设计说明书.docx
- 文档编号:11115862
- 上传时间:2023-02-25
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:52.08KB
设计说明书.docx
《设计说明书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《设计说明书.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
设计说明书
化学化工学院生物与制药工程系
制药工艺学课程设计
题目:
年产260吨甲硫酸培氟沙星(精制)
姓名:
张爽
学号:
07002270
专业:
制药工程
指导教师:
李彦威
20010年1月20日
目录
课程设计任务书-------------------------------------------(3)
1.设计方案简介
1.1生产工艺选择--------------------------------------------(4)
1.2生产方法---------------------------------------------------(4)
1.3精制段简介------------------------------------------------(4)
2.物料恒算和能量恒算:
2.1物料衡算--------------------------------------------------(4)
2.2能量衡算---------------------------------------------------(5)
3.反应釜釜体的设计:
3.1筒体及封头的设计----------------------------------------(5)
3.2传热面积--------------------------------------------(6)
3.3夹套的设计------------------------------------------------(7)
3.4人孔的设计-----------------------------------------------(7)
3.5搅拌装置的设计------------------------------------------(8)
3.6支座的设计-----------------------------------------------(8)
3.7设备接口的设计-----------------------------------------(8)
3.8传动装置的设计-----------------------------------------(9)
4.参考文献---------------------------------------------------(10)
5.课设小结---------------------------------------------------(10)
课程设计任务书
年产260吨的甲磺酸培氟沙星
年工作日:
300天/年
生产班制:
三班/天
序号
项目
数值
单位
备注
1
最高工作压力
0.2
MPa
由介质温度决定
2
工作温度
20-100
℃
3
公称容积
1200
V
4
装填系数
0.75
5
工作介质
乙醇、甲磺酸培氟沙星
6
使用地点
太原市,室外
管口条件:
蒸汽入口DN25加料口DN25人口DN400放料口DN25
压缩空气入口DN25冷凝水出口DN25温度计接口DN65
年产260吨甲磺酸培氟沙星(精制)
1.设计方案简介
1.1生产工艺选择
本项目设计产品工艺资料由建设单位提供。
工艺资料包括各步反应化学方程式、原辅料配比、操作条件、操作周期、各步收率及原辅料、中间体、成品等物化性质等等。
1.2生产方法
甲磺酸培氟沙星生产采用化学合成方法,以诺氟沙星做为起止原料,经过甲基化、成盐、精制等化学、物理过程成产甲磺酸培氟沙星产品。
工艺及工序划分本车间分三个工段,第一工段为培氟沙星制备,他以诺氟沙星为原料,经过甲基化而得;第二工段为甲磺酸培氟沙星的制备;第三工段为甲磺酸培氟沙星精品的制备。
1.3精制段简介
在成盐阶段完成后得到的是甲磺酸培氟沙星的粗品,需要经过精制得到更高纯度的甲磺酸培氟沙星才能满足药用要求。
在精致罐中加入乙醇和甲磺酸培氟沙星的粗品,待完全溶解后加入活性炭,升温至78℃,回流30分钟,压滤至结晶罐使之冷却结晶后离心分离。
用95%乙醇洗涤,保证收率98%,合格后进干燥室自然干燥,除湿至产品即可。
2.物料衡算和能量衡算
2.1物料衡算
投料粗品甲磺酸培氟沙星84.87Kg,折干折纯后重79.01Kg,得精品甲磺酸培氟沙星75.43Kg,折干折纯后重70.94Kg,含量99%,含水量5%,理论量得79.70Kg。
实际:
75.43×99%×(1-5%)=70.94Kg
收率:
70.94/79.01=89%
2.2能量恒算
2.2.1温度由20℃升到45℃过程:
乙醇升温所需的能量:
497.08×(45-20)×2.4=28744.8J
甲氟升温所需的能量:
84.87×(45-20)×1.41=2991.6675J
所需的总能量=28744.8+2991.6675=31736.4675J
2.2.2温度由45℃升到78℃过程:
乙醇升温所需的能量:
497.08×(78-45)×2.4=39368.736J
甲氟升温所需的能量:
84.87×(78-45)×1.41=3949.0011J
活性炭升温所需的能量:
8.24×(78-20)×0.63=301.0896J
所需的总能量=39368.736+3949.0011+301.0896=43618.8267J
2.2.3在78℃时回流半小时:
取平均温度t=﹙25+78﹚=51.5
=9515.25+855.2=10370.45
=2.4×497.08+1.41×84.87=1312.6587J/﹙mol·℃﹚
由基希霍夫公式可算
=
-
﹙
-
﹚
=10370.45-1312.6587×﹙78-25﹚/1000
=10300.43J
整个过程所需要的总能量:
=31736.4675+43618.8267+10300.43=85655.7242J
3.反应釜釜体的设计:
反应釜是由釜体、夹套和搅拌器组成,罐体是反映的核心,为物料完成搅拌过程提供一个空间,夹套为反应的温度提供保障,是一个套在罐体外的密闭容器,搅拌器是使物料充分混合。
3.1筒体及封头的设计
3.1.1要求设计体积为1200V
取筒体的DN=1200mm,高为1150mm,按照规定封头和筒体取相同的公称直径1200mm,则封头的总深度为275mm,内表面积为1.1625
,容积为0.1505
。
筒体的实际体积=
×1150+2×0.1505=1204.21V
×100%=0.35%<2%合格
3.1.2筒体的厚度:
查资料可知筒体厚度的计算公式为:
计算压力:
由公式
P=A-
可知甲磺酸培氟沙星和乙醇在78℃的时候的饱和蒸汽压均未超过一个标准大气压,所以计算压力取0.2Mp。
设计温度下材料的许用应力,查许用应力手册可知,在100℃时6-16mm的不锈钢的许用应力为170Mpa。
焊接接头系数取0.85。
将数据带入筒体厚度计算公式,得0.69mm,规定不足1mm的厚度补足到3mm,加上偏差和腐蚀余量得5.3mm,向上圆整最后得筒体的厚度为10mm.
3.2传热面积:
物料由20℃升至45℃的升温阶段:
时间T=20min
△
=[﹙120-20﹚-﹙110-45﹚]/ln[﹙120-20﹚-﹙110-45﹚]
=9.84℃
查得反应釜的传热系数K=460×3.6=1656KJ/﹙
·h·℃﹚
所以:
=KA△
T=19554.05KJ
设过程中设备自身储存的热量和散发的热量
为总热量的5%,
则:
=85655.7242÷4.8×﹙1+5%﹚=17845.9925KJ
显然
>
,故此设备在此处的传热能力是符合要求的。
物料由45℃升至78℃的升温阶段:
时间T=20min
△
=[﹙120-45﹚-﹙110-78﹚]/ln[﹙120-45﹚-﹙110-78﹚]
=11.43℃
查得反应釜的传热系数K=460×3.6=1656KJ/﹙
·h·℃﹚
所以:
=KA△
T=22702.08KJ
设过程中设备自身储存的热量和散发的热量
为总热量的5%,
则:
=85655.7242÷4.8×﹙1+5%﹚=17845.9925KJ
显然
>
,故此设备在此处的传热能力是符合要求的。
3.3夹套的设计:
夹套的结构尺寸常根据安装和工艺两方面的要求而定,夹套的内径
可根据筒体内径
进行计算,取
=
+100=1100mm。
夹套下封头与筒体的封头形式相同,直径
与夹套筒体相同。
夹套高度与传热面积而改变,不能低于填料高度,取装填系数为0.75,则夹套高度=﹙0.75×V-
﹚/
带入数值得1100mm。
3.4人孔的设计:
人孔的设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备内部的装置。
设备的直径大于900mm,应开设人孔。
人孔的形状主要有圆形和椭圆形两种。
圆形人孔制造方便,应用较为广泛。
人孔的大小及位置应以人的进出方便为原则,对于反应釜还要考虑搅拌桨的尺寸,以便搅拌轴及搅拌器能通过人孔放入罐体内。
密封面形式:
突面(RF型)公称压力:
1.0Mpa公称直径:
DN=450mm总质量:
125Kg螺栓:
40个螺柱:
M24-125
3.5搅拌装置的设计:
搅拌装置由搅拌器、轴及其支撑组成。
搅拌器的形式很多,根据工艺的要求,本次设计采用的是将是搅拌桨。
其机械设计的主要内容是:
确定搅拌器直径,搅拌器与搅拌轴的连接形式,选择轴的支撑结构。
3.5.1搅拌器直径的设计:
查资料得
/
取1.25:
1-2:
1
由实际情况取
/
=1.25:
1,则搅拌器直径
=800mm
3.5.2搅拌器与搅拌轴的连接形式:
搅拌器其桨叶为两叶,轴转速为50r/min,采用单层桨安装,搅拌器与轴的连接采用螺栓对夹。
3.5.3轴的支撑结构:
一般搅拌轴可依靠减速器的一对轴承支撑,当搅拌轴较长时,轴的刚度条件变坏,为保证搅拌轴悬臂稳定性,轴的臂长
轴径d和两轴承间距B应满足以下关系:
/B≦4-5,
/d≦40-50.
搅拌轴的支撑采用滚动轴承。
安装轴承处的公差采用K6外壳孔的公差带常采用H7.安装轴承处的轴的配合表面粗糙度Ra取0.8-1.6。
外壳孔与轴承配合表面粗糙度Ra取1.6。
3.6支座的设计:
一般夹套反应釜为立式安装,最常用的支座为耳式支座。
标准耳式支座(JB/T4725-92)分为A型B型两种。
当设备需要保温时或直接支撑在楼板上时选用B型。
设计中选用B型,支座数为4个。
允许载荷为100KN。
支座质量为:
28.7Kg地脚螺栓:
M24
3.7设备接口
化工设备及容器,往往由于工艺操作等原因,在筒体和封头上需要开些各种用途的孔。
接管和法兰式用来与管道和其他设备连接的。
标准法、兰的主要参数是公称直径和工程压力。
管子的公称直径和钢管的外径的关系资料可查。
接管的伸长度一般为从法兰密封面到壳体外径为180mm。
在筒体的下端开一物料出口管。
液体出料管的设计主要从原料易放净、阻力小和捕鱼阻塞等原因考虑。
另外还要考虑温差的影响。
用途和名称
连接面型式
公称尺寸
连接尺寸标准
蒸汽入口
突面
25
PL25-1.0RF
加料口
突面
25
PL25-1.0RF
压缩空气入口
突面
25
PL25-1.0RF
放料口
突面
40
PL40-1.0RF
冷凝水出口
突面
25
PL25-1.0RF
温度计接口
突面
65
PL62-1.0RF
3.8传动装置的设计:
反应釜的搅拌器是由传动装置来带动的。
传动装置设置在釜顶封头的上部,其设计内容一般包括:
电机,减速机的选型,选择联轴器,选用和设计机架和底座等。
3.8.1常用电机及其连接:
电机功率必须满足搅拌器运转功率与传动系统,轴封系统功率损失的要求,还要考虑到在实际搅拌过程中会出现不利条件造成功率过大。
电机功率可按下式确定:
=
3.8.2联轴器:
常用的电机和减速机输出轴与传动轴之间及传动轴与搅拌轴之间的连接,都是通过联轴器连接的。
常见的类型不多,选择刚性凸缘连接。
3.8.3机架:
机架式安装减速器用的,它的尺寸应与减速器机座尺寸相匹配。
其选用类型有三种,本次选用无支点机架。
选用WJ90型无支点机架,H1=40mmH2=25mmH3=7mm
H4=8mmD1=400mmD2=450mmD3=490mmD4=430mm
D5=515mmD6=565mmH=660mm
d)安装底盖:
安装底盖采用螺栓等紧固件,上与机架连接,下与凸缘法兰连接,是整个搅拌传动装置与容器连接的主要连接件。
设计选用了RS型安装底盖。
其主要尺寸如下:
DN=400d2=565k=515d5=26d6=415s=50d9=176k2=210d10≦8-M16
4.参考文献:
[1]刘俊明,课程设计指导书,太原:
理工大学过程装备与控制工程系,2007,12
[2]申迎华、郝晓刚,化工原理课程设计,北京:
化学工业出版社,2009,5,
[3]谭天恩、窦梅、周明华等,化工原理(上、下),北京:
化学工业出版社,2009,4,
[4]魏重光、郑晓梅,化工工程制图,北京:
化学工业出版社,1994,3
[5]刘湘秋,常用压力容器手册,北京:
机械工业出版社,2005,4
[6]王效山,制药工艺学,北京:
北京科学技术出版社,2003,5
5.课设小结:
两周的课程设计结束了,虽然本次设计的内容不难,但对于我们学习认识制药工业与工艺却十分重要。
在此课程设计的过程中首先要感谢李彦威老师在这次课程设计中给予我们指导,虽说不是初次设计,但在整个过程中难免遇到这样那样的难题不知道该如何处理,幸好有有李老师耐心教诲,给予我们及时必要的指导,再次向李老师表示最诚挚的感谢!
课程设计不同于书本理论知识的学习,有些问题是实际实践过程中的,无法用理论推导得到的,因此不免有很多困难,但通过与同学的交流和探讨,查阅文献资料,查阅互联网以及在李老师的指导帮助下,问题都得到很哈哈哦的解决。
这让我深深意识到自己知识体系的漏洞与不足,但也同时深刻体会到同学间的团结互助的精神。
通过此次课程设计,使我查阅文献的能力和对数据的选择判断能力得到了很好的锻炼,同时也使我意识到自己应该把学到的知识应用到设计中来。
同时在设计中同学之间的相互帮助,相互交流,认识的进一步加深,对设计中遇到的问题进行讨论版,使彼此的设计更加完善,对设计的认识更加深刻。
在此再次感谢我个位亲爱的同学们。
这次的课程设计要求我们有制药工艺学、化工原理、药物化学、物理化学、工程制图等学科的指导,其中大到设备的选型,小到没一物质的物性参数,都要我们事无巨细的去搜寻这些资料。
这次的课程设计大大提升了我们作为一个工科学生的工程技能,我们需要用图纸来清晰的表达我们的设计思路,这对我们的综合能力是一个挑战,具有特殊的重要意义。
在本次设计中,当然由于缺乏一定的实践理论知识,这次的设计还存在着大量的问题,有待完善,希望个各位老师和同学予以指正。
最后对老师及同学表示最诚挚的谢意。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 设计 说明书