年產(chǎn)1000噸阿司匹林的工段工藝設(shè)計(jì)1

廣西工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書課題名稱：年產(chǎn)1000噸阿司匹林的工段工藝設(shè)計(jì)Topicname:Anannualoutputof1,000tonsofaspirinsectionprocessdesign系別：生物與化學(xué)工程系專業(yè)：化學(xué)工程與工藝班別：化工071學(xué)號(hào)：200700601030姓名：朱遠(yuǎn)強(qiáng)指導(dǎo)老師：陳曉偉2011年5摘要阿司匹林又稱乙酰水楊酸，已應(yīng)用百年，成為醫(yī)藥史上三大經(jīng)典藥物之一，至今它仍是世界上應(yīng)用最廣泛的解熱、鎮(zhèn)痛和抗炎藥，隨著不斷的研究發(fā)現(xiàn)，其對(duì)其他一些疾病也有著獨(dú)特的療效。百年老藥阿司匹林憑借其低廉的價(jià)格和較小的不良反應(yīng)贏得了市場(chǎng)的普遍認(rèn)可，現(xiàn)已成為世界上最重要的解熱鎮(zhèn)痛藥之一。近年來，阿司匹林的適用范圍已從解熱鎮(zhèn)痛藥向心血管病預(yù)防用藥領(lǐng)域擴(kuò)展，在心血管病預(yù)防用藥量不斷增加的推動(dòng)下，其市場(chǎng)得到進(jìn)一步的上升空間。事實(shí)上，除了心血管病方面，阿司匹林還在其他疾病上有獨(dú)特的療效，例如：防治糖性白內(nèi)障、治療抗生素所致聽力障礙、抗衰除皺、改善老年男性性功能、治療艾滋病、癌癥等。本設(shè)計(jì)的課題是阿司匹林的的合成，年產(chǎn)量為1000噸。是以水楊酸和酸酐為原料，經(jīng)過?；?，結(jié)晶，過濾，干燥生產(chǎn)得阿司匹林的流程設(shè)計(jì)。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容分為兩部分；工藝設(shè)計(jì)和非工藝設(shè)計(jì)。工藝設(shè)計(jì)包括方案設(shè)計(jì)及物料恒算，熱量恒算，主要設(shè)備選型計(jì)算，車間布置設(shè)計(jì)，管路設(shè)計(jì)等。非工藝設(shè)計(jì)包括廠房設(shè)計(jì)，儀表及自動(dòng)化，經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，公用工程，環(huán)保，安全設(shè)施以及繪制工藝流程圖，車間平面布置圖，管道布置圖等，并對(duì)整個(gè)車間的投資與成本進(jìn)行預(yù)算。關(guān)鍵詞：阿司匹林：結(jié)晶：過濾：離心：工藝生產(chǎn)AbstracttheAspirinalsocalledacetylsalicylicacid,hasbeenusedhundredyears,becomemedicalhistory,oneofthreeclassicdrugssinceitisstilltheworldthemostwidelyusedantipyretic,analgesiaandanti-inflammatorydrugs,withthecontinuousresearchfoundthat,ontheotherdiseasealsohasauniquecurativeeffect.100oldmedicineaspirinwithitslowpriceandsmalleradversereactionswinthemarketwithgeneralrecognitionofthe,hasnowbecomeoneoftheworld'smostimportantoneofantipyreticanalgesics.Inrecentyears,theapplicablerangefromaspirinalreadyantipyreticanalgesicstocardiovascularpreventionmedicinehorizons,andheartvasculardiseasepreventiontechniqueincreasesunceasingly,drivenbyitsmarketfurtherascendantSpaces.Infact,asidefromcardiovasculardisease,aspirinalsoinotherdiseaseshaveuniquecurativeeffect,forexample:preventionsugartypeofcataract,treatmentuseofantibioticshearingimpairment,fightdeclineexceptknit,improvesenilemalesexual,treatmentofAIDSandcancer.Thisdesigntopicwasaspirin,thesynthesisofannualoutputis1500tons.Basedonsalicylicacidandanhydrideasrawmaterial,throughacylation,crystallization,filtering,dryingtoaspirinprocessdesign.Themaindesigncontentcanbedividedintotwoparts;Technologicaldesignandtheprocessdesign.Processdesignincludingdesignandmaterialconstantcalculate,heatconstantcalculate,mainequipmentselection,workshoplayoutdesigncalculation,pipelinedesign,etc.Theprocessdesignincludingplantdesign,instrumentandautomation,economicevaluation,utilities,environmentprotection,safetyfacilitiesandrenderingprocessflowdiagram,workshoplayout,pipinglayout,etc,andonthewholeworkshopofinvestmentandcostbudget.Keywords:aspirin:crystal:filtering:centrifugal：craftproduction目錄摘要2Abstract3目錄41概述71.1阿司匹林的的性質(zhì)71.1.1理化性質(zhì)71.1.2臨床上用途71.2發(fā)展簡(jiǎn)史81.3國內(nèi)外生產(chǎn)現(xiàn)狀91.3.1市場(chǎng)分析91.3.2生產(chǎn)情況91.3.3市場(chǎng)情況101.4選題的意義112生產(chǎn)工藝122.1設(shè)計(jì)任務(wù)及內(nèi)容122.2生產(chǎn)工藝122.3生產(chǎn)工藝流程確定122.3.1生產(chǎn)工藝流程122.3.2工藝流程圖132.4工藝過程說明132.4.1醋化崗位132.4.2酸洗離心洗滌132.4.3水洗離心洗滌142.4.4干燥崗位142.4.5回收崗位143物料衡算153.1溶解罐的物料衡算153.2酰化反應(yīng)的物料衡算153.3滲濾槽的物料衡算173.4酸洗離心機(jī)的物料衡算183.5水洗離心機(jī)的物料衡算193.6流化床的物料衡算204能量衡算224.1反應(yīng)罐能量衡算224.1.1比熱容的計(jì)算224.1.2能量衡算235主要工藝設(shè)備計(jì)算255.1工藝設(shè)備選型原則255.2工藝設(shè)備計(jì)算255.2.1醋化反應(yīng)釜255.2.2夾套的計(jì)算265.2.3筒體的材料和壁厚285.2.4水壓試驗(yàn)及其強(qiáng)度校核295.2.5選擇釜體法蘭295.2.6選用手孔、視鏡、溫度計(jì)、和工藝接管305.2.7攪拌器的設(shè)計(jì)計(jì)算305.2.8容器支座的選用計(jì)算315.3酸洗離心機(jī)325.4水洗離心機(jī)325.5振動(dòng)流化床干燥器325.6母液蒸餾罐335.7循環(huán)母液反應(yīng)罐336管道設(shè)計(jì)346.1管道計(jì)算346.1.1水楊酸的進(jìn)料管道的計(jì)算346.1.2酸酐的進(jìn)料管道的計(jì)算356.1.3母液的管道進(jìn)料計(jì)算357泵的計(jì)算選型367.1輸送水楊酸用泵的計(jì)算367.2輸送酸酐用泵的計(jì)算377.3輸送母液用泵的計(jì)算388車間布置設(shè)計(jì)408.1概述408.2車間布置設(shè)計(jì)的依據(jù)408.3車間布置設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素418.4車間布置設(shè)計(jì)的程序418.5車間設(shè)計(jì)的成果429公用工程439.1排水系統(tǒng)439.2電氣和照明449.2.1電氣設(shè)計(jì)和安裝449.2.2照明設(shè)計(jì)和安裝449.3環(huán)境消毒459.3.1滅菌與消毒45消毒劑的選擇和配制47主要消毒和滅菌方法4710技術(shù)經(jīng)濟(jì)4910.1投資指標(biāo)4910計(jì)算機(jī)在化工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用51設(shè)計(jì)體會(huì)與致謝52參考文獻(xiàn)531概述阿司匹林是歷史悠久的解熱鎮(zhèn)痛藥，它誕生于1899年3月6號(hào)。早在1853看夏天，弗雷德克·熱拉爾（Gerhardt）就用水楊酸與酸酐合成了乙酰水楊酸，但沒能引起人們的重視：1898年德國化學(xué)家菲霍夫曼又進(jìn)行了合成，并為他父親治療風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎，療效極好：1899年由德萊塞介紹到臨床，并取名為阿司匹林（Aspirin）。到目前為為止，阿司匹林已應(yīng)用百年，成為醫(yī)藥史上三大經(jīng)典藥物之一，至今它仍是世界上應(yīng)用最廣泛的解熱、鎮(zhèn)痛和抗炎藥，也是作為比較和評(píng)價(jià)其他藥物的標(biāo)準(zhǔn)制劑。在體內(nèi)具有抗血栓的作用，它能抑制血小板的釋放反應(yīng)，抑制血小板的聚集，這與TXA2的減少有關(guān)。臨床上用于預(yù)防心腦血管疾病的發(fā)作。阿司匹林于1898年上市，近年來發(fā)現(xiàn)它還具有抗血小板凝聚的作用，于是重新引起了人們極大的興趣。將阿司匹林及其他水楊酸衍生物與乙烯醇、醋酸纖維素等含羥基聚合物進(jìn)行熔融酯化，使其高分子化，所得產(chǎn)物的抗炎性和解熱止痛性比游離的阿司匹林更長效。1.1阿司匹林的的性質(zhì)阿司匹林化學(xué)名為：2一(乙酰氧基)苯甲酸，又名醋柳酸，或乙酰水楊酸。1897年由水楊醋和醋酐反應(yīng)制成，是應(yīng)用最早和最廣泛的解熱鎮(zhèn)痛藥，臨床應(yīng)用已逾百年。1.1.1理化性質(zhì)本品為白色結(jié)晶或結(jié)晶性粉末，無臭或身徽酸臭，味徽酸?；杖苡谒?，易溶于乙醇。顯酸性，可溶于碳酸鈉及氫氧化鈉。穩(wěn)定性差，極易水解，生成水楊酸(具毒副作用)和醋酸?！吨袊幍洹芬?guī)定要檢查游離水楊酸，遇三氯化鐵試液顯紫堇色。生產(chǎn)中還可產(chǎn)生醋酸苯酯、水楊酸苯酯和乙酰水楊苯酯。這些雜質(zhì)由于不含羧基，故不溶于碳酸鈉試液中。產(chǎn)生的少量乙酰水楊酸酐雜質(zhì)可引起過敏反應(yīng)。用途：本品的解熱、鎮(zhèn)痛、抗炎作用較強(qiáng)，能選擇地使細(xì)胞內(nèi)環(huán)氧合酶(cox)乙?；?，抑制環(huán)氧合酶(cox)的活性，影響下丘腦中樞致熱因子前列腺索(PG)的合成，使體溫中樞恢復(fù)調(diào)節(jié)體溫的正常反應(yīng)。1.1.2臨床上用途1.1阿司匹林通過對(duì)環(huán)氧合酶(COX)的抑制而減少前列腺素(PC)的合成，由此減少組織充血、腫脹，降低對(duì)疼痛的敏感性，具有中等程度的鎮(zhèn)痛作用?？删徑廨p度或中度的疼痛，對(duì)鈍痛如頭痛、牙痛、神經(jīng)痛、關(guān)節(jié)痛、肌肉痛及月經(jīng)痛等有較好的鎮(zhèn)痛效果，也用于感冒、流感等退熱。麗對(duì)創(chuàng)傷性劇痛或內(nèi)臟平滑肌痙攣引起的絞痛幾乎無效，但由于僅對(duì)疼痛、發(fā)熱的癥狀有緩解作用，不能解除疼痛、發(fā)熱的致病原因，也不能防止疾病的發(fā)生，需同時(shí)應(yīng)用其他藥物參與治療，故不宜長期服用。阿司匹林服后吸收迅速而完全，解熱、鎮(zhèn)痛作用較強(qiáng)，作用于下丘腦體溫中樞引起外周血管擴(kuò)張、皮膚血流增加，出汗，使散熱增強(qiáng)而起到解熱作用。能降低發(fā)熱者的體溫，對(duì)正常體溫則無影響。阿司匹林可減少炎癥部位具有痛覺增敏作用的物質(zhì)——前列腺素(PG)的生成，故有明顯的鎮(zhèn)痛作用，1.1.2阿司匹林為治療風(fēng)濕熱的首選藥物，用藥后可解熱、減輕炎癥，使關(guān)節(jié)癥狀好轉(zhuǎn)，血沉下降，但不能去除風(fēng)濕的基本病理改變，也不能預(yù)防心臟損害及其他合并癥。阿司匹林除治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎外，也用于治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，可改善癥狀，為進(jìn)一步治療創(chuàng)造條件。此外，本品也用于骨關(guān)節(jié)炎、強(qiáng)直性脊椎炎、幼年型關(guān)節(jié)炎以及其他非風(fēng)濕性炎癥的骨骼肌肉疼痛，也能緩解癥狀。1.1.阿司匹林對(duì)血小板聚集有抑制作用，阻止血栓形成，臨床可用于預(yù)防暫時(shí)性腦缺血發(fā)作、心肌梗塞、心房顫動(dòng)、人工心臟瓣膜、動(dòng)靜脈瘺或其他手術(shù)后的血栓形成。.2.5其他方面的臨床應(yīng)用ASP用于眼科黑蒙癥，是由于視網(wǎng)膜血栓引起的發(fā)作性單側(cè)視力消失，采用ASP治療，每13給予0．659，可獲得較好療效。ASP用于治療膽道蛔蟲癥，一次19，一日2—3次連用2—3日；陣發(fā)性絞痛停止，24小時(shí)后停用，然后進(jìn)行驅(qū)蟲治療，有效率可達(dá)90％以上。ASP對(duì)血小板增多癥有效，可改變血小板減少性紫癜，溶血性尿毒癥；亦可用于鐮狀細(xì)胞性貧血，ASP合用尿激素等可減少溶血性尿毒癥所致慢性腎臟病變的病發(fā)率。1.2發(fā)展簡(jiǎn)史早在1853年夏爾，弗雷德里克·熱拉爾(Gerhardt)就用水楊酸與醋酸合成了乙酰水楊酸，但沒能引起人們的重視；1898年德國化學(xué)家菲霍夫曼又進(jìn)行了合成，并為他父親治療風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎，療效極好；1899年由德萊塞介紹到臨床，并取名為阿司匹林(Aspirin)。到目前為止，阿司匹林已應(yīng)用百年，成為醫(yī)藥史上三大經(jīng)典藥物之一，至今它仍是世界上應(yīng)用最廣泛的解熱、鎮(zhèn)痛和抗炎藥，也是作為比較和評(píng)價(jià)其他藥物的標(biāo)準(zhǔn)制劑。在體內(nèi)具有抗血栓的作用，它能抑制血小板的釋放反應(yīng)，抑制血小板的聚集，這與TXA2生成的減少有關(guān)。臨床上用于預(yù)防心腦血管疾病的發(fā)作。阿司匹林于1898年上市，近年來發(fā)現(xiàn)它還具有抗血小板凝聚的作用，于是重新引起了人們極大的興趣。將阿司匹林及其他水楊酸衍生物與聚乙烯醇、醋酸纖維素等含羥基聚合物進(jìn)行熔融酯化，使其高分子化，所得產(chǎn)物的抗炎性和解熱止痛性比游離的阿司匹林更為長效。根據(jù)文獻(xiàn)記載，都說阿司匹林的發(fā)明人是德國的費(fèi)得克期·霍夫曼，但這項(xiàng)發(fā)明中，起著非常重要作用的還有一位猶太化學(xué)家阿圖爾·艾興格林。阿圖爾·艾興格林的辛酸故事發(fā)生在1934年至1949年間。1934年，費(fèi)利克斯·霍夫曼宣稱是他本人發(fā)明了阿司匹林。當(dāng)時(shí)的德國正處在納粹統(tǒng)治的黑暗時(shí)期，對(duì)猶太人的迫害已經(jīng)愈演愈烈。在這種情況下，狂妄的納粹統(tǒng)治者更不愿意承認(rèn)阿司匹林的發(fā)明者有猶太人這個(gè)事實(shí)，于是便將錯(cuò)就錯(cuò)把發(fā)明家的桂冠戴到了費(fèi)利克斯·霍夫曼一個(gè)人的頭上，為他們的“大日耳曼民族優(yōu)越論”貼金。納粹統(tǒng)治者為了堵住阿圖爾·艾興格林的嘴，還把他關(guān)進(jìn)了集中營。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，大約在1949年前后，阿圖爾·艾興格林又提出這個(gè)問題，但不久他就去世了。從此這事便石沉大海。英國醫(yī)學(xué)家、史學(xué)家瓦爾特·斯尼德幾經(jīng)周折獲得德國拜爾公司的特許，查閱了拜爾公司實(shí)驗(yàn)室的全部檔案，終于以確鑿的事實(shí)恢復(fù)了這項(xiàng)發(fā)明的歷史真面目。他指出：在阿司匹林的發(fā)明中，阿圖爾·艾興格林功不可沒。事實(shí)是在1897年，費(fèi)利克斯·霍夫曼的確第一次合成了構(gòu)成阿司匹林的主要物質(zhì)，但他是在他的上司——知名的化學(xué)家阿圖爾·艾興格林的指導(dǎo)下，并且完全采用艾興格林提出的技術(shù)路線才獲得成功的。1.3國內(nèi)外生產(chǎn)現(xiàn)狀1.3.1市場(chǎng)分析百年老藥阿司匹林憑借其低廉的價(jià)格和較小的不良反應(yīng)贏得了市場(chǎng)的普遍認(rèn)可，現(xiàn)已成為世界上最重要的解熱鎮(zhèn)痛藥之一。近年來，阿司匹林的適用范圍已從解熱鎮(zhèn)痛藥向心血管病預(yù)防用藥領(lǐng)域擴(kuò)展，在心血管病預(yù)防用藥量不斷增加的推動(dòng)下，其市場(chǎng)得到進(jìn)一步的上升空間。事實(shí)上，除了心血管病方面，阿司匹林還在其他疾病上有獨(dú)特的療效，例如：防治糖性白內(nèi)障、治療抗生素所致聽力障礙、抗衰除皺、改善老年男性性功能、治療艾滋病、癌癥等。1.3.2生產(chǎn)情況從2O世紀(jì)5O年代開始生產(chǎn)至今，我國的阿司匹林產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了半個(gè)世紀(jì)的調(diào)整，目前持有阿司匹林原料藥生產(chǎn)批準(zhǔn)文號(hào)的企業(yè)有16家，已通過原料藥GMP認(rèn)證的企業(yè)有10家，生產(chǎn)規(guī)模超過千噸的企業(yè)有8家。多年來，我國阿司匹林主要生產(chǎn)企業(yè)有3家__山東新華制藥集團(tuán)、南京制藥廠、吉林恒河制藥有限公司。這三大企業(yè)的年產(chǎn)能都超過3000噸，產(chǎn)量和出口量多年來占據(jù)全國85％左右的份額，呈三足鼎立之勢(shì)。但近年來，這種三足鼎立的局面在悄然發(fā)生變化。南京制藥廠阿司匹林原生產(chǎn)規(guī)模為3500噸、年產(chǎn)量3000噸，后因環(huán)保問題，幾年前將原料藥生產(chǎn)廠區(qū)搬迂到南京化學(xué)工業(yè)園區(qū)。搬遷后的生產(chǎn)尚未恢復(fù)到以前水平。吉林恒河制藥有限公司原生產(chǎn)規(guī)模為4500噸、年產(chǎn)量3500噸，前不久亦因環(huán)保問題正在進(jìn)行廠區(qū)搬遷，老廠區(qū)的阿司匹林已停產(chǎn)，新廠區(qū)生產(chǎn)正在建設(shè)之中。最近以來，山東新華制藥集團(tuán)的阿司匹林產(chǎn)銷量增長迅速，該產(chǎn)品已成為企業(yè)的重點(diǎn)產(chǎn)品之一，生產(chǎn)規(guī)模一擴(kuò)再擴(kuò)，產(chǎn)能已由1996年的2000噸擴(kuò)大到目前的8000噸左右，年產(chǎn)量已從1996年的1000多噸增長到6000多噸，占全國的近60％，成為我國阿司匹林生產(chǎn)當(dāng)之無愧的龍頭老大。該企業(yè)的阿司匹林多年來大部分出口歐美市場(chǎng)，出口量約占全國的70％。2007年，新華制藥和山東隆信集團(tuán)共同出資組建了山東新華隆信化工有限公司生產(chǎn)阿司匹林主要原料水楊酸，年產(chǎn)能達(dá)到12000噸，成為中國最大的水楊酸生產(chǎn)基地，從而為山東新華制藥集團(tuán)進(jìn)一步擴(kuò)大阿司匹林產(chǎn)能打下了基礎(chǔ)。由于受到國內(nèi)外阿司匹林市場(chǎng)需求旺盛，以及南京制藥、吉林制藥等廠區(qū)搬遷造成市場(chǎng)供應(yīng)空缺等因素的刺激，有不少企業(yè)加大了對(duì)阿司匹林生產(chǎn)的投入，一些企業(yè)的規(guī)模和產(chǎn)量在迅速擴(kuò)大，成為阿司匹林生產(chǎn)的新主力軍，如河北敬業(yè)化工集團(tuán)醫(yī)藥化工分公司、陜西華陰錦前程藥業(yè)有限公司、牡丹江雙友化工制藥有限公司、湖南中南制藥有限公司等等。這些企業(yè)都已通過了阿司匹林原料藥GMP認(rèn)證，年生產(chǎn)規(guī)模都達(dá)到1500噸以上。其中，河北敬業(yè)化工集團(tuán)醫(yī)藥化工分公司生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到3000噸，年產(chǎn)量為2500噸；陜西華陰錦前程藥業(yè)有限公司生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到2500噸，年產(chǎn)量達(dá)2000噸，成為阿司匹林生產(chǎn)的后起之秀。1.3.3市場(chǎng)情況近年來，由于化工原料、基本能源、環(huán)保治理、人工費(fèi)用等各項(xiàng)開支都在不斷上漲，人民幣匯率逐步走高，推動(dòng)了阿司匹林生產(chǎn)成本有較大上升，企業(yè)面臨的成本壓力越來越大。21世紀(jì)初，阿司匹林國內(nèi)市場(chǎng)價(jià)格在每公斤15～17元人民幣，到2006年已達(dá)到每公斤22～23元人民幣。目前為每公斤24～25元人民幣，有企業(yè)DC一90規(guī)格阿司匹林報(bào)價(jià)達(dá)每公斤35—37元人民幣。自2007年7月1日起，國家調(diào)整了阿司匹林等眾多醫(yī)藥原料藥出口退稅稅率，稅率從13％下調(diào)至5％，降低了8個(gè)百分點(diǎn)。受此影響，阿司匹林出口價(jià)格仍有上升的動(dòng)力。此外，國家的環(huán)保治理力度也在加大，人民幣匯率還會(huì)上升，預(yù)計(jì)今后阿司匹林價(jià)格仍會(huì)穩(wěn)中趨升。多年來，我國阿司匹林大部分出口到美國、歐洲等地，出口量占總出口量的較大部分。全世界主要的阿司匹林市場(chǎng)為歐洲、北美等地，每年消耗的阿司匹林約占全球總量的近2／3。美國是世界上最大的阿司匹林市場(chǎng)，每年耗用的阿司匹林原料藥約占世界總產(chǎn)量的30％左右，歐洲也是阿司匹林主要的消費(fèi)地區(qū)，每年的消費(fèi)量達(dá)萬噸之多。1.4選題的意義到目前為止，阿司匹林已應(yīng)用百年，成為醫(yī)藥史上三大經(jīng)典藥物之一，至今它仍是世界上應(yīng)用最廣泛的解熱、鎮(zhèn)痛和抗炎藥，也是作為比較和評(píng)價(jià)其他藥物的標(biāo)準(zhǔn)制劑。在體內(nèi)具有抗血栓的作用，它能抵制血小板的釋放反應(yīng)，抵制血小板的聚焦，這與TXA2生成的減少有關(guān)。臨床上用于預(yù)防心腦血管疾病的發(fā)作。TOC\o"1-4"\h\z\u2生產(chǎn)工藝2.1設(shè)計(jì)任務(wù)及內(nèi)容本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)出年產(chǎn)1000噸阿司匹林的生產(chǎn)工段，采用比較成熟的合適的酰化法進(jìn)行生產(chǎn)。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：工藝流程設(shè)計(jì)、物料恒算、和熱量恒算、主要設(shè)備的設(shè)計(jì)及附屬設(shè)備的計(jì)算及選型，繪制標(biāo)準(zhǔn)帶控制點(diǎn)的工藝流程圖、車間平面布置圖、主要設(shè)備圖。最后對(duì)整個(gè)車間的投資和成本進(jìn)行預(yù)算和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。根據(jù)企業(yè)意向，廣西工學(xué)院生物與化學(xué)工程系給畢業(yè)生下達(dá)了該畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。2.2生產(chǎn)工藝阿司匹林的傳統(tǒng)制備方法是以濃硫酸作催化劑進(jìn)行O－?；磻?yīng)，產(chǎn)率一般在75%左右，但濃硫酸對(duì)設(shè)備的腐蝕性較大，對(duì)環(huán)境污染大，且易發(fā)生副反應(yīng)而使產(chǎn)品色澤深，不利于提純。研究表明可用固體超強(qiáng)酸或多酸來代替濃硫酸作催化劑，但這些方法的制備過程較為復(fù)雜，需要專用設(shè)備。因此就必須尋找一種催化效果良好、簡(jiǎn)單易得同時(shí)對(duì)環(huán)境污染較小的可以進(jìn)行工業(yè)化的新型催化劑。本設(shè)計(jì)采用?；▉砩a(chǎn)阿司匹林，以水楊酸作為起始原料，經(jīng)過?；?、粗制、精制、等化學(xué)、物理過程生產(chǎn)阿司匹林產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)主要分為三個(gè)工段:第一工段為反應(yīng)階段、第二工段為粗制階段、第三工段為精制階段?；瘜W(xué)反應(yīng)方程式為：2.3生產(chǎn)工藝流程確定生產(chǎn)工藝流程醋酐.水楊酸—?；嵯措x心—水洗離心—?dú)饬鞲稍铩L(fēng)分離—阿司匹林工藝流程圖水楊酸水楊酸酸酐母液酰化酸洗離心水洗離心氣流干燥母液旋風(fēng)分離阿司匹林2.4工藝過程說明醋化崗位第一次投料：按醋酐總量與含量計(jì)算水楊酸總投料量，檢斤稱重，將總投料量的三分之二水楊酸投入醋化罐中，再將醋酐一次全部加入罐中，在攪拌情況下，水汽加熱1h，使內(nèi)溫升到80℃～84℃，析出晶體，保溫40min～60min后，緩慢均勻降溫到第二投料：待罐內(nèi)降至55℃時(shí)，把剩余的三分之一水楊酸投到醋化罐中。水溫升溫90min至80℃～82℃，保溫1h，取樣測(cè)終點(diǎn)，游離水楊酸≤0.15﹪，如終點(diǎn)不到可延長保溫時(shí)間或補(bǔ)加醋酐，直到終點(diǎn)。檢查合格，方可進(jìn)行第二次降溫，緩慢降至70℃，將已溶解的回收品溶液通過過濾器抽入反應(yīng)罐中【（回收品+粉）：母液=1：1.70kg/L,加溫80℃～80℃】抽濾完畢，保溫30min用水汽混合降至50℃，緩慢加入同溫的稀釋母液200L～300L,然后用水蒸氣繼續(xù)降溫至40℃（夏天）或30℃酸洗離心洗滌用550.15Kg冰醋酸將滲濾好的濕的阿司匹林在滲濾槽中全部洗滌一次（洗均），用真空將滲濾好的乙酰水楊酸抽入料斗，再放入離心機(jī)中，把料攤平慢車，均勻后在全速開車甩15min，甩開母液和洗滌水酸，停車，將離心機(jī)中的乙酰水楊酸抽入水洗料斗中，含酸量≤2.5﹪，洗滌水含酸量≤13﹪。水洗離心洗滌將料斗中物料放入離心機(jī)中，用手將料攤開，用含0.2﹪磷酸的水洗（200L/機(jī)），將含磷酸水甩凈，再用清水10L洗滌，全速甩20min～25mim（含水量3.0﹪）將料抽入干燥斗中。洗滌水為本崗自制的蒸餾水，氯化物合格。干燥崗位將料斗中的濕品乙酰水楊酸放入濕品料倉中，經(jīng)螺旋推進(jìn)器送入流化床干燥器內(nèi)，控制進(jìn)風(fēng)口壓≤800Mpa，進(jìn)口溫度78℃～84℃，進(jìn)行干燥，經(jīng)旋風(fēng)分離器分去粉子，其尾氣經(jīng)袋濾器后排空，沸騰流化床的成品，經(jīng)冷風(fēng)段，并經(jīng)過篩機(jī)篩去渣子，成品進(jìn)入干品料倉，分裝成袋25Kg，成桶（出口回收崗位一次母液回收處理：一次母液升溫65℃，經(jīng)膜式發(fā)器在真空≥-0.088Mpa條件下蒸酸，每小時(shí)處理400L～500L，膜式蒸發(fā)器氣壓≤0.2Mpa,蒸出的醋酸經(jīng)酸洗一部分，做洗滌酸用，其余經(jīng)檢驗(yàn)合格（含量≥98.5﹪）入庫，濃縮液入結(jié)晶罐降溫析結(jié)果，再溶掉部分細(xì)粉，留下品種保溫2h～4h,緩慢降溫至40℃～循環(huán)母液處理：循環(huán)回收母液與一次母液體積比1：1.5～2配比，在96℃～100循環(huán)母液處理：循環(huán)回收母液套用20批左右其膠體增多無法正?；厥?，故而可將殘液中加入冰醋酸，其配比為1：1.1～1.5，保溫3h～5h，對(duì)膠體進(jìn)行酸解而后再蒸餾降溫，結(jié)晶，離心，回收乙酰水楊酸，酸化二次后，再不能回收乙酰水楊酸，將殘液進(jìn)行蒸酸，汽壓0.2Mpa蒸至不能出酸后，再加水蒸稀酸，蒸酸剩余的殘液再加水稀釋，打入水解罐，加氫氧化鈉溶液進(jìn)行堿解4h～6h，溫度95℃～100℃，ph為9～10，得水楊酸鈉，堿解液打入酸析罐，用30﹪左右的稀硫酸溶液45℃～50℃溫度下，進(jìn)行酸析，得回收工業(yè)水楊酸，ph1.0終點(diǎn)到降溫到30℃，離心放到料用30℃的水洗至硫酸鹽1﹪，全速甩干水分，3物料衡算計(jì)算依據(jù)：年產(chǎn)量：1000t年工作日：300天日產(chǎn)量：3.333t轉(zhuǎn)化率：99%收率：98.1%物料計(jì)算以日產(chǎn)量為基準(zhǔn)。3.1溶解罐的物料衡算溶解罐①溶解罐③根據(jù)吉林恒河制藥廠和山東新華制藥廠的參考公式，可得：回收品∶母液=1∶1.7（粉子、渣子、尾料）∶母液=1∶2.5因?yàn)橥度牖厥掌贰⒎圩?、渣子為固定值：回收?294Kg粉子+渣子=3.5Kg+27.5Kg=31Kg所以計(jì)算出母液量為：294Kg×1.7+31Kg×2.5=499.8Kg+77.5Kg=577.3Kg綜合以上計(jì)算，得：進(jìn)料①：粉子=3.5Kg渣子=27.5Kg回收品=294Kg進(jìn)料②：母液量=577.3Kg出料③：經(jīng)過溶解的進(jìn)料①和進(jìn)料②，完全經(jīng)過過濾罐過濾出料，即出料③=902.3Kg3.2?；磻?yīng)的物料衡算酰化反應(yīng)釜①?；磻?yīng)釜②③年產(chǎn)量為1000t，一年按300個(gè)工作日計(jì)算，可得出日產(chǎn)量為：1000t/300天=3333Kg/天因?yàn)榇宋锪虾馑銜r(shí)以吉林恒和制藥為模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)建和改造，所以改造后產(chǎn)品的收率仍為改造前的收率，即98.1%。又因?yàn)?產(chǎn)品收率=產(chǎn)品/（水楊酸×1.3043）=0.981則水楊酸投料量=3333Kg/（0.981×1.3043）=2604.89Kg根據(jù)阿司匹林生產(chǎn)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)公式：水楊酸投料量=（醋酐×含量）/0.820～0.836=2604.89Kg此物料衡算中運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)常數(shù)0.830；并且醋酐含量為98%；則投入醋酸量=7815.44Kg×0.830/0.98=2206.18Kg同時(shí)因?yàn)榇佐械拇姿岬暮繛?%則HAC質(zhì)量=2206.18×2%=44.12Kg根據(jù)吉林恒河制藥廠和山東新華制藥廠的參考公式，可得：總投料量∶母液量=6.8∶1因?yàn)榭偼读狭?水楊酸+酸酐=2604.89Kg+2206.18Kg=4811.07Kg由此的投入反應(yīng)罐母液量為4811.07Kg/6.8=707.51Kg綜合以上計(jì)算，得：進(jìn)料①：水楊酸=2604.89Kg酸酐=2206.18Kg進(jìn)料②：溶解罐中的出料③=902.3Kg投入反應(yīng)罐的母液量=4811.07Kg/6.8=707.51Kg出料③：此工藝過程可近似不考慮損耗，即完全出料:即出料③=水楊酸+酸酐+溶解罐中的出料③+投入反應(yīng)罐的母液量=6420.88Kg3.3滲濾槽的物料衡算滲濾槽滲濾槽①②③因?yàn)?.1和1.2中的母液均來自于此工藝過程，即滲濾掉的母液量=577.3Kg+707.51Kg=1284.81Kg進(jìn)入工藝1.1和1.2使用。根據(jù)滲濾槽的滲濾能力和反應(yīng)液的性狀，滲濾掉的母液百分比為44.3%（吉林恒和制藥的經(jīng)驗(yàn)值）。則滲濾結(jié)束后剩余的母液量=1284.81Kg/44.3%×55.7%=1615.44Kg，因?yàn)榉磻?yīng)液中存在揮發(fā)性物質(zhì)醋酸、醋酐以及設(shè)備老化等原因造成了損耗，一般損耗率為1.42%；即損耗量=進(jìn)料總量×1.42%=6420.88Kg×1.42%=91.18Kg所以此工藝得到粗品阿司匹林=3429.45Kg綜合以上計(jì)算，得：進(jìn)料①：完全來自?；磻?yīng)罐中的出料③=6420.88Kg出料②：粗品阿司匹林=3429.45Kg滲濾結(jié)束后剩余的母液量=1615.44Kg出料③：滲濾掉的母液量=1284.81Kg表1酯化反應(yīng)前物料衡算表物料名稱水楊酸酸酐回收阿司匹林粉子渣子母液總量重量Kg2604.892206.1829427.53.51284.816420.88表2酯化反應(yīng)后的物料衡算表物料名稱阿司匹林母液損耗總量重量Kg3429.452900.2591.186420.883.4酸洗離心機(jī)的物料衡算酸洗離心機(jī)①③酸洗離心機(jī)②④根據(jù)醋酸的濃度、滲濾槽中剩余母液的粘度和質(zhì)量，確定酸洗工藝過程中加入醋酸的質(zhì)量，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)采用的醋酸濃度為98.5%，又根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：醋酸/（阿司匹林+母液）=1∶9.17所以確定投入醋酸量=（阿司匹林+母液）/9.17=（3429.45+1615.44）/9.17=550.15Kg根據(jù)酸洗離心機(jī)的離心能力和物品的粘度得出經(jīng)驗(yàn)離心率為34.88%，所以離心出來的母液=總投料量×34.88%=（550.15Kg+3429.45Kg+1615.44Kg）×34.88%=1951.55Kg，進(jìn)入回收工藝。又由于醋酸的揮發(fā)及設(shè)備的老化造成了一定的損耗，損耗率一般為3.1%～3.3%，本次設(shè)計(jì)取3.18%。所以確定損耗=總投料量×3.18%=（550.15Kg+3429.45Kg+1615.44Kg）×3.18%=177.92Kg。以此計(jì)算出濕品阿司匹林=總投料量-離心出來的母液-損耗=（=3465.52Kg綜合以上計(jì)算，得：進(jìn)料①：來自于滲濾槽中的出料②粗品阿司匹林=3429.45Kg滲濾結(jié)束后剩余的母液量=1615.44Kg進(jìn)料②：醋酸=550.15Kg出料③：濕品阿司匹林=3465.52Kg。要保證濕品中醋酸含量≤2.5%，本設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)取2.5%。出料④：離心出來的母液=1951.55KgKg表3酸洗離心物料衡算酸洗離心前物料衡算酸洗離心后物料衡算物料名稱阿司匹林母液酯酸總量阿司匹林母液損耗總量重量Kg3429.451615.44550.185595.073465.521951.55177.925595.073.5水洗離心機(jī)的物料衡算水洗離心機(jī)①③水洗離心機(jī)②④根據(jù)濕品中含醋酸量和濕品ASP的純凈度，投入洗劑水與ASP的比例=1∶3.77，所以洗劑水量=濕品ASP/3.77=3465.52Kg/3.77=919.23Kg。又根據(jù)離心機(jī)的脫水能力，經(jīng)驗(yàn)值為20.1%，所以脫水量=總投料量×20.1%=（919.23Kg+3465.52Kg）×20.1%=881.33Kg。并要保證濕品中含水量應(yīng)≤3%，本次設(shè)計(jì)計(jì)算中采用3%。由于設(shè)備的原因造成洗滌過程中有損耗，一般為0.65%～0.70%，本次設(shè)計(jì)取值為：0.685%，所以可確定：損耗量=（919.23Kg+3465.52Kg）×0.685%=30.04Kg.依此得出濕品ASP=總投料量-損耗-脫水量=3473.38Kg。綜合以上計(jì)算，得：進(jìn)料①：濕品ASP=3465.52Kg。進(jìn)料②：洗劑水量=919.23Kg。出料③：濕品阿司匹林=3473.38Kg出料④：脫水量=881.33Kg。表4水洗離心物料衡算水洗離心前物料衡算水洗離后前物料衡算物料名稱阿司匹林洗劑水總量水楊酸洗劑水損耗總量重量Kg3465.52919.234384.753369.18881.3330.044384.753.6氣流干燥的物料衡算氣流干燥器氣流干燥器①②根據(jù)物料計(jì)算，干燥物料總重為：3473.38Kg，含水量為3%，即104.20Kg進(jìn)行完全脫水即干燥失重為104.20Kg因?yàn)榱骰驳呐趴障到y(tǒng)和機(jī)器本身造成的損耗一般為：0.15%～0.171%，本次設(shè)計(jì)取0.150%，所以損耗量為：3473.38×0.150%=5.21Kg。在沉降室和撲集器得到粉子，渣子質(zhì)量為31.Kg，由總產(chǎn)率為98.1%，成品量3332.97Kg（符合設(shè)計(jì)要求）綜合以上計(jì)算，得：進(jìn)料①：來自于水洗離心機(jī)，濕品阿司匹林=3473.38Kg。出料②：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稱阿司匹林總量成品其他損耗總量重量Kg3473.383437.383332.97104.205.213473.384能量衡算4.1反應(yīng)罐能量衡算反應(yīng)罐Q3、t3Q1、t1Q反應(yīng)罐Q3、t3Q2、t2Q5、t5Q6反應(yīng)罐能量衡算可表示如下式：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6Q1SA與醋酐帶入設(shè)備的熱量KJ；Q2加熱劑水蒸汽傳給物料的熱量KJ；Q3過程反應(yīng)熱KJ；Q4生成ASP與醋酸帶走的熱量KJ；Q5加熱劑水蒸汽帶走的熱量KJ；Q6設(shè)備向環(huán)境散失的熱量KJ；t1SA與醋酐進(jìn)入設(shè)備的溫度℃，t1=20℃t2加熱劑水蒸氣的進(jìn)入溫度℃，t2=142.9℃t3最終反應(yīng)罐中溫度℃，t3=80℃t4物料流出時(shí)的溫度℃，t4=80℃t5加熱劑水蒸汽流出時(shí)的溫度℃，t5=80℃比熱容的計(jì)算（一）經(jīng)《化學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》可查得乙酸與醋酐的比熱容，見下表（二）ASP與SA比熱容的計(jì)算大多數(shù)液體的比熱容在1.7～2.5KJ/(kg.℃)之間，少數(shù)液體例外，如液氨與水的比熱容比較大，在4左右；而汞和液體金屬的比熱容比較小。液體比熱容一般與壓強(qiáng)無關(guān)，隨溫度上升而稍有增大。作為水溶液比熱容的近似計(jì)算，可先求出固體的比熱容，再按下式計(jì)算C=CSa+(1-a)式中C水溶液的比熱容KJ/(Kg.℃);CS固體的比熱容KJ/(Kg.℃);a水溶液中固體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。對(duì)于絕大多數(shù)有機(jī)化合物，其比熱容可利用下表求得。先根據(jù)化合物的分子結(jié)構(gòu)，將各種基團(tuán)結(jié)構(gòu)的摩爾熱容數(shù)值加和，求出摩爾熱容，再由化合物的分子量換成比熱容。表6基團(tuán)結(jié)構(gòu)摩爾熱容[J/(mol.℃)]基團(tuán)C6H5－－COOH－O－－CO－OH－CH3溫度20℃116.3677.7829.6243.3441.9041.3680℃131.0690.8430.6845.3863.6846.40所以ASP的比熱容=[(C6H5-)+(-COOH)+(-O-)+(-CO-)+(-CH3)]/180.2AS的比熱容=[(C6H5-)+(-COOH)+(-OH)]/138.1經(jīng)以上式子可求得所需比熱容（KJ/Kg℃）溫度表7比熱容（KJ/Kg℃）溫度名稱Cp名稱Cp2080乙酸1.351.41醋酐1.992.01阿司匹林——2.26水楊酸1.712.074.1.2能量衡算1.Q1與Q4Q1與Q4均可用下式計(jì)算Q1（Q4）=∑mctKJ;式中m輸入（輸出）設(shè)備的物料質(zhì)量Kg；c物料的平均比熱容KJ/Kg℃;t物料的溫度℃；利用（1）Q1=∑mct[2604.89Kg×1.71KJ/Kg℃+2206.18Kg×1.99KJ/Kg℃]×20=1.77×105KJQ4=(3333Kg×2.26KJ/Kg℃+1569.42×1.41KJ/Kg℃)×80=7.80×105KJ2.Q2，Q5Q2與Q5軍可用下式計(jì)算：Q2（Q5）=∑mctKJ;m水的重量Kg；c水蒸汽比熱容KJ/Kg℃t溫度℃Q2=1000×6420.88Kg/300天×4.2KJ/Kg℃×142.9=128.46×105KJQ5=6420.88Kg×1000/300天×4.2KJ/Kg℃×80=71.91×105KJ3.Q3Q3=27.2KJ/mol×180.1g/mol×1000=32.64×105KJ由Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6；∴Q6=Q1+Q2+Q3-Q4-Q5；=1.77×105KJ+128.46×105KJ-32.64×105KJ-7.80×105KJ-71.91×105KJ=17.88×105KJ5主要工藝設(shè)備計(jì)算5.1工藝設(shè)備選型原則（1）為提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約投資，降低能耗，并滿足GMP要求，工藝設(shè)備選用國內(nèi)先進(jìn)，成熟，可靠的設(shè)備，使建成后的生產(chǎn)裝備達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。（2）凡接觸物料精，干，包崗位的設(shè)備，容量和管件均選用不銹鋼材料。（3）設(shè)備選型為將來阿司匹林?jǐn)U產(chǎn)留有余地。5.2工藝設(shè)備計(jì)算5.2.1醋化反應(yīng)釜.1反應(yīng)釜體積的計(jì)算：釜式反應(yīng)器間歇操作時(shí)，每處理一批物料都需要一定的出料，清洗，加料等輔助操作時(shí)間，故處理一定量物料所需要的有效體積不僅與反應(yīng)時(shí)間有關(guān)，而且與輔助操作時(shí)間有關(guān)。:反應(yīng)器的有效體積或反應(yīng)體積，即物料所占有的體積，:每小時(shí)所需要處理的物料體積，T：達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)化率所需要的反應(yīng)時(shí)間，ht:輔助操作時(shí)間，h決定反應(yīng)器的總體積,還要考慮裝料系數(shù)=日處理量為6420.88Kg，則每小時(shí)處理量為6420.88/24＝267.54Kg混合物密度由下面公式求得：水楊酸的相對(duì)密度為1.44，酸酐的相對(duì)密度為1.08，醋酸的相對(duì)密度為1.05，分別為水楊酸，酸酐，醋酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。求出每小時(shí)處理的體積為267.54/1190＝0.22反應(yīng)時(shí)間為6h，每批料輔助時(shí)間為0.5h，＝0.22（6+0.5）＝1.43＝1.43/0.8＝1.79.2反應(yīng)釜的筒體直徑及高度將計(jì)算結(jié)果圓整至公稱直徑標(biāo)準(zhǔn)系列，選取筒體直徑D＝1200mm,查附錄，DN＝1200mm時(shí)標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭曲面高度，直邊高度，封頭容積，表面積，由手冊(cè)計(jì)算得每一米高的筒體容積為，表面積筒體高度圓整為H=1400mm于是H/D=1400/1200＝1.16，復(fù)核結(jié)果基本符合原定范圍。5.2.2夾套的計(jì)算夾套內(nèi)徑D1，可以根據(jù)筒體內(nèi)徑D選取[21]表8：D700~18002000~3000D+50D+100D+200則夾套的內(nèi)徑為=1200+100=1300mm有前面知道，裝料系數(shù)；夾套的高度計(jì)算如下：選取夾套高度，剛，這樣是便于筒體法蘭螺栓裝拆的。夾套傳熱面積>6夾套傳熱面積符合設(shè)計(jì)要求。由于夾套的介質(zhì)為水或水蒸氣，介質(zhì)對(duì)材料的腐蝕性輕微，故選用Q235-A為夾套材料，查手冊(cè)知道板厚為4.5~16mm。Q235-A的應(yīng)許力=113MPa，夾套安全系統(tǒng)有安全閥，選取夾套設(shè)計(jì)壓力P=1.1=1.10.4MPa，即P=0.44MPa。夾套筒體和內(nèi)筒的環(huán)焊縫因無法雙面焊和做相應(yīng)的探傷檢查，從安全考慮，夾套所有焊縫均取焊縫系數(shù)，取壁厚附加量的鋼板厚度負(fù)偏差，單面腐蝕取腐蝕余量。夾套的壁厚計(jì)算如下：=凸形封頭的壁厚附加量也只考慮和，加工成型的減薄量由制造廠根據(jù)加工條件確定，以保證壁厚符合圖紙要求，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)可以不考慮。取，，標(biāo)準(zhǔn)橢圓形夾套的壁厚為，圓整到鋼板規(guī)格厚度并查閱封頭標(biāo)準(zhǔn)，選取夾套的筒體和封頭壁厚均為6mm5.2.3筒體的材料和壁厚筒體材料也選用Q235-A，筒體受內(nèi)壓取設(shè)計(jì)壓力為P＝0.33MPa,設(shè)計(jì)溫度150℃，參考前面計(jì)算夾套壁厚結(jié)果，可知按強(qiáng)度計(jì)算內(nèi)筒的壁厚約為5mm，而筒體又受外壓作用，按設(shè)計(jì)外壓P=0.44Mpa，所得壁厚大于內(nèi)壓設(shè)計(jì)的壁厚，剛外壓穩(wěn)定設(shè)計(jì)的壁厚，一定能滿足內(nèi)壓設(shè)計(jì)要求，可以不再作內(nèi)壓設(shè)計(jì)校核。考慮到內(nèi)筒筒體按外壓設(shè)計(jì)，且受雙面腐蝕作用，可以初選筒體壁厚，并取，，筒體有效壁厚，。內(nèi)筒體受外壓作用的計(jì)算長度L為被夾套包圍的筒體部分加凸形封頭高的1/3，,由和可以查得系數(shù),。筒體的許用外壓為>P=0.44Mpa因?yàn)閇p]>p，且比較接近，所以取筒體，此外，外壓穩(wěn)定和內(nèi)壓強(qiáng)度均能滿足要求。選取筒體下封頭壁厚，壁厚附加量中，，所以筒體下封頭的有效壁厚，標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的外壓計(jì)算當(dāng)量球面半徑，計(jì)算系數(shù)A為，由系數(shù)A查表得系數(shù)B＝112Mpa，許用外壓為>P=0.44Mpa取筒體下封頭壁厚符合外壓穩(wěn)定和內(nèi)壓強(qiáng)度要求。筒體的上封頭只受內(nèi)壓作用，并不受外壓作用，為了便于制造取上封頭壁厚與筒體下封頭壁厚相同。5.2.4水壓試驗(yàn)及其強(qiáng)度校核內(nèi)筒體水壓試驗(yàn)壓力由，，取二者中大值，為方便壓力表讀數(shù)，取。夾套水壓試驗(yàn)壓力由，，，取夾套水壓試驗(yàn)。內(nèi)筒水壓試驗(yàn)時(shí)壁內(nèi)應(yīng)力夾套水壓試驗(yàn)時(shí)壁厚內(nèi)應(yīng)力由于Q235-A在常溫時(shí)的屈服強(qiáng)度為，計(jì)算可見水壓試驗(yàn)時(shí)內(nèi)筒、夾套壁內(nèi)應(yīng)力都小于，水壓試驗(yàn)安全。當(dāng)夾套作水壓試驗(yàn)時(shí)，釜體將受外壓作用。因夾套的試驗(yàn)壓力為，而筒體的許用外壓為故在夾套水壓試驗(yàn)時(shí)，筒體內(nèi)需要充壓才能保持筒體穩(wěn)定。5.2.5選擇釜體法蘭根據(jù)筒體內(nèi)操作壓力、溫度和筒體直徑，查表初選甲型平焊法蘭和《壓力容器法蘭類型與技術(shù)條件》，法蘭材料為Q235A，再查標(biāo)準(zhǔn)JB4701－2000《甲型平焊法蘭》，公稱壓力PN6的Q235A甲型平焊法蘭在操作溫度150℃時(shí)的許用工作壓力為0.48MPa,大于筒體設(shè)計(jì)壓力，所選用的甲型平焊法蘭合適。查標(biāo)準(zhǔn)《非金屬軟墊片》（JB4704－2000）、《纏繞墊片》（JB4705－2000）和《金屬包墊片》（JB4706－2000）以及《壓力容器法蘭類型與技術(shù)條件》（JB/T4700）,選擇石棉橡膠墊片和光滑面密封。查標(biāo)準(zhǔn)《甲型平焊法蘭》（JB4701－2000），選用甲型平焊法蘭光滑密封面，公稱壓力為PN6，公稱直徑為DN1200。，標(biāo)記為：法蘭GII6I-1200JB/T4701-2000,查標(biāo)準(zhǔn)《非金屬軟墊片》（JB/T4704－2000）,選用墊片124012003JB/T4704-2000。5.2.6選用手孔、視鏡、溫度計(jì)、和工藝接管由《平蓋手孔》（JB/T589－1979）或《板式平焊蘭手孔》（HG21529－1992），選用光滑密封的平蓋手孔APN1,DN250JB/589T4725－1992。由標(biāo)準(zhǔn)《壓力容器視鏡》（HG/T21619－21620－1986）或《組合式視鏡》（HG21505－1992）。選用碳鋼帶頸視鏡IP1,DN80(GH/T21619－21620－1986)。溫度計(jì)選用公稱長度1460mm，配凸面板式平焊管法蘭PN0.6MPa，DN50,HG20593－1997進(jìn)料管口c1－2采用無縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN50,GH20592－1997出料管口h采用無縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN50，HG20592－1997。加熱蒸汽進(jìn)口管g采用無縫鋼管，配法蘭PN0.6,DN32,HG20592－1997。冷凝液出口管i和壓力表接管e都選用，無縫鋼管，配法蘭PN0.6，DN25,HG20592－1997。安全閥接管a采用無縫鋼管，配法蘭PN0.6.DN40，HG20592－1997。5.2.7攪拌器的設(shè)計(jì)計(jì)算攪拌在藥品生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛，原料藥生產(chǎn)的許多過程都是在有攪拌器的釜式反應(yīng)器中進(jìn)行的。通過攪拌，可以加速物料之間的混合，提高傳熱和傳質(zhì)速率，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行或加快物理變化過程。此次操作要求攪拌器具有較強(qiáng)的剪切作用和較大的循環(huán)流量，所以選渦輪式最為合適，并且乙酸酐屬于低黏度糊流體。葉輪直徑一般為釜徑的0.2~0.5倍。取400mm，常用轉(zhuǎn)速為10~500，取200，本設(shè)計(jì)選六葉直葉圓盤渦輪式攪拌器。酸酐的粘度為，混合物的粘度，，是水楊酸與酸酐的體積比，則算出，混合物的密度為1190雷諾數(shù)，由相關(guān)曲線查得校正槳葉數(shù)量的影響校正槳葉直徑的影響故所求攪拌功率為攪拌軸直徑的計(jì)算根據(jù)工藝條件要求，選取攪拌器外徑700mm,攪拌軸直徑d=50mm,選擇攪拌材料為45鋼，查表得鋼的許用扭應(yīng)力為，計(jì)算系數(shù)A=118~107，則攪拌軸的直徑為<50mm,所以該軸是安全5.2.8容器支座的選用計(jì)算反應(yīng)釜因需外加保溫，故選用B型懸掛式支座。反應(yīng)釜的總質(zhì)量包括物料（或水壓試驗(yàn)的水）質(zhì)量,釜體和夾套的質(zhì)量,電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、攪拌裝置、法蘭、保溫等附件質(zhì)量。，釜體和夾套的質(zhì)量可以查手冊(cè)或自行計(jì)算，由此，電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)總質(zhì)量約100kg,攪拌裝置質(zhì)量約40kg,筒體法蘭質(zhì)量約120kg,保溫層質(zhì)量約100kg，手孔及其他接管附件質(zhì)量約50kg,由此得，反應(yīng)釜的總質(zhì)量即總重力約為78KN。反應(yīng)釜安裝四個(gè)支座，但按三個(gè)支座承載計(jì)算，查閱標(biāo)準(zhǔn)《耳式支座》（JB/T4725-1992），可以選用承載能力為20的支座B2JB/T2725-1992.5.3酸洗離心機(jī)根據(jù)物料計(jì)算，酸洗物料料重量為3429.45Kg，每天24小時(shí)生產(chǎn)，生產(chǎn)周期為每車1小時(shí)。擬選用SS-1000型三足式離心機(jī)，每年裝料100Kg，則需要設(shè)備臺(tái)數(shù)為：N=3429.45/[100×(24/1)]=1.43(臺(tái))故選用2臺(tái)SS-1000型三足式離心機(jī)能滿足生產(chǎn)。5.4水洗離心機(jī)根據(jù)物料計(jì)算，水洗物料總量為3465.52Kg。每天按24小時(shí)，生產(chǎn)周期為每車1小時(shí)。擬選用SS-1000型三足式離心機(jī)，每車裝料100Kg，則需要設(shè)備臺(tái)數(shù)為：N=3465.52/[100×（24/1）]=1.44（臺(tái)）故選用2臺(tái)SS-1000型三足式離心機(jī)能滿足生產(chǎn)。5.5振動(dòng)流化床干燥器根據(jù)物料計(jì)算，干燥物料總重量為3473.38Kg。擬選用GZQ3×45型振動(dòng)流化床干燥器，其生產(chǎn)能力為200Kg/h，每天24小時(shí)生產(chǎn)，則需要設(shè)備臺(tái)數(shù)為：N=3473.38/（200×24）=0.72（臺(tái)）故選用1臺(tái)振動(dòng)流化床干燥器能滿足生產(chǎn)需要。5.6母液蒸餾罐根據(jù)物料計(jì)算，一次母液重量為1951.55Kg，比重大約1.05。則母液體積為1951.55/1.05=1858.62L。故選用2臺(tái)1500L母液蒸餾罐能滿足生產(chǎn)，并為今后擴(kuò)產(chǎn)留有余地。5.7循環(huán)母液反應(yīng)罐根據(jù)物料計(jì)算，循環(huán)母液重量為881.33Kg，比重約為1.05，則循環(huán)母液體積為881.33/1.05=839.36L，故選用1臺(tái)1000L循環(huán)母液反應(yīng)罐能滿足生產(chǎn)，并為將來擴(kuò)產(chǎn)留有余地。6管道設(shè)計(jì)在藥品生產(chǎn)中，水，蒸汽以及各種流體物料通常采用管道來輸送。管道布置是否合理，不僅影響裝置的基建投資，而且與裝置建成后的生產(chǎn)，管理，安全和操作費(fèi)用密切相關(guān)。因此，管道設(shè)計(jì)在制藥工程設(shè)計(jì)中占有重要的地位。6.1管道計(jì)算表9公稱通徑（mm）管子外徑（mm）普通碳鋼管壁厚（mm）10172.251521.252.752026.752.752533.53.253242.253.2540483.550603.57075.53.75水楊酸的進(jìn)料管道的計(jì)算根據(jù)管道的公稱通徑、外徑、壁厚表得，公稱通徑＝50，，管子的外徑D=60，則管子的內(nèi)徑酸酐的進(jìn)料管道的計(jì)算根據(jù)管道的公稱通徑、外徑、壁厚表得，公稱通徑＝80，，管子的外徑D=88.5，則管子的內(nèi)徑母液的管道進(jìn)料計(jì)算根據(jù)管道的公稱通徑、外徑、壁厚表得，公稱通徑＝70，，管子的外徑D=75.5，則管子的內(nèi)徑反應(yīng)釜的出料管道計(jì)算根據(jù)管道的公稱通徑、外徑、壁厚表得，公稱通徑＝70，，管子的外徑D=75.5，則管子的內(nèi)徑7泵的計(jì)算選型泵是化工廠最常用的液體輸送設(shè)備,液體輸送機(jī)械按工作原理的結(jié)構(gòu)可分為葉片式泵、容積式泵(又稱正位移泵)和其它形式的泵。其中,葉片式泵是依靠旋轉(zhuǎn)的葉片向液體傳送機(jī)械能,常用的泵有離心泵、軸流泵、旋渦泵等。容積式泵是利用工作室容積周期性的變化,把能量傳遞給液體,使液體的壓力增加。一般化工用泵大部分是離心泵。選泵的工作方法和基本程序如下:列出選泵的崗位和介質(zhì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)確定選泵的流量和揚(yáng)程選擇泵的類型,確定具體型號(hào)換算泵的性能確定泵的幾何安裝高度確定泵的臺(tái)數(shù)和備用率,校核泵的軸功率確定冷卻水或加熱蒸汽的耗用量選用電動(dòng)機(jī),填寫選泵規(guī)格表泵的壓頭計(jì)算式為:H=(Z-Z)++有效功率為:P=總效率=7.1輸送水楊酸用泵的計(jì)算泵進(jìn)口處壓強(qiáng)P=0.02MP,泵出口處壓強(qiáng)P=0.06MP流量,轉(zhuǎn)速n=1450r/min吸入管直徑d=100mm,壓出管直徑d=80mm進(jìn)出口間的垂直高度(Z-Z)=80mm在進(jìn)出口兩截面間列機(jī)械能衡算方程:得,H=(Z-Z)++==1.42m,==4.25mu===0.51m/su===0.80m/s則:泵的壓頭H=0.08+4.25-1.42+=2.89m設(shè)管路阻力損失為壓頭的30%,則揚(yáng)程要求為2.89×1.3=3.75m取H的1.05～1.1倍,則H=3.76～3.94m,根據(jù)流量Q=0.0040m/s,查《化工原理》圖2-18得:IS65-50-125泵符合要求。根據(jù)附錄十七查得IS65-50-125的運(yùn)行參數(shù)為:Q=，H=4.17m,軸功率為0.30kW;電機(jī)功率0.55kW則:有效功率P==14409.8=158.6W總效率===52.28%7.2輸送酸酐用泵的計(jì)算泵進(jìn)口處壓強(qiáng)P=0.02MP,泵出口處壓強(qiáng)P=0.05MP流量Q=0.0085m/s,轉(zhuǎn)速n=1450r/min吸入管直徑d=80mm,壓出管直徑d=65mm進(jìn)出口間的垂直高度(Z-Z)=80mm在進(jìn)出口兩截面間列機(jī)械能衡算方程:得,H=(Z-Z)++==1.89m,==4.72mu===1.69m/su===2.56m/s則:泵的壓頭H=0.08+4.72-1.69+=3.30m設(shè)管路阻力損失為壓頭的25%,則揚(yáng)程要求為3.3×1.25=4.12m取H的1.05～1.1倍,則H=4.33～4.53m,根據(jù)流量Q=13.9×10m/s,查《化工原理》圖2-18得:IS100-80-125根據(jù)附錄十七查得IS100-80-125的運(yùn)行參數(shù)為:Q=50m;H=5m,軸功率為0.91kW;電機(jī)功率1kW則:有效功率P==10809.83.3013.910=485.5W總效率===48.5%7.3輸送母液用泵的計(jì)算泵進(jìn)口處壓強(qiáng)P=0.02MP泵出口處壓強(qiáng)P=0.04MP流量Q=0.0064m/s,轉(zhuǎn)速n=1450r/min吸入管直徑d=80mm,壓出管直徑d=60mm進(jìn)出口間的垂直高度(Z-Z)=80mm在進(jìn)出口兩截面間列機(jī)械能衡算方程:得,H=(Z-Z)++==1.94m,==3.89mu===1.27m/su===2.26m/s則:泵的壓頭H=0.08+3.89-1.94+=2.21m設(shè)管路阻力損失為壓頭的30%,則揚(yáng)程要求為2.21×1.30=2.87m取H的1.05～1.1倍,則H=3.01～3.16m,根據(jù)流量Q=6.94×10m/s,查《化工原理》圖2-18得:IS80-65-125根據(jù)附錄十七查得IS80-65-125的運(yùn)行參數(shù)為:Q=30m;H=5m,軸功率為0.48kW;電機(jī)功率0.75kW則:有效功率P==10509.810=157.82W總效率===21.1%8車間布置設(shè)計(jì)8.1概述車間布置設(shè)計(jì)是制藥工程設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。車間布置是否合理，不僅與施工、安裝、建設(shè)投資密切相關(guān)，而且與車間建成后的生產(chǎn)、管理、安全和經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)。因此，車間布置設(shè)計(jì)應(yīng)按照設(shè)計(jì)程序，進(jìn)行細(xì)致而周密的考慮。車間布置設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜而細(xì)致的工作，它是以工藝專業(yè)為主導(dǎo)，在大量的非工藝專業(yè)如土建、設(shè)備、安裝、電力照明、采暖通風(fēng)、自控儀表、環(huán)保等的密切配合下，由工藝人員完成的。因此，在進(jìn)行車間布置設(shè)計(jì)時(shí)，工藝設(shè)計(jì)人員要善于聽取和集中各方面的意見，對(duì)各種方案進(jìn)行認(rèn)真的分析和比較，找出最佳方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證車間布置的合理性。原料藥車間和制劑車間都是常見的制藥車間。原料藥作為精細(xì)化學(xué)品，屬于化學(xué)工業(yè)的范疇，其車間設(shè)計(jì)與一般的化工車間具有許多相同點(diǎn)。但藥品是一種特殊商品，其質(zhì)量好壞直接關(guān)系到人體健康、療效和安全。為保證藥品質(zhì)量，原料藥車間的成品工序（精細(xì)、烘干、包裝工序）與制劑車間一樣，其生產(chǎn)環(huán)境都有相應(yīng)的潔凈等級(jí)要求。8.2車間布置設(shè)計(jì)的依據(jù)1、有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)定在進(jìn)行車間布置設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)熟悉并執(zhí)行有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)定，如《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GBJ16-87）、《石油化工企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》（GB50160-99）、《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50058－92）、《潔凈廚房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ73－84）、《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》（國家藥品監(jiān)督管理局，1998年修訂版）、《采暖通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ19-87）等。2、有關(guān)布置設(shè)計(jì)是在工藝流程設(shè)計(jì)、物料衡算、能量衡算和工藝設(shè)備設(shè)計(jì)之后進(jìn)行的，因此，一般已具備下列設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料。（1）不同深度的工藝流程圖，如初步設(shè)計(jì)階段帶控制點(diǎn)的工藝流程圖、施工階段帶控制點(diǎn)的工藝流程圖。（2）物料衡算、能量衡算的計(jì)算資料和結(jié)果，如各種原材料、中間體、副產(chǎn)品和產(chǎn)品的數(shù)量、組成及性質(zhì);三廢的數(shù)量、組成及處理方法；加熱和冷卻劑的種類、規(guī)格及用量等。（3）工藝設(shè)備設(shè)計(jì)結(jié)果，如設(shè)備一覽表，各設(shè)備的外形尺寸、重量、支承形式、操作條件及保溫情況等。（4）廠區(qū)的總平面布置示意圖，包括本車間與其他車間及生活設(shè)施的聯(lián)系、廠區(qū)內(nèi)的人流和物流分布情況等。（5）其他相關(guān)資料，如車間定員及人員組成情況，水、電、汽等公用工程情況，廠房情況等。8.3車間布置設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素在進(jìn)行車間布置設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)考慮下列因素。（1）本車間與其他車間及生活設(shè)施在總平面圖上的位置，力求聯(lián)系方便、短捷。（2）滿足生產(chǎn)工藝及建筑、安裝和檢修要求。（3）合理利用車間的建筑面積和土地。（4）車間內(nèi)應(yīng)采取的勞動(dòng)保護(hù)、安全衛(wèi)生及防腐蝕措施。（5）人流、物流通道應(yīng)分別獨(dú)立設(shè)置，盡可能避免交叉往返。（6）對(duì)原料藥車間的精制、烘干、包裝工序以及制劑車間的設(shè)計(jì)，應(yīng)符合《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》的要求。（7）要考慮車間發(fā)展的可能性，留有發(fā)展空間。（8）廠址所在區(qū)域的氣象、水文、地質(zhì)等情況。8.4車間布置設(shè)計(jì)的程序車間設(shè)計(jì)一般可按下列程序進(jìn)行。（1）收集有關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料（2）確定車間的防火等級(jí)設(shè)計(jì)人員根據(jù)生產(chǎn)過程中使用、產(chǎn)生和貯存物質(zhì)的火災(zāi)危險(xiǎn)性，按《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》和《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)定》，確定車間的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別。（3）確定車間的潔凈等級(jí)對(duì)于有潔凈等級(jí)要求的車間，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》的要求，確定相應(yīng)的潔凈等級(jí)。（4）初步設(shè)計(jì)根據(jù)帶控制點(diǎn)的工藝流程圖、設(shè)備一覽表等基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料以及物料貯存運(yùn)輸、輔助生產(chǎn)和行政生活等要求，結(jié)合有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)定，進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。初步設(shè)計(jì)的任務(wù)是確定生產(chǎn)、輔助生產(chǎn)及行政生活等區(qū)域的布局；確定車間場(chǎng)地及建（構(gòu)）筑物的平面尺寸和立面尺寸；確定工藝設(shè)備的平面布置圖和立面布置圖；確定人流及物流通道；安排管道及電氣儀表管線等；編制初步設(shè)計(jì)說明書。（5）施工圖設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)經(jīng)通過后，即可進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)。施工圖設(shè)計(jì)是根據(jù)初步設(shè)計(jì)的審查意見，對(duì)初步設(shè)計(jì)進(jìn)行修改、完善和深化，其任務(wù)是確定設(shè)備管口、操作臺(tái)、支架及儀表及電氣等的空間位置；確定設(shè)備的安裝議案確定與設(shè)備安裝有關(guān)的建筑和結(jié)構(gòu)尺寸；確定管道及電氣儀表管線的走向等。在施工圖設(shè)計(jì)中，一般先由工藝專