三峽大學(xué)-夢想隊 化學(xué)原料藥多功能車間設(shè)計【含PDF圖紙及文檔】

三峽大學(xué)-夢想隊 化學(xué)原料藥多功能車間設(shè)計【含PDF圖紙及文檔】,含PDF圖紙及文檔,三峽大學(xué)-夢想隊,化學(xué)原料藥多功能車間設(shè)計【含PDF圖紙及文檔】,三峽,大學(xué),夢想,化學(xué),原料藥,多功能,車間,設(shè)計,pdf,圖紙,文檔 第四屆“國藥工程杯”制藥工程設(shè)計競賽 —項目摘要 三峽大學(xué) 夢想隊- 1 - 項目摘要1、項目簡介本項目為化學(xué)原料藥多功能車間設(shè)計，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)時間為300天。2、工藝設(shè)計2.1工藝流程本項目以環(huán)丙基乙炔鋰、4-氯-2-(三氟乙酰基)苯胺為原料，經(jīng)加成、環(huán)合、結(jié)晶等過程制備依非韋侖；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“國藥工程杯”制藥工程設(shè)計競賽 —項目摘要 三峽大學(xué) 夢想隊- 2 - 三種產(chǎn)品于同一多功能車間進行生產(chǎn)，車間設(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)進行物料衡算，依非韋倫物料衡算框圖如下所示： 第四屆“國藥工程杯”制藥工程設(shè)計競賽 —項目摘要 三峽大學(xué) 夢想隊- 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“國藥工程杯”制藥工程設(shè)計競賽 —項目摘要 三峽大學(xué) 夢想隊- 4 -185448L 92724L191226L 5778.4kg 185448L 5778.4kg17335.2kg 28892kg 358181.32kg154737L 144460kg27447kg 15890.6kg86676kg 58216L 7721L65937L2512kg 63140L 63140L63140L 水相 有機相乙酸乙酯 萃取 干 燥 無水硫酸鈉過 濾 硫酸鈉 減 壓 濃縮 餾出液合并有機相 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 濾減壓濃縮 餾出液結(jié)晶離心淋 洗乙酸乙酯 干 燥 第四屆“國藥工程杯”制藥工程設(shè)計競賽 —項目摘要 三峽大學(xué) 夢想隊- 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 濾 碳 包 裝入 庫 D級潔凈區(qū) 結(jié) 晶淋 洗乙酸乙酯 干 燥粉 碎 檢 驗 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“國藥工程杯”制藥工程設(shè)計競賽 —項目摘要 三峽大學(xué) 夢想隊- 6 - 表2-1主要原輔料消耗表 2.3熱量衡算通過查找蘭氏手冊等文獻資料（部分化合物通過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)，進行了完整的熱量衡算。 原輔料名稱 規(guī)格 年用量（kg） 儲存方式 來源6,8-二氯辛酸乙酯 ≥99% 61000 塑料桶 倉庫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 袋裝無水硫酸鎂 工業(yè) 3050 袋裝活性炭 醫(yī)用級 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“國藥工程杯”制藥工程設(shè)計競賽 —項目摘要 三峽大學(xué) 夢想隊- 7 - 表2-2 生產(chǎn)原料25℃下物性數(shù)據(jù)原料名稱 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 計量單位 交接點規(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氮氣 Nm 3/min 0.3 常溫 19.54 21.36 19.54 5863.4 第四屆“國藥工程杯”制藥工程設(shè)計競賽 —項目摘要 三峽大學(xué) 夢想隊- 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“國藥工程杯”制藥工程設(shè)計競賽 —項目摘要 三峽大學(xué) 夢想隊- 9 - 3、生產(chǎn)方案設(shè)計通過計算三種產(chǎn)品的生產(chǎn)周期和設(shè)備所需最大容積，對每種產(chǎn)品的生產(chǎn)時間和批次進行了設(shè)定，設(shè)計出了兩種方案。以設(shè)備利用率、經(jīng)濟核算和使用方便性為評價標(biāo)準(zhǔn)，通過方案比較，選擇方案一（三種產(chǎn)品單獨生產(chǎn)），并對該方案進一步優(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目 設(shè)備利用率 設(shè)備數(shù) 經(jīng)濟核算 清洗難易 交叉污染 產(chǎn)品及時性方案一交叉生產(chǎn)方案二單獨生產(chǎn) 第四屆“國藥工程杯”制藥工程設(shè)計競賽 —項目摘要 三峽大學(xué) 夢想隊- 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，對主體設(shè)備進行了計算和選型，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。對氫化反應(yīng)釜進行了設(shè)計與改進。選擇了新型、 第四屆“國藥工程杯”制藥工程設(shè)計競賽 —項目摘要 三峽大學(xué) 夢想隊- 11 - 節(jié)能、高效的設(shè)備，如過濾、洗滌、結(jié)晶三合一設(shè)備、渦輪混合機等。 圖4-1 過濾、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“國藥工程杯”制藥工程設(shè)計競賽 —項目摘要 三峽大學(xué) 夢想隊- 12 - 表4-1 主要設(shè)備一覽表設(shè)備 型號 材質(zhì) 外形尺寸(mm) 數(shù)量（臺） 報價（元） 操作條件反應(yīng)釜類：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：減壓濃縮釜 ZN1500 內(nèi)膽316L,夾套304 1200×1200×3000 3 60000.00過濾機：加壓過濾機 FL10 304不銹鋼 1450×1450×3144 2 15000.00 略加壓過濾機 FL6 304不銹鋼 1450×1450×3144 1 10000.00結(jié)晶類：冷卻結(jié)晶罐 1000 316L不銹鋼 1300×1300×2850(立式) 3 20000.00三合一類：過濾洗 滌干燥三合一 DN1200 316L不銹鋼 1200×1200×3900(立式) 3 128000.0粉碎機：渦輪粉碎機 WF350 304不銹鋼 600×700×1300 1 15000.00除塵機類：除塵器 YX-22 304不銹鋼 1550×600×1550 1 16500.00混合機類：干粉混合機 100 304不銹鋼 600×600×1080 1 1400.00 第四屆“國藥工程杯”制藥工程設(shè)計競賽 —項目摘要 三峽大學(xué) 夢想隊- 13 - 5、車間布置本項目嚴(yán)格遵守車間及管道布置的基本規(guī)則，結(jié)合本項目特點，對車間的設(shè)備、管道以及車間內(nèi)各個功能區(qū)進行了設(shè)計和布置。本車間設(shè)計為三層，每層為30m×15m，樓層高度為5.1m，總車間面積為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)，遠離潔凈區(qū)和人流，降低危險系數(shù)。整體布局利于物料輸送和反應(yīng)調(diào)控，并留有足夠擴建空間。 圖5-1 車間工藝平面設(shè)備布置圖（一樓） 第四屆“國藥工程杯”制藥工程設(shè)計競賽 —項目摘要 三峽大學(xué) 夢想隊- 14 - 圖5-2 車間三維布置圖6、工程經(jīng)濟預(yù)算對該項目進行投資估算和財務(wù)評價，綜合經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)詳見下表6-1。表 6-1 項目經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)序號 指標(biāo)名稱 數(shù)值 單位1 設(shè)計規(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 年操作時間 7200 小時 5 全廠總產(chǎn)值 44,952,400,000 元6 工程項目總投資 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“國藥工程杯”制藥工程設(shè)計競賽 —項目摘要 三峽大學(xué) 夢想隊- 15 - 7、環(huán)境及安全評價7.1 環(huán)境評價本設(shè)計對建設(shè)地的環(huán)境現(xiàn)狀、項目建設(shè)期間、運行期間對環(huán)境周邊環(huán)境進行了環(huán)境影響分析。對項目污染物的排放總量進行有效監(jiān)控和治理。從環(huán)境影響的角度評價，項目的建設(shè)是可行的。7.2 安全評價將總車間劃分為5個評價單元，針對各個單元的特點分別選用不同的評價方法（道化學(xué)指數(shù)法、爆炸危險指數(shù)評價法、安全表檢查法（SCL）、預(yù)先危險性分析方法（PHA）、事故樹法（FTA）、危險與可操作性研究法（HAZOP）等評價方法），重點崗位為氫化反應(yīng)釜,氫氣泄漏時危險面積在1.6㎡內(nèi)，事 故發(fā)生的可能性較小。在氫化間內(nèi)安裝氫氣濃度報警器，與控制系統(tǒng)配合，一旦發(fā)生氫氣泄露，檢測到氫氣濃度超標(biāo)后，啟動聲光報警，同時，自動打開強制排風(fēng)系統(tǒng)，稀釋室內(nèi)氫氣濃度，使之降至安全濃度之內(nèi)。通過對不同單元的評價，最終得出項目的建設(shè)是可行的。8、總結(jié)本項目為依非韋侖、硫辛酸、纈沙坦三種原料藥的多功能車間設(shè)計。本設(shè)計在工藝設(shè)計、設(shè)備設(shè)計、生產(chǎn)方案設(shè)計、車間布置設(shè)計的基礎(chǔ)上編寫了初步設(shè)計說明書、安全及環(huán)境評價書，并制作和繪制了設(shè)備一覽表、車間生產(chǎn)進度甘特圖，使用AutoCAD 繪制了帶控制點的工藝流程圖（PID）、典型設(shè) 備裝配圖、車間平面立面布置圖、人流物流流向圖，并使用3Dmax、Plant3D進行了車間三維設(shè)計、車間主管三維布置以及車間3D漫游視頻。