三峽大學(xué)-夢(mèng)想隊(duì) 化學(xué)原料藥多功能車(chē)間設(shè)計(jì)【含PDF圖紙及文檔】

三峽大學(xué)-夢(mèng)想隊(duì) 化學(xué)原料藥多功能車(chē)間設(shè)計(jì)【含PDF圖紙及文檔】,含PDF圖紙及文檔,三峽大學(xué)-夢(mèng)想隊(duì),化學(xué)原料藥多功能車(chē)間設(shè)計(jì)【含PDF圖紙及文檔】,三峽,大學(xué),夢(mèng)想,化學(xué),原料藥,多功能,車(chē)間,設(shè)計(jì),pdf,圖紙,文檔 第四屆“國(guó)藥工程杯”制藥工程設(shè)計(jì)競(jìng)賽 —項(xiàng)目摘要 三峽大學(xué) 夢(mèng)想隊(duì)- 1 - 項(xiàng)目摘要1、項(xiàng)目簡(jiǎn)介本項(xiàng)目為化學(xué)原料藥多功能車(chē)間設(shè)計(jì)，間歇式生產(chǎn)抗艾滋病毒藥物依非韋侖、抗氧化劑硫辛酸和新型抗高血壓藥物纈沙坦，三種原料藥年產(chǎn)量均為25t,總生產(chǎn)時(shí)間為300天。2、工藝設(shè)計(jì)2.1工藝流程本項(xiàng)目以環(huán)丙基乙炔鋰、4-氯-2-(三氟乙?；?苯胺為原料，經(jīng)加成、環(huán)合、結(jié)晶等過(guò)程制備依非韋侖；選用6,8-二氯辛酸乙酯法，經(jīng)環(huán)合、水解、精制等 制備硫辛酸；以N-正戊?；i氨酸甲酯為原料，經(jīng)加氫還原、精制得纈沙坦。 圖2-1纈沙坦工藝流程圖 第四屆“國(guó)藥工程杯”制藥工程設(shè)計(jì)競(jìng)賽 —項(xiàng)目摘要 三峽大學(xué) 夢(mèng)想隊(duì)- 2 - 三種產(chǎn)品于同一多功能車(chē)間進(jìn)行生產(chǎn)，車(chē)間設(shè)備工藝流程圖如下（共用設(shè)備用三色框表示 圖2-2 車(chē)間工藝設(shè)備流程圖（注：紫色框：硫辛酸工藝設(shè)備；綠色框：依非韋侖工藝設(shè)備；淺藍(lán)框：纈沙坦工藝設(shè)備；三色框：三種產(chǎn)品共用設(shè)備。）2.2物料衡算依非韋倫按129批次（194kg/批)、硫辛酸按180批次（139kg/批)、纈沙坦按190批次（132kg/批)進(jìn)行物料衡算，依非韋倫物料衡算框圖如下所示： 第四屆“國(guó)藥工程杯”制藥工程設(shè)計(jì)競(jìng)賽 —項(xiàng)目摘要 三峽大學(xué) 夢(mèng)想隊(duì)- 3 - 9796.8kg12560kg 25120kg 25120L126280L25120kg 151400L25120kg 126280L75360kg 42360L127080L169440L 25120kg48840L27424L 11304kg11304kg 29880L50240kg 丙酮混合液Ⅰ A、B乙基鋅丙酮 加成環(huán)丙基乙炔鋰丙酮 4- 氯-2- 苯胺丙酮混合液Ⅱ 混合液Ⅲ減 壓濃 縮 溶解乙酸乙酯冰水 淬滅洗 滌靜 置 分 層純化水 水相預(yù)處理拍治污水處理站 餾出液 第四屆“國(guó)藥工程杯”制藥工程設(shè)計(jì)競(jìng)賽 —項(xiàng)目摘要 三峽大學(xué) 夢(mèng)想隊(duì)- 4 -185448L 92724L191226L 5778.4kg 185448L 5778.4kg17335.2kg 28892kg 358181.32kg154737L 144460kg27447kg 15890.6kg86676kg 58216L 7721L65937L2512kg 63140L 63140L63140L 水相 有機(jī)相乙酸乙酯 萃取 干 燥 無(wú)水硫酸鈉過(guò) 濾 硫酸鈉 減 壓 濃縮 餾出液合并有機(jī)相 溶 解乙酸乙酯 環(huán) 合 氯甲酸甲酯碳酸鈉純化水水 洗純化水 乙酸乙酯 過(guò) 濾減壓濃縮 餾出液結(jié)晶離心淋 洗乙酸乙酯 干 燥 第四屆“國(guó)藥工程杯”制藥工程設(shè)計(jì)競(jìng)賽 —項(xiàng)目摘要 三峽大學(xué) 夢(mèng)想隊(duì)- 5 -圖2-3依非韋倫物料衡算框圖 92724L 乙酸乙酯結(jié) 晶 離 心淋 洗乙酸乙酯 干 燥加 熱 回 流乙酸乙酯 活性炭 脫 碳 過(guò) 濾 碳 包 裝入 庫(kù) D級(jí)潔凈區(qū) 結(jié) 晶淋 洗乙酸乙酯 干 燥粉 碎 檢 驗(yàn) 乙酸乙酯 2889.2kg 3982.38kg50443.48kg 7095L 145019L145019L7095kg25373.74k 2889.2kg 25046kg2889.2kg 25046kg25000kg147673.92L 3982.3895941.37L88845.8L 第四屆“國(guó)藥工程杯”制藥工程設(shè)計(jì)競(jìng)賽 —項(xiàng)目摘要 三峽大學(xué) 夢(mèng)想隊(duì)- 6 - 表2-1主要原輔料消耗表 2.3熱量衡算通過(guò)查找蘭氏手冊(cè)等文獻(xiàn)資料（部分化合物通過(guò)Chem Office/ Gaussian量化軟件采用密度泛函方法估算），得出硫辛酸、4-氯-2-苯胺、纈沙坦等的生成焓、比熱容等物性數(shù)據(jù)，進(jìn)行了完整的熱量衡算。 原輔料名稱(chēng) 規(guī)格 年用量（kg） 儲(chǔ)存方式 來(lái)源6,8-二氯辛酸乙酯 ≥99% 61000 塑料桶 倉(cāng)庫(kù)95%乙醇 工業(yè) 14396 鐵桶水合硫化鈉 ≥99% 67100 紙板桶硫磺 ≥99% 10370 袋裝四丁基溴化銨 ≥99% 5490 紙板桶氫氧化鈉 工業(yè) 10980 袋裝36%精制鹽酸 工業(yè) 11800 塑料桶乙酸乙酯 ≥99% 80736.72 鐵桶食鹽 工業(yè) 3050 袋裝無(wú)水硫酸鎂 工業(yè) 3050 袋裝活性炭 醫(yī)用級(jí) 9365.8 袋裝4-氯-2-（三氟乙?；┍桨?≥99% 25120 鐵桶丙酮 ≥99% 112389 鐵桶A（生物堿） ≥99% 1758.4 袋裝B（醇類(lèi)物質(zhì)） ≥99% 1477.06 鐵桶乙基鋅 ≥99% 11304 鋼瓶環(huán)丙基乙炔鋰 ≥99% 9796.8 鐵桶氯甲酸甲酯 ≥99% 15890 鐵桶碳酸鈉 ≥99% 27450 袋裝無(wú)水硫酸鈉 ≥99% 5779 袋裝N-正戊?；i氨酸甲酯 ≥99% 30600 鐵桶醋酸異丁酯 ≥99% 9027 鐵桶5%pd-c(鈀-碳) 工業(yè) 306 袋裝氫氣 工業(yè) 130 鋼瓶純化水 符合藥 典標(biāo)準(zhǔn) 355495 - 自制 第四屆“國(guó)藥工程杯”制藥工程設(shè)計(jì)競(jìng)賽 —項(xiàng)目摘要 三峽大學(xué) 夢(mèng)想隊(duì)- 7 - 表2-2 生產(chǎn)原料25℃下物性數(shù)據(jù)原料名稱(chēng) 水合硫化鈉 二硫化鈉 6,8-二氯辛酸乙酯 硫辛酸比熱容kJ/(kg.K) 1.82 0.722 0.87 0.74 0.813△fHm（KJ/mol) -3071.00 -449.80 -603.77 -407.72 -416.01 表2-3 公用系統(tǒng)消耗量表系統(tǒng)名稱(chēng) 計(jì)量單位 交接點(diǎn)規(guī)格參數(shù) 消耗量 日用量 年總耗量壓力MPa 溫度℃ 正常 最大純化水 m3 0.2-0.3 常溫 1.29 2.42 1.29 386水蒸汽 m3 0.3 120 2.53 4.37 2.53 759.3循環(huán)水 m3 0.2-0.3 25 9.36 10.89 9.36 2808.0冷凍鹽水 kg 0.2-0.3 -15 3.73 4.96 3.73 1120.8氮?dú)?Nm 3/min 0.3 常溫 19.54 21.36 19.54 5863.4 第四屆“國(guó)藥工程杯”制藥工程設(shè)計(jì)競(jìng)賽 —項(xiàng)目摘要 三峽大學(xué) 夢(mèng)想隊(duì)- 8 -圖2-4 依非韋倫熱量衡算方框圖 +19702050KJ+49080120KJ-6204918.8KJ+2820824KJ +436847040KJ-6111668.4KJ +272074KJ +27579133.6KJ-21625440KJ +12454700KJ-679729645KJ+79596931.6KJ -188687861.2KJ+4121280KJ+60608060KJ丙酮 乙酸乙酯 飽和蒸汽 冷凍鹽水加成工序乙酸乙酯 環(huán)合工序 飽和蒸汽 冷凍鹽水精制工序乙酸乙酯+959227.2KJ 飽和蒸汽 冷凍鹽水常溫水 體系水混合液1 混合液2 混合液3 第四屆“國(guó)藥工程杯”制藥工程設(shè)計(jì)競(jìng)賽 —項(xiàng)目摘要 三峽大學(xué) 夢(mèng)想隊(duì)- 9 - 3、生產(chǎn)方案設(shè)計(jì)通過(guò)計(jì)算三種產(chǎn)品的生產(chǎn)周期和設(shè)備所需最大容積，對(duì)每種產(chǎn)品的生產(chǎn)時(shí)間和批次進(jìn)行了設(shè)定，設(shè)計(jì)出了兩種方案。以設(shè)備利用率、經(jīng)濟(jì)核算和使用方便性為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)方案比較，選擇方案一（三種產(chǎn)品單獨(dú)生產(chǎn)），并對(duì)該方案進(jìn)一步優(yōu)化作為最終生產(chǎn)方案。表3-1方案一、方案二設(shè)備利用率、設(shè)備數(shù)以及設(shè)備投資金額比較表 表3-2方案一、方案二比較總表比較項(xiàng)目 設(shè)備利用率 設(shè)備數(shù) 經(jīng)濟(jì)核算 清洗難易 交叉污染 產(chǎn)品及時(shí)性方案一交叉生產(chǎn)方案二單獨(dú)生產(chǎn) 第四屆“國(guó)藥工程杯”制藥工程設(shè)計(jì)競(jìng)賽 —項(xiàng)目摘要 三峽大學(xué) 夢(mèng)想隊(duì)- 10 - 表3-3 方案一優(yōu)化前后比較表 圖2-5 方案一（優(yōu)化）車(chē)間生產(chǎn)甘特圖（局部）4、設(shè)備選型根據(jù)物料衡算和熱量衡算，對(duì)主體設(shè)備進(jìn)行了計(jì)算和選型，包括基本設(shè)備的工藝參數(shù)和特殊內(nèi)構(gòu)件的設(shè)計(jì)。對(duì)氫化反應(yīng)釜進(jìn)行了設(shè)計(jì)與改進(jìn)。選擇了新型、 第四屆“國(guó)藥工程杯”制藥工程設(shè)計(jì)競(jìng)賽 —項(xiàng)目摘要 三峽大學(xué) 夢(mèng)想隊(duì)- 11 - 節(jié)能、高效的設(shè)備，如過(guò)濾、洗滌、結(jié)晶三合一設(shè)備、渦輪混合機(jī)等。 圖4-1 過(guò)濾、洗滌、結(jié)晶三合一設(shè)備 圖4-2 濃縮反應(yīng)釜裝配圖 第四屆“國(guó)藥工程杯”制藥工程設(shè)計(jì)競(jìng)賽 —項(xiàng)目摘要 三峽大學(xué) 夢(mèng)想隊(duì)- 12 - 表4-1 主要設(shè)備一覽表設(shè)備 型號(hào) 材質(zhì) 外形尺寸(mm) 數(shù)量（臺(tái)） 報(bào)價(jià)（元） 操作條件反應(yīng)釜類(lèi)：搪瓷反應(yīng)釜 KF1500 搪瓷 1450×1450×3144 3 29000.00氫化反應(yīng)釜 GSH1500 316L及復(fù)合材料 1450×1450×3144 2 50000.00冷凝回流反應(yīng)釜 MT2000 304不銹鋼 1600×1600×3200 3 39000.00脫色釜 MT1000 304不銹鋼 1400×1400× 2650 1 30000.00濃縮釜類(lèi)：減壓濃縮釜 ZN1500 內(nèi)膽316L,夾套304 1200×1200×3000 3 60000.00過(guò)濾機(jī)：加壓過(guò)濾機(jī) FL10 304不銹鋼 1450×1450×3144 2 15000.00 略加壓過(guò)濾機(jī) FL6 304不銹鋼 1450×1450×3144 1 10000.00結(jié)晶類(lèi)：冷卻結(jié)晶罐 1000 316L不銹鋼 1300×1300×2850(立式) 3 20000.00三合一類(lèi)：過(guò)濾洗 滌干燥三合一 DN1200 316L不銹鋼 1200×1200×3900(立式) 3 128000.0粉碎機(jī)：渦輪粉碎機(jī) WF350 304不銹鋼 600×700×1300 1 15000.00除塵機(jī)類(lèi)：除塵器 YX-22 304不銹鋼 1550×600×1550 1 16500.00混合機(jī)類(lèi)：干粉混合機(jī) 100 304不銹鋼 600×600×1080 1 1400.00 第四屆“國(guó)藥工程杯”制藥工程設(shè)計(jì)競(jìng)賽 —項(xiàng)目摘要 三峽大學(xué) 夢(mèng)想隊(duì)- 13 - 5、車(chē)間布置本項(xiàng)目嚴(yán)格遵守車(chē)間及管道布置的基本規(guī)則，結(jié)合本項(xiàng)目特點(diǎn)，對(duì)車(chē)間的設(shè)備、管道以及車(chē)間內(nèi)各個(gè)功能區(qū)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和布置。本車(chē)間設(shè)計(jì)為三層，每層為30m×15m，樓層高度為5.1m，總車(chē)間面積為1386m2。一樓為潔凈區(qū)、制水間，二樓主反應(yīng)釜，三樓配液和濃縮區(qū)以及控制室，氫化間放置于一樓外面左后側(cè)，遠(yuǎn)離潔凈區(qū)和人流，降低危險(xiǎn)系數(shù)。整體布局利于物料輸送和反應(yīng)調(diào)控，并留有足夠擴(kuò)建空間。 圖5-1 車(chē)間工藝平面設(shè)備布置圖（一樓） 第四屆“國(guó)藥工程杯”制藥工程設(shè)計(jì)競(jìng)賽 —項(xiàng)目摘要 三峽大學(xué) 夢(mèng)想隊(duì)- 14 - 圖5-2 車(chē)間三維布置圖6、工程經(jīng)濟(jì)預(yù)算對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行投資估算和財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)，綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)詳見(jiàn)下表6-1。表 6-1 項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)序號(hào) 指標(biāo)名稱(chēng) 數(shù)值 單位1 設(shè)計(jì)規(guī)模 25 噸/年/產(chǎn)品2 總占地面積 1044 平方米3 建筑面積 1386 平方米4 年操作時(shí)間 7200 小時(shí) 5 全廠總產(chǎn)值 44,952,400,000 元6 工程項(xiàng)目總投資 9,426,019 元7 年總成本 3,091,587 元8 增值稅 75,578,141 元9 城建稅及教育附加 7,557,814 元10 稅后利潤(rùn)總額 272,454,343 元14 投資回收期 4.42 年15 總定員 120 人 第四屆“國(guó)藥工程杯”制藥工程設(shè)計(jì)競(jìng)賽 —項(xiàng)目摘要 三峽大學(xué) 夢(mèng)想隊(duì)- 15 - 7、環(huán)境及安全評(píng)價(jià)7.1 環(huán)境評(píng)價(jià)本設(shè)計(jì)對(duì)建設(shè)地的環(huán)境現(xiàn)狀、項(xiàng)目建設(shè)期間、運(yùn)行期間對(duì)環(huán)境周邊環(huán)境進(jìn)行了環(huán)境影響分析。對(duì)項(xiàng)目污染物的排放總量進(jìn)行有效監(jiān)控和治理。從環(huán)境影響的角度評(píng)價(jià)，項(xiàng)目的建設(shè)是可行的。7.2 安全評(píng)價(jià)將總車(chē)間劃分為5個(gè)評(píng)價(jià)單元，針對(duì)各個(gè)單元的特點(diǎn)分別選用不同的評(píng)價(jià)方法（道化學(xué)指數(shù)法、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)法、安全表檢查法（SCL）、預(yù)先危險(xiǎn)性分析方法（PHA）、事故樹(shù)法（FTA）、危險(xiǎn)與可操作性研究法（HAZOP）等評(píng)價(jià)方法），重點(diǎn)崗位為氫化反應(yīng)釜,氫氣泄漏時(shí)危險(xiǎn)面積在1.6㎡內(nèi)，事 故發(fā)生的可能性較小。在氫化間內(nèi)安裝氫氣濃度報(bào)警器，與控制系統(tǒng)配合，一旦發(fā)生氫氣泄露，檢測(cè)到氫氣濃度超標(biāo)后，啟動(dòng)聲光報(bào)警，同時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)強(qiáng)制排風(fēng)系統(tǒng)，稀釋室內(nèi)氫氣濃度，使之降至安全濃度之內(nèi)。通過(guò)對(duì)不同單元的評(píng)價(jià)，最終得出項(xiàng)目的建設(shè)是可行的。8、總結(jié)本項(xiàng)目為依非韋侖、硫辛酸、纈沙坦三種原料藥的多功能車(chē)間設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)在工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)計(jì)、生產(chǎn)方案設(shè)計(jì)、車(chē)間布置設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上編寫(xiě)了初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、安全及環(huán)境評(píng)價(jià)書(shū)，并制作和繪制了設(shè)備一覽表、車(chē)間生產(chǎn)進(jìn)度甘特圖，使用AutoCAD 繪制了帶控制點(diǎn)的工藝流程圖（PID）、典型設(shè) 備裝配圖、車(chē)間平面立面布置圖、人流物流流向圖，并使用3Dmax、Plant3D進(jìn)行了車(chē)間三維設(shè)計(jì)、車(chē)間主管三維布置以及車(chē)間3D漫游視頻。