1、鹽城師范學院化學化工學院制藥工程課程設計設計題目：年產1500噸阿司匹林醋化工序工藝設計設計者姓名：夏淼指導教師：李健秀系別：制藥工程系專業：制藥工程班級： 09 學號：09233217設計時間2012年6月至2012年6月鹽城師范學院制藥工程課程設計制藥工程課程設計任務書化學化工 學院 制藥工程 專業09（3） 班 夏淼 （學號09233217）同學現給你下達畢業設計任務如下，要求在預定時間內，完成此項任務。、設計題目：1500t/a阿司林生產裝置醋化工序工藝設計二、設計主要內容：1、物料衡算；2、熱量衡算；3、典型設備的工藝計算以及選型；4、管道及儀表流程圖（PID圖，1張）；5、設計說明

2、書。三、生產條件（包括年操作日、生產方式及其它限制性條件）1、連續生產，四個班組三班倒；2、年操作日為333 0, 8000 h;3、醋酊精制采用連續精儲，選用浮閥塔四、工藝參數1、裂化反應的醋酸轉化率為80%乙烯酮的選擇性為90%2、粗醋酊中醋酸酊的含量為85%（質量%。五、設計中主要參考資料（包括參考書、資料、規范、標準等）1、中國石化集團上海工程有限公司編.化工工藝設計手冊（上、下冊）（第三版）.化學工業 出版社，2003.2、時鈞，汪家鼎，余國琮，陳敏包編.化學工程手冊（第二版）.化學工業出版社，1996.3、馬沛生編著.石油化工基礎數據手冊（第一版）.化學工業出版社，1993.4、黃

3、路，王保國編.化工設計（第一版）.化學工業出版社，2001.5、王志祥.制藥工程學.北京：化學工業出版社，20086、化工部化工工藝配管設計技術中心站.化工工藝設計施工圖內容和深度統一規定（HG 20519-92）.化工部工程建設標準編輯中心，1993.鹽城師范學院制藥工程課程設計六、進度安排廳P教學內容時間分配1講解工藝設計內容，下達設計任務書第1日2確止設計力泵第2日3查閱文獻，收集有關數據第3日4工藝計算第48日5繪制工藝圖紙第912日6編制設計說明書第13日七設一核及評定成績第14日合計14日1、查閱文獻和搜集資料；2、工藝流程說明及論述；3、工藝計算；4、撰寫設計說明書；5、繪制圖紙

4、（執行 HG 20519-92標準）十、畢業設計時間：月/日到6 月16 日 卜一、備注:本任務書一式三份，學院、教師、學生各執一份;學生須將此任務書裝訂在課程設計材料中學院：化學化工學院指導教師：李健秀系主任： 楊錦明 學院院長：張根成鹽城師范學院制藥工程課程設計目錄 TOC o 1-5 h z 緒論 41物料衡算總則 6醋化工序的物料衡算 6醋化反應器的物料衡算 6溶解罐的物料衡算 82熱量衡算熱量平衡圖 14計算依據 14Q1的計算 17Q3的計算 17Q4的計算 18Q5的計算 18Q6的計算 19Q2的計算 193設備工藝計算及選型原料泵的計算（P0109） 21醋酊計量罐（V010

5、3） 23醋化反應罐的計算（R0106） 23附錄 27鹽城師范學院制藥工程課程設計緒論一、課程設計的目的與內容(一)課程設計的目標與要求藥物制劑工程師制藥工程專業和工科藥物制劑專業的一門重要專業課程，它是一門以藥劑 學、GMR藥品生產質量管理規范、工程學及相關科學理論和工程技術為基礎的綜合研究制劑 生產實踐的應用性工程學科，即研究制劑工程技術及 GMW程設計的原理與方法，介紹制劑生 產設備的基本構造、工作原理和工程驗證以及與制劑生產工藝相配套的公用工程的構成和工作 原理。課程設計是課程教學過程中綜合性和實踐性較強的教學環節，是理論聯系實際的橋梁，是 使學生體察過程實際問題復雜性的初次嘗試。

6、通過課程設計，是學生掌握工程設計的基本程序、 原則和方法，熟練查閱技術資料、國家技術規范，正確選用公式和數據，運用簡潔的文字、圖 形和工程語言正確表述設計思想與結果，從而培養學生分析和解決工程實際問題的能力和實事 求是、認真嚴謹的工作作風，是學生逐步樹立正確的設計理念。制藥工程課程設計是制藥工程專業的一個重要教學環節。進行本課程設計的目的是培養學 生綜合運用所學理論知識，貼別是本課程的有關知識解決制藥工程車間設計實際問題的能力， 使學生深刻領會潔凈廠房 GM庫間設計的基本程序、原則和方法。掌握制藥工藝流程設計、物 料衡算。設備選型、車間工藝布置設計的基本方法和步驟。從技術上的可行性與經濟上的合

7、理 性兩個方面樹立正確的設計思想。同時通過本課程的學習，提高學生編程及運用計算機設計繪 圖(AutoCAD的能力。(二)課程設計的指導原則指導書中設計題目均來源于教師或醫藥設計院曾承擔或正在主持的工程設計及究項目的 一部分，使該課程的課程設計擺脫照搬課本、脫離實際的模式，使之具有真實性，更貼近工程 實際，讓學生進行“真刀實槍”的設計，調動其積極性、增加其責任感。其指導原則入下：(1)強化學生的工程觀點在課程設計中，要求學生從多種方案中篩選出技術上先進、經濟上合理、操作中安全的最佳方案。(2)培養學生的責任感 為改變學生應付教師課堂留下練習題的情況，除讓學生明確 課程設計的已意外，盡量結合生產或

8、科研等任務“真刀真槍”進行，以調動其積極性，使學生 對設計的結果具有責任感。(3)啟發誘導式的答疑盡量讓學生經過獨立思考，自己解決問題，指導教師配合完成設計任務。二、工藝流程圖設計4鹽城師范學院制藥工程課程設計生產工藝流程圖設計可以分為三個階段。.生產工藝流程草圖為了便于進行物料衡算、能量衡算及有關設備的工藝計算，在設計的開始階段，首先要繪 制藥物制劑生產工藝流程草圖，定性地標出物料生產流向及所用的制劑設備。.工藝流程圖的繪制在完成物料計算后便可繪制工藝物料流程圖，它是以圖紙和文字相結合的形式表達物料 計算的結果，作為下一步設計依據和為接受審查提供資料。.帶控制點的工藝流程圖在工藝計算、設備設

9、計和工藝流程圖的繪制完成后，便可以繪制帶控制點的工藝流程圖。內容如下：(1)工藝物料流程設備示意圖。大致依設備外形尺寸比例畫出，標明設備的主要管口，適當考慮設備 的相對位置。設備位號。一般按照車間生產和生產流程來編。物料及公用工程(水、電、氣、真空、空壓等)管線及流向箭頭。管線上的主要閥門、設備及管道的必要附件，如疏水器、微孔濾膜器等。必要的計量，控制儀表，如流量計、液位計、真空表、壓力表等。文字注釋，如蒸汽、物料名稱、物料去向。(2)圖例圖例是將工藝物料流程圖中繪制的有關管線、閥門、附件設備、控制儀表等圖形用文字加以說明。(3)圖簽圖簽是寫出圖名、設計單位、設計人員、審核人員、審定人員、圖紙

10、比例尺、圖號等內容的表格。其位置在流程圖右下角。鹽城師范學院制藥工程課程設計1物料衡算總則生產能力：年產1500噸阿司匹林；計算范圍：醋化工序（包括溶解和醋化崗位）；生產方式：間歇操作計算基準：以每日生產的產品質量為計算基準；全年時間：365日；檢修時間：65日；生產時間：300日；每日產量：1500 / 300= 5000 kg/d 。計算精度：質量（kg）取小數點后三位；組成（質量，%取到小數點后四位。物料衡算醋化反應崗位的物料衡算計算依據：ASP收率為98.1%;ASP分子量 /SA 分子量=180.16/138.12=1.304 ;ASP收率=ASP量/ （加入水楊酸量X 0.995

11、X 1.304） X 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AQO中醋酊的含量為98%醋酸含量為2%由企業生產數據，AC2O加入量/水楊酸SA加入量=0.8200.836,本設計取0.830;由企業生產數據，總加入原料量：反應所需母液量 =6.8 ： 1;其母液組成為：AS哈量（質， =15% HA*量（質，% =72% ACO含量（質， =9.8%;其它（質，% =3.2%;后續工序的產品收率（=成品量/醋化反應粗品量X 100%為97.1866%; 由企業生產數據，出料母液量為出料 ASP*的87.22%;其組成與反應所需母液相同；忽

12、落物料的損耗。物料平衡圖見圖1：鹽城師范學院制藥工程課程設計原料SA (W)ASP(W)原料AGO (W醋化工序母液（W）母液（W）反應所需母液（W)圖1醋化工序物料平衡（3）物料平衡計算:(1);總物料衡算:各股物料量計算:(a)(b)(c)出料 ASP* W=5000/97.1866%=5144.742 kg ;出料母液量W=4487.244 kg ;原料水楊酸加入量 W=5000X 0.995/ (0.981 X 1.304 X 0.995)；(d)=3907.421 Kg ;原料 AC2。口入量 W=3907.421 X 0.995 乂 0.830/0.98(3);(e)(g)=330

13、9.346 kg其中：AC2O1 口入量=3243.159 kg ;HAC 加入量=64.863 kg ;原料總力口入量=W1+W=3907.421+3309.346=7216.767 kg ;反應所需母液量=7216.767/6.8=1061.289 kg反應后剩余AC2O1與反應生成HAO的計算醋化反應:COOH珥 _|_ dig COOH水楊酸138.12醋酊102.09乙酰水楊酸180.16醋酸60.05反應生成 HAO =3907.421 X 0.995 X 60.05/138.12=1690.323 kg(m)生成副產品消耗的 SA量=3907.421 X 0.995 X (1-0

14、.981)=73.870 kg(n)反應后剩余 AC2cM =3309.346 X 0.98 - (3907.421 X 0.995 X 102.09/138.12)=369.469 kg（i）來自溶解罐溶解母液量=865.95 kg （其量與組成見溶解罐物料衡算）鹽城師范學院制藥工程課程設計（j）加入醋化工序的母液量=來自溶解罐溶解母液量+反應所需母液量=865.95+1061.289=1927.239 kg表1醋化反應器物料衡算序號SA含量ASP含量ASP名稱（質，（質，% 量（kg）%SA量(kg)HA*量（質，%）HACS(kg)AGO含量ACO量（質，（kg）%）其它（質,%其它(k

15、g)總量(kg)1SA99.53887.8440.519.5373907.4212醋酊266.187983243.1593309.346進料3溶解混42.55575.939合母液48.34654.3226.2784.8632.9540.0581353.454反應所15159.193需母液72764.1289.8104.0063.233.9611061.289合計7.6735.13240.373887.84415.411484.6435.633432.030.9993.569631.506出1ASP5144.7425144.742料2母液15673.087723230.8169.8439.750

16、3.2143.5924487.244合計60.45817.7433.53230.8164.6439.751.5143.5929631.986計算誤差=0.48 kg物料平衡計算結果見表1。1.2.2溶解罐的物料衡算計算依據：由企業生產數據，回收品：母液=1 ： 1.7;由企業生產數據，粉子+渣子:母液=1:2.5; 干燥過程中產生的粉子質量為成品ASP 質量的 0.8250%,渣子質量為成品ASP質量的0.1050%;由回收工序的物料衡算數據，回收品質量為成品ASP質量的8.82%,其中AS總量為90.6%,HA*量為6.6%,其它物質含量為2.8%。鹽城師范學院制藥工程課程設計母液組成(質量

17、 為 為：AS哈量15% HAC量72% AGO含量9.8%,其它3.2%物料平衡圖見圖2:回收品(W)J粉子+渣子(W)溶解罐 溶解后混合母液(W)溶解用母液(W)圖2溶解罐物料平衡(3)物料平衡計算:(1)；總物料衡算：W+W+W3=W各股物料量計算：(a)回收品 W = 441.00kg ；(b)粉子、渣子量女子質量+謂子質量=46.5 kg ;其中：粉子質量=41.25 kg ;渣子質量=5.25 kg ;(c)溶解回收品所需母液量=441X1.7= 749.7 Kg ;(d)溶解粉子和渣子所需母液量=46.5 X 2.5 = 116.25 Kg ;(e) 溶解用母液量W= 865.9

18、5Kg ;(g)由(1),溶解后混合母液量 W= W+W+W=441.00+46.5+865.95=1353.45 Kg.物料平衡計算結果見表2。鹽城師范學院制藥工程課程設計表2溶解罐物料衡算序號名稱ASP含量（質，為ASP量(kg)AC2O 含其它(kg)總量(kg)HAC量（質，為HACfiAGO量(kg)其它（質，為(kg)量（質，為1回收品90.6399.5466.629.1062.812.348441.002粉子渣子10046.546.53母液15129.89372623.4849.884.8633.227.710865.95合42.55575.93948.22654.3226.27

19、84.8632.9640.0581353.45計1混合母液42.55575.93948.22654.3226.2784.8632.9640.0581353.45合42.55575.93948.22654.3226.2784.8632.9640.0581353.45計計算誤差=0 kg霰洗離心一次母液蟠水圖1阿司匹林生產工藝流程示意圖10鹽城師范學院制藥工程課程設計可作為物料衡算時的參考資料。工藝過程說明1醋化崗位第一次投料：按醋酊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，再將醋酊一次全部加入罐中，在攪拌情況下，水汽加熱 1h,使內溫升到 80c84C,析

20、出晶體，保溫 40min60min后，緩慢均勻降溫到55。第二次投料：待罐內降至55c時，把剩余的三分之一水楊酸投到醋化罐中。 水溫升溫90min 至80c82C,保溫1h,取樣測終點，游離水楊酸0 0.15%如終點不到可延長保溫時間或補 加醋酊，直到終點。檢查合格，方可進行第二次降溫，緩慢降至70C,將已溶解的回收品溶液通過過濾器抽入反應罐中（回收品+粉）：母液=1: 1.70kg/L ,加溫80c85c溶解抽濾完畢， 保溫30 min,用水汽混合降至50C,緩慢加入同溫度的稀釋母液 200 L300L,然后用水蒸氣 繼續降溫至40C （夏天）或30c （冬天），全開冷水，降至15C18C,

21、查終點合格后放料（豆 天30c可用鹽水進行后期降溫）夏季 22c24c放料。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，再放入離心機中，把料攤平開慢車，均勻后在全速開車甩 15min 20min,甩開母液和洗滌水酸.停車，將離心機中的乙酰水楊酸濕料抽入水洗料斗中，含酸量02.5%,洗滌水含酸量0 13%3水洗離心洗滌將料斗中物料放入離心機中，用手將料攤平,用含0.2%磷酸的蒸儲水洗（200L/機），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

22、滌水為本崗自制的蒸儲水，氯化物合格.4干燥崗位將料斗中的濕品乙酰水楊酸放入濕品料倉中，經螺旋推進器送入流化床干燥器內，控制進風 口壓0 800Mpa進口溫度78c84c，進行干燥，經旋風分離器分去粉子，其尾氣經袋濾器后排 空，沸騰流化床的成品，經冷風段，并經過篩機篩去渣子，成品進入干品料倉，分裝成袋（25Kg）,11鹽城師范學院制藥工程課程設計成桶（出口 25Kg）.待檢驗合格后包裝,準備入庫,每批清理一次粉子,稱重,交醋化崗處理5回收崗位一次母液回收處理：一次母液升溫 65C,經膜式蒸發器在真空-0.088MPa條件下蒸酸，每 小時處理400 L500L,膜式蒸發器氣壓0 0.2Mpa,蒸出

23、的醋酸給酸洗一部分做洗滌酸用，其余 經檢驗合格（含量98.5%）入庫，濃縮液進入結晶罐降溫析結晶,再溶掉部分細粉，留下品種保 溫2 h4h,緩慢降溫至40C50C ,放料離心，用冰醋酸洗滌后，全速離20min,得回收品，經檢 驗合格后 交醋化套用，母液循環回收。循環母液處理：回收的循環母液與一次母液體積比1: 1.52配比，在96c100c，保溫1.5 h3h,以一次母液回收方法進行處理，回收乙酰水楊酸。循環殘液處理：循環回收母液套用20批左右其膠體增多無法正?；厥?， 故而可將殘液中加 入冰醋酸，其配比為1: 1.11.5,保溫3 h5 h ,對膠體進行酸解而后再蒸儲降溫，結晶， 離心，回收乙

24、酰水楊酸，酸化二次后，再不能回收乙酰水楊酸，將殘液進行蒸酸，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 進行堿解4 h6 h,溫度95c100C, 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4550c溫度下，進行酸析，得回收工業水楊酸，PH1.0終點到降溫到30C, 離心放料用30c的水洗至硫酸鹽1%全速甩干水分，（含水分15%得回收工業酸濕品，再經 干燥室70c干燥，出料檢斤，化驗后干品送升華室重投回手升華酸。12鹽城師范學院制藥工程課程設計熱量衡算的安排:1、先檢查物料衡算結果（對照參考資料），沒有問

25、題時進行熱量衡算；2、阿司匹林、撲熱息痛裝置建立熱量衡算方法與步驟；確定哪些設備做熱量衡算；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數據，如 Cp （氣體、液體，與溫度有關）、燃燒熱或生成熱、汽化潛 熱等；實在查不到數據進行估算，估算方法（見石油化工基礎數據手冊）；計算Q,建立熱量平衡表； 確定需要加入（帶出）的 Q；確定加熱劑（冷卻劑）的種類與用量（溫差）。注意：1、Q的數值取到小數點后兩位。例如 7739.95 X 104 kJ、氣體的Q用Cp多項式積分計算，液體的 Q用平均比熱計算。、查數據的文獻要標清楚。、表、圖序號整個計算書統一編號。一般圖或表前寫：XXXX

26、結果列于表（圖）X中?；騒XXX結果見表（圖）X。、表采用三線制。13鹽城師范學院制藥工程課程設計2熱量衡算以T0=0C、R=1.013X105Pa為計算基準，以一批處理物料為基準2.1醋化工序（醋化罐）的熱量衡算2.1.1熱量平衡圖Q-一物料帶入醋化罐的熱量Q反應熱效應QQ-冷卻劑帶出的熱量2.1.2計算依據根據物料衡算結果：Q2-蒸汽帶入的熱量4-物料帶出的熱量Q6-熱損失Qi kQ1 解新*Q4c。-冏日化而隹_ 上ClQ3*,* Q5Q2，*Q6圖8醋化的熱量平衡1）原料醋酊中：m AC2=3243.159 kg/ 批mHA（=66.187 kg/ 批2）原料 SA中： m sa=39

27、07.421 kg/ 批3）溶解混合母液中：mAsp=575.939 kg/批m hac=654.322 kg/ 批 m ac2=84.863 kg/ 批 m 其它 =40.058 kg/ 批4）反應所需母液中：mAsp=159.193 kg/批m hac=764.128 kg/ 批m ac2=104.006 kg/ 批m其它=33.961 kg/ 批熱容數據的查取和估算1）利用“石油化工基礎數據手冊” P636和P678查出0c和100c下的純醋酊、醋酸的液體等壓熱容G值;14鹽城師范學院制藥工程課程設計在0c時，純醋酊的液體等壓熱容為 46.33卡/ (克分子 C) = 46.33 X4.

28、1868/102.09=1.9000 KJ/(kg C )。在100c時，純醋酊的液體等壓熱容為50.69卡/ (克分子 C) =50.69X4.1868/102.09 TOC o 1-5 h z =2.0788 KJ/(kg C)。在100c時，醋酸的液體等壓熱容為 33.83卡/ (克分子 C) =33.83X4.1868/60.05=2.3587 KJ/(kg C)。在20c時，醋酸的液體等壓熱容為31.89卡/ (克分子 C),又由100c的醋酸的液體等壓熱容外推得0c時醋酸的液體等壓熱容為31.41卡/ (克分子 C) =31.41 X4.1868/60.05=2.1900 KJ/(

29、kg C)由上可知0c到100c時范圍內：純醋酊的平均比熱為=(1.9000+2.0788)/2=1.9894 KJ/(kg C );=1.9894X 102.09 x 10-3=0.2031 kJ/(mol C )醋酸的平均比熱為=(2.3587+2.1900)/2=2.2744 KJ/(kg C )=2.2744X 60.05 乂 10-3=0.1366 KJ/(mol C )利用“石油化工基礎數據手冊-續編” P66的表5-3中Missenard法估算SA和ASP在0c和100c下的液體等壓熱容。值，其中Cp = ECp(J.mol -1.K-1)；表8 Missenard 法基因貢獻值

30、CH-CCH- +2CCH- +2CCH- +2CCH- +2C 9CQ + 4H2O則 X 苯基=100.5Qc,asp=205027X 18 + 43961 X 4 + 100.5=3690486+175844+100.5=3866430.5 J/mol=3866.431 kJ/mol HC,asp=-Q=-3866.431 kJ/mol H298=（ m V i H C,i ）反應物 +（ Zj V i H C,i ）產物16鹽城師范學院制藥工程課程設計 2(3053.852+1807.442)+(-3866.431-875.125)=-4861.294+4739.378=119.738

31、 kJ/mol反應的溫度為85C,則修55=/ 代98+ Z2 ( V i Cp 均)產物+ Z2 ( V iCp 土勻)反應物At 2119.738+ (0.3100+0.1366-0.2568-0.2031 ) 乂 ( 85-25)=118.94 kJ/molQ 1的計算Q 1=E Qi=1-4( 即 4 股進料)Q i =EmCj,均4t j=每股物流中的組分數Q 1(1) =HaC2(CaC2O (T 進-T 0)+nHACHAC (T 進-T 0)=3243.159 X 1000/102.09 X 0.2031 X (25-0) +66.187 X 1000/60.05 X 0.13

32、66 X (25-0)=1.65 X 105 KJ/批Q 1(2)= n sacsa (T 進-T0)=3907.421 X 1000/138.12 X 0.2568 X (25-0)=1.81 X105KJ/批Q 1(3)= n AspCAsp (T 出-T 0)+ n haCHac (T 出-T 0) + n AC2cCC2O (T 出-T0)=(575.939+40.058) 乂 1000/180.16 乂 0.31 乂 70+654.322 乂 1000/60.05 乂 0.1366 乂 70+84.863 X 1000/102.09 X 0.2031 X 70 =1.9 X105 K

33、J/批Q 1(4) = n AspCAsp (T 出-T 0) + n haCHac (T 出-T 0) + n AC2cCC2O (T 出-T0)=(159.193+33.961) 乂 1000/180.16 乂 0.31 乂 70+764.128 乂 1000/60.05 乂 0.1366 乂 70+104.006X1000/102.09 X 0.2031 X 70 =1.59 X 105KJ/批Q 1=(1.65+1.81+1.9+1.59)=6.95 X 105 KJ/批Q 3的計算根據物料衡算結果計算出參加反應原料SA的摩爾數N3AN sa=3907.421 乂 1000/138.1

34、2=28290 molQ3的計算Q 3=-NsaA H355=-28290 X 118.94=-33.65 乂 105 KJ/批Q 4的計算17鹽城師范學院制藥工程課程設計計算依據根據物料衡算結果：ASP m ask5144.742 kg/ 批2)母液中： m Asp=673.807+143.592=817.399 kg/批rhac=3230.816 kg/ 批nAC2O=439.750 kg/ 批m 其它=143.592 kg/ 批Q 4, 1=!2Qi=1-2( 即 2 股出料)Q i = EnjCpj,均At j=每股物流中的組分數Q 4, 1= n AspCAsp (T-To)=390

35、7.421 X 180.16/138.12 X2/3 X 1.7204 乂 (84-0)=4.91 X105KJ/批Q 4,2=nAspCAsp (T-T。) + n ac20cle20 (T-T0) + n ha(Cha(c (T-T0)=(5144.742+673.807+143.592-3907.421 X 180.16/138.12 X2/3) X 1.7204義(15-0)+439.750 義 1.9894 義(15-0)+ 3230.816 義 2.2744 義(15-0) 5=1.90 X 10 KJ/批Q 4 = Q41+ Q4, 2=4.91 X 105+1.90 X105=

36、6.81 X105KJ/批Q 5的計算(1)分三步計算Q。第一步由84c用水冷卻到55C；第二步由82c用水冷卻到50C；第二步由50c用鹽水冷卻到15cQ 5 = Q5, 1+ Q5,2+ Q5 Q5, 1= mAC2o(剩余)Cac2o (84-55) +nAsp(生成)Casp (84-55) + mHA生成)Chac (84-55)=(3243.159-3907.421 X 2/3 乂 102.09/138.12) 乂 1.9894 X 29+3907.421X2/3 義 180.16/138.12 義 1.7204 X 29+3907.421 X 2/3 X 60.05/138.12

37、 X 2.2744 X29 =3.20 X 105 KJ/批Q 5(2)= n ac2o(剩余)Cac2o (82-50) +rhsp 剩余)Casp ( 82-50) + n ha(總)Chac (82-50)18鹽城師范學院制藥工程課程設計=(3243.159-3907.421 X2/3 乂 102.09/138.12) X 1.9894 X 32+3230.816 X 2.2744 X 32 +(5144.742+673.087-3907.421 義 2/3 義 180.16/138.12) X 1.7204 義 32 =4.52 X 105KJ/批Q5(3)=Q(2)/32 X (50

38、-15) =4.52X 105/32 X 35=4.94 X 105KJ/批Q 5 =3.20 義 105+4.52 義 105+4.94 義 105=12.66 X 105KJ/批(2)冷卻劑用量計算用Q(D Q5計算冷卻水用量，30C-45C；(制藥工程學第二版附錄17,查得Cp=4.18 KJ/ (Kg C)用Q(3)計算鹽水用量，0c-10 C；(取0c的10%氯化鈉水溶液作為冷卻劑，查制藥工程 學第二版 78頁表 5-5 ,得 CpNaCl=3.709 KJ/ (Kg C)計算冷卻水用量Q冷卻1=Q(1)+Q=3.2 X 105+4.52 X105 =7.72X 105 KJ/批W=

39、Q冷卻 1/Cp(T 2-T1)5 =7.72X 10 /4.18 X (45-30) TOC o 1-5 h z =12313 Kg/批計算鹽水用量 一_5Q冷卻 2=Q(3)=4.94 X10KJ/批W=Q冷卻 2 /Cp(T 2-T1)=4.94 X 105 /3.709 X (10-0)=13319 Kg/批Q 6的計算熱損失Q取為5%QQ 6 =5%Q 5 =5%X 6.95X10=0.3475X 105 KJ/批19鹽城師范學院制藥工程課程設計Q 2的計算Q的計算由能量平衡得：Qi+ Q2+ Q3=Q+ Q5+ Q6Q 2 = Q4+ Q5+ Q6-Q1-Q3=6.81 X 105

40、+12.66 X105 +0.3475 X 105-6.95 X 105 +33.65 X 105=46.51 X 105 KJ/批(2)加熱劑計算選擇蒸7壓力0.3 MPa,對應蒸汽溫度為133 C (制藥工程學第二版附錄17,查得H=2728.16KJ/Kg,Cp=4.18 KJ/ (Kg C), Tk=15C)G 蒸7=Q/( H 汽化潛熱 -CpTk)=46.5175 X 105/(2728.16-4.18 乂 15)=1745.196 Kg/ 批熱量平衡計算結果見表9。表9醋化崗位熱量平衡名稱熱量/KJ名稱熱量/KJ原料SA51.81 x 10ASP54.91 X 10原料AC2O5

41、1.66 X 10母液51.90 x 10輸母液3.49 X 105輸冷卻劑帶出12.66 X 105入加熱劑消耗546.51 X 10出熱損失50.35 X 10反應熱5-33.65 X 10519.8210519.821020鹽城師范學院制藥工程課程設計3設備工藝計算及選型3.1原料泵選型（P0109）計算依據用途：輸送醋酊由物料衡算得：原料醋酊 m=3309.346 kg,其中98%醋酊，2%醋酸；管邊上有6個標準彎頭，1個球心閥（標準），1個孔板流量計，總管長19m1Z1=14m （12m樓高+2m醋酸計量罐高）阻力系數查”化學工程手冊第二版 上、下卷” P3-25,把局部阻力系數列于

42、表10。表10阻力系數阻力系數E當量長度/管徑（i c/d）標準彎頭（90 ）0.7535標準閥（全開）6.03001.8孔板流量計(d A/d b) 2=0.6醋酊粘度：由石油化工基礎數據手冊由8查得298.15K時a AC2O=0.907 x 10-3（Pa S）； p E護1075 kg/m3醋酸粘度：由石油化工基礎數據手冊由8查得298.15K時a hac=1.22 x 10-3 （Pa S） ； p ha=1044 kg/m3則原料醋酊的平均粘度N =98% X 0.907 X 10-3+2%X 1.22 X 10-3=0.913 x 10-3（Pa - S）則原料醋酊的平均密度p

43、=98% X 1075+2% X 1044=1074.38 kg/m假設輸送醋酊的離心泵工作1.5h設備工藝計算：流量：Q = m/ （1.5 p醋酸）=3309.346/（1.5 乂 1074.38）=2.05 m 3/h流速：u = Q/A21鹽城師范學院制藥工程課程設計=2.05/(3600X 0.1 2X/4)=0.07 m/s ;則,u2/2g=0.25 x 10-3 m； Re=dup /=0.1 X 0.07 X 1074.38/(0.913 X10-3)=8078阻力系數的計算：查”化工原理”夏青、陳常貴編，P53,采用顧毓珍等公式：入=0.0056+0.5/Re 0.32 =

44、 0.034適用于Re在3X1033X106范圍內泵揚程計算：列柏努力方程：Pi/ p g + Z1+H= P2/ p g + Z2 + Ehf0分項計算：a Z 2 Zi=14 m；b E hf0計算：進口阻力：0.5 Xu2/2g =1.25 X10-4 m；出口阻力：1Xu2/2g =2.5 X10-4 m；標準彎頭阻力損失：9X0.75 Xu2/2g =1.69 X10-3 m；孔板阻力損失：1.8 Xu2/2g =4.5 x 10-4 m；球心閥阻力損失：(標準)6x u2/2g =1.5 X10-3 m；管路阻力損失：0.027 X 19/0.1 Xu2/2g =1.28 X 10

45、-3 m；則，總阻力損失：Ehf 0=1.25 X 10-4+2.5 X 10-4+1.69 X 10-3+4.5 乂 10-4+1.5 X 10-3+1.28 乂 10-3=0.003mH= (Z2-Z1) +Ehf=14+0.003=14.003 m；則J流量：Q = 2.05 m 3/h【揚程：H = 14.003 m22鹽城師范學院制藥工程課程設計泵的選擇：查化工工藝設計手冊第一冊Pl-7065-泵吸入口直徑F -懸臂式耐腐蝕周心泉25-基本轉速時泵設計點揚程值A -泵葉輪直徑經第一次切割表11泵的基本參數L流量泉型斤3Q（m3/h）功率（千瓦）允許吸上真空揚程轉速葉輪直徑效率高度H（

46、m）n（轉/分）軸功電機功D2（mm）舌舌（m）率率25F-16A3.270.9129600.270.84161183.2醋酊計量罐（V0103） 用途：控制醋酊的進料流量設計依據 進料量W=3309.346 kg/批（貯量=1料量）；組成為：2 %HAC 98%AGQp mix= 1/ （2%/1044+98%/1075）=1074.362 kg/ m 3裝料系數為0.86 ;設備工藝計算及選型計量罐總物料量為3309.346 Kg,物料比重為1.074,生產周期為20h,醋化罐裝料系數為0.86,擬選1500L醋酊計量罐，則需設備臺數為：N=3309.346/1.074/0.86/1500

47、=2.38（臺）故選用3臺1500L醋酊計量罐能滿足生產需要每臺醋化罐容積：V=1.5 m3;采用立式橢圓形封頭容器罐，醋化罐的直徑 /高取2/3,則（ 兀 /4）d 2h=V;d=2h/3;解出 d=1.0816m h=1.6224m ;查”化工工藝設計手冊第三版（下）” P5-244 ,采用立式橢圓形封頭容器（PQ,所以就按加熱器的熱量計算。換熱器熱負荷的確定；按工藝過程：“第一次投料：按醋酊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，再將醋酊一次全部加入罐中，在攪拌情況下，水汽加熱1h,使內溫升到80c84C,析出晶體，保溫40min60min后，緩慢

48、均勻降溫到55?！?由此可以確定換熱器熱負荷 Q= Q2=(46.51 x 105 KJ/h);確定初步的總傳熱系數查化工工藝設計手冊第三版(上)P2-326表15-47水蒸氣-有機質液K=240-2000,取K=1800Kcal/m2 - h - C ;計算傳熱面積換熱量：Q=46.51X 105kJ/批(由能量衡算結果得到)釜內物料加熱前25C,加熱后84C,所以選夾套內用水蒸氣加熱，選擇120C,絕對壓強為 198.64KPa。11=120-84=36 C;12=120-25=95 C;tm =gt2 ，)/ In (At 2/At 1)=(95-36)/In (95/36)=60.8C

49、根據根據化工原理上冊 P232:圖4-19 (a)對數平均溫差校正系數為0.85所以tm=0.85ztm=0.85 X 60.8=51.68C傳熱量：Q=46.51X 105kJ/批25鹽城師范學院制藥工程課程設計初選換熱器規格a.根據物料衡算表7:進料量 W= 9631.506 kg/批(貯量=進料量)；組成為：8.59 %ASP供它按 ASP計算)；40.37 %SA 15.41 %HAC 35.63 %AGQ根據石油化工基礎數據手冊，P637表32-4 , P679表34-4 ;石油化工基礎數據手冊-續篇，P1093表936, P1095表938:a ha=0.707 x 10-3(Pa

50、 S)o=0.597 x 10-3(Pa - S)a as=0.677 x 10-3(Pa - S)a sa=0.649 乂 10-3(Pa - S)Ig 以后 ) i Ig - =8.59 % x lg(0.667 乂 10-3) + 40.37 % 乂 lg(0.649 x 10-3) +15.41% X lg(0.707 X 10-3) + 35.63 % 乂 lg(0.597 X 10-3)6.4 X10-4(Pa - S)p hac=1.008 X 103 kg/m3P AG2= 1.039 x 103 kg/m 3pas尸 1.136 X 103 kg/m3 p sa= 1.128

51、 X 103 kg/m3pmix=1/ (0.086/1.136 X 103+0.4037/1.128 X 103+0.1541/1.008 X 103+0.3563/1.039 X 103)3=1287.94 kg/ mb.傳熱面積S計算：在攪拌情況下，水汽加熱1h,由假定K=1100 Kcal/m2 - h - CQ=46.51X 105kJ=46.51 X 108X2.39 X 10-4Kcal=1111590KcalS=Q/(KA tm)=1111590/(1800X 1X51.68)，一2=11.94 m與所選醋化釜夾套的傳熱面積比較計算面積（所選醋化釜夾套的傳熱面積，所以設計合理。

52、26鹽城師范學院制藥工程課程設計24換熱器設計計算程序和計算舉例2.4.1設計計算程停(1)根據巳知條件確定管程和殼程的初體流量. 進出口的溫度條件.根據防惻流體的溫度條件，確定 商流體在該換熱器中定性溫度的物性值.物性值越括 博度件 比熱。八 導熱系數A,熱度出 井計算該換熱 券的伸熱量Q.(2)確定換熱器的平均溫壁小溫差修正 系數Ft.(3)限定總傳熱系數吊.(4)按式U5-1)計算所需的傳兼面積月.(5)根據工藝條件埴拌管徑的尺寸，選推管程數和 光程數一校正褊差修正系效瑪，返回第三步,如滿足 的計算換熱器所需的管敷N按式(15-4G計算參考 充徑風.再根據具體的排管情況決定實際的殼徑以二

53、口0. 637 J魯X空正(15-J9)式中CL一傳熱管配置角度對換熱器直徑的影響 系敷，制60配置時.CL = O.87j 459。.配量時.CL=bCTP傳熱管程數對換熱器直徑的影響系 數，單程時,CTP= 0.93;雙程時* TP=O.9f 三程時，CTP=6 83.已知殼徑時可按式(15-56求管蚊“CTP D：、Nt = 0.7酊 X * X 右(15-50)LL Fn da然后按換熱器的標鹿確定換熱骷的結構叁數*必須說明的是：式1550)計算的管政，沒有考慮 管程隔板以及制造條件的影響，由此式計算的管數校考* 具像設計時應和設備設計人員共同決定，或者參考本書 第35章換熱II部分查

54、將在一定光徑時的管數卡(6)分別計算管程、殼程的傳熱系數啟、鼠,根據 兩物體的污指系數計算總傳熱素數0，如果KK汁, 按氏=改計返回第四步，如滿足則進行下一步口(7)計算管，殼兩側壓力降，如滿足工藝條件則 結束，不然.則調整管程和殼程的結構條件，返覘第 五步重新計算.1,4,2計算舉例L例1設計一換熱船,將含量為30%，流量 工3以旦，住的Slltt秘溶液從日5七冷卻到耀亡，吸有 2OC的深井水，允許溫升管程走水管程的 大壓降限制在2&tm以下*光程走璘酸餌溶液，殼 程的取降眼制在0. 4ag以下解B計算定性溫度，痛定物理常數,見囊 15-12.管 程荒程處性溫度丁強幽48. 5CP，=- I

55、OOOkg/m3p、= 1300kg/mJ物理內 O, 9J XJU-Fa h口L 1. B4X 10-aPa 5常數fn-= lfl7X10JJ/(k|t - K)Cf= 3,I69X10/(kg , K)i,-tL 593W/(m - KJ,= Oh57W/(m KJ表15-12特性數據(2)計算而數平均溫羌R=S=Infi5-3232 - 20丁】一門 6572益一力 一3220T)網 65 - 20=2. 76工0.266傳熱量 Q=W/zT】一T-=7. 36X3. 169 X101 X (65-32)= 769686. 7 J/s冷卻水量印尸廿萬76968& 74.187X10 X

56、 (32-20)=15. 32 kg/，S)求溫差修正系數設定管程數為多程，殼程我為一看.按圖15-14, 求得 F- -0.86aM = Ft川* = 0，寬2。，陛=1工 85 S(4)假足總傳熱系數為850 W“m?*K.(5計算所需的傳熱囪農一 =k- -= 50. 73 m1K&m 50X17,85選定幗5X2. 5作為傳熱管,管心電Pt定為32mm, 傳熱管長度定為L 尸5叫 1ft據傳熱面來管根強N-.山 L. 1txs 025X5選定音程數為6程，管數則為Nt=132根；t 于為正方形，核式(15-49)計算小.D ,634島=0. 63 750, 73X1. 25乂0.輯5_

57、0 制根據耳體排管情況決定充體直程為55m, 皆于排列如田15-17所示，按照管子排布國可以得到 如下的數饌.折流板虢口之間的管排敷此工=627鹽城師范學院制藥工程課程設計折漉板凝口處的管排數電.=3密豺條的數目N.產1管束與殼體內控的凈距&=如iTim根據GB 151-1999可用管板孔與管產的間隙/=1 mm折流板與充密的凈距乙* r3 mm設定折流板的間距Lr=，CI mm設定折流板數目- 1 =鬻一1=工.箱%32考慮到進出口管子的排布 令Nh = 3Q進出口的距篇人尸L%g3E5 nmi折疏板缺口為方邦.其高度L1 = 0.跖乂 工Q. J375 m=Cl】5G.55-Ol52+.字孤弊0眥71痢 jU. udZ=5 必7 E*圖15T7管板的優子楮列（S）分別計算管程和兗程的傳熱系收膏程的傳慈系數星程側的端路面積為即2W出0. 785X0. 022 X- = 0. 0069 疝 4 ft-DW. _ 15. 320. 口。69Rf =出& 0402X2220- 3