年产160吨芬布芬工艺设计师范学院制药工程课程设计.doc

盐城师范学院制药工程课程设计目 录摘要.21 引言.42 概 述.5 2.1 设计依据.5 2.2产品概述.53 缩合工段物料衡算 .7 3.1 设计任务.7 3.2 缩合水解反应式.7 3.3 缩合水解过程各物料消耗.7 3.4 原料质量标准和配比.7 3.5 缩合反应罐进料以及出料.8 4 缩合工段能量衡算.10 4.1 缩合反应能量能量衡算相关数据.10 4.2 各物质的比热计算.11 4.3 熔解热计算.11 4.4 热量计算.11 4.5 过程热效应.115 缩合工段设备选型.136 劳动组织与岗位定员.16 6.1 劳动组织.16 6.2劳动保障与安全生产.16 6.3“三废”处理及综合利用.187 论文小结.19附：1. 参考文献 2. 附图年产150 吨芬布芬工艺设计王玲玲摘要本次设计为年产160 吨芬布芬的车间工艺设计。芬布芬，又名联苯丁酮酸；苯酮酸。为一较新型的长效非甾体消炎镇痛药。本设计所采用的工艺路线为：以联苯、丁二酸酐和三氯化铝为原料，加入二氯乙烷缩合后经由盐酸和水水解获得芬布芬。年产芬布芬160吨，缩合水解工段收率93.25%，精制工段收率94.94%，单程收率88.53%，总收率92.51%，回收率4.3%。成品质量标准：芬布芬纯品99%杂质及水的含量1%。设计内容主要包括芬布芬车间工艺设计依据，工艺路线论证，工艺流程设计，全流程物料衡算，能量衡算，工艺设备选型与计算，车间布置设计，工程经济，劳动保护，安全生产与“三废”处理及其综合利用等内容。设计所得成果主要有设计说明书和相应的图，其图包括车间设备平、立面布置图、带控制点的工艺流程图、物料流程框图、精烘包车间平面布置图、典型设备的装备图、典型工段配管图。关键词芬布芬 车间工艺 设计 工艺路线 收率Abstract The design for the annual output of 160 tons of fenbufen in the workshop process design.Fenbufen, also knownas Ding ketoacid biphenyl; benzene keto acid.For the newer long-acting non-steroidal anti-inflammatory analgesics.The designprocess used routes are: to biphenyl, succinic anhydride and aluminum chloride as the raw material, ethylene dichloridecondensation and water after hydrolysis by hydrochloric acid to obtain fenbufen.Design elements include fenbufen workshop process design basis, process route feasibility studies, process design, the whole process material balance, energy balance,process equipment selection and calculation, plant layout design, engineering, economic, labor protection, safety andthree wastes and the comprehensive utilization of contents.Design from specification and design of the main results of the corresponding graph, the graph including workshop equipment, flat, vertical surface layout, with a flow chart of the control point,the material flow diagram, finishing, drying, packing workshop floor plan, typical equipment and equipment mapSection oftypical piping diagram.Key words fenbufen shop process design process route the yield1 引言 芬布芬，又名联苯丁酮酸，属解热镇痛及非甾体抗炎镇痛药。用于类风湿性关节炎、风湿性关节炎、骨关节炎、强直性脊椎炎及痛风等的治疗。亦用于牙痛、手术后疼痛、外伤疼痛等的止痛。其合成工艺在不断地改进，日益完善。基于实习所获，同时结合专业课的深入学习及老师的悉心教导，我开展了对芬布芬的车间工艺设计。本次设计内容以对联苯、丁二酸酐和三氯化铝为原料经过缩合反应，得到中间后，再经过水解最后经过环合、回收、精制等工序，得到了芬布芬。由此工艺可知,芬布芬的工艺很复杂，因此设计的任务非常庞大。这不仅要求我们要有扎实的专业理论知识，更要有灵敏的理解感悟的实验能力，熟练运用画图工具，其成果包括了工艺流程设计、物料衡算、能量衡算、工艺设备选型计算、车间布置设计、典型设备的装配、设计说明书的撰写、查阅英文并翻译、绘制相应的工艺图。 本设计为初步设计，我按照设计任务书所要求内容，一步一步完成，但由于经验不足，理论和实践知识不够扎实，在设计中还存在大量不足之处，诚请老师给予指出和修正。2 概 述1 设计依据盐城师范学院制药工程专业毕业设计任务书。设计遵循的技术法规（1） 药品生产质量管理规范实施指南（2001 年版，中国化学制药工业协会，中国医药工业公司）；（2） 工业企业噪声控制设计规范GBJ87-85；（3） 环境空气质量标准GB3095-1996；（4） 污水综合排放标准GB8978-1996；（5） 工业“三废”排放执行标准GBJ4-73；（6） 建筑工程消防监督审核管理规定公安部第30 号令；（7） 建筑结构设计统一标准GB500682001；（8） 工业企业设计卫生标准TJ36-79；（9） 化工工厂初步设计内容深度的规定HG/206882000（10）化工工艺设计施工图内容和深度统一规定HG 20519-92（11）关于出版医药建设项目可行性研究报告和初步设计内容及深度规定的通知国药综经字1995，第397 号（12）化工装置设备布置设计规定HG 20546-922 产品概述2.1 产品名称：中文名：芬布芬别名：联苯丁酮酸；苯酮酸化学名：3-(4-联苯羰基)丙酸英文名：LEDERFEN2.2 化学结构式、分子式及分子量：化学结构式：分子式：C16H14O3分子量：254.282.3 药理及应用为一较新型的长效非甾体消炎镇痛药。据动物实验结果，本晶的消炎、镇痛作用虽较吲哚美辛低，但比阿司匹林强。毒性比吲哚美辛小，胃肠道副作用小于阿司匹林及其他非甾体消炎镇痛药。药理研究表明，本晶在体内代谢成联苯乙酯，后者可抑制前列腺素的合成，从而阻断炎症介质的作用，认为这是本品消炎作用的主要机制。芬布芬作为联苯乙酯的前体物，口服后可避免直接服用活性代谢物对胃肠道的刺激。本药一般能使类风湿因子、血沉、抗链“O”等指标恢复正常或转阴。病理学检查未见主要脏器有明显病理改变。口服后2 小时血药浓度达高峰值。t 1/2 为1217 小时1。用于类风湿性关节炎、风湿性关节炎、骨关节炎、强直性脊椎炎及痛风等的治疗。亦用于牙痛、手术后疼痛、外伤疼痛等的止痛。2.4 药理毒理本品为一种长效的非甾体抗炎药。进入体内后代谢成为联苯乙酯后具有抑制环氧合酶的活性，使前列腺素的合成减少而起作用。动物实验表明，本品的抗炎镇痛作用比吲哚美辛弱，但比阿司匹林强。急性毒性试验结果：大鼠经口LD50为200720mg/kg，腹腔注射LD50为265575mg/kg；小鼠经口LD50为7951673mg/kg，腹腔注射LD50为506811mg/kg。3 缩合工段物料衡算1 设计任务 物料衡算时间标准：以天计算，计算单位kg 年产芬布芬150 吨。缩合水解工段收率93.25%，精制工段收率94.94%，单程收率88.53%，总收率92.51%，回收率4.3%。成品质量标准：芬布芬纯品99%杂质及水的含量1%。年产芬布芬150 吨。 一年按333天计算：每天生产芬布芬： ；每天生产纯品量：；每天理论生产纯品量：2 缩合水解反应式缩合反应 + + 中间体 + HCl154.21 100.07 133.34 484.50 36.46水解反应中间体 + HCl + 6 + 6HCl + Al(OH)3484.5 36.46 618.02 254.28 636.46 78.003 缩合水解过程各物料消耗水解过程 缩合物的消耗量： 盐酸的消耗量： 水的消耗量： 氢氧化铝的生成量： 声称盐酸的量： 缩合反应过程 缩合物的生成量： 生成盐酸的量： 需要联苯的量： 需要三氯化铝的量： 需要丁二酸酐的量：4 原料质量标准和配比表3.1 原厂物料质量标准及配比原料名称分子式原厂投料量联苯丁二酸酐三氯化铝二氯乙烷盐酸常水（水解罐）温水（离心）常水（二次水洗）HClH2O H2O H2O27185020065600300800表3.2 各物料的投料量原料名称投料量纯量备注联苯丁二酸酐三氯化铝二氯乙烷盐酸常水（水解罐）温水（离心）295.96197.31548.082192.3712.50 6576.93288.45291.52193.87539.852159.41701.81淡黄色片状晶体，不溶于水，溶于乙醇、乙醚，比重1.041，本品有笨和氯的刺激性气味，大量接触有毒。无色针状结晶，溶于醇、氯仿和四氯化碳，微溶于水喝醚，受热至150升华，比重2.61，对呼吸道有刺激性。无色淡黄色颗粒结晶性粉末 ，有吸潮性，易溶于水，并易发生水解，易溶于无水乙醇，四氯化碳，比重2.44，有强烈的刺激性。无色油状液体，有芳香味，难溶于水，易溶于乙醇、醚、乙烯，比重1.2521。淡黄色刺激性气体，有腐蚀性，比重1.1526，避光贮藏。5 缩合反应罐进料以及出料缩合反应进料见表3.3表3.3 缩合进料罐物料名称投料量纯品量联苯丁二酸酐二氯乙烷三氯化铝共计295.96197.312192.3548.083233.65291.52193.872159.41539.85缩合反应出料见表3.4表3.4 缩合罐出料物料名称 物料量物料量联苯丁二酸酐二氯乙烷三氯化铝络合物杂质水盐酸共计04.72159.4135.71915.9038.1810.8368.923233.65注： 二氯乙烷回收率：92%； 回收量： 2016.92； 4 缩合工段能量衡算1 缩合反应能量能量衡算相关数据图一 缩合反应能量能量衡算4.1 缩合反应主要物料的相关物化性质数据表物料名称质量kg比热（25）溶解度分子量联苯丁二酸酐三氯化铝二氯乙烷水291.52193.87539.852159.4137.571.21071.18790.48771.21424.2077120.58179.80102.32154.21100.07133.3498.9618.02注：水的重量=联苯投入量水分含量丁二酸酐投入量水的含量三氯化铝投入量水的含量二氯乙烷投入量水的含量杂质量=37.57kg固体比热的计算计算公式：式中：M=化合物分子式n=分子中同种元素原子数Ca=元素的原子比热容表4.2 元素原子比热容元素元素CHO7.5359.62816.74FS其他元素20.9322.60425.9532 各物质的比热计算 （1）联苯的比热： （2）三氯化铝比热： （3）二氯乙烷比热： （4）水的比热： 3 熔解热计算（1）联苯溶解热： （2）丁二酸酐溶解热：（3） 氯化铝溶解热： 4 热量计算（1）苯从25降至8所需移走的热量：（2）丁二酸酐从25降至8所需移走的热量：（3）将氯化铝从25降至8所需移走的热量：（4）将二氯乙烷从25降至8所需移走的热量：（5）将水从25降至8所需移走的热量：综上所述：5 过程热效应化学反应平均温度表4.3 缩合反应主要物料的相关物化性质数据表物料名称比热（16.5）燃烧热标准生成热联苯丁二酸酐三氯化铝盐酸中间体1.20171.18790.48770.79550.9858369.6102.70605.76704.6492.371242.52相关计算（1）盐酸的比热：（2）中间体的比热：（3）丁二酸酐元素燃烧热：（4）三氯化铝生成热表4.4 a、b 值相态AB液态气态23.8623.02218.05219.76根据 缩合反应设备进行能量衡算物料带入的热量Q1物料25进料，以进料状态为基准，则Q1=0物料离开设备带走的热量Q4表4.5 主要物料的相关物化性质数据表物料名称质量比热丁二酸酐三氯化铝二氯乙烷络合物水4.735.712159.41915.9037.571.18790.48771.21420.98584.2077（1）丁二酸酐所带走的热量：（2）三氯化铝所带走的热量：（3）二氯乙烷所带走的热量：5 缩合工段设备选型1 选型的体积进入缩合罐的物料见表5.1表5.1 缩合反应罐中各物料的投料量与物性参数物料名称 含量（%） 投量（kg） 密度（kg/L） 体积（L）联苯丁二酸酐 三氯化铝 二氯乙烷 98.5 96.4 99.0 99.0 295.96197.312192.3548.08 1.041 2.61 2.44 1.2521 302.9882.8239.382336.295注：投料量按物料衡算中数据；体积=投料量/密度。总体积=联苯的体积+丁二酸酐的体积+三氯化铝的体积+二氯乙烷的体积=2961.46L 原厂缩合反应的生产周期为240min，其中反应时间120min，辅助时间为30min，加料时间90min。设计时适当放大，令生产周期270 分钟，其中生产时间为130 分钟，辅助时间为50 分钟，加料时间90min。每天要生产的量较大，综合整个生产周期，另每天生产3 批，每批两个综合罐，则 每批的体积=总体积/批数 根据蒋作为主编药厂反应设备与车间工艺设计11 页2装料系数的大小根据经验来选定，对不发生泡沫，不沸腾的液体， 取0.70.85，对同时沸腾和发生泡沫的液体， 取0.40.6。因为缩合反应没有泡沫产生，没有沸腾现象，则装料系数取0.70.85。取0.75 则： 选型的体积=每批的体积/装料系数根据化工工艺设计手册（第三版）下册5281 页3选择k 型搪玻璃反应器（HG/T2371992）一台，公称容积1500L，实际容积1714L，各参数见表5.2表5.2 搪玻璃开式反应釜的参数公称容积VN/L 1500公称直径DN/mm 计算容积VJ/L容积系数VN/VJ 夹套换热面积/m2 公称压力PN 介质温度及容器材料 搅拌轴公称直径Dn/mm 电动机功率 叶轮式搅拌器 电动机型式 搅拌轴公称转速 传动装置（减速机） 悬挂式支座 支承式支座 参考质量/kg 130017140.885.2罐内 罐外0.25 0.60200Q235A803.0Y型（同步转速1500r/min）125r/minBLD3A342.5t42250注： 参考质量中不包括电动装置质量及搪玻璃层质量； 悬挂式支座均为A 型 时带垫板。核算：周期 每天生产3 批 符合要求装料系数 投入物料的体积=总体积/批数传热面积 在0.330.85 之间符合要求 缩合反应过程都用冷冻盐水降温（设冷冻盐水的进口温度8，出口温度6，物料进口温度25，出口温度8。冷冻盐水下进上出，采用逆流形式4）根据化工工业出版社出版化学工程手册（第二版）上卷656 页5表5.3 带有夹套的总传热系数大致值夹套内的流体容器内的液体 传热壁材料K值蒸汽 蒸汽 盐水 有机液水有机液 玻璃衬里碳钢 / / 170400285480115340取则： 符合要求6 劳动组织与岗位定员1 劳动组织1.1 整个车间共包括办公室、缩合岗位、甲化岗位、还原岗位、酰化岗位、环合岗位、精制岗位、蒸馏岗位、保全组、泵房组、“三废”处理组，共十一个单元；（1）车间设值班主任一人，负责当班的生产任务、劳动考勤及处理应急事件；（2）各工段设正、副工段长各一名，负责组织本工段内的工作，掌控各岗位的生产指标、技术指标，并负责设备和工具的管理6；（3）全车间设技术员三名，负责指挥生产；（4）车间按三班倒编制生产，全车间实行80%人员生产，20%人员休息制，生产人员倒班采用三班生产，一班换休，非倒班人员采取每周休息一天，20%的休息人员采取一次脱离三个月集中休息，生产人员与轮休人员定期轮换。2 劳动保障与安全生产2.1 车间安全生产守则（1）熟悉并严格执行本岗位安全生产操作法和防火规程；（2）一切使用蒸汽、压缩空气或加压、减压的设备，必须分别安装压力表、真空表、安全阀，用压力表、真空表每隔半年至多不超过一年均要求检验一次；（3）禁止在车间内部使用可以产生火花工具，动火时，要严格按照本厂规定的动火制度办手续进行，如发生火警，切断电源，立即报警，其他岗位没有危险的情况下留有专人留守岗位；（4）车间建立安全网，并由专人负责。车间备有防火器材，定期进行检查，要教育所有人员学会使用；（5）为了防止静电放电产生火花，所有受压容器、氧气瓶、传动设备等须有良好的接地系统，所有阀门、法兰等上有石棉垫一类者均须采用金属导体进行跨接；（6）操作者在操作之前应穿戴好劳动保护用品，禁止饮酒后进行操作，禁止穿带有铁钉的鞋进入车间，工作时间不能脱岗、串岗、睡岗；（7）机械传动时，禁止接触运动部分（如擦机器、加油、修理等）；（8）工衣工帽等防护用品要经常清洗，个人班后洗澡，防止有毒物质影响；（9）建立车间安全网，并由专人负责。车间备有消防器材，定点存放，定期检查；（10）新工人进厂上岗前，必须按规定进行“三级7”安全教育。2.2 环境卫生生产区：（1）对各岗位力求地面整洁，门窗玻璃完好；（2）设备、管道、管阀排列整齐，管道清洁，及时杜绝跑、冒、滴、漏；（3）在车间周围种植花木，美化环境；（4）车间各区域，厕所，澡堂由工段包干卫生；（5）车间各下水，排污管必须畅道；（6）废、旧物料，生产、生活垃圾分别集中，送入堆放点；精烘包区：（1）此区分为工段区、控制区，物料流向与人走向分开；（2）工作区没有空洞，有通风装置，水磨石地面，瓷砖墙面，操作条件良好；（3）非操作人员，不得擅自进入工作；（4）操作人员进入工作区必须更衣、换鞋、戴帽、戴口罩；（5）必须保持地面、墙壁卫生，门窗玻璃完好整洁；（6）生产工具定点放置，严格交接班；（7）工作区禁止放非生产用品；（8）定期规定工作区的粉尘浓度。2.3 生产装置安全操作要则 安定产品主要设备有搪玻璃罐、离心机、压滤器等工艺装置，为避免人身伤亡、财产毁损等事故，防患于未然，操作者必须严格执行安全操作的有关规定。使用搪玻璃罐注意事项：（1）根据设计要求，使用时内外压力（正负压）8以及压差不得超过规定；（2）使用时不得骤冷骤热，防止搪玻璃炸裂。一般情况下，反应温度低于150时温差不得超过110，反应温度150250时温差不得超过65；（3）介质为强酸时使用最高温度：盐酸（530%）小于150；硫酸（30%）小于220；磷酸（60%）小于1709；（4）严禁使用硬物撞击或刮洗或掉入硬物，以免损坏搪玻璃；（5）严禁使用含氟离子液体或强碱，防止损坏搪玻璃。使用离心机注意事项：（1）使用前，必须检查底脚螺丝及主轴螺丝是否松动，拉杆是否灵便，然后开车试转，检查花栏旋转是否正转、平稳。试车时人不得靠近离心机；（2）启动前应搬动花栏帮助启动，减少马达负荷，启动马达时要时断时开，防止马达超负荷而损坏；（3）离心机开车时要运转正常，转速均匀后才能离开人，并且要经常观看其运转情况，有异常情况应立即关去电源停车；（4）加料时物料应均匀放置，防止发生烧电机等设备事故；（5）加料量勿超过规定负荷，防止振动和异响；（6）离心机运转中，决不允将手或工具伸入花栏，操作人员上衣口袋不允许放置物品，防止被花栏飞出或卷入造成伤人事故；（7）离心机切断电源后，应分次缓慢刹车，不可急刹车。一旦刹车失灵决不允许用其他东西止刹，以免损坏机件造成危险。没有刹车的离心机禁止使用；（8）强酸性物料脱水，不得使用一般离心机，以防止设备腐蚀引起事故。使用压滤器注意事项：（1）压滤前仔细检查压滤器上的全部阀门、压力表、安全阀是否正常。应经常检查安全阀、压力表等附件，保证其安全限度。受压容器应定期进行检查；（2）在压滤过程中，工作压力不得超过规定（内压不得超过2KG10，蒸汽压力不得超过3KG）。压滤时操作者应严守岗位，严禁超压操作。（3）压滤时，严禁撞击或敲打受压容器。3 “三废”处理及综合利用 “三废”的流失是造成污染危害的根源，也是物质损失和能源损失的浪费，应该实施综合利用。 3.1 废气的处理 在本原料药的生产工艺中，大量使用了乙醇、二氯乙烷、氯化氢等有毒原料，需要进行综合治理。考虑到成本原因和污染的排放标准，主要采取如下措施：首先加强生产技术和设备管理，防止跑、冒、滴造成的污染；其次，排放气体采取治理措施，将有毒气体排放到厂房外。 3.2 废水的处理 本生产工艺中产生的工业废水，大量含有盐酸，乙醇等简单有机物，老绿岛回收成本高，则考虑使用天然生物处理，利用三级沉降池来进行废水处理。达到废水排放标准后排放。 3.3 废渣的处理已使用过的活性炭晒干后可提供给蒸汽房做燃料用。7 论文小结 半个学期的设计时间让我的大学最后的生活生活充实而又圆满。虽然最后的成绩不是预期中的那没理想，但是在计算，画图，翻阅各种文献，与指导老师之间的交流的远远不是可以用半个学期的时间所能够来衡量的。这次设计锻炼了我各个方面的能力，同时也为我提供了一个将理论与实践相结合的良机，能够让我充分展现自己的思维方式和自我创新的意识。 芬布芬车间的工艺是十分复杂的。有人说，做设计很轻松，不需要整天的泡在实验室，不同的人生态度就会有不同的感悟。因而我个人看来这次芬布芬车间工艺设计的任务是比较繁重的。在这半个学期之中，我一步一步按着设计说明书所要求进行。在设计的过程中，充满了艰辛，也有解决绝困难的喜悦。由于设计是一个比较繁杂同时又充满了各种不同问题的项目。所以在这一设计过程中我需要不时的翻阅资料，查找文献。在各种不同的方案中比较，徘徊，对着漫天的数据处理。虽然很累，但是同学的帮助、老师的鼓励下，终于还是坚持完成了这个设计。 最后感谢在设计中给予我指导的老师，谢谢你们的悉心指导和帮助。参考文献1陈敏恒. 丛德滋.方图南等，化工原理M.北京.化工工业出版社，2004年。2中国石化集团上海工程有限公司.化工工艺设计手册M.北京.化工工业出版社，2003年。3国家医药管理局上海医药设计院.化工工艺设计手册M.北京.化工工业出版社，1989年。.4马沛生.化工数据M.北京.中国石化出版社，2003年。5蒋作良主编.药厂反应设备与车间工艺设计M.北京.中国医药科技出版社,2004年。6时钧.汪家鼎.余国琼.陈敏恒主编.化工工程手册M。北京.化工工业出版社，1996年。7朱聘冠.换热器原理及计算M.北京.清华大学出版社，1989年4月。8化学工业出版社组织编写.化工生产流程图解M北京.化学工业出版社,1990年。9莱恩哈特.毕力特.填料塔M.北京.化学工业出版社,1998年。10王小文主编.水污染控制工程M.北京.煤炭工业出版社，2002年。基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究 MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究 基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究 基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现 基于单片机的蓄电池自动监测系统 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制 基于单片机的自动找平控制系统研究 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现 一种基于单片机的轴快流CO,2激光器的手持控制面板的研制 基于双单片机冲床数控系统的研究 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制 基于单片机的软起动器的研究和设计 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究 基于单片机的机电产品控制系统开发 基于PIC单片机的智能手机充电器 基于单片机的实时内核设计及其应用研究 基于单