【正文】 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 氣流干燥器 4 能量衡算 反應罐能量衡算 Q1 、t 1 Q4 、t 4 Q2 、t 2 Q5 、t 5 Q6反應罐能量衡算可表示如下式： Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6Q1SA 與醋酐帶入設備的熱量 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設備向環(huán)境散失的熱量 KJ；t1SA 與醋酐進入設備的溫度℃，t1=20℃；t2加熱劑水蒸氣的進入溫度℃，t2= ℃；t3最終反應罐中溫度 ℃，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)《化學基礎數(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，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)化合反應罐Qt3名稱 Cp 溫度物的分子結構，將各種基團結構的摩爾熱容數(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 基團結構摩爾熱容[J/(mol.℃)]基團 C6H5－ －COOH － O－ － CO － OH － CH320℃ 度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 Q4Q1 與 Q4 均可用下式計算 Q1（Q4）=∑mct KJ。式中 m輸入（輸出）設備的物料質(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 KJ2. Q2，Q5Q2 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℃ ℃ =105KJQ5=1000 /300 天 KJ/Kg℃80℃ =105KJ 3. Q3Q3=1000 =105KJ由 Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6；∴Q6=Q1+Q2+Q3Q4Q5；=105KJ+105KJ =105KJ 5 主要工藝設備計算 工藝設備選型原則（1）為提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約投資，降低能耗，并滿足 GMP 要求，工藝設備選用國內(nèi)先進，成熟，可靠的設備，使建成后的生產(chǎn)裝備達到國內(nèi)先進水平。（2）凡接觸物料精，干，包崗位的設備，容量和管件均選用不銹鋼材料。（3） 設備選型為將來阿司匹林擴產(chǎn)留有余地。 工藝設備計算 醋化反應釜 反應釜體積的計算：釜式反應器間歇操作時，每處理一批物料都需要一定的出料，清洗，加料等輔助操作時間，故處理一定量物料所需要的有效體積不僅與反 應時間有關，而且與輔助操作時間有關。 )(tTVhR??:反應器的有效體積或反應體積，即物料所占有的體積， 3m:每小時所需要處理的物料體積，h 3mT：達到規(guī)定轉(zhuǎn)化率所需要的反應時間，ht:輔助操作時間，h決定反應器的總體積 ,還要考慮裝料系數(shù)TV=TV?r日處理量為 ，則每小時處理量為 ＝混合物密度由下面公式求得： 321?????水楊酸的相對密度 為 ，酸酐的相對密度 為 ，醋酸的相對密度1為 ， 分別為水楊酸，酸酐，醋酸的質(zhì)量分數(shù)。3?1?23 ??????求出 1?每小時處理的體積為 ＝ 3m反應時間為 6 h，每批料輔助時間為 h，＝（6+）＝＝＝ 反應釜的筒體直徑 及高度DHDHVt ????將計算結果圓整至公稱直徑標準系列，選取筒體直徑 D＝1200mm, 查附錄，DN＝1200mm 時標準橢圓封頭曲面高度 ，直邊高度 ，封mh301?mh402?頭容積 ，表面積 ，?為 ，表面積1 1?mVHh342..091?筒體高度圓整為 H=1400mm于是 H/D=1400/1200＝，復核結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 60~5700~1800 2022~30001D+50 D+100 D+200則夾套的內(nèi)徑為 =1200+100= 1300 mm1D有前面知道，裝料系數(shù) ； ??夾套的高度計算如下： 221 . mVHhj ?????選取夾套高度 ，剛 ，這樣是便于筒體j0?H00??法蘭螺栓裝拆的。夾套傳熱面積 621 . mFj ???? 夾套傳熱面積符合設計要求。 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 的應許力=113MPa，夾套安全系統(tǒng)有安全閥，選取夾套設計壓力 P= = ??t? 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的探傷檢查，從安全考慮，夾套所有焊縫均取焊縫系數(shù) ，??厚度負偏差 ，單面腐蝕取腐蝕余量 。?mC12夾套的壁厚計算如下： ??PDttid????2 = .??凸形封頭的壁厚附加量也只考慮 和 ，加工成型的減薄量由制造廠根據(jù)1c2加工條件確定，以保證壁厚符合圖紙要求，設計計算時可以不考慮。取， ，?c12?，??mCPDtti ?????????圓整到鋼板規(guī)格厚度并查閱封頭標準，選取夾套的筒體和封頭壁厚均為6mm?dt 筒體的材料和壁厚 筒體材料也選用 Q235A，筒體受內(nèi)壓取設計壓力為 P＝ MPa,設計溫度 150℃，參考前面計算夾套壁厚結果，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，按設計外壓 P= Mpa，所得壁厚大于內(nèi)壓設計的壁厚，剛外壓穩(wěn)定設計的壁厚，一定能滿足內(nèi)壓設計要求，可以不再作內(nèi)壓設計校核?？紤]到內(nèi)筒筒體按外壓設計，且受雙面腐蝕作用，可以初選筒體壁厚，并取 ， ，筒體有效壁厚 ，mtn10??c2???。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， mhHLj 1340/240132????,由 和 ?, 。??AMPaB2筒體的許用外壓為 P= ][0??因為[p]p，且比較接近，所以取筒體 ，此外，外壓穩(wěn)定和內(nèi)壓mtn強度均能滿足要求。選取筒體下封頭壁厚 ，壁厚附加量中 ， ，所tn10??mc2?以筒體下封頭的有效壁厚 ，標準橢圓封頭的外壓計ce ?算當量球面半徑 ，計算系數(shù) A 為mKDRi29.?，由系數(shù) A 查表得系數(shù) B＝112Mpa ，??tAi為 P= MpaMPatRBpei 75.//][?取筒體下封頭壁厚 符合外壓穩(wěn)定和內(nèi)壓強度要求。mtn10?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 ，??，取二者中大值，為方便壓力表讀數(shù)，.?。夾套水壓試驗壓力由 ， ， ，???取夾套水壓試驗 。?內(nèi)筒水壓試驗時壁內(nèi)應力 PactDnT )21(][4.)(2][ ???????? MPatKpnTj )()].2_1(9[.)(][ ????夾套水壓試驗時壁厚內(nèi)應力 PactDpnjTj )1(2]3[)(2][ ???????? MPattKnnjTjfj )()]._(5[.)(].[ ????由于 Q235A 在常溫時的屈服強度為 ，計算MPas23??可見水壓試驗時內(nèi)筒、夾套壁內(nèi)應力都小于 ，水壓試驗安全。當夾套作水壓試驗時，釜體將受外壓作用。因夾套的試驗壓力為，而筒體的許用外壓為 故在夾套水壓試驗時，? ,4.}[Pap?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條件》 ，法蘭材料為 Q235A，再查標準JB4701－2022 《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 ,大于筒體設計壓力，所選用的甲型平焊法蘭合適。 查標準《非金屬軟墊片》 （JB4704－2022） 、 《纏繞墊片》（JB4705－2022 ）和《金屬包墊片 》 （JB4706 －2022 ）以及《壓力容器法蘭類型與技術條件》 （JB/T4700）,選擇石棉橡膠墊片和光滑面密封。 查標準《甲型平焊法蘭》 （JB4701－2022） ，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。 ，標記為：法蘭 GII6I1200 JB/T47012022,查標準《非金屬軟墊片》 （JB/T4704－2022）,選用墊片1240 1200 3 JB/T47042022。? 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。由標準《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，??，DN50,GH20592－1997出料管口 h 采用 無縫鋼管，配法蘭46，DN50 ，HG20592－1997。加熱蒸汽進口管 g 采用 無縫鋼管，??,DN32,HG20592－1997。冷凝液出口管 i 和壓力表接管 e 都選用 ，無縫鋼管，??，DN25,HG20592－1997。安全閥接管 a 采用 無縫鋼管，??， HG20592－1997。 攪拌器的設計計算 攪拌在藥品生產(chǎn)中的應用非常廣泛，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 ，取 200 ，本設計選六葉直葉1min??r1in??r圓盤渦輪式攪拌器。酸酐的粘度為 ，混合物的粘度 ， )(/????， 是水楊酸與酸酐的體積比，則算出 ，混sPa???? sPa?09.合物的密度為 1190 3/Kg雷諾數(shù) ，由相關曲線查得522 ??????nd ??wP .)(13. 53531??校正槳葉數(shù)量的影響 nmb .23)6(.284)6( ?校正槳葉直徑的影響 )(.)( 93232??故所求攪拌功率為 k258?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力為 ，計算MPa40~3][??系數(shù) A=118~107，則攪拌軸的直徑為50mm,所以該軸是安全mNPAd )~8.()7~8(33 ?? 容器支座的選用計算反應釜因需外加保溫，故選用 B 型懸掛式支座。 反應釜的總質(zhì)量包括物料（或水壓試驗的水）質(zhì)量 ,