阿司匹林-醋化工序-設(shè)計計算書

1、制藥工程課程設(shè)計XXXX學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院制藥工程課程設(shè)計設(shè)計題目：年產(chǎn)5000噸阿司匹林醋化工序工藝設(shè)計設(shè)計者姓名： XXX 指導(dǎo)教師： XXX 系別：制藥工程系 專業(yè)：制藥工程 班級： XXXXX 學(xué)號： XXXXXX 說明書共 25 頁 圖紙共 1 張設(shè)計時間XXXX 年 XX月 至 XXXX年 XX 月制藥工程課程設(shè)計任務(wù)書 XXXXX 學(xué)院 XXXXX 專業(yè) XXXX 班 XXX （學(xué)號 XXXXXXXX ）同學(xué)：一、設(shè)計題目：年產(chǎn)5000噸阿司匹林醋化工序工藝設(shè)計二、設(shè)計主要內(nèi)容：1、物料衡算；2、熱量衡算；3、典型設(shè)備的工藝計算以及選型；4、管道及儀表流程圖(PID圖，1張)；5、

2、設(shè)計說明書。三、生產(chǎn)條件（包括年操作日、生產(chǎn)方式及其它限制性條件）1、連續(xù)生產(chǎn)，四個班組三班倒；2、年操作日為333日，8000 h；3、醋酐精制采用連續(xù)精餾，選用浮閥塔。四、工藝參數(shù)1、裂化反應(yīng)的醋酸轉(zhuǎn)化率為80%，乙烯酮的選擇性為90%；2、粗醋酐中醋酸酐的含量為85%（質(zhì)量%）。五、設(shè)計中主要參考資料（包括參考書、資料、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等）1、中國石化集團(tuán)上海工程有限公司編. 化工工藝設(shè)計手冊（上、下冊）（第三版）. 化學(xué)工業(yè)出版社，2003.2、時鈞，汪家鼎，余國琮，陳敏恒編. 化學(xué)工程手冊（第二版）. 化學(xué)工業(yè)出版社，1996.3、馬沛生編著. 石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊（第一版）. 化學(xué)工業(yè)出

3、版社，1993.4、黃路，王保國編. 化工設(shè)計（第一版）. 化學(xué)工業(yè)出版社，2001.5、王志祥.制藥工程學(xué).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20086、化工部化工工藝配管設(shè)計技術(shù)中心站.化工工藝設(shè)計施工圖內(nèi)容和深度統(tǒng)一規(guī)定（HG 20519-92）.化工部工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)編輯中心，1993.六、進(jìn)度安排序號教學(xué)內(nèi)容時間分配1講解工藝設(shè)計內(nèi)容，下達(dá)設(shè)計任務(wù)書第1日2確定設(shè)計方案第2日3查閱文獻(xiàn)，收集有關(guān)數(shù)據(jù)第3日4工藝計算第48日5繪制工藝圖紙第912日6編制設(shè)計說明書第13日七設(shè)計考核及評定成績第14日合計 14日七、本設(shè)計必須完成的任務(wù)：1、查閱文獻(xiàn)和搜集資料；2、工藝流程說明及論述；3、工藝計算；4、

4、撰寫設(shè)計說明書；5、繪制圖紙（執(zhí)行HG 20519-92標(biāo)準(zhǔn)）。十、課程設(shè)計時間： 6 月 4 日到 6 月 17 日十一、備注：1、本任務(wù)書一式三份，學(xué)院、教師、學(xué)生各執(zhí)一份；2、學(xué)生須將此任務(wù)書裝訂在課程設(shè)計材料中?；瘜W(xué)化工學(xué)院 指導(dǎo)教師： X X X 系（室）主任： X X X 學(xué)院院長： 目 錄摘要 1第一章 緒論21.1 阿司匹林的性質(zhì)21.1.1 理化性質(zhì)21.1.2 臨床應(yīng)用21.2 生產(chǎn)工藝31.2.1 設(shè)計內(nèi)容31.2.2 生產(chǎn)工藝31.2.3 生產(chǎn)工藝流程的確定41.2.4 工藝過程說明4第二章 物料衡算72.1 總則72.2 醋化工序的物料衡算7 2.2.1 醋化反應(yīng)器的

5、物料衡算7 2.2.2 溶解罐的物料衡算10第三章 熱量衡算12 3.1 熱量衡算的安12 3.2 熱量平衡圖13 3.3 計算依據(jù)13 3.4 Q1的計算15 3.5 Q3的計算16 3.6 Q4的計算16 3.7 Q5的計算16 3.8 Q6的計算18 3.9 Q2的計算18第四章 化工設(shè)備的計算機(jī)選型19 4.1 原料泵的計算19 4.2 醋酐計量罐的計算21 4.3 酰化反應(yīng)罐的計算22參考文獻(xiàn)24結(jié)束語25附圖26制藥工程課程設(shè)計 摘 要阿司匹林又稱乙酰水楊酸 ，已應(yīng)用百年 ，成為醫(yī)藥史上三大經(jīng)典藥物之一 ，至今它仍是世界上應(yīng)用最廣泛的解熱、鎮(zhèn)痛和抗炎藥 ，隨著不斷的研究發(fā)現(xiàn) ，其對

6、其他一些疾病也有著獨特的療效。百年老藥阿司匹林憑借其低廉的價格和較小的不良反應(yīng)贏得了市場的普遍認(rèn)可，現(xiàn)已成為世界上最重要的解熱鎮(zhèn)痛藥之一。近年來，阿司匹林的適用范圍已從解熱鎮(zhèn)痛藥向心血管病預(yù)防用藥領(lǐng)域擴(kuò)展 ，在心血管病預(yù)防用藥量不斷增加的推動下，其市場得到進(jìn)一步的上升空間。事實上，除了心血管病方面，阿司匹林還在其他疾病上有獨特的療效 ，例如 ：防治糖性 白內(nèi)障 、治療抗生素所致聽力障礙、抗衰除皺、改善老年男性性功能 、治療艾滋病 、癌癥等 。本設(shè)計的課題是阿司匹林的的合成，年產(chǎn)量是1000噸。是以水楊酸和酸酐為原料，經(jīng)過酰化，結(jié)晶，過濾，干燥生產(chǎn)得阿司匹林的流程設(shè)計。主要設(shè)計內(nèi)容分為兩部分；工

7、藝設(shè)計和非工藝設(shè)計。工藝設(shè)計包括方案設(shè)計及物料恒算，熱量恒算，主要設(shè)備選型計算，車間布置設(shè)計，管路設(shè)計等。非工藝設(shè)計包括廠房設(shè)計，儀表及自動化，經(jīng)濟(jì)評價，公用工程，環(huán)保，安全設(shè)施以及繪制工藝流程圖，車間平面布置圖，管道布置圖等，并對整個車間的投資與成本進(jìn)行預(yù)算。關(guān)鍵詞：阿司匹林：結(jié)晶：過濾：工藝生產(chǎn)第一章 緒 論1.1 阿司匹林的的性質(zhì)阿司匹林化學(xué)名為：2一(乙酰氧基)苯甲酸，又名醋柳酸，或乙酰水楊酸。1897年由水楊醋和醋酐反應(yīng)制成，是應(yīng)用最早和最廣泛的解熱鎮(zhèn)痛藥，臨床應(yīng)用已逾百年。1.1.1 理化性質(zhì)本品為白色結(jié)晶或結(jié)晶性粉末，無臭或身徽酸臭，味徽酸。徽溶于水，易溶于乙醇。顯酸性，可溶于碳

8、酸鈉及氫氧化鈉。穩(wěn)定性差，極易水解，生成水楊酸(具毒副作用)和醋酸。中國藥典規(guī)定要檢查游離水楊酸，遇三氯化鐵試液顯紫堇色。生產(chǎn)中還可產(chǎn)生醋酸苯酯、水楊酸苯酯和乙酰水楊苯酯。這些雜質(zhì)由于不含羧基，故不溶于碳酸鈉試液中。產(chǎn)生的少量乙酰水楊酸酐雜質(zhì)可引起過敏反應(yīng)。用途：本品的解熱、鎮(zhèn)痛、抗炎作用較強(qiáng)，能選擇地使細(xì)胞內(nèi)環(huán)氧合酶(cox)乙?；种骗h(huán)氧合酶(cox)的活性，影響下丘腦中樞致熱因子前列腺索(PG)的合成，使體溫中樞恢復(fù)調(diào)節(jié)體溫的正常反應(yīng)。1.1.2 臨床上用途1.1.2.1小劑量可勰熱、鎮(zhèn)痛，用于感冒退熱、緩解頭痛和全身痛。阿司匹林通過對環(huán)氧合酶(COX)的抑制而減少前列腺素(PC)的合

9、成，由此減少組織充血、腫脹，降低對疼痛的敏感性，具有中等程度的鎮(zhèn)痛作用?？删徑廨p度或中度的疼痛，對鈍痛如頭痛、牙痛、神經(jīng)痛、關(guān)節(jié)痛、肌肉痛及月經(jīng)痛等有較好的鎮(zhèn)痛效果，也用于感冒、流感等退熱。麗對創(chuàng)傷性劇痛或內(nèi)臟平滑肌痙攣引起的絞痛幾乎無效，但由于僅對疼痛、發(fā)熱的癥狀有緩解作用，不能解除疼痛、發(fā)熱的致病原因，也不能防止疾病的發(fā)生，需同時應(yīng)用其他藥物參與治療，故不宜長期服用。阿司匹林服后吸收迅速而完全，解熱、鎮(zhèn)痛作用較強(qiáng)，作用于下丘腦體溫中樞引起外周血管擴(kuò)張、皮膚血流增加，出汗，使散熱增強(qiáng)而起到解熱作用。能降低發(fā)熱者的體溫，對正常體溫則無影響。阿司匹林可減少炎癥部位具有痛覺增敏作用的物質(zhì)前列腺素(

10、PG)的生成，故有明顯的鎮(zhèn)痛作用，1.1.2.2大劑量可抗風(fēng)濕，用于治療風(fēng)濕熱、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等疾病。阿司匹林為治療風(fēng)濕熱的首選藥物，用藥后可解熱、減輕炎癥，使關(guān)節(jié)癥狀好轉(zhuǎn)，血沉下降，但不能去除風(fēng)濕的基本病理改變，也不能預(yù)防心臟損害及其他合并癥。阿司匹林除治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎外，也用于治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，可改善癥狀，為進(jìn)一步治療創(chuàng)造條件。此外，本品也用于骨關(guān)節(jié)炎、強(qiáng)直性脊椎炎、幼年型關(guān)節(jié)炎以及其他非風(fēng)濕性炎癥的骨骼肌肉疼痛，也能緩解癥狀。1.1.2.3抑制血小板凝集，可用于防治動脈血栓和心肌梗死。阿司匹林對血小板聚集有抑制作用，阻止血栓形成，臨床可用于預(yù)防暫時性腦缺血發(fā)作、心肌梗塞、

11、心房顫動、人工心臟瓣膜、動靜脈瘺或其他手術(shù)后的血栓形成。1.1.2.4粉末外用治足癬。1.1.2.5其他方面的臨床應(yīng)用ASP用于眼科黑蒙癥，是由于視網(wǎng)膜血栓引起的發(fā)作性單側(cè)視力消失，采用ASP治療，每13給予0659，可獲得較好療效。ASP用于治療膽道蛔蟲癥，一次19，一日23次連用23日；陣發(fā)性絞痛停止，24小時后停用，然后進(jìn)行驅(qū)蟲治療，有效率可達(dá)90以上。ASP對血小板增多癥有效，可改變血小板減少性紫癜，溶血性尿毒癥；亦可用于鐮狀細(xì)胞性貧血，ASP合用尿激素等可減少溶血性尿毒癥所致慢性腎臟病變的病發(fā)率。1.2 生產(chǎn)工藝1.2.1 設(shè)計內(nèi)容本設(shè)計以年產(chǎn)5000噸阿司匹林的生產(chǎn)工段，采用比較成

12、熟的合適的?；ㄟM(jìn)行生產(chǎn)。1.2.2生產(chǎn)工藝阿司匹林的傳統(tǒng)制備方法是以濃硫酸作催化劑進(jìn)行O?；磻?yīng)，產(chǎn)率一般在75%左右，但濃硫酸對設(shè)備的腐蝕性較大，對環(huán)境污染大，且易發(fā)生副反應(yīng)而使產(chǎn)品色澤深，不利于提純。研究表明可用固體超強(qiáng)酸或多酸來代替濃硫酸作催化劑，但這些方法的制備過程較為復(fù)雜，需要專用設(shè)備。因此就必須尋找一種催化效果良好、簡單易得同時對環(huán)境污染較小的可以進(jìn)行工業(yè)化的新型催化劑。本設(shè)計采用?；▉砩a(chǎn)阿司匹林，以水楊酸作為起始原料，經(jīng)過酰化、粗制、精制、等化學(xué)、物理過程生產(chǎn)阿司匹林產(chǎn)品。本設(shè)計主要分為三個工段:第一工段為反應(yīng)階段、第二工段為粗制階段、第三工段為精制階段?；瘜W(xué)反應(yīng)方程式為：

13、 1.2.3生產(chǎn)工藝流程確定1.2.3.1 生產(chǎn)工藝流程醋酐.水楊酸?；嵯措x心水洗離心氣流干燥旋風(fēng)分離阿司匹林1.2.3.2 工藝流程圖附圖1 阿司匹林生產(chǎn)工藝流程示意圖1.2.4 工藝過程說明1.2.4.1 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8084，析出晶體，保溫40min60min后，緩慢均勻降溫到55。第二次投料：待罐內(nèi)降至55時，把剩余的三分之一水楊酸投到醋化罐中。水溫升溫90min至8082，保溫1h，取樣測終點，游離水楊酸0.15%，如終點不到

14、可延長保溫時間或補(bǔ)加醋酐，直到終點。檢查合格，方可進(jìn)行第二次降溫，緩慢降至70，將已溶解的回收品溶液通過過濾器抽入反應(yīng)罐中(回收品+粉)：母液=1：1.70kg/L，加溫8085溶解抽濾完畢，保溫30 min，用水汽混合降至50，緩慢加入同溫度的稀釋母液200 L300L，然后用水蒸氣繼續(xù)降溫至40（夏天）或30（冬天），全開冷水，降至1518，查終點合格后放料（夏天30可用鹽水進(jìn)行后期降溫）夏季2224放料。1.2.4.2 酸洗離心洗滌用1650Kg冰醋酸將滲濾好的濕品阿司匹林在滲濾槽中全部洗滌一次(洗均),用真空將滲濾好的乙酰水楊酸抽入料斗,再放入離心機(jī)中,把料攤平開慢車,均勻后在全速開車

15、甩15min20min,甩開母液和洗滌水酸.停車,將離心機(jī)中的乙酰水楊酸濕料抽入水洗料斗中,含酸量2.5%,洗滌水含酸量13%。1.2.4.3 水洗離心洗滌將料斗中物料放入離心機(jī)中,用手將料攤平,用含0.2%磷酸的蒸餾水洗(200L/機(jī)),將含磷酸水甩凈,再用清水10L 洗滌,全速甩20 min -25 min (含水量3.0%)將料抽入干燥料斗中。洗滌水為本崗自制的蒸餾水，氯化物合格.1.2.4.4 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(jìn)器送入流化床干燥器內(nèi),控制進(jìn)風(fēng)口壓800Mpa,進(jìn)口溫度7884,進(jìn)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

16、,經(jīng)冷風(fēng)段,并經(jīng)過篩機(jī)篩去渣子,成品進(jìn)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。1.2.4.5 回收崗位一次母液回收處理：一次母液升溫65,經(jīng)膜式蒸發(fā)器在真空-0.088MPa條件下蒸酸,每小時處理400 L500L, 膜式蒸發(fā)器氣壓0.2Mpa，蒸出的醋酸給酸洗一部分做洗滌酸用,其余經(jīng)檢驗合格(含量98.5%)入庫,濃縮液進(jìn)入結(jié)晶罐降溫析結(jié)晶,再溶掉部分細(xì)粉,留下晶種保溫2 h4h,緩慢降溫至4050,放料離心,用冰醋酸洗滌后,全速離20min,得回收品,經(jīng)檢驗合格后 交醋化套用, 母液循環(huán)回收。循環(huán)母液處理：回

17、收的循環(huán)母液與一次母液體積比1：1.52配比,在96100,保溫1.5 h3h,以一次母液回收方法進(jìn)行處理，回收乙酰水楊酸。循環(huán)殘液處理：循環(huán)回收母液套用20批左右其膠體增多無法正?；厥眨识蓪堃褐屑尤氡姿幔渑浔葹?：1.11.5，保溫3 h5 h，對膠體進(jìn)行酸解而后再蒸餾降溫，結(jié)晶，離心，回收乙酰水楊酸，酸化二次后，再不能回收乙酰水楊酸，將殘液進(jìn)行蒸酸，汽壓0.2Mpa蒸至不能出酸后，再加水蒸稀酸，蒸酸剩余的殘液再加水稀釋，打入水解罐，加氫氧化鈉溶液進(jìn)行堿解4 h6 h，溫度95100，PH為910，得水楊酸鈉，堿解液打入酸析罐，用30%左右的稀硫酸溶液4550溫度下，進(jìn)行酸析，得回

18、收工業(yè)水楊酸，PH1.0終點到降溫到30，離心放料用30的水洗至硫酸鹽1%，全速甩干水分，（含水分15%）得回收工業(yè)酸濕品，再經(jīng)干燥室70干燥，出料檢斤，化驗后干品送升華室重投回手升華酸。第二章 物料衡算2.1 總則生產(chǎn)能力：年產(chǎn)5000噸阿司匹林； 計算范圍：醋化工序（包括溶解和醋化崗位）； 生產(chǎn)方式：間歇操作 計算基準(zhǔn)：以每日生產(chǎn)的產(chǎn)品量為計算基準(zhǔn)； 全年時間：365日； 檢修時間：65日； 生產(chǎn)時間：300日；每日產(chǎn)量：5000t / 300= 16666.667 kg/d。計算精度：質(zhì)量（kg）取小數(shù)點后三位；組成（質(zhì)量，%）取到小數(shù)點后四位。2.2 醋化工序的物料衡算 2.2.1 醋

19、化反應(yīng)器的物料衡算 計算依據(jù) ASP收率為98.1%； ASP分子量/SA分子量= 180.16 / 138.12 = 1.3044 ； ASP收率=ASP產(chǎn)量/（加入水楊酸量×1.3044）×100%； 成品ASP中ASP的含量為99.5%; 原料水楊酸（SA）中SA的含量為99.5%; 原料AC2O中醋酐的含量為98%，醋酸含量為2%； 由企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，AC2O加入量/水楊酸SA加入量 =0.8200.836，本設(shè)計取0.830； 由企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，總加入原料量反應(yīng)所需母液量=6.81； 后續(xù)工序的產(chǎn)品收率（=成品量/醋化反應(yīng)粗品量×100%）為97.1866%

20、； 由企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，出料母液量為出料ASP量的87.22%; 忽落物料的損耗。 物料平衡圖醋 化反應(yīng)器 原料SA（W1） ASP（W4） 原料AC2O（W2） 母液（W3） 母液（W5）圖1 醋化工序物料平衡 物料平衡計算 總物料衡算： W1+W2 +W3 =W4 + W5 （1） 各股物料量計算：(a) 出料ASP量W4=（每日產(chǎn)量/后續(xù)工序收率） =（16666.667/0.971866） = 17149.141 kg(b) 出料母液量W5= 17149.141×0.8722= 14957.480 kg(c) 原料水楊酸加入量W1= 16666.667×0.995/（0

21、.981×1.3044×0.995）（2）= 13025.007 Kg(d) 原料AC2O加入量 W2 = 13025.007×0.830/0.98 （3） = 11031.383 kg其中：AC2O加入量 = 11031.383×0.98= 10810.756 kg; HAC加入量 = 11031.383 ×0.02= 220.628 kg; (e) 原料總加入量 = W1+W2= 13025.007+11031.383= 24056.390 kg;(f ) 反應(yīng)所需母液量 = 24056.390 /6.8= 3537.704 kg；（g）反

22、應(yīng)后剩余AC2O量與反應(yīng)生成HAC量的計算醋化反應(yīng)： M/g.mol-1 水楊酸138.12 醋酐102.09 乙酰水楊酸180.16醋酸60.05 反應(yīng)生成HAC量= 13025.007×0.995×60.05/138.12= 5834.527 kg；(m)生成副產(chǎn)品消耗的SA量 = 13025.007×0.995× (1-0.981)= 246.238 kg(n)反應(yīng)后剩余AC2O量 = 10810.756×0.98(13025.007×0.995×102.09/138.12) = 1015.375 kg(i) 來自溶解

23、罐溶解母液量 = 2886.500 Kg（見溶解罐物料蘅算）（j）加入醋化工序的母液量= 來自溶解罐溶解母液量+反應(yīng)所需母液量= 2886.500 + 3537.704 = 6424.204 kg物料平衡計算結(jié)果見表1。 表1 醋化工序物料衡算序號名稱ASP含量（質(zhì)，%）ASP量（kg）SA含量（質(zhì)，%）SA量（kg）HAC含量（質(zhì)，%）HAC量（kg）AC2O含量（質(zhì)，%）AC2O量（kg）其它（質(zhì)，%）其它（kg）總量（kg）進(jìn)料SA99.512959.8820.565.12513025.0072醋酐2220.6289810810.75511031.3833回收品90.61331.8206

24、.697.0202.841.1601470.0004粉子渣子100155.000155.0005母液15963.631724625.4279.8629.5723.2205.5756424.204合計2449.23313959.8824937.23511439.533311.87032105.594出料ASP96.716583.2193.3565.92217149.1412母液152243.1087210766.9179.81465.4973.2478.53014954.051合計18826.32710766.9171465.4971044.45232103.642計算誤差= 32105.594

25、 32103.642= 1.952 kg 2.2.2 溶解罐的物料衡算 計算依據(jù)由企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，回收品母液=11.7; 由企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，粉子+渣子母液=12.5;由干燥工序的物料衡算數(shù)據(jù)，粉子、渣子量=粉子質(zhì)量+渣子質(zhì)量=77.500 kg；其中： 粉子質(zhì)量 = 68.750 kg； 渣子質(zhì)量 = 8.750 kg; 由回收工序的物料衡算數(shù)據(jù)，回收品=735.000Kg，其中ASP含量為90.6%, HAC含量為6.6%,其它物質(zhì)含量為2.8%。物料平衡圖溶解罐 回收品（W1） 粉子+渣子（W2） 溶解后混合母液（W4） 溶解用母液（W3） 圖2 溶解罐物料平衡（3）物料平衡計算： 總物料衡算

26、： W1+W2 +W3 =W4 （1） 各股物料量計算：(a) 回收品W1 = 16666.667×0.0882 = 1470.000 kg；(b) 粉子、渣子量=粉子質(zhì)量+渣子質(zhì)量= 155.000 kg；其中：粉子質(zhì)量= 16666.667×0.008250 = 137.500 kg； 渣子質(zhì)量= 16666.667×0.001050 = 17.500 kg; (c) 溶解回收品所需母液量=1470.000×1.7 = 2499.000 Kg；(d) 溶解粉子和渣子所需母液量=155.000×2.5 = 387.500 Kg；(e) 溶解用

27、母液量W3 =2499.000+387.500 = 2886.500 Kg；(g) 由（1），溶解后混合母液量W4= W1+W2 +W3 = 1470.000+155.000+2886.500 = 4511.500 Kg.物料平衡計算結(jié)果見表2。表2 溶解罐物料衡算序號名稱ASP含量（質(zhì)，%）ASP量（kg）HAC含量（質(zhì)，%）HAC量（kg）AC2O含量（質(zhì)，%）AC2O量（kg）其它（質(zhì)，%）其它（kg）總量（kg）1回收品90.61331.8206.697.0202.841.1601470.0002粉子渣子100155.000155.0003母液15432.975722078.2809.

28、8282.8773.292.3682886.500合計1919.7952175.300282.877133.5284511.5001混合母液42.551919.79548.222175.3006.27282.8772.96133.5284511.500合計42.551919.79548.222175.3006.27282.8772.96133.5284511.500第三章 熱量衡算3.1熱量衡算的安排：1、先檢查物料衡算結(jié)果，沒有問題時進(jìn)行熱量衡算；2、熱量衡算方法與步驟； 確定哪些設(shè)備做熱量衡算； 建立熱量平衡方程式（間歇過程）；熱量平衡示意圖； 收集熱量衡算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如Cp（氣體、液體，

29、與溫度有關(guān)）、燃燒熱或生成熱、汽化潛熱等；實在查不到數(shù)據(jù)進(jìn)行估算，估算方法（見石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊）； 計算Qj， 建立熱量平衡表； 確定需要加入（帶出）的Qj； 確定加熱劑（冷卻劑）的種類與用量（溫差）。注意：1、Q 的數(shù)值取到小數(shù)點后兩位。 2、氣體的Q用Cp多項式積分計算，液體的Q用平均比熱計算。 3、查數(shù)據(jù)的文獻(xiàn)要標(biāo)清楚。 4、表、圖序號整個計算書統(tǒng)一編號。 一般圖或表前寫：××××結(jié)果列于表（圖）×中。 或 ××××結(jié)果見表（圖）×。 5、表采用三線制。以T0=0、P0=1.013&#

30、215;105Pa為計算基準(zhǔn)，以一批處理物料為基準(zhǔn)。本設(shè)計進(jìn)行醋化工序(醋化罐)的熱量衡算。3.2熱量平衡圖預(yù)熱器Q1醋化罐 Q4 Q3 Q5Q2 Q6 圖3 醋化的熱量平衡Q1-物料帶入醋化罐的熱量 Q2-蒸汽帶入的熱量Q3-反應(yīng)熱效應(yīng) Q4-物料帶出的熱量Q5-冷卻劑帶出的熱量 Q6-熱損失 3.3 計算依據(jù) 根據(jù)物料衡算結(jié)果:1）原料醋酐中： mAC2O= 10810.756 kg/批mHAC= 220.628 kg/批2）原料SA中： mSA= 13025.007 (其它按SA計) kg/批3）循環(huán)母液中： mAsp= 2295.451 kg/批mHAC= 4722.447 kg/批m

31、AC2O= 629.572 kg/批4）粉、渣子 mAsp= 155（以ASP計） kg/批 熱容數(shù)據(jù)的查取和估算1） 利用“石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊”P636和P678查出0和100下的純醋酐、醋酸的液體等壓熱容CP值；在0時，純醋酐的液體等壓熱容為46.33卡/（mol·）= 46.33/0.2389 = 0.19 KJ/( mol·)。在100時，純醋酐的液體等壓熱容為50.69卡/（mol·）= 50.69/0.2389 = 0.21 KJ/( mol·)。在100時，醋酸的液體等壓熱容為33.83卡/（mol·）= 33.83/0.238

32、9 = 0.14 KJ/( mol·)。在20時，醋酸的液體等壓熱容為31.89卡/（mol·），又由100的醋酸的液體等壓熱容外推得0時醋酸的液體等壓熱容為31.41卡/（mol·）= 31.41/0.2389 = 0.13 KJ/( mol·)由上可知0到100時范圍內(nèi)：純醋酐的平均比熱為（0.19+0.21）/2 = 0.20 KJ/( mol·)；醋酸的平均比熱為 （0.14+0.13）/2 = 0.14 KJ/( mol·)利用“石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊-續(xù)編”P66的表5-3中Missenard法估算SA和ASP在0和100下

33、的液體等壓熱容CP值,其中Cp = Cp(J.mol-1.K-1)；表3 Missenard 法基因貢獻(xiàn)值>CH->C<-OH-COOH-COO-CH3023.88.433.574.157.740100288.471.194.164.948.3 由上表可算出0是水楊酸的等壓熱容為4>CH- +2>C< +-OH +-COOH = 4×23.8+2×8.4+33.5+74.1 = 219.60 J×mol-1×K-1100是水楊酸的等壓熱容為4>CH- +2>C< +-OH +-COOH = 4

34、5;28.0+2×8.4+71.1+94.1 = 294.00 J×mol-1×K-10是乙酰水楊酸的等壓熱容為4>CH- +2>C< +-COOH +-COO+-CH3 = 4×23.8+2×8.4+74.1+57.7+40 = 283.80 J×mol-1×K-1100是乙酰水楊酸的等壓熱容為4>CH- +2>C< +-COOH +-COO+-CH3 = 4×28.0+2×8.4+94.1+64.9+48.3 = 336.10 J×mol-1×K

35、-13）求0100范圍內(nèi)各種物質(zhì)液體算術(shù)平均等壓熱容值Cp,均。 0到100時范圍內(nèi)：水楊酸的平均比熱容為（219.60+294.00）/2 = 256.80 J×mol-1×K-1乙酰水楊酸的平均比熱容為（283.80+336.1）/2 = 309.95 J×mol-1×K-1 物料的進(jìn)料溫度常溫，取t進(jìn)=25，反應(yīng)溫度t反=85反應(yīng)熱的數(shù)據(jù)1)水楊酸（液態(tài)）的燃燒熱 HC,SA= -729.4 kcal/mol= -3056.19 kJ/mol (化工工藝設(shè)計手冊.第三版（上）P2-841)2）醋酸（液態(tài)）的燃燒熱 HC,HAC= -209.4 kc

36、al/mol= -877.39 kJ/mol (化工工藝設(shè)計手冊第一版修訂（下）P730)3）醋酐（液態(tài)）的燃燒熱 HC,AC2O= -431.70 kcal/mol= -1808.82 kJ/mol (化工工藝設(shè)計手冊第一版修訂（下）P731)4）乙酰水楊酸（液態(tài)）的燃燒熱的估算-燃燒熱需氧量與產(chǎn)水量計算法 QC,ASP= 205027 m + 43961 n + X J/mol 式中：m-物質(zhì)完全燃燒時所需的氧原子數(shù)； n-物質(zhì)完全燃燒后所生成的水的摩爾數(shù)； X-校正值。查P817的表。C9H8O4 + 9 O2 9 CO2 + 4 H2O 則 X苯基 = 100.5QC,ASP= 205

37、027×18 + 43961×4 + 100.5 = 3690486+175844+100.5 = 3866430.5 J/mol= 3866.43 kJ/mol HC,ASP = -Q= -3866.43 kJ/molH298 = (iH C,i)反應(yīng)物 - (iH C,i)產(chǎn)物H298 = (-3056.19-1808.82)-( -3866.43-877.39) = -4865. 01+ 4743.82 = -121.19 kJ/mol反應(yīng)的溫度為85，則H355= H298+（iCpi,均）反應(yīng)物-（iCpi,均) 產(chǎn)物 t/Tt=（85-25）=60 T =（35

38、8.15-298.15）=60KH355= -121.19KJ/mol +(（200.00+256.80-309.95-140.00）× 60)J/mol = -120.78 kJ/mol3.4 Q1的計算Q1=Qi i=1-4(即4股進(jìn)料)Qi=mjCpj,均t j=每股物流中的組分?jǐn)?shù)Q1(1) = nSA1CSA（T-T0） = 13025.007/138.12×256.80×(298.15-273.15) = 6.05×105 KJ/批Q1(2) = nAC2OCAC2O（T-T0）+ nHACCHAC（T-T0） = 10810.756/102.

39、09×0.20×(25-0)+ 220.628/60.05×0.14×(25-0) = 5.42×105 KJ/批Q1(3,4)= nAspCAsp（T-T0）+ nAC2OCAC2O（T-T0）+ nHACCHAC（T-T0） = (2295.451+155)/180.16×309.95×(343.15-273.15)+ 629.572/102.09×0.20×(70-0)+ 4722.447/60.05×0.14×(70-0) = 11.52×105KJ/批Q1 = 6.

40、05×105 +5.42×105+11.52×105 = 22.99×105 KJ/批3.5 Q3的計算 根據(jù)物料衡算結(jié)果計算出參加反應(yīng)原料SA的摩爾數(shù)NSANSA = 13025.007/138.12= 94.30 kmol Q3的計算 Q3 = NSAH355= 94.30×-120.78= -113.90×105 KJ/批3.6 Q4的計算 計算依據(jù) 根據(jù)物料衡算結(jié)果:1）ASP： mASP = 16583.219 kg/批2）母液中： mAsp = 2243.108+478.530=2721.638 kg/批mHAC = 10

41、766.917 kg/批mAC2O = 1465.497 kg/批 m其它 = 478.530（以ASP計） kg/批Q4，1=Qi i=1-2(即2股出料)Qi=njCpj,均t j=每股物流中的組分?jǐn)?shù) Q4,1 = nAspCAsp（T-T0） = (16583.219/180.16) ×2/3×309.95×(357.15-273.15) = 15.98×105 KJ/批 Q4，2 = nAspCAsp（T-T0）+ nAC2OCAC2O（T-T0）+ nHACCHAC（T-T0） =(2721.638+16583.219×1/3)/18

42、0.16×309.95×(288.15-273.15)+ 1465.497/102.09×0.20×(15-0)+ 10766.917 /60.05×0.14×(15-0) = 6.33×105KJ/批Q4 = Q4，1+ Q4，2= 15.98×105+6.33×105= 22.31×105KJ/批3.7 Q5的計算。(1) 分三步計算Q5。第一步由84用水冷卻到55；第二步由82用水冷卻到50；第二步由50用鹽水冷卻到15Q5 = Q5，1+ Q5，2+Q5（3）Q5，1 = nAC2O (

43、剩余)CAC2O（84-55）+nASP(生成)CASP（84-55）+ nHAC(生成)CHAC（84-55）= (10810.756-102.09×8639.921/138.12)/102.09 ×0.20×29+11269.680/180.16×309.95×29+3756.350/60.05×0.13×29 = 10.50×105 KJ/批Q5（2） = nAC2O (剩余)CAC2O（82-50）+nASP(剩余)CASP（82-50）+ nHAC(總)CHAC（82-50） = (1231.590/10

44、2.09)×0.20×32 + (5634.840/180.16)×309.95×32 + (10766.917/60.05) ×0.13×32 = 11.33×105 KJ/批Q5（3）= Q5（2）/32×(50-15) = (11.33×105/32)×35 = 12.39×105 KJ/批Q5 = 10.50×105+11.33×105+12.39×105= 34.22×105 KJ/批(2) 冷卻劑用量計算用Q5（1） Q5（2）計算冷

45、卻水用量，30-45；(制藥工程學(xué)第二版附錄17，查得Cp=4.18 KJ/（Kg·）)用Q5（3）計算鹽水用量，0-10；（取0的10氯化鈉水溶液作為冷卻劑，查制藥工程學(xué)第二版78頁表5-5，得CpNaCl=3.709 KJ/（Kg·） 計算冷卻水用量Q冷卻1 = Q5（1）+Q5（2）= 10.50×105 +11.33×105= 21.83×105KJ/批W= Q冷卻1/Cp(T2-T1)= 21.83×105/4.18×(45-30)= 34816.586Kg/批 計算鹽水用量Q冷卻2 = Q5（3）=12.39&#

46、215;105KJ/批W = Q冷卻2 /Cp(T2-T1)= 12.39×105 /3.709 ×(10-0)= 33405.230Kg/批3.8 Q6的計算熱損失Q6取為5%Q1。Q6=5%Q1 = 5%×22.99×105 = 1.15×105 KJ/批3.9 Q2的計算 （1）Q2的計算由能量平衡得： Q1+ Q2+ Q3 = Q4+ Q5+ Q6Q2 = 22.31×105+34.22×105 +1.15×105-22.99×105 +113.90×105= 148.59×1

47、05 KJ/批 （2）加熱劑計算選擇蒸汽壓力0.3 MPa, 對應(yīng)蒸汽溫度為133 (制藥工程學(xué)第二版附錄17，查得H=2258KJ/Kg,Cp=4.18 KJ/（Kg·）， Tk=15) G蒸汽 = Q2/(H汽化潛熱-CpTk) = 148.590×105/(2258-4.18×15) = 6768.551 Kg/批熱量平衡計算結(jié)果見表4。名稱熱量/KJ名稱熱量/KJ輸入原料SA6.05×105輸出ASP15.98×105原料Ac2o5.42×105母液6.33×105母液11.52×105冷卻劑帶出34.22

48、×105加熱劑消耗148.59×105熱損失1.15×105反應(yīng)熱-113.90×105合計57.68×105合計57.68×105表4 醋化工序熱量平衡第四章 設(shè)備工藝計算及選型4.1原料泵的計算(P0109) 計算依據(jù) 用途：輸送醋酐 物料衡算得：原料醋酐m=11031.383kg其中98醋酐，2醋酸 邊上有6個標(biāo)準(zhǔn)彎頭，1個球心閥（標(biāo)準(zhǔn)），1個孔板流量計，總管長19mZ2Z1=14m（12m樓高+2m冰醋酸計量罐高）阻力系數(shù)查“ 化學(xué)工程手冊第二版 上、下卷 ”P3-25，把局部阻力系數(shù)列于表5。表5 阻力系數(shù)阻力系數(shù)當(dāng)量長度/管徑(c/d)標(biāo)準(zhǔn)彎頭（ 90°）0.7535標(biāo)準(zhǔn)閥（全開）6.0300孔板流量計 (dA/dB) 2=0.61.8醋酐粘度：由石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊P678查得298.15K時Ac2O = 0.907×10-3(Pa·S)；Ac2