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1、武汉工程大学毕业设计 摘要 本设计为年产15吨的替米沙坦车间工艺设计。在本设计中，我采用4-甲基-2-正丙基-1H-苯并咪唑-6-甲酸和N-甲基邻苯二胺为原料经过环缩合反应后，与4’-溴甲基联苯-2-甲酸甲酯发生取代反应，最后经过水解反应生成替米沙坦粗品的过程。该设计的主要步骤为环缩合、取代反应、和水解反应，产率依次为71.2％、82％和86％。根据任务书要求，设定301天为基准，替米沙坦的年产量为15吨。 在本设计中，我们先是通过查阅文献资料对替米沙坦和及其原辅料中间产品各种物性参数进行了查询和记录，然后，了解了它的临床用途、不良反应和各种药理毒理反应。然后根据设计绘制了工
2、艺流程框图。其次，我们以反应釜为单位进行了物料衡算，并且列出了反应釜的进出物料平衡表。在以上基础上，完成物料衡算和设备选型，并绘制了带控制点的工艺流程图[1]。然后根据《药品生产管理规范》等，并依据设计实际情况，进行了详细的劳动人员安排。最后根据生产中的废弃物的性质和排出量，制定了合理利用和“三废处理”办法。 【关键词】年产15吨的替米沙坦；物料衡算；热量衡算 Abstract The design of 15 tons of telmisartan workshop process design.In this desig
3、n, I use is 4 - methyl - 2 - propyl benzene and 1 h - imidazole - 6 - formic acid and N - methyl o-phenylendiamine as raw material after ring condensation reaction, and - bromine biphenyl, 4 '- 2 - methyl formate substitution reaction, finally after hydrolysis reaction of alcohol telmisartan process
4、The main steps of the design for the cyclic condensation, substitution reaction, hydrolysis reaction, and the yield was 71.2%, 82% and 86% in turn.According to the specification requirements, set for 301 days as a benchmark, telmisartan output of 15 tons. In this design, we first thro
5、ugh the literature data of telmisartan and its raw materials of various physical parameters in the query of the intermediate products and the records, then, to understand its clinical use, adverse reactions, and all kinds of pharmacology and toxicology.Then according to the design drawing the proces
6、s flow diagram.Second, we in the reaction kettle has carried on the material balance, and lists the reaction kettle in and out of the material balance.On the basis of above, complete the material balance and equipment type selection, and draw a process flow chart with control points.Then according t
7、o the code for the pharmaceutical production management, etc., and according to the design of the actual situation, has carried on the detailed labor personnel arrangement.Finally, according to the nature of the waste in the production and discharge, formulate measures for reasonable utilization and
8、 "three wastes". 【key word】 Annual output of 15 tons of telmisartan;Material balance;Heat balance 摘要 I Abstract II 第一章 产品概述 1 1.1 基本信息、化学结构、性状与规格 1 1.1.1 产品名称 1 1.1.2 化学结构、分子式、分子量 1 1.1.3 性状与规格 1 1.2 产品药理毒理 2 1.3 适应症与不良反应 2 1.4 用法用量 3 1.5 禁忌 3 第二章 生产工艺 5 2.1 生产工艺路线 5
9、 2.2 生产工艺操作过程 5 2.2.1 环缩合反应式及操作步骤 5 2.2.2 取代反应式及操作步骤 6 2.2.3 水解反应式及操作步骤 6 2.2.4 包装 7 2.3 工艺流程框图 7 2.4“三废”处理及综合利用 7 2.4.1 废气 7 2.4.2 废水 7 2.4.3 废渣 7 第三章 产品质量监测 8 3.1 原料及中间体的质量标准 8 3.1.1 原料的各项标准 8 3.1.2 中间体的质量标准 8 3.2 产品的质量标准 9 3.2.1 技术指标 9 第四章 物料衡算 10 4.1 计算方法与原则 10 4.1.1 物料衡算的目的
10、10 4.1.2 物料衡算的依据 10 4.1.3 物料衡算基准 10 4.1.4 替米沙坦合成工艺收率及所有原材料物性工艺参数 10 4.1.5 替米沙坦合成工艺年产量及工作日 12 4.2各工段和岗位物料衡算 12 4.2.1 环合工段物料衡算 12 4.2.2 取代反应工段物料衡算 14 4.2.3 水解工段物料衡算 15 4.2.4 粉碎包装工序的物料衡算 17 4.3 物料流程框图 17 第五章 能量衡算 18 5.1 计算方法与原则 18 5.1.1 能量衡算的目的及意义 18 5.1.2 能量衡算的依据及必要条件 18 5.1.3 能量衡算基准 1
11、8 5.2化合物比热的推算 18 5.2.1固体原料比热的推算 18 5.2.2 液体有机化合物比热的推算 19 5.2.3 物质标准燃烧热估算（卡拉奇法） 21 5.2.4 物质溶解热估算 22 5.2.5 各工段各物质参数汇总 22 5.3 各工段热量衡算： 24 5.3.1 环缩合工序： 25 5.3.2 取代反应岗位： 27 5.3.3 水解工段： 28 第六章 设备选型 31 6.1选型方法和原理 31 6.1.1 设备选型的目的 31 6.1.2 设备选型的依据 31 6.1.3 设备选型基准 31 6.1.4 假设或经验工艺参数 31 6.2
12、主要设备的选型 31 6.2.1 化合物2合成岗位的设备选型 31 6.2.2 化合物3合成岗位设备选型 34 6.2.3 替米沙坦合成岗位设备选型 36 6.3 带控制点的工艺流程图 38 6.4 平立面布置图 38 第七章 车间布置形式 39 7.1 车间布置的方法与原理 39 7.1.1 厂房布置 39 7.1.2 车间设备布置 40 7.1.3 洁净区的布置 40 7.2 车间人员配置 41 7.2.1 人员总体配置 41 7.2.2 各单元定员 41 7.3 生产岗位操作要求 42 7.3.1 环缩合岗位 42 7.3.2取代反应岗位 42 7.3
13、3水解反应岗位 42 7.4 车间安全 42 7.4.1 车间安全生产原则 42 7.4.2 个人防护守则 43 7.4.3 动火规定 43 7.4.4 安全用电 43 7.4.5 动力使用 43 7.5 GMP车间布置图 43 小 结 44 致 谢 46 参 考 文 献 47 附录 1 设备一览表 48 附录2 工艺流程框图 附录3 物料流程图 附录 4 带控制点的工艺流程图 附录 5 平立面布置图 附录 6 GMP车间布置图 VI 第一章 产品概述 替米沙坦为白色或类白色结晶性粉末；无臭，无味。
14、适用于Ⅰ期和Ⅱ期高血压。替米沙坦（telmisartan）是一种血管紧张素Ⅱ型受体（ATI），它可以通过与ATI跨膜区内的氨基酸相互作用，占据血管紧张素Ⅱ和ATI结合的空间，从而阻断二者的结合，在受体水平阻断了血管紧张素Ⅱ的效应。在临床上主要用于治疗高血压和动脉粥样硬化等心血管疾病，并在改善卒中引起的认知功能下降和改善抑郁等情绪障碍等疾病的作用成为历年来的关注焦点。本品是长效、高效、低毒的新型AT拮抗剂，与其它类抗高血压药物相比，具有受体作用的专一性、抗高血压作用显著、具有良好的利尿作、能改善心肌狭窄障碍。 1.1 基本信息、化学结构、性状与规格 1.1.1 产品名称 中文名称：替米沙坦
15、 中文别名：4-{[2-正丙基-4-甲基-6-(1-甲基苯并咪唑-2-基)苯并咪唑-1- 基]甲基}联苯基-2-羧酸 英文名称：Telmisartan CAS号：144701-48-4 分子式： 分子量：514.63 密度： 沸点：780.446°C at 760 mmHg 闪点：425.798°C 蒸汽压：0mmHg at 25°C 1.1.2 化学结构、分子式、分子量 分子式： 分子量：514.63 1.1.3 性状与规格 本药为白色或类白色结晶性粉末。片剂：50mg/片。
16、 1.2 产品药理毒理 替米沙坦是一种特异性血管紧张素Ⅱ受体（ATⅠ型）拮抗剂。替米沙坦替代血管紧张素Ⅱ受体与ATⅠ受体亚型（已知的血管紧张素Ⅱ作用位点）高亲和性结合[1]。替米沙坦在ATⅠ受体位点无任何部位激动剂效应，替米沙坦选择性与ATⅠ受体结合，该结合作用持久[2]。替米沙坦对其他受体（包括AT2和其它特征更少的AT受体）无亲和力[3]。上述其它受体的功能尚未可知，由于替米沙坦导致血管紧张素Ⅱ水平增高，从而可能引起的受体过度刺激效应亦不可知[4]。替米沙坦不抑制人体血浆肾素，亦不阻断离子通道[5]。替米沙坦不抑制血管紧张素转换酶Ⅱ，该酶亦可降解缓激肽作用增强导致的不良反应。在人体给予8
17、0mg替米沙坦几乎可完全抑制血管紧张素Ⅱ引起的血压升高。抑制效应持续24小时，在48小时仍可测到。首剂替米沙坦后3小时内降压效应逐渐明显。在治疗开始后4周可获得最大降压效果，并可在长期治疗中维持。替米沙坦治疗如突然中断，数天后血压逐渐恢复到治疗前水平，而不出现反弹性高血压。在直接比较两种高血压药物的临床试验研究中，替米沙坦治疗组的患者干咳发生率显著低于血管紧张素转换酶抑制剂治疗组。 1.3 适应症与不良反应 替米沙坦临床上用于：治疗原发性高血压。 不良反应：①全身反应：后背痛（如坐骨神经痛）、胸痛、流感样症状、感染症状（如泌尿道感染包括膀胱炎）；
18、 ②中枢和外周神经系统：眩晕； 胃肠道系统：常见：腹痛、腹泻、消化不良、胃肠功能紊乱； ④肌肉骨骼系统：关节痛、腿痉挛或腿痛、肌痛； ⑤神经系统：焦虑； ⑥皮肤和附件系统：皮肤异常如湿疹。 另外，自替米沙坦上市后，个别病例报告发生红斑、瘙痒、晕厥、失眠、抑郁、胃部不适、呕吐、低血压、心动过缓、心动过速、呼吸困难、嗜酸粒细胞增多症、血小板减少症、虚弱、工作效率下降等症状。与其它血管紧张素Ⅱ拮抗剂相似，极少数病例报道出现血管性水肿、荨麻症和其它相关不良
19、反应。实验室发现：与安慰剂相比，替米沙坦治疗组偶有发现血红蛋白下降或尿酸升高。血肌酐或肝脏酶的升高替米沙坦和安慰剂相似或低于安慰剂。 以上所列的不良反应是从临床试验中接受替米沙坦治疗的5788名高血压患者累计得到的。不良反应按发生频率分为：非常常见（＞1/10）；常见（＞1/100，＜1/10）；少见（＞1/1000，＜1/100）；罕见（＞1/10000，＜1/1000）；非常罕见（＜1/10000）。不良事件的发生和剂量无相关性，与患者性别、年龄和种族亦无关。 1.4 用法用量 成人：应个体化给药，常用初始剂量为40mg(1片)，每日一次。在20-80mg剂量范围内，替
20、米沙坦的降压疗效与剂量有关，若用药后未达到理想血压，可加大剂量，最大剂量为80mg(2片)，每日一次。本品可与噻嗪类利尿药如氢氯噻嗪合用，此类利尿药与本品有协同降压作用。因替米沙坦在用药4至8周后才能发挥最大药效，因此若欲加大药物剂量时，应对此予以考虑。 肾功能不全的病人：轻或中度肾功能损害的病人，服用本品不需调整剂量。替米沙坦不能通过血液透析消除。 肝功能不全的病人：轻或中度肝功能不全的病人，本品每日用量不应超过40mg(1片)。 老年人：服用本品不需调整剂量。 儿童和青少年：对于儿童和18岁以下的青少年，本品的安全性及有效性数据尚未建立。 1.5 禁忌
21、 双侧肾动脉狭窄或单侧功能肾肾动脉狭窄患者，导致严重低血压和肾功能不全的危险性增高。肾功能不全的患者，使用本品期间，应定期检测血钾水平及血肌酐值。 强力利尿治疗、限盐饮食、恶心或呕吐等引起血容量不足或/和血钠水平过低的患者服用本品，可导致症状性低血压。因而，在使用本品之前，应先祛除病因并纠正血容量及血钠水平。 严重充血性心力衰竭或包括肾动脉狭窄的肾脏疾病患者，本品可引起急性低血压，高氮血症，少尿或罕见的急性肾功能衰竭。 本品对原发性醛固酮增多症的患者无效，因此不推荐用于该类患者。 主动脉瓣或二尖瓣狭窄、阻塞性肥厚性心肌病患者使用本品应特别谨慎。
22、 服用本品期间，应严密监测血钾水平，尤其肾功能不良和/或心力衰竭的患者。与保钾类利尿药、钾离子补充剂、含钾的盐替代品或可升高血钾水平的其它药物(肝素等)合用可致血清钾水平升高，因此与这些药物合用应谨慎。 胆道阻塞性疾病或严重肝功障碍的患者，本品清除率可降低。该类患者服用本品应慎重。 本品含有山梨醇，遗传性果糖耐受不良的患者不宜服用本品。 本品的疗效在黑人低于其它人种，这可能与黑人高血压人群的低肾素状态占较高优势有关。和其它抗高血压药物一样，对于缺血性心脏病或缺血性心血管疾病的患者，过度降压可以引起心肌梗塞或中风。
23、 第二章 生产工艺 2.1 生产工艺路线 替米沙坦生产以4-甲基-2-正丙基-1H-苯并咪唑-6-甲酸（以下简称化合物1）、N-甲基邻苯二胺、4’-溴甲基联苯-2-甲酸甲酯等为原料，经环合（中间产物4-甲基-2-正丙基-6-(1-甲苯-1H-苯并咪唑-2-基）-1H-苯并咪唑【以下简称化合物2】的制备）、取代（中间产物4-{【4-甲基-6-(1-甲基-1H-苯并咪唑-2-基)-2-正丙基-1H-苯并咪唑-1-基】甲基}联苯-2-甲酸甲酯（以下简称化合物3）的制备）、水解（替米沙坦的制备）等过程制得。 主要反应式如下： 2.2 生产工艺操作过程 2.2.1
24、 环缩合反应式及操作步骤 环缩合反应式及操作步骤如表2-1： 表2-1环缩合反应式及操作步骤 收率 原辅料 分子量 纯度 密度（kg/l) 71.20% N-甲基邻苯二胺 122.17 98% 1.075 化合物1 218.25 98％ 1.26 1，2-丙二醇 76 90% 1.04 无水乙醇 46 99.50% 0.79 操作步骤：向反应釜中加入N-甲基邻苯二胺盐酸盐和化合物1，加入l，2—丙二醇，通氮气5 min后开始加热至回流温下反应20h，反应液呈墨绿色，反应完后加入冰水，析出固体，过滤，固体用无水乙醇溶解，活性碳脱色，减压蒸除
25、乙醇，得到白色固体，产率71. 2％。 2.2.2 取代反应式及操作步骤 表2-2取代反应式及操作步骤 收率 原辅料 分子量 纯度 密度 82% DMF 73.10 99％ 0.9445 化合物2 304.3889 叔丁醇钾 112.20 99％ 0.910 4-溴甲基联苯-2-甲酸甲酯 305.1665 98％ 1.47 二氯甲烷 84.93 99％ 1.325 120.36 98％ 2.66 操作步骤：向反应釜中加入二甲基甲酰胺(DMF)和化合物2，于冰水浴条件下加入叔丁醇钾，搅拌30 min后，加入4
26、溴甲基联苯-2-甲酸甲酯，室温下反应10 h，倒入冷水中，搅拌后用二氯甲烷萃取，合并有机相，水洗有机相，无水干燥，减压除去二氯甲烷，得到白色固体，产率82％。 2.2.3 水解反应式及操作步骤 收率 原辅料 分子量 纯度 密度 86% 甲醇 32.04 99.5% 0.7918 冷NaOH 40 10% 2.130 冷盐酸 36.46 14% 1.20 化合物3 528 1.203 操作步骤：化合物3，甲醇和10％的NaOH冷溶液混合，加热回流反应2 h，冷却，过滤，减压蒸除甲醇，用14％的冷盐酸调节pH到5，析出大量白色絮状沉淀，过滤
27、干燥，得到白色固体，产率86％[6]。 2.2.4 包装 操作步骤：将合格成品制成块状后，粉碎包装或切片包装入库。 2.3 工艺流程框图 结合工艺描述，为了定性地表现工艺过程，绘制了工艺流程框图，见附录二。 2.4“三废”处理及综合利用 2.4.1 废气 由于生产过程会有乙醇蒸汽和甲醇蒸汽，一定要经过冷凝回收利用。 2.4.2 废水 废水主要为水解反应产生的酸性废水，主要酸性物质为HCl，可将废水集中到环保处理池，中和调节pH至7后排放。 2.4.3 废渣 本产品在生产过程中，产生的废渣产量很少，可直接交废渣处理工厂处理。
28、 第三章 产品质量监测 3.1 原料及中间体的质量标准 3.1.1 原料的各项标准 原料质量标准如3-1： 表3-1 原料质量标准 名称 性状 检测项目 质量标准 N-甲基邻苯二胺 白色结晶粉末 熔点/℃ 22℃ 主含量/% 98% 密度(g/cm3) 1.075 化合物1 白色固体 熔点/℃ 300℃ 主含量/% ≥99% 水分/% ≤0.5 4-溴甲基联苯-2-甲酸甲酯 主含量/% ≥98% 水分/% ≤0.5 熔点/℃ 56℃ 3.1.2 中间体的质量标准 中间体的质量标准见表3-2： 表3-2 中间体的
29、质量标准 名 称 项 目 标 准 检验方法 中间体 化合物2 外观 白色固体 含量 ≥99% 非水滴定法 湿度 ≤20% 干燥失重法 水分 ≤0.5% 熔点 300℃ 闪点仪 化合物3 外观 白色固体 含量 ≥99% 非水滴定法 水分 ≤0.5% 干燥失重法 3.2 产品的质量标准 品名：替米沙坦 规格：40mg/片 3.2.1 技术指标 外观：白色或类白色结晶性粉末 含量：≥99.5% 水分：≤0.5% 密度：1.162 g/cm3 第四章 物料衡
30、算 4.1 计算方法与原则 4.1.1 物料衡算的目的 生产工艺流程框图只是定性地表示，在由原料转变成最终产品的过程中，要经过哪些过程及设备，在图中一般以椭园框表示化工过程及设备，用线条表示物料管线及公用系统管线，用方框表示物料。这种框图只有定性的概念，没有定量的概念，只有经过车间物料衡算，才能得出进入与离开每一过程或设备的各种物料数量、组分，以及各组分的比例，这就是进行物料衡算的目的。车间物料衡算的结果是车间能量衡算、设备选型、确定原材料消耗定额、进行化工管路设计等各种设计项目的依据。对于已经投产的生产车间，通过物料衡算可以寻找出生产中的薄弱环节，为改进生产、完善管理提供可靠
31、的依据，并可以作为检查原料利用率及三废处理完善程度的一种手段。 4.1.2 物料衡算的依据 在进行车间物料衡算前，首先要确定生产工艺流程示意框图，此图限定了车间物料衡算的范围，以指导设计计算既不遗漏，也不重复。其次要收集必需的数据、资料，如各种物料的名称、组成及含量；各种物料之间的配比，主、副反应方程式、主要原料的转化率、总收率及各部收率等。本设计中物料衡算部分中的物料组成、含量及投料比主要来源于《替米沙坦及其类似物的合成和生物活性研究》。 4.1.3 物料衡算基准 本设计中的化工过程均属间歇操作过程，其计算基准是将车间所处理的各种物料量折算成以批数计的平均值，从起始原料的投入
32、到最终成品的产出，按批数平均值计将恒定不变。由合成工艺里反应方程式各物质的摩尔比进行计算，以此为基础就完成车间物料衡算。 4.1.4 替米沙坦合成工艺收率及所有原材料物性工艺参数 各工段物质参数见表4-1： 表4-1 各工段物质参数 工段 收率 原辅料 分子量 质量比 含量 含杂质 密度Kg/l 环缩合 71.20% N-甲基邻苯二胺 122.17 0.56 98% 2% 1.075 化合物1 218.25 1 99% 1% 1.260 1，2-丙二醇 76.09 18.49 90% 10% 1.040 无水乙醇 46.07
33、 8.78 99.50% 0.50% 0.790 活性炭 12.01 医用级 0.500 冰水 18.02 44.44 符合药典标准 1.000 取代反应 82% DMF 73.09 11.334 99% 1% 0.945 化合物2 304.39 1 1.234 叔丁醇钾 112.20 0.44 99% 1% 0.910 4’-溴甲基联苯-2-甲酸甲酯 305.17 1.21 98% 2% 1.470 二氯甲烷 84.93 79.5 99% 1% 1.325 120.36 98%
34、 2% 2.660 冷水 18.02 20 符合药典标准 1.000 水 18.02 60 符合药典标准 1.000 水解 86% 甲醇 32.04 23.754 99.50% 0.50% 0.791 冷NaOH 40.01 22.2 10% 90% 1.110 冷盐酸 36.46 14% 86% 1.068 化合物3 528.64 1 1.203 粉碎 0.997 包装 0.998 总收率=单程收率=缩合工段收率×取代工段收率×水解工段总收率×粉碎包装工段总收率=0.712×0.82×0.86
35、×0.997×0.998×100%=49.96% 替米沙坦产品的纯度：0.995 替米沙坦实际纯品日产量=替米沙坦年产量×纯度/（工作日-1） =15000×0.995×（301-1）=49.75kg 注：由于第一天没有出料，102天出料101批，所以计算实际产量时出料102-1=101批 替米沙坦理论纯品日产量=实际纯品日产量/单程收率=49.75/0.4996=99.58kg 4.1.5 替米沙坦合成工艺年产量及工作日 根据计算，年产量及工作日见表4-2。 表4-2 年产量及工作日表 年产量（kg） 工作日 实际日产纯品替米沙坦（kg） 理论日产纯品替米沙坦量（k
36、g） 15000 301 49.75 99.58 4.2各工段和岗位物料衡算 4.2.1 环合工段物料衡算 原料A即N-甲基邻苯二胺，单位：kg 环合工段物料衡算见表4-3。 表4-3 环合工段物料衡算 ①进料量 化合物1纯品投料量=日产理论替米沙坦量×化合物1分子量/替米沙坦分子量 = 42.23 化合物1投料量=化合物1纯品投料量/含量= 42.49 化合物1中杂质量=原料A投料量-原料A投料量(纯）= 0.25 原料A投料量=化合物1投料量×质量比= 23.79 原料A纯品投料量=原料A投料量×含量= 23.32 原料A中的杂质量=投料量
37、投料量（纯）= 0.48 1,2—丙二醇投料量=化合物1投料量×质量比= 785.58 1,2—丙二醇纯品投料量=1,2—丙二醇投料量×含量= 707.02 1,2—丙二醇中杂质量=投料量-纯量= 78.56 冰水投料量（纯）=化合物1投料量×质量比= 1888.10 无水乙醇投料量=化合物1投料量×质量比= 373.03 无水乙醇纯品投料量=无水乙醇投料量×含量= 371.17 无水乙醇中杂质量=投料量-投料（纯）= 1.87 ②出料量 化合物1的反应量=化合物1纯品投料量×环合转化率= 30.07 化合物1的残留量=化
38、合物1纯品投料量-化合物1的反应量= 12.16 原料A反应量=化合物1反应量×原料A分子量/化合物1分子量= 16.83 原料A残留量=原料A纯品的投料量-原料A反应量= 6.49 化合物2生成量=化合物1反应量×化合物2 Mr/化合物1 Mr= 41.94 水的生成量=化合物1反应量×2×水Mr/化合物1 Mr= 4.97 水的总量=冰水的投料量+水的生成量= 1893.07 环合段总杂质量=化合物1中杂质量+原料A中杂质量+1,2—丙二醇中杂质量+无水乙醇中杂质量= 81.15 ③ 环合工段进出料平衡 通过计算，环合工段的各种物料进出量见表4-4。 表4
39、4环合工段进出料平衡 进料物名称 质量/kg 含量 出料物名称 质量/kg 含量 活性炭 2.00 0.0006 活性炭 2.00 0.0006 原料A 23.79 0.0076 残原料A 6.49 0.0021 化合物1 42.49 0.0136 残化合物1 12.16 0.0039 1，2-丙二醇 785.58 0.2522 残1,2-丙二醇 707.02 0.2270 无水乙醇 373.03 0.1198 化合物2 41.94 0.0135 冰水 1888.10 0.6061 水 1893.07 0.6
40、077 无水乙醇 371.17 0.1192 杂质 81.15 0.0261 合计 3114.99 1 合计 3114.99 1 4.2.2 取代反应工段物料衡算 原料B即4-溴甲基联苯-2-甲酸甲酯，单位：kg 取代反应工段物料衡算见表4-5。 表4-5取代反应工段物料衡算 ①进料量 化合物2进料量= 41.94 DMF投料量=化合物2进料量×质量比= 475.30 DMF纯品投料量= DMF投料量×含量= 470.55 DMF杂质量=DMF投料量- DMF纯品投料量= 4.75 叔丁醇钾投料量=化合物2进料量×质量
41、比= 18.45 叔丁醇钾纯品投料量= 叔丁醇钾投料量×含量= 18.27 叔丁醇钾杂质量=叔丁醇钾投料量- 叔丁醇钾纯品投料量= 0.18 原料B投料量=化合物2进料量×质量比= 50.74 原料B纯品投料量=原料B投料量×含量= 49.73 原料B杂质量=原料B投料量- 原料B纯品投料量= 1.01 二氯甲烷投料量=化合物2进料量×质量比= 3333.93 二氯甲烷纯品投料量=二氯甲烷投料量×含量= 3300.59 二氯甲烷中杂质量=投料量-纯量= 33.34 冷水投料量=化合物2进料量×质量比= 838.72 水的投料量=化合物2进料量×质量比=
42、 2516.17 ②出料量 化合物2的反应量=化合物2进料量×取代反应转化率= 34.39 化合物2的残留量=化合物2进料量-化合物2的反应量= 7.55 原料B反应量=化合物2反应量×原料B分子量/化合物2分子量= 34.48 原料B残留量=原料B纯品投料量-原料B反应量= 15.25 化合物3生成量=化合物2反应量×化合物3 Mr/化合物2 Mr= 59.72 溴化氢生成量=化合物2反应量×溴化氢Mr/化合物2 Mr= 9.14 水的总排出量=冷水投料量+水的投料量= 3354.89 二氯甲烷排出量=纯二氯甲烷投料量= 33
43、00.59 叔丁醇钾排出量=纯叔丁醇钾投料量= 18.27 DMF排出量=纯DMF投料量= 470.55 取代反应工段总杂质量=原料B中杂质量+二氯甲烷中杂质量+DMF杂质量+叔丁醇钾杂质量= 39.29 ③环合工段进出料平衡 通过计算，环合工段的各种物料进出量见表4-6。 表4-6 取代反应工段进出料平衡 进料物名称 质量/kg 含量 出料物名称 质量/kg 含量 DMF 475.30 0.0653 水相 水 3354.89 0.4611 化合物2 41.94 0.0058 残叔丁醇钾 18.27 0.0025 叔丁醇钾 18.4
44、5 0.0025 溴化氢 9.14 0.0013 原料B 50.74 0.0070 杂质 39.29 0.0054 二氯甲烷 3333.93 0.4583 有机相 化合物3 59.72 0.0082 冷水 838.72 0.1153 残化合物2 7.55 0.0010 水 2516.17 0.3459 残原料B 15.25 0.0021 残二氯甲烷 3300.59 0.4537 残DMF 470.55 0.0647 合计 7275.26 1 合计 7275.25 1 4.2.3 水解
45、工段物料衡算 水解工段物料衡算见表4-7。 表4-7水解工段物料衡算 ①进料量 单位：kg 化合物3进料量= 59.72 甲醇投料量=化合物3进料量×质量比= 1418.64 10％氢氧化钠投料量=化合物3进料量×质量比= 1325.84 纯甲醇投料量=甲醇投料量×含量= 1411.55 纯氢氧化钠投料量=10％氢氧化钠投料量×含量= 132.58 氢氧化钠中杂质量=10％氢氧化钠投料量-纯氢氧化钠投料量= 1193.25 甲醇中含有的杂质量=甲醇投料量-纯甲醇投料量= 7.09 中和反应的纯盐酸量=纯氢氧化钠投料量×盐酸的分子量/氢氧化钠的
46、分子量= 120.82 调PH到5用盐酸量=（甲醇中含有的杂质量+10％氢氧化钠投料量）*盐酸密度/1/(盐酸物质量浓度-1） 459.15 纯盐酸的总投料量=（中和反应的纯盐酸量+调PH到5用纯盐酸量×14％）= 185.10 14％盐酸投料量=中和反应的纯盐酸量/14％+调PH用盐酸量= 1322.17 盐酸中含有的杂质量=14％盐酸投料量-纯盐酸的总投料量= 1137.07 中和反应的盐酸量=中和反应的纯盐酸量/14％ 863.02 中和反应的盐酸中的杂质量=中和反应的盐酸量-中和反应的纯盐酸量= 742.20 ②出料量 化合物3的
47、反应量=化合物3进料量×水解转化率= 51.36 化合物3的残留量=化合物3进料量-化合物3的反应量= 8.36 甲醇的产量=化合物3的反应量×甲醇分子量/化合物3分子量= 3.11 甲醇的排出量=甲醇的产量+纯甲醇投料量= 1414.66 氯化钠生产量=纯氢氧化钠投料量×氯化钠分子量/氢氧化钠的分子量= 193.68 替米沙坦产量=化合物3的反应量×替米沙坦分子量/化合物3的分子量= 50.00 水解工段总杂质量=氢氧化钠中杂质量+盐酸中的杂质量+甲醇中的杂质量= 2337.41 残盐酸的排出量= 64.28080861 水的产量=氯化钠的生产
48、量*水的分子量/氯化钠的分子量-甲醇的产量*水的分子量/甲醇的分子量= 57.96320754 ③水解工段进出料平衡 通过计算，环合工段的各种物料进出量见表4-8。 表4-8水解工段进出料平衡 进料物名称 质量/kg 含量 出料物名称 质量/kg 含量 甲醇 1418.64 0.3438 残化合物3 8.36 0.0020 冷NaOH 1325.84 0.3213 残甲醇 1414.66 0.3428 冷盐酸 1322.17 0.3204 氯化钠 193.68 0.0469 化合物3 59.72 0.0145 替米沙坦 50.0
49、0 0.0121 盐酸 64.28 0.0156 杂质 2337.41 0.5665 水 57.96 0.0140 合计 4126.37 1 合计 4126.36 1 4.2.4 粉碎包装工序的物料衡算 粉碎包装工序物料衡算见表4-9。 表4-9粉碎包装工序物料衡算 1. 粉碎工段的物料衡 单位：kg 替米沙坦精品进料，替米沙坦出料量=替米沙坦进料量×收率= 49.85 2. 对包装工段的物料衡算 替米沙坦出料量=替米沙坦进料量×收率= 49.75 4.3 物料流程框图 见附录三。
50、 第五章 能量衡算 5.1 计算方法与原则 5.1.1 能量衡算的目的及意义 能量衡算的主要目的是为了确定设备的热负荷。根据设备热负荷的大小、所处理物料的性质及工艺要求再选择传热面的形式、计算传热面积、确定设备的主要工艺尺寸。传热所需的加热剂或冷却剂的用量也是以热负荷的大小为依据而进行计算的。 5.1.2 能量衡算的依据及必要条件 能量衡算的主要依据是能量守恒定律。 能量衡算是以车间物料衡算的结果为基础而进行的，所以，车间物料衡算表是进行车间能量衡算的首要条件。其次还必须收集有关物质的热力学数据，例如比热容、相变热、反应热等。本设计还将涉及到的所有物料的热力学数据汇总
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