年产300吨阿司匹林合成车间初步设计.doc

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齐齐哈尔大学毕业设计（论文）

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

年月日

1

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

Abstract

Aspirinisacommonlyusednon-steroidalanti-inflammatorydruginmodernmedicineandiswidelyusedthroughouttheworld.Aspirinpharmacologicaleffectsintheclinicalapplicationofthefollowingfivemajoraspects:

pain,heat,anti-inflammatory,anti-rheumatismandinhibitionofplateletaggregation.Inrecentyears,thedoseofaspirinintheheartvasculardiseasetreatmentsignificantlyincreased.

Thetaskofthistopicistheannualproductionof300tonsofaspirinsynthesis.Theselectedsynthesismethodisbasedonphenolandsodiumhydroxideasrawmaterial,aftercarbondioxidecarboxylation,thenaddconcentratedsulfuricacidacidification,andfinallywithaceticanhydridereactionbycrystallization,centrifugationandotheroperationstoobtainaspirincrude.Themaindesigncontentinadditiontotheprocesstodetermine,therearematerialsconstantcalculation,heatconstantcalculation,themainequipmentselection,workshopequipmentlayoutdesign,pipelinedesign.Completedthepreliminarydesignspecifications,drawingtheprocessflowchart,thelayoutoftheworkshopandthemainequipmentmap.

Keywords：

Aspirin；Processflow；Workshoplayout

目录

摘要 I

Abstract II

第1章绪论 1

1.1概述 1

1.1.1生产方法简介 1

1.1.2设计原则及要求 1

1.1.3设计依据及设计范围 2

1.1.4车间概况 2

1.2厂址选择 3

1.2.1厂址选择原则 3

1.2.2建厂条件 3

1.2.3方案比较 3

1.3原材料及产品主要技术规格 4

1.3.1原材料技术规格 4

1.3.2产品技术规格 4

1.4原材料消耗定额及消耗量 5

第2章工艺流程设计 6

2.1生产方法选择 6

2.2工艺流程示意图 6

2.3工艺流程叙述 7

2.3.1成盐工段 7

2.3.2羧化工段 7

2.3.3酸化工段 7

2.3.4酰化工段 7

第3章化工计算 9

3.1物料计算 9

3.1.1基础数据 9

3.1.2酰化工段物料计算 9

3.1.3酸化工段物料计算 10

3.1.4羧化工段物料计算 10

3.1.5成盐工段物料计算 11

3.2设备工艺计算 12

3.2.1氢氧化钠溶液配料罐 12

3.2.2成盐反应釜 12

3.2.3羧化反应釜 13

3.2.4浓硫酸配料罐 13

3.2.5酸化反应釜 14

3.2.6结晶反应釜 14

3.3热量计算 15

3.3.1热量计算的依据 15

3.3.2成盐工段热量计算 16

3.3.3羧化工段热量计算 17

3.3.4酰化工段热量计算 18

3.4冷量计算 19

3.4.1成盐工段冷量计算 19

3.4.2酰化工段冷量计算 20

3.4.3结晶釜冷量计算 21

第4章主要设备设计 23

4.1设备材质选择及结构形式 23

4.2设备工艺尺寸的计算 23

4.2.1体积的计算 23

4.2.2筒体的直径和高度 23

4.3附件的选择 25

4.3.1夹套 25

4.3.2釜体法兰 25

4.3.3视镜 25

4.3.4管法兰 25

4.3.5手孔 26

4.3.6支座 26

4.3.7搅拌器 26

4.4设备壁厚设计 26

4.4.1筒体壁厚 26

4.4.2标准椭圆封头壁厚 27

4.5设备操作控制 28

第5章车间设备布置设计 29

5.1车间设备布置设计概述 29

5.1.1车间设备布置设计原则 29

5.1.2车间组成 29

5.2车间设备布置方案 30

第6章公用工程 31

6.1动力（水、电、汽、气） 31

6.1.1蒸汽用量 31

6.1.2电用量 31

6.1.3水用量 32

6.2空调部分 32

6.2.1车间洁净级要求 33

6.2.2车间温、湿度要求 33

第7章环境保护 34

7.1三废产生 34

7.2治理方案 34

7.2.1废渣的处理 35

7.22废水的处理 35

7.2.3废气的处理 35

第8章防火安全卫生 36

8.1防火措施 36

8.2生产安全措施 36

结语 37

参考文献 38

致谢 39

附录 40

II

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[3]。

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