最新阿司匹林物料衡算（精品课件）.doc

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1、阿司匹林物料衡算 I / 34 目目 录录 第1章 物料衡算1 11溶解罐的物料衡算 .1 .2酰化反应罐的物料衡算2 1。3渗滤槽的物料衡算 . 1。 酸洗离心机的物料衡算 . 1。5 水洗离心机的物料衡算 .6 。6流化床的物料衡算 .7 7 总物料衡算流程图.7 第2章能量衡算 .9 2.1反应罐能量衡算9 2.1。1比热容的计算9 212 能量衡算 .10 22结晶罐能量衡算 .1 第3章主要工艺设备计算 .3 .1工艺设备选型原则3 .2工艺设备计算31 3.1醋化反应罐3 3。2.2 酸洗离心机 3.23 水洗离心机31 2。4 振动流化床干燥器41 3.2。母液蒸馏罐 .14 3

2、. 循环母液反应罐 .14 附 录1 物料衡算的计算附表 .5 阿司匹林物料衡算 1 / 34 第章第章物料衡算物料衡算 计算依据: 年产量:150 t 年工作日：300 天 日产量：5t 收率：9.1% 分子量/A分子量=1801/38.121。304 ASP收率=阿司匹林产量/（投水杨酸量1343）100 物料计算以日产量为基准。 11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=1.7 （粉子、渣子、尾料）母液=12.5 因为投入回收品、粉子、渣子为固定值： 回收品4400K 粉子渣子=5.25Kg+41.2Kg 溶解罐 103 阿司匹林物料衡算 2

3、 / 34 .50Kg 所以计算出母液量为： 4100Kg1。7+6。0Kg2.5 =4。70Kg+115Kg =6。95Kg 综合以上计算，得： 进料： 粉子=.5g 渣子=41.5Kg 回收品=41.Kg 进料： 母液量=441.00Kg1。+46.Kg2。5 =49。70+116。Kg =6595Kg 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=525K+41。25Kg+441。00Kg+865.95Kg =135。5 1。2酰化反应罐的物料衡算 酰化反应罐 105 阿司匹林物料衡算 3 / 34 年产量为0t,一年按30个工作日计算，可得出日产 量为: 50t/天

4、=5000g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9 1。 又因为：产品收率=产品/(S13043) =0。81 则水杨酸投料量A00Kg（0.81304） =390。72Kg 根据阿司匹林生产设计的经验公式： 水杨酸SA投料量=(AC2O含量）/0.00。36 =3907。72Kg 此物料衡算中运用经验常数0.；并且醋酐A2O含量 为98; 则投入A2量=7815。4Kg0。830/0.98 =309.6Kg 同时因为醋酐中的醋酸的含量为2 阿司匹林物料衡算 4 / 34 则AC质量309.2% =66.9Kg 根据吉林

5、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=6.81 因为总投料量=SA+AC 39772Kg+3Kg =7217。32Kg 由此的投入反应罐母液量为717.32K/6=101.7 Kg 综合以上计算，得： 进料: SA=500Kg/（09811。0） =907.2Kg AC=397.72Kg0800.98 339。60Kg 进料： 溶解罐中的出料=276.0Kg 投入反应罐的母液量713Kg/6. =61。7Kg 出料: 阿司匹林物料衡算 5 / 34 此工艺过程可近似不考虑损耗，即完全出料 ： 即出料= A+AC2O+溶解罐中的出料+投入反应罐的母液量 =3907.K33

6、09.6g+15.Kg+06137g =962。14K 1。3 渗滤槽的物料衡算 因为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865。45K+1061.37Kg =927。3Kg 进入工艺11和1.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=92.32Kg443%5.7 =2423.9, 渗滤槽 107 阿司匹林物料衡算 6 / 34 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。42% =962。14Kg1。42 =136.6

7、Kg 所以此工艺得到粗品ASP632。14Kg-1927.32g- 423。2K1676Kg 544。5g 综合以上计算，得： 进料: 完全来自酰化反应罐中的出料=963。4K 出料： 粗品P=9632。14Kg-1927.Kg 242329K136.76g 5144。7Kg 渗滤结束后剩余的母液量=1732K/4%5。 =223。29K 出料: 渗滤掉的母液量=865。9Kg+101.7g=1927 .32g 阿司匹林物料衡算 7 / 34 14 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 8。5, 又根

8、据经验公式：HAC/(SP+母液)=117 所以确定投入醋酸量=（ASP+母液)1 （51752423.9）/9。7 =85。Kg 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3.8%，所以 离心出来的母液总投料量34.88% =（82.27Kg+5144.5K+2423.29g) 3。88% 2927。9g，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313.3，本次设计取3。8。 所以确定损耗=总投料量3。18% （8527Kg+5144.75Kg+2423.9K) 酸洗离心机 111 阿司匹林物料衡算 8 / 34 3。18 =266.91Kg。

9、 以此计算出湿品ASP=总投料量-离心出来的母液-损耗 =(8。2Kg+514。75Kg+423。29Kg)2927。5Kg 6691Kg =5198。81 综合以上计算，得： 进料: 来自于渗滤槽中的出料 粗品AP=9632。14K17。2Kg2423.2Kg 26。1Kg =1475Kg 渗滤结束后剩余的母液量=1927.32Kg/4。355.7 =243。9K 进料： HA =（14。752。29）/9 82。7K 阿司匹林物料衡算 9 / 34 出料： 湿品S=总投料量-离心出来的母液-损耗 （5.27Kg+54。5g+23.2Kg) 318Kg6.91Kg =518.81。 要保证湿

10、品中HA含量2.%，本设计计算时取2 。 出料： 离心出来的母液（85。Kg+5142 42329Kg)34。88 2927。59Kg 1。5 水洗离心机的物料衡算 根据湿品中含醋酸量和湿品ASP的纯净度,投入洗剂水与S P的比例=1377, 所以洗剂水量=湿品AP.77 =5981/37 水洗离心机 111 阿司匹林物料衡算 10 / 34 =89g。 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 =(13.99K+518.1Kg)2.1% =322.14Kg。 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。5%

11、0 7%，本次设计取值为：8%,所以可确定： 损耗量=（5198.81+132。14Kg）065% =4.6Kg. 依此得出湿品ASP=总投料量-损耗脱水量 =518.1K+18。99Kg 44。69g122.1Kg 526。76Kg。 综合以上计算，得： 进料： 湿品A=59.81K。 进料： 洗剂水量=198.1g3。7 =378。99151.6Kg。 出料: 阿司匹林物料衡算 11 / 34 湿品AP=198。1K+37.99Kg- 4.Kg1322。14g =5216。76g 出料: 脱水量=（18。K+188Kg) 20。 =122.4Kg。 1.6 流化床的物料衡算 根据物料计算，

12、干燥物料总重为：26。7Kg, 含水量为%，即16。K 进行完全脱水即干燥失重为156。53Kg 因为流化床的排空系统和机器本身造成的损耗一般为:0.1 %。171%，本次设计取0。5,所以损耗量为：216 60.150=7。84Kg。 在沉降室和扑集器得到粉子，渣子质量为46。5Kg，由总产 率为8.,成品量50。00Kg(符合设计要求） 综合以上计算，得: 进料：来自于水洗离心机， 流化床 116-3 阿司匹林物料衡算 12 / 34 湿品AS=216。Kg。 出料： 得到成品0000Kg。 7 总物料衡算流程图 综合以上计算过程，可得物料衡算表（见附录:物料衡算计 算附表）;综合工艺流程

13、的过程可制得“总物料衡算流程图”( 见下页) 阿司匹林物料衡算 13 / 34 SA：3907.72Kg AC2O：3309.60 Kg AC2O：98%=3243.42Kg HAC：2%=66.19 Kg 回收品：441.00 Kg ASP：90.6%=399.55 Kg HAC：6.6%=29.10 Kg 其他：2.8%=12.35 Kg 粉子：41.25 Kg 渣子：5.25 Kg 母液：1927.32Kg ASP：15%=289.10 Kg HAC：72%=1387.67 Kg AC2O：10%=192.73 Kg 其他：3%=57.82 Kg ASP：15%=654.09 Kg HA

14、C：72%=3132.44 Kg AC2O：10%=435.06Kg 其他：3%=130.52 Kg ASP：5144.75 Kg 损耗：136.76 Kg 母液：4350.61 Kg ASP：15%=363.49 kg HAC：72%=1744.77 kg AC2O：10%=242.33 kg 其它：3%=72.70 kg ASP： 5144.75kg 母液： 2423.29kg ASP：15%=289.10 kg HAC：72%=1387.67 kg AC2O：10%=192.73 kg 其它：3%=57.82 kg 母液：1927.32kg ASP：5068.84 kg HAC：129.

15、97 kg 湿ASP：5198.81kg 损耗：266.91kg 酸 洗 HAC：98.5%=812.89 kg 其它：1.5%=12.28 kg 醋酸：825.27kg 洗涤水：1379.00kg ASP：97%=5060.26 kg H2O：3%=156.50 kg 水洗 温ASP：5216.76kg 损耗：44.69kg 干燥 成品：10000k g 粉子：41.25kg 渣子：5.25kg 损耗：7.84kg 干燥失重：131.34kg 洗涤水：1322.14kg ASP：0.4%=5.29kg HAC：12%=158.66 kg H20：87.6%=1158.19 kg 母液：292

16、7.59kg ASP：14%=409.86 kg AC2O：8%=234.21 kg HAC：75%=2195.69 kg 其它：3%=87.83 kg HAC：98.5%=135.49kg 其它：1.5%=2.06 kg 回收洗涤酸：137.55kgASP：25%=344.75 kg HAC：68%=937.71 kg AC2O：2%=27.58kg 其它：5%=68.95 kg 循环母液：1378.99kg 残液：54.75kg HAC：98.5%=2296.21 kg 其它：1.5%=34.97 kg 回收醋酸：2331.18kg ASP：25%=344.75 kg HAC：68%=93

17、7.71 kg AC2O：2%=27.58 kg 其它：5%=68.95 kg 循环母液：1378.99kg ASP：90.6%=399.55 kg HAC：6.6%=29.11 kg 其它：2.8%=12.34kg 损耗：152.25kg 回收：ASP:441kg 酸洗洗涤酸 825.27kg 回收洗涤酸 137Kg 外售醋酸 1368.33kg 阿司匹林物料衡算 14 / 34 第第2 2章章 能量衡算能量衡算 2.1 反应罐能量衡算 Q1 、t Q4 、t4 Q2 、2 Q5、5 Q6 反应罐能量衡算可表示如下式： Q1+Q2+Q3=QQ5+Q6 Q1-A与醋酐带入设备的热量KJ； 2-

18、加热剂水蒸汽传给物料的热量KJ； Q3过程反应热K; 4-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J; t1-SA与醋酐进入设备的温度,t=20; - 加热剂水蒸气的进入温度,t2=12。9； t-最终反应罐中温度,t3=80； t4-物料流出时的温度,t4=80； 反应罐 Q3、t3 阿司匹林物料衡算 15 / 34 t5-加热剂水蒸汽流出时的温度，t5=80。 .1.1 比热容的计算比热容的计算 （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）SP与SA比热容的计算 大多数液体的比热容在.72。5KJ/(kg.)之间

19、，少数 液体例外，如液氨与水的比热容比较大，在左右;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=CSa (1a） 式中 C-水溶液的比热容K/(Kg); CS固体的比热容KJ/（g.); 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2.1基团结构摩尔热容J/（mol.) 基 CHC -O C OH -H3 阿司匹林物料衡算 16 / 34 名称

20、 Cp 温度 团 5 OH 20 11.3 77。7 9.62 43。34 .9 0 4 3 温 度 80 1310 6 9。 84 .6 8 5。3 8 63。68 46。4 0 所以ASP的比热容 = （H5-) （COH） + (O ） + （CO-）+(H）/180 A的比热容 = （C6H5-） （OOH） ( OH）/138 经以上式子可求得所需比热容(KJ/Kg） 表2.2比热容（KJKg) 20 乙酸11.4 醋酐。9201 SP 22 SA 1712.0 2 2。1 1。能量衡算能量衡算 1 1。Q Q与与Q4Q4 Q1与4均可用下式计算 Q1(Q）mc KJ； 式中m-输入

21、（输出）设备的物料质量Kg; 阿司匹林物料衡算 17 / 34 -物料的平均比热容JKg； -物料的温度; 利用（1）Q1=mct 9072g.71/Kg+39。60K g19 KJ/Kg0 =2。66105K Q=（5000Kg2.6 KJ/K2354.361.1 KKg） =17105 KJ 2 2 2,Q52,Q5 Q2与Q5军可用下式计算： Q2（Q5）=mct K； m-水的重量K; c- 水蒸汽比热容KJ/Kg -温度 Q2=0632。14Kg/0天. KJ/Kg142.9 =19。70105J Q5=963。14Kg100 /300天4.2 KJ/Kg80 =107.815KJ

22、阿司匹林物料衡算 18 / 34 3.3.Q3Q3 Q3=.2KJ/mol180.1/ol00 =48.9615KJ 由Q1+Q3Q+Q56； Q6=Q1+Q+Q3-4Q； =2610J192。7015K- 48.610K11。010J- 10。88105KJ =268210K 2结晶罐能量衡算 汽化潜热 溶液结晶放热 外界加热 溶液降温放热 结晶罐能量衡算的计算公式： iQ=WI+2(F-Wm）i3 式中 Q-外界加热； i1-单位质量进料溶液的焓； i-单位质量晶体的焓； i3-单位质量母液的焓； 结晶罐 123 阿司匹林物料衡算 19 / 34 名称 Cp 将式整理得： （I3） =m（

23、3） + （i1- i） + 汽化潜热 溶液结晶放热 溶液降温放热 外界加热 上式也可以写成： W=m结晶FC（1-t)+ 已知： 汽化潜热=68KJK； 结晶=0K/； m：结晶产量=41。00Kg(由物料衡算已经得出） ：蒸酸量=242g(由物料衡算已经得出） 2758.0Kg，其中ASP68。8Kg，HAC=17。 7Kg，C2O=55。49Kg， 其它=137。g； t10，t=30； p=见表 ：单位（KJ/K) 表2。3比热容（KJ/K） 温 度 3 60 阿司匹林物料衡算 20 / 34 乙酸1。36。3 醋酐20。01 P - 2。1 SA 1。7.9 其它4。4。2 综合以上

24、计算数据，得 Q =m结晶+Fp(t-t3）Wr 41。00KJ +2758.0.13KJ 248462。37K =20K+17891.65J150672.2J =1.1106KJ（负号表示由外界提供热量） 阿司匹林物料衡算 21 / 34 第3章 主要工艺设备计算 3.1 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。 （）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。 3。2工艺设备计算 。醋化反应罐 根据物料计算，醋

25、化反应总量为63.14千克，物料比重 为。2，生产周期为24小时,醋化罐装料系数为86，拟 选1500L醋化罐,则需设备台数为： N=9632.4/1.25/0。86/1505。9 （台） 故选用6台000L醋化反应罐能满足生产需要。 3.2.2 酸洗离心机 根据物料计算,酸洗物料料重量为514。7Kg，每天2小 时生产，生产周期为每车1小时.拟选用SS- 10型三足式离心机,每年装料100Kg,则需要设备台数为： N14。75/10（24) 阿司匹林物料衡算 22 / 34 14(台） 故选用3台SS-100型三足式离心机能满足生产. .2水洗离心机 根据物料计算，水洗物料总量为598.1K

26、g.每天按24小时 ，生产周期为每车1小时。拟选用SS 1000型三足式离心机，每车装料100Kg，则需要设备台数为: N=198.8110（24/1）=2 。17（台） 故选用台SS-100型三足式离心机能满足生产。 3.2.4 振动流化床干燥器 根据物料计算,干燥物料总重量为9。81K。拟选用G ZQ345型振动流化床干燥器，其生产能力为Kg/h,每天 小时生产，则需要设备台数为： N=519.81(20024)=19（台 ） 故选用2台振动流化床干燥器能满足生产需要。 .2.5 母液蒸馏罐 根据物料计算，一次母液重量为2927.59K,比重大约1.0 。则母液体积为227.59/.=78

27、8L。故选用2台 1500母液蒸馏罐能满足生产，并为今后扩产留有余地。 阿司匹林物料衡算 23 / 34 .6 循环母液反应罐 根据物料计算,循环母液重量为378.99Kg,比重约为1。05, 则循环母液体积为1789/1.0=131。32L，故选用2台1 00L循环母液反应罐能满足生产，并为将来扩产留有余地。 阿司匹林物料衡算 24 / 34 附 录 物料衡算的计算附表 表1 醋化反应前物料衡算 物料 名称 SA ACO回收ASP粉子渣子母液 总 量 重量 Kg 907.72330.6 441.00 41。25527.32 9 3 . 组分 名称 A其 它 2O HA ASPHAC 其 它

28、AS其 它 A 其 它 ASP AC2O 其它 - 含量 99.5 98290 6。6 2.8 1 9 015 103 阿司匹林物料衡算 25 / 34 % 5。 .5 5 。 。 5 折纯 g 388 。18 1 9 3 24 3. 0 6. 20 3 9 5 29. 12 。 4 4 63 0. 62 5 2 0 。 03 289.1 0 38 67 192 。73 57 82 表醋化反应后物料衡算 物料名称AP母 液损耗总量 重量Kg5114.443807136.6962.14 组分名称 ASP SP HACAC2O 其它 - 含量% 100 5 7210 折纯Kg5114。 4 57。

29、 14。 14 438。07131.2 表3 酸洗离心前物料衡算 阿司匹林物料衡算 26 / 34 物料名 称 ASP 母液醋酸总量去醋化母液总量 重量Kg12 89 5 484658650。61 16786 。70 384.4 2064 。3 4 组分 名称 ASPASPHCAAC2 其它HC其它 S P HAA 其它 含量 1 。51。5 1572 1 3 折纯12 89.5 1 726 38 9。 4 484 。 6 14 。39 1625 .8 24.7 6 8 2775 4 385. 6 115 。 4 阿司匹林物料衡算 27 / 34 表4酸洗离心前物料衡算 物料名称S母液损耗总量

30、 重量Kg1397。6855.203.821667 组分名称 ASP HCAPACACO其它 含量97。.547 3 折纯Kg1137 .74 59. 94 819. 3 43 。40 46 2 175.65- 表5 水洗离心物料衡算 水洗离心前物料衡算水洗离心后物料衡算 物料名称A洗剂水总量 ASP 洗剂水损耗总量 重量Kg598.81138。9 9 577 .0 5216。132.14446 9 657 .0 组分名称 ASPHAC H2 A H2OASP HA H2O- 阿司匹林物料衡算 28 / 34 含量%97。 2.5 10 -9730.4 27。 6 - 折纯Kg50 。8 4

31、29 。97 13789 - 500 .26 156 。5 5 9 8.66 1158. 1 表6 干燥物料衡算 干燥前物料衡算干燥后物料衡算 物料名称 ASP 总量成品粉子渣子失重损耗总重 重量K526.765 6 76 00.00 41.25 5。25 6.5 7。 4 5216 。76 组分名称S H2/H C 其它AS其它AS其它 - 阿司匹林物料衡算 29 / 34 含量%7 399. 0。59 。5 1。 9 5 05 - 折纯Kg5 0 。26 6。 50 - 75 25 40 63 0。 2 .2 2 0。 - 阿司匹林物料衡算 30 / 34 表 回收前物料衡算 物料名称一次

32、母液循环母液洗剂酸（回收）总量 重量g92。591378。99137。444 1 组分名称 ASP ACA 其它 APHA AC2O 其它AC H2O- 含量% 5 8。5 1.5- 折纯g0 .8 215 . 234 21 878 344 75 937 71 7.5 8 . 9 135.49 2.6 - 表 回收前物料衡算 物料名称回收品回收醋酸循环母液残液损耗总量 重量K441。00233138。9954。1235 阿司匹林物料衡算 31 / 34 75 .58。8 9 组分名称APH 其它 HAC/AC2O 其它 AS HACAC2O 其它 - 含量%9 。 . 28851。52 682

33、 - 折纯Kg 9 9 29 1 1 12.3 5 22962334 97 3 4 75 93 .7 27 58 6. 5 - 阿司匹林物料衡算 32 / 34 表9 设备一览表 设备名称规格规格型号单位数量 母液计量罐搪玻璃 100L(利旧)台 醋酐计量罐铝100L（利旧)台 1 醋化溶解罐搪玻璃 150L（利旧）台 醋化过滤罐搪玻璃 3000L（利旧）台 1 醋化反应罐搪玻璃 3000L（利旧）台 6 缓冲罐铝60100台 1 渗滤罐铝37002200300台 2 冰酸洗涤罐铝9001400（利旧 ） 台 1 酸洗抽料斗不锈钢 001300台 袋滤捕集器不锈钢 704020台 离心机不锈钢

34、 S100台 6 水洗打浆罐不锈钢 500L（利旧）台 2 水计量罐不锈钢 （利旧)台 2 母接收罐不锈钢 000L台 1 洗涤水接收槽不锈钢 100台 1 干燥抽料斗不锈钢 900400台 3 湿品料仓不锈钢 100100台 1 阿司匹林物料衡算 33 / 34 00 流化床不锈钢 45001台 振荡筛不锈钢 S-60台 3 成品料仓不锈钢 12020台 2 捕集器不锈钢 - 台 1 沉降室(不锈钢）不锈钢 3000100030台 1 鼓风机 - 780m3/h台 1 散热器不锈钢 5m2台 4 引风机不锈钢 472 4。0（利旧） 台 1 旋风分离器不锈钢 台 2 母计量罐搪玻璃 BJ2000L（利旧)台 1 -母储罐搪玻璃 3000(利旧)台 母液蒸馏罐搪玻璃 000L(利旧）台 2 玻璃塔玻璃002000台 1 冷凝器不锈钢 0m(利旧）台 2 感谢您的阅览以及下载，关注我，每天更新