【正文】 則每天的進(jìn)料體積為 V=V 總 /2= L，那么ε 39。力求符合技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理以及生產(chǎn)上安全。 江西科技師范大學(xué)本科畢業(yè)論文 25 總體能量衡算 說明： (1) 以下計算所用的數(shù)據(jù)均依據(jù)第三章中物料衡算的結(jié)果進(jìn)行，以日生產(chǎn)總量為準(zhǔn)； (2) 有關(guān)各物質(zhì)的物化參數(shù)均一總表述，后面只作直接飲用； (3) 計算過程中單位君安以下標(biāo)準(zhǔn)：質(zhì)量： kg ；能量： kJ ；比熱： kJ/(kg (1) 進(jìn)料量 【計算過程】 ①紅霉素肟的量： ②水雜質(zhì)總量 硫氰酸銨的量： 硫氰酸紅霉素肟的量： 氨水的量： 其中水雜質(zhì)的量： 水雜質(zhì)總量： +++= ③二氯甲烷的量 加入二氯甲烷的量： 300 L 游離反應(yīng)后二氯甲烷的量： 二氯甲烷總量： 300 +=1854 ④ 加入水的量： 1500 L 江西科技師范大學(xué)本科畢業(yè)論文 15 水的總量 15000 =1500 (2) 出料量 【計算過程】 ①有機(jī)層 紅霉素肟的量： 99%= 濕料紅霉素肟中水的 含量： %= 二氯甲烷的量： 1854 97%= ②水層（水雜質(zhì)） 硫氰酸銨的量： 硫氰酸紅霉素肟的量： 氨水的量： 其中水雜質(zhì)的量： 飲用水的量： 3000 水雜質(zhì)總量： ++++3000= 表 34 萃取洗滌的物料衡算一覽表 操作過程 物料名稱 質(zhì)量 (kg) 質(zhì)量百分比 (%) 密度 (kg/L) 體積 (L) 進(jìn)料 紅霉素肟 二氯 甲烷 水雜質(zhì) 飲用水 總計 —— 出料 紅霉素肟 二氯甲烷 水雜質(zhì) 總計 —— 冷卻濃縮 (1) 總物料平衡： F1+F2=F3+F4 (2) 各組分平衡： 紅霉素肟 (F2) 99%=(F3) 二氯甲烷 (F1)+(F2)=X(F4) 水 (F1)+ (F2)=(F3)+Y(F4) 綜合上述方程式可求得：冷凝后二氯甲烷物料 (F4)中二氯甲烷的量江西科技師范大學(xué)本科畢業(yè)論文 16 X(F4)=；水的含量 Y(F4)=。 ⑤將配制好的鹽水用泵輸送進(jìn)入萃取釜 1200L，攪拌 5min 后，靜置 30min，分層，用氮?dú)獍演腿「挠袡C(jī)層物料壓入中轉(zhuǎn)釜，測水層 pH（ pH 值應(yīng)為 ），水層棄去。關(guān)閉進(jìn)料閥，打開投料蓋取樣檢測（水分≤ ％）。 ②水層再加入 300L 二氯甲烷，并攪拌，攪拌 10min，靜置 30min 后分層，有機(jī)層并入前面的有機(jī)層中，水層排棄。 紅霉素 A肟分 子共有 6 個羥基、 1 個肟羥基和 1 個叔胺基的甲基化活性基團(tuán)。該物質(zhì)是合成克拉霉素的關(guān)鍵中間體。 產(chǎn)品名稱 (1) 化學(xué)名： (2′ , 4″O雙三甲基硅烷基 )紅霉素 A9[O(1乙氧基 1甲乙基 )]肟 (2) 英文名： (2′ , 4″Obis( trimethylsilyl))erythromycin A9O( 1ethoxy 1 methylethyl) oxime 化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子式及分子量 (1) 化學(xué)結(jié)構(gòu)： (2) 分子式 ： [C48H94O14N2Si2] (3) 分子量 ： g/mol (4) 理化性質(zhì)： ①外觀：白色結(jié)晶性粉末 江西科技師范大學(xué)本科畢業(yè)論文 4 ②密度： ③沸點(diǎn)： ℃ ④閃點(diǎn)： ℃ 產(chǎn)品合成工藝路線的論證 對于紅霉素中間體，其質(zhì)量的好壞關(guān)系到原料藥生產(chǎn)的收率和質(zhì)量，而其質(zhì)量的好壞不是檢測出來的，是設(shè)計生產(chǎn)出來的。 ⑥停止攪拌，靜置 30min，分層。 ⑥水分合格后，用氮?dú)鈮喝敕磻?yīng)釜。 ③打開缸底閥，將 下層料層用氮?dú)鈮喝胫修D(zhuǎn)釜，將釜內(nèi)乳化層及上層用回收的 400L 二氯甲烷萃取，攪拌 10min，靜置 20min,分層。 設(shè)計任務(wù) (1) 設(shè)計任務(wù)：年產(chǎn) 100 噸克拉霉素中間體 5181 車間工藝設(shè)計 (2) 工作日： 330 天 /年， 1 天 2 批 (3) 產(chǎn)品凈含量： 99% (4) 含水量： % (5) 則每天的凈產(chǎn)量為： 克拉霉素中間體的日凈產(chǎn)量 年工作日 1000克拉霉素中間體凈含量年產(chǎn)量 ??? 300000%9900 ????330 11 各步驟收率 (1) 肟鹽處理工段各步驟收率 江西科技師范大學(xué)本科畢業(yè)論文 12 所以肟鹽處理工段收率為： ==93% (2) 5181 反應(yīng)工段各步驟收率 所以肟鹽處理工段收率為： ==94% (3) 后處理工段各步驟收率 所以肟鹽處理工段收率為： ==97% 表 31 各反應(yīng)單元收率和總收率一覽 表 反應(yīng)工段 反應(yīng)單元 各反應(yīng)單元收率 各反應(yīng)工段收率 總收率 肟鹽處理 游離反應(yīng) 95% 93% 85% 萃取洗滌 99% 冷卻濃縮 99% 5181 醚化與硅烷化 95% 94% 后處理 99% 萃取干燥 蒸餾濃縮 99% 98% 離心 98% 干燥 98% 綜上所述，得總收率 = ==85%，所以理論克拉霉素中間體日產(chǎn)量為 300/85%=。 Q2 正值表示需對設(shè)備加熱；負(fù)值表示需冷卻； (3) 選擇基準(zhǔn)溫度為 0℃，以液態(tài)為基準(zhǔn)態(tài)，并且假設(shè)本設(shè)計中所涉及到的雜質(zhì)都視為惰性組分，不考慮其熱效應(yīng)。因此， )( 65 ? 取 )( 654 Q ?? 的 10%計算。 80r/min 1910kg 槳式 搪玻璃 (2) 冷卻濃縮釜 由于料液經(jīng)加熱后沸騰，故去取裝料系數(shù) :ε = 從肟鹽濃縮工段的物料衡算一覽表可知，濃縮釜每天處理的物料總體積為： V 總 = 濃縮釜的個數(shù)為： n=1，濃縮釜后備系數(shù)：γ = 江西科技師范大學(xué)本科畢業(yè)論文 29 根據(jù)公式根據(jù)公式???? ??? n24 TVV 總 8 5 6 .8 1 ?? ???= L 查《化工工藝設(shè)計手冊》 (第四版，下冊 )P702，選擇公稱容積為 20xxL 的 K型搪玻璃蒸餾器，可用于溫度范圍 0～ 200℃的介質(zhì)。 查《化工工藝設(shè)計手冊》，選擇公稱容積為 1000L 的搪玻璃開式攪拌釜，傳動裝置選用機(jī)型 I CWS125300，設(shè)置夾套需加熱，攪拌器為槳式，人孔為帶視鏡人孔，機(jī)械軸密封，溫度計套管選用帶測溫頭的溫度計套。 (3) 應(yīng)當(dāng)建立并保存設(shè)備采購、安裝、確認(rèn)的文件和記錄。 干燥工序的熱量衡算 由干燥工序的溫度變化過程可知，干燥工序的熱量衡算只有一個過程，即物料由 25℃進(jìn)料，升溫至 90℃，直至水分含量符合檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為止。 【計算過程】 ① 紅霉素肟化學(xué)純量： 99%紅霉素肟的粗投料量： 其中雜質(zhì)含量： = ② 二氯甲烷化學(xué)純量： %= 二氯甲烷的粗投料量： 其中水含量： = ③ 2乙氧基丙烯化學(xué)純量： % 2乙氧基丙烯的粗投料量： 其中雜質(zhì)含量： = ④ 吡啶鹽酸鹽的化學(xué)純量： 98%吡啶鹽酸鹽的粗投料量 : 其中雜質(zhì)含量： = ⑤ 三甲基氯硅烷的化學(xué)純量： 98%三甲基氯硅烷的粗投料量 : 其中雜質(zhì)含量： = ⑥ 咪唑的化學(xué)純量： %咪唑的粗投料量 : 其中雜質(zhì)含量： = ⑦加入飲用水的量： 150L (料液靜置分層時加入 ) 表 36 醚化和硅烷化投料量一覽表 物料名稱 規(guī)格和純度 分子量(g/mol) 投粗料量 (kg) 化學(xué)純量 (kg) 水或雜質(zhì)含量 (kg) 紅霉素 工業(yè)級， 99% 二氯甲烷 工業(yè)有機(jī)原料， % 2乙氧基丙烯 藥用， % 吡啶鹽酸鹽 工業(yè)品， 98% 三甲基氯硅烷 醫(yī)藥中間體， 98% 咪唑 工業(yè)品， % 工業(yè)用水 工業(yè)用水 總計 —— —— 江西科技師范大學(xué)本科畢業(yè)論文 18 (2) 出料量 【計算過程】 ①反應(yīng)生成的物料 克拉霉素中間體的量：理論純產(chǎn)量： /= 實(shí)際純產(chǎn)量： 95%= 反應(yīng)生成鹽酸的量： 2 ②未反應(yīng)完的物料 98%吡啶鹽酸鹽的量： %咪唑的量： ③水雜質(zhì)總量： +++++= ④加入的飲用水 的量： 150L ⑤ 二氯甲烷的量： 97%= 表 37 醚化和硅烷化反應(yīng)物料衡算一覽表 操作過程 物料名稱 質(zhì)量 (kg) 質(zhì)量百分比 (%) 密度 (kg/L) 體積 (L) 進(jìn)料 紅霉素肟 二氯甲烷 2乙氧基丙烯 吡啶鹽酸鹽 三甲基氯硅烷 咪唑 工業(yè)用水 其他水雜質(zhì) 總計 —— 出料 克拉霉素中間體 二氯甲烷 咪唑 吡啶鹽酸鹽 鹽酸 水 其他水雜質(zhì) 總計 —— 分層萃取 說明：①堿液、食鹽水和水的損耗均以 3%計； ②堿液的規(guī)格為 (50kg 氫氧化鈉： 200L 飲用水 )，其用途是用來調(diào)節(jié)江西科技師范大學(xué)本科畢業(yè)論文 19 pH 值，理論可行的使用量為 100L，但實(shí)際可能會有出入，以調(diào)節(jié)至 pH 值為 左右為準(zhǔn)。 ②取樣畢，在每個濃縮釜中加入 50L 甲苯頂蒸至無餾分，蒸出的甲苯用氮?dú)鈮喝爰妆交厥障礈旄刂聘獌?nèi)溫度不超過 ℃，得到粗品。 ④攪拌 10min 后，再加入 75kg 2乙氧基丙烯。 ⑤用泵再將中轉(zhuǎn) 罐中的二氯甲烷層打入反應(yīng)釜 (R0102)中。 于是，以硫氰酸紅 霉素肟為原料，與氨水的堿性環(huán)境中生成紅霉素 A 肟分子，通過 2乙氧基丙烯進(jìn)行醚化反應(yīng)保護(hù) 9肟羥基，再用三甲基氯硅烷進(jìn)行硅烷化反應(yīng)得到關(guān)鍵中間體 (2′ , 4″O雙三甲基硅烷基 )紅霉素 A9[O(1乙氧基 1甲乙基 )]肟 (5181)。 設(shè)計內(nèi)容主要包括車間工藝設(shè)計依據(jù)、工藝流程設(shè)計、物料衡算、能量衡算、工藝設(shè)備選型與計算、車間布置設(shè)計 、三廢處理、勞動保護(hù)、安全生產(chǎn)、工程經(jīng)濟(jì)等內(nèi)容?？死顾伢w外抗 沙眼衣原體 活性是紅霉素的 7～ 10 倍，為強(qiáng)力霉素的 4 倍。 ③然后打開反應(yīng)釜人孔蓋，投放肟鹽，并攪拌，氨水高位罐 (V0301)內(nèi)用泵抽入 600L 氨水備用。 ③開始升溫，常壓蒸餾；控制濃縮釜內(nèi)溫在 ℃之間進(jìn)行蒸餾，同時控制熱水溫度在 65℃。上層咪唑水溶液放入中轉(zhuǎn)罐，結(jié)束后，反應(yīng)釜關(guān)底閥，加入 700L 飲用水清洗反應(yīng)釜，清洗后壓入萃取釜。 物料衡算的原理 物料衡算的理論依據(jù)是質(zhì)量守恒定律。因此，車間物料衡算表是進(jìn)行熱量衡算的首要條件。39。 計算依據(jù) 每天生產(chǎn) 2 批產(chǎn)品，每臺設(shè)備每天只投 2 批料。則每天的進(jìn)料體積為 V=V 總 /2= L，那么ε 39。 (5) 應(yīng)當(dāng)配備有適當(dāng)量程和精度的衡器、量具、儀器和儀表?！?) 元素 Ca kJ/(kg 其中克拉霉素中間體的量： 水的量： %= 雜質(zhì)的量： %= ②洗液 洗液用的是水，其用量為 ，不過水亦不宜加入過多，需考慮生產(chǎn)實(shí)際需要、廢水回收及處理。 工藝流程框圖 肟鹽處理反應(yīng)工段工藝流程框圖 圖 21 肟鹽處理反應(yīng)工段工藝流程框圖 肟鹽 水層 洗滌 水層 合并有機(jī)層 飲用水 濃縮 分層 分散 肟 游離反應(yīng) 氨水 CH2Cl2 CH2Cl2 CH2Cl2 江西科技師范大學(xué)本科畢業(yè)論文 10 5181 反應(yīng)工段和后處理工段反應(yīng)流程圖 圖 22 5181 反應(yīng)工段和后處理工段反應(yīng)流程圖 飲用水 TMSCl 咪唑 離心 咪唑 甲苯回收 頂蒸 CH2Cl2回收 洗滌 濃縮 有機(jī)層調(diào) PH 甲苯 分層 結(jié)束反應(yīng) 硅烷化反應(yīng) 水層 鹽水 有機(jī)層 堿液 醚化反應(yīng) 處理物 乙氧基丙烯 Py HCl 干燥 產(chǎn)品 江西科技師范大學(xué)本科畢業(yè)論文 11 第 3 章 物料衡算 概述 在初步確定的工藝流程后，從定性估計轉(zhuǎn)入定 量計算。 ⑦鹽水降溫至 ℃時，開始均勻而緩慢的滴加 87kg 三甲基氯硅烷，江西科技師范大學(xué)本科畢業(yè)論文 8 控制釜內(nèi)溫度 ℃之間，約