诺氟沙星甲基化过程工艺设计--制药工程学课程设计(原料药生产示例)

1、课程设计任务书一 设计题目诺氟沙星甲基化过程工艺设计二 工艺条件 原料参数一览表原料名称配料比（重体比）原料规格诺氟沙星1Kg药用98.5%乙 醇1L80.5%甲 酸85.5%甲 醛L36.9%活 性 炭针用767型氨 水1315(自取)设产品的年产量为393吨，终产品诺氟沙星甲基化物的纯度为95%，诺氟沙星投料富余系数为1.05，反应转化率均为100%，甲基化收率99%，总收率为86%，用活性炭抽滤时，活性炭损失为20%（重量比），假设其它中间体及最终产品均无损失。每年工作日为330天（具体见设计题目分配方案），每天24小时连续运行。三、 设计内容1.设计并选择较为合理的工艺路线、完成反应原

2、理；2.进行物料衡算和能量衡算、工艺条件的确定；3.写出较为完整的课程设计说明书（不少于2000字）。四、设计要求五、时间4周（1114周）六、参考书1. 制药工程学 主编：王志祥 出版社：北京化学工业出版社 2010年第二版2. 化工原理 主编:谭天恩 窦梅 周明华 出版社：化学工业出版社，2010年第三版4. 化工机械基础 主编：刁玉玮，王立业，喻健良 出版社：大连理工大学出版社 2006年第六版前言甲磺酸培氟沙星为喹诺酮类抗菌药，有广谱抗菌作用，对肠杆菌科细菌如大肠杆菌、克雷白菌属、伤寒、沙门菌属以及流杆感菌、奈瑟菌属等具有强大抗菌活性，对金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌亦有一定的抗菌

3、作用。本品对肺炎球菌、各组链球菌和肠球菌仅有轻度作用。本品为杀菌剂，作用机理为抑制细菌DNA螺旋酶。主要适用于肠杆菌科细菌及绿脓杆菌等格兰氏阴性杆菌所致的各种感染，如支气管及肺部感染、肾盂及复杂性尿路感染、前列腺炎、细菌性痢疾或其他肠道感染、伤寒及沙门菌属感染和皮肤软组织感染等，也可用于葡萄球菌感染病例。 本次设计内容中所采用的工艺是以诺氟沙星为原料，与甲醛、甲酸甲基化生成培氟沙星，再与甲烷磺酸成盐，的甲磺酸培氟沙星，后精制得到产品。本路线工序较短，对反应条件，反应设备的要求也不高，而且生产成本呢较低，最适合于工业化大规模生产的。总收率达86%。再经过回收，精制等工序，可以制得。 这次课程实际

4、是对甲磺酸培氟沙星甲基化工段的车间工艺设计 由此工艺可知,甲磺酸培氟沙星的合成工艺还是比较复杂，甲基化工段涉及到反应阶段、加氨中和阶段、离心甩料阶段，各个阶段的物料衡算、能量衡算都要核算，加上设备选型、车间和管道设计等等，因此设计的任务相当庞大。这不仅要求我们要有扎实的专业理论知识，更要有灵敏的理解感悟的实验能力，同时要学会自己掌握时间与节奏来完成设计任务。其成果包括了工艺流程设计、物料衡算、能量衡算、工艺设备选型计算、设计说明书的撰写。在设计中，我们刚开始无从下手，对于任务书上的含量、纯度、水分含量、湿度等概念的理解还不够深刻，但是经过查阅很多文献，静下心来仔细研究、摸索，和同学、老师的不断

5、交流沟通，对于我们的设计目标有了一个清晰明确的认识。本设计为初步设计，我按照设计任务书所要求内容，一步一步完成，但由于经验不足，理论和实践知识不够扎实，在设计中还存在不足之处，诚请老师给予指出和修正。一、 产品概述1.1产品名称、化学结构、理化性质：1：中文名 甲磺酸培氟沙星2：拉丁名 PEFLOXACIN MESYLATE3：英文名 pelfoxaein mesylate4：化学名 1-乙基-6-氟-1、4-二氢-7-（4-甲基-1-哌嗪）-4-氧-3-喹啉羧甲磺酸盐1.1.2化学结构和分子量：1：分子式 2：结构式 本品为白色或微黄色晶体，无臭，味苦，在水中极易溶解，在乙醇、氯仿或乙醚中几

6、乎不溶。本品主要适用于肠杆菌科细菌及绿脓杆菌等格兰氏阴性杆菌所致的各种感染，如支气管及肺部感染、肾盂及复杂性尿路感染、前列腺炎、细菌性痢疾或其他肠道感染、伤寒及沙门菌属感染和皮肤软组织感染等，也可用于葡萄球菌感染病例。1.3固体原料的密度、熔点诺氟沙星（C16H18FN3O3）3 熔点：221 OC （221 OC222 OC）培氟沙星（C17H20FN3O3）3 熔点：273 OC （272 OC274 OC）甲磺酸培氟沙星（C18H24FSN3O6）熔点：282 OC （282 OC284 OC）2、 产品工艺简介：辅助反应： 依次向甲基化罐中加入诺氟沙星、甲酸、甲醛，并且加热至100，回

7、流2小时；降温至80加入活性炭，再升温至98，回流半小时；降温至60，加入乙醇，搅拌5分钟放料，趁热抽滤。接甲基化产物，搅拌散热，加氨水（13%15%）。保持反应温度不超过457.5时，停止加氨水。静止1小时，放料，用去离子水洗，甩料3小时。检验保证收率99%，转化率100%，合格品待用。表2.1 成盐过程各物料投料比配料比甲基化物甲烷磺酸乙醇（82.5%）活性炭乙醇（95%）质量比1摩尔比1加入合格的甲基化物（含量97.5%，水分7.9%），乙醇（82.5%），然后加入甲烷磺酸（99.3%）。升温至78，回流1小时；降温至60，加入活性炭；升温至78，回流1小时。出料，抽滤，至冷冻罐。降温至

8、-10。冷却结晶后，离心分离。加入95%的乙醇洗涤，分离液回收至粗母蒸馏岗位。成品检验，保证收率91.29%，转化率100%，合格品至精制岗位。加入乙醇（86.0%），粗品升温至45，至溶解；加入活性炭，升温至78，回流30分钟，抽滤至冷冻罐。降温至-10，离心分离。加入乙醇（95%）洗涤，分离液回收至精母蒸馏岗位，保证收率88.24%。合格后自然风干，除湿至产品。2.1.5 工艺路线本次设计为甲磺酸培氟沙星的甲基化过程工艺设计。以药物合成反应以及化学制药工艺学相关内容展开，其详细反应过程及原理如下：辅助反应： 3、 工艺设计依据（1）湖北民族学院制药工程专业课程设计任务书；（2）城市建设用地

9、规划要求；（3）药品生产质量管理规范实施指南（2001 年版，中国化学制药工业协会，中国医药工业公司）；（4）工业企业噪声控制设计规范GBJ87-85；（5）环境空气质量标准GB3095-1996；（6）污水综合排放标准GB8978-1996；（7）工业“三废”排放执行标准GBJ4-73；（8）建筑工程消防监督审核管理规定公安部第30号令；（9）建筑结构设计统一标准GB500682001；（10）工业企业设计卫生标准TJ36-79；（11）化工工厂初步设计内容深度的规定HG/206882000；（12）化工工艺设计施工图内容和深度统一规定HG 20519-92；（13）关于出版医药建设项目可行

10、性研究报告和初步设计内容及深度规定的通知国药综经字1995，第 397 号；（14）化工装置设备布置设计规定HG 20546-92（15）中华人民共和国药典（2010版）的质量标准以及环境保护法等。本设计以诺氟沙星为原料，与甲醛、甲酸甲基化生成培氟沙星，再与甲烷磺酸成盐，的甲磺酸培氟沙星，后精制得到产品。本路线工序较短，对反应条件，反应设备的要求也不高，而且生产成本呢较低，最适合于工业化大规模生产的。所以本次设计选择原辅料廉价易得，能耗低，对自然生态污染较小，三废易处理，最成熟的合成路线，符合工业化生产的要求。品名：甲磺酸培氟沙星 规格：20Kg/桶 25Kg/桶 检验依据：WS-375(X-

11、322)-95 批准文号：(95)卫药准字X-277号产品质量的各项具体标准如下表表3.1 产品的质量标准序号项目名称优等品标准法定标准厂控标准检验依据1性状白色或类白色结晶粉末白色或微黄色结晶粉末白色或微黄色结晶粉末WS-375(X-322)-952鉴别应呈正反应应呈正反应应呈正反应WS-375(X-322)-953酸度Ph中国药典2010版二部附录VIH P384氯%4.0(干)中国药典2010版二部VD P58 （附）5有关物质%中国药典2010版二部附录VD P256干燥失重%中国药典2010版二部附录L P587炽灼残渣%中国药典2010版二部附录N P598重金属%中国药典2010

12、版二部附录H9含量测定%WS-375(X-322)-9510溶液澄清度与颜色黄绿色4号标准，溶液澄清黄绿色4号标准，溶液澄清黄绿色4号标准，溶液澄清中国药典2010版二部附录I×A2×8 P3811铁盐%中国药典2010版二部附录G P543.4 包装规格要求及贮藏3.4.1 成品的包装规格数量：20Kg/桶 25Kg/桶包装：2层塑料装扎口方式：封口 包装形式：纸桶 封口方法：封签贮藏方法：避光、密封保存贮藏温度：室温3.5 原辅料、包装材料质量标准及规格（包括水质）表3.2 原辅料质量标准及规格名称性状检测项目质量标准 诺氟沙星 类白色或淡黄色结晶粉末氟（干品） 5.4

13、%干燥失重5.0%有关物质1.0%含量测定（干品）95.0%熔点218-224甲酸无色透明无悬浮液体色度（Pt-Co）20号含量85.5%氯化物0.020%硫酸盐0.05%铁（以Fe计）0.001%甲烷磺酸无色或浅黄色粘稠透明液体含量（%）Fe（ppm）10Cl（ppm）500（ppm）250色度100号4、 物料衡算4.1 计算方法与原则4.1.1 物料衡算的目的生产工艺流程框图只是定性地表示，再有原料转变成最终产品的过程中，要经过哪些过程及设备，在图中一般以椭圆框表示化工过程及设备，用线条表示物料管线及公用系统管线，用方框表示物料。这种框图只有定性的概念，没有定量的概念，只有经过车间的物料

14、衡算，才能得出进入与离开每一过程或设备的各种物料数量、组成，以及各组分的比例，这就是进行物料衡算的目的。车间物料衡算的结果是车间能量衡算、设备选型、确定原材料消耗定额、金星化工管道设计等各种计算项目的依据。对于已经投产的生产车间，通过物料衡算可以寻找出生产中的薄弱环节，为改进生产、完善管理提供可靠的依据，并可以作为检查原料利用率及三废处理完善程度的一种手段。4.1.2 物料衡算的依据在进行车间物料衡算前，首先要确定生产工艺流程示意框图，此图限定了车间物料衡算的范围，以指导设计计算既不遗漏，也不重复。其次要收集必需的数据、资料，如各种物料的名称、组成及含量：各种物料之间的配比，主、副反应方程式、

15、主要原料的转化率、总收率及各部分收率等。4.1.3 物料衡算基准 本设计中的化工过程均属间歇操作过程，其计算基准是将车间所处理的各种物料量折算成以天数计的平均值，从起始原料的投入到最终成品的产出，按天数平均值计将恒定不变。有设计任务规定的产品年产量及年工作日，计算出产品的平均日产量，日产量确定后，再根据总收率可以折算出起始原料的日投料量，以此基础就完成车间的物料衡算。 年产量（kg）工作日（天）日产精品甲氟（纯）（kg）日产理论精品甲氟（kg）3930003304.1.4 甲磺酸培氟沙星全合成工艺收率与所用原料物性工艺参数工段收率（%）甲基物回收率（%）原材料名称规格分子量投料比含量（%）含水

16、（%）密度（kg/L）甲基化990诺氟沙星药用1甲酸工业甲醛工业乙醇工业活性炭工业氨水工业纯化水自制成盐9220甲基物自制18.0甲烷磺酸工业乙醇工业活性炭工业纯化水自制精制 8920甲氟粗品自制1乙醇工业活性炭工业精品甲氟自制单程收率：81.06% 总收率：86.70%4.1.5 假设或经验工艺参数 （1）甲基化离心岗位中，20.00kg水能够洗1。00kg甲基物； （2）甲基化中和岗位中，77.94kg 12%氨水能够中和60.00kg诺氟沙星； （3）成盐离心岗位中，0.94kg 95%乙醇洗10.00kg甲氟粗品； （4）精制离心岗位中，25.00kg 95%乙醇洗70.00kg甲氟精

17、品； （5）甲基物回收岗位中，11.67kg 12%氨水中和10.00kg甲基物； （6）甲基物回收岗位中，25.00kg水能够洗100.00物料； （7）甲基化中和岗位中，40%甲酸在同水共沸蒸出且被收回，回收浓度为85%； （8）甲基化回流岗位中，100%甲醛在回流过程中损失，其中0%可被回收利用； （9）甲基化中和岗位中，80%乙醇可被回收，回收浓度为95%； （10）乙醇蒸馏岗位中，80%乙醇可被回收，回收浓度为95%； （11）滤渣为活性炭投料量的25%； （12）离心机可将物料离心至含水20%，而后物料可在空气中干燥至含水5%。进料：日产理论精品甲氟=诺氟沙星投料量（纯）=日产理论

18、精品甲氟 =诺氟沙星投料量=杂质量=诺氟沙星投料量甲酸投料量=诺氟沙星投料量1.甲酸投料量（纯）=甲酸投料量甲酸中含水量=甲酸投料量甲醛投料量=诺氟沙星投料量甲醛投料量（纯）=甲醛投料量甲醛中含水量=甲醛投料量乙醇投料量=诺氟沙星投料量乙醇投料量（纯）=乙醇投料量乙醇中含水量=乙醇投料量活性炭投料量=诺氟沙星投料量总投料量=诺氟沙星投料量+甲酸投料量+甲醛投料量+乙醇投料量+活性炭投料量出料：甲基物（纯）=诺氟沙星投料量（纯）收率 =甲醛反应量=诺氟沙星投料量（纯）甲醛回流过程中损失量=甲醛投料量（纯）甲醛反应量 甲酸生成量=诺氟沙星投料量（纯）水的出釜量=甲酸中含水量+甲醛中含水量+乙醇中含

19、水量 杂质=总投料量甲基物（纯）甲酸出釜量甲醛回流过程中损量乙醇投料量（纯）活性炭投料量水的出釜量 总出料量=甲基物（纯）+甲醛回流过程中损失量+甲酸出釜量+水的出釜量+乙醇投料量（纯）+活性炭投料量+杂质 =992.79+207.86+1672.20+1094.63+678.62+49.01+29.66=进料物质投料量(kg)纯量(kg)水或杂质的质量(kg)总进料量(kg)诺氟沙星甲酸甲醛乙醇活性炭出料物质反应量或生产量(kg)出釜量(kg)总出料量(kg)甲基物甲醛甲酸乙醇活性炭水杂质总进料量=反应釜总出料量滤渣=活性炭投料量出料量=总进料量进料量(kg)滤渣(kg)出料量(kg)蒸馏釜

20、蒸出乙醇量=进料中乙醇量80%=542.90kg蒸馏釜剩余乙醇量=进料中乙醇量蒸馏釜蒸出乙醇量蒸馏釜蒸出甲酸量=进料中甲酸量蒸馏釜剩余甲酸量=进料中甲酸量蒸馏釜蒸出甲酸量蒸馏釜蒸出水量=蒸出乙醇量蒸出甲酸量 =蒸馏釜蒸出物总量=蒸馏釜蒸出乙醇量+蒸馏釜蒸出甲酸量+蒸馏釜蒸出水量蒸馏釜总出料量=蒸馏釜进物料量蒸馏釜蒸出总物质量 =445进料物质进料组成(kg)蒸出量(kg)出料组成(kg)进料总量(kg)出料总量(kg)组成物质总量(kg)甲基物甲酸乙醇水进料：乙醇投料量=乙醇含水量=乙醇投料量氨水投料量（纯）=甲酸出釜量氨水投料量=氨水含水量=氨水投料量进料中总含水量=滤液中含水量+乙醇含水量

21、+氨水含水量出料：甲基铵出釜量=甲酸出釜量水杂质=总进料量甲酸铵甲基物乙醇投料量（纯）进料物质进料量(kg)纯量(kg)总进料量(kg)滤液氨水乙醇出料物质出料量(kg)纯量(kg)总出料量(kg)甲酸铵甲基物乙醇水杂质纯化水用量=结晶罐甲基物出料量甲基物出料量（湿）=废母液=进料量进料物质甲酸铵甲基物（折干折纯）乙醇水杂质纯化水进料量(kg)678.62总质量(kg)出料物质甲基物（湿）废母液质量(kg)总质量(kg)蒸馏出的乙醇的量（纯）=废母液中乙醇总量（纯）80蒸馏出的乙醇的量=废液量=总进料量进料量(kg)废母液出料量(kg)乙醇废液进料：水杂质量=甲基物（湿）甲烷磺酸投料量=甲基物

22、（折干折纯）甲烷磺酸投料量（纯）=甲烷磺酸投料量甲烷磺酸中水含量=甲烷磺酸投料量甲烷磺酸投料量（纯）乙醇投料量=甲基物（折干折纯）乙醇投料量（纯）=乙醇投料量乙醇中含水量=乙醇投料量活性炭投料量=甲基物（折干折纯）总投料量=甲基物投料量+甲烷磺酸投料量+乙醇投料量+活性炭投料量进料含水的总量=甲基物中含水量+乙醇含水量+甲烷磺酸中含水量出料：甲氟粗品（折干折纯）=甲基物（折干折纯）收率甲烷磺酸反应量=甲基物（折干折纯）甲烷磺酸出釜量=甲烷磺酸投料量（纯）甲烷磺酸反应量 水出釜量=甲基物含水量+乙醇含水量+甲烷磺酸含水量杂质=总进料量甲氟粗品甲烷磺酸出釜量乙醇纯量活性炭投料量水出釜量总出料量=甲

23、氟粗品+甲烷磺酸出釜量+乙醇纯量+活性炭投料量+水出釜量+杂质 =1275.39+12.56+4259.07+39.71+119进料物质投料比(kg)纯量(kg)水或杂质质量(kg)总进料量(kg)甲基物甲烷磺酸乙醇活性炭出料物质反应量或生成量(kg)出釜量(kg)总出料量(kg)甲氟粗品甲烷磺酸乙醇活性炭水杂质滤渣量=活性炭投料量滤液量=总进料量kg进料量(kg)滤渣(kg)滤液(kg)进料：95%冰乙醇洗液=甲氟粗品量（折干折纯）95%冰乙醇洗液纯量=95%冰乙醇洗液95%冰乙醇洗液含水量=95%冰乙醇洗液95%冰乙醇洗液纯量甲氟粗品（折干）=水杂质=滤液甲烷磺酸出釜量甲氟粗品（折干）乙醇

24、投料量出料：甲氟粗品（湿）=粗母液=总投料量1626.77=5进料物质甲烷磺酸甲氟粗品（折干）乙醇（纯）水杂质95%冰乙醇进料量(kg)总进料量(kg)出料物质甲氟粗品（湿）粗母液质量(kg)总出料量(kg)进料中水总含量=95%冰乙醇的含水量+水杂质甲氟粗品(湿)甲氟粗品（折干折纯）进料中乙醇总量（纯）=乙醇投料量（纯）+95%冰乙醇洗液（纯）蒸馏出的乙醇的量（纯）=粗母液中乙醇总量（纯）80%=349蒸馏出的乙醇的量=高沸物=总进料量进料量(kg)粗母液出料量(kg)乙醇高沸物进料：甲氟粗品（湿）投料量=成盐岗位产量=杂质量=甲氟粗品（湿）投料量乙醇投料量=甲氟粗品（湿）投料量乙醇投料量（

25、纯）=乙醇投料量乙醇中含水量=乙醇投料量活性炭投料量=甲氟粗品（湿）投料量总投料量=甲氟粗品（湿）投料量+乙醇投料量+活性炭投料量出料：甲氟精品（折干折纯）=甲氟粗品（折干折纯）89杂质量=总投料量甲氟精品（折干折纯）乙醇投料量（纯）活性炭投料量水出釜量进料物质投料量(kg)纯量(kg)水或杂质的质量(kg)总进料量(kg)甲氟粗品乙醇活性炭出料物质甲氟精品乙醇活性炭水杂质出釜量(kg)总出料量滤渣=活性炭投料量滤液=总进料量154.11=77进料量(kg)滤渣(kg)滤液(kg)进料:95%冰乙醇洗液=精品甲氟量95%冰乙醇洗液（纯）=95%冰乙醇洗液95%冰乙醇含水量=95%冰乙醇洗液95

26、%冰乙醇洗液（纯）甲氟精品（折干）=水杂质=滤液甲氟精品（折干）乙醇投料量（纯）出料：甲氟精品（湿）=精母液=总投料量进料物质乙醇甲氟精品(折干)水杂质95%冰乙醇洗液进料量(kg)总进料量(kg)出料物质甲氟精品（湿）精母液质量(kg)总出料量(kg)8114.56精母液中乙醇总量（纯）=乙醇投料量（纯）+95%冰乙醇洗液（纯）蒸馏出的乙醇的量（纯）=精母液中乙醇总量（纯）蒸馏出的乙醇的量=高沸物=总进料量进料量(kg)精母液出料量(kg)乙醇高沸物进料：高沸物进料量=粗母液中高沸物进料量+精母液中高沸物进料量粗母液中甲基物含量=成盐工段甲基物投料量(折干折纯)(1收率)（1精母液中甲基物含

27、量=甲氟粗品投料量（纯）（1精品收率）（189%）高沸物中甲基含量=粗母液甲基物含量+精母液甲基物含量中和需氨水量=高沸物中甲基物含量出料：回收甲基物量=甲基物投料量水杂质量=总进料量进料物质氨水高沸物质量(kg)总进料量(kg)出料物质回收甲基物水杂质质量(kg)总出料量(kg)进料：纯化水=中和回收釜总出料量0kg出料：回收甲基物量（湿）=废液量=总进料量进料物质料液纯化水进料量(kg)总进料量(kg)出料物质回收甲基物废液出料量(kg)总出料量(kg)5、 能量衡算5.1 计算方法与原则 能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在选择传热

28、面的形式、计算传热面积、确定设备的主要工艺尺寸。传热所需的加热剂或冷却剂的用量也是以热负荷的大小为依据而进行计算的。 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、相变量、反应热等。本设计还涉及到的所有物料的热力学数据绘成一张表格，以便于计算。 能量衡算的基本方程为：有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 式中 M化合物分子量； N分子中同种元素原子数； 元素的原子比热容 查药厂反应设备及车间工艺设计P209，表6-5得元素 碳 C氢

29、H氧 O氟 F硫 S其他元素 活性炭（C） 碳原子数=1 C= 诺氟沙星（）碳原子数=16 氢原子数=18 氧原子数=3 氮原子数=3 氟原子数=1 C=1.3868 培氟沙星（） 碳原子数=17 氢原子数=20 氧原子数=3 氮原子数=3 氟原子数=1 C=1.4089 甲烷磺酸盐（） 碳原子数=18 氢原子数=24 氧原子数=6 氮原子数=3 氟原子数=1 硫原子数=1 C= 甲酸铵（碳原子数=1 氢原子数=5 氧原子数=2 氮原子数=1 C= 99%的甲烷磺酸铵溶液（） 碳原子数=1 氢原子数=4 氧原子数=3 硫原子数=1 C= C=1.2345 5.1.5各物质燃烧热的估算（用燃烧需

30、氧原子mol数法） 各物质燃烧热的估算（由燃烧需氧原子mol数法算得） （kJ/mol） 查化工工艺设计手册P2-884 名 称 状 态基本数值液 烷烃支链液 氮萘液-2 酮液 酸液 氟液 环己烷液 仲胺液叔胺1液20 磺胺固-59 成盐和水化合物 酯液 盐诺氟沙星（），包含结构：基本数值1液、支链1液、氮萘1液、酮1液、酸1液、氟1液、环己烷1液、仲胺1液、叔胺1液 甲基物（），包含结构：基本数值1液、支链1液、氮萘1液、酮1液、酸1液、氟1液、环己烷1液、叔胺2液 甲氟（），包含结构：基本数值1液、支链1液、氮萘1液、酮1液、酸1液、氟1液、环己烷1液、叔胺2液、磺酸1固、成盐和水化合物。

31、 -30.8 2579.83 =10801.23 甲酸铵（）包含结构：基本数值1液、酯1液、盐 5.7 需氧X=2.5 134.85 =564.59 甲烷磺酸（），包含结构：基本数值1液、磺酸1固 -53.3 需氧X=3 102.94 = 430.99 某些物质熔解热的估算：对于溶质在溶解过程中不发生解离作用，溶剂和溶质之间无化学作用及络合物的形成，则固态溶质可以取其熔融热的数值为其熔解热。 对于有机化合物 =（37.746） 熔融热 熔点 K岗位物质名称比热摩尔热容标准燃烧汽化热溶解热熔点 甲基化诺氟沙星224甲酸甲醛乙醇活性炭水氨甲酸铵成盐甲基物273甲烷磺酸乙醇活性炭水精制甲氟粗品283

32、乙醇活性炭水5.1.8 假设或经验工艺参数 在甲基化岗位中假设甲酸每秒钟的回流量为其总质量的0.05%； 在甲基化结晶岗位中假设氨发挥量站起投入总量的1%； 在成盐反应岗位中假设乙醇每秒钟的回流量为其总质量的0.05%； 在精制反应岗位中假设乙醇每秒钟的回流量为其总质量的0.05%； 在甲基化回流岗位中假设甲醛挥发量站起投入总量的100%。5.2 甲基化工段能量衡算5.2.1甲基化反应釜能量衡算公式：诺氟沙星升温需的吸收的热量= kJ甲酸升温需吸收的热量= kJ甲醛升温吸收的热量= kJ乙醇升温需吸收的热量= kJ活性炭升温需吸收的热量= kJ水升温需吸收的热量= kJ诺氟沙星溶解需吸收的热量

33、= =16482.6611 kJ升温总的吸收热量= kJ 反应总的吸收热量= kJ假设仅有甲酸会留，其回流量为每秒钟=0.77 mol/s回流总的吸收热量=每秒钟回流量×3600××汽化热×3600××502.42=2785416.48 kJ升温+回流总的吸收热量=2561732.908 kJ物质名称进料温度/回流温度/吸收热/kJ溶解热/kJ升温总的吸收热/kJ诺氟沙星25100甲酸甲醛乙醇活性炭水每年393吨甲磺酸培氟沙星原料车间设计正文：5.2.2蒸馏的能量衡算公式（假设结晶之前无晶体析出）甲基物开升温需吸收的热量= kJ甲酸升

34、温需吸收的热量= kJ乙醇升温需要吸收的热量= kJ水升温需吸收的热量= kJ甲酸气化吸热量=甲酸汽化量×汽化热=336058.9944 kJ乙醇气化吸热量=乙醇汽化量×汽化热=464374.944 kJ水气化吸热量=水汽化量×汽化热=338774.6595 kJ物质名称进料温度/回流温度/吸收热/kJ汽化热/kJ总吸热量/kJ甲基物 40 100甲酸乙醇水5.2.3甲基物结晶罐能量衡算公式（假设没结晶之前无晶体析出）甲基物升温需吸收的热量= kJ甲酸升温需吸收的热量= kJ乙醇升温需吸收的热量= kJ水升温需吸收的热量= kJ氨升温需吸收的热量= kJ氨的挥发热

35、= kJ升温的总吸收热= kJ 反应的总放热量= kJ物质的名称进料的温度/上升到的温度/吸热量/kJ挥发热/kJ升温的总热量/kJ甲基物4045甲酸40乙醇40水40氨25 反应热=-78.33 KJ/mmol 共需热量=-1707392.66 kJ总热量=-1621438.485 kJ假设晶体全部析出，结晶终态温度为-10 甲基物降温放出的热量= kJ甲酸铵降温放出的热量= kJ乙醇降温放出的热量= kJ水降温放出的热量= kJ结晶热=- 溶解热=-224438.410 kJ总放热量= +结晶热=-952998.08 kJ物质名称结晶前温度/结晶温度/带走热量/kJ结晶热/kJ带走总热量/

36、kJ甲基物 45 -10甲酸铵乙酸水甲基物升温需要吸收的热量= kJ甲烷升温需要吸收的热量= kJ乙醇升温需吸收的热量= kJ活性碳升温需吸收的热量= kJ水升温需吸收的热量= kJ甲基物常溶解需吸收的热量=74818.788 kJ升温总吸收热量=1060448.099 kJ 反应总吸收的热量=227082.101 假设仅有乙醇回流，其回流量为每秒钟=2.130 mol回流总吸收热量=每秒钟回流量3600汽化热=9838350.72 kJ成盐总热量=升温总吸热量+反应总吸收热量+回流总吸热量=10944872.947 kJ物质名称进料温度/回流温度/吸热量/kJ溶解热/kJ升温总吸热量/kJ甲

37、基物 25 78甲烷磺酸乙醇活性碳水反应热=-82.97 KJ/mol反应共需吸热量=47092.10 kJ液体回流需吸热量=9836132.75 kJ总热量=11144872.95 kJ（假设晶体全部析出，终态温为了-10 进料温度为70 ）甲氯粗品降温放出的热量= kJ甲烷磺酸降温放出的热量= kJ乙醇降温放出的热量= kJ水降温放出的热量= kJ结晶热= kJ总放热量= kJ物质名称进料温度/结晶温度/带走热量/kJ结晶热/kJ总放热量/kJ甲氯粗品 70 -10甲烷磺酸乙醇水5.3.3成盐蒸馏釜能量衡算公式：吸热以乙醇和水为主，蒸馏温度为80 进料温度为室温25 乙醇升温需吸收的热量=

38、 kJ水升温需吸收的热量= kJ乙醇汽化吸热量=m汽化汽化热=3149835.949 kJ水汽化吸收量= m汽化汽化热=425453.9566 kJ总吸收热量=乙醇升温吸收的热量+水升温吸收的执量+汽化总量=4346785.378 kJ甲氯粗品升温需吸收的热量= kJ乙醇升温需吸收的量= kJ活性碳升温需吸收的热量= kJ水升温需吸收的热量= kJ甲氯粗品溶解吸收的热量= =75975.969 kJ升温总吸收热量= kJ假设仅有乙醇回流，其回流量为每秒=2.739 mol回流总吸收热量=每秒钟回流量3600××汽化热=4217278.220 kJ精制总吸收热量=升温总吸收热

39、量+回流总吸收热量=5396632.975 kJ物质名称进进料温度/回流温度/吸热量/kJ溶解热/kJ升温总吸热量/kJ甲氯粗品 25 78乙醇活性碳水 假设晶体全部析出，终态温度：-10 进料温度：70 甲氯粗品降温放出的热量= kJ水降温放出的热量= kJ结晶热=-m甲氟精品溶解热=-67617.907 kJ总放热量= kJ物质名称进料温度/结晶温度/带走热量/kJ结晶热/kJ总放热量/kJ甲氯粗品 70 -10乙醇水吸热以乙醇和水为主，蒸馏温度为80 进料温度为室温25 乙醇升温需吸收热量= kJ水升温需吸收的热量= kJ乙醇汽化吸热量=3687231.476 kJ水汽化吸热量=5304

40、61.2789 kJ总吸热量=乙醇升温吸收的热量+水升温吸收的热量+汽化总量=5164494.296 kJ六、 设备选型 6.1 选型方法和原理 6.1.1 设备选型的目的 化工生产是原料通过一系列的化学、物理变化的过程，其变化的条件是化工设备提供的。因此，选择适当型号的设备、设计符合要求的设备，是完成生产任务、获得良好效益的重要前提。 6.1.2 设备选型的依据 设备的选择是根据物料衡算、 能量衡算的数据进行的， 根据物料衡算的数据可以从 化工工艺设计手册上查取并选择所需的设备型号，在根据其所对应的参数结合能量衡算的数据对所选设备进行校核，使其经济上合理，技术上先进，投资省，耗材料少，加工方

41、便，采购容易，运行费用低，水电汽消耗少，操作清洗方便，耐用易维修。 6.1.3 设备选型基准 根据各单元操作反应的周期，计算出生产批次，在由总体积计算出单批生产体积，以此数据查找化工工艺设计手册 ，对设备进行选择。 6.1.4 假设或经验工艺参数 在甲基化反应岗位中假设甲酸每秒钟的回流量为其总质量的：0.05% 在甲基化结晶岗位中假设氨挥发量占其投入总量的：1% 在成盐反应岗位中假设乙醇每秒钟的回流量为其总质量的：0.05% 在精制反应岗位中假设乙醇每秒钟的回流量为其总质量的：0.05% 在甲基化回流岗位中假设甲醛挥发量占其投入总量的：100% Q+Q= 0% Q填料系数= 0.56 传热模系

42、数= 895.98 KJ/(m·h·) 6.1.5 主要岗位的操作周期 岗位名称 甲基化 中和 成盐 结晶 精制 结晶 操作周期（min） 300 750 144 200 90 200 6.2 常规设备的选型 6.2.1 甲基化反应釜的选型计算公式（甲基化周期 300min，反应时间 150min，辅助时间 150min) V=m/= 714.76 V=/= 1257.16 V=/= 473.82 =/ = 859.01 =/ = 1094.63 V= 4388.98 日理论最大生产批次=24×60/300= 4.8 因日生产批次必定为整数结合实际生产情况， 取日生产批次 = 3.4 4.8 填料系数= 0.56 单批生产需釜体积=V总/（批次×填料系数）= 2612.48 搪玻璃 K 式反应罐: 3000 L 换热面积: 8.9 m2 传热模系数: 895.98 KJ/(m2·h·) 【核算】 物料的初温为: 25 物料的末温为: 102 蒸汽的初温是: 120 蒸汽的末温是: 110 根据设备的热量平衡方 程式： Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 式中 Q1物料带入到设备的热量，kJ； Q2加热剂或冷却剂传给设备和所处理物料的热量，kJ； Q3过程热效益，kJ； Q4物料离开设备所带走的热量，kJ； Q5加热或