【導(dǎo)讀】阿司匹林的工段工藝設(shè)計

　　

【正文】 間為 6 h，每批料輔助時間為 h， RV ＝ （ 6+）＝ 3m TV ＝ ＝ 3m 反應(yīng)釜的筒體直徑 D 及高度 H mDHVD t 2 3 33 ?????? 將計算結(jié)果圓整至公稱直徑標(biāo)準(zhǔn)系列，選取筒體直徑 D＝ 1200mm, 查附錄，DN＝ 1200mm 時標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭曲面高度 mmh 3001 ? ，直邊高度 mmh 402 ? ，封頭容積 mVh ? ，表面積 mFh ? ，由手冊計算得每一米高的筒體容積為31 mV ? ，表面積 21 mF ? mV VVH h ????? 筒體高度圓整為 H=1400mm 于是 H/D=1400/1200＝ ，復(fù)核結(jié)果基本符合原定范圍。 夾套的計算 夾套內(nèi)徑 D1，可 以根據(jù)筒體內(nèi)徑 D 選取 [21] 表 8： D 600~500 700~1800 2020~3000 1D D+50 D+100 D+200 則夾套的內(nèi)徑為 1D =1200+100= 1300 mm 有前面知道，裝料系數(shù) ?? ； 夾套的高度計算如下： 2214 mV VVH hj ?? ????? ? 選取夾套高度 mmH j 1200? ，剛 mmHHH 2 0 000 ??? ，這樣是便于筒體法蘭螺栓裝拆的。夾套傳熱面積 21 mHFF j ?????? 6 2m 夾套傳熱面積符合設(shè)計要求。 由于夾套的介質(zhì)為水或水蒸氣，介質(zhì)對材料的腐蝕性輕微，故選用Q235A 為夾套材料，查手冊知道板厚為 ~16 mm。 Q235A 的應(yīng)許力??t? =113MPa，夾套安全系統(tǒng)有安全閥 ，選取夾套設(shè)計壓力 P= wP =? MPa，即 P=。夾套筒體和內(nèi)筒的環(huán)焊縫因無法雙面焊和做相應(yīng)的探傷檢查，從安全考慮，夾套所有焊縫均取焊縫系數(shù) ?? ，取壁厚附加量的鋼板厚度負偏差 mmC ? ，單面腐蝕取腐蝕余量 mmC 12 ? 。 夾套的壁厚計算如下： ? ? CPPDt t id ??? ??2 = ????? ? 凸形封頭的壁厚附加量也只考慮 1c 和 2c ，加工成型的減薄量由制造廠根據(jù)加工條件確定，以保證壁厚符合圖紙要求，設(shè)計計算時可以不考慮。取 mmc ? ，mmc 12 ? ，標(biāo)準(zhǔn)橢圓形夾套的壁厚為 ? ? mmCPPDt t i ?????? ????? ?? ， 圓整到鋼板規(guī)格厚度并查閱封頭標(biāo)準(zhǔn)，選取夾套的筒體和封頭壁厚均為?dt 6mm 筒體的材料和壁厚 筒體材料也選用 Q235A，筒體受內(nèi)壓取設(shè)計壓力為 P＝ MPa,設(shè)計溫度 150℃，參考前面計算夾套壁厚結(jié)果，可知按強度計算內(nèi)筒的壁厚約為 5mm，而筒體又受外壓作用，按設(shè)計外壓 P= Mpa，所得壁厚大于內(nèi)壓設(shè)計的壁厚，剛外壓穩(wěn)定設(shè)計的壁厚，一定能滿足內(nèi)壓設(shè)計要求，可以不再作內(nèi)壓設(shè)計校核。 考慮到內(nèi)筒筒體按外壓設(shè)計，且受雙面腐蝕作用，可以初選筒體壁厚mmtn 10? ，并取 mmc ? ， mmc 22 ? ，筒體有效壁厚 mmctt ne ??? ， ??etD 。 內(nèi)筒體受外壓作用的計算長度 L 為被夾套包圍的筒體部分加凸形封頭高的1/3， mmhhHL j 1 3 4 03 4/1 2 0 0401 2 0 032 ?????? ??DL , 由 ?? 和 ??DL 可以查得系數(shù) ??A , MPaB 82? 。 筒體的許用外壓為 M P atD Bp ][ 0 ???P= Mpa 因為 [p]p，且比較接近，所以取筒體 mmtn 10? ，此外，外壓穩(wěn)定和內(nèi)壓強度均能滿足要求。 選取筒體下封頭壁厚 mmtn 10? ，壁厚附加量中 mmc ? ， mmc 22 ? ，所以筒體下封頭的有效壁厚 mmctt ne ????? ，標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的外壓計算當(dāng) 量 球 面 半 徑 mmKDR ii 1 0 8 01 2 0 ??? ， 計 算 系 數(shù) A 為????tRAi，由系數(shù) A 查表得系數(shù) B＝ 112Mpa，許用外壓為M P atR Bp ei ][ ??? P= Mpa 取筒體下封頭壁厚 mmtn 10? 符合外壓穩(wěn)定和內(nèi)壓強度要求。 筒體的上封頭只受內(nèi)壓作用，并不受外壓作用，為了便于制造取上封頭壁厚與筒體下封頭壁厚相同。 水壓試驗及其強度校核 內(nèi)筒體水壓試驗壓力由 M P app T ??? ， M P app T 4 1 2 ?? ，取二者中大值，為方便壓力表讀數(shù)，取 MPapT ? 。 夾套水壓試驗壓力由 M P app T ??? ， ?Tp ， MPap ? ，取夾套水壓試驗 MPapTj ? 。 內(nèi)筒水壓試驗時壁內(nèi)應(yīng)力 M P act ctDp n nTT )(2 ](1200[)(2 )]([ ?? ????? ??? ?? M P act ctKDp n nTTj )(2 )]([)(2 )]([ ??? ?????? ???? ?? 夾套水壓試驗時壁厚內(nèi)應(yīng)力 M Pact ctDp n njTjTj )(2 ](1300[)(2 )]([ ?? ????? ??? ?? M Pact ctKDp n njTjT f j )(2 )]([)(2 )]([ ??? ?????? ???? ?? 由于 Q235A 在常溫時的屈服強度為 MPas 235?? ，計算 ?? 可見水壓試驗時內(nèi)筒、夾套壁內(nèi)應(yīng)力都小于 s? ，水壓試驗安全。 當(dāng)夾套作水壓試驗時，釜體將受外壓作用。因夾套的試驗壓力為MPapTj ? ，而筒體的許用外壓為 ,}[ MPap ? 故在夾套水壓試驗時，筒體內(nèi)需要充壓才能保持筒體穩(wěn)定。 選擇釜體法蘭 根據(jù)筒體內(nèi)操作壓力、溫度和筒體直徑，查表初選甲型平焊法蘭和《壓力容器法蘭類型與技術(shù)條件》，法蘭材料為 Q235A，再查標(biāo)準(zhǔn) JB4701－ 2020《甲型平焊法蘭》，公稱壓力 PN6 的 Q235A 甲型平焊法蘭在操作溫度 150℃時的許用工作壓力為 ,大于筒體設(shè)計壓力，所選用的甲型平焊法蘭合適。 查標(biāo)準(zhǔn)《非金屬軟墊片》（ JB4704－ 2020）、《纏繞墊片》（ JB4705－ 2020）和《金屬包墊片》（ JB4706－ 2020）以及《壓力容器法蘭類型與技術(shù)條件》（ JB/T4700） ,選擇石棉橡膠墊片和光滑面密封。 查標(biāo)準(zhǔn)《甲型平焊法蘭》（ JB4701－ 2020），選用甲型平焊法蘭光滑密封面，公稱壓力為 PN6，公稱直徑為 DN1200。，標(biāo)記為：法蘭 GII6I1200 JB/T47012020,查標(biāo)準(zhǔn)《非金屬軟墊片》（ JB/T4704 － 2020 ） , 選用墊片 1240 ? 1200 ? 3 JB/T47042020。 選用手孔、視鏡、溫度計、和工藝接管 由《平蓋手孔》（ JB/T589－ 1979）或《板式平焊蘭手孔》（ HG21529－ 1992），選用光滑密封的平蓋手孔 APN1,DN250 JB/589T4725－ 1992。 由標(biāo)準(zhǔn)《壓力容器視鏡》（ HG/T21619－ 21620－ 1986）或《組合式視鏡》（ HG21505－ 1992）。選用碳鋼帶頸視鏡 IP1,DN80(GH/T21619－ 21620－ 1986)。 溫度計選用公稱長度 1460mm，配凸面板式平焊管法蘭 ，DN50,HG20593－ 1997 進料管口 c1－ 2 采用 ?? 無縫鋼管，配法蘭 ， DN50,GH20592－1997 出料管口 h 采用 476?? 無縫鋼管，配法蘭 ， DN50， HG20592－ 1997。 加熱蒸汽進口管 g 采用 ?? 無縫鋼管，配法蘭 ,DN32,HG20592－1997。 冷凝液出口管 i 和壓力表接管 e 都選用 ?? ，無縫鋼管，配法蘭 ，DN25,HG20592－ 1997。 安全閥接管 a采用 ?? 無縫鋼管，配法蘭 ， HG20592－ 1997。 攪拌器的設(shè)計計算 攪拌在藥品生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛，原料藥生產(chǎn)的許多過程都是在有攪拌器的釜式反應(yīng)器中進行的。通過攪拌，可以加速物料之間的混合，提高傳熱和傳質(zhì)速率，促進反應(yīng)的進行或加快物理變化過程。 此次操作要求攪拌器具有較強的剪切作用和較大的循環(huán)流量，所以選渦輪式最為合適，并且乙酸酐屬于低黏度糊流體。葉輪直徑一般為釜徑的 ~ 倍。取 400mm，常用轉(zhuǎn)速為 10~500 1min??r ，取 200 1min??r ，本設(shè)計選六葉直葉圓盤渦輪式攪拌器。酸酐的粘度為 smPa? ，混合物的粘度 )( /1 ??? ?? ，sPa ?? ? ， ? 是水楊酸與酸酐的體積比，則算出 sPa ?? 002 ? ，混合物的密度為 1190 3/mKg 雷諾數(shù)522 0 2 1 1 9 060Re ?????? ? ?nd ，由相關(guān)曲線查得?? wdnP )60200( 53531 ??????? ? 校正槳葉數(shù)量的影響 wnPP mb )66()6( 2 ??? 校正槳葉直徑的影響 wdDPP m 8 1) ( 4 3)( 2 ????? 故所求攪拌功率為 kwP ?? 攪拌軸直徑的計算 根據(jù)工藝條件要求，選取攪拌器外徑 700mm,攪拌軸直徑 d=50mm, 選擇攪拌材料為 45 鋼，查表得鋼的許用扭應(yīng)力為 MPa40~30][ ?? ，計算系數(shù) A=118~107，則攪拌軸的直徑為 mmNPAd )~(50 )107~118( 33 ??? 50mm,所以該軸是安全 容器支座的選用計算 反應(yīng)釜因需外加保溫，故選用 B 型懸掛式支座。 反應(yīng)釜的總質(zhì)量包括物料（或水壓試驗的水）質(zhì)量 1W ,釜體和夾套的質(zhì)量2W ,電動機、減速機、攪拌裝置、法蘭、保溫等附件質(zhì)量 3W 。 kgW ? ，釜體和夾套的質(zhì)量可以查手冊或自行計算，由此，kgW 1 0 1 ???????? 電動機和減速機總質(zhì)量約 100kg,攪拌裝置質(zhì)量約 40kg,筒體法蘭質(zhì)量約120kg,保溫層質(zhì)量約 100kg，手孔及其他接管附件質(zhì)量約 50kg,由此得，kgW 41050120401001003 ?????? 反應(yīng)釜的總質(zhì)量 kgWWWW ??????? 即總重力約為 78KN。 反應(yīng)釜安裝四個支座，但按三個支座承載計算，查閱標(biāo)準(zhǔn)《耳 式支座》（ JB/T47251992），可以選用承載能力為 20 的支座 B2JB/T27251992. 酸洗離心機 根據(jù)物料計算，酸洗物料料重量為 ，每天 24 小時生產(chǎn)，生產(chǎn)周期為每車 1 小時。擬選用 SS1000 型三足式離心機，每年裝料 100Kg，則需要設(shè)備臺數(shù)為： N=[100 (24/1)]=(臺 ) 故選用 2 臺 SS1000 型三足式離心機能滿足生產(chǎn)。 水洗離心機 根據(jù)物料計算，水洗物料總量為 。每天按 24 小時，生產(chǎn)周期為每車 1 小時。擬 選用 SS1000 型三足式離心機，每車裝料 100Kg，則需要設(shè)備臺數(shù)為： N=[100（ 24/1） ]=（臺） 故選用 2 臺 SS1000 型三足式離心機能滿足生產(chǎn)。 振動流化床干燥器 根據(jù)物料計算，干燥物料總重量為 。擬選用 GZQ3 45 型振動流化床干燥器，其生產(chǎn)能力為 200Kg/h，每天 24 小時生產(chǎn)，則需要設(shè)備臺數(shù)為： N=（ 200 24） =（臺） 故選用 1 臺振動流化床干燥器能滿足生產(chǎn)需要。 母液蒸餾罐 根據(jù)物料計算，一次母液重 量為 ，比重大約 。則母液體積為。故選用 2 臺 1500L 母液蒸餾罐能滿足生產(chǎn)，并為今后擴產(chǎn)留有余地。 循環(huán)母液反應(yīng)罐 根據(jù)物料計算，循環(huán)母液重量為 ，比重約為 ，則循環(huán)母液體積為 ，故選用 1 臺 1000L 循環(huán)母液反應(yīng)罐能滿足生產(chǎn)，并為將來擴產(chǎn)留有余地。 6 管道設(shè)計 在藥品生產(chǎn)中，水，蒸汽以及各種流體物料通常采用管道來輸送。管道布置是否合理，不僅影響裝置的基建投資，而且與裝置建成 后的生產(chǎn)，管理，安全和操作費用密切相關(guān)。因此，管道設(shè)計在制藥工程設(shè)計中占有重要的地位。 管道計算 表 9 公稱通徑（ mm） 管子外徑（ mm） 普通碳鋼管壁厚（ mm） 10 17 15 20 25 32 40 48 50 60 70 水楊酸的進料管道的計算 smVs /0 04 44 03 60 4 3???? ?? smu /2? mmuVd s 0 0 4 ????? ? 根據(jù)管道的公稱通徑、外徑、壁厚表得，公稱通徑＝ 50mm ， ?? ，管子的