2500ta阿司匹林生产装置工艺设计

第1章综述第1.1节设计方案1.1.1可行性因为ASP在解热、抗炎、抗风湿、抗血小板聚集等方面的应用而于全世界中拥有较高需求度。它的疗效迅速稳定，有较少的不良反应。阿司匹林市场的广泛性可靠性，决定它可以快速产生可观的经济效益。1.1.2成品质量标准表1.1阿司匹林的质量标准和规格序号项目单位检测方法中国药典10版英国药典93版企业控制标准1外观—目测法白色结晶或结晶性粉末无色结晶或白色结晶性粉末白色结晶或结晶性粉末2含量%—≥99.599.5~101≥99.53熔点℃——瞬时143℃瞬时141~144℃4溶液的澄清度—45℃碳酸钠试液溶液澄清溶液应澄清无色—5游离水杨酸%高效液相色谱法＜0.1≤0.05≤0.0156易碳化物—对比法与对比液比较不得更新—与对比液比较不得更深7炽灼残渣%依法检查≤0.1≤0.1≤生产规模本项目设计生产规模为一年生产合格阿司匹林2500吨。按生产工艺可分为七个生产工艺:酰化、渗滤、酸洗、洗涤、烘干、回收、包装。工厂按其功能特性可分为控制室、配电室、生产室、休息室、储存区等。第1.2节厂址的选择本次设计项目的生产工厂初步选择在河北省石家庄市，该地区综合条件如下：表1.2石家庄的综合条件地理条件：石家庄地处中国\t"/item/%E7%9F%B3%E5%AE%B6%E5%BA%84/_blank"华北地区、\t"/item/%E7%9F%B3%E5%AE%B6%E5%BA%84/_blank"河北省中南部、环\t"/item/%E7%9F%B3%E5%AE%B6%E5%BA%84/_blank"渤海湾经济区，是\t"/item/%E7%9F%B3%E5%AE%B6%E5%BA%84/_blank"河北省的政治、经济、科技、金融、文化和信息中心。城市条件：石家庄是国家首批科技创新示范城市、国家\t"/item/%E7%9F%B3%E5%AE%B6%E5%BA%84/_blank"半导体照明产业化基地、国家\t"/item/%E7%9F%B3%E5%AE%B6%E5%BA%84/_blank"卫星导航产业基地、国家\t"/item/%E7%9F%B3%E5%AE%B6%E5%BA%84/_blank"动漫产业发展基地、国家\t"/item/%E7%9F%B3%E5%AE%B6%E5%BA%84/_blank"生物医药产业基地。气候条件：位于暖温带大陆性季风气候区，主要气候特点是：四季分明，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥。第1.3节生产说明1.3.1原料（1）AC2O①物理性质：透明液体，无悬浮物和机械杂质②乙酸酐质量标准如图：表1.3质量标准项目指标优等品一等品合格品结晶点/℃≥40.640.540.2溶解实验[(1:20)吸光度]≤0.030.040.14水分/%（质量分数）≤0.10-水杨酸①物理性状：浅粉红色至浅棕色结晶粉末②水杨酸质量标准如图所示：表1.4质量标准指标名称指标水杨酸含量/%≥99.00干品初熔点/℃≥158.0苯酚含量/%≤0.20灰分/%≤0.301.3.2产品介绍ASP的理化性质与用途如表1.5所示表1.5阿司匹林理化性质和用途中文名:阿司匹林UN编号：1851危险品标志：Xn英文名：AspirinCAS号：50-78-2分子量：180.16分子式：C9H8O4熔点（℃）：136~141密度：1.35闪点（℃）：131.1外观与性状：白色结晶性粉末，无臭，微带酸味沸点：321.4℃at760mmHg水溶性：3.3g/L(20℃)溶解性：微溶于水，溶于乙醇、乙醚、氯仿，也溶于较强的碱性溶液，同时分解。化学性质：呈弱酸性，加水煮沸使水解后与三氯化铁试液反应，呈紫堇色用途：解热镇痛药，用于发热、疼痛及类风湿关节炎等。是应用最早，最广和最普通解热镇痛药抗风湿药。具有解热、镇痛、抗炎、抗风湿和抗血小板聚集等多方面的药理作用，发挥药效迅速，药效肯定，超剂量易于诊断和处理，很少发生\t"/item/%E9%98%BF%E5%8F%B8%E5%8C%B9%E6%9E%97/_blank"过敏反应。第1.4节工艺流程1.4.1主要化学反应式①酰化反应：如图1.1所示图1.1酰化反应主反应式②回收工序：如图1.2所示图1.2回收工序主反应式1.4.2流程简图图1.3工艺流程图PAGEPAGE3第2章物料衡算第2.1节物料衡算总则设计要求：阿司匹林年产量为2500吨衡算内容：粗品的渗滤过程酸洗过程水洗过程、湿料干燥及回收过程；选择的基准：标准取每天产出的成品的质量；年可操作时间：选择为300天；车间要求：间歇式开车；日生产质量：2500/300×1000=8333.333kg；衡算规范：保留到数据的小数点后三位。第2.2节物料衡算2.2.1干燥工序（1）条件设定：①日产合格阿司匹林质量为：333.333千克；②产品标准：纯度≥99%；③反应生成成品的产率设定为98.1%；④设定干燥操作产生的物理损耗为所制成品质量的0.1568%；⑤设定干燥操作产生的粉渣为所成品质量的0.8250%和0.1050%；⑥设定ASP进料时含水率为3%，干燥工序后为绝对干燥[1]。（2）平衡图：图2.1干燥工序物料衡算阶段：①依图所示：W1=W2+W3+W4+W5②计算图中各进出料的质量：EQ由已知数据③可得：成品ASP的质量为：W2=8333.333/0.981=8494.733kg;由已知数据②可得：m(ASP)=8409.786kg，m(杂质)=84.947kg;由已知数据⑤可得：粉渣质量为：W4=8494.733×（0.8250%+0.1050%）=79.001kg；并且可得：m(粉)=70.082kg，m(渣)=8.920kg；由已知数据④可得：物料的机械耗损量为：W5=8494.733×0.1568%=13.320kg；总投入质量:W1=W2+W4+W5+W3根据设定条件⑥可得:W3=3%W1进行计算得：W1=8852.633kg,W3=265.579kg：表2.1干燥工序一览表序号成分名称ASP含量（质%）ASP质量（kg）水分含量（质%）水分质量(kg)其它含量(质%)其它质量(kg)物料总量（kg）进料1湿品ASP978587.0543265.5798852.633合计8587.054265.5798852.633出料1成品ASP998409.786184.9478494.7332水蒸气100265.579265.5793粉子、渣子量10079.00179.0014物料机械损失10013.32013.320合计8502.107265.57984.9478852.6332.2.2水洗工序（1）设定条件：①V（蒸馏水W2）：V（ASPW1）=1:3.77；②水洗后选取湿ASP的含水率为3%③将进料量的20.1%规定为水洗离心机的工作效率；④将机械损失由水洗离心机造成部分的设为0.685%；⑤质量分数（W1）：W(ASP)=97.5%，其余为醋酸；⑥质量分数（脱水）：W(H2O)=89.78%,W(醋酸)=9.82%，W(ASP)=0.4%[2];平衡图：图2.2水洗工序（3）物料衡算阶段：①依图所示:W1+W2=W3+W4+W5②计算图中每一项进料以及出料的质量：由干燥工序结果推导得W3=8852.633kg；由条件①知：W1/W2=3.77;进料质量的计算为：W1=W4+W5-W2+8852.633;由条件④知：W5/(W1+W2)=0.685%；由条件③知：W4/(W1+W2)=20.1%；代入数据得：W2=2338.767kg;剩余物料为：W1=8817.152kg，W4=2242.340kg，W5=76.418kg;表2.2水洗工序一览表序号名称ASP含量(%)ASP质量（kg）HAC含量(%)HAC质量(kg)水分含量(%)水分质量（kg）合计质量（kg）进料1含酸湿ASP97.58596.7232.5220.4298817.1522洗涤水1002338.7672338.767合计8596.723220.4292338.76711155.920出料１湿ASP978572.0473265.1158852.6332脱掉水0.48.9699.82220.19889.782013.1732242.3403物料损耗10076.41876.418合计8657.434220.1982278.28811155.9202.2.3酸洗工序（1）设定条件：①V（粗品ASP+母液）/V(HAC加入量)=9.17②质量分数（出料醋酸以及水分）≤3%，③设定每次离心机加入质量的34.88%为其工作效率；④物理机械损（由酸洗离心机生成）=3.18%；⑤母液质量分数（离心机进料）：W(醋酸)=0.72,W(杂质)=0.032，W(ASP)=0.15,其余为醋酸酐；⑥母液成分（离心后）：W(ASP)=0.14,W(醋酸)=0.75，W(醋酸酐)=0.08，其余为杂质；⑦加入酸（进料阶段）：W(醋酸)=0.975[3].(2)平衡图：图2.3酸洗工序（3）物料衡算：①依照图片可得：②分别计算图中每一项进料、出料的质量：由水洗工序结果推导得：W3=8817.152kg由已知数据①：W1/W2=9.17由已知数据④：W5/(W1+W2)=3.18%由已知数据③：W4/(W1+W2)=34.88%代入已知数据计算得：W2=1399.704kg根据已知数据⑧：m(HAC)=1378.709kg，m(其它）=20.995kg所以:进料量W1=12835.286kg在此次计算中，设定则：m(粗品)=6855.724kg，m(母液)=5979.562kg依次计算可得：W4=4965.164kg,W5=452.673kg表2.3酸洗工序一览表序号名称ASP含量（%）ASP质量（kg）HAC含量（%）HAC质量（kg）AC2O含量（%）AC2O质量（kg）其它含量（%）其它质量（kg）总量（kg）进料１ASP晶体1006855.7246855.7242剩母液量15896.934724305.2859.8585.9973.2191.3465979.5623洗涤酸98.51378.7081.520.9961399.704合计7752.6585683.993585.997212.34214234.990出料１含酸湿ASP94.58332.2092.5220.4293264.5148817.1522离心母液14695.123753723.8738397.2133148.9554965.1643物料损耗100452.673452.673合计9480.0053944.302397.213413.46914234.9892.2.4渗滤工序（1）前提条件：①m(母液进料)/m(ASP进料)=0.8722;②在综合考虑选用设备的能力值与液体的相关理化性质以及工序操作的通常情况以后，设定m(母液损失)/m(进料损失)=0.443；③由于渗滤罐的使用而产生某数值的物料机械损耗是不可避免的情况，将其设定为m(损失)/m(进料)=0.0142；④质量分数（出料母液)：W(醋酸)=0.72，W(杂质）=0.0032，W(ASP)=0.15，其他组分为醋酸酐。⑤不考虑进料母液成分组成的改变，同样出料母液成分组分同不考虑[4]。（2）平衡图：图2.4渗滤工序（3）物料衡算：①依照图片所示：②计算各项进料以及出料的质量：由酸洗工序的结果得到：出(W3)=进(W1)=6855.724kg由前提条件①：进料母液量W2=5979.562kg由前提条件③：机械损失量W6=182.261kg由已知数据②：渗滤母液量W4=5686.032kg由物料守恒得:留存母液量W5=111.269kg表2.4渗滤工序一览表序号名称ASP含量（%）ASP质量（kg）HAC含量（%）HAC质量（kg）AC2O含量（%）AC2O质量（kg）其它含量(%)其它质量（kg）合计质量（kg）进料１ASP晶体1006855.7246855.7242母液量15869.934724305.2859.8585.9973.2191.3465979.562合计7725.6584305.285585.997191.34612835.286出料１ASP晶体1006855.7246855.7242母液1516.6907280.1139.810.9043.23.561111.2693渗滤母液15852.905724093.9439.8557.2313.2181.9535686.0324物料损耗100182.261182.261合计7907.5804174.056568.135185.5212835.2862.2.5酰化工序（1）前提条件：①此次工序中生产成品所需反应的总产率为98.1%；ASP产率=生成ASP的量/（投入SA量×）×100%。②此工序所得产物的纯度标准为99%；③此工序中所消耗的原料水杨酸的质量标准99.5%；④此工序中原料AC2O消耗的标准是98%；⑤参考工序操作的一般情况，m(AC2O投入量):m(SA投入量)=0.830；⑥参考工序操作的一般情况，m(原料加入量)/m(母液消耗量)=6.8[5]⑦计算时忽略此工序中物料的机械损失（2）平衡图：图2.5酰化工序（3）物料衡算：①依照图片显示可得：②下面计算图中各项进料以及出料的质量：由渗滤罐物料平衡的结果知，出料ASP量W4=6855.724kg出料母液量W5=5979.562kg所投入原料SA量：W1=6855.724×0.99/(0.981×1.3044×0.995)=5330.717kg按照前提条件⑤可得：乙酸酐进料质量:W2=5330.717/0.98×0.830=4514.791kg按照前提条件④可得：m(醋酐)=6422.551kg；m(醋酸)=131.072kg总进料：W1+W2=12084.340kg按照前提条件⑥：m(母液消耗量)=1777.109kg按照平衡表推知，m(母液加入量)=1468.979kg于是m(进料母液总量)=3246.088kg本工序的进料量、出料量及损耗数值如表所示。表2.5酰化工序一览表序号名称ASP含量(%)ASP含量(kg)SA含量(质%)SA含量(kg)HAC含量(质%)HAC含量(kg)AC2O含量(%)AC2O含量(kg)其它(%)其它(kg)总量(kg)进料1SA99.55304.0630.526.6535330.7172醋酐290.296984424.7954514.7913回收品90.6677.6226.649.3632.820.942747.9274粉子渣子10079.00179.0015母液15486.913722337.1839.8318.1173.2103.8753246.088合计1243.5365304.0632476.8424742.912151.4713918.823出料1ASP996787.167168.5576855.7242母液15896.934724305.2859.8585.9973.2191.3465979.562合计7684.1014305.285585.997259.90312835.2862.2.6溶解工序（1）前提条件：①参考工序操作的一般情况，设定m(母液消耗量)/m(可回收品加入量)=1.7；②参考工序操作的一般情况，设定m(母液消耗量)/m(粉渣质量)=2.5；③根据干燥工序所列平衡表，可知m（粉子）+m(渣子)=79.001kg;④由下一步工序物料平衡情况，可知m(回收品)=747.927kg[6];ω（成分）：m(醋酸)=0.0066，m(ASP)=0.9060，m(其它)=0.0028;（2）平衡图：图2.6溶解工序（3）物料衡算： ①依照图片表示可知：②分别计算图中每一项进料以及出料的质量：依据前文计算结果：W1=747.927kg；W2=79.001kg依据已知数据①：m(回收品消耗母液量)=1271.476kg依据前提条件②：m(粉渣消耗母液量)=197.503kg因此，得出m(总母液消耗量)=1468.979kg，m(混合母液总量W4)=2295.907kg；表2.6溶解工序一览表序号名称ASP含量（%）ASP含量（kg）HAC含量（%）HAC含量（kg）AC2O含量（%）AC2O含量（kg）其它（%）其它（kg）总量（kg）进料1回收品90.6677.6226.649.3632.820.942747.9272粉子渣子10079.00179.0013母液15220.345721057.6659.8143.9603.247.0071468.979合计976.9681107.028143.96067.9492295.907出料1混合母液42.55976.90848.221107.0866.27143.9532.9667.9592295.9072.2.7回收工序前提条件：①查阅设备说明书可知，ASP的回收效率达到15.0635%；成分如下：W(ASP)=0.906,W(醋酸)=0.066,其余忽略。②依照工序操作的通常情况，质量比m(醋酸消耗质量)/m(回收品)=3.2061；③所加入醋酸的质量百分比为：W(醋酸)=98.5%，其余忽略；④依照工序操作的通常情况，质量比m(进料母液)/m(循环母液)=2.123[7]；(2)平衡图：图2.7回收工序（3）物料衡算：①按照图片展示可知：②下面分别计算图中每一项进料以及出料的质量：由酸洗工序列表得出，一次母液,W1=4965.164kg由前提条件①：回收ASP,W4=4965.164×15.0635%=747.927kg；由前提条件②：溶解消耗HAC，W2=249.309kg；回收醋酸质量，W5=4466.546kg；根据上述工序计算可知：m（酸洗使用醋酸）=1399.704kgm（回收使用醋酸）=249.309kg由已知数据④：循环母液量W3=2338.749kg。表2.7回收工序一览表序号名称ASP含量（%）ASP质量（kg）HAC含量（%）HAC质量（kg）AC2O含量（%）AC2O质量（kg）其它（%）其它（kg）总量（kg）进料1一次母液14695.123753723.8738397.2133148.9554965.1642溶解用HAC98.5245.5691.53.740249.3093循环母液25584.687681590.349246.7755116.9372338.749合计1279.8105559.791443.988269.6327553.222出料1回收品90.6677.6226.649.3632.820.942747.9272回收HAC1004466.544466.543循环母液25584.687681590.349246.7755116.9372338.749合计1262.3096106.25246.775137.8797553.222

热量衡算本章的热量计算将设定的初始温度为，初始压强为。依照热量平衡方程展开计算，衡算时数值取单次物料进料，计算精度与上一章等同。第3.1节酰化工序3.1.1平衡图图3.1酰化罐——混合物的加入所产生热量——加热剂的使用所产生的热量——酰化反应所产生的热量——输送出料所损失的热量——改变温度所损失的热量——酰化反应热损失3.1.2热量衡算（1）由上一章酰化工序物料平衡表知:①投入乙酸酐：m(醋酐)=6422.551kg；m(醋酸)=131.072kg。②投入水杨酸：m(SA)=5330.717kg；③粉渣：m(ASP)=79.001kg④循环母液：m(ASP)=486.913kg,m(醋酸)=2337.183kg，m(醋酐)=318.117kg（2）翻阅资料后求得热容CP值①资料：表3.1CP数值表名称T=0℃T=20℃T=100℃酸酐CP/KJ/(kg·℃)1.900-2.079醋酸CP/KJ/(kg·℃)2.1902.0822.359计算AC2O和HAC在上述温度范围内的平均CP值：醋酐=(1.900+2.079)/2=1.989KJ/(kg·℃)醋酸=(2.359+2.190)/2=2.274KJ/(kg·℃)②预估水杨酸和阿司匹林在0℃-100℃的CP值表3.2基团法数值表>CH->C<-OH-COOH-COO-CH30℃23.88.433.574.157.740100℃288.448.3SA的基团机构：ASP的基团结构：根据公式代入数据并计算：当T=0℃时：SA的定压CP值=219.60J·mol-1·K-1,阿司匹林该值为283.80J·mol-1·K-1当T=100℃时：水杨酸的定压CP值=294.00J·mol-1·K-1ASP的定压CP值=336.10J·mol-1·K-1③计算ASP和SA在上面温度变化范围内的定压值。水杨酸在上面温度变化范围内的值=1.859KJ/(kg·℃)同理可得：阿司匹林在上面温度变化范围内的值=1.722KJ/(kg·℃)（3）在常温下进行投入物料，t（进料)=25℃，t(反应)=85℃（4）翻阅资料、计算得：①水杨酸（液态）的燃烧热②HAC（液态）的燃烧热③AC2O（液态）的燃烧热④ASP（液态）的燃烧热ASP的燃烧反应为：查阅资料可得已知公式为根据已知数据可得：△t=60℃，△H25℃=-119.738KJ/mol根据上述数据计算：△H85℃=118.94KJ/mol3.1.3热量平衡图中Q1的计算计算公式为：，代入已知数据，依次计算结果如下：Q1(1,3)=5330.717×1.859×25=2.48×105KJQ1(2)=6422.551×1.989×25+131.072×2.274×25=3.26×105KJ:Q1(4)=（1.989×318.117+2.274×2337.182+1.722×486.913）×25=1.70×105KJ所以Q1=7.440×105KJ3.1.4酰化反应所产生的热量由物料平衡章节酰化工序一览表知：投进反应罐中的SA：n(SA)=5330.717/138.12=38.595kmol又Q=n·△H代入公式得：Q3=45.900×105KJ3.1.5输送出料所损失的热量（1）已知数据：①由酰化工序一览表可知，该工段有2股进料。进料1中：m（ASP）=6787.167kg进料2中：m(ASP)=896.934kg，m(其他)=191.346kg；m(醋酸)=4305.285kg，m(酸酐)=585.997kg计算公式为：，代入已知数据，依次计算结果如下：Q4,1=0.670×105KJ，Q4,2=2.060×105KJ所以Q4=2.730×105KJ.3.1.6热量平衡图中Q5的计算（1）过渡状态法。先在℃用冷却水冷却到℃，再从℃用冷却水冷却到℃，最后从℃用盐水冷却到℃,根据公式Q=mi·Ci·△t,[8]代入已知数据并计算可得：Q5,1=4.658×105KJ,Q5,2=6.468×105KJ,Q5,3=7.072×105KJ所以Q5=18.798×105KJ（2）酰化工序所需的制冷水用量①在温度为时，通过化工专业数据资料查得kJ/(kg·℃）Q冷却=Q5,1+Q5,2=11.126×105KJ W冷却=Q/(CP·△t)=17743.981kg②求盐水使用数值，范围为0-10℃，翻阅相关资料得，kJ/（kg·℃），冷却剂为0℃的10%NaCl水溶液.Q冷却=Q5,3=7.072×105KJW冷却=Q/(CP·△t)=19067.790kg3.1.7酰化反应的热损失翻阅相关资料后，设定此次反应=0.372×105KJ3.1.8热量平衡图中Q2的计算（1）由图可知：则：Q2=(0.372+18.798+2.730-7.440+45.900)×105=60.360×105KJ（2）求加热剂的使用值翻阅有关资料得：,，。代入已知数据进行计算可得：W(加热剂)=Q2/(△H-CP·TK)=2749.510kg酰化工序中热量的输入与输出数值如下。表3.3酰化工序名称热量/kJ名称热量/kJ输入原料SA2.48×105输出ASP0.670×105原料AC2O3.26×105母液2.060×105母液1.70×105冷却剂带出18.798×105加热剂消耗60.360×105热损失0.372×105反应热-45.900×105合计21.900×105合计21.900×105第3.2节干燥工序3.2.1干燥器物料的成分由物料平衡章节干燥工序物料一览表:加入成分：m(ASP)=8572.047kg,m(H2O)=265.115kg离开成分：m(ASP)=8409.786kg,m(H2O)=265.115kg3.2.2干燥器的温度翻阅生产工序有关书籍[9]，设定通入初始温度为℃，干燥过程中温度控制为℃。3.2.3干燥器的热量平衡干燥器热量输入情况与输出情况如图。图3.2干燥器——加入混合物产生的热量——使用加热剂产生的热量——输送成品损失的热量——设备运行产生损失的热量3.2.4热量衡算（1）由图可知：；（2）根据公式Q=M·C·△T计算①投入物料产生的热量：Q1=8572.047×1.722×25+265.115×4.18×25=3.967×105KJ②物料流出消耗的热量：Q3=8572.047×1.722×84+265.115×4.18×84=13.330×105KJ③干燥工序的热损失Q4=5%×3.967×105=0.198×105KJQ2=9.561×105KJ3.2.5干燥加热剂本工段所使用的加热剂，是温度稳定在的低压蒸汽，通过化工专业书籍知其数据为,，。[10]代入数据并计算W(加热剂)=9.561×105/(275.7×1000-4.18×84）=373.140kg干燥工序中热量的输入与输出数值如下。表3.4干燥工序名称热量/kJ名称热量/kJ输入湿ASP3.967×105输出ASP12.466×105水蒸气0.864×105加热剂消耗9.561×105热损失0.198×105合计13.528×105合计13.528×105

设备选型及计算第4.1节车间设备选取标准该环节是整个工业生产流程中十分关键的一个部分，我们应该本着标准化产品质量、发掘原料转化潜力、最大化使用资金、降低能耗的原则选取最经济、最高效、最节能的生产设备。（2）对生产设备的选择应考虑生产过程中所使用物料的具体性质[11]，对于不可避免与具有腐蚀性质的物料接触的部位，均应以不锈钢为材料；（3）设备的选取还要考量社会经济不断发展的前提下，未来市场对于阿司匹林的需求量。故为未来的更大产量生产预留必要的设备空间应被考虑在内。第4.2节酰化工序4.2.1原料泵（1）选取依据：①任务：运输原料、控制流量；在酰化工序中每次输送原料1.5h②m(原料醋酐量)=4514.791kg,另外质量分数，W(AC2O)=0.98，剩余为HAC；③；④翻阅资料了解到相关信息如表。表4.1常用设备的局部阻力系数阻力系数ξ当量长度/管径(lc/d)标准弯头(90°）0.7535标准阀（全开）6.0300孔板流量计(dA/dB)2=0.61.8-⑤翻阅有关资料，知25℃时乙酸酐和醋酸的粘度和密度则根据成分组成可计算原料乙酸酐的平均粘度：μ(乙酸酐)=（0.98×0.907×10-3+（1-0.98）×1.22×10-3）=0.913×10-3（Pa·S）同理可得原料中乙酸酐的平均密度：ρ(乙酸酐)=（0.98×1075+（1-0.98）×1044）=1074.38kg/m3（2）泵的工作参数：泵的流量:Q=m(△t·ρ)=4514.791/（1074.38×1.5）=2.801m3/h流速(u)=流量/流通面积=2.801/(3600×0.12×0.785)=0.099m/s可得常用数据;①雷诺数的计算：Re=duρ/μ=0.1×0.099×1074.38/(0.913×10-3)=11650②计算设备的局部阻力系数：λ=0.0056+0.5/Re0.32=0.031③压力损失：由伯努利方程推导得：;的计算可通过下面各式计算得到。表4.2各项损失的计算计算名称计算公式计算结果/(10-3m)泵的进口压力0.5×u2/2g0.250泵的出口压力1×u2/2g0.500弯头压力损失9×0.75×u2/2g3.375孔板压力损失1.8×u2/2g0.900阀门阻力损失6×u2/2g3.000管路阻力损失0.027×19/(0.1×u2/2g）10.260根据上面数据可以按照公式，计算离心泵的阻力为：∑hf=(0.250+0.500+3.375+0.900+3.000+10.260)×10-3=0.0183m可得H=(Z2-Z1)+∑hf=14+0.0183=14.0183m泵的选择：考虑所投原料的有关性质[12]，选取离心泵(F型)。设备工作参数如下：表4.3工作参数泵型号流量Q(m3/h)扬程H(m)转速n(转/分)功率（千瓦）效率允许吸上真空高度(m)叶轮直径D(m)泵重(公斤)功率电机功率65F-25A16.223.029601.884.054.06.21354332.418.52.6861.05.537.816.52.86.2母液计量罐的选取（1）选取依据①工作时长：20h/天。任务：流动母液，限制流量。②已知条件：材质：搪玻璃。根据第二章结果，m(母液进料量)=3246.088kg；其中W(醋酸)=0.72，W(ASP)=0.182，剩下的是醋酐。密度计算：环境为25℃，1个标准大气压。计算得：ρ（乙酸酐）=1075kg/m3,ρ(HAC)=1044kg/m3翻阅相关材料知：ρ（水杨酸）=1443kg/m3，ρ（ASP）=1350kg/m3由质量分数进行最终密度计算：ρ（进料）=（1044×0.72+1075×0.098+1350×0.182）=1092.14kg/m3③计量罐数量及规格根据：母液进料质量为3246.088kg；母液进料量密度为1092.14kg/m3t(操作时间)=20h,ζ（填充系数）=0.86，选用V（计量罐）=1500L;则所需数量n=3246.088/1.09/0.86/1500=2.31为完成既定任务，该工序需选择3台该规格计量罐。实际容积：V=3246.088/3/0.86/1092.14=1.15m3设定储罐比例D/H=2;3,根据计算公式V=H×0.785D2带入数据并计算，D=0.992m,H=1.488m通过常用立式椭圆形封头储罐规格表，进行罐的规格选择。最终结果：V=1.5m3,D=1m.H=1.6m。4.2.3原料AC2O计量罐的选取①工作时长：20h/天。任务：运输AC2O，且限制其流量[13]。②已知条件：材质：搪玻璃型。填充系数：0.86；根据第二章计算结果得，m(醋酐进料量)=4514.791kg其中W(醋酸)=0.02，W(AC2O)=0.98密度计算：环境为25℃，1个标准大气压由ρ（乙酸酐）=1075kg/m3,ρ(HAC)=1044kg/m3得ρ（进料）=（1075×0.98+0.02×1044）=1074.36kg/m3③规格与数量根据：m(醋酐进料量)=4514.791kg，ρ（进料）=1074.36kg/m3，t(操作时间)=20hζ（填充系数）=0.86，选用V（计量罐）=1500L数量n=4514.791/1.074/0.86/1500=3.26为完成既定任务，该工序需选择4台该规格计量罐。实际容积：V=4514.791/4/1074.36/0.86=1.22m3设定计量罐比例D/H=2;3,根据计算公式V=H×0.785D2带入数据并计算，D=1.012m,H=1.518m通过常用立式椭圆形封头储罐规格表，进行罐的规格选择。最终结果：V=1.5m3,D=1m.H=1.5m。4.2.4溶解罐的选取（1）工作时长：20h/天。任务：溶解原料（2）已知条件：填充系数：0.86。材质：搪玻璃；由第二章计算结果得，m(进料量)=2295.907kg；其中W(醋酸)=0.4822,W(ASP)=0.4551,剩余为醋酸酐；由ρ（乙酸酐）=1075kg/m3,ρ(HAC)=1044kg/m3，ρ（ASP）=1350kg/m3计算得ρ(进料)=（0.4822×1044+0.4551×1350+0.0627×1075）=1166.43kg/m3（2）规格与数量已知：m(进料量)=2295.907kg；ρ(进料)=1166.43kg/m3；t(操作时间)=20h,ζ（填充系数）=0.86，若选用V（计量罐）=1500L数量：n=2295.907/1.16/0.86/1500=1.53为完成既定任务，溶解工序需选择2台该规格计量罐。实际容积：V=2295.907/2/0.86/1166.43=1.14m3设定计量罐比例D/H=2;3,根据计算公式V=H×0.785D2带入数据并计算，D=0.990m,H=1.485m通过常用立式椭圆形封头储罐规格表，进行罐的规格选择。最终结果：V=1.5m3,D=1m.H=1.6m。4.2.5酰化反应罐的选取（1）功能：酰化反应所在地（2）已知条件：根据第二章计算结果，酰化罐m(进料量)=14234.990kg；其中：W(SA)=0.4057,W(ASP)=0.084,W(醋酸)=0.154,剩余为醋酐。由ρ（乙酸酐）=1075kg/m3,ρ(HAC)=1044kg/m3ρ（水杨酸）=1443kg/m3，ρ（ASP）=1350kg/m3计算得：ρ(进料)=（1075×0.4057+1350×0.084+1044×0.154+1075×0.3563）ρ(进料)=1216.07kg/m3（3）规格与数量已知：m(进料量)=14234.990kg；ρ(进料)=1216.07kg/m3t(操作时间)=20h,ζ（填充系数）=0.86，若选用V（反应罐）=4000L数量：n=14234.990/1.216/0.86/4000=3.40为完成既定任务，酰化工序需选择4台该规格计量罐。实际容积：V=14234.990/4/0.86/1216.07=3.40m3设定计量罐比例D/H=2;3,根据计算公式V=H×0.785D2带入数据并计算，D=1.424m,H=2.136m通过常用立式椭圆形封头储罐规格表，进行罐的规格选择。最终结果：V=4.0m3,D=1.4m.H=2.2m。第4.3节干燥工序4.3.1干燥器的选取（1）数量与规格由物料平衡章节数据知，干燥器m(进料)=8852.633kg。由设备G（干燥）=500kg/h，t(工作)=20h,并查阅得干燥器规格：D=4.5m，H=1.3m得数量：n(干燥器)=8852.633/500/20=0.89为完成既定任务，干燥工序需选择1台所选规格干燥器。（2）干燥器能力校核已知数据：G(干燥能力)=500kg/h,物料在常温（25℃）下进料，干燥器，W(H2O)=0.03,，翻阅资料得：C=1.72KJ/kg·K-1，p(H20)=1000kg/m3ρ(积密度)=8852.633/(0.785×1.3×4.52)=1199.48kg/m3ρ(真实密度)=(1000×0.03+1350×0.97)=1339.5kg/m3粉尘颗粒物形状大部分是规格不定的[14]，其。ρ（大气）=1.205kg/m3，ρ(ASP)=1350kg/m3根据umf=(dp(1339.5-1199.48)/9.81/(24.5×1199.48))0.5计算：dp=4.11×10-5m已知：t(反应)=85℃，X（湿）=0.03，tθ=37℃，u=0.6m/s，rθ=2411.1KJ/kg查阅资料得到空气在的基本参数：，③计算传热系数：由公式可得根据第3章干燥工序热量表，出口温度=干燥器进料流率=根据查阅设备专业说明书，得到干燥的数据：第一阶段沸腾底面积：第二阶段沸腾底面积：则全部消耗沸腾底面积第4.4节酸洗工序4.4.1酸洗离心机（1）任务：洗涤、去杂（2）规格与数量综合考虑经济性与生产效果最终选取。查阅得相关数据。表4.3离心机参数名称转鼓内径×高度/mm转速/r·min-1装机容量/kg有效容积/L最大分离因数配套电机功率/kw机器质量/kg外形尺寸（长×宽×高）/mm三足式人工上部卸料离心机1000×35010001951305607.513002000×1590×1000由m(进料)=14234.990kg，t(工作时间)=20h,G(工作能力）=300kg/h计算得数量：n=14234.990/300/20=2.37为完成既定任务，需要选择3台所选规格设备。第4.5节水洗工序4.5.1水洗离心机（1）任务：洗涤物料所带酸物质。（2）规格与数量前提条件：m(进料)=8852.633kg，t(工作时间)=20h,G(工作能力）=300kg/h综合考虑经济性与生产效果最终选取。计算得数量：n=8852.633/20/300=1.47为完成既定任务，需要选择2台所选规格设备。第4.6节回收工序4.6.1母液蒸馏罐（1）规格与数量前提条件：该工序次进料m(混合物质量)=4965.164+2338.749=7303.913kg；ρ(进料混合物)=1264kg/m3，t(操作时间)=20h,ζ（填充系数）=0.86，若选用V（蒸馏罐）=3000L计算反应罐数量：n=7303.913/1.26/0.86/3000=2.25为完成既定任务，回收工序选择3台所选规格蒸馏罐。实际容积：V=7303.913/7/0.86/1264=0.96m3材质：搪玻璃。设定计量罐比例D/H=2;3,根据计算公式V=H×0.785D2带入数据并计算，D=0.934m,H=1.401m通过常用立式椭圆形封头储罐规格表，进行罐的规格选择。最终结果：V=3.0m3,D=1.0m.H=1.4m。（2）热力学数据翻阅资料可知，传热系数k=1673.6KJ/(m2·h·℃)当t=60℃时，HAC(g)的CP值为66.85KJ/(kg·℃)当t=70℃时，HAC(g)的CP值为74.68KJ/(kg·℃)推导后认为，当t=65℃时，HAC(g)的CP值为70.77KJ/(kg·℃)（3）蒸馏罐工作参数①传热温差：②蒸馏罐的校核图4.1蒸馏罐——加入混合物产生的热量——使用制热剂产生的热量——蒸馏时产生的热量——输送混合物损失的热量——蒸馏时的物理损失——输送加热剂损失的热量m(进料母液)=m(一次母液)+m(循环母液)=4965.164+2338.749=7303.913kg成分质量：m(ASP)=695.123+584.687=1279.810kgm(醋酸)=3723.873+1590.349=5314.222kgm(酸酐)=397.213+46.775=443.988kg已知数据：醋酐=1.989KJ/(kg·℃)；醋酸=2.274KJ/(kg·℃)ASP=1.722KJ/(kg·℃)代入数据并计算可得：Q1=(1279.810×1.722+5314.222×2.274+443.988×1.989）×25=3.79×105kg当T=60℃时，△H（HAC）=-26.02KJ/mol当T=70℃时，△H（HAC）=-25.65KJ/mol根据数据合理外推，当T=65℃时，△H（HAC）=(26.02+25.65)/2=-25.84KJ/mol代入数据并计算可得：Q3=5314.222/60.05×（-25.84）×1000=-22.87×105KJ由物料衡算数据得:m(HAC回收)=4466.54kg则m(出料母液)=7303.913-4466.54=2837.373kg组成成分质量：m(ASP)=1279.810kg,m(醋酐)=443.988kg,m(醋酸)=5314.222kg醋酐=1.989KJ/(kg·℃)；醋酸=2.274KJ/(kg·℃)ASP=1.722KJ/(kg·℃)代入数据并计算可得：Q4=(1279.810×1.722+5314.222×2.274+443.988×1.989)×65=9.86×105KJ=0.005×3.79×105=0.189×105KJ总热量平衡公式：Q2=9.86×105+0.189×105-3.79×105+22.87×105=29.129×105KJ计算设备的传热面积(蒸馏罐每天t(操作时间)=20h)所用蛇管的规格参数:型号：规格：Lm=Am/(2π（r2-r1）/ln(r2/r1)=9.23m,数据处理取盘管，管间距第4.7节渗滤工序4.7.1渗滤罐（1）前提条件：根据物料平衡章节结果：单次m(进料质量)=12835.286kg混合物成分的质量分数为：W(HAC)=4305.285/12835.286=0.3354W(醋酐)=585.997/12835.286=0.0457W(ASP)=1-0.3354-0.0457=0.62ρ(进料)=（1044×0.3354+1075×0.0446+0.62×1350）=1213.68kg/m3（2）规格与数量已知数据：m(进料质量)=12835.286kg；ρ(进料)=1213.68kg/m3t(生产时间)=20h,ζ（填充系数）=0.86,选用V(渗滤罐)=4000L计算渗滤罐的数量：n=12835.286/1.21/0.86/4000=3.08为完成既定任务，渗滤工序选择4台所选规格渗滤罐。实际容积：V=12835.286/4/1213.68/0.86=3.07m3设定储罐比例D/H=2;3,根据计算公式V=H×0.785D2带入数据并计算，D=1.376m,H=2.064m通过常用立式椭圆形封头储罐规格表，进行罐的规格选择。最终结果：V=4.0m3,D=1.4m.H=2.1m。主要设备一览表详见附录。

项目经济评估项目经济评估，主要采取以下原则。由于次评估为理想模式下的经济分析，故本文将忽略燃气、原料等辅助资源的经济变换。同时本文将不把由于世界金融货币汇率改变所产生的影响考虑其中，并且认为定价即工厂开工时的价格，忽略其费用。第5.1节主要原料消耗量表5.1主要原料的消耗量序号材料名称规格参考价格消耗定额（万元）年消耗量（吨）1水杨酸99%8200元/t1595.481945.7122乙酸酐98%6400元/t814.461272.593醋酸98%3800元/t-321.65846.46第5.2节其它消耗量此次工艺生产流程的主要工序的加热剂选用规格为0.6的表压低压蒸汽。制冷剂将选取厂区内的循环水站提供的循环冷却水并同时由其处理。循环冷冻剂和循环冷却水的总量是基本不变的，所以再生处理价格和损失补充价格成为其主要价格。表5.2燃料的消耗量序号物质名称规格价格消耗定额（万元）年消耗量1低压蒸汽6表压150元/吨62.74178吨2循环水15℃1.5元/吨1.8912601吨3电380/220V0.65元/度28.844万千瓦时第5.3节生产成本和经济效益5.3.1项目计划年产值并不可以将年销售额就认定为企业的年产值，因为销售额指的是对外售出产品所带来的的经济效益，而年产值是由产品的当前市场价格与企业当年计划生产量所决定的。由设计项目所确度的时间可知，现在海内海外市场阿司匹林的价格的阙值，基本确定当前所产标准阿司匹林的价格为。则本次生产阿司匹林项目的计划年产值。5.3.2生产成本的估算（1）项目总投资的估算通常来说，建设性工程项目的生产运营的维持需要大量资金投入。投资金额、建设期间向银行贷款而产生的利息构成项目总投资金额的主要部分，另外为避免资金链短缺预备的流动资金也是其中重要的一部分。购买设备费、项目安装费、工厂建造费、预备费用和其他费用等建设投资预算是最主要的一项预算金额。图5.1投资预算①项目建设启动资金表5.3启动资金一览表项目名称设备购置费建筑工程费安装工程费其他费用预备费用项目总计资金（万元）4006002602001501610②贷款利息综合考虑我国市场环境，企业项目初期较为稳妥的资金筹集方式是选择国内银行长期借款。面对当今市场逐渐开放的形势，各类有关法律法规渐次出台并不断调整和完备，这样贷款利息成为需考虑的十分重要的一项。即向银行贷款产生的债务，最后计入固定资产原值。贷款利息年利率计算公式：建设期分两年，首年从银行贷款800万元，次年因为资金问题再次贷款，设定建设期银行贷款年利率为。可得本项目，计入本项目投资预算总金额。③流动资金流动资金的具体数值在当前的市场经济背景下一般很难通过具体公式得到，但可以按照金融机构建议的相关内容，为此次工程所需流资进行相应估算，以此确定为。限制生产消耗的限度，降低生产成本，并且对启动投资进行合理安排以及使用，都需要事先对流动资金进行确定[16]。所以。支出费用估算表5.4各项支出费用表支出费用名称成本定额/（元每吨）原材料成本5951.9燃料耗费成本374.3员工福利成本548.6产品加工成本985.4企业经营成本786.2缴纳税款成本274.3总支出成本89经济效益本文下，经济效益所指的即是年利润，从初步筹备此次工业生产至具体工序的实际操作最终到对产品的出售，制得阿司匹林成品所消耗的物质资源、劳动力和年产值的关系，言简意赅即产值与成本数目的比较。用公式表示：经济效益=企业年产值-各项费用总支出。即本项目的经济效益表示为=（11000-8920.7）×2500=5198250元

设计说明书起初于醋酐计量罐和水杨酸计量罐中投放酰化工序所需原料量的1.5倍原料，此数值由物料衡算结果得到。同时选用液位控制器和流量控制器来对原料的进料量进行控制与调节。将原料投入反应罐中，并处于持续搅拌的条件下。水汽加热由中压蒸汽（MS）来实现，进而加入催化剂在其作用下进行酰化反应，初步形成粗品的阿司匹林，将各轮酰化反应罐的反应时间规定为2小时，反应完成后测定样品百分含量，如果不符合标准，则使其处于更高温度或者将投入量增多。此阶段附带有回收过程，把溶解母液加入其中使其再次发生第一轮反应，上步骤完成后加入冷冻水实现降温效果，由冷却水流量控制器和温控器一起控制使t≤20℃，进而继续后续操作。下一步投进渗滤罐里，通过冷却水使该工序t稳定在室温，该阶段完成后，加入上文得出的冰醋酸量，进而开动酸洗离心机使其工作，在最高功率下操作30分钟结束。把上一工段的非产物投入母液回收泵中，开启循环过程，下面进行水洗操作，在以蒸馏水为该工序清洗液体的前提下，把上一步产物投进水洗离心机，并在其最高效率下操作30分钟，产物含水率小于等于3%结束工作，然后使用流化床干燥器干燥产物，设定t=84℃，持续工作2h，完成后对成品阿司匹林进行检验，合格则包装结束工序。

结论阿司匹林作为一种普遍投入使用的药物以及其良好的疗效是它在世界各国的临床药理学中占有一席之地。阿司匹林生产拥有巨大的经济潜力，进行新的工艺流程的创新，在节能环保的前提下，增进成品质量水准，提高单位产量，压缩投入是非常必要且有实际收益的。着眼于良好的疗效与更低的成本，应满足以下较为合理的工艺路线:主要原料丰富、易得、反应速度快、反应条件温和、对环境危害小、副产物少、三废易处理，以浓硫酸为催化剂的先前工艺明显不符合上述理论。目前已发现了许多环境友善、高效的新型催化剂。例如：吡啶，其作为催化剂的催化效果更为优良，成品产率高于传统催化剂，在催化效率方面也更高，在大规模