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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流阿司匹林物料衡算.精品文档.目 录第1章 物料衡算11.1溶解罐的物料衡算11.2酰化反应罐的物料衡算21.3 渗滤槽的物料衡算31.4 酸洗离心机的物料衡算41.5 水洗离心机的物料衡算61.6 流化床的物料衡算71.7 总物料衡算流程图7第2章 能量衡算92.1 反应罐能量衡算92.1.1 比热容的计算92.1.2 能量衡算102.2 结晶罐能量衡算11第3章 主要工艺设备计算133.1 工艺设备选型原则133.2工艺设备计算133.2.1醋化反应罐133.2.2 酸洗离心机133.2.3 水洗离心机133.2.4 振动流化床干燥器143
2、.2.5 母液蒸馏罐143.2.6 循环母液反应罐14附 录15物料衡算的计算附表15第1章 物料衡算计算依据：年产量：1500 t年工作日：300 天日产量：5 t收率：98.1%ASP分子量/SA分子量=180.16/138.12=1.3043ASP收率=阿司匹林产量/（投水杨酸量*1.3043）*100%物料计算以日产量为基准。1.1溶解罐的物料衡算溶解罐 103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=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=441.00Kg 粉子+渣子=5.25Kg+41.25Kg=46.50K
3、g所以计算出母液量为： 441.00Kg1.7+46.50Kg2.5=749.70Kg+116.25Kg=865.95Kg综合以上计算，得：进料：粉子=5.25Kg 渣子=41.25Kg回收品=441.00Kg进料：母液量= 441.00Kg1.7+46.50Kg2.5=749.70Kg+116.25Kg=865.95Kg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=5.25Kg+41.25Kg+441.00Kg+865.95Kg=1353.45Kg1.2酰化反应罐的物料衡算酰化反应罐105 年产量为1500t，一年按300个工作日计算，可得出日产量为： 1500t/300天=5
4、000Kg/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/（SA1.3043）=0.981则水杨酸投料量SA=5000Kg/（0.9811.3043）=3907.72Kg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）/0.8200.836 =3907.72Kg此物料衡算中运用经验常数0.830；并且醋酐AC2O含量为98%；则投入AC2O量=7815.44Kg0.830/0.98=3309.60Kg同时因为醋酐中的醋酸的含量为2%则HAC质量=3309.602%=66.19Kg根
5、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=SA+AC2O=3907.72Kg+3309.60Kg=7217.32Kg由此的投入反应罐母液量为7217.32Kg/6.8=1061.37Kg综合以上计算，得： 进料：SA=5000Kg/（0.9811.3043）=3907.72Kg AC2O=3907.72Kg0.830/0.98=3309.60Kg 进料：溶解罐中的出料=2706.90Kg 投入反应罐的母液量=7217.32Kg/6.8=1061.37Kg出料：此工艺过程可近似不考虑损耗，即完全出料:即出料= SA+AC2O+溶解罐中的出料+投入反
6、应罐的母液量 =3907.74Kg+3309.60Kg+1353.45Kg+1061.37Kg =9632.14Kg1.3 渗滤槽的物料衡算渗滤槽107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=865.45Kg+1061.37Kg=1927.32Kg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=1927.32Kg/44.3%55.7%=2423.29Kg， 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
7、%=9632.14Kg1.42%=136.76Kg所以此工艺得到粗品ASP=9632.14Kg-1927.32Kg-2423.29Kg-136.76Kg=5144.75Kg综合以上计算，得：进料：完全来自酰化反应罐中的出料=9632.14Kg出料：粗品ASP=9632.14Kg-1927.32Kg-2423.29Kg-136.76Kg=5144.75Kg 渗滤结束后剩余的母液量=1927.32Kg/44.3%55.7%=2423.29Kg出料：渗滤掉的母液量=865.95Kg+1061.37Kg=1927.32Kg1.4 酸洗离心机的物料衡算酸洗离心机111 根据醋酸的浓度、渗滤槽中剩余母液的
8、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：HAC/（ASP+母液）=19.17所以确定投入醋酸量=（ASP+母液）/9.17=（5144.75+2423.29）/9.17=825.27Kg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%=（825.27Kg+5144.75Kg+2423.29Kg）34.88%=2927.59Kg，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3.1%3.3%，本次设计取3.18%。所以确定损耗=总投料量3.18%=（82
9、5.27Kg+5144.75Kg+2423.29Kg）3.18%=266.91Kg。以此计算出湿品ASP=总投料量-离心出来的母液-损耗 =（825.27Kg+5144.75Kg+2423.29Kg）-2927.59Kg-266.91Kg =5198.81Kg综合以上计算，得：进料：来自于渗滤槽中的出料 粗品ASP=9632.14Kg-1927.32Kg-2423.29Kg-266.91Kg=5144.75Kg 渗滤结束后剩余的母液量=1927.32Kg/44.3%55.7%=2423.29Kg进料：HAC =（5144.75+2423.29）/9.17=825.27Kg出料：湿品ASP=总投
10、料量-离心出来的母液-损耗 =（825.27Kg+5144.75Kg+2423.29Kg）-3108.75Kg-266.91Kg =5198.81Kg。要保证湿品中HAC含量2.5%，本设计计算时取2.5%。出料：离心出来的母液=（825.27Kg+5144.25Kg+2423.29Kg）34.88%=2927.59Kg1.5 水洗离心机的物料衡算水洗离心机111 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=5198.81Kg/3.77=1378.99Kg。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
11、.1%=（1378.99Kg+5198.81Kg）20.1%=1322.14Kg。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0.65%0.70%，本次设计取值为：0.685%，所以可确定：损耗量=（5198.81Kg+1322.14Kg）0.685%=44.69Kg.依此得出湿品ASP=总投料量-损耗-脱水量=5198.81Kg+1378.99Kg-44.69Kg-1322.14Kg=5216.76Kg。综合以上计算，得：进料：湿品ASP=5198.81Kg。进料：洗剂水量=5198.81Kg/3.77=1378.991511.46Kg。出料
12、：湿品ASP=5198.81Kg+1378.99Kg-44.69Kg-1322.14Kg=5216.76Kg出料：脱水量=（1378.99Kg+5198.81Kg）20.1%=1322.14Kg。1.6 流化床的物料衡算流化床 116-3 根据物料计算，干燥物料总重为：5216.76Kg，含水量为3%，即156.53Kg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：0.15%0.171%，本次设计取0.150%，所以损耗量为：5216.760.150%=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98.1%，成品量5000
13、.00Kg（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ASP=5216.76Kg。出料：得到成品=5000.00Kg。1.7 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)；综合工艺流程的过程可制得“总物料衡算流程图”（见下页）SA：3907.72KgAC2O：3309.60 KgAC2O：98%=3243.42KgHAC：2%=66.19 Kg回收品：441.00 KgASP：90.6%=399.55 KgHAC：6.6%=29.10 Kg其他：2.8%=12.35 Kg粉子：41.25 Kg渣子：5.25 Kg母液：1927.32KgASP
14、：15%=289.10 KgHAC：72%=1387.67 KgAC2O：10%=192.73 Kg其他：3%=57.82 KgASP：15%=654.09 KgHAC：72%=3132.44 KgAC2O：10%=435.06Kg其他：3%=130.52 KgASP：5144.75 Kg损耗：136.76 Kg母液：4350.61 KgASP：15%=363.49 kgHAC：72%=1744.77 kgAC2O：10%=242.33 kg其它：3%=72.70 kgASP： 5144.75kg母液： 2423.29kgASP：15%=289.10 kgHAC：72%=1387.67 kgA
15、C2O：10%=192.73 kg其它：3%=57.82 kg母液：1927.32kgASP：5068.84 kgHAC：129.97 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：1379.00kgASP：97%=5060.26 kgH2O：3%=156.50 kg水洗温ASP：5216.76kg损耗：44.69kg干燥成品：10000kg粉子：41.25kg渣子：5.25kg损耗：7.84kg干燥失重：131.34kg洗涤水：1322.14kgASP：0.4%=5.29kgHAC
16、：12%=158.66 kgH20：87.6%=1158.19 kg母液：2927.59kgASP：14%=409.86 kgAC2O：8%=234.21 kgHAC：75%=2195.69 kg其它：3%=87.83 kgHAC：98.5%=135.49kg其它：1.5%=2.06 kg回收洗涤酸：137.55kgASP：25%=344.75 kgHAC：68%=937.71 kgAC2O：2%=27.58kg其它：5%=68.95 kg循环母液：1378.99kg残液：54.75kgHAC：98.5%=2296.21 kg其它：1.5%=34.97 kg回收醋酸：2331.18kgASP：
17、25%=344.75 kgHAC：68%=937.71 kgAC2O：2%=27.58 kg其它：5%=68.95 kg循环母液：1378.99kgASP：90.6%=399.55 kgHAC：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第2章 能量衡算2.1 反应罐能量衡算反应罐Q3、t3 Q1 、t1 Q4 、t4 Q2 、t2 Q5 、t5 Q6 反应罐能量衡算可表示如下式： Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6Q1-SA与醋酐带入设备的热量KJ；Q2-加热剂水
18、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；t5-加热剂水蒸汽流出时的温度，t5=80。2.1.1 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）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
19、。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，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 团C6H5-COOH-O-CO-OH-CH3温 度20116.3677.7829.6243.3441.9041.3680131.0690.8430.6845
20、.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2.2比热容（KJ/Kg）2080乙酸1.351.41醋酐1.992.01ASP2.26SA1.712.072.1.2 能量衡算1. Q1与Q4Q1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=mct3907.7
21、2g1.71KJ/Kg+3309.60Kg1.99 KJ/Kg20 =2.66105KJ Q4=(5000Kg2.26 KJ/Kg+2354.361.41 KJ/Kg) 80 =11.70105 KJ2. Q2，Q5Q2与Q5军可用下式计算： Q2（Q5）=mct KJ; m-水的重量Kg； c-水蒸汽比热容KJ/Kgt-温度Q2=10009632.14Kg/300天4.2 KJ/Kg142.9 =192.70105KJQ5=9632.14Kg1000 /300天4.2 KJ/Kg80 =107.88105KJ 3. Q3Q3=27.2KJ/mol180.1g/mol1000 =48.9610
22、5KJ由Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6；Q6=Q1+Q2+Q3-Q4-Q5；=2.66105KJ+192.70105KJ-48.96105KJ-11.70105KJ-107.88105KJ =26.82105KJ2.2 结晶罐能量衡算结晶罐123 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： Fi1+Q=WI+mi2+(F-W-m)i3式中 Q-外界加热； i1-单位质量进料溶液的焓； i2-单位质量晶体的焓； i3-单位质量母液的焓；将式整理得： W（I-i3） = m(i3-i2) + F(i1-i3) + Q 汽化潜热 溶液结晶放热 溶液降温放热 外界加
23、热上式也可以写成： Wr=mr结晶+FCp(t1-t3)+Q已知：汽化潜热=2468KJ/Kg；r结晶=50 KJ/Kg；m：结晶产量=441.00Kg（由物料衡算已经得出）W：蒸酸量=2426.25Kg（由物料衡算已经得出）F=2758.01Kg，其中ASP=689.88Kg，HAC=1874.67Kg，AC2O=55.49Kg，其它=137.97Kg；t1=60，t3=30；Cp=见表 ：单位（KJ/Kg）表2.3比热容（KJ/Kg）温度3060乙酸1.361.39醋酐2.002.01ASP2.15SA1.771.94其它4.24.2综合以上计算数据，得Q =mr结晶+FCp(t1-t3)
24、-Wr=441.0050KJ +2758.012.1530KJ -24684662.37KJ =22050KJ+177891.65KJ-11506729.92KJ=-11.31106KJ（负号表示由外界提供热量）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。（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。3.2工艺设备计算3.2.1醋化反应罐根据物料计算，醋化反应总量为9632.14千克，物料比重
25、为1.25，生产周期为24小时，醋化罐装料系数为0.86，拟选1500L醋化罐，则需设备台数为：N=9632.14/1.25/0.86/1500=5.97（台）故选用6台3000L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5144.75Kg，每天24小时生产，生产周期为每车1小时。拟选用SS-1000型三足式离心机，每年装料100Kg，则需要设备台数为： N=5144.75/100(24/1)=2.14(台)故选用3台SS-1000型三足式离心机能满足生产。3.2.3 水洗离心机根据物料计算，水洗物料总量为5198.81Kg。每天按24小时，生产周期为每车1
26、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=5198.81/100（24/1）=2.17（台）故选用3台SS-1000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5198.81Kg。拟选用GZQ345型振动流化床干燥器，其生产能力为200Kg/h，每天24小时生产，则需要设备台数为：N=5198.81/（20024）=1.09（台）故选用2台振动流化床干燥器能满足生产需要。3.2.5 母液蒸馏罐根据物料计算，一次母液重量为2927.59Kg，比重大约1.05。则母液体积为2927.59/1.05=2788.18L。
27、故选用2台1500L母液蒸馏罐能满足生产，并为今后扩产留有余地。3.2.6 循环母液反应罐根据物料计算，循环母液重量为1378.99Kg，比重约为1.05，则循环母液体积为1378.99/1.05=1313.32L，故选用2台1000L循环母液反应罐能满足生产，并为将来扩产留有余地。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SAAC2O回收ASP粉子渣子母液总量重量Kg3907.723309.60441.0041.255.251927.329632.14组分名称SA其它AC2OHACASPHAC其它ASP其它ASP其它ASPHACAC2O其它含量%99.50.598290.66.
28、62.898.51.599.50.51572103折纯Kg3888.1819.933243.4066.20399.5529.1112.3440.630.625.220.03289.101387.67192.7357.82表2 醋化反应后物料衡算物料名称ASP母 液损耗总量重量Kg5114.644380.74136.769632.14组分名称ASPASPHACAC2O其它含量%1001572103折纯Kg5114.64657.113154.14438.07131.42表3 酸洗离心前物料衡算物料名称ASP母液醋酸总量去醋化母液总量重量Kg10289.514846.581650.6116786.7
29、03854.6420642.34组分名称ASPASPHCAAC2O其它HAC其它ASPHACAC2O其它含量%100157210398.51.51572103折纯10289.51726.993489.54484.66145.391625.8524.76578.202775.34385.46115.64表4 酸洗离心前物料衡算物料名称ASP母液损耗总量重量Kg10397.685855.20533.8216786.7组分名称ASPHACASPHACAC2O其它含量%97.52.5147583 折纯Kg10137.74259.94819.734391.40468.42175.65表5 水洗离心物料衡
30、算水洗离心前物料衡算水洗离心后物料衡算物料名称ASP洗剂水总量ASP洗剂水损耗总量重量Kg5198.811378.996577.805216.761322.1444.696577.80组分名称ASPHACH2OASPH2OASPHACH2O含量%97.52.51009730.41287.6折纯Kg5068.84129.971378.995060.26156.505.29158.661158.19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Kg5216.765216.765000.0041.255.25156.537.845216.76组分名称AS
31、PH2O/HACASP其它ASP其它ASP其它含量%97399.50.598.51.599.50.5折纯Kg5060.26156.5049752540.630.625.220.03表7 回收前物料衡算物料名称一次母液循环母液洗剂酸（回收）总量重量Kg2927.591378.99137.554444.13组分名称ASPHACAC2O其它ASPHACAC2O其它HACH2O含量%14758325682598.51.5折纯Kg409.862195.69234.2187.83344.75937.7127.5868.95135.492.06表8 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
32、量Kg441.002331.191378.9954.75152.254358.89组分名称ASPHAC其它HAC/AC2O其它ASPHACAC2O其它含量%90.66.62.898.51.5256825折纯Kg799.0929.1112.352296.2334.97344.75937.7127.5868.95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1000L（利旧）台1醋酐计量罐铝1500L（利旧）台1醋化溶解罐搪玻璃15000L（利旧）台1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6001000台1渗滤罐铝370022001300
33、台2冰酸洗涤罐铝9001400（利旧）台1酸洗抽料斗不锈钢 6001300台3袋滤捕集器不锈钢7004001200台3离心机不锈钢SS1000台6水洗打浆罐不锈钢500L（利旧）台2水计量罐不锈钢500L（利旧）台2-母接收罐不锈钢2000L台1洗涤水接收槽不锈钢1000L台1干燥抽料斗不锈钢9001400台3湿品料仓不锈钢100010001000台1流化床不锈钢45001300台2振荡筛不锈钢ZS-650台3成品料仓不锈钢12002200台2捕集器不锈钢台1沉降室（不锈钢）不锈钢300010003000台1鼓风机7810m3/h台1散热器不锈钢2.5m2台4引风机不锈钢4-72-4.0A（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3000L（利旧）台1母液蒸馏罐搪玻璃3000L（利旧）台2玻璃塔玻璃3002000台1冷凝器不锈钢10m2（利旧）台2