年产320吨芬布芬车间工艺设计说明书-毕设论文.doc

年产320吨芬布芬车间工艺设计1摘要11 引言22.概述41.设计依据42 产品概述53 缩合工段物料衡算73.1 设计任务73.2 缩合水解反应式73.3 缩合水解过程各物料消耗83.4 原料质量标准和配比83.5 缩合反应罐进料以及出料104.芬布芬生产工艺114.1缩和-水解工段114.2脱色压滤精制工段135 缩合工段设备选型161 选型的体积166 劳动组织与岗位定员191 劳动组织192 劳动保障与安全生产193 “三废”处理及综合利用23参考文献24年产320吨芬布芬车间工艺设计 摘要本设计是年产量320吨芬布芬车间工艺设计，成品中芬布芬的含量为99%，总收率为92.51%，缩合水解工段收率为93.25%，精致率为94.94%，单程收率为88.53%，回收率为4.3%。主要设计内容包括按芬布芬生产工艺进行设计，考虑工艺择优；确定并绘制芬布芬生产工艺流程；物料衡算；主要设备工艺计算及选型；芬布芬生产工艺平面布置图；编写设计说明书。设计成果：1、设计说明书一份，包括工艺概述、工艺计算、工艺设备选型说明、工艺主要设备一览表、车间工艺平面布置说明。2、工艺流程图一套（1：100）； 关键词芬布芬 设计说明书 工艺设计 生产工艺流程 总收率 1 引言芬布芬，又名联苯丁酮酸；苯酮酸。芬布芬属芳基乙酸类非甾体抗炎药，是酮酸类的前体药物，在体内代谢生成联苯乙酸而发挥作用. 用于类风湿关节炎、风湿性关节炎、骨关节炎、脊柱关节病、痛风性关节炎的治疗。还可用于牙痛、手术后疼痛及外伤性疼痛。联苯乙酸是环氧合酶抑制剂，其消炎作用的强度介于吲哚乙酸与阿司匹林之间，口服芬布芬可避免直接服用联苯乙酸对胃肠道的刺激，胃肠道反应小。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。化学反应式如下：1.缩合反应：2.水解反应：2.概述1.设计依据重庆理工大学药学与生物工程学院制药工程专业毕业设计任务书。设计遵循的法规（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：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，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3.1 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320 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320 吨。一年按320天计算：每天生产芬布芬：1000kg；每天生产纯品量：100099%=990kg；每天理论生产纯品量：99092.51%=1070.16kg3.2 缩合水解反应式缩合反应 + + 2 中间体 + HCl154.21 100.07 266.68 484.50 36.46水解反应中间体 + HCl + 6 + 6HCl + Al(OH)3484.5 36.46 618.02 254.28 636.46 78.003.3 缩合水解过程各物料消耗水解过程 缩合物的消耗量： 1070.16484.5/254.28=2038.76 盐酸的消耗量： 1070.1636.46/254.28=153.45 水的消耗量：1070.16618.02/254.28= 455.03 氢氧化铝的生成量： 1070.1678/254.28=328.27 生成盐酸的量： 1070.16636.46/254.28=920.67缩合反应过程 缩合物的生成量： 2038.7693.25%=2186.34 生成盐酸的量：2186.3436.46484.50=164.63 需要联苯的量： 2186.34154.21484.50=695.88 需要三氯化铝的量：2186.34133.342484.50=1203.41 需要丁二酸酐的量：2186.34100.07484.50=451.573.4 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 H2O503512015050500300800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）69649016712090700 6958.84175.28695.88487.171670.122087.64695.88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。3.5 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696490209016714947695.88487.172087.641670.12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缩合物杂质及水盐酸共计035.62087.64466.712186.346.08164.634947注： 二氯乙烷回收率：92%； 回收量： 1920.63； 4.芬布芬生产工艺芬布芬生产工艺分缩合-水解工段和精制工段两工段，现就其生产工艺叙述如下：4.1缩和-水解工段1. 操作步骤(1)投料：打开二氯乙烷计量罐放料阀门，向反应罐中注入二氯乙烷，然后打开夹套的盐水冷却系统，使反应罐内温度降至10以下，开风扇，并开始搅拌，同时加入三氯化铝，并使其溶解；(2)缩合：待三氯化铝溶解后，分批加联苯和丁二酸酐的混合物，温度严格控制在10以下，每隔35分钟观察一次，待物料全部投入后，在1012范围内反应3小时；(3)水解：打开水解罐夹套冷水阀门冷却，同时向罐内加入常水，浓度为30%的盐酸，搅拌降温，待缩合反应完，打开水解罐真空阀门，将反应好的缩合料液抽入水解罐中进行水解反应，温度控制在30以下，搅拌10min；(4)水汽蒸馏：水解完毕后，关搅拌和夹套进水阀门，打开二氯乙烷回收系统阀门及回收冷凝水阀门，开夹套进汽阀及直接蒸汽阀，水汽蒸馏，罐内温度达到95以上，且蒸出清夜，无油味时，停止蒸馏，搅拌15min甩滤，整个水汽蒸馏需要1.5h；(5)离心：铺好滤袋，打开水解罐底阀，趁热放料，母液甩尽后，用6070热水洗涤至中性（策离心机出口水pH=7），甩干取料；(6)二次洗涤：在水解罐中加常水，将甩干的粗品重新投入水解罐中，开启搅拌升温，使溶料洗涤，温度升至95，放料离心甩干；蒸馏出的二氯乙烷分尽水层，抽入计量管投料套用。2.操作注意事项：(1)傅克反应严格忌水，投入AlCl3前，一定要仔细观察二氯乙烷是否带水，可以打开防爆灯，观察管内液面情况，如果液面浮有水珠，一定要抽尽后能投AlCl3；(2)水解加水，酸要充分溶解，甩滤是夹带在滤饼中，影响质量；(3)水解是的温度不宜太高（一般30，温度太高，则外观易发黄；(4)水汽蒸馏必须达到95以上，且须严格依据温度的变化作出相应措施，以免冲料，同时，料液中应无油珠，否则物料发粘，不易甩滤；(5)备料及检查二氯乙烷是否无水应坚持二人复核，确认无误；(6)加入三氯化铝时，若产生大量烟雾，应立即停止投料，说明二氯乙烷带水，应更换新的二氯乙烷，重新计量，分水并补足三氯化铝；(7)回流过程中冲料，应及时关闭气阀，待冷凝器内乙醇回到罐内，在升温回流。4.2脱色压滤精制工段1.脱色压滤步骤(1)加溶剂及粗品：打开酒精计量罐的真空阀，把酒精从储罐抽入计量罐，抽完酒精后，再关闭真空阀，然后打开计量罐的放料阀，使浓度为95的酒精注入脱色罐，再开始搅拌，同时把粗品投入罐内；(2)升温保温：打开夹套进气阀及放气阀，加热酒精使其回流20min，20min后，关夹套进气阀，使温度降到5060后再投入活性炭，加毕，关闭投料口，再打开夹套进气阀，使酒精回流（7880）60min；(3)压滤：60min后，停止搅拌，打开压滤罐排空阀及罐底放料口，同时打开压缩空气进口阀，使压滤罐内压力为2.53.0公斤，并打开夹套蒸汽阀，使罐内温度保持在7880，压滤40min后至结晶岗位。2.结晶操作：(1)接料：打开结晶罐进料阀，使压滤出的滤液压至结晶罐，同时开启结晶罐的搅拌器，并打开夹套的常水进出阀门，压滤毕，关闭进料口，待温度降至30后，关闭常水进出阀门；(2)降温结晶：开启夹套的盐水冷却系统，待温度从30降至18后，关闭盐水的进出阀门；(3)离心：打开结晶罐底的放料阀，使料液放至离心机，边放料边甩料，大约40min放料完毕，此时，继续离心，待母液甩尽后，加一定量的乙醇分三次洗涤物料，并甩干物料；(4)取料：停下离心机，取出物料交烘干岗位。3.烘干操作： (1)投料：将干燥物平铺在各盘子里，并将盘子放入烘箱内，然后关闭进料孔盖；(2)烘料：关闭排真空阀，开启真空泵，是干燥器内呈负压（600755mmHg），和上电源开关，启动干燥机。调节干燥机内温度为7080，蒸气压为0.15Mpa0.20Mpa，干燥四小时，干燥完后交至粉碎岗位。4.粉碎操作：先打开抽风积机，在空车的情况下启动，看是否正常，若正常则把烘干物料往粉碎机的进料口倒入，粉碎物料，然后装痛、称重、填写标签。5.混料操作：物料单批化验合格后，根据市场要求，称取所需的重量物料，放入混合机中，开启二维运动混合机，混匀后，待化验。6.包装：芬布芬化验合格后，按20kg/桶进行称重包装。7.清场：每完成一个生产批号，都要对现场进行清场，并作好清场记录。8.本工段注意事项：(1)溶解、回流过程中蒸汽不宜开得过大，以免冲料；(2)离心时，母液必须甩尽，然后用新鲜乙醇洗饼至干，若不等母液 甩尽，杂质夹带在滤饼中，影响质量；(3)烘干、包装工序按要求穿戴工衣、工帽，并定期清洗，进入控制区人员必须勤洗澡，保持个人卫生，烘干、包装间应定期清扫、消毒。混料联苯缩合二氯乙烷水解水二氯乙烷回收水洗脱色废液结晶芬布芬盐酸乙醇回收污水处理丁二酸酐三氯化铝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 99.8 99.499.9 99.969649016712090 1.041 2.61 2.44 1.2521 668.59187.74684.841669.20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=3120.37L 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=3120.37/6=520.06 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=520.06/0.75=693.41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：装料系数 投入物料的体积=总体积/批数=3120.37/6=520.06传热面积=520.05/1500=0.35 在0.330.85 之间符合要求 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。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。24