88 105KJ 29 52 30 52 5 主要工艺设备计算 5 1 工艺设备选型原则 1 为提高产品质量 节约投资 降低能耗 并满足 GMP 要求 工艺设 备选用国内先进 成熟 可靠的设备 使建成后的生产装备达到国内先进水平 2 凡接触物料精 干 包岗位的设备 容量和管件均选用不锈钢材料 3 设备选型为将来阿司匹林扩产留有余地 5 2 工艺设备计算 5 2 1 醋化反应釜 5 2 1 1 反应釜体积的计算 釜式反应器间歇操作时 每处理一批物料都需要一定的出料 清洗 加料 等辅助操作时间 故处理一定量物料所需要的有效体积不仅与反 应时间有关 而且与辅助操作时间有关 tTVV hR 反应器的有效体积或反应体积 即物料所占有的体积 R V 3 m 每小时所需要处理的物料体积 h V 3 m T 达到规定转化率所需要的反应时间 h t 辅助操作时间 h 决定反应器的总体积 还要考虑装料系数 T V T V r V 日处理量为 6420 88Kg 则每小时处理量为 6420 88 24 267 54Kg 混合物密度由下面公式求得 3 3 2 2 1 1 1 水杨酸的相对密度为 1 44 酸酐的相对密度为 1 08 醋酸的相对密度 1 2 31 52 为 1 05 分别为水杨酸 酸酐 醋酸的质量分数 3 1 2 3 88 642005 1 82 1609 88 642008 1 18 2206 88 642044 1 89 26041 求出19 1 每小时处理的体积为 267 54 1190 0 22 3 m 反应时间为 6 h 每批料辅助时间为 0 5 h 0 22 6 0 5 1 43 R V 3 m 1 43 0 8 1 79 T V 3 m 5 2 1 2 反应釜的筒体直径及高度DH m D H V D t 239 1 2 114 3 79 1 44 3 3 将计算结果圆整至公称直径标准系列 选取筒体直径 D 1200mm 查附录 DN 1200mm 时标准椭圆封头曲面高度 直边高度 封mmh300 1 mmh40 2 头容积 表面积 由手册计算得每一米高的筒体容积 3 272 0 mVh 2 71 1mFh 为 表面积 3 1 131 1 mV 2 1 77 3 mF m V VV H h 342 1 131 1 272 0 79 1 1 筒体高度圆整为 H 1400mm 于是 H D 1400 1200 1 16 复核结果基本符合原定范围 5 2 2 夹套的计算 夹套内径 D1 可以根据筒体内径 D 选取 21 表 8 D600 500700 18002000 3000 1 D D 50D 100D 200 32 52 则夹套的内径为 1200 100 1300 mm 1 D 有前面知道 装料系数 8 0 夹套的高度计算如下 2 2 1 023 1 2 1 4 14 3 272 0 79 18 0 m V VV H h j 选取夹套高度 刚 这样是便于筒体mmH j 1200 mmHHH200 00 法兰螺栓装拆的 夹套传热面积 6 2 1 23 6 71 1 2 177 3 71 1 mHFF j 2 m 夹套传热面积符合设计要求 由于夹套的介质为水或水蒸气 介质对材料的腐蚀性轻微 故选用 Q235 A 为夹套材料 查手册知道板厚为 4 5 16 mm Q235 A 的应许力 113MPa 夹套安全系统有安全阀 选取夹套设计压力 P 1