【正文】 噸，成為阿司匹林生產(chǎn)的后起之秀。21 世紀(jì)初，阿司匹林國內(nèi)市場價格在每公斤 15～17元人民幣 ，到 2022 年已達到每公斤 22～23 元人民幣。自2022 年 7 月 1 日起，國家調(diào)整了阿司匹林等眾多醫(yī)藥原料藥出口退稅稅率，稅率從 13％下調(diào)至 5％，降低了 8 個百分點。此外，國家的環(huán)保治理力度也在加大，人民幣匯率還會上升，預(yù)計今后阿司匹林價格仍會穩(wěn)中趨升。全世界主要的阿司匹林市場為歐洲、北美等地 ，每年消耗的阿司匹林約占全球總量的近 2／3。2 生產(chǎn)工藝 設(shè)計 內(nèi)容本設(shè)計以年產(chǎn) 8000 噸阿司匹林的生產(chǎn)工段，采用苯酚法進行生產(chǎn)。其生產(chǎn)過程的方框圖如下 苯酚法合成水楊酸具體的化學(xué)方程式為： 生產(chǎn)工藝流程確定 生產(chǎn)工藝流程水楊酸制備工藝：把苯酚和稍過量的 50％氫氧化鈉熱溶液（過量 1 ％～2 ％（摩爾分數(shù)））在混合器內(nèi)攪拌均勻后放在有加熱，攪拌或球磨裝置的高壓釜內(nèi)加熱至 130℃反應(yīng)，開始為常壓操作，最終用真空蒸發(fā)至于，以獲得干燥的粉狀苯酚鈉（如有水分就會生成苯酚和碳酸鈉） 。為避免樹脂化和著色，使用的 CO2 的含量必須小于 ％。用真空蒸餾回收苯酚。得到的溶液進行壓濾，清夜送到沉淀槽，硫酸槽 加入 30 ％～60％的硫酸進行酸析，然后分離，干燥得到工業(yè)水楊酸。水楊酸的生成工藝流程圖見圖：高壓釜如圖： 工藝過程說明 醋化崗位第一次投料：按醋酐總量與含量計算水楊酸總投料量，檢斤稱重，將總投料量的三分之二水楊酸投入醋化罐中，再將醋酐一次全部加入罐中，在攪拌情況下，水汽加熱 1h，使內(nèi)溫升到 80℃～84℃，析出晶體，保溫 40min～60min后，緩慢均勻降溫到 55℃。水溫升溫 90min 至 80℃～82℃，保溫 1h，取樣測終點，游離水楊酸≤﹪，如終點不到可延長保溫時間或補加醋酐，直到終點。 水洗離心洗滌將料斗中物料放入離心機中，用手將料攤開，用含 ﹪磷酸的水洗（200L/ 機） ，將含磷酸水甩凈，再用清水 10L 洗滌，全速甩20min～25mim（含水量 ﹪）將料抽入干燥斗中。 干燥崗位 將料斗中的濕品乙酰水楊酸放入濕品料倉中，經(jīng)螺旋推進器送入流化床干燥器內(nèi)，控制進風(fēng)口壓≤800Mpa，進口溫度 78℃～84℃，進行干燥，經(jīng)旋風(fēng)分離器分去粉子，其尾氣經(jīng)袋濾器后排空，沸騰流化床的成品，經(jīng)冷風(fēng)段，并經(jīng)過篩機篩去渣子，成品進入干品料倉，分裝成袋 25Kg，成桶（出口 25Kg） ，待檢驗合格后包裝，準(zhǔn)備入庫，每批清理一次粉子，稱重，交醋化崗處理。循環(huán)母液處理：循環(huán)回收母液與一次母液體積比 1：～2 配比，在96℃～100℃，保溫 ～3h，以一次母液回收方法進行處理，回收乙酰水楊酸。3 物料衡算計算依據(jù)：年產(chǎn)量：8000 t 年工作日：300 天 日產(chǎn)量： t 轉(zhuǎn)化率：99% 收率： % 物料計算以日產(chǎn)量為基準(zhǔn)。又因為:產(chǎn)品收率=產(chǎn)品/（水楊酸）=則水楊酸投料量=26666Kg/（）=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 99%則投入醋酸量= =Kg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+ 酸酐酰化反應(yīng)釜=+=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==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。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=滲濾槽=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=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 %，所以酸洗離心機離心出來的母液=總投料量%=（++ ）%=，進入回收工藝。所以確定損耗=總投料量%=（++ ）%=。要保證濕品中醋酸含量≤%，本設(shè)計計算時取 %。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%=（+）%=。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=+ =。進料②：洗劑水量=。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：%=。出料②：得到成品=。 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。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.℃)。a水溶液中固體的質(zhì)量分數(shù)。先根據(jù)化合反應(yīng)罐Qt3名稱 Cp 溫度物的分子結(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。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℃。 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(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)約投資，降低能耗，并滿足 GMP 要求，工藝設(shè)備選用國內(nèi)先進，成熟，可靠的設(shè)備，使建成后的生產(chǎn)裝備達到國內(nèi)先進水平。（3） 設(shè)備選型為將來阿司匹林擴產(chǎn)留有余地。 )(tTVhR??:反應(yīng)器的有效體積或反應(yīng)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(yīng)時間，ht:輔助操作時間，h決定反應(yīng)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)。 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。 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。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) ，??厚度負偏差 ，單面腐蝕取腐蝕余量 。取， ，?c12?，??mCPDtti ?????????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(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。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 ?, 。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(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的外壓計ce ?算當(dāng)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。 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)，.?。?內(nèi)筒水壓試驗時壁內(nèi)應(yīng)力 PactDnT )21(][4.)(2][ ???????? MPatKpnTj )()].2_1(9[.)(][ ????夾套水壓試驗時壁厚內(nèi)應(yīng)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(yīng)力都小于 ，水壓試驗安全。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。 查標(biāo)準(zhǔn)《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(shù)條件》 （JB/T4700）,選擇石棉橡膠墊片和光滑面密封。 ，標(biāo)記為：法蘭 GII6I1200 JB/T47012022,查標(biāo)準(zhǔn)《非金屬軟墊片》 （JB/T4704－2022）,選用墊片1240 1200 3 JB/T47042022。由標(biāo)準(zhǔn)《壓力容器視鏡》 （HG/T21619－21620－1986）或《組合式視鏡》（HG21505－1992） 。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。冷凝液出口管 i 和壓力表接管 e 都選用 ，無縫鋼管，??，DN25,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。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。取 400mm，常用轉(zhuǎn)速為 10~500 ，取 200 ，本設(shè)計選六葉直葉1min??r1in??r圓盤渦輪式攪拌器。 反應(yīng)釜的總質(zhì)量包括物料（或水壓試驗的水）質(zhì)量