阿司匹林的生产工艺流程设计模板.doc

阿司匹林工段工艺设计系 别：材料和化学工程学院专 业：制药工程班 别：制药1101班学 号：姓 名：余欣欣 4月 目录目录11 概述31.1 阿司匹林性质41.1.1 理化性质41.1.2 临床上用途41.2 发展简史51.3 中国外生产现实状况61.3.1 市场分析61.3.2 生产情况61.3.3 市场情况72 生产工艺72.1 设计内容72.2 生产工艺72.3 生产工艺步骤确定82.3.1 生产工艺步骤82.3.2 工艺步骤图82.4 工艺过程说明82.4.1 醋化岗位82.4.2 酸洗离心洗涤92.4.3 水洗离心洗涤92.4.4 干燥岗位92.4.5 回收岗位93 物料衡算93.1 溶解罐物料衡算93.2 酰化反应物料衡算113.3 渗滤槽物料衡算123.4 酸洗离心机物料衡算133.5 水洗离心机物料衡算143.6 流化床物料衡算164 能量衡算164.1 反应罐能量衡算164.1.1 比热容计算174.1.2 能量衡算185 关键工艺设备计算195.1 工艺设备选型标准195.2 工艺设备计算195.2.1 醋化反应釜195.2.2 夹套计算205.2.3 筒体材料和壁厚225.2.4 水压试验及其强度校核235.2.5 选择釜体法兰245.2.6 选择手孔、视镜、温度计、和工艺接管255.2.7 搅拌器设计计算265.2.8 容器支座选择计算265.3 酸洗离心机265.4 水洗离心机265.5 振动流化床干燥器275.6 母液蒸馏罐275.7 循环母液反应罐276 管道设计276.1 管道计算276.1.1 水杨酸进料管道计算286.1.2 酸酐进料管道计算286.1.3 母液管道进料计算287 车间部署设计297.1 概述297.2 车间部署设计依据297.3 车间部署设计应考虑原因307.4 车间部署设计程序307.5 车间设计结果318 公用工程318.1 排水系统318.2 电气和照明338.2.1 电气设计和安装338.3 环境消毒338.3.1 灭菌和消毒339 技术经济349.1 投资指标34设计体会35参考文件361 概述阿司匹林是历史悠久解热镇痛药，它诞生于1899年3月6号。早在1853看夏天，弗雷德克热拉尔（Gerhardt）就用水杨酸和酸酐合成了乙酰水杨酸，但没能引发大家重视：1898年德国化学家菲霍夫曼又进行了合成，并为她父亲诊疗风湿关节炎，疗效极好：1899年由德莱塞介绍到临床，并取名为阿司匹林（Aspirin）。到现在为为止，阿司匹林已应用百年，成为医药史上三大经典药品之一，至今它仍是世界上应用最广泛解热、镇痛和抗炎药，也是作为比较和评价其它药品标准制剂。在体内含有抗血栓作用，它能抑制血小板释放反应，抑制血小板聚集，这和TXA2降低相关。临床上用于预防心脑血管疾病发作。阿司匹林于1898年上市，多年来发觉它还含有抗血小板凝聚作用，于是重新引发了大家极大爱好。将阿司匹林及其它水杨酸衍生物和乙烯醇、醋酸纤维素等含羟基聚合物进行熔融酯化，使其高分子化，所得产物抗炎性和解热止痛性比游离阿司匹林更长久有效。1.1 阿司匹林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。中国药典要求要检验游离水杨酸，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。这些杂质因为不含羧基，故不溶于碳酸钠试液中。产生少许乙酰水杨酸酐杂质可引发过敏反应。用途：本品解热、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)活性，影响下丘脑中枢致热因子前列腺索(PG)合成，使体温中枢恢复调整体温正常反应。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。阿司匹林经过对环氧合酶(COX)抑制而降低前列腺素(PC)合成，由此降低组织充血、肿胀，降低对疼痛敏感性，含有中等程度镇痛作用。可缓解轻度或中度疼痛，对钝痛如头痛、牙痛、神经痛、关节痛、肌肉痛及月经痛等有很好镇痛效果，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发绞痛几乎无效，但因为仅对疼痛、发烧症状有缓解作用，不能解除疼痛、发烧致病原因，也不能预防疾病发生，需同时应用其它药品参与诊疗，故不宜长久服用。阿司匹林服后吸收快速而完全，解热、镇痛作用较强，作用于下丘脑体温中枢引发外周血管扩张、皮肤血流增加，出汗，使散热增强而起到解热作用。能降低发烧者体温，对正常体温则无影响。阿司匹林可降低炎症部位含有痛觉增敏作用物质前列腺素(PG)生成，故有显著镇痛作用，1.1.2.2大剂量可抗风湿，用于诊疗风湿热、风湿性关节炎、类风湿性关节炎等疾病。阿司匹林为诊疗风湿热首选药品，用药后可解热、减轻炎症，使关节症状好转，血沉下降，但不能去除风湿基础病理改变，也不能预防心脏损害及其它合并症。阿司匹林除诊疗风湿性关节炎外，也用于诊疗类风湿性关节炎，可改善症状，为深入诊疗发明条件。另外，本品也用于骨关节炎、强直性脊椎炎、幼年型关节炎和其它非风湿性炎症骨骼肌肉疼痛，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，临床可用于预防临时性脑缺血发作、心肌梗塞、心房颤动、人工心脏瓣膜、动静脉瘘或其它手术后血栓形成。1.1.2.4粉末外用治足癣。1.1.2.5其它方面临床应用ASP用于眼科黑蒙症，是因为视网膜血栓引发发作性单侧视力消失，采取ASP诊疗，每13给0659，可取得很好疗效。ASP用于诊疗胆道蛔虫症，一次19，一日23次连用23日；阵发性绞痛停止，二十四小时后停用，然后进行驱虫诊疗，有效率可达90以上。ASP对血小板增多症有效，可改变血小板降低性紫癜，溶血性尿毒症；亦可用于镰状细胞性贫血，ASP适用尿激素等可降低溶血性尿毒症所致慢性肾脏病变病发率。1.2 发展简史早在1853年夏尔，弗雷德里克热拉尔(Gerhardt)就用水杨酸和醋酸合成了乙酰水杨酸，但没能引发大家重视；1898年德国化学家菲霍夫曼又进行了合成，并为她父亲诊疗风湿关节炎，疗效极好；1899年由德莱塞介绍到临床，并取名为阿司匹林(Aspirin)。到现在为止，阿司匹林已应用百年，成为医药史上三大经典药品之一，至今它仍是世界上应用最广泛解热、镇痛和抗炎药，也是作为比较和评价其它药品标准制剂。在体内含有抗血栓作用，它能抑制血小板释放反应，抑制血小板聚集，这和TXA2生成降低相关。 临床上用于预防心脑血管疾病发作。 阿司匹林于1898年上市，多年来发觉它还含有抗血小板凝聚作用，于是重新引发了大家极大爱好。将阿司匹林及其它水杨酸衍生物和聚乙烯醇、醋酸纤维素等含羟基聚合物进行熔融酯化，使其高分子化，所得产物抗炎性和解热止痛性比游离阿司匹林更为长久有效。 依据文件记载，全部说阿司匹林发明人是德国费得克期霍夫曼，但这项发明中，起着很关键作用还有一位犹太化学家阿图尔艾兴格林。 阿图尔艾兴格林辛酸小说发生在1934年至1949年间。1934年，费利克斯霍夫曼宣称是她本人发明了阿司匹林。当初德国正处于纳粹统治黑暗时期，对犹太人迫害已经愈演愈烈。在这种情况下，狂妄纳粹统治者更不愿意认可阿司匹林发明者有犹太人这个事实，于是便将错就错把发明家桂冠戴到了费利克斯霍夫曼一个人头上，为她们“大日耳曼民族优越论”贴金。纳粹统治者为了堵住阿图尔艾兴格林嘴，还把她关进了集中营。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，但很快她就逝世了。以后这事便石沉大海。 英国医学家、史学家瓦尔特斯尼德几经周折取得德国拜尔企业特许，查阅了拜尔企业试验室全部档案，最终以确凿事实恢复了这项发明历史真面目。她指出：在阿司匹林发明中，阿图尔艾兴格林功不可没。事实是在1897年，费利克斯霍夫曼确实第一次合成了组成阿司匹林关键物质，但她是在她上司著名化学家阿图尔艾兴格林指导下，而且完全采取艾兴格林提出技术路线才取得成功。1.3 中国外生产现实状况1.3.1 市场分析 百年老药阿司匹林凭借其低廉价格和较小不良反应赢得了市场普遍认可，现已成为世界上最关键解热镇痛药之一。多年来，阿司匹林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停增加推进下，其市场得到深入上升空间。实际上，除了心血管病方面，阿司匹林还在其它疾病上有独特疗效，比如：防治糖性白内障、诊疗抗生素所致听力障碍、抗衰除皱、改善老年男性性功效、诊疗艾滋病、癌症等 。 1.3.2 生产情况 从 2O世纪5O年代开始生产至今，中国阿司匹林产业经历了半个世纪调整 ，现在持有阿司匹林原 料药生产同意文号企业 有 16家，已经过原料药GMP认证企业有 10家，生产规模超出千吨企业 有8家。多年来，中国阿司匹林关键生产企业有3 家_山东新华制药集团、南京制药厂、吉林恒河制药。这三大企业年产能全部超出3000吨，产量和出口量多年来占据全国85左右份额，呈三足鼎立之势。 但多年来，这种三足鼎立局面在悄然发生改变。南京制药厂阿司匹林原生产规模为3500吨、年产量3000吨，后因环境保护问题，几年前将原料药生产厂区搬迂到南京化学工业园区。搬迁后生产 还未恢复到以前水 平。吉林恒河 制药 有 限公 司原生 产规模为 4500吨、年产量3500吨，前很快亦因环境保护问题正在 进行厂区搬迁，老厂区阿司匹林已停产，新厂区生产正在建设之中。 最近以来，山东新华制药集团阿司匹林产销量增加快速，该产品已成为企业关键产品之一，生产 规模一扩再扩，产能已由1996年 吨扩大到现在8000吨左右，年产量已从1996年 1000多吨增加到6000多吨，占全国近60，成为中国阿司匹林生产当之无愧龙头老大。该企业阿司匹林多年来大部分出口欧美市场 ，出口量约占全国70。 ，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生产阿司匹林关键原料水杨酸，年产能达成1吨，成为 中国最大水杨酸生产基地，从而为山东新华 制药集 团深入扩大阿司匹林产能打下了基础。 因为受到中国外阿司匹林市场需求旺盛，和南京制药、吉林制药等厂区搬迁造成市场供给空缺等原因刺激，有不少企业加大了对 阿司匹林生产 投入，部分企业 规模和产量在快速扩大，成为阿司匹林生产新主力军，如河北敬业化工集团医药化工分企业、陕西华阴锦前途药业、牡丹江双友化工制药、湖南中南制药等等。这些企业全部已经过了阿司匹林原料药 GMP认证，年生产规模全部达成1500吨以上。其中，河北敬业化工集团医药化工分企业生产规模达成 3000吨，年产量为2500吨；陕西华阴锦前途药业生产规模达成2500吨，年产量达吨，成为阿司匹林生产后起之秀。 1.3.3 市场情况多年来，因为化工原料、基础能源、环境保护治理、人工费用等各项开支全部在不停上涨，人民币汇率逐步走高，推进了阿司匹林生产成本有较大上升，企业面临成本压力越来越大。二十一世纪初，阿司匹林中国市场价格在每千克1517元人民币 ，到已达成每千克 2223元人民币。 现在为每千克2425元人民币，有企业DC一90规格阿司匹林报价达每千克3537元人民币。自 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，阿司匹林出口价格仍有上升动力。另外，国家环境保护治理力度也在加大，人民币汇率还会上升，估计以后阿司匹林价格仍会稳中趋升。 多年来，中国阿司匹林大部分出口到美国、欧洲等地，出口量占总出口量较大部分。全世界关键阿司匹林市场为欧洲、北美等地 ，每十二个月消耗阿司匹林约占全球总量近 23。美国是世界上最大阿司匹林市场，每十二个月耗用阿司匹林原料药约占世界总产量30左右，欧洲也是阿司匹林关键消费地域，每十二个月消费量达万吨之多。2 生产工艺2.1 设计内容本设计以年产1000吨阿司匹林生产工段，采取比较成熟适宜酰化法进行生产。2.2 生产工艺阿司匹林传统制备方法是以浓硫酸作催化剂进行O酰化反应，产率通常在75%左右，但浓硫酸对设备腐蚀性较大，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替换浓硫酸作催化剂，但这些方法制备过程较为复杂，需要专用设备。所以就必需寻求一个催化效果良好、简单易得同时对环境污染较小能够进行工业化新型催化剂。本设计采取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。本设计关键分为三个工段: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： 2.3 生产工艺步骤确定2.3.1 生产工艺步骤醋酐.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 工艺步骤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：按醋酐总量和含量计算水杨酸总投料量，检斤称重，将总投料量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，把剩下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。检验合格，方可进行第二次降温，缓慢降至70，将已溶解回收品溶液经过过滤器抽入反应罐中【（回收品+粉）：母液=1：1.70kg/L,加温8080】抽滤完成，保温30min用水汽混合降至50，缓慢加入同温稀释母液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550.15Kg冰醋酸将渗滤好湿阿司匹林在渗滤槽中全部洗涤一次（洗均），用真空将渗滤好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。洗涤水为本岗自制蒸馏水，氯化物合格。2.4.4 干燥岗位 将料斗中湿品乙酰水杨酸放入湿品料仓中，经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,蒸出醋酸经酸洗一部分，做洗涤酸用，其它经检验合格（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，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：循环回收母液和一次母液体积比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，对胶体进行酸解以后再蒸馏降温，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，蒸酸剩下残液再加水稀释，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 溶解罐物料衡算溶解罐 依据吉林恒河制药厂和山东新华制药厂参考公式，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：经过溶解进料和进料，完全经过过滤罐过滤出料，即出料=902.3Kg3.2 酰化反应物料衡算 酰化反应釜 年产量为1000t，十二个月按300个工作日计算，可得出日产量为： 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，所以改造后产品收率仍为改造前收率，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依据阿司匹林生产设计经验公式：水杨酸投料量=（醋酐含量）/0.8200.836 =2604.89Kg此物料衡算中利用经验常数0.830；而且醋酐含量为98%；则投入醋酸量=7815.44Kg0.830/0.98=2206.18Kg同时因为醋酐中醋酸含量为2%则HAC质量=2206.182%=44.12Kg依据吉林恒河制药厂和山东新华制药厂参考公式，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：溶解罐中出料=902.3Kg 投入反应罐母液量=4811.07Kg/6.8=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+溶解罐中出料+投入反应罐母液量=6420.88Kg3.3 渗滤槽物料衡算渗滤槽 因为1.1和1.2中母液均来自于此工艺过程，即 渗滤掉母液量=577.3Kg+707.51Kg=1284.81Kg进入工艺1.1和1.2使用。依据渗滤槽渗滤能力和反应液性状，渗滤掉母液百分比为44.3%（吉林恒和制药经验值）。则渗滤结束后剩下母液量=1284.81Kg/44.3%55.7%=1615.44Kg， 因为反应液中存在挥发性物质醋酸、醋酐和设备老化等原因造成了损耗，通常损耗率为1.42%；即损耗量=进料总量1.42%=6420.88Kg1.42%=91.18Kg所以此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出料=6420.88Kg出料：粗品阿司匹林=3429.45Kg 渗滤结束后剩下母液量=1615.44Kg出料：渗滤掉母液量=1284.81Kg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Kg2604.892206.1829427.53.51284.816420.88表2酯化反应后物料衡算表物料名称阿司匹林母液损耗总量重量Kg3429.452900.2591.186420.883.4 酸洗离心机物料衡算酸洗离心机 依据醋酸浓度、渗滤槽中剩下母液粘度和质量，确定酸洗工艺过程中加入醋酸质量，因为本设计采取醋酸浓度为98.5%，又依据经验公式：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依据酸洗离心机离心能力和物品粘度得出经验离心率为34.88%，所以离心出来母液=总投料量34.88%=（550.15Kg+3429.45Kg+1615.44Kg）34.88%=1951.55Kg，进入回收工艺。又因为醋酸挥发及设备老化造成了一定损耗，损耗率通常为3.1%3.3%，此次设计取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-离心出来母液-损耗 =（550.15Kg+3429.45Kg+1615.44Kg）-1951.55Kg-177.92Kg =3465.52Kg综合以上计算，得：进料：来自于渗滤槽中出料 粗品阿司匹林=3429.45Kg 渗滤结束后剩下母液量=1615.44Kg进料：醋酸=550.15Kg出料：湿品阿司匹林=3465.52Kg。要确保湿品中醋酸含量2.5%，本设计计算时取2.5%。出料：离心出来母液=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Kg3429.451615.44550.185595.073465.521951.55177.925595.073.5 水洗离心机物料衡算水洗离心机 依据湿品中含醋酸量和湿品ASP纯净度，投入洗剂水和ASP百分比=13.77，所以洗剂水量=湿品ASP/3.77=3465.52Kg/3.77=919.23Kg。又依据离心机脱水能力，经验值为20.1%，所以脱水量=总投料量20.1%=（919.23Kg+3465.52Kg）20.1%=881.33Kg。并要确保湿品中含水量应3%，此次设计计算中采取3%。因为设备原因造成洗涤过程中有损耗，通常为0.65%0.70%，此次设计取值为：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=3465.52Kg。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Kg3465.52919.234384.753369.18881.3330.044384.753.6 气流干燥物料衡算气流干燥器 依据物料计算，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因为流化床排空系统和机器本身造成损耗通常为：0.15%0.171%，此次设计取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它损耗总量重量Kg3473.383437.383332.97104.205.213473.384 能量衡算4.1 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以下式： Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6Q1-SA和醋酐带入设备热量KJ；Q2-加热剂水蒸汽传给物料热量KJ；Q3-过程反应热KJ；Q4-生成ASP和醋酸带走热量KJ；Q5-加热剂水蒸汽带走热量KJ；Q6-设备向环境散失热量KJ；t1-SA和醋酐进入设备温度，t1=20；t2-加热剂水蒸气进入温度，t2=142.9；t3-最终反应罐中温度，t3=80；t4-物料流出时温度，t4=80；t5-加热剂水蒸汽流出时温度，t5=80。4.1.1 比热容计算（一）经化学基础数据手册可查得乙酸和醋酐比热容，见下表（二）ASP和SA比热容计算大多数液体比热容在1.72.5KJ/(kg.)之间，少数液体例外，如液氨和水比热容比较大，在4左右；而汞和液体金属比热容比较小。液体比热容通常和压强无关，随温度上升而稍有增大。作为水溶液比热容近似计算，可先求出固体比热容，再按下式计算C=CS a + (1-a)式中 C-水溶液比热容KJ/(Kg.); CS-固体比热容KJ/(Kg.);a-水溶液中固体质量分数。 对于绝大多数有机化合物，其比热容可利用下表求得。先依据化合物分子结构，将多种基团结构摩尔热容数值加和，求出摩尔热容，再由化合物分子量换成比热容。表6基团结构摩尔热容J/(mol.)基团C6H5COOHOCOOHCH3温 度20116.3677.7829.6243.3441.9041.3680131.0690.8430.6845.3863.6846.40所以ASP比热容 = (C6H5-) + (-COOH) + (-O-) + (-CO-) + (-CH3)/180.2 AS比热容 = (C6H5-) + (-COOH) + (-OH) /138.1经以上式子可求得所需比热容（KJ/Kg）温度表7比热容（KJ/Kg）名称Cp2080乙酸1.351.41醋酐1.992.01阿司匹林2.26水杨酸1.712.074.1.2 能量衡算1. Q1和Q4Q1和Q4均可用下式计算 Q1（Q4）=mct KJ;式中 m-输入（输出）设备物料质量Kg； c-物料平均比热容KJ/Kg; t-物料温度；利用（1）Q1=mct2604.89Kg1.71KJ/Kg+2206.18Kg1.99 KJ/Kg20 =1.77105KJ Q4=(3333Kg2.26 KJ/Kg+1569.421.41 KJ/Kg) 80 =7.80105 KJ2. Q2，Q5Q2和Q5军可用下式计算： Q2（Q5）=mct KJ; m-水重量Kg； c-水蒸汽比热容KJ/Kgt-温度Q2=10006420.88Kg/300天4.2 KJ/Kg142.9 =128.46105KJQ5=6420.88Kg1000 /300天4.2 KJ/Kg80 =71.91105KJ 3. Q3Q3=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 关键工艺设备计算5.1 工艺设备选型标准（1）为提升产品质量，节省投资，降低能耗，并满足GMP要求，工艺设备选择中国优异，成熟，可靠设备，使建成后生产装备达成中国优异水平。（2）凡接触物料精，干，包岗位设备，容量和管件均选择不锈钢材料。（3） 设备选型为未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 反应釜体积计算：釜式反应器间歇操作时，每处理一批物料全部需要一定出料，清洗，加料等辅助操作时间，故处理一定量物料所需要有效体积不仅和反应时间相关，而且和辅助操作时间相关。:反应器有效体积或反应体积，即物料所占有体积，:每小时所需要处理物料体积，T：达成要求转化率所需要反应时间，ht:辅助操作时间，h决定反应器总体积,还要考虑装料系数=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：水杨酸相对密度为1.44，酸酐相对密度为1.08，醋酸相对密度为1.05，分别为水杨酸，酸酐，醋酸质量分数。求出每小时处理体积为267.54/11900.22反应时间为6 h，每批料辅助时间为0.5 h，0.22（6+0.5）1.431.43/0.81.795.2.1.2 反应釜筒体直径及高度将计算结果圆整至公称直径标准系列，选择筒体直径D1200mm, 查附录，DN1200mm时标准椭圆封头曲面高度，直边高度，封头容积，表面积，由手册计算得每一米高筒体容积为，表面积筒体高度圆整为H=1400mm于是H/D=1400/12001.16，复核结果基础符合原定范围。5.2.2 夹套计算夹套内径D1，能够依据筒体内径D选择21表8：D70018003000D+50D+100D+200则夹套内径为=1200+100= 1300 mm有前面知道，装料系数； 夹套高度计算以下：选择夹套高度，刚，这么是便于筒体法兰螺栓装拆。夹套传热面积6 夹套传热面积符合设计要求。 因为夹套介质为水或水蒸气，介质对材料腐蚀性轻微，故选择Q235-A为夹套材料，查手册知道板厚为 4.516 mm。Q235-A应许力=113MPa，夹套安全系统有安全阀，选择夹套设计压力P=1.1