【正文】 進料②，完全經(jīng)過過濾罐過濾出料，即 出料③ = 酰化反應(yīng)的物料衡算 溶解罐 廣西工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 年產(chǎn) 1000 噸阿司匹林的合成的工段設(shè)計 16 ① ② ③ 年產(chǎn)量為 1000t，一年按 300 個工作日計算，可得出日產(chǎn)量為： 1000t/300 天 =3333Kg/天 因為此物料衡算時以吉林恒和制藥為模型，在此基礎(chǔ)上進行擴建和改造，所以改造后產(chǎn)品的收率仍為改造前的收率，即 %。 又因為 :產(chǎn)品收率 =產(chǎn)品 /（ 水楊酸 ） = 則水楊酸投料量 =3333Kg/（ ） = 根據(jù)阿司匹林生產(chǎn)設(shè)計的經(jīng)驗公式： 水楊酸投料量 =（ 醋酐 含量） /～ = 此物料衡算中運用經(jīng)驗常數(shù) ；并且醋酐含量為 98%； 則投入 醋酸 量 = = 同時因為醋酐中的醋酸的含量為 2% 則 HAC 質(zhì)量 = 2% = 根據(jù)吉林恒河制藥廠和山東新華制藥廠的參考公式，可得： 總投料量∶母液量 =∶ 1 因為總投料量 =水楊酸 +酸酐 =+ = 由此的投入反應(yīng)罐母液量為 綜合以上計算，得： 進料①： 水楊酸 = 酸酐 = 進料②： 溶解罐中的出料③ = 投入反應(yīng)罐的母液量 == 酰化反應(yīng)釜 廣西工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 年產(chǎn) 1000 噸阿司匹林的合成的工段設(shè)計 17 出料③： 此工藝過程可近似不考慮損耗，即完全出料 : 即出料③ = 水楊酸 +酸酐 +溶解罐中的出料③ +投入反應(yīng)罐的母液量= 滲濾槽的物料衡算 ① ② ③ 因為 和 中的母液均來自于此工藝過程，即 滲濾掉的母液量 =+ = 進入工藝 和 使用。 根據(jù)滲濾槽的滲濾能力和反應(yīng)液的性狀，滲濾掉的母液百分比為 %（吉林恒和制藥的經(jīng)驗值 ） 。 則滲濾結(jié)束后剩余的母液量 = % =， 因為反應(yīng)液中存在揮發(fā)性物質(zhì)醋酸、醋酐以及設(shè)備老化等原因造成了損耗，一般損耗率為 %；即 損耗量 =進料總量 % = % = 所以此工藝得到粗品 阿司匹林 = = 綜合以上計算，得： 進料①： 完全來自?；磻?yīng)罐中的出料③ = 出料②： 粗品 阿司匹林 = 滲濾結(jié)束后剩余的母液量 = 出料③： 滲濾掉的母液量 = 滲濾槽 廣西工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 年產(chǎn) 1000 噸阿司匹林的合成的工段設(shè)計 18 表 1 酯化反應(yīng)前物料衡算表 物 料 名稱 水楊酸 酸酐 回收 阿司匹林 粉子 渣子 母液 總量 重量Kg 294 表 2 酯化反應(yīng)后的物料衡算表 物料名稱 阿司匹林 母液 損耗 總量 重量 Kg 酸洗離心機的物料衡算 ① ③ ② ④ 根據(jù)醋酸的濃度、滲濾槽中剩余母液的粘度和質(zhì)量，確定酸洗工藝過程中加入醋 酸的質(zhì)量，因為本設(shè)計采用的醋酸濃度為 %， 又根據(jù)經(jīng)驗公式： 醋酸 /（ 阿司匹林 +母液） =1∶ 所以確定投入醋酸量 =（ 阿司匹林 +母液） / =（ +） / = 根據(jù)酸洗離心機的離心能力和物品的粘度得出經(jīng)驗離心率為 %，所以 離心出來的母液 =總投料量 % =（ ++） % =，進入回收工藝。 又由于醋酸的揮發(fā)及設(shè)備的老化造成了一定的損耗，損耗率一般為 %～%，本次設(shè)計取 %。 所以確定損耗 =總投料量 % =（ ++） % =。 以此計算出濕品 阿司匹林 =總投料量 離心出來的母液 損耗 = （ ++ ） 酸洗離心機 廣西工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 年產(chǎn) 1000 噸阿司匹林的合成的工段設(shè)計 19 = 綜合以上計算，得： 進料①： 來自于滲濾槽中的出料② 粗品 阿司匹林 = 滲濾結(jié)束后剩余的母液量 = 進料②： 醋酸 = 出料③： 濕品 阿司匹林 =。 要保證濕品中 醋酸 含量≤ %，本設(shè)計計算時取 %。 出料④： 離心出來的母液 = Kg 表 3 酸洗離心物料衡算 酸洗離心前物料衡算 酸洗離心后物料衡算 物料名稱 阿司匹林 母液 酯酸 總量 阿司匹林 母液 損耗 總量 重量Kg 水洗離心機的物料衡算 ① ③ ② ④ 根據(jù)濕品中含醋酸量和濕品 ASP 的純凈度，投入洗劑水與 ASP 的比例 =1∶， 所以洗劑水量 =濕品 ASP/ ==。 又根據(jù)離心機的脫水能力，經(jīng)驗值為 %， 所以脫水量 =總投料量 % =（ +） % =。 水洗離心機 廣西工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 年產(chǎn) 1000 噸阿司匹林的合成的工段設(shè)計 20 并要保證濕品中含水量應(yīng)≤ 3%，本次設(shè)計計算中采用 3%。 由于設(shè)備的原因造成洗滌過程中有損耗，一般為 %～ %，本次設(shè)計取值為： %，所以可確定： 損耗量 =（ +） % =. 依此得出濕品 ASP=總投料量 損耗 脫水量 =+ =。 綜合以上計算，得： 進料①： 濕品 ASP=。 進料②： 洗劑水量 =。 出料③： 濕品 阿司匹林 = 出料④： 脫水量 =。 表 4 水洗離心物料衡算 水洗離心前物料衡算 水洗離后前物料衡算 物料名稱 阿司匹林 洗劑水 總量 水楊酸 洗劑水 損耗 總量 重量Kg 氣流干燥 的物料衡算 ① ② 根據(jù)物料 計算，干燥物料總重為： ， 含水量為 3%，即 Kg 進行完全脫水即干燥失重為 因為流化床的排空系統(tǒng)和機器本身造成的損耗一般為： %～ %，本次設(shè)計取 %，所以損耗量為： %=。 氣流干燥器 廣西工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 年產(chǎn) 1000 噸阿司匹林的合成的工段設(shè)計 21 在沉降室和撲集器得到粉子，渣子質(zhì)量為 ，由總產(chǎn)率為 %，成品量（符合設(shè)計要求） 綜合以上計算，得： 進料①： 來自于水洗離心機， 濕品 阿司匹林 =。 出料②： 得到成品 =。 表 5 干燥物料衡算 干燥前物料衡算 干燥后物料衡算 物料名稱 阿司匹林 總量 成品 其他 損耗 總量 重量 Kg 廣西工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 年產(chǎn) 1000 噸阿司匹林的合成的工段設(shè)計 22 4 能量衡算 反應(yīng)罐能量衡算 Q1 、 t1 Q4 、 t4 Q2 、 t2 Q5 、 t5 Q6 反應(yīng)罐能量衡算可表示如下式： Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 Q1SA 與醋酐帶入設(shè)備的熱量 KJ； Q2加熱劑水蒸汽傳給物料的熱量 KJ； Q3過程反應(yīng)熱 KJ； Q4生成 ASP 與醋酸帶走的熱量 KJ； Q5加熱劑水蒸汽帶走的熱量 KJ； Q6設(shè)備向環(huán)境散失的熱量 KJ； t1SA 與醋酐進入設(shè)備 的溫度℃， t1=20℃； t2加熱劑水蒸氣的進入溫度℃， t2=℃； t3最終反應(yīng)罐中溫度℃， t3=80℃； t4物料流出時的溫度℃， t4=80℃； t5加熱劑水蒸汽流出時的溫度℃， t5=80℃ 。 比熱容的計算 （一）經(jīng)《化學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》可查得乙酸與醋酐的比熱容，見下表 （二） ASP 與 SA 比熱容的計算 大多數(shù)液體的比熱容在 ～ (kg.℃ )之間，少數(shù)液體例外，如液氨與水的比熱容比較大，在 4 左右；而汞和液體金屬的比熱容比較小。 液體比熱容一般與壓強無關(guān)，隨溫度上升而稍有增大。 作為水溶液比熱容的近似計算，可先求出固體的比熱容，再按下式計算 C=CS a + (1a) 式中 C水溶液的比熱容 KJ/(Kg.℃ )。 CS固體的比熱容 KJ/(Kg.℃ )。 a水溶液中固體的質(zhì)量分數(shù)。 對于絕大多數(shù)有機化合物，其比熱容可利用下表求得。先根據(jù)化合物反應(yīng)罐 Q t3 廣西工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 年產(chǎn) 1000 噸阿司匹林的合成的工段設(shè)計 23 名稱 Cp 溫度 的分子結(jié)構(gòu)，將各種基團結(jié)構(gòu)的摩爾熱容數(shù)值加和，求出摩爾熱容，再由化合物的分子量換成比熱容。 表 6基團結(jié)構(gòu)摩爾熱容 [J/(mol.℃ )] 基 團 C6H5－ － COOH － O－ － CO － OH － CH3 溫 度 20℃ 80℃ 所以 ASP 的比熱容 = [(C6H5) + (COOH) + (O) + (CO) + (CH3)]/ AS 的比熱容 = [(C6H5) + (COOH) + (OH)] / 經(jīng)以上式子可求得 所需比熱容（ KJ/Kg℃） 表 7 比熱容（ KJ/Kg℃） 20℃ 80℃ 乙酸 醋酐 阿司匹林 —— 水楊酸 能量衡算 1. Q1 與 Q4 Q1 與 Q4 均可用下式計算 Q1（ Q4） =∑ mct KJ。 式中 m輸入（輸出）設(shè)備的物料質(zhì)量 Kg； c物料的平均比熱容 KJ/Kg℃ 。 t物料的溫度℃； 利用（ 1） Q1=∑ mct [ ℃ + KJ/Kg℃ ] 20℃ = 105KJ Q4=(3333Kg KJ/Kg℃ + KJ/Kg℃ ) 80℃ = 105 KJ 廣西工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 年產(chǎn) 1000 噸阿司匹林的合成的工段設(shè)計 24 2. Q2， Q5 Q2 與 Q5 軍可用下式計算： Q2（ Q5） =∑ mct KJ。 m水的重量 Kg； c水蒸汽比熱容 KJ/Kg℃ t溫度℃ Q2=1000 KJ/Kg℃ ℃ = 105KJ Q5= 1000 /300 天 KJ/Kg℃ 80℃ = 105KJ 3. Q3 Q3= 1000 = 105KJ 由 Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6； ∴ Q6=Q1+Q2+Q3Q4Q5； = 105KJ+ 105KJ = 105KJ 廣西工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 年產(chǎn) 1000 噸阿司匹林的合成的工段設(shè)計 25 5 主要工藝設(shè)備計算 工藝設(shè)備選型原則 （ 1）為提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約