对乙酰氨基酚工艺设计.doc

制药工艺设计题目:年产10吨对乙酰氨基酚合成设计班级:化学制药1001 姓名:叶景杰 指导教师: 陈鋆 成绩： - 11 -目录 1 对乙酰氨基酚概述42 对乙酰氨基酚理化性质43 小试工艺合成路线4 3.1 对乙酰氨基酚制备4 3.2 精制4 3.3 主反应方程式4 3.4 副反应方程式44 小试仪器与药品 54.1 小试装置图55 原料的理化性质55.1 对氨基酚55.2 醋酸65.3 硫代硫酸钠65.4 亚硫酸钠65.5 醋酸酐65.6 活性炭66 对乙酰氨基酚工艺流程简图66.1 对乙酰氨基酚制备工艺流程简易方框图76.2 精制工艺流程简易方框图77 物料衡算7 7.1 衡算依据77.2 实际投料量87.3 出料量87.4 物料衡算结果表88 主要设备的选择设计主要设备 88.1 主要设备的选型与计算88.2 反应釜R101 98.3 结晶釜V105 99 设计图纸与主要设备一览表99.1 工艺流程图主要的设备99.2 主要设备一览表910 参考文献1011 实训总结11课题名称年产10吨对乙酰氨基酚的合成设计学 院制药与材料工程学院专业/班级化学制药1001学生姓名叶景杰学 号201031100850112指导教师陈鋆单位/职称金华职业技术学院副教授课题来源实训作业成果形式设计说明书合作单位/同组同学/1、 课题的主要内容、任务和目标、基本要求等：主要内容：1.1对乙酰氨基酚的制备于干燥的100ml烧瓶中加入对氨基苯酚5.3g，水15ml，醋酐6ml，轻轻振摇成均相。再于80水浴中加热30min，放冷，析晶，过滤，滤饼以10ml冷水洗2次，抽干，干燥，得白色结晶性对乙酰氨基酚粗品约6g。收率85% 1.2、精制：于100ml锥形瓶中加入对乙酰氨基酚粗品，每克用水5ml，加热使溶，稍冷后加入活性碳0.5g，煮沸5min，在吸滤瓶中先加入亚硫酸氢钠0.25g，趁热过滤，滤液放冷析晶，过滤，滤饼以0.5%亚硫酸氢钠溶液5ml分2次洗涤，抽干，干燥，得白色的对乙酰氨基酚纯品约8g，mp.168170。流程：粗品水溶活性炭，煮沸亚硫酸氢钠趁热过滤析晶过滤亚硫酸氢钠溶液分2次洗涤抽干干燥纯品并将小试放大，撰写对乙酰氨基酚的设计说明书，包括流程方框图、CAD图。任务和目标：通过网络查相关内容，根据对乙酰氨基酚小试的工艺进行中试放大的工艺流程设计，用Auto CAD绘制工艺流程图并撰写设计说明书。基本要求： (1)掌握对乙酰氨基酚合成的小试工艺，根据小试拟定中试生产方案。 (2)明确配料比，掌握对乙酰氨基酚的物料衡算。 (3)熟悉Auto CAD制图，绘制车间生产的工艺流程图。 (4)了解设计说明书的格式，撰写对乙酰氨基酚合成的设计说明书。二、实践要求 要求在一个星期的教学环节中，训练绘制工艺流程图、CAD绘图、物料衡算和小试放大的能力，并能撰写设计说明书。3、 进度安排2012年06月04 日：查阅文献资料，熟悉对乙酰氨基酚合成的工艺路线，完成开题报告。2012年06月04日：拟定中试的设计方案，进行设备选型和物料衡算。2012年06月04日：绘制工艺流程方框图、工艺流程图。2012年06月05日：撰写设计说明书。2012年06月06日：整理资料，查看有无错漏。四、推荐的主要参考资料1 王静.王华丽.臧恒昌 对乙酰氨基酚合成方法的研究进展 J -食品与药品2010(5)2 龚大春;周强;胡为民 对乙酰氨基酚的合成新工艺研究 J -吉林化工学院学报2000(02).3 陈光勇;陈旭冰;刘光明 对乙酰氨基酚的合成进展 J -西南国防医药2007(01)指导教师签名 年 月 日专业级机构负责人签名 年 月 日 年产10吨对乙酰氨基酚合成设计1：概述乙酰苯胺类解热镇痛药。通过抑制环氧化酶，选择性抑制下丘脑体温调节中枢前列腺素的合成，导致外周血管扩张、出汗而达到解热的作用，其解热作用强度与阿司匹林相似；通过抑制前列腺素等的合成和释放，提高痛阈而起到镇痛作用，属于外周性镇痛药，作用较阿司匹林弱，仅对轻、中度疼痛有效。本品无明显抗炎作用。2：对乙酰氨基酚理化性质：(Acetaminophen,简称APAP),又名醋氨酚，分子式：C8H9NO2, 通常为白色，类白色结晶或结晶性粉末，无臭，味微苦，熔点168171 。用于感冒发烧，关节痛，神经痛，偏头痛，癌痛及手术后止痛等。由对硝基酚钠经还原成对氨基酚，再酰化制得。化学结构式：3：小试工艺合成路线：3.1对乙酰氨基酚的制备：于干燥的100ml三口烧瓶中加入对氨基苯酚5.3g，水15ml，醋酐6ml，轻轻振摇成均相。再于80水浴中加热回流30min，放冷，析晶，过滤，滤饼以10ml冷水洗2次，抽干，干燥，得白色结晶性对乙酰氨基酚粗品约6g。收率85% 3.2、精制：于100ml锥形瓶中加入对乙酰氨基酚粗品，每克用水5ml，加热使溶，稍冷后加入活性碳0.5g，煮沸5min，在吸滤瓶中先加入亚硫酸氢钠0.25g，趁热过滤，滤液放冷析晶，过滤，滤饼以0.5%亚硫酸氢钠溶液5ml分2次洗涤，抽干，干燥，得白色的对乙酰氨基酚纯品约8g，mp.168170。流程：粗品水溶活性炭，煮沸亚硫酸氢钠趁热过滤析晶过滤亚硫酸氢钠溶液分2次洗涤抽干干燥纯品 3.3主反应化学方程式如下：3.4副反应化学方程式：4：小试主要药品与仪器如下表：序号名称序号名称1对氨基苯酚2醋酸3Na2S2O44Na2SO35活性炭6乙酸酐6锥形瓶7恒温水浴锅8三口烧瓶9减压抽滤装置10冷凝器11布氏漏斗4.1小试装置图如下： 5：原料的理化性质： 5. 1对氨基酚性状：棱柱体结晶或白色结晶性粉末。无臭，味微苦。 熔点：168-172 相对密度：1.293(21/4) 溶解情况：能溶于乙醇、丙酮和热水，微溶于水，不溶于石油醚及苯。 其它性质：饱和水溶液pH值5.5-6.5。 5.2 醋酸：乙酸是无色液体 ，有强烈刺激性气味。熔点16 .6，沸点117 .9，相对密度1.0492(20/4）密度比水大，折光率1.3716。纯乙酸在16.6以下时能结成冰状的固体，所以常称为冰醋酸。易溶于水、乙醇、乙醚和四氯化碳。5.3 硫代硫酸钠：Na2S2O3 单斜晶系白色结晶粉末，比重1.667，易溶于水，不溶于醇，在空气中加热被氧化分解成硫酸钠和二氧化硫。沸点：100 熔点：48 密度 1.049gcm3 (l)易溶于水、乙醇、乙醚和四氯化碳。5.4 亚硫酸钠：外观与性状：无色、单斜晶体或粉末。熔点()：150（失水分解） 相对密度（水=1）：2.63 分子式：Na2SO3 溶解性：易溶于水，不溶于乙醇等。5.5乙酸酐：无色透明液体。有强烈的乙酸气味。味酸。有吸湿性。折光率极高。溶于氯仿和乙醚,缓慢地溶于水形成乙酸。与乙醇作用形成乙酸乙酯。相对密度1.080。熔点-73。沸点139。折光率1.3904。闪点54。自燃点 400。低毒，半数致死量（大鼠，经口）1780mG/kG。易燃。有腐蚀性。勿接触皮肤或眼睛，以防引起损伤。有催泪性。饱和蒸气压(kPa)：1.33(36) 燃烧热(kJ/mol)：1804.5 临界温度()：326 临界压力(MPa)：4.36 闪点()：49 爆炸上限%(V/V)：10.3 引燃温度()：316 爆炸下限%(V/V)：2.0 溶解性：溶于乙醇、乙醚、苯。5.6 活性炭：分子式：C分子量：12.011性质：黑色粉状或颗粒状多孔结晶。沸点4827，3652升华，相对密度约1.8-2.1，表现相对密度约0.08-0.45。6：对乙酰氨基酚工艺流程简图水稀乙酸粗品对乙酰氨基苯酚滤液乙酸50%乙酸冷却结晶过滤蒸馏乙酰化母液冰乙酸对氨基苯酚 废水处理滤液洗涤 6.1精制工艺流程简易方框图水，纯水1:1盐酸活性炭水粗品对乙酰氨基苯酚沸腾脱色调pH趁热压滤离心洗涤干燥对乙酰氨基酚滤液滤液浓缩结晶离心废水处理7物料衡算依7.1物料衡算依据：根据年产10吨的对乙酰氨基酚工艺要求，按一年250个工作日算（扣设备检修时间）；其生产方式为间歇生产。则日生产=40kg/天，已知全过程的总收率为85%，根据已定的生产能力，算投料量。对乙酰氨基酚：40/0.85=47.1kg以对氨基酚为基准物，则原料对氨基酚每天消耗=47.1(109.1151.7) 299%=33.34相对分子质量：109.1 102.1 60.05 18 151.17配料比： 1 1 0.55投料量：33.34 X1=31.2 X3=18.35 X4=5.5 X5=46.207.2实际投料量：99%对氨基酚的量：33.340.99=33.68，其中杂质：33.6833.34=0.3499%醋酸酐的量33.6831.233.34=31.52纯品量为31.50.99=31.2杂质的量为：31.531.2=0.32，99%醋酸的量为：33.6818.3533.34=18.54 纯品量为：18.5499%=18.36，杂质量为：18.5418.36=0.18，水：33.685.533.34=5.67.3出料量：对氨基酚转化率为98.99%，33.3498.99%=33剩余量为:33.34-33=0.34，用去醋酸酐的量为：（33.340.9899102.1）109.1=30.89，剩余量为：31.0230.89=0.13，用去醋酸量为：（33.3498.99%60.05）109.1=18.17，剩余量为:18.3618.17=0.19,生成对乙酰氨基酚的量为(33.3498.99%151.17) 109.1=45.73，杂质总含量为：0.340.320.18=0.847.4 物料衡算结果表格如下：工段物料名称实际投入量纯度/%投料比密度g/cm3合计合成质量体积理论实际对氨基酚33.3437.6799111.13投入88.51kg醋酸酐31.233.7099111.08醋酸18.3619.26990.550.551.049水5.65.60.160.161.00对乙酰氨基酚45.7359.121.293产出88.51kg杂质42.7842.788.主要设备的选择设计主要设备有：反应釜（结晶釜）、换热器、离心机、干燥器。反应釜的选择由于反应物料大部分是液体，物料腐蚀性小，反应过程中需搅拌、加热、冷却，故选带夹套的搪瓷搅拌罐式反应釜。换热器的选择采用固定管板式换热器。在对乙酰氨基酚生产中，需要将液体从25上升到80，冷却介质采用25循环水。从两流体的温度来看，估计换热器的管壁温度和壳体温度之差不会很大，因此初步确定选用固定管板式换热器。离心机的选择采用三足式不锈钢过滤离心机。干燥器的选择本产品不耐高温，且易氧化，采用不锈钢真空双锥干燥器。8.1主要设备的选型与计算：根据对乙酰氨基酚的小试合成操作，设计中试合成路线，根据工艺流程图和物料衡算表进行设备选型。(1)反应釜选型，A 反应釜R101对氨基酚37.67L反应釜R101醋酸酐33.7L水5.6L醋酸19.26L8.2反应釜R101投料量:37.6733.719.265.6=96.23L该步骤操作时间大约为24个小时。依据化工设计概论P45的计算公式可得：Va= =(0.09623212)241.050.75=0.122M3反应釜的实际体积为122L因选择150L的反应釜反应液96.23L粗品对乙酰氨基酚59.12L 8.3结晶釜V105结晶釜V105投料量:96.23L,该步骤操作时间大约为7.5个小时。依据化工设计概论第45页的计算公式可得： Va=（0.0962346）241.050.75=0.122M3反应器的实际体积是122L, 因此可选用150L的釜9、设计图纸与主要设备一览表9.1工艺流程图主要的设备有原料贮罐、泵、计量槽、反应釜、结晶釜、干燥器、过滤离心机等，主要流程是原料从储料罐由泵打到计量槽后加入反应釜通过搅拌反应后，放液到结晶釜进行结晶，由双椎干燥机干燥后再到结晶釜，加料后，通冷冻盐水搅拌冷却结晶，通过离心机分离滤饼和母液，再通过冷冻结晶后，离心过滤，最后把滤饼放入干燥器进行干燥；具体见设备一览表和设计图纸（附后）。9.2主要设备一览表如下：名称编号规格数量材质岗位反应釜V101150L1搪瓷合成原料贮罐V102100L1不锈钢合成，后处理泵V1032不锈钢合成，后处理计量槽V104100L1不锈钢合成，后处理结晶釜V105150L1不锈钢合成干燥器R1011不锈钢合成，后处理R1021不锈钢合成，后处理过滤离心机M1011不锈钢合成，后处理母液贮罐V1082不锈钢后处理回收贮罐V109100L1不锈钢后处理醋酸酐贮罐V110100L1不锈钢合成，后处理分配器V1123不锈钢合成，后处理缓冲罐E1013不锈钢合成，后处理换热器E1023不锈钢合成，后处理10.参考文献1 王静.王华丽.臧恒昌 对乙酰氨基酚合成方法的研究进展 J -食品与药品2010(5)2 龚大春;周强;胡为民 对乙酰氨基酚的合成新工艺研究 J -吉林化工学院学2000(02).3 陈光勇;陈旭冰;刘光明 对乙酰氨基酚的合成进展 J -西南国防医药2007(01)实训总结本设计结合实践生产，完成年产10吨对乙酰氨基酚合成工段的初步设计，从小试出发，采用间歇生产流程。并结合理论，对典型设备作了科学的计算，包括物料，和通过计算选取各设备。相应的在设计中对