阿司匹林物料衡算.docx
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阿司匹林物料衡算
第1章物料衡算
计算依据：
年产量：
1500t
年工作日：
300天
日产量：
5t
收率：
98。
1％
ASP分子量/SA分子量=180。
16/138.12=1.3043
ASP收率=阿司匹林产量/（投水杨酸量＊1.3043）＊100％
物料计算以日产量为基准。
1。
1溶解罐的物料衡算
①
2③
根据吉林恒河制药厂和山东新华制药厂的参考公式，可得：
回收品∶母液=1∶1。
7
（粉子、渣子、尾料）∶母液=1∶2.5
因为投入回收品、粉子、渣子为固定值：
回收品=441。
00Kg
粉子+渣子=5。
25Kg+41。
25Kg
=46.50Kg
所以计算出母液量为:
441。
00Kg×1.7+46。
50Kg×2.5
=749.70Kg+116。
25Kg
=865。
95Kg
综合以上计算，得：
进料①：
粉子=5.25Kg
渣子=41。
25Kg
回收品=441。
00Kg
进料②：
母液量=441。
00Kg×1。
7+46.50Kg×2。
5
=749。
70Kg+116。
25Kg
=865。
95Kg
出料③：
经过溶解的进料①和进料②，完全经过过滤罐过滤出料,即
出料③=5.25Kg+41.25Kg+441.00Kg+865。
95Kg
=1353.45Kg
1.2酰化反应罐的物料衡算
①
②③
年产量为1500t，一年按300个工作日计算,可得出日产量为：
1500t/300天=5000Kg/天
因为此物料衡算时以吉林恒和制药为模型，在此基础上进行扩建和改造，所以改造后产品的收率仍为改造前的收率,即98。
1％。
又因为:
产品收率=产品/（SA×1.3043）
=0。
981
则水杨酸投料量SA=5000Kg/（0.981×1。
3043）
=3907。
72Kg
根据阿司匹林生产设计的经验公式：
水杨酸SA投料量=（AC2O×含量）/0。
820～0.836
=3907。
72Kg
此物料衡算中运用经验常数0.830；并且醋酐AC2O含量为98%；
则投入AC2O量=7815.44Kg×0.830/0.98
=3309。
60Kg
同时因为醋酐中的醋酸的含量为2%
则HAC质量=3309.60×2％
=66。
19Kg
根据吉林恒河制药厂和山东新华制药厂的参考公式,可得：
总投料量∶母液量=6.8∶1
因为总投料量=SA+AC2O
=3907.72Kg+3309。
60Kg
=7217.32Kg
由此的投入反应罐母液量为7217.32Kg/6.8=1061。
37Kg
综合以上计算，得：
进料①：
SA=5000Kg/（0。
981×1.3043）
=3907.72Kg
AC2O=3907。
72Kg×0。
830/0.98
=3309.60Kg
进料②:
溶解罐中的出料③=2706.90Kg
投入反应罐的母液量=7217。
32Kg/6.8
=1061。
37Kg
出料③：
此工艺过程可近似不考虑损耗，即完全出料:
即出料③=SA+AC2O+溶解罐中的出料③+投入反应罐的母液量
=3907。
74Kg+3309。
60Kg+1353.45Kg+1061。
37Kg
=9632。
14Kg
1。
3渗滤槽的物料衡算
①②
③
因为1。
1和1。
2中的母液均来自于此工艺过程，即
渗滤掉的母液量=865.45Kg+1061.37Kg
=1927。
32Kg
进入工艺1。
1和1。
2使用。
根据渗滤槽的渗滤能力和反应液的性状，渗滤掉的母液百分比为44。
3%（吉林恒和制药的经验值）。
则渗滤结束后剩余的母液量=1927.32Kg/44.3％×55。
7％
=2423。
29Kg，
因为反应液中存在挥发性物质醋酸、醋酐以及设备老化等原因造成了损耗，一般损耗率为1。
42％；即
损耗量=进料总量×1.42％
=9632.14Kg×1。
42％
=136。
76Kg
所以此工艺得到粗品ASP=9632.14Kg—1927。
32Kg—2423.29Kg-136.76Kg
=5144。
75Kg
综合以上计算,得：
进料①：
完全来自酰化反应罐中的出料③=9632.14Kg
出料②:
粗品ASP=9632。
14Kg—1927.32Kg-2423.29Kg-136。
76Kg
=5144。
75Kg
渗滤结束后剩余的母液量=1927.32Kg/44。
3％×55。
7%=2423。
29Kg
出料③：
渗滤掉的母液量=865。
95Kg+1061。
37Kg=1927。
32Kg
1.4酸洗离心机的物料衡算
①③
②④
根据醋酸的浓度、渗滤槽中剩余母液的粘度和质量，确定酸洗工艺过程中加入醋酸的质量，因为本设计采用的醋酸浓度为98.5％，
又根据经验公式:
HAC/（ASP+母液）=1∶9.17
所以确定投入醋酸量=（ASP+母液）/9.17
=（5144。
75+2423.29）/9.17
=825.27Kg
根据酸洗离心机的离心能力和物品的粘度得出经验离心率为34.88%，所以
离心出来的母液=总投料量×34。
88％
=（825。
27Kg+5144.75Kg+2423。
29Kg）×34。
88%
=2927.59Kg，进入回收工艺。
又由于醋酸的挥发及设备的老化造成了一定的损耗，损耗率一般为3.1%~3。
3%,本次设计取3。
18％。
所以确定损耗=总投料量×3.18％
=（825.27Kg+5144。
75Kg+2423。
29Kg）×3。
18％
=266。
91Kg。
以此计算出湿品ASP=总投料量-离心出来的母液—损耗
=（825.27Kg+5144.75Kg+2423。
29Kg）—2927.59Kg-266。
91Kg
=5198.81Kg
综合以上计算，得：
进料①：
来自于渗滤槽中的出料②
粗品ASP=9632。
14Kg-1927.32Kg-2423。
29Kg—266.91Kg
=5144.75Kg
渗滤结束后剩余的母液量=1927。
32Kg/44.3％×55.7％
=2423。
29Kg
进料②：
HAC=（5144.75+2423。
29）/9。
17
=825。
27Kg
出料③：
湿品ASP=总投料量—离心出来的母液-损耗
=（825.27Kg+5144。
75Kg+2423.29Kg）—3108.75Kg—266.91Kg
=5198.81Kg.
要保证湿品中HAC含量≤2.5%，本设计计算时取2.5%.
出料④：
离心出来的母液=（825。
27Kg+5144.25Kg+2423。
29Kg）×34.88%
=2927。
59Kg
1。
5水洗离心机的物料衡算
①③
②④
根据湿品中含醋酸量和湿品ASP的纯净度，投入洗剂水与ASP的比例=1∶3.77，
所以洗剂水量=湿品ASP/3。
77
=5198。
81Kg/3。
77
=1378.99Kg。
又根据离心机的脱水能力，经验值为20。
1％,
所以脱水量=总投料量×20.1%
=（1378.99Kg+5198.81Kg）×20.1%
=1322.14Kg。
并要保证湿品中含水量应≤3％,本次设计计算中采用3%.
由于设备的原因造成洗涤过程中有损耗，一般为0。
65％～0.70%，本次设计取值为：
0.685%,所以可确定：
损耗量=（5198.81Kg+1322.14Kg）×0。
685％
=44。
69Kg。
依此得出湿品ASP=总投料量-损耗—脱水量
=5198。
81Kg+1378。
99Kg-44。
69Kg—1322。
14Kg
=5216。
76Kg。
综合以上计算，得：
进料①：
湿品ASP=5198。
81Kg.
进料②:
洗剂水量=5198。
81Kg/3。
77
=1378。
991511。
46Kg.
出料③：
湿品ASP=5198.81Kg+1378。
99Kg-44。
69Kg—1322.14Kg
=5216.76Kg
出料④：
脱水量=（1378.99Kg+5198.81Kg）×20。
1％
=1322。
14Kg。
1。
6流化床的物料衡算
①②
根据物料计算，干燥物料总重为:
5216.76Kg，
含水量为3%,即156。
53Kg
进行完全脱水即干燥失重为156。
53Kg
因为流化床的排空系统和机器本身造成的损耗一般为：
0.15％~0.171%，本次设计取0。
150%，所以损耗量为:
5216.76×0.150%=7。
84Kg。
在沉降室和扑集器得到粉子，渣子质量为46。
5Kg，由总产率为98.1％，成品量5000。
00Kg（符合设计要求）
综合以上计算，得：
进料①:
来自于水洗离心机,
湿品ASP=5216.76Kg。
出料②：
得到成品=5000。
00Kg。
1.7总物料衡算流程图
综合以上计算过程，可得物料衡算表（见附录:
物料衡算计算附表）；综合工艺流程的过程可制得“总物料衡算流程图”（见下页）
第2章能量衡算
2.1反应罐能量衡算
Q1、t1Q4、t4
Q2、t2Q5、t5
Q6
反应罐能量衡算可表示如下式：
Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6
Q1—————-SA与醋酐带入设备的热量KJ;
Q2-——--—加热剂水蒸汽传给物料的热量KJ；
Q3----——过程反应热KJ；
Q4-—--——生成ASP与醋酸带走的热量KJ；
Q5--————加热剂水蒸汽带走的热量KJ；
Q6—-——-—设备向环境散失的热量KJ;
t1——---—SA与醋酐进入设备的温度℃，t1=20℃；
t2——---—加热剂水蒸气的进入温度℃，t2=142.9℃；
t3-——---最终反应罐中温度℃，t3=80℃；
t4---—-—物料流出时的温度℃,t4=80℃；
t5—--—-—加热剂水蒸汽流出时的温度℃，t5=80℃。
2。
1.1比热容的计算
（一）经《化学基础数据手册》可查得乙酸与醋酐的比热容，见下表
（二）ASP与SA比热容的计算
大多数液体的比热容在1。
7～2。
5KJ/（kg。
℃）之间，少数液体例外，如液氨与水的比热容比较大，在4左右;而汞和液体金属的比热容比较小.
液体比热容一般与压强无关，随温度上升而稍有增大。
作为水溶液比热容的近似计算，可先求出固体的比热容，再按下式计算
C=CSa+（1-a）
式中C-—--—水溶液的比热容KJ/（Kg.℃）;
CS—---固体的比热容KJ/（Kg。
℃）;
a----—水溶液中固体的质量分数。
对于绝大多数有机化合物，其比热容可利用下表求得。
先根据化合物的分子结构，将各种基团结构的摩尔热容数值加和,求出摩尔热容,再由化合物的分子量换成比热容。
表2.1基团结构摩尔热容[J/（mol.℃）］
基团
C6H5—
—COOH
-O-
—CO
—OH
-CH3
温度
20℃
116.36
77。
78
29。
62
43。
34
41。
90
41.36
80℃
131。
06
90.84
30.68
45.38
63.68
46。
40
所以ASP的比热容=[（C6H5-）+（—COOH）+（-O-）+（-CO—）+（—CH3）]/180。
2
AS的比热容=［（C6H5—）+（—COOH）+（—OH）]/138。
1
经以上式子可求得所需比热容（KJ/Kg℃）
温度
表2.2比热容（KJ/Kg℃）
名称
Cp
20℃
80℃
乙酸
1.35
1。
41
醋酐
1.99
2.01
ASP
——
2.26
SA
1.71
2.07
2.1.2能量衡算
1.Q1与Q4
Q1与Q4均可用下式计算
Q1（Q4）=∑mctKJ;
式中m--—输入（输出）设备的物料质量Kg；
c---物料的平均比热容KJ/Kg℃；
t-——物料的温度℃;
利用
（1）Q1=∑mct
［3907。
72g×1.71KJ/Kg℃+3309。
60Kg×1。
99KJ/Kg℃]×20℃
=2。
66×105KJ
Q4=（5000Kg×2.26KJ/Kg℃+2354.36×1。
41KJ/Kg℃）×80℃
=11.70×105KJ
2.Q2，Q5
Q2与Q5军可用下式计算：
Q2（Q5）=∑mctKJ;
m——-—-水的重量Kg;
c--———水蒸汽比热容KJ/Kg℃
t—---—温度℃
Q2=1000×9632.14Kg/300天×4。
2KJ/Kg℃×142.9℃
=192.70×105KJ
Q5=9632。
14Kg×1000/300天×4.2KJ/Kg℃×80℃
=107。
88×105KJ
3.Q3
Q3=27。
2KJ/mol×180.1g/mol×1000
=48。
96×105KJ
由Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6；
∴Q6=Q1+Q2+Q3-Q4-Q5;
=2.66×105KJ+192.70×105KJ—48.96×105KJ—11。
70×105KJ-107.88×105KJ
=26.82×105KJ
2.2结晶罐能量衡算
汽化潜热溶液结晶放热
外界加热溶液降温放热
结晶罐能量衡算的计算公式：
Fi1+Q=WI+mi2+（F-W-m）i3
式中Q—----外界加热；
i1---—单位质量进料溶液的焓；
i2————单位质量晶体的焓；
i3———-单位质量母液的焓；
将式整理得:
W（I-i3）=m（i3—i2）+F（i1—i3）+Q
汽化潜热溶液结晶放热溶液降温放热外界加热
上式也可以写成:
Wr=mr结晶+FCp（t1—t3）+Q
已知：
汽化潜热=2468KJ/Kg；
r结晶=50KJ/Kg;
m：
结晶产量=441。
00Kg（由物料衡算已经得出）
W：
蒸酸量=2426。
25Kg（由物料衡算已经得出）
F=2758。
01Kg，其中ASP=689.88Kg,HAC=1874。
67Kg，AC2O=55。
49Kg，
其它=137.97Kg；
t1=60℃,t3=30℃；
Cp=见表：
单位（KJ/Kg℃）
表2。
3比热容（KJ/Kg℃）
名称
Cp
温度
30℃
60℃
乙酸
1.36
1。
39
醋酐
2。
00
2.01
ASP
-—
2。
15
SA
1.77
1。
94
其它
4.2
4。
2
综合以上计算数据,得
Q=mr结晶+FCp（t1-t3）-Wr
=441.00×50KJ+2758.01×2。
15×30KJ—2468×4662.37KJ
=22050KJ+177891.65KJ—11506729。
92KJ
=-11。
31×106KJ（负号表示由外界提供热量）
第3章主要工艺设备计算
3.1工艺设备选型原则
（1）为提高产品质量，节约投资，降低能耗,并满足GMP要求,工艺设备选用国内先进,成熟，可靠的设备,使建成后的生产装备达到国内先进水平。
（2）凡接触物料精，干，包岗位的设备，容量和管件均选用不锈钢材料。
（3）设备选型为将来阿司匹林扩产留有余地。
3。
2工艺设备计算
3.2.1醋化反应罐
根据物料计算，醋化反应总量为9632.14千克，物料比重为1.25，生产周期为24小时，醋化罐装料系数为0。
86，拟选1500L醋化罐，则需设备台数为:
N=9632。
14/1。
25/0。
86/1500=5。
97（台）
故选用6台3000L醋化反应罐能满足生产需要。
3.2.2酸洗离心机
根据物料计算,酸洗物料料重量为5144.75Kg，每天24小时生产,生产周期为每车1小时。
拟选用SS—1000型三足式离心机，每年装料100Kg，则需要设备台数为：
N=5144。
75/[100×（24/1）］=2。
14（台）
故选用3台SS-1000型三足式离心机能满足生产。
3。
2。
3水洗离心机
根据物料计算，水洗物料总量为5198。
81Kg。
每天按24小时，生产周期为每车1小时。
拟选用SS-1000型三足式离心机，每车装料100Kg，则需要设备台数为:
N=5198.81/［100×（24/1）]=2.17（台）
故选用3台SS-1000型三足式离心机能满足生产。
3。
2.4振动流化床干燥器
根据物料计算,干燥物料总重量为5198。
81Kg.拟选用GZQ3×45型振动流化床干燥器，其生产能力为200Kg/h，每天24小时生产，则需要设备台数为：
N=5198。
81/（200×24）=1.09（台）
故选用2台振动流化床干燥器能满足生产需要.
3。
2。
5母液蒸馏罐
根据物料计算，一次母液重量为2927.59Kg，比重大约1.05.则母液体积为2927.59/1。
05=2788.18L。
故选用2台1500L母液蒸馏罐能满足生产,并为今后扩产留有余地.
3.2。
6循环母液反应罐
根据物料计算，循环母液重量为1378.99Kg，比重约为1.05，则循环母液体积为1378.99/1.05=1313.32L,故选用2台1000L循环母液反应罐能满足生产，并为将来扩产留有余地。
附录
物料衡算的计算附表
表1醋化反应前物料衡算
物料
名称
SA
AC2O
回收ASP
粉子
渣子
母液
总量
重量Kg
3907。
72
3309。
60
441。
00
41。
25
5。
25
1927。
32
9632。
14
组分
名称
SA
其它
AC2O
HAC
ASP
HAC
其它
ASP
其它
ASP
其它
ASP
HAC
AC2O
其它
-—
含量％
99.5
0.5
98
2
90.6
6.6
2。
8
98.5
1。
5
99。
5
0.5
15
72
10
3
--
折纯Kg
3888。
18
19。
93
3243。
40
66.20
399.55
29.11
12.34
40.63
0.62
5.22
0.03
289。
10
1387。
67
192.73
57.82
—-
表2醋化反应后物料衡算
物料名称
ASP
母液
损耗
总量
重量Kg
5114。
64
4380。
74
136.76
9632.14
组分名称
ASP
ASP
HAC
AC2O
其它
——
-—
含量%
100
15
72
10
3
—-
——
折纯Kg
5114。
64
657.11
3154.14
438。
07
131。
42
——
——
表3酸洗离心前物料衡算
物料名称
ASP
母液
醋酸
总量
去醋化母液
总量
重量Kg
10289。
51
4846.58
1650。
61
16786。
70
3854。
64
20642.34
组分
名称
ASP
ASP
HCA
AC2O
其它
HAC
其它
——
ASP
HAC
AC2O
其它
-—
含量％
100
15
72
10
3
98。
5
1。
5
——
15
72
10
3
--
折纯
10289。
51
726.99
3489。
54
484.66
145.39
1625。
85
24.76
——
578。
20
2775.34
385.46
115.64
—-
表4酸洗离心前物料衡算
物料名称
ASP
母液
损耗
总量
重量Kg
10397.68
5855。
20
533。
82
16786.7
组分名称
ASP
HAC
ASP
HAC
AC2O
其它
-—
—-
含量％
97。
5
2.5
`14
75
8
3
-—
——
折纯Kg
10137。
74
259.94
819.73
4391。
40
468.42
175。
65
-—
—-
表5水洗离心物料衡算
水洗离心前物料衡算
水洗离心后物料衡算
物料名称
ASP
洗剂水
总量
ASP
洗剂水
损耗
总量
重量Kg
5198.81
1378。
99
6577.80
5216.76
1322。
14
44.69
6577.80
组分名称
ASP
HAC
H2O
——
ASP
H2O
ASP
HAC
H2O
-—
——
含量％
97。
5
2。
5
100
——
97
3
0.4
12
87.6
——
-—
折纯Kg
5068。
84
129.97
1378.99
——
5060.26
156。
50
5。
29
158.66
1158。
19
——
--
表6干燥物料衡算
干燥前物料衡算
干燥后物料衡算
物料名称
ASP
总量
成品
粉子
渣子
失重
损耗
总重
重量Kg
5216.76
5216.76
5000。
00
41.25
5.25
156.53
7.84
5216。
76
组分名称
ASP
H2O/HAC
——
ASP
其它
ASP
其它
ASP
其它
——
——
-—
含量%
97
3
——
99.5
0。
5
98。
5
1。
5
99.5
0。
5
——
-—
-—
折纯Kg
5060。
26
156.50
-—
4975
25
40.63
0.62
5.22
0.03
-—
——
——
表7回收前物料衡算
物料名称
一次母液
循环母液
洗剂酸（回收）
总量
重量Kg
2927.59
1378.99
137.55
4444.13
组分名称
ASP
HAC
AC2O
其它
ASP
HAC
AC2O
其它
HAC
H2O
——
含量%
14
75
8
3
25
68
2
5
98.5
1。
5
——
折纯Kg
409.86
2195。
69
234.21
87。
83
344。
75
937。
71
27。
58
68。
95
135.49
2.06
——
表8回收前物料衡算
物料名称
回收品
回收醋酸
循环母液
残液
损耗
总量
重量Kg
441.00
2331.19
1378.99
54.75
152。
25
4358.89
组分名称
ASP
HAC
其它
HAC/AC2O
其它
ASP
HAC
AC2O
其它
—-
--
-—
含量%
90。
6
6.6
2.8
98.5
1.5
25
68
2
5
—-
-—
—-
折纯Kg
799。
09
29。
11
1
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