阿齐沙坦药厂车间设计【含全套CAD与设计书】
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阿齐沙坦药厂车间设计【含全套CAD与设计书】,含全套CAD与设计书,药厂,车间,设计,阿齐沙坦,全套,CAD
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1. 工艺设计依据及设计基础31.1 设计依据及基础资料31.2 生产能力和产品方案31.3 产品技术规格31.4 原辅材料物性参数32.生产方法及工艺过程32.1 工艺方法概述32.2 阿齐沙坦生产方法及工艺过程42.2.1 生产方法42.2.2 各步生产流程41环合工序：42加成工序：43. 缩合工序：54. 环合工序：65.水解工序：66. 精制工序：77. 粉碎包装：72.3 工艺流程方框图73. 生产制度73.1 生产计划7 3.2 生产班制8 3.3 生产方式84 物料衡算84.1 物料衡算目的84.2 物料衡算依据84.3 物料衡算基准84.4 阿齐沙坦工艺过程物料衡算84.4.1 生产日的确定84.4.2 工艺过程物料衡算94.4.2.1环合工序：94.4.2.2加成工序：94.4.2.3.缩合工序：94.4.2.4.环合工序：104.4.2.5. 水解工序：104.4.2.6精制工序：114.4.2.7粉碎包装：115.设备选型与设备工艺计算115.1 设备选型依据115.1.1 选型基本依据和原则115.2.1 选型计算125.2.1.1 反应釜选型125.2.1.2 萃取分液设备选型145.2.1.3 过滤设备选型145.2.1.4 干燥设备选型145.2.1.5 结晶釜选型155.2.1.6 减压浓缩设备选型165.2.1.7 脱色设备选型165.2.1.8粉碎机166 主要管径计算176.1 设计概述176.2 管道布置原则176.3 主管道布置176.4 管道连接方式177.热量衡算177.1热量衡算目的177.2热量衡算依据177.2.1设备的热量平衡方程式177.2.2 Q1和Q4均可用下式计算：187.2.3 Q5与Q6的确定197.2.4 Q2的计算197.3 加热剂和冷却剂用量的计算197.3.1 加热时的热水用量：197.3.2冷却剂的用量197.2、能量计算207.2.1 阿齐沙坦主要生产设备能量衡算207.2.2 不同工段的能量衡算207.2.2.1环合工序207.2.2.2 加成工序207.2.2.3 缩合工序217.2.2.4 环合工序217.2.2.5 水解工序217.2.2.6 精制工段的能量衡算211. 工艺设计依据及设计基础1.1 设计依据及基础资料第六届“国药工程杯”全国大学生制药工程设计竞赛设计任务书的题目要求来进行设计。车间设计时对阿齐沙坦进行计算。生产车间需满足产品年产各25吨的生产要求。1.2 生产能力和产品方案本建设项目所定产品方案为阿齐沙坦间歇式生产，其生产方案如下表所示。表 1-1 多功能车间生产规模表序号产品名称设计规模（t/a）生产天数/天含量包装规格1阿齐沙坦2525099%纸板桶 25kg/桶1.3 产品技术规格中文名称：阿奇沙坦英文名称：Azilsartan medoxomil纯度：99%CAS 号：147403-03-0分子式：C25H20N4O4分子量：456.45分子结构：熔点：46-48密度：1.450.1 g/cm3外观：本品为白色或类白色结晶性粉末用途：是一款正处于研发中的治疗高血压症的血管紧张素II受体拮抗剂药物，多用于治疗高血压症，也是目前唯一处于末期临床的血管紧张素II受体拮抗剂（沙坦类）药物。贮存：不要再次包装。发配或储存阿齐沙坦在原始容器内以保护阿齐沙坦避免光和潮湿。1.4 原辅材料物性参数见附录12.生产方法及工艺过程2.1 工艺方法概述本次工艺设计的产品为阿齐沙坦，通过对第一章中提供的产品的产品背景资料进行分析，结合生产实际，绘制该产品的工艺方框流程图。2.2 阿齐沙坦生产方法及工艺过程2.2.1 生产方法以3-氨基-2-(2-氰基联苯-4-基)甲基氨基苯甲酸乙酯、原碳酸四乙酯等为原料，经环合、加成、缩合、环合、水解等五步反应得阿奇沙坦粗品。再经活性炭脱色，降温结晶、过滤、真空干燥，得到阿奇沙坦成品，然后再粉碎，检验，包装，入库。 2.2.2 各步生产流程1环合工序： 在反应釜中依次加入原碳酸四乙酯、冰醋酸、3-氨基-2-(2-氰基联苯-4-基)甲基氨基苯甲酸甲酯（AZ-5），搅拌升温至 80后，控温 80反应 4h，降温至 10，保持该温度下滴加 5N 的氢氧化钠溶液，滴加约 3h，过滤。滤液送市政处理，滤饼（含湿量20%）在80条件下真空干燥，得到淡黄色固体产品 AZ-6（含量94%）。 环合工序收率为 91%。2加成工序：以二甲基亚砜、AZ-6、盐酸羟胺、碳酸氢钠溶液等为原料，进行加成反应，过滤、溶解、干燥等，得 AZ-7。在反应釜中依次加入二甲基亚砜、AZ-6、盐酸羟胺、碳酸氢钠，升温至 80，反应24h，降至室温，析晶过滤。收集滤液，回收二甲基亚砜（回收率 90%）。将滤饼（含湿量20%）加入到纯化水（总用量的 50%）中，搅拌，用浓盐酸调节 pH 值至 3，过滤；滤渣送市政处理，收集滤液。滤液用碳酸氢钠溶液调节 pH 值至 11，搅拌，过滤。滤液送市政处理，将滤饼（含湿量 20%）加入到纯化水（总用量的 50%）中，搅拌，过滤。滤液送污水处理站处理，将滤饼（含湿量 20%）加入乙醇中，升温至回流，搅拌2h，冷却、过滤。收集滤液，滤饼（含湿量 30%）在 60条件下真空干燥，得到AZ-7（含量72%）。回收滤液中的乙醇（回收率约为 95%），残留物送市政处理。 加成工序收率为 75%。3. 缩合工序：以AZ-7、三乙胺、氯甲酸乙酯、二氯甲烷等为原料，进行缩合反应，萃取、浓缩，得AZ-8。反应釜中依次加入 AZ-7、三乙胺、二氯甲烷（总用量的 50%），滴加氯甲酸乙酯的二氯甲烷溶液（总用量的 25%），控制反应温度在 25，滴加约 3h，继续反应 3h。加入纯化水（总用量的 50%）萃取上述反应液，水相用二氯甲烷（总用量的 25%）萃取，合并有机相，收集水相送污水处理站处理。有机相再用纯化水（总用量的 50%）洗涤，收集水相送污水处理站处理，有机相在 30条件下减压浓缩回收二氯甲烷，馏出液约为有机相体积的 3/4，得到浅黄色油状物 AZ-8（含量 95%）。 缩合工序收率为 82%。4. 环合工序：在反应釜中依次加入乙醇、AZ-8，加热至回流，反应 10h，冷却、过滤。收集滤液，将滤饼（含湿量 20%）在60条件下真空干燥，得到 AZ-9（含量 82%）。 回收滤液中的乙醇（回收率约为 95%），残留物送市政处理。 环合工序收率为 89%。5.水解工序：在反应釜中依次加入 AZ-9、甲醇，10%氢氧化钠水溶液，升温回流 1h,搅拌下滴加1N的盐酸调节 pH=3，过滤。收集滤液，滤饼（含湿量 20%）在60条件下真空干燥，得到阿奇沙坦粗品（含量 90%）。滤液送污水处理站处理。 水解工序收率为 88%。6. 精制工序：在反应釜中依次加入阿奇沙坦粗品、活性炭、乙醇，升温，回流2h,脱碳过滤。 将滤液转移至结晶釜，缓慢冷却至 5，搅拌、析晶、过滤。收集滤液，滤饼（含湿量20%）在60条件下真空干燥，得到阿奇沙坦成品（含量 99%）。回收滤液中的乙醇套用（回收率约为 95%），残留物送市政处理。 精制收率为92%。7. 粉碎包装： 按要求粉碎、总混、内包、外包、入库。粉碎包装总收率为 99.8%2.3 工艺流程方框图见附录33. 生产制度3.1 生产计划间歇式生产，年工作日250天完成25吨阿齐沙坦生产计划。3.2 生产班制生产区每日三班制，每日凌晨 0:00-8:00为第一班， 8:00-16:00为第二班， 16:00-24:00为第三班。洁净区每天需要一定时间段自净，故为每日两班制。每日 8:00-16:00 为第一班，16:00-24:00 为第二班。3.3 生产方式具体见附录 2：生产计划表4 物料衡算生产工艺流程示意图确定后，就可以进行车间物料衡算。通过计算，得出车间所处理的各种物料数量及其组成，从而使设计由定性转向定量。物料衡算分为化学过程与物理过程的计算，通常采用按车间生产的各步骤逐一进行物料衡算的方法。本章介绍三种产品的计算方法。4.1 物料衡算目的通过物料衡算，能够得出进入与离开每一过程或设备的各种物料数量、组分，以及各组分的含量。为后续的车间能量衡算、设备选型或工艺设计、确定原材料消耗定额、进行化工管路设计等各种设计项目的依据。4.2 物料衡算依据物料衡算的依据如下。（1）设计项目：化学原料药多功能车间（2）产品名称：阿齐沙坦（3）工作日：250天/年（三个产品不重叠生产，每次仅生产一个产品）（4）生产班次：三班，8小时/班。（5）日产量：日产量=年产量/年工作日 （6）生产方式：间歇式生产4.3 物料衡算基准基准：物料衡算以批计算，物料单位为kg。4.4 阿齐沙坦工艺过程物料衡算4.4.1 生产日的确定阿齐沙坦年产量25t，含量为99%，由工艺路线可知反应的总收率为91%75%82%89%88%99%= 43.4%，根据反应方程式可以得出需要投入的原料AZ-5的总量W总=2500099%357.41/（43.4%456.45）=44653.86kg。由工艺配比可得出反应釜中每种物料需要的总质量，如表3-1所示。表3-1 反应原料用量原辅料名称规格质量 kgAZ-599%45104.90氢氧化钠99%25494.81原碳酸四乙酯99%24261.82冰醋酸99%7648.44反应釜中的总物料质量：M=45104.90+25494.81+24261.82+7648.44=102509.97 kg体积V=M/=(102509.97/1270)1000=807165.51L由于反应有回流，所以装料系数取0.6-0.7较为合理（1）装料系数为0.6时，反应釜中应该加入的体积为250000.6=6000L生产批次为807165.51/6000=135批（2）装料系数为0.7时，反应釜中应该加入的体积为250000.7=3500L生产批次为807165.51/7000=116批综合考虑可确定生产批次为122批，生产日为245天。则每批投入AZ-5的质量W=369.71kg。4.4.2 工艺过程物料衡算4.4.2.1环合工序： 在反应釜中依次加入原碳酸四乙酯198.87kg、冰醋酸62.69kg、3-氨基-2-(2-氰基联苯-4-基)甲基氨基苯甲酸甲酯（AZ-5）369.71kg，搅拌升温至 80后，控温 80反应 4h，降温至 10，保持该温度下滴加 5N 的氢氧化钠溶液208.97kg，滴加约 3h，过滤。滤液送市政处理 ，滤饼（含湿量20%）在80条件下真空干燥，得到淡黄色固体产品 AZ-6（含量94%）452.78kg。 环合工序收率为 91%。4.4.2.2加成工序：以二甲基亚砜、AZ-6、盐酸羟胺、碳酸氢钠溶液等为原料，进行加成反应，过滤、溶解、干燥等，得 AZ-7。在反应釜中依次加入二甲基亚砜85.98kg、AZ-6 452.78kg、盐酸羟胺76.47kg、碳酸氢钠116.65kg，升温至 80，反应24h，降至室温，析晶过滤。收集滤液，回收二甲基亚砜（回收率 90%）77.38kg。将滤饼（含湿量20%）654.50kg加入到纯化水（总用量的 50%）327.25kg中，搅拌，用浓盐酸调节 pH 值至 3，过滤；滤渣送市政处理，收集滤液。滤液用碳酸氢钠溶液调节 pH 值至 11，搅拌，过滤。滤液送市政处理，将滤饼（含湿量 20%）561.49kg加入到纯化水（总用量的 50%）280.74中，搅拌，过滤。滤液送污水处理站处理，将滤饼（含湿量 20%）加入乙醇中，升温至回流，搅拌2h，冷却、过滤。收集滤液，滤饼（含湿量 30%）673.79kg在 60条件下真空干燥，得到AZ-7（含量72%）471.65kg。回收滤液中的乙醇（回收率约为 95%），残留物送市政处理。 加成工序收率为 75%。4.4.2.3.缩合工序：反应釜中依次加入 AZ-7,471.65kg、三乙胺83.52kg、二氯甲烷277.59kg（总用量的 50%），滴加氯甲酸乙酯138.79kg的二氯甲烷溶液（总用量的 25%），控制反应温度在 25，滴加约 3h，继续反应 3h。加入纯化水485.78kg（总用量的 50%）萃取上述反应液，水相用二氯甲烷242.89kg（总用量的 25%）萃取，合并有机相，收集水相送污水处理站处理。有机相再用纯化水607.23kg（总用量的 50%）洗涤，收集水相送污水处理站处理，有机相在 30条件下减压浓缩回收二氯甲烷，馏出液约为有机相体积的 3/4 ,455.42kg，得到浅黄色油状物 AZ-8（含量 95%）316.65kg。 缩合工序收率为 82%。4.4.2.4.环合工序：在反应釜中依次加入乙醇29.68kg、AZ-8,316.65kg，加热至回流，反应 10h，冷却、过滤。收集滤液，将滤饼391.29kg（含湿量 20%）在60条件下真空干燥，得到 AZ-9（含量 82%）313.03kg。 回收滤液中的乙醇28.20kg（回收率约为 95%），残留物送市政处理。 环合工序收率为 89%。4.4.2.5. 水解工序：在反应釜中依次加入 AZ-9,313.03kg、甲醇47.43kg，10%氢氧化钠水溶液38.59kg，升温回流 1h,搅拌下滴加1N的盐酸调节 pH=3，过滤。收集滤液，滤饼421.78kg（含湿量 20%）在60条件下真空干燥，得到阿奇沙坦粗品337.42kg（含量 90%）。滤液送污水处理站处理。 水解工序收率为 88%。4.4.2.6精制工序：在反应釜中依次加入阿奇沙坦粗品287.87kg、活性炭10.45kg、乙醇41.97kg，升温，回流2h,脱碳过滤。 将滤液转移至结晶釜，缓慢冷却至 5，搅拌、析晶、过滤。收集滤液，滤饼262.08kg（含湿量20%）在60条件下真空干燥，得到阿奇沙坦成品209.66kg（含量 99%）。回收滤液中的乙醇套用39.87kg（回收率约为 95%），残留物送市政处理。 精制收率为92%。4.4.2.7粉碎包装： 按要求粉碎、总混、内包、外包、入库。粉碎包装总收率为 99.8%。物料流程框图见 附录45.设备选型与设备工艺计算5.1 设备选型依据5.1.1 选型基本依据和原则根据生产工艺要求和市场供应情况，按照技术上先进、经济上合理，生产上适用的原则，以及可行性、维修性、操作性和能源供应等要求。进行调查和分析比较，以确定设备的优化方案。具体来讲，需考虑以下几个因素1） 生产率设备的生产率是指用设备在单位时间（分、时、班、年）的产品产量表示。设备生产率要与企业的经营方针、工厂的规划、生产计划、运输能力、技术力量、劳动力、动力和原材料供应等相适应，不能盲目要求生产率越高越好，否则生产不平衡，服务供应工作跟不上，不仅不能发挥全部效率，反而造成损失。这是因为生产率高的设备，一般自动化程度高、投资多、能耗大、维护复杂，如不能达到设计产量，平均单位产品的成本就会增高。2） 工艺性机器设备最基本的一条是符合产品工艺的技术要求，设备满足生产工艺要求的能力叫工艺性。例如：加热设备要满足产品工艺的最高和最低温度要求、温度均匀性和温度控制精度等。同时，设备操作控制的要求也很重要，一般要求设备操作轻便、控制灵活。对产量大的设备，要求其自动化程度高、对于进行有毒有害作业的设备，则要求能自动控制或远距离监督控制等。3）可靠性机器设备，不仅要求其有合适的生产率和满意的工艺特性，而且要求其不发生故障。可靠性只能在工作条件和工作时间相同的情况下才能进行比较，所以其定义是：系统、设备、零件、部件在规定的时间内，在规定的条件下完成规定功能的能力。设备故障可能会带来重大经济损失和人身事故，尤其在设备趋向大型化、高速化、自动化、连续化的情况下，故障造成的后果将更为严重。选择设备可靠性时，要求设备平均故障间隔期越长越好，具体从设备设计选择的安全系数、储备设计（又称冗余设计，是指对完成规定功能而设计的额外附加的系统或手段，既使其中一部分出现了故障，但整台设备仍能正常工作）、耐环境（日晒、温度、砂尘、腐蚀、振动等）设计、元器件稳定性、故障保护措施、人机因素（不易造成操作差错，发生操作失误时可防止设备发生故障）等方面进行分析。4） 维修性维修性是指通过修理和维护保养手段，来预防和排除系统、设备、零件、部件等故障的难易程度。其定义是：系统、设备、零件、部件等在进行修理时，能以最小的资源消耗（人力、设备、仪器、材料、技术资料、备件等），在正常条件下顺利完成维修的可能性。影响维修性的因素有易接近性、易检查性、坚固性、易装拆性、零部件标准化和互换性、零件的材料和工艺方法、维修人员的安全、特殊工具和仪器、备件供应、生产厂的服务质量等。5）经济性选择设备时的经济性要求：最初投资少，生产效率高，耐久性长，能耗及原材料消耗少，维修和管理费用少，节省劳动力等。最初投资包括购置费、运输费、安装费、辅助设施费、起重运输费等。耐久性是指零件、部件在使用过程中物质磨损允许的自然寿命。设备技术水平在不断提高，设备可能在自然寿命周期末达到以前由于技术落后而被淘汰。因此，要求小同类型的设备具有不同的耐久性，如精密、重型设备最初投资大，但寿命长，其全过释的经济效果就好；而简易专用设各随工艺发展而改变，就不必有太长的自然寿命。能耗是单位产品能源的消耗量，是一个很重要的指标。评价能耗的大小时，不仅看消耗量的大小，还要看使用什么样的能源，因为不同能源的经济效果不同。上述因素有些相互影响，有些相互矛盾。当一个指标的经济性好时，必然使另一项指标的经济性变差，不可能保证各项指标同时都是最经济的，但可以根据具体情况以某几个因素为主，参考其他因素来进行分析计算，综合平衡对这些指标要求。6）安全性安个性是指设备对生产安全的保障性能，设备应具有必要的和可靠的安全防护设施，避免带来人身事故和经济报失。7）环境保护性环境保护性是指设备的噪声和排放的有害物质对环境污染的程度。环境保护越来越受到人们的重视，己被全世界的人们所关注。因此，在选择设备时，要尽量选择把噪声和排放的有害物质拧制在保护人体健康和环境保护的标准范围之内的设备。5.2.1 选型计算5.2.1.1 反应釜选型1） 环合反应（1）装料系数为0.6 时，反应釜中应该加入的体积为250000.6=6000L生产批次为807165.51/6000=135批（2）装料系数为0.7 时，反应釜中应该加入的体积为250000.7=3500L生产批次为807165.51/7000=116批综合考虑可确定生产批次为122批，生产日为245天。则每批投入AZ-5的质量W=369.71kg。因此：807165.51/122/2=3308.06L圆整后选取2只 4000L 环合釜2） 加成反应在反应釜中依次加入二甲基亚砜85.98kg、AZ-6 452.78kg、盐酸羟胺76.47kg、碳酸氢钠116.65kg。二甲基亚砜为液体，密度为1.100g/mL；盐酸羟胺76.47kg，密度为1.67g/cm3；碳酸氢钠116.65kg，密度为2.159g/cm3；AZ-6 452.78kg，密度为1.200.1 g/cm3二甲基亚砜：盐酸羟胺：碳酸氢钠：AZ-6：反应完成后，析晶过滤，将滤饼（含湿量20%）654.50kg加入到纯化水（总用量的 50%）327.25kg中，搅拌。纯化水密度 1000kg/m3，故：纯化水：总体积：圆整后选取 2000L 反应釜，由于碳酸氢钠水溶液有碱性，故选取不锈钢反应釜。3） 缩合工序反应釜中需加入 AZ-7,471.65kg、三乙胺83.52kg、二氯甲烷277.59kg（总用量的 50%），滴加氯甲酸乙酯138.79kg的二氯甲烷溶液（总用量的 25%）。AZ-7,471.65kg，密度为1.290.1 g/cm3；三乙胺83.52kg，密度为0.73g/mL、二氯甲烷277.59kg，密度为1.325 g/mL；氯甲酸乙酯138.79kg密度为1.1403g/mL。三乙胺：二氯甲烷：氯甲酸乙酯：AZ-7：总体积：圆整后选取 2000L 反应釜，选取搪玻璃反应釜。4）环合工序在反应釜中依次加入乙醇29.68kg、AZ-8,316.65kg。乙醇29.68kg，密度为789kg/m3、AZ-8,316.65kg，密度为 1.280.1 g/cm3乙醇：AZ-8：总体积：圆整后选取 1000L 反应釜，选取搪玻璃反应釜。5） 水解工序：在反应釜中依次加入 AZ-9,313.03kg、甲醇47.43kg，10%氢氧化钠水溶液38.59kg。AZ-9,313.03kg，密度为1.360.1 g/cm3；甲醇47.43kg，密度为0.7918 g/cm3；10%氢氧化钠水溶液38.59kg，密度为1.2g/cm3。甲醇：AZ-9：10%氢氧化钠水溶液：总体积：圆整后选取 1000L 反应釜，因为氢氧化钠有强碱性，选取不锈钢反应釜。5.2.1.2 萃取分液设备选型1)、缩合反应：1.加入纯化水485.78kg（总用量的 50%）萃取上述反应液，体积为485.78L，水相用二氯甲烷242.89kg（总用量的 25%）萃取，体积为183.31L，合并有机相，收集水相送污水处理站处理。按0.7装填系数；总体积为：955.84L圆整后取一只 1000L 平顶锥底釜，选取搪玻璃材质。2.有机相再用纯化水607.23kg（总用量的 50%）洗涤，体积为607.23L，收集水相送污水处理站处理。按0.8装填系数；总体积为：988.175L圆整后取一只 1000L 平顶锥底釜，选取搪玻璃材质。5.2.1.3 过滤设备选型5.2.1.3.1 选型依据根据过滤过程物料衡算：阿齐沙坦工艺过程加料最大时为 1389.05 kg。根据滤芯过滤器的工作原理得过滤时为边进料边过滤，所以加料量大小只影响过滤所用时间。我们选用DL5-30型号的滤芯过滤器。5.2.1.3.2设备特性：滤芯过滤器可用于制药、环保、活性炭脱色脱碳过滤、钯碳催化剂固体回收等。此过滤器可实现滤渣的干排渣，整个过滤器可以根据需要实现全自动化和半自动化。结构紧凑、占地空间小、过滤面积大、运行成本低、操作方便；维护保养费用少。图5-1 滤芯过滤器5.2.1.4 干燥设备选型5.2.1.4.1 选型依据1）环合工序根据粗品干燥过程物料衡算：环合工序得到干燥产物452.78kg，因为滤饼（含湿量20%），可得总物料质量565.975，密度为：1.200.1 g/cm3，可得物料总体积471.65L，双锥真空干燥器的装料系数取0.5，遵循经济、合理、共用原则，我们选用公称容积为500L的干燥器2个。2） 加成工序：根据粗品干燥过程物料衡算：滤饼（含湿量 30%）673.79kg在 60条件下真空干燥，得到AZ-7（含量72%）471.65kg，密度为： 1.290.1 g/cm3，可得物料总体积365.62L，双锥真空干燥器的装料系数取0.5，遵循经济、合理、共用原则，我们选用公称容积为500L的干燥器2个。3） 环合工序根据粗品干燥过程物料衡算：滤将滤饼391.29kg（含湿量 20%）在60条件下真空干燥，得到 AZ-9（含量 82%）313.03kg，密度为：1.360.1 g/cm3，可得物料总体积287.7L，双锥真空干燥器的装料系数取0.5，遵循经济、合理、共用原则，我们选用公称容积为350L的干燥器2个。4）水解工序根据粗品干燥过程物料衡算：收集滤液，滤饼421.78kg（含湿量 20%）在60条件下真空干燥，得到阿奇沙坦粗品337.42kg（含量 90%），密度为：1.450.1 g/cm3，可得物料总体积232.7L，双锥真空干燥器的装料系数取0.5，遵循经济、合理、共用原则，我们选用公称容积为350L的干燥器2个。综上考虑，选取公称容积为500L的干燥器2个。5.2.1.4.2 设备特性该真空干燥器具备皮带、链条两级弹性联接方式，因而设备运行平稳。两端轴采用焊接后大型镗床加工的方式，充分保证了两支轴的良好同心。壳体内外均采用厚型钢（不锈钢）板制作，以保证在真空及高压下的稳定工作。热媒及真空系统均采用可靠的美国技术的旋转接头。 真空干燥器特点:1、能以较低温度获得较高的干燥速率。2、物料封闭干燥，物料和环境都不会受到污染。3、热效率较高。4、可回收溶剂。5、可将物料干燥到很低的水分。6、结构简单，清扫容易，回转壁面上不易积料。图5-2双锥真空干燥器图5-3双锥真空干燥器工作原理图5.2.1.5 结晶釜选型5.2.1.5.1 选型依据根据精制过程物料衡算：阿齐沙坦工艺过程加料量为731.88kg，体积约555.15L，加料系数取0.7，计算得结晶罐公称容积为793L；故选取公称容积为1000L的共用结晶罐。5.2.1.5.2 设备特性设备采用进口 316L 制作，内壁采用电解镜面抛光或机械抛光，外壁采用 304 全焊接保温结构，外表面采用镜面或亚光处理，以及罐体内清洗无死角，符合GMP要求；轴的密封采用特殊的卫生级机械密封确保物料不受污染；结晶罐采用变频调速装置，搅拌轴转速调节范围大。图5-4 结晶罐5.2.1.6 减压浓缩设备选型5.2.1.6.1 设备选型根据物料衡算：阿齐沙坦工艺过程加料量为607.23kg，体积约为458L，装料系数取0.5，计算得反应釜公称容积为916.6L，因此选取公称容积为1000L的减压浓缩设备。5.2.1.7 脱色设备选型5.2.1.7.1 设备选型根据物料衡算：阿齐沙坦工艺过程加料量为340.29kg，体积约为251.5L，装料系数取0.6，计算得反应釜公称容积为419.16L，因此选取公称容积为500L的脱色釜。5.2.1.8粉碎机5.2.1.8.1 选型依据根据粉碎过程物料衡算：阿齐沙坦工艺过程需粉碎209.66kg。综上我们选用型号FS350-4粉碎机，粉碎能力为100-500kg/h。5.2.1.8.2 设备特性本机结构简洁、坚固，运转平稳，粉碎物料快速、均匀，效果良好，具有效率高、低噪声、工作性能和产品质量可靠，操作安全，药物卫生和损耗小等优点。图5-5 粉碎机5.2.2 设备一览表设备一览表反应步骤设备规格或型号材质数目环合反应环合釜4000L不锈钢2加成反应反应釜2000L不锈钢1缩合工序反应釜2000L搪玻璃1环合工序反应釜1000L搪玻璃1水解工序反应釜1000L不锈钢1萃取分液设备平顶锥底釜1000L搪玻璃2过滤设备滤芯过滤器DL5-30不锈钢1干燥设备干燥器500L不锈钢2结晶釜结晶罐1000L内壁电解镜面抛光外壁采用 304 全焊接保温结构1减压浓缩设备减压浓缩设备1000L不锈钢1脱色设备脱色釜500L不锈钢1粉碎机粉碎机FS350-4不锈钢16 主要管径计算6.1 设计概述药品生产过程中，各种流体介质及气体介质都是通过管道进行运输的，管道布置应遵循相关法规，我国的GMP对于管道设计安装要求有第三十二条：“与药品直接接触的设备表面应该光洁、平整、易清洗或消毒、耐腐蚀，不与药品发生化学变化或者吸附药品”。第三十四条“纯化水、注射用水的制备、存储和分配应能防止微生物的滋生和污染，储罐和输送管道所用材料应无毒、耐腐蚀。管道的设计和安装应避免死角、盲管”。 管材应满足工艺要求，不吸附和污染介质，施工和维护方便。充分考虑生产、管理、安全和经济等因素，做到车间整体布局和设备布置合理。6.2 管道布置原则管道布置应符合“化工装置设备布置设计工程规定”（HG 20546.2）的有关要求。6.3 主管道布置主管布置宜采用树枝状布置，将主管布置在走廊两侧的柱子中间，设柱吊架与梁侧，支管从主管接出后，向两边接至各设备。管道应成列平行敷设，尽量走直线少拐弯（因作自然补偿，方便安装，检修、操作除外），少交叉减少管架的数量，节省材料并做到整齐美观便于施工。6.4 管道连接方式管道的连接方式最好采用快开式的卡箍连接。卡箍连接拆卸方便快速，便于产品更换时设备和管道的重组。管道布置整齐，工艺管道不穿越与其无关的医药洁净室，尽量缩短洁净室内的管道长度，并减少阀门、管件及管架。7.热量衡算7.1热量衡算目的热量衡算的主要目的是为了确定设备的热负荷，根据设备热负荷的大小、所处理物料的性质及工艺要求再选择传热面的型式、计算传热面积、确定设备的主要工艺尺寸。能量衡算的主要依据是能量守恒定律。能量衡算是以车间物料衡算的结果为基础而进行的，所以，车间物料衡算表是进行车间能量衡算的首要条件。其次还必须收集有关物质的热力学数据，例如比热容、相变热、反应热等。本设计还将涉及到的所有物料的热力学数据汇总成一张表格，以便于计算。能量衡算的基本方程为： 由环境输入到系统的能量=由系统输出到环境的能量+系统内积累的能量。7.2热量衡算依据热量衡算的主要依据是能量守恒定律，以车间物料衡算的结果为基础而进行的，所以，车间物料衡算表是进行车间热量衡算的首要条件。7.2.1设备的热量平衡方程式当内能、动能、势能的变化量可以忽略且无轴功时，根据能量守恒定律可得出热量平衡方程式：Q1 +Q2+Q3=Q4+Q5+Q6注：Q1物料带入到设备中的热量，kJ；Q2加热剂或冷却剂传给设备或所处理物料的热量，kJ；Q3过程热效应（放热为正；吸热为负），kJ；Q4物料离开设备所带走的热量，kJ；Q5加热或冷却设备所消耗的热量，kJ；Q6设备向环境散失的热量，kJ；7.2.2 Q1和Q4均可用下式计算： Q1（Q4）=mCp(t2-t0)kJ式中：m输入（或输出）设备的物料量，kg； Cp物料的平均比热容，kJ/(kg)； t0基准温度，； t2物料的实际温度，比热容的求取方法：气体的比热容 压强低于 5105Pa 的气体或蒸汽均可做理想气体处理，其定容比热容： Cv4.178(2n1)/M定压比热容： Cp4.178(2n3)/M 式中： n化合物的原子个数； M化合物的摩尔质量，kg/kmol；在能量衡算时，计算其定压比热容。固体化合物在常温下的比热容 Cpnici/M 式中： M化合物额摩尔质量，kg/kmol； ni分子中 i 元素原子数； cii 元素原子的摩尔热容，J/(kmol)。 表 元素原子的比热容 元素Ca (kcal/kg)元素Ca (kcal/kg)液态固态液态固态碳C2.81.8硫S7.45.5氢H4.32.3磷P7.45.4硼B4.72.7氯Cl8.06.2硅Si5.83.8氮N8.02.6氧O6.04.0其他元素8.06.2氟F7.05.0注：1kcal=4.187kJ 上述公式计算出的是 20时的比热容，不在 20时各化合物的 比热容将与算出的比热容有出入。凡高于 20时的化合物，比热容可根据上述公式 计算所得结果再加大 2025%液体的比热容 (1) 有机化合物的比热容，可由下式估算 Cpnici/M 式中：M化合物额摩尔质量，kg/kmol； ni分子中 i 种基团的个数； cii 种基团的的摩尔热容，J/(kmol)；(2) 水溶液比热容，可由下式估算 CpCsn(1n) 式中：Cp水溶液的比热容，kJ/(kg)； Cs固体物的比热容，kJ/(kg)； n水溶液中固体的质量分数； (2)Q3 计算 化学反应热的计算进行化学反应所放出或吸收的热量称为化学反应热。通常规定当反应温度为 298K 及标准大气压时反应热额数值为标准反应焓，用H 表示。同时，可用 Qr 表示标准反应热，且规定正值表示放热，负值表示吸热。故而有： QrH A.用 Joback 法估算而得出参与反应的每个有机物的生成焓Hf，再利用有机物的生成焓Hf估算出有机反应的反应焓或反应热。 Joback 法计算公式为： Hf=68.29niHi (kJ/mol) 式中：ni分子中 i 种基团的个数； Hii 种基团的的摩尔焓，kJ/mol； 基团值Hi见下表： 基团Hi(kJ/mol)基团Hi(kJ/mol)=C83.99=O-247.61CH3-76.45-O-132.22-CH2-68.42-OH-208.04-CHN-53.47-Cl-71.55-N=23.61根据需氧量与产水量法计算有机化合物的燃烧热，再根据燃烧热计算反应热。 a.有机化合物的燃烧热也可由其燃烧时所需氧量及燃烧后产水量的关系计算。即：Qcom=48970m+10500n+X cal/mol式中：m物质完全燃烧时所需氧原子摩尔数； N物质完全燃烧后所生成的摩尔数； X校正值。对饱和碳氢化合物为零，不饱和的碳氢化合物X值见表6-3。 不饱和度越大，X值越大。b.燃烧需氧原子mol数法 Richard氏认为：有机化合物的燃烧热与完全燃烧该有机化合物（燃烧产物为H2O、 H2、HX、SO2等）所需的氧原子mol数成直线关系。即Qcom=a+Xb kcal/mol 式中： X所需氧原子mol数； a，b 常数，与化合物结构有关，由加和求出。 物理状态变化热此次工艺主要涉及的物理变化热为固体的溶解热和溶剂的汽化热。溶解热的估算：如溶质溶解时不发生解离作用 ，溶剂与溶质间无化学作用时，当溶质是固体，则溶解热为其溶融热。固体的溶融热可用下式估算：Hm=V式中：Hm溶融热，kJ/kg； Tm熔点，； M摩尔质量，g/mol； K1常数，有机物可取 13.5 计算 对于无机物也可用下法（平均误差 10%左右）H=式中： n分子结构式中的原子数； K3常数T=Tm-298K3T=Tm-298K301.97003.03002.512003.27.2.3 Q5与Q6的确定 根据工艺操作经验，(Q5Q6) 一般为 (Q4Q5Q6) 的5%10%，只要计算出Q4，就可以确定(Q5Q6)，从而计算出Q2。在设计中取：(Q5Q6)=8% (Q4Q5Q6)即(Q5Q6)=8.7%Q47.2.4 Q2的计算Q2(Q4Q5Q6)-(Q1Q3)7.3 加热剂和冷却剂用量的计算7.3.1 加热时的热水用量：式中：D加热水消耗量，kg； Q2由加热热水传给所处理物料及设备的热量，kJ； C热水的比热容，可取 4.18kJ/(kg)； T1热水的进水温度，； T2热水的出水温度，； 热利用率，保温设备为 0.97-0.98，本次设计取 0.97。 7.3.2冷却剂的用量冷却剂的消耗量：式中：W冷却剂的用量，kg； Th冷却剂的初温，； Tk放出的冷却剂的末温，； Cp冷却剂的平均比热容，kJ/kg ；（在生产中采用 30%乙二醇水 溶液进行冷却，其平均比热容为 3.58kJ/(kg)）；7.2、能量计算7.2.1 阿齐沙坦主要生产设备能量衡算根据查表及相关公式计算可得：阿齐沙坦酸合成主要物质比热容及燃烧热数据表物质名称 Cp 比热容(kJ/kgK) Hf 生成焓/(kJ/mol)阿奇沙坦0.257-235.7原碳酸四乙酯2.118-918.8冰醋酸2.005-235.4AZ-50.27787.31氢氧化钠 无 -426.11 AZ-60.27593.24二甲基亚砜1.94-248.6盐酸羟胺0.317-111.6氯甲酸乙酯1.462-4220.3三乙胺2.696-134.27二氯甲烷0.842-134.47AZ-70.28968.4AZ-81.19697.15AZ-93.07065.5纯水4.183 -285.44注：以上数据为计算及查表所得，温度为 20，又由于反应过程中温度变化不大，可简化近似为平均比热容。7.2.2 不同工段的能量衡算7.2.2.1环合工序1、物质从 20升温到 60无反应，有相变热。 各物料带入的能量： 冰醋酸带入的能量 Q冰
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