制药工程学课程设计

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date制药工程学课程设计_x0001_制药工程学课程设计 题 目 年产393吨甲磺酸培氟沙星原料药 车间工艺设计 学 院 化学与环境工程学院 专 业 化工与制药 班 级 0408405班 姓 名 唐 鹰 指导老师 胡 盛2011年05月25日 目 录课程设计任务书4前言6一、 产品概述71.1产品名称、化学结构、理化性质71.1.1产品名称71.1.2化学结构和分子量71.

2、1.3理化性质71.2临床用途81.3固体原料的密度、熔点8二、产品工艺简介82.1本设计采用的工艺路线82.1.1甲基化82.1.2中和92.1.3成盐92.1.4精制92.1.5 工艺路线9三、工艺设计依据103.1设计任务依据103.2工艺路线的的主要依据113.3质量标准113.4 包装规格要求及贮藏123.4.1 成品的包装规格123.4.2贮藏123.5 原辅料、包装材料质量标准及规格12四、物料衡算134.1 计算方法与原则134.1.1 物料衡算的目的134.1.2 物料衡算的依据144.1.3 物料衡算基准144.1.4 甲磺酸培氟沙星全合成工艺收率与所用原料物性工艺参数14

3、4.1.5 假设或经验工艺参数154.2甲基化工段物料衡算164.2.1甲基化反应釜物料衡算164.2.3蒸馏釜的物料衡算184.2.4中和结晶罐物料衡算194.2.5甲基化离心机物料衡算204.2.6乙醇蒸馏釜物料衡算214.3成盐工段物料衡算214.3.1成盐反应釜的物料衡算214.3.2成盐压滤器的物料衡算234.3.3成盐离心机的物料衡算234.3.4粗母液蒸馏釜物料衡算244.4精致工段的物料衡算254.4.1精致反应釜的物料衡算254.4.2精致压滤器的物料衡算264.4.3精制离心机的物料衡算264.4.4精母液蒸馏釜物料衡算274.5甲基回收工段的物料衡算274.5.1中和回收

4、釜的物料衡算274.5.2离心机的物料衡算28五、能量衡算295.1 计算方法与原则295.1.1能量衡算的目的及意义295.1.2能量衡算的依据及必要条件295.1.3能量衡算基准305.1.4所用原料比热的推算305.1.5各物质燃烧热的估算315.1.6某些物质熔解热的估算方法335.1.7 假设或经验工艺参数345.2 甲基化工段能量衡算345.2.1甲基化反应釜能量衡算公式345.2.2蒸馏的能量衡算公式355.2.3甲基物结晶罐能量衡算公式365.3成盐工段能量衡算385.3.1成盐反应釜能量衡算公式385.3.2成盐结晶罐能量衡算公式395.3.3成盐蒸馏釜能量衡算公式395.4

5、精制工段能衡算405.4.1精制反应釜能量衡算公式405.4.2精制结晶罐能量衡算公式415.4.3母液蒸馏釜能量衡算公式41六、 设备选型426.1 选型方法和原理426.1.1 设备选型的目的426.1.2 设备选型的依据426.1.3 设备选型基准426.1.4 假设或经验工艺参数426.1.5 主要岗位的操作周期436.2 常规设备的选型436.2.1 甲基化反应釜的选型计算公式436.2.2 甲基化蒸馏罐的选型计算公式446.2.3 中和反应釜的选型计算公式456.2.4 成盐反应釜的选型计算公式466.2.5 成盐结晶罐的选型计算公式的选型计算公式476.2.6 母液蒸馏釜的选型计

6、算公式486.3 冷凝器的选型计算496.4 反应釜主要参数55小 结56参 考 文 献57课程设计书一 设计题目诺氟沙星甲基化过程工艺设计二 工艺条件 原料参数一览表原料名称配料比（重体比）原料规格诺氟沙星1Kg药用98.5%乙 醇1L80.5%甲 酸1.5L85.5%甲 醛L36.9%活 性 炭0.05Kg针用767型氨 水1315(自取)设产品的年产量为393吨，终产品诺氟沙星甲基化物的纯度为95%，诺氟沙星投料富余系数为1.05，反应转化率均为100%，甲基化收率99%，总收率为86%，用活性炭抽滤时，活性炭损失为20%（重量比），假设其它中间体及最终产品均无损失。每年工作日为330天

7、（具体见设计题目分配方案），每天24小时连续运行。三、 设计内容1.设计并选择较为合理的工艺路线、完成反应原理；2.进行物料衡算和能量衡算、工艺条件的确定；3.写出较为完整的课程设计说明书（不少于2000字）。四、设计要求1.在规定时间内完成设计内容五、时间4周（1114周）六、参考书1. 制药工程学 主编：王志祥 出版社：北京化学工业出版社 2010年第二版2. 化工原理 主编:谭天恩 窦梅 周明华出版社：化学工业出版社，2010年第三版3.化工机械基础 主编：刁玉玮，王立业，喻健良 出版社：大连理工大学出版社 2006年第六版前言 甲磺酸培氟沙星为喹诺酮类抗菌药，有广谱抗菌作用，对肠杆菌科

8、细菌如大肠杆菌、克雷白菌属、伤寒、沙门菌属以及流杆感菌、奈瑟菌属等具有强大抗菌活性，对金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌亦有一定的抗菌作用。本品对肺炎球菌、各组链球菌和肠球菌仅有轻度作用。本品为杀菌剂，作用机理为抑制细菌DNA螺旋酶。主要适用于肠杆菌科细菌及绿脓杆菌等格兰氏阴性杆菌所致的各种感染，如支气管及肺部感染、肾盂及复杂性尿路感染、前列腺炎、细菌性痢疾或其他肠道感染、伤寒及沙门菌属感染和皮肤软组织感染等，也可用于葡萄球菌感染病例。 本次设计内容中所采用的工艺是以诺氟沙星为原料，与甲醛、甲酸甲基化生成培氟沙星，再与甲烷磺酸成盐，的甲磺酸培氟沙星，后精制得到产品。本路线工序较短，对反应条件，反应设备的

9、要求也不高，而且生产成本呢较低，最适合于工业化大规模生产的。总收率达86%。再经过回收，精制等工序，可以制得。 这次课程实际是对甲磺酸培氟沙星甲基化工段的车间工艺设计 由此工艺可知,甲磺酸培氟沙星的合成工艺还是比较复杂，甲基化工段涉及到反应阶段、加氨中和阶段、离心甩料阶段，各个阶段的物料衡算、能量衡算都要核算，加上设备选型、车间和管道设计等等，因此设计的任务相当庞大。这不仅要求我们要有扎实的专业理论知识，更要有灵敏的理解感悟的实验能力，同时要学会自己掌握时间与节奏来完成设计任务。其成果包括了工艺流程设计、物料衡算、能量衡算、工艺设备选型计算、设计说明书的撰写。在设计中，我们刚开始无从下手，对于

10、任务书上的含量、纯度、水分含量、湿度等概念的理解还不够深刻，但是经过查阅很多文献，静下心来仔细研究、摸索，和同学、老师的不断交流沟通，对于我们的设计目标有了一个清晰明确的认识。本设计为初步设计，我按照设计任务书所要求内容，一步一步完成，但由于经验不足，理论和实践知识不够扎实，在设计中还存在不足之处，诚请老师给予指出和修正。一、 产品概述1.1产品名称、化学结构、理化性质1.1.1产品名称1：中文名 甲磺酸培氟沙星2：拉丁名 PEFLOXACIN MESYLATE3：英文名 pelfoxaein mesylate4：化学名 1-乙基-6-氟-1、4-二氢-7-（4-甲基-1-哌嗪）-4-氧-3-

11、喹啉羧甲磺酸盐1.1.2化学结构和分子量1：分子式 2：结构式 3：分子量 465.491.1.3理化性质本品为白色或微黄色晶体，无臭，味苦，在水中极易溶解，在乙醇、氯仿或乙醚中几乎不溶。1.2临床用途本品主要适用于肠杆菌科细菌及绿脓杆菌等格兰氏阴性杆菌所致的各种感染，如支气管及肺部感染、肾盂及复杂性尿路感染、前列腺炎、细菌性痢疾或其他肠道感染、伤寒及沙门菌属感染和皮肤软组织感染等，也可用于葡萄球菌感染病例。1.3固体原料的密度、熔点诺氟沙星（C16H18FN3O3）密度：1.344g/cm3 熔点：221 OC （221 OC222 OC）培氟沙星（C17H20FN3O3）密度：1.320g

12、/cm3 熔点：273 OC （272 OC274 OC）甲磺酸培氟沙星（C18H24FSN3O6）熔点：282 OC （282 OC284 OC）二、产品工艺简介2.1本设计采用的工艺路线辅助反应： 2.1.1甲基化依次向甲基化罐中加入诺氟沙星、甲酸、甲醛，并且加热至100，回流2小时；降温至80加入活性炭，再升温至98，回流半小时；降温至60，加入乙醇，搅拌5分钟放料，趁热抽滤。2.1.2中和接甲基化产物，搅拌散热，加氨水（13%15%）。保持反应温度不超过45。当反应液pH值在7.07.5时，停止加氨水。静止1小时，放料，用去离子水洗，甩料3小时。检验保证收率99%，转化率100%，合格

13、品待用。2.1.3成盐表2.1 成盐过程各物料投料比配料比甲基化物甲烷磺酸乙醇（82.5%）活性炭乙醇（95%）质量比14.651/27.81/27.8摩尔比11.05加入合格的甲基化物（含量97.5%，水分7.9%），乙醇（82.5%），然后加入甲烷磺酸（99.3%）。升温至78，回流1小时；降温至60，加入活性炭；升温至78，回流1小时。出料，抽滤，至冷冻罐。降温至-10。冷却结晶后，离心分离。加入95%的乙醇洗涤，分离液回收至粗母蒸馏岗位。成品检验，保证收率91.29%，转化率100%，合格品至精制岗位。2.1.4精制加入乙醇（86.0%），粗品升温至45，至溶解；加入活性炭，升温至78

14、，回流30分钟，抽滤至冷冻罐。降温至-10，离心分离。加入乙醇（95%）洗涤，分离液回收至精母蒸馏岗位，保证收率88.24%。合格后自然风干，除湿至产品。2.1.5 工艺路线本次设计为甲磺酸培氟沙星的甲基化过程工艺设计。以药物合成反应以及化学制药工艺学相关内容展开，其详细反应过程及原理如下：辅助反应： 三、工艺设计依据3.1设计任务依据（1）湖北民族学院制药工程专业课程设计任务书；（2）城市建设用地规划要求；（3）药品生产质量管理规范实施指南（2001 年版，中国化学制药工业协会，中国医药工业公司）；（4）工业企业噪声控制设计规范GBJ87-85；（5）环境空气质量标准GB3095-1996；

15、（6）污水综合排放标准GB8978-1996；（7）工业“三废”排放执行标准GBJ4-73；（8）建筑工程消防监督审核管理规定公安部第30号令；（9）建筑结构设计统一标准GB500682001；（10）工业企业设计卫生标准TJ36-79；（11）化工工厂初步设计内容深度的规定HG/206882000；（12）化工工艺设计施工图内容和深度统一规定HG 20519-92；（13）关于出版医药建设项目可行性研究报告和初步设计内容及深度规定的通知国药综经字1995，第 397 号；（14）化工装置设备布置设计规定HG 20546-92（15）中华人民共和国药典（2010版）的质量标准以及环境保护法等。

16、3.2工艺路线的的主要依据本设计以诺氟沙星为原料，与甲醛、甲酸甲基化生成培氟沙星，再与甲烷磺酸成盐，的甲磺酸培氟沙星，后精制得到产品。本路线工序较短，对反应条件，反应设备的要求也不高，而且生产成本呢较低，最适合于工业化大规模生产的。所以本次设计选择原辅料廉价易得，能耗低，对自然生态污染较小，三废易处理，最成熟的合成路线，符合工业化生产的要求。3.3质量标准品名：甲磺酸培氟沙星 规格：20Kg/桶 25Kg/桶 检验依据：WS-375(X-322)-95 批准文号：(95)卫药准字X-277号产品质量的各项具体标准如下表表3.1 产品的质量标准序号项目名称优等品标准法定标准厂控标准检验依据1性状

17、白色或类白色结晶粉末白色或微黄色结晶粉末白色或微黄色结晶粉末WS-375(X-322)-952鉴别应呈正反应应呈正反应应呈正反应WS-375(X-322)-953酸度Ph3.5-4.53.5-4.53.5-4.5中国药典2010版二部附录VIH P384氯%4.0(干)3.5-4.13.5-4.1中国药典2010版二部VD P58 （附）5有关物质%0.51.01.0中国药典2010版二部附录VD P256干燥失重%8.28.58.2中国药典2010版二部附录L P587炽灼残渣%0.10.10.1中国药典2010版二部附录N P598重金属%0.00100.00200.0020中国药典201

18、0版二部附录H9含量测定%99.299.099.0WS-375(X-322)-9510溶液澄清度与颜色黄绿色4号标准，溶液澄清黄绿色4号标准，溶液澄清黄绿色4号标准，溶液澄清中国药典2010版二部附录IA28 P3811铁盐%0.0030.0030.003中国药典2010版二部附录G P543.4 包装规格要求及贮藏3.4.1 成品的包装规格数量：20Kg/桶 25Kg/桶包装：2层塑料装扎口方式：封口 包装形式：纸桶 封口方法：封签3.4.2贮藏贮藏方法：避光、密封保存贮藏温度：室温3.5 原辅料、包装材料质量标准及规格（包括水质）表3.2 原辅料质量标准及规格名称性状检测项目质量标准 诺氟

19、沙星 类白色或淡黄色结晶粉末氟（干品） 5.4%干燥失重5.0%有关物质1.0%含量测定（干品）95.0%熔点218-224甲酸无色透明无悬浮液体色度（Pt-Co）20号含量85.5%氯化物0.020%硫酸盐0.05%铁（以Fe计）0.001%甲烷磺酸无色或浅黄色粘稠透明液体含量（%）99.0Fe（ppm）10Cl（ppm）500（ppm）250色度100号四、物料衡算4.1 计算方法与原则4.1.1 物料衡算的目的生产工艺流程框图只是定性地表示，再有原料转变成最终产品的过程中，要经过哪些过程及设备，在图中一般以椭圆框表示化工过程及设备，用线条表示物料管线及公用系统管线，用方框表示物料。这种框

20、图只有定性的概念，没有定量的概念，只有经过车间的物料衡算，才能得出进入与离开每一过程或设备的各种物料数量、组成，以及各组分的比例，这就是进行物料衡算的目的。车间物料衡算的结果是车间能量衡算、设备选型、确定原材料消耗定额、金星化工管道设计等各种计算项目的依据。对于已经投产的生产车间，通过物料衡算可以寻找出生产中的薄弱环节，为改进生产、完善管理提供可靠的依据，并可以作为检查原料利用率及三废处理完善程度的一种手段。4.1.2 物料衡算的依据在进行车间物料衡算前，首先要确定生产工艺流程示意框图，此图限定了车间物料衡算的范围，以指导设计计算既不遗漏，也不重复。其次要收集必需的数据、资料，如各种物料的名称

21、、组成及含量：各种物料之间的配比，主、副反应方程式、主要原料的转化率、总收率及各部分收率等。4.1.3 物料衡算基准 本设计中的化工过程均属间歇操作过程，其计算基准是将车间所处理的各种物料量折算成以天数计的平均值，从起始原料的投入到最终成品的产出，按天数平均值计将恒定不变。有设计任务规定的产品年产量及年工作日，计算出产品的平均日产量，日产量确定后，再根据总收率可以折算出起始原料的日投料量，以此基础就完成车间的物料衡算。 年产量（kg）工作日（天）日产精品甲氟（纯）（kg）日产理论精品甲氟（kg）3930003301214.051400.284.1.4 甲磺酸培氟沙星全合成工艺收率与所用原料物性

22、工艺参数工段收率（%）甲基物回收率（%）原材料名称规格分子量投料比含量（%）含水（%）密度（kg/L）甲基化990诺氟沙星药用319.34198.01.344甲酸工业46.031.8385.51.220甲醛工业30.031.0836.70.820乙醇工业46.070.8680.50.790活性炭工业12.0110.05氨水工业17.0334.00.880纯化水自制18.021.000成盐9220甲基物自制333.36197.08.01.320甲烷磺酸工业96.110.30499.01.480乙醇工业46.075.2082.50.790活性炭工业12.0110.04纯化水自制18.021.000

23、精制 8920甲氟粗品自制465.49198.05.0乙醇工业46.074.6586.00.790活性炭工业12.0110.09精品甲氟自制465.4999.05.0单程收率：81.06% 总收率：86.70%4.1.5 假设或经验工艺参数 （1）甲基化离心岗位中，20.00kg水能够洗1。00kg甲基物； （2）甲基化中和岗位中，77.94kg 12%氨水能够中和60.00kg诺氟沙星； （3）成盐离心岗位中，0.94kg 95%乙醇洗10.00kg甲氟粗品； （4）精制离心岗位中，25.00kg 95%乙醇洗70.00kg甲氟精品； （5）甲基物回收岗位中，11.67kg 12%氨水中和1

24、0.00kg甲基物； （6）甲基物回收岗位中，25.00kg水能够洗100.00物料； （7）甲基化中和岗位中，40%甲酸在同水共沸蒸出且被收回，回收浓度为85%； （8）甲基化回流岗位中，100%甲醛在回流过程中损失，其中0%可被回收利用； （9）甲基化中和岗位中，80%乙醇可被回收，回收浓度为95%； （10）乙醇蒸馏岗位中，80%乙醇可被回收，回收浓度为95%； （11）滤渣为活性炭投料量的25%； （12）离心机可将物料离心至含水20%，而后物料可在空气中干燥至含水5%。4.2甲基化工段物料衡算4.2.1甲基化反应釜物料衡算进料：日产理论精品甲氟=1400.29kg诺氟沙星投料量（纯）

25、=日产理论精品甲氟 =960.64kg诺氟沙星投料量=980.24kg杂质量=诺氟沙星投料量诺氟沙星投料量（纯）=980.24960.64=19.60kg甲酸投料量=诺氟沙星投料量投料比=980.241.83=1793.84kg甲酸投料量（纯）=甲酸投料量含量=1793.8485.5%=1533.73kg甲酸中含水量=甲酸投料量甲酸投料量（纯）=1793.841533.73=260.11kg甲醛投料量=诺氟沙星投料量投料比=980.241.08=1058.66kg甲醛投料量（纯）=甲醛投料量含量=1058.6636.7%=388.53kg甲醛中含水量=甲醛投料量甲醛投料量（纯）=1058.66

26、388.53=670.13kg乙醇投料量=诺氟沙星投料量投料比=980.240.86=843.01kg乙醇投料量（纯）=乙醇投料量含量=843.0180.5%=678.62kg乙醇中含水量=乙醇投料量乙醇投料量（纯）=843.01678.62=164.39kg活性炭投料量=诺氟沙星投料量投料比=980.240.05=49.01kg总投料量=诺氟沙星投料量+甲酸投料量+甲醛投料量+乙醇投料量+活性炭投料量=980.24+1793.84+1058.66+843.01+49.01=4724.76kg出料：甲基物（纯）=诺氟沙星投料量（纯）收率 =992.79kg甲醛反应量=诺氟沙星投料量（纯） =9

27、60.64=180.67kg甲醛回流过程中损失量=甲醛投料量（纯）甲醛反应量 =388.53180.67=207.86kg甲酸生成量=诺氟沙星投料量（纯） =960.64=138.47kg甲酸出釜量=甲酸投料量（纯）+甲酸生成量=1533.73+138.47=1672.20kg水的出釜量=甲酸中含水量+甲醛中含水量+乙醇中含水量 =260.11+670.13+164.39=1094.63kg杂质=总投料量甲基物（纯）甲酸出釜量甲醛回流过程中损量乙醇投料量（纯）活性炭投料量水的出釜量 =4724.76992.781672.20207.86678.6249.011094.63=29.66kg总出料

28、量=甲基物（纯）+甲醛回流过程中损失量+甲酸出釜量+水的出釜量+乙醇投料量（纯）+活性炭投料量+杂质 =992.79+207.86+1672.20+1094.63+678.62+49.01+29.66=4724.76kg进料物质投料量(kg)纯量(kg)水或杂质的质量(kg)总进料量(kg)诺氟沙星980.24960.6419.604724.76甲酸1793.841533.73260.11甲醛1058.66388.52670.13乙醇843.01678.62164.39活性炭49.01出料物质反应量或生产量(kg)出釜量(kg)总出料量(kg)甲基物992.79992.794724.76甲醛1

29、80.67207.86甲酸138.471672.20乙醇678.62活性炭49.01水1094.63杂质29.664.2.2甲基化压滤器物料衡算总进料量=反应釜总出料量甲醛回流过程损失量=4724.76207.86=4516.90kg滤渣=活性炭投料量(1+ 25%)=49.01(1+25%)=61.26kg出料量=总进料量滤渣=4516.9061.26=4455.64kg进料量(kg)滤渣(kg)出料量(kg)4516.9061.264455.644.2.3蒸馏釜的物料衡算蒸馏釜进料量=压滤器出料量=4455.64kg蒸馏釜蒸出乙醇量=进料中乙醇量80%=678.6280%=542.90kg

30、蒸馏釜剩余乙醇量=进料中乙醇量蒸馏釜蒸出乙醇量 =678.62542.90=135.72kg蒸馏釜蒸出甲酸量=进料中甲酸量40%=1672.2040%=668.88kg蒸馏釜剩余甲酸量=进料中甲酸量蒸馏釜蒸出甲酸量 =1672.20668.88=1003.32kg蒸馏釜蒸出水量=蒸出乙醇量蒸出甲酸量 =542.90668.88=146.61kg蒸馏釜蒸出物总量=蒸馏釜蒸出乙醇量+蒸馏釜蒸出甲酸量+蒸馏釜蒸出水量 =542.90+668.88+146.61=1358.39kg蒸馏釜总出料量=蒸馏釜进物料量蒸馏釜蒸出总物质量 =4455.641358.39=3097.25kg进料物质进料组成(kg

31、)蒸出量(kg)出料组成(kg)进料总量(kg)出料总量(kg)组成物质总量(kg)甲基物992.79992.794455.643097.251358.39甲酸1672.20668.881003.32乙醇678.62542.90135.72水1094.63146.61948.024.2.4中和结晶罐物料衡算进料：乙醇投料量（纯）=蒸馏釜蒸出乙醇量=542.90kg乙醇投料量=674.41kg乙醇含水量=乙醇投料量乙醇投料量（纯）=674.41542.90=131.51kg氨水投料量（纯）=甲酸出釜量=1003.32=371.20kg氨水投料量=1091.76kg氨水含水量=氨水投料量氨水投料量

32、（纯）=1091.76371.20=720.56kg总进料量=滤液+氨水投料量+乙醇投料量=3097.25+1091.76+674.41=4863.42kg进料中总含水量=滤液中含水量+乙醇含水量+氨水含水量 =948.02+131.51+720.56=1800.09kg出料：甲基物（折干折纯）=992.79kg甲基铵出釜量=甲酸出釜量=1003.32=1374.96kg水杂质=总进料量甲酸铵甲基物乙醇投料量（纯） =4863.421374.96992.79678.62=1817.05kg进料物质进料量(kg)纯量(kg)总进料量(kg)滤液3097.254863.42氨水1091.76371

33、.20乙醇674.41542.90出料物质出料量(kg)纯量(kg)总出料量(kg)甲酸铵1374.961374.964863.42甲基物992.79992.79乙醇678.62678.62水杂质1817.051817.054.2.5甲基化离心机物料衡算纯化水用量=结晶罐甲基物出料量20=992.7920=19855.80kg进料量=结晶罐出料量+纯化水用量=4863.42+19855.80=24719.22kg甲基物出料量（湿）=1279.37kg废母液=进料量甲基物出料量（湿）=24719.221279.37=23439.85kg进料物质甲酸铵甲基物（折干折纯）乙醇水杂质纯化水进料量(kg

34、)1374.96992.79678.621817.0519855.80总质量(kg)24719.22出料物质甲基物（湿）废母液质量(kg)1279.3723439.85总质量(kg)24719.224.2.6乙醇蒸馏釜物料衡算总进料量=废母液=23439.85kg蒸馏出的乙醇的量（纯）=废母液中乙醇总量（纯）80%=678.6280%=542.90kg蒸馏出的乙醇的量=571.47kg废液量=总进料量蒸馏出的乙醇量=23439.85571.47=22868.38kg进料量(kg)废母液23439.85出料量(kg)乙醇571.47废液22868.384.3成盐工段物料衡算4.3.1成盐反应釜的

35、物料衡算进料：甲基物投料量=甲基化岗位日产量=1279.37kg水杂质量=甲基物（湿）甲基物（折干折纯）=1279.37992.79=286.58kg甲烷磺酸投料量=甲基物（折干折纯）投料比=992.790.304=301.81kg甲烷磺酸投料量（纯）=甲烷磺酸投料量含量=301.8199.0%=298.79kg甲烷磺酸中水含量=甲烷磺酸投料量甲烷磺酸投料量（纯） =301.81298.79=3.02kg乙醇投料量=甲基物（折干折纯）投料比=992.795.20=5162.51kg乙醇投料量（纯）=乙醇投料量含量=5162.5182.5%=4259.07kg乙醇中含水量=乙醇投料量乙醇投料量（

36、纯）=5162.514259.07=903.44kg活性炭投料量=甲基物（折干折纯）投料比=992.790.04=39.71kg总投料量=甲基物投料量+甲烷磺酸投料量+乙醇投料量+活性炭投料量 =1279.37+301.81+5162.51+39.71=6783.40kg进料含水的总量=甲基物中含水量+乙醇含水量+甲烷磺酸中含水量 =286.58+903.44+3.02=1193.04kg出料：甲氟粗品（折干折纯）=甲基物（折干折纯）收率 =992.7992%=1275.39kg甲烷磺酸反应量=甲基物（折干折纯） =992.79=286.23kg甲烷磺酸出釜量=甲烷磺酸投料量（纯）甲烷磺酸反应

37、量 =298.79286.23=12.56kg水出釜量=甲基物含水量+乙醇含水量+甲烷磺酸含水量 =286.58+903.44+3.02=1193.04kg杂质=总进料量甲氟粗品甲烷磺酸出釜量乙醇纯量活性炭投料量水出釜量=6783.401275.3912.564259.0739.711193.04=3.63kg总出料量=甲氟粗品+甲烷磺酸出釜量+乙醇纯量+活性炭投料量+水出釜量+杂质 =1275.39+12.56+4259.07+39.71+1193.04+3.64=6783.41kg进料物质投料比(kg)纯量(kg)水或杂质质量(kg)总进料量(kg)甲基物1279.37992.79286.

38、586783.40甲烷磺酸301.81298.793.02乙醇5162.514259.07903.44活性炭39.7139.71出料物质反应量或生成量(kg)出釜量(kg)总出料量(kg)甲氟粗品1275.391275.396783.41甲烷磺酸286.2312.56乙醇4259.07活性炭39.71水1193.04杂质3.644.3.2成盐压滤器的物料衡算总进料量=成盐反应釜总出料量=6783.41kg滤渣量=活性炭投料量（1+25%）=39.71（1+25%）=49.64kg滤液量=总进料量滤液量=6783.4149.64=6733.77kg进料量(kg)滤渣(kg)滤液(kg)6783.

39、4149.646733.774.3.3成盐离心机的物料衡算进料：95%冰乙醇洗液=甲氟粗品量（折干折纯）0.094=1275.390.094=119.89kg95%冰乙醇洗液纯量=95%冰乙醇洗液含量=119.8995%=113.89kg95%冰乙醇洗液含水量=95%冰乙醇洗液95%冰乙醇洗液纯量 =119.89113.89=6.00kg甲氟粗品（折干）=1301.42kg水杂质=滤液甲烷磺酸出釜量甲氟粗品（折干）乙醇投料量 =6733.7712.561301.424259.07=1160.72kg总投料量=滤液+95%冰乙醇洗液=6733.77+119.89=6853.66kg出料：甲氟粗品

40、（湿）=1626.77kg粗母液=总投料量甲氟粗品（湿）=6853.661626.77=5226.89kg进料物质甲烷磺酸甲氟粗品（折干）乙醇（纯）水杂质95%冰乙醇进料量(kg)12.561301.424259.071160.72119.89总进料量(kg)6853.66出料物质甲氟粗品（湿）粗母液质量(kg)1626.775226.89总出料量(kg)6853.664.3.4粗母液蒸馏釜物料衡算总进料量=粗母液量=5226.89kg进料中水总含量=95%冰乙醇的含水量+水杂质甲氟粗品(湿)甲氟粗品（折干折纯） =6.00+1160.72（1626.771275.39）=815.34kg进料

41、中乙醇总量（纯）=乙醇投料量（纯）+95%冰乙醇洗液（纯） =4259.07+113.89=4372.96kg蒸馏出的乙醇的量（纯）=粗母液中乙醇总量（纯）80%=4372.9680%=3498.37kg蒸馏出的乙醇的量=3682.49kg高沸物=总进料量蒸馏出的乙醇=5226.893682.49=1544.40kg进料量(kg)粗母液5226.89出料量(kg)乙醇3682.49高沸物1544.404.4精致工段的物料衡算4.4.1精致反应釜的物料衡算进料：甲氟粗品（湿）投料量=成盐岗位产量=1369.91kg杂质量=甲氟粗品（湿）投料量甲氟粗品（折干折纯）=1369.911275.39=9

42、4.52kg乙醇投料量=甲氟粗品（湿）投料量投料比=1369.914.65=6370.08kg乙醇投料量（纯）=乙醇投料量含量=6370.0886.0%=5478.27kg乙醇中含水量=乙醇投料量乙醇投料量（纯）=6370.085478.27=891.81kg活性炭投料量=甲氟粗品（湿）投料量投料比=1369.910.09=123.29kg总投料量=甲氟粗品（湿）投料量+乙醇投料量+活性炭投料量 =1369.91+6370.08+123.29=7863.28kg出料：甲氟精品（折干折纯）=甲氟粗品（折干折纯）收率=1275.3989%=1135.10kg杂质量=总投料量甲氟精品（折干折纯）乙醇

43、投料量（纯）活性炭投料量水出釜量 =7863.281135.105478.27123.29891.81=234.91kg进料物质投料量(kg)纯量(kg)水或杂质的质量(kg)总进料量(kg)甲氟粗品1369.911275.3994.527863.28乙醇6370.085478.27891.81活性炭123.29123.29出料物质甲氟精品乙醇活性炭水杂质出釜量(kg)1135.105478.27123.29891.81234.91总出料量7863.284.4.2精致压滤器的物料衡算总进料量=反应釜总出料量=7863.28kg滤渣=活性炭投料量（1+25%）=123.29（1+25%）=154

44、.11kg滤液=总进料量滤渣=7863.28154.11=7709.17kg进料量(kg)滤渣(kg)滤液(kg)7863.28154.117709.174.4.3精制离心机的物料衡算进料:95%冰乙醇洗液=精品甲氟量=1135.10=405.39kg95%冰乙醇洗液（纯）=95%冰乙醇洗液含量=405.3995%=385.12kg95%冰乙醇含水量=95%冰乙醇洗液95%冰乙醇洗液（纯） =405.39385.12=20.27kg甲氟精品（折干）=1146.56kg水杂质=滤液甲氟精品（折干）乙醇投料量（纯） =7709.171146.565478.27=1084.34kg总投料量=滤液+9

45、5%冰乙醇洗液=7709.17+405.39=8114.56kg出料：甲氟精品（湿）=1206.91kg精母液=总投料量甲氟精品（湿）=8114.561206.91=6907.65kg总出料量=甲氟精品（湿）+精母液=1206.91+6907.65=8114.56kg进料物质乙醇甲氟精品(折干)水杂质95%冰乙醇洗液进料量(kg)5478.271146.561084.34405.39总进料量(kg)8114.56出料物质甲氟精品（湿）精母液质量(kg)1206.916907.65总出料量(kg)8114.564.4.4精母液蒸馏釜物料衡算总进料量=精母液量=6907.65kg精母液中乙醇总量（

46、纯）=乙醇投料量（纯）+95%冰乙醇洗液（纯） =5478.27+385.12=5863.39kg蒸馏出的乙醇的量（纯）=精母液中乙醇总量（纯）80%=5863.3980%=4690.71kg蒸馏出的乙醇的量=4937.59kg高沸物=总进料量蒸馏出的乙醇=6907.654937.59=1970.06kg进料量(kg)精母液6907.65出料量(kg)乙醇4937.59高沸物1970.064.5甲基回收工段的物料衡算4.5.1中和回收釜的物料衡算进料：高沸物进料量=粗母液中高沸物进料量+精母液中高沸物进料量 =1544.40+1970.06=3514.46kg粗母液中甲基物含量=成盐工段甲基物

47、投料量(折干折纯)(1收率) =992.79（192%）=79.42kg精母液中甲基物含量=甲氟粗品投料量（纯）（1精品收率） =1275.39（189%）=100.47kg高沸物中甲基含量=粗母液甲基物含量+精母液甲基物含量 =79.42+100.47=179.89kg中和需氨水量=高沸物中甲基物含量=179.89=209.93kg总进料量=高沸物进料量+氨水进料量=3514.46+209.93=3724.39kg出料：回收甲基物量=甲基物投料量回收率=179.8920%=35.98kg水杂质量=总进料量回收甲基物量=3724.3935.98=3688.41kg进料物质氨水高沸物质量(kg)

48、209.933514.46总进料量(kg)3724.39出料物质回收甲基物水杂质质量(kg)35.983688.41总出料量(kg)3724.394.5.2离心机的物料衡算进料：料液进料量=中和回收釜总出料量=3724.39kg纯化水=中和回收釜总出料量=3724.390.25=931.10kg总进料量=料液进料量+纯化水进料量=3724.39+931.10=4655.49kg出料：回收甲基物量（湿）=44.98kg废液量=总进料量回收甲基物量（湿）=4655.4944.98=4610.51kg进料物质料液纯化水进料量(kg)3724.39931.10总进料量(kg)4655.49出料物质回收

49、甲基物废液出料量(kg)44.984610.51总出料量(kg)4655.49五、能量衡算5.1 计算方法与原则5.1.1能量衡算的目的及意义 能量衡算的主要目的是为了确定设备的热负荷。根据设备热负荷的大小、所处理物料的性质及工艺要求在选择传热面的形式、计算传热面积、确定设备的主要工艺尺寸。传热所需的加热剂或冷却剂的用量也是以热负荷的大小为依据而进行计算的。5.1.2能量衡算的依据及必要条件 能量衡算的主要依据是能量守恒定律。 能量衡算是以车间物料衡算的结果为基础而进行的，所以，车间物料衡算表是进行车间能量衡算的首要条件。其次还必须收集有关物质的热力学数据，例如比热容、相变量、反应热等。本设计

50、还涉及到的所有物料的热力学数据绘成一张表格，以便于计算。5.1.3能量衡算基准 能量衡算的基本方程为：有环境输入到系统的能量=由系统输出到环境的能量+系统内积累的能量5.1.4所用原料比热的推算 式中 M化合物分子量； N分子中同种元素原子数； 元素的原子比热容 查药厂反应设备及车间工艺设计P209，表6-5得元素 碳 C7.535氢 H9.628氧 O16.74氟 F20.93硫 S22.604其他元素25.953 活性炭（C） 碳原子数=1 C=0.6273 诺氟沙星（）碳原子数=16 氢原子数=18 氧原子数=3 氮原子数=3 氟原子数=1 C=1.3868 培氟沙星（） 碳原子数=17

51、 氢原子数=20 氧原子数=3 氮原子数=3 氟原子数=1 C=1.4089 甲烷磺酸盐（） 碳原子数=18 氢原子数=24 氧原子数=6 氮原子数=3 氟原子数=1 硫原子数=1 C=1.3704 甲酸铵（） 分子量=63.08碳原子数=1 氢原子数=5 氧原子数=2 氮原子数=1 C=1.8248 99%的甲烷磺酸铵溶液（） 碳原子数=1 氢原子数=4 氧原子数=3 硫原子数=1 C=1.2368 C=1.2345 5.1.5各物质燃烧热的估算（用燃烧需氧原子mol数法） 各物质燃烧热的估算（由燃烧需氧原子mol数法算得） （kJ/mol） 1kcal/mol=4.1868 查化工工艺设计手册P2-884 名 称 状 态基本数值液 5.752.08 烷烃支链液-3.70.09 氮萘液-20.00 酮液5.5-0.19 酸液-4.70.07 氟液10.90.61 环己烷液-7.40.00 仲胺液18.3-0.12叔胺1液200.08 磺胺固-590.00 成盐和水化合物-16.10.00 酯液16.1-0.42 盐-16.10.00诺氟沙星（），包含结构：基本数值1液、支链1液、氮萘1液、酮1液、酸1液、氟1液、环己烷1液、仲胺1液、叔胺1液 需氧X=43.5 甲基物（），包含结构：基本数值1液、支链1液、氮萘1液、酮1液、酸1液、氟1液、环己烷1液、叔胺2液