阿司匹林的分工段工艺设计与开题报告.doc

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1、天津*学院 毕业环节论文 设计设计(论文论文)题目题目：阿司匹林的工段工艺设计 目录目录 目录.1 1 概述概述3 1.1 阿司匹林的的性质阿司匹林的的性质.4 1.1.1 理化性质.4 1.1.2 临床上用途.4 1.2 发展简史发展简史.5 1.3 国内外生产现状国内外生产现状.6 1.3.1 市场分析.6 1.3.2 生产情况.6 1.3.3 市场情况.7 2 生产工艺生产工艺 7 2.1 设计内容设计内容.7 2.2 生产工艺生产工艺.7 2.3 生产工艺流程确定生产工艺流程确定.8 2.3.1 生产工艺流程.8 2.3.2 工艺流程图.8 2.4 工艺过程说明工艺过程说明8 2.4.

2、1 醋化岗位.8 2.4.2 酸洗离心洗涤.9 2.4.3 水洗离心洗涤.9 2.4.4 干燥岗位.9 2.4.5 回收岗位.9 3 物料衡算物料衡算 9 3.1 溶解罐的物料衡算.9 3.2 酰化反应的物料衡算.11 3.3 渗滤槽的物料衡算.12 3.4 酸洗离心机的物料衡算.13 3.5 水洗离心机的物料衡算.14 3.6 流化床的物料衡算.16 4 能量衡算能量衡算 16 4.1 反应罐能量衡算16 4.1.1 比热容的计算.17 4.1.2 能量衡算.18 5 主要工艺设备计算主要工艺设备计算19 5.1 工艺设备选型原则.19 5.2 工艺设备计算.19 5.2.1 醋化反应釜.1

3、9 5.2.2 夹套的计算.20 5.2.3 筒体的材料和壁厚.22 5.2.4 水压试验及其强度校核.23 5.2.5 选择釜体法兰.24 5.2.6 选用手孔、视镜、温度计、和工艺接管.25 5.2.7 搅拌器的设计计算.26 5.2.8 容器支座的选用计算.26 5.3 酸洗离心机.26 5.4 水洗离心机.26 5.5 振动流化床干燥器.27 5.6 母液蒸馏罐.27 5.7 循环母液反应罐.27 6 管道设计管道设计27 6.1 管道计算.27 6.1.1 水杨酸的进料管道的计算.28 6.1.2 酸酐的进料管道的计算.28 6.1.3 母液的管道进料计算.28 7 车间布置设计车间

4、布置设计.29 7.1 概述.29 7.2 车间布置设计的依据.29 7.3 车间布置设计应考虑的因素.30 7.4 车间布置设计的程序.30 7.5 车间设计的成果.31 8 公用工程公用工程31 8.1 排水系统.31 8.2 电气和照明33 8.2.1 电气设计和安装.33 8.3 环境消毒.33 8.3.1 灭菌与消毒.33 9 技术经济技术经济34 9.1 投资指标.34 设计体会设计体会35 参考文献参考文献36 阿司匹林 是历史悠久的解热镇痛药，它诞生于 1899 年 3 月 6 号。早在 1853 看夏天，弗雷德克热拉尔（Gerhardt）就用水杨酸与酸酐合成了乙酰水 杨酸，但

5、没能引起人们的重视：1898 年德国化学家菲霍夫曼又进行了合成，并 为他父亲治疗风湿关节炎，疗效极好：1899 年由德莱塞介绍到临床，并取名为 阿司匹林（Aspirin） 。到目前为为止，阿司匹林已应用百年，成为医药史上三大 经典药物之一，至今它仍是世界上应用最广泛的解热、镇痛和抗炎药，也是作 为比较和评价其他药物的标准制剂。在体内具有抗血栓的作用，它能抑制血小 板的释放反应，抑制血小板的聚集，这与 TXA2 的减少有关。临床上用于预防 心脑血管疾病的发作。 阿司匹林于 1898 年上市，近年来发现它还具有抗血小板凝聚的作用，于是 重新引起了人们极大的兴趣。将阿司匹林及其他水杨酸衍生物与乙烯醇

6、、醋酸 纤维素等含羟基聚合物进行熔融酯化，使其高分子化，所得产物的抗炎性和解 热止痛性比游离的阿司匹林更长效。 1.1 阿司匹林的的性质 阿司匹林化学名为：2 一(乙酰氧基)苯甲酸，又名醋柳酸，或乙酰水杨酸。 1897 年由水杨醋和醋酐反应制成，是应用最早和最广泛的解热镇痛药，临床应 用已逾百年。 1.1.1 理化性质 本品为白色结晶或结晶性粉末，无臭或身徽酸臭，味徽酸。徽溶于水，易 溶于乙醇。显酸性，可溶于碳酸钠及氢氧化钠。稳定性差，极易水解，生成水 杨酸(具毒副作用)和醋酸。 中国药典规定要检查游离水杨酸，遇三氯化铁试 液显紫堇色。生产中还可产生醋酸苯酯、水杨酸苯酯和乙酰水杨苯酯。这些杂

7、质由于不含羧基，故不溶于碳酸钠试液中。产生的少量乙酰水杨酸酐杂质可引 起过敏反应。 用途：本品的解热、镇痛、抗炎作用较强，能选择地使细胞内环氧合酶 (cox)乙酰化，抑制环氧合酶(cox)的活性，影响下丘脑中枢致热因子前列腺索 (PG)的合成，使体温中枢恢复调节体温的正常反应。 1.1.2 临床上用途 1.1.2.1 小剂量可勰热、镇痛，用于感冒退热、缓解头痛和全身痛。 阿司匹林通过对环氧合酶(COX)的抑制而减少前列腺素(PC)的合成，由此 减少组织充血、肿胀，降低对疼痛的敏感性，具有中等程度的镇痛作用。可缓 解轻度或中度的疼痛，对钝痛如头痛、牙痛、神经痛、关节痛、肌肉痛及月经 痛等有较好的

8、镇痛效果，也用于感冒、流感等退热。丽对创伤性剧痛或内脏平 滑肌痉挛引起的绞痛几乎无效，但由于仅对疼痛、发热的症状有缓解作用，不 能解除疼痛、发热的致病原因，也不能防止疾病的发生，需同时应用其他药物 参与治疗，故不宜长期服用。 阿司匹林服后吸收迅速而完全，解热、镇痛作用较强，作用于下丘脑体温 中枢引起外周血管扩张、皮肤血流增加，出汗，使散热增强而起到解热作用。 能降低发热者的体温，对正常体温则无影响。阿司匹林可减少炎症部位具有痛 觉增敏作用的物质前列腺素(PG)的生成，故有明显的镇痛作用， 1.1.2.2 大剂量可抗风湿，用于治疗风湿热、风湿性关节炎、类风湿性关节 炎等疾病。 阿司匹林为治疗风湿

9、热的首选药物，用药后可解热、减轻炎症，使关节症 状好转，血沉下降，但不能去除风湿的基本病理改变，也不能预防心脏损害及 其他合并症。阿司匹林除治疗风湿性关节炎外，也用于治疗类风湿性关节炎， 可改善症状，为进一步治疗创造条件。此外，本品也用于骨关节炎、强直性脊 椎炎、幼年型关节炎以及其他非风湿性炎症的骨骼肌肉疼痛，也能缓解症状。 1.1.2.3 抑制血小板凝集，可用于防治动脉血栓和心肌梗死。 阿司匹林对血小板聚集有抑制作用，阻止血栓形成，临床可用于预防暂时 性脑缺血发作、心肌梗塞、心房颤动、人工心脏瓣膜、动静脉瘘或其他手术后 的血栓形成。 1.1.2.4 粉末外用治足癣。 1.1.2.5 其他方面

10、的临床应用 ASP 用于眼科黑蒙症，是由于视网膜血栓引起的发作性单侧视力消失，采 用 ASP 治疗，每 13 给予 0659，可获得较好疗效。ASP 用于治疗胆道蛔虫症， 一次 19，一日 23 次连用 23 日；阵发性绞痛停止，24 小时后停用，然后进 行驱虫治疗，有效率可达 90以上。ASP 对血小板增多症有效，可改变血小板 减少性紫癜，溶血性尿毒症；亦可用于镰状细胞性贫血，ASP 合用尿激素等可 减少溶血性尿毒症所致慢性肾脏病变的病发率。 1.2 发展简史 早在 1853 年夏尔，弗雷德里克热拉尔(Gerhardt)就用水杨酸与醋酸合成了 乙酰水杨酸，但没能引起人们的重视；1898 年德

11、国化学家菲霍夫曼又进行了合 成，并为他父亲治疗风湿关节炎，疗效极好；1899 年由德莱塞介绍到临床，并 取名为阿司匹林(Aspirin)。到目前为止，阿司匹林已应用百年，成为医药史上 三大经典药物之一，至今它仍是世界上应用最广泛的解热、镇痛和抗炎药，也 是作为比较和评价其他药物的标准制剂。在体内具有抗血栓的作用，它能抑制 血小板的释放反应，抑制血小板的聚集，这与 TXA2 生成的减少有关。 临床上 用于预防心脑血管疾病的发作。 阿司匹林于 1898 年上市，近年来发现它还具有抗血小板凝聚的作用，于是 重新引起了人们极大的兴趣。将阿司匹林及其他水杨酸衍生物与聚乙烯醇、醋 酸纤维素等含羟基聚合物进

12、行熔融酯化，使其高分子化，所得产物的抗炎性和 解热止痛性比游离的阿司匹林更为长效。 根据文献记载，都说阿司匹林的发明人是德国的费得克期霍夫曼，但这项 发明中，起着非常重要作用的还有一位犹太化学家阿图尔艾兴格林。 阿图 尔艾兴格林的辛酸故事发生在 1934 年至 1949 年间。1934 年，费利克斯霍夫 曼宣称是他本人发明了阿司匹林。当时的德国正处在纳粹统治的黑暗时期，对 犹太人的迫害已经愈演愈烈。在这种情况下，狂妄的纳粹统治者更不愿意承认 阿司匹林的发明者有犹太人这个事实，于是便将错就错把发明家的桂冠戴到了 费利克斯霍夫曼一个人的头上，为他们的“大日耳曼民族优越论”贴金。纳粹统 治者为了堵住

13、阿图尔艾兴格林的嘴，还把他关进了集中营。第二次世界大战结 束后，大约在 1949 年前后，阿图尔艾兴格林又提出这个问题，但不久他就去 世了。从此这事便石沉大海。 英国医学家、史学家瓦尔特斯尼德几经周折获 得德国拜尔公司的特许，查阅了拜尔公司实验室的全部档案，终于以确凿的事 实恢复了这项发明的历史真面目。他指出：在阿司匹林的发明中，阿图尔艾兴 格林功不可没。事实是在 1897 年，费利克斯霍夫曼的确第一次合成了构成阿 司匹林的主要物质，但他是在他的上司知名的化学家阿图尔艾兴格林的指 导下，并且完全采用艾兴格林提出的技术路线才获得成功的。 1.3 国内外生产现状 1.3.1 市场分析 百年老药阿司

14、匹林凭借其低廉的价格和较小的不良反应赢得了市场的普遍 认可，现已成为世界上最重要的解热镇痛药之一。近年来，阿司匹林的适用范 围已从解热镇痛药向心血管病预防用药领域扩展，在心血管病预防用药量不断 增加的推动下，其市场得到进一步的上升空间。事实上，除了心血管病方面， 阿司匹林还在其他疾病上有独特的疗效，例如：防治糖性白内障、治疗抗生素 所致听力障碍、抗衰除皱、改善老年男性性功能、治疗艾滋病、癌症等 。 1.3.2 生产情况 从 2O 世纪 5O 年代开始生产至今，我国的阿司匹林产业经历了半个世纪 的调整 ，目前持有阿司匹林原 料药生产批准文号的企业 有 16 家，已通过原 料药 GMP 认证的企业

15、有 10 家，生产规模超过千吨的企业 有 8 家。多年来， 我国阿司匹林主要生产企业有 3 家_山东新华制药集团、南京制药厂、吉林恒 河制药有限公司。这三大企业的年产能都超过 3000 吨，产量和出口量多年来占 据全国 85左右的份额，呈三足鼎立之势。 但近年来，这种三足鼎立的局面在悄然发生变化。南京制药厂阿司匹林原 生产规模为 3500 吨、年产量 3000 吨，后因环保问题，几年前将原料药生产厂 区搬迂到南京化学工业园区。搬迁后的生产 尚未恢复到以前水 平。吉林恒河 制药 有 限公 司原生 产规模为 4500 吨、年产量 3500 吨，前不久亦因环保问 题正在 进行厂区搬迁，老厂区的阿司匹

16、林已停产，新厂区生产正在建设之中。 最近以来，山东新华制药集团的阿司匹林产销量增长迅速，该产品已成为 企业的重点产品之一，生产 规模一扩再扩，产能已由 1996 年的 2000 吨扩大 到目前的 8000 吨左右，年产量已从 1996 年的 1000 多吨增长到 6000 多吨，占 全国的近 60，成为我国阿司匹林生产当之无愧的龙头老大。该企业的阿司匹 林多年来大部分出口欧美市场 ，出口量约占全国的 70。 2007 年，新华制药 和山东隆信集团共同出资组建了山东新华隆信化工有限公司生产阿司匹林主要 原料水杨酸，年产能达到 12000 吨，成为 中国最大的水杨酸生产基地，从而为 山东新华 制药

17、集 团进一步扩大阿司匹林产能打下了基础。 由于受到国内外阿司匹林市场需求旺盛，以及南京制药、吉林制药等厂区 搬迁造成市场供应空缺等因素的刺激，有不少企业加大了对 阿司匹林生产 的 投入，一些企业 的规模和产量在迅速扩大，成为阿司匹林生产的新主力军，如 河北敬业化工集团医药化工分公司、陕西华阴锦前程药业有限公司、牡丹江双 友化工制药有限公司、湖南中南制药有限公司等等。这些企业都已通过了阿司 匹林原料药 GMP 认证，年生产规模都达到 1500 吨以上。其中，河北敬业化工 集团医药化工分公司生产规模达到 3000 吨，年产量为 2500 吨；陕西华阴锦前 程药业有限公司生产规模达到 2500 吨，

18、年产量达 2000 吨，成为阿司匹林生产 的后起之秀。 1.3.3 市场情况 近年来，由于化工原料、基本能源、环保治理、人工费用等各项开支都在 不断上涨，人民币汇率逐步走高，推动了阿司匹林生产成本有较大上升，企业 面临的成本压力越来越大。21 世纪初，阿司匹林国内市场价格在每公斤 1517 元人民币 ，到 2006 年已达到每公斤 2223 元人民币。 目前为每公斤 2425 元人民币，有企业 DC 一 90 规格阿司匹林报价达每公斤 3537 元人民币。自 2007 年 7 月 1 日起，国家调整了阿司匹林等众多医药原料药出口退税税率， 税率从 13下调至 5，降低了 8 个百分点。受此影响

19、，阿司匹林出口价格仍 有上升的动力。此外，国家的环保治理力度也在加大，人民币汇率还会上升， 预计今后阿司匹林价格仍会稳中趋升。 多年来，我国阿司匹林大部分出口到美国、欧洲等地，出口量占总出口量 的较大部分。全世界主要的阿司匹林市场为欧洲、北美等地 ，每年消耗的阿司 匹林约占全球总量的近 23。美国是世界上最大的阿司匹林市场，每年耗用的 阿司匹林原料药约占世界总产量的 30左右，欧洲也是阿司匹林主要的消费地 区，每年的消费量达万吨之多。 2 生产工艺 2.1 设计内容 本设计以年产 1000 吨阿司匹林的生产工段，采用比较成熟的合适的酰化法 进行生产。 2.2 生产工艺 阿司匹林的传统制备方法是

20、以浓硫酸作催化剂进行 O酰化反应，产率一 般在 75%左右，但浓硫酸对设备的腐蚀性较大，对环境污染大，且易发生副反 应而使产品色泽深，不利于提纯。研究表明可用固体超强酸或多酸来代替浓硫 酸作催化剂，但这些方法的制备过程较为复杂，需要专用设备。因此就必须寻 找一种催化效果良好、简单易得同时对环境污染较小的可以进行工业化的新型 催化剂。 本设计采用酰化法来生产阿司匹林，以水杨酸作为起始原料，经过酰化、 粗制、精制、等化学、物理过程生产阿司匹林产品。 本设计主要分为三个工段:第一工段为反应阶段、第二工段为粗制阶段、第 三工段为精制阶段。 化学反应方程式为： OH O OH H3C C O OH H3

21、C C O O C O CH3 OH O O C CH3 O H 2.3 生产工艺流程确定 2.3.1 生产工艺流程 醋酐.水杨酸酰化酸洗离心水洗离心气流干燥旋风分离阿司匹 林 2.3.2 工艺流程图 水杨酸 酸酐 母液 酰化 酸洗离心水洗离心气流干燥 母液 旋风分离阿司匹林 2.4 工艺过程说明 2.4.1 醋化岗位 第一次投料：按醋酐总量与含量计算水杨酸总投料量，检斤称重，将总投 料量的三分之二水杨酸投入醋化罐中，再将醋酐一次全部加入罐中，在搅拌情 况下，水汽加热 1h，使内温升到 8084，析出晶体，保温 40min60min 后，缓慢均匀降温到 55。 第二投料：待罐内降至 55时，把

22、剩余的三分之一水杨酸投到醋化罐中。 水温升温 90min 至 8082，保温 1h，取样测终点，游离水杨酸0.15， 如终点不到可延长保温时间或补加醋酐，直到终点。检查合格，方可进行第二 次降温，缓慢降至 70，将已溶解的回收品溶液通过过滤器抽入反应罐中 【（回收品+粉）：母液=1：1.70kg/L,加温 8080】抽滤完毕，保温 30min 用水汽混合降至 50，缓慢加入同温的稀释母液 200L300L,然后用水蒸气继 续降温至 40（夏天）或 30（冬天） ，全开冷水，降至 1518，查终点 合格后放料（夏天 30 可用盐水进行后期降温）夏季 2224放料 2.4.2 酸洗离心洗涤 用 5

23、50.15Kg 冰醋酸将渗滤好的湿的阿司匹林在渗滤槽中全部洗涤一次（洗 均） ，用真空将渗滤好的乙酰水杨酸抽入料斗，再放入离心机中，把料摊平慢车， 均匀后在全速开车甩 15min，甩开母液和洗涤水酸，停车，将离心机中的乙酰 水杨酸抽入水洗料斗中，含酸量2.5，洗涤水含酸量13。 2.4.3 水洗离心洗涤 将料斗中物料放入离心机中，用手将料摊开，用含 0.2磷酸的水洗 （200L/机） ，将含磷酸水甩净，再用清水 10L 洗涤，全速甩 20min25mim（含水量 3.0）将料抽入干燥斗中。洗涤水为本岗自制的蒸馏 水，氯化物合格。 2.4.4 干燥岗位 将料斗中的湿品乙酰水杨酸放入湿品料仓中，经

24、螺旋推进器送入流化床干 燥器内，控制进风口压800Mpa，进口温度 7884，进行干燥，经旋风分 离器分去粉子，其尾气经袋滤器后排空，沸腾流化床的成品，经冷风段，并经 过筛机筛去渣子，成品进入干品料仓，分装成袋 25Kg，成桶（出口 25Kg） ，待 检验合格后包装，准备入库，每批清理一次粉子，称重，交醋化岗处理。 2.4.5 回收岗位 一次母液回收处理：一次母液升温 65，经膜式发器在真空-0.088Mpa 条件下蒸酸，每小时处理 400L500L，膜式蒸发器气压0.2Mpa,蒸出的醋酸 经酸洗一部分，做洗涤酸用，其余经检验合格（含量98.5）入库，浓缩液 入结晶罐降温析结果，再溶掉部分细粉

25、，留下品种保温 2h4h,缓慢降温至 4050，放料离心，用冰醋酸洗涤后，全速离 20min，得回收品，经检验 合格后交酰化套用，母液循环回收。 循环母液处理：循环回收母液与一次母液体积比 1：1.52 配比，在 96100，保温 1.5h3h，以一次母液回收方法进行处理，回收乙酰水杨酸。 循环母液处理：循环回收母液套用 20 批左右其胶体增多无法正常回收，故 而可将残液中加入冰醋酸，其配比为 1：1.11.5，保温 3h5h，对胶体进行酸 解而后再蒸馏降温，结晶，离心，回收乙酰水杨酸，酸化二次后，再不能回收 乙酰水杨酸，将残液进行蒸酸，汽压 0.2Mpa 蒸至不能出酸后，再加水蒸稀酸， 蒸酸

26、剩余的残液再加水稀释，打入水解罐，加氢氧化钠溶液进行碱解 4h6h， 温度 95100，ph 为 910，得水杨酸钠，碱解液打入酸析罐，用 30左 右的稀硫酸溶液 4550温度下，进行酸析，得回收工业水杨酸，ph1.0 终 点到降温到 30，离心放到料用 30的水洗至硫酸盐 1，全速甩干水分， （含水分 15） ，得到回收工业酸品，再经干燥室 70，出料检斤，化验后干 品送升华室重投回手升华酸。 3 物料衡算 计算依据： 年产量：1000 t 年工作日：300 天 日产量：3.333 t 转化率： 99% 收率：98.1% 物料计算以日产量为基准。 3.1 溶解罐的物料衡算 根据吉林恒河制药厂

27、和山东新华制药厂的参考公式，可得： 回收品母液=11.7 （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=294Kg 粉子+渣子=3.5Kg+27.5Kg =31Kg 所以计算出母液量为： 294Kg1.7+31Kg2.5 =499.8Kg+77.5Kg =577.3Kg 综合以上计算，得： 进料： 粉子=3.5Kg 渣子=27.5Kg 回收品=294Kg 进料： 母液量=577.3Kg 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=902.3Kg 3.2 酰化反应的物料衡算 溶解罐 年产量为 1000t，一年按 300 个工作日计算，可得出

28、日产量为： 1000t/300 天=3333Kg/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 98.1%。 又因为:产品收率=产品/（水杨酸1.3043）=0.981 则水杨酸投料量=3333Kg/（0.9811.3043） =2604.89Kg 根据阿司匹林生产设计的经验公式： 水杨酸投料量=（醋酐含量）/0.8200.836 =2604.89Kg 此物料衡算中运用经验常数 0.830；并且醋酐含量为 98%； 则投入醋酸量=7815.44Kg0.830/0.98 =2206.18Kg 同时因为醋酐中的醋酸的含量为 2% 则

29、 HAC 质量=2206.182% =44.12Kg 根据吉林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=水杨酸+酸酐 =2604.89Kg+2206.18Kg =4811.07Kg 由此的投入反应罐母液量为 4811.07Kg/6.8=707.51Kg 综合以上计算，得： 进料： 水杨酸=2604.89Kg 酸酐=2206.18Kg 进料： 溶解罐中的出料=902.3Kg 投入反应罐的母液量=4811.07Kg/6.8 酰化反应釜 =707.51Kg 出料： 此工艺过程可近似不考虑损耗，即完全出料: 即出料 = 水杨酸+酸酐+溶解罐中的出料+投入反应

30、罐的母液量 =6420.88Kg 3.3 渗滤槽的物料衡算 因为 1.1 和 1.2 中的母液均来自于此工艺过程，即 渗滤掉的母液量=577.3Kg+707.51Kg =1284.81Kg 进入工艺 1.1 和 1.2 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=1284.81Kg/44.3%55.7% =1615.44Kg， 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1.42% =6420.88Kg1.42% =91.18Kg 所以此

31、工艺得到粗品阿司匹林=6420.88Kg-1284.81Kg-1615.44Kg-91.18Kg =3429.45Kg 综合以上计算，得： 进料： 完全来自酰化反应罐中的出料=6420.88Kg 出料： 粗品阿司匹林=3429.45Kg 渗滤结束后剩余的母液量=1615.44Kg 出料： 渗滤掉的母液量=1284.81Kg 渗滤槽 表 1 酯化反应前物料衡算表 物料 名称 水杨酸酸酐回收阿 司匹林 粉子渣子母液总量 重量 Kg 2604.892206.1829427.53.51284.816420.88 表 2 酯化反应后的物料衡算表 物料名称阿司匹林母液损耗总量 重量 Kg3429.4529

32、00.2591.186420.88 3.4 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 98.5%， 又根据经验公式：醋酸/（阿司匹林+母液）=19.17 所以确定投入醋酸量=（阿司匹林+母液）/9.17 =（3429.45+1615.44）/9.17 =550.15Kg 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 34.88%，所以 离心出来的母液=总投料量34.88% =（550.15Kg+3429.45Kg+1615.44Kg）34.88% =1951.55Kg，进入回收工艺。 又由于醋酸的

33、挥发及设备的老化造成了一定的损耗，损耗率一般为 3.1%3.3%，本次设计取 3.18%。 所以确定损耗=总投料量3.18% =（550.15Kg+3429.45Kg+1615.44Kg）3.18% =177.92Kg。 以此计算出湿品阿司匹林=总投料量-离心出来的母液-损耗 =（550.15Kg+3429.45Kg+1615.44Kg）-1951.55Kg- 酸洗离心机 177.92Kg =3465.52Kg 综合以上计算，得： 进料： 来自于渗滤槽中的出料 粗品阿司匹林=3429.45Kg 渗滤结束后剩余的母液量=1615.44Kg 进料： 醋酸=550.15Kg 出料： 湿品阿司匹林=3

34、465.52Kg。 要保证湿品中醋酸含量2.5%，本设计计算时取 2.5%。 出料： 离心出来的母液=1951.55Kg Kg 表 3 酸洗离心物料衡算 酸洗离心前物料衡算酸洗离心后物料衡算 物料 名称 阿司匹林母液酯酸总量阿司匹林母液损耗总量 重量 Kg 3429.451615.44550.185595.073465.521951.55177.925595.07 3.5 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 ASP 的比例 =13.77， 所以洗剂水量=湿品 ASP/3.77 =3465.52Kg/3.77 =919.23Kg。 又根据离心机的脱水能

35、力，经验值为 20.1%， 所以脱水量=总投料量20.1% 水洗离心机 =（919.23Kg+3465.52Kg）20.1% =881.33Kg。 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 0.65%0.70%，本次设计取 值为：0.685%，所以可确定： 损耗量=（919.23Kg+3465.52Kg）0.685% =30.04Kg. 依此得出湿品 ASP=总投料量-损耗-脱水量 =919.23Kg+3465.52Kg -30.04Kg-881.33Kg =3473.38Kg。 综合以上计算，得： 进料： 湿品 ASP=3465.52

36、Kg。 进料： 洗剂水量=919.23Kg。 出料： 湿品阿司匹林=3473.38Kg 出料： 脱水量=881.33Kg。 表 4 水洗离心物料衡算 水洗离心前物料衡算水洗离后前物料衡算 物料 名称 阿司匹林洗剂水总量水杨酸洗剂水损耗总量 重量 Kg 3465.52919.234384.753369.18881.3330.044384.75 3.6 气流干燥的物料衡算 根据物料计算，干燥物料总重为：3473.38Kg， 含水量为 3%，即 104.20 Kg 进行完全脱水即干燥失重为 104.20Kg 因为流化床的排空系统和机器本身造成的损耗一般为：0.15%0.171%，本次 气流干燥 器

37、设计取 0.150%，所以损耗量为：3473.380.150%=5.21Kg。 在沉降室和扑集器得到粉子，渣子质量为 31.Kg，由总产率为 98.1%，成品量 3332.97Kg（符合设计要求） 综合以上计算，得： 进料： 来自于水洗离心机， 湿品阿司匹林=3473.38Kg。 出料： 得到成品=3332.97Kg。 表 5 干燥物料衡算 干燥前物料衡算干燥后物料衡算 物料名称阿司匹林总量成品其他损耗总量 重量 Kg 3473.383437.383332.97104.205.213473.38 4 能量衡算 4.1 反应罐能量衡算 Q1 、t1 Q4 、t4 Q2 、t2 Q5 、t5 Q6

38、 反应罐能量衡算可表示如下式： Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 Q1-SA 与醋酐带入设备的热量 KJ； Q2-加热剂水蒸汽传给物料的热量 KJ； Q3-过程反应热 KJ； Q4-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 KJ； t1-SA 与醋酐进入设备的温度，t1=20； t2-加热剂水蒸气的进入温度，t2=142.9； t3-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 名称Cp 温度 t5-加热剂水蒸汽流出时的温度，t5=80。 4.1.1 比热容的计算 （一）经化学基础数据

39、手册可查得乙酸与醋酐的比热容，见下表 （二）ASP 与 SA 比热容的计算 大多数液体的比热容在 1.72.5KJ/(kg.)之间，少数液体例外，如液氨与 水的比热容比较大，在 4 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=CS a + (1-a) 式中 C-水溶液的比热容 KJ/(Kg.); CS-固体的比热容 KJ/(Kg.); 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

40、，再由化 合物的分子量换成比热容。 表 6 基团结构摩尔热容J/(mol.) 基团C6H5COOHOCOOHCH3 20 116.3677.7829.6243.3441.9041.36 温 度 80 131.0690.8430.6845.3863.6846.40 所以 ASP 的比热容 = (C6H5-) + (-COOH) + (-O-) + (-CO-) + (-CH3)/180.2 AS 的比热容 = (C6H5-) + (-COOH) + (-OH) /138.1 经以上式子可求得所需比热容（KJ/Kg） 表 7 比热容（KJ/Kg） 2080 乙酸1.351.41 醋酐1.992.0

41、1 阿司匹林2.26 水杨酸1.712.07 4.1.2 能量衡算 1.1. Q1Q1 与与 Q4Q4 Q1 与 Q4 均可用下式计算 Q1（Q4）=mct KJ; 式中 m-输入（输出）设备的物料质量 Kg； c-物料的平均比热容 KJ/Kg; t-物料的温度； 利用（1）Q1=mct 2604.89Kg1.71KJ/Kg+2206.18Kg1.99 KJ/Kg20 =1.77105KJ Q4=(3333Kg2.26 KJ/Kg+1569.421.41 KJ/Kg) 80 =7.80105 KJ 2.2. Q2Q2，Q5Q5 Q2 与 Q5 军可用下式计算： Q2（Q5）=mct KJ; m

42、-水的重量 Kg； c-水蒸汽比热容 KJ/Kg t-温度 Q2=10006420.88Kg/300 天4.2 KJ/Kg142.9 =128.46105KJ Q5=6420.88Kg1000 /300 天4.2 KJ/Kg80 =71.91105KJ 3.3. Q3Q3 Q3=27.2KJ/mol180.1g/mol1000 =32.64105KJ 由 Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6； Q6=Q1+Q2+Q3-Q4-Q5； =1.77105KJ+128.46105KJ-32.64105KJ-7.80105KJ-71.91105KJ =17.88105KJ 5 主要工艺设备计算 5.1 工

43、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。 （2）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。 5.2 工艺设备计算 5.2.1 醋化反应釜 5.2.1.1 反应釜体积的计算： 釜式反应器间歇操作时，每处理一批物料都需要一定的出料，清洗，加料 等辅助操作时间，故处理一定量物料所需要的有效体积不仅与反 应时间有关， 而且与辅助操作时间有关。 )(tTVV hR :反应器的有效体积或反应体积，即物料所占有的体积， R V

44、3 m :每小时所需要处理的物料体积， h V 3 m T：达到规定转化率所需要的反应时间，h t:辅助操作时间，h 决定反应器的总体积,还要考虑装料系数 T V = T V r V 日处理量为 6420.88Kg，则每小时处理量为 6420.88/24267.54Kg 混合物密度由下面公式求得： 3 3 2 2 1 1 1 水杨酸的相对密度为 1.44，酸酐的相对密度为 1.08，醋酸的相对密度 1 2 为 1.05，分别为水杨酸，酸酐，醋酸的质量分数。 3 1 2 3 88.642005 . 1 82.1609 88.642008 . 1 18.2206 88.642044 . 1 89.

45、26041 求出19 . 1 每小时处理的体积为 267.54/11900.22 3 m 反应时间为 6 h，每批料辅助时间为 0.5 h， 0.22（6+0.5）1.43 R V 3 m 1.43/0.81.79 T V 3 m 5.2.1.2 反应釜的筒体直径及高度DH m D H V D t 239 . 1 2 . 114 . 3 79 . 1 44 3 3 将计算结果圆整至公称直径标准系列，选取筒体直径 D1200mm, 查附录， DN1200mm 时标准椭圆封头曲面高度，直边高度，封mmh300 1 mmh40 2 头容积，表面积，由手册计算得每一米高的筒体容积 3 272. 0mV

46、h 2 71 . 1 mFh 为，表面积 3 1 131 . 1 mV 2 1 77. 3mF m V VV H h 342 . 1 131 . 1 272 . 0 79 . 1 1 筒体高度圆整为 H=1400mm 于是 H/D=1400/12001.16，复核结果基本符合原定范围。 5.2.2 夹套的计算 夹套内径 D1，可以根据筒体内径 D 选取21 表 8： D600500700180020003000 1 D D+50D+100D+200 则夹套的内径为=1200+100= 1300 mm 1 D 有前面知道，装料系数； 8 . 0 夹套的高度计算如下： 2 2 1 023 . 1

47、2 . 1 4 14 . 3 272 . 0 79 . 1 8 . 0 m V VV H h j 选取夹套高度，刚，这样是便于筒体mmH j 1200mmHHH200 00 法兰螺栓装拆的。夹套传热面积6 2 1 23 . 6 71 . 1 2 . 177 . 3 71 . 1 mHFF j 2 m 夹套传热面积符合设计要求。 由于夹套的介质为水或水蒸气，介质对材料的腐蚀性轻微，故选用 Q235-A 为夹套材料，查手册知道板厚为 4.516 mm。Q235-A 的应许力 =113MPa，夹套安全系统有安全阀，选取夹套设计压力 P=1.1=1.1 0.4 t w P MPa，即 P=0.44MPa。夹套筒体和内筒的环焊缝因无法双面焊和做相应的探伤 检查，从安全考虑，夹套所有焊缝均取焊缝系数，取壁厚附加量的钢板6 . 0 厚度负偏差，单面腐蚀取腐蚀余量。mmC6 . 0 1 mmC1 2 夹套的壁厚计算如下： C P PD t t i d