66物料衡算

物料衡算5.1选择计算标准在物料衡算中，恰当的选择计算基准可以简化计算，并缩小计算误差。根据过程特点选择医药设计计算的基准主要有四种：（1）时间基准指一段时间如1h、1天等的投料量或产量作为计算基准，这种基准可直接与生产规模和设备计算相联系。（2）质量基准指以1kg、1000kg等作基准。但如果所用原料药或产品系单一化合物，或者由已知组成质量分数和组成分子量的多组分组成，那么勇敢物质的量（摩尔）作基准更为方便。（3）体积标准指对气体物料进行衡算时选用基准，即把实际体积换算为标准体积，用m3（STP）表示。这样既排除了温度、压力变化带来的影响，而且可直接同物质的量（摩尔）基准计算。气体混合物组分的体积分数同其摩尔分数在数值上是相同的。（4）干湿基准指在衡算时有选用算和不算水分在内的基准问题。若不计算水分在内称为干基，否则称为湿基。根据不同过程的特点，选择计算基准时应注意的原则为：①应选择已知量最多的流股作为计算基准。如某一体系，进料只知其主要成分，而产物的组成已知，就可以选用产物的单位质量或单位体积作基准：反之亦然。②对液体或固体体系，常选用单位质量如1t或100t为基准。③对于连续流动体系，用单位时间内的物流量作基准比较方便。如1min，1h或1天进料量或产品量为基准。④对于间隙体系，可选择加入设备的批量作基准。对于处理量很大的计算，可先按1t（或100t）、100kg（或1kg）进行衡算，然后再换算到实际需要量⑤对于气体物料，若环境（如温度、压力）已定，可选取体积作基准。在本生产设计中，由于各生产设备均为间隙体系，且每批处理物料量并不是很大，故选择加入设备的批量作基准。5.2物料衡算计算过程5.2.1美罗培南根据生产时间安排，美罗培南生产时间为250天。最后于五天进行切换产品期间大检修。实际生产时间为35周，根据排班工作表的安排，共计出产产品3+（35-1）×6=207批，每批分三次间隔8小时投料，精致脱色时将物料进行混合。每批产品产量为:25×103÷207=120.77kg同时根据任务说明书得：氢化反应收率为95%，丙酮析晶收率为98%，精制收率为98%，粉碎包装总收率为99.8%。此外，由于任务说明书中对各设备操作及转移损耗没有明确指出，且一般损耗较小，我们将其近似算入给出的各工序损耗内，为进行额外考虑，故总收率为：95%×98%×98%×99.8%×95%=86.51%第五章物料衡算5.1产品名称与设计规模原辅料名称规格质量比（W*）缩合物%991.0氢气%99.990.0035（过量）钯炭10%（W）0.1四氢呋喃工业5.33甲醇工业0.793-（N-吗啡啉）丙磺酸%990．13异丙醇工业0.62丙酮工业6.71原辅料名称规格质量比（W*）粗品1.0活性炭医用级0.05注射水符合药典标准17.86丙酮%999.82产品名称设计规模（t/a）含量包装规格其他美罗培南（三水化合物）2599%铝听5Kg/听无菌原料药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日数计的平均值，从起始原料的投入到最终成品的产出，按日数平均值计将恒定不变。由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及班投料量，以此为基础就完成车间物料衡算。本设计中：年工作日：250天；美罗培南成品年产量为：25t；美罗培南成品含量为：99%；精制美罗培南含量：98%；第一步氢化反应收率1y：95%；第二步树脂吸附洗脱收率2y：95%；第三步丙酮析晶收率3y：98%；第四步精制收率4y：98%；第五步粉碎包装收率5y：99.8%；可计算出：（1）美罗培南总收率%50.86%8.99%98%98%95%9554321yyyyyyT（2）kg77.12020710253批次年产量每批产品产量5.2氢化反应物料衡算5.2.1反应方程式H3COHHNOHOSCH3OPNBNPNZCON(CH3)2H3COHHNOHCOOHSCH3NHCON(CH3)23H2O·(1)H2,Pd-C(2)H2O分子式C17H31N3O8SC31H35N5O11S分子量697.78437.575.2.2衡算过程（收率95%）输入：（1）进料量美罗培南起始原料总收率美罗培南实际日产量量每次起始原料实际投料MM3/kg22.7457.43578.697%5.863/77.120（2）氢气用量起始原料实际投料量氢气用量0035.0kg2598.022.740035.0(3)钯炭用量起始原料实际投料量钯炭用量1.0kg422.722.741.0（4）四氢呋喃用量起始原料实际投料量四氢呋喃用量33.5kg59.39522.7433.5（5）甲醇用量起始原料实际投料量甲醇用量79.0kg63.5822.7479.0（6）3-（N-吗啡啉）丙磺酸用量起始原料实际投料量吗啡啉）丙磺酸总用量13.0(-3Nkg649.922.7413.0吗啡啉）丙磺酸缓冲液（的配成-N-3/mol1.0L%90(-3总用量程用量吗啡啉）丙磺酸氢化过Nkg684.8%90649.9kg9649.0%10(-3总用量程用量吗啡啉）丙磺酸洗涤过N（7）水的用量已知：22～C28下水的密度L/kg9968.0水molM/g29.209-N(3吗啡啉）丙磺酸需水的用量吗啡啉）丙磺酸缓冲液（的配成-N-3/mol1.0LcM-N3-N-3水吗啡啉）丙磺酸（吗啡啉）丙磺酸总用量（kg56.4591.09968.029.20910649.93量吗啡啉）丙磺酸缓冲液（的-N-3/mol1.0L水的总用量吗啡啉）丙磺酸总用量（-N3kg21.46956.459649.9中水的质量分数吗啡啉）丙磺酸缓冲液N(-3%94.97%10021.46956.459缓冲液总量水的总用量分数吗啡啉）丙磺酸的质量（中吗啡啉）丙磺酸缓冲液-N-3(-3N%06.2%94.97-1%90(-3总用量氢化过程用量吗啡啉）丙磺酸缓冲液Nkg29.422%9021.469%10(-3总用量洗涤过程用量吗啡啉）丙磺酸缓冲液Nkg92.46%1021.469（8）输入总量kg41.95829.42263.5859.395422.72598.022.74输入总量输出：（1）美罗培南kg22.44%9578.69757.43722.74yMM1起始原料美罗培南起始原料投料量美罗培南输入物料名称质量/kg质量组成/%纯品量/kg输出物料名称质量/kg质量组成/%纯品量/kg起始原料74.22缩合物9974.22氢化液2380.06美罗培南4.6144.22丙磺酸缓冲液422.29丙磺酸2.068.69水水97.94413.60钯炭0.777.422氢气0.2598四氢呋喃钯炭7.422甲醇四氢呋喃395.59缩合物PNB甲醇58.63PNZ氢气0.2598总计958.41958.41总计958.41958.415.3树脂吸附洗脱物料衡算输入：(1)异丙醇用量kg02.4622.7462.062.0起始原料实际投料量异丙醇用量水的质量分数异丙醇质量分数异丙醇用量用量的异丙醇水溶液需水的配成%6kg98.720%6-1%602.46）（（2）树脂用量ml1032.6107022.4456-吸附量树脂对美罗培南的单位美罗培南量树脂体积(3)纯化水的用量已知纯化水的用量为1.4BV，即mlh4.114.1/BV1流速用量的流速洗涤需时以h输出：(1)美罗培南产量kg01.42%9522.44收率氢化得到的美罗培南量美罗培南产量5.4丙酮析晶物料衡算输入：（1）丙酮用量kg02.49871.622.7471.6起始原料总用量丙酮总量kg22.448%9002.498%90丙酮总量丙酮析晶用量kg80.49%10丙酮总量丙酮洗涤用量输出：（1）美罗培南产量kg17.41%9801.42收率南量树脂吸附得到的美罗培美罗培南产量5.5精制过程物料衡算输入：已知美罗培南粗品量为：41.17kg（1）活性炭用量kg06.205.017.4105.0美罗培南粗品量活性炭用量（2）注射水用量kg30.73586.1717.4186.17美罗培南粗品量注射水用量（3）丙酮用量kg29.40482.917.4182.9美罗培南粗品量丙酮总用量kg86.363%9029.404%90丙酮总用量丙酮析晶用量kg43.40%1029.404%10丙酮总用量丙酮洗涤用量输出：（1）美罗培南纯品量kg35.40%9817.41收率丙酮析晶产量美罗培南精制粗品量5．6粉碎包装物料衡算输入：已知美罗培南精制粗品量为：40.35kg输出：kg27.40%8.9935.40收率粗品量美罗培南精制粗品产量6热量衡算6.1热量衡算目的热量衡算得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再选择传热面的型式、计算传热面积、确定设备的主要工艺尺寸。6.2热量衡算依据热量衡算得主要依据是能量守恒定律，以车间物料衡算得结果为基础而进行的，所以，车间物料衡算表是进行车间热量衡算的首要条件。6.2.1设备的热量平衡方程式对于有传热要求的设备，其热量平衡方程式为：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6式中Q1-物料带入到设备的热量KJ；Q2-加热剂或冷却剂传给设备和所处理物料的热量KJ；Q3-过程加热效应KJ；Q4-物料离开设备所带走的热量KJ；Q5-加热或冷却设备所消耗的热量KJ；Q6-设备箱环境散失的热量KJ；