根据酸洗离心机的酸洗能力和物品的粘度得出经验离心率为66.98%,所以 离心出来的母液=总投料量*66.98%
=(5368.56㎏+699.94㎏)*66.98% =4064.68㎏,进入回收工艺。 以此计算出:
湿品对乙酰氨基酚=总投料量-离心出来的母液
=(5368.56㎏+699.94㎏)-4064.68㎏ =2003.82㎏ 综合以上计算,得: 进料①:来自于酰化反应罐的出料③ 对乙酰氨基酚溶液=5368.56㎏ 进料②:
投入稀醋酸量=对乙酰氨基酚溶液/7.67=5368.56㎏/7.67 =699.94㎏ 出料③:
湿品对乙酰氨基酚=总投料量-离心出来的母液
=(5368.56㎏+699.94㎏)-4064.68㎏ =2003.82㎏
进入水洗离心工艺进料①,并且要保证湿品中HAC含量≤2.5%,本设计计算时取2.5%。 出料④:离心出来的母液=总投料量*66.98%
=(5368.56㎏+699.94㎏)*66.98% =4064.68㎏ 3水洗离心机的物料衡算
根据湿品中含醋酸量和湿品对乙酰氨基酚的纯净度,投入洗剂水与对乙酰氨基酚的比例=7:10,
所以洗剂水量=湿品对乙酰氨基酚*7/10=2003.82㎏*7/10=1402.67㎏ 又根据离心机的脱水能力,经验值为42%,
所以 脱水量=总投料量*42%=(2003.82㎏+1402.67㎏)*42%=1430.73㎏ 并且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:0.68%,所以可确定:
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损耗量=(2003.82㎏+1402.67㎏)*0.68%=23.16㎏ 以此得出粗品对乙酰氨基酚=总投料量-损耗-量脱水量
=2003.82㎏+1402.67㎏-23.16㎏-1430.73㎏ =1952.60㎏,进入精制脱色工艺进料① 综合以上计算,得:
进料①:来自于酸洗离心出料③, 湿品对乙酰氨基酚=1952.60㎏ 进料②:
洗剂水量=湿品对乙酰氨基酚*7/10=1952.60㎏*7/10=1366.82㎏ 出料③:
出粗品对乙酰氨基酚=总投料量-损耗-量脱水量
=2003.82㎏+1402.67㎏-23.16㎏-1430.73㎏ =1952.60㎏ 出料④:
脱水量=总投料量*42% =(2003.82㎏+1402.67㎏)*42%=1430.73㎏ 4精制脱色罐的物料衡算
根据唐山双龙生物药业的参考公式,可得: 粗品:纯净水:活性炭=180:400:16
投入粗品为1952.60㎏ 则纯净水用量为4339.11㎏ 计算出活性炭的用量为173.56㎏ 综合以上计算,得出: 进料①:粗品=1952.60㎏ 进料②:纯净水用量=4339.11㎏ 进料③:活性炭用量=173.56㎏
出料④:经过脱色的进料①、进料②、进料③完全出料,即 出料④=1952.60㎏+4339.11㎏+173.56㎏ =6465.27㎏ 完全进入精制结晶罐的进料①。 5精制结晶罐的物料衡算
根据唐山双龙生物药业的参考公式,可得:
粗品:焦亚硫酸钠溶液=1800:52 精制罐投入粗品为1952.60㎏ 则计算出焦亚硫酸钠溶液用量为56.41㎏
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综合以上计算,得:
进料①:精制脱色罐出料=6466.27㎏ 进料②:亚硫酸钠溶液用量=56.41㎏
出料③:进料①和进料②混合结晶,即出料③=6466.27㎏+56.41㎏=6522.69㎏
完全进入精制离心罐的进料①。
6精制离心罐的物料衡算
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66.98%,所以
离心出来的母液=总投料量*66.98%=6522.69㎏*66.98%=4368.90㎏,进入回收工艺。 废弃物经验比例约为总投料量的3.43%,即
废弃物=总投料量*3.43% =6522.69㎏*3.43% =223.73㎏ 湿成品=总投料量-离心出来的母液-废弃物 =6522.69㎏-4368.90㎏-22.37㎏ =2131.42㎏ 综合以上计算,得:
进料①:精制结晶罐出料=6522.69㎏ 出料②:离心出来的母液=总投料量*66.98% =6522.69㎏*66.98% =4368.90㎏ 出料③:废弃物=总投料量*3.43% =6522.69㎏*3.43% =223.73㎏
出料④:湿成品=总投料量-离心出来的母液-废弃物 =6522.69㎏-4368.90㎏-223.73㎏ =1938.66㎏ 7流化床的物料衡算
根据物料衡算,干燥物料总重为:1938.66㎏,含水量为4%,即230.114㎏ 进行完全脱水即干燥失重为77.55㎏
因为流化床的排空系统和机器本身造成的损耗一般为:0.150%~0.171%,本次设计取0.150%,所以损耗量为:1938.66㎏*0.150%=2.91㎏。
在沉降室和扑集器得到粉子、渣子质量为2.91㎏,
由总产率为85.97%,成品量1666.6667㎏(符合设计要求)。
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综合以上计算,得:
进料①:来自于精制离心机,湿成品=1938.66㎏ 出料②:得到成品=1666.67㎏。
六、能量衡算
1反应罐能量衡算基本公式
反应罐能量衡算可表示如下:
Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 Q1------对氨基苯酚和冰醋酸带入设备的热量KJ; Q2------加热剂水蒸汽传给物料的热量KJ; Q3------过程反应热KJ;
Q4------生成对乙酰氨基酚带走的热量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------对氨基苯酚和冰醋酸带入设备的温度℃, t1=20℃。 t2------加热剂水蒸汽的进入温度℃, t2=140℃。 t3------最终反应罐中温度℃, t3=130℃。 t4------物料流出时的温度℃, t4=130℃。
t5------加热剂水蒸汽流出时的温度℃, t5=130℃。 2 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/(㎏·℃)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
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C=Cs×n+(1-n) 式中 C------水溶液中的比热容KJ/(㎏·℃)。 Cs-----固体的比热容KJ/(㎏·℃)。 n------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,将各种集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1 基团结构摩尔热容[J/(mol·℃)] 基团 温度 20℃ 130℃ 所以:
ASP的比热容=[(C6H5-)+(-NH2)+(-NH-)+(-CO)+(-OH)+(-CH3)]/151.16 AS的比热容=[(C6H5-)+(-NH2)+(-OH)]/109.10 经以上式子可求得所需比热容KJ/(㎏·℃)。 对氨基酚比热容
20℃ =(116.36+61.69+41.90)/109.10=2.02 130℃=(143.66+82.58)/109.10=2.07 对乙酰氨基酚比热容:
20℃ =(116.36+51.10+43.34+41.36+41.90)/151.16=1.95 130℃=(143.66+47.32+82.58+51.62)/151.16=2.15 冰醋酸比热容:
20℃ =(43.34+41.90+41.36)/60=2.11 130℃=(43.34+82.58+51.62)/60=3.03 表2 所需比热容 温度 名称 冰醋酸 对乙酰氨基酚 对氨基酚 3能量衡算
20℃ 2.11 1.95 2.02 130℃ 3.03 2.15 2.07 C6H5- 116.36 143.66 -NH2 61.69 ----- -NH- 51.10 ----- -CO 43.34 47.32 -OH 41.90 82.58 -CH3 41.36 51.62 15