年产300吨阿司匹林合成车间初步设计

齐齐哈尔大学毕业设计（论文）题目年产300吨阿司匹林合成车间初步设计学院化学与化学工程学院专业班级 制药工程学 号 学生姓名 指导老师 成 绩 年 月曰郑重声明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得 的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用 内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文 所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式 标明。本学位论文的知识产权属于培养单位。本人签名： 日期：摘要阿司匹林是现代医学临床上，常用的一种非甾体抗炎药，在全世界范围内被广泛应 用。阿司匹林的药理作用在临床上的应用主要有以下五大方面：阵痛、解热、消炎、抗 风湿和抑制血小板凝集。近几年来，阿司匹林在心血管病治疗方面用药量也显著增加。本课题的任务是年产量为300吨的阿司匹林合成。选择的合成方法是以苯酚和氢氧 化钠为原料，经二氧化碳羧化后，再加入浓硫酸酸化，最后与醋酸酐反应经结晶、离心 等操作得到阿司匹林粗品。主要设计内容除了工艺流程的确定外，还有物料恒算、热量 恒算、主要设备选型、车间设备的布置设计、管路设计。完成了初步设计说明书，绘制 了工艺流程图、车间的平面布置图和主要设备图。关键词：阿司匹林；工艺流程；车间布置AbstractAspirin is a commonly used non-steroidal anti-inflammatory drug in modern medicine and is widely used throughout the world.Aspirin pharmacological effects in the clinical application of the following five major aspects: pain, heat, anti-inflammatory, anti-rheumatism and inhibition of platelet aggregation.In recent years, the dose of aspirin in the heart vascular disease treatment significantly increased.The task of this topic is the annual production of 300 tons of aspirin synthesis.The selected synthesis method is based on phenol and sodium hydroxide as raw material, after carbon dioxide carboxylation, then add concentrated sulfuric acid acidification, and finally with acetic anhydride reaction by crystallization, centrifugation and other operations to obtain aspirin crude.The main design content in addition to the process to determine, there are materials constant calculation, heat constant calculation, the main equipment selection, workshop equipment layout design, pipeline design.Completed the preliminary design specifications, drawing the process flow chart, the layout of the workshop and the main equipment map.Key words： Aspirin； Process flow； Workshop layout目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1概述11.1.1生产方法简介11.1.2设计原则及要求11.1.3设计依据及设计范围21.1.4车间概况21.2厂址选择31.2.1厂址选择原则31.2.2建厂条件31.2.3 方案比较31.3原材料及产品主要技术规格41.3.1原材料技术规格41.3.2产品技术规格41.4原材料消耗定额及消耗量5第2章 工艺流程设计62.1生产方法选择62.2 工艺流程示意图62.3 工艺流程叙述72.3.1 成盐工段72.3.2羧化工段72.3.3 酸化工段72.3.4酰化工段7第3章化工计算93.1物料计算93.1.1 基础数据93.1.2酰化工段物料计算93.1.3 酸化工段物料计算103.1.4羧化工段物料计算103.1.5 成盐工段物料计算113.2设备工艺计算123.2.1氢氧化钠溶液配料罐123.2.2 成盐反应釜123.2.3 羧化反应釜133.2.4浓硫酸配料罐133.2.5 酸化反应釜143.2.6结晶反应釜143.3热量计算153.3.1热量计算的依据153.3.2成盐工段热量计算163.3.3 羧化工段热量计算173.3.4酰化工段热量计算183.4冷量计算193.4.1 成盐工段冷量计算193.4.2酰化工段冷量计算203.4.3结晶釜冷量计算21第4章 主要设备设计234.1设备材质选择及结构形式234.2设备工艺尺寸的计算234.2.1 体积的计算234.2.2筒体的直径和高度234.3附件的选择254.3.1 夹套254.3.2 釜体法兰254.3.3 视镜254.3.4 管法兰254.3.5 手孔264.3.6 支座264.3.7搅拌器264.4设备壁厚设计264.4.1 筒体壁厚264.4.2标准椭圆封头壁厚274.5设备操作控制28第5章 车间设备布置设计295.1车间设备布置设计概述295.1.1车间设备布置设计原则295.1.2 车间组成295.2车间设备布置方案30第6章公用工程316.1 动力（水、电、汽、气）316.1.1 蒸汽用量316.1.2 电用量316.1.3 水用量326.2 空调部分326.2.1 车间洁净级要求336.2.2 车间温、湿度要求33第7章环境保护347.1 三废产生347.2治理方案347.2.1废渣的处理357.2 2废水的处理357.2.3废气的处理35第8章 防火安全卫生368.1 防火措施368.2生产安全措施36结语37参考文献38致谢39附 录40第1章绪论1.1概述阿司匹林是一种非甾体抗炎药，其药理作用主要有五大方面：解热、镇痛、消炎、 抗风湿、抑制血小板凝集等。因为阿司匹林是临床上的常用药物，所以研究阿司匹林的 合成对现代医学有着重要的意义。1.1.1生产方法简介阿司匹林作为百年老药，其生产方法也在不断的改进。百年前合成阿司匹林所用的 传统方法是用醋酸酐和水杨酸为原料，使用浓硫酸作反应的催化剂，经酯化反应制得1。 这一工艺合成路线虽然使用了很多年，其工艺也较为成熟，但反应收率并不是很高，而 且浓硫酸有强腐蚀性会腐蚀设备，这样就大大地增加了生产成本，同时还有一个不可忽 视的缺点，此方法会产生较大量的废酸液体，这些液体会污染周围的环境。在近百年的发展探索中，现代阿司匹林的合成有很多不同方法，实验室较为常用的 是以水杨酸和乙酸酐为主要原料，通过新型催化、碱催化、酸催化三种不同的催化方法 合成2主要改变的是反应的催化剂，催化剂不同时，产品的收率、后处理、成色以及 成本有着重要的影响。现代阿司匹林的合成主要以改变催化剂为主。利用酸催化制阿司 匹林，原料不变，由起初的浓硫酸发展为草酸，磷酸二氢钠，硫酸氢钠等为催化剂，对 阿司匹林的合成来讲，这一进步犹如里程碑一样。利用碱催化合成阿司匹林的方法原料 基本不变，常用的催化剂主要有氢氧化钾，无水碳酸钠和乙酸钠等。但该方法工艺合成 路线不大成熟，产品收率较低，这不符合工业生产的原则。新型催化剂合成阿司匹林是 比较具有热度的合成方法%。目前比较有前景的催化剂是维生素C和离子液体型催化剂。 这种新型催化剂优点明显，经济环保并且性能优异，生产成本低。目前，新型催化剂合成阿司匹林是国内外研究的主要方向，其低碳经济且环保，非 常符合绿色化学的理念，深深受到研究人员的喜爱。1.1.2设计原则及要求本设计的原则是：在工艺流程设计方面，要做到操作过程简洁可行，流程的设计要 选择最适合工厂生产的，产品收率较高的，易达到较高的经济效益，做到绿色经济且环 保。在车间设计方面，保证车间的安全生产，并且车间设备要布置合理等。本设计的要求是：在一年的工作日内可以生产300吨阿司匹林，并且保证设计的工 艺流程便于工人操作，对车间的设计要保证设备的选择与安装符合工厂生产要求。1.1.3设计依据及设计范围本次的设计依据如下：（1）毕业设计任务书（2）2017年齐齐哈尔大学本科生毕业设计（论文）工作手册（3）天然药物合成（天津大学出版社出版）（4）制药工艺与设备（化学工业出版社出版）（5）化工工艺设计手册（上海医药设国家医药管理局设计院编著）（6）化工原理（天津大学出版社出版）（7）制药工程工艺设计（人民卫生出版社出版）（8）化学工程CAD技术应用及实例（化学工业出版社出版）（9）药理学（天津大学出版社出版）（10）药物制剂生产工艺与注解（人民卫生出版社出版）本次设计的范围，是以苯酚和氢氧化钠反应，经过四个反应工段得到阿司匹林粗品 的的工艺生产流程设计，包括物料计算，热量计算，主要设备计算与选型，管道计算， 车间布置等。本设计任务主要以工艺流程的设计和流程图以及车间布置图的绘制为主。1.1.4车间概况本合成车间共有四个工段，第一个工段是成盐反应，第二个工段是羧化反应，第三 个工段是酸化工段，最后一个工段是酰化工段囹。为了在操作过程中的方便性，尽量把 每一个工段的设备摆放在较为集中的区域。因为本设计的设计任务是年产300吨阿司匹 林合成车间的初步设计，流程操作较容易，设备较少。结合实际的生产过程，本设计 选择的是单层敞开式的车间设计，生产规模属于中等规模。整个车间的工作时间为300天，岗位实行的工作制度是三班倒，一天工作总时间为 24小时，每班工作时间符合国家要求的8小时。所以车间设备年运转时间为7 200小时， 车间工作人员安排见表1-1。表1-1车间定员表序号工作名称每班定员管理人员操作人员轮休人员合计1成盐412472羧化412473酸化412474酰化412471.2厂址选择1.2.1厂址选择原则药厂厂址的选择是一个比较复杂的问题，因为它涉及到多个方面的结合，比如原料、 水源、投资、产品生产、经济效益交通运输