年产500吨环丙沙星的生产工艺设计

本科毕业设计 (论文)年产500吨环丙沙星的生产工艺设计The design process of an annual output of 500 tons of ciprofloxacin学院：化学工程学院专业班级： ****学生姓名： ***** 学号：****指导教师： ******2015 年 6 月目录1 引言 (1)1.1 环丙沙星的性质和用途 (1)1.2 环丙沙星的合成工艺现状及选择 (1)1.3 本设计的意义 (3)2 环丙沙星合成工艺设计 (4)2.1 环丙沙星的合成工艺原理 (4)2.2 工艺路线 (5)2.3 物料衡算 (5)2.4 热量衡算 (16)2.5 动量衡算 (29)3 综合利用与“三废”处理 (31)3.1 废气 (31)3.2 废水 (31)3.3 废渣 (31)4. 主要设备一览表 (31)5. 环丙沙星生产过程主要设备的进出物料一览表 (32)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)1 引言环丙沙星(ciprofloxacin),别名：环丙氟哌酸、悉复欢、适普灵，是第三代喹诺酮类药物中抗菌作用较强的一种，德国Bayer 药厂于1983年首先推出。

它有其特有的抗菌机理，且具有广谱抗菌作用、高技、使用比较方便，已成作为抗感染的药物，是临床上比较常用的[1]。

环丙沙星具有抗菌谱广、杀菌效果好、副作用小、便宜等特点，对于其他大部分细菌来说，它的抗菌活性较诺氟沙星强几倍。

目前环丙沙星的发展比较迅速，已在40多个国家上市，在国际市场竞争中特别激烈，其销售量在抗菌类药物中居首位，并且利润增长速度也占抗菌药物之首。

因此，研究环丙沙星的合成工艺，找出优异，有效的，并且能够适合我国工业生产的新方法，加速此药的发展，有着很大的意义。

1.1环丙沙星的性质、药理作用和用途1.1.1环丙沙星的性质环丙沙星结构式：环丙沙星分子式为C 17H 18FN 3O 3，分子量为331.35，其游离碱是浅黄色或黄色结晶性粉末状物质，在水或乙醇中几乎不溶。

熔点255～257℃[2]。

环丙沙星是喹诺酮类抗菌药，其抗菌作用强，具有广谱抗菌活性，因此对细菌、支原体都有良好的抑制及杀灭作用，对肠杆菌、流感嗜血杆菌、淋球菌、军团菌、金黄色葡萄球菌等的最低抑菌浓度为0.008~2μg/ml,与其他同类药物相比显著更好。

1.1.2药理作用环丙沙星是一种人工合成的药物，因为是环丙基取代了诺氟沙星分子中1位乙基，而成为了喹诺酮类抗菌药。

临床上大多用的是其盐酸盐[2]。

盐酸环丙沙星具有广泛的抗菌谱，该产品效果小于青霉素类抗生素对链球菌属的抗菌效果。

但对β­内酰胺类以及耐庆大霉素的抗病源菌性的效果显著，抑制细菌DNA 螺旋酶的抗菌机制，抗菌作用是杀菌型的。

1.1.3适用症与用途临床上，环丙沙星主要用于革兰氏阴性细菌菌所引起的呼吸道、肠道、胆道COOHNOFHNN各系统、腹腔内、妇科疾病、骨关节及全身严重感染等等。

该药品口服后，生物利用度为38%~60%，2.56mg/L 是体内的最大血药浓度，血药浓度较低。

静脉滴注，半衰期为3.3~5.8h ，19.48mg/L 是体内的血药浓度,而剩余药物会经尿和胆汁排出，t 1/2为3.3～4.9小时。

环丙沙星为杀菌剂，现在通常使用喹诺酮类药物作用于细菌细胞DNA 螺旋酶的A 亚单位，阻止DNA 的合成和复制而致使细菌灭亡。

1.2环丙沙星合成工艺的现状及选择环丙沙星有很多种合成工艺路线，但大多数方法路线长，而且原料来源不易得到，自然生产成本高，不适合大部分企业。

在此我们介绍两种比较适用的方法，第一类合成路线，以3－氯－4－氟苯胺作为起始原料，然后与NaNO 2发生重氮化反应，氯代后得到2，4－二氯氟苯，然后再通过与乙酰氯发生酰化反应，经过与碳酸二乙酯缩合，制得2，4－二氯－5－氟苯甲酰乙酸乙酯，上述产物再经过甲酰化、胺化，缩合成环得到1－环丙基－7－氯－6－氟－1，4－二氢－4－氧代喹啉－3－羧酸，最后在DMF 溶液中与哌嗪反应，经过胺化制得环丙沙星以下是化学反应方程式：第二类合成方法是，以2，4－二氯甲苯为起始原料，依次经过硝化反应、NH 2FCl (2)HCl,Cu Cl FClClCOCH 3FClCl CH 3COCl 32FClClCOCH 2CO 2Et(1)CH(OEt)3,Ac 2O (2)H 2NFClClCOCH NH CO 2Et O O(2)KOH,H 2O FClOCOOHN(3)H 3O +HNNH DMFNCOOH OFHNN还原反应、氟化反应、氯化反应、水解反应和酰氯化反应后制得2，4－二氯－5－氟苯甲酰氯，再紧接着与丙酸三乙酯，对甲苯磺酸，原甲酸三乙酯，环丙胺反应后，然后环合得到喹啉环，最后经水解后，引入哌嗪基，得到最终产品[3]。

以下是化学反应方程式：这么多年来，我国始终坚持着自己的理念，自己的原则，来选择合适的生产ClCl3HNO 2,HNMe 2Me 2N N NF ClClCH 3HFCCl 3ClCl F hvF Cl Cl COCl (1)H 2O,H 2SO 42COCH(COOEt)2ClClFCH 2(CO 2Et)2F ClCl2COOEt TsOHCOCCOOEtCl ClFHC(OEt)332CHOEt CH F ClClCOCCOOEtC 2H 5OHNHClFOOOCOOEtNHNNHNFOCOOHNDMF,C 5H 5NNHN ClClCH 3H 2SO 4CH 3ClClO 2NSnCl H 2NClClCH 3工艺技术路线。

目前，科学技术日新月异，发展迅速，让人目不暇接，同时新的工艺技术也在不停的取代旧的工艺技术，所以建设项目固然也不要用那些跟不上时代的工艺技术。

在一种产品有着多种不一样的工艺路线时，我们应该从工业化生产的可实施性、可靠性以及先进性等方面，对每一条工艺路线进行全局、深入的分析和研究，并且对于工艺路线中所涉及的主要装置和特殊的工艺条件或参数要特别注意，从而能够选择一条最合适的工艺路线。

虽然第一条路线工艺比较成熟，但是它的反应步骤较长，特别在最后引入哌嗪基时，7位氯和6位氟的有竞争现象，这个问题会降低产率。

目前,不断优化过后，第一个路线大大提高了效益和产量。

1.3本设计的意义近年来,在国内外生产技术已经取得了很大的进步，合成过程的每一步也取得了很好的进展。

为了在激烈的市场竞争中继续生存下来,各生产厂家都在不断地尝试使用新技术,努力提高产率，效率和转化率。

这些厂家的努力都是不断的是生产工艺更加的高产量、低成本、环保。

本设计对其合成路线进行改良和优化，提高了产品的产量，缩短了产品的生产过程，同时更降低了产品的生产成本，对药品的生产有很大的开发价值。

2 环丙沙星的合成工艺设计2.1环丙沙星的合成工艺原理2.1.1 制备2，4－二氯氟苯（代号A，以下相同）[4]向烧瓶中加入43.5g（0.30mol）的3－氯－4－氟苯胺，接着加入210ml浓H2SO4，用玻璃棒搅拌混合，控制温度为80℃，反应时间10分钟。

在0~10℃，持续将冷溶液（21g（0.30 mol）亚硝酸钠和90ml的水制成）加入，滴加完后反应0.5h。

再继续之前加入2g尿素，在12~18℃的温度下，准备好的重氮盐溶液缓慢加入到之前已配制好的0.36mol的CuC1的冷溶液中，滴加完后，使温度升高到90℃。

水汽蒸馏，用苯将馏出液提取出来，再分别用10％NaOH水溶液洗涤、浓H2SO4洗涤、水洗涤，最后用无水硫酸钠进行干燥。

得产品39.4g，收率80.0％。

2.1.2 制备2，4－二氯－5－氟苯乙酮（B）在烧瓶中加入46.7 g（0.35mol）无水AlCl3，再取上述产物16.5g（0.1mol）加入，30～40℃时，加入15.7 g（0.20mol）乙酰氯。

温度为120℃下反应时间2h。

冰-水分解乙酰氯后提取（用二氯甲烷），将产物洗涤和干燥，蒸发溶剂，得到产物16.2 g，产率78.3％2.1.3 制备2， 4－二氯－5－氟苯甲酰乙酸乙酯（C ）取14.0g 上述产物加入烧瓶，然后加入200 ml 碳酸二乙酯，随后加入5.0 g80％NaH ，在室温下，将反应2 h 。

加入冰-水（含少量醋酸）中，用乙醚萃取，洗涤并干燥，将溶剂乙醚蒸馏，碳酸二乙酯回收得到产物14.2ｇ，产率为65.6％2.1.4 制备2－（2，4－二氯一5－氟苯甲酰）－3－环丙胺基丙烯酸乙酯（D ）取上述产物14.0g 加入烧瓶，再加入11.1g 原甲酸三乙酯、12.4g 乙酸酐，150℃温度下，将反应2 h 。

减压蒸馏，去除掉低沸馏分，将50 ml 无水乙醇加到上述残留物中，在冰-水浴中逐渐滴加2.9g 环丙胺，将反应1h ，抽滤，并进行重结晶，得到产物12.5 g ，产率72％2.1.5 制备1－环丙基－7－氯－6－氟－l ，4－二氢－4－氧代喹啉－3－羧酸（E ）向烧瓶中加入上述产物6.4ｇ，再加入20ml 无水二噁烷，再加入0.7 g80％NaH （分批加入），同时冷却。

将1.33ｇKOH 加入残留物中，反应2h ，热过滤，在冰水浴下调节PH 值为1～2，抽滤水洗，干燥，得5.0 g 产物，收率98.0％，2.1.6 制备环丙沙星（F ）向烧瓶中加入6.4 g （0.023mo1）上述产物、10.0g （0.116mol ）无水哌嗪和33 ml DMF ，140℃温度下反应2 h ，减压蒸馏除去溶剂，残物悬浮于30ml 水中，抽滤，用水洗涤。

湿固体煮沸几分钟，冷却后，再进行抽滤，水洗并干燥，得到产物4.6g ，产率6l.3％，mp256~257℃。

2.2 工艺路线2.3物料衡算2.3.1常用参数估算NH 2FCl (2)HCl ,Cu Cl FClCOCH 3FClCl CH 3COCl 3FClClCOCH 2CO 2EtFClClCOCH NHCO 2Et O O2FClOCOOHN(3)H 3O +HNNH NCOOHOHNN基团贡估算正常沸点估算献法[5] Joback 法：T b =198+∑n i Tb i Grain 法[5]估算密度：ρL =ΜρLb [3-2（T/Tb ）]n1. ΔTb iV b =14.8×6+3.7×5+10.5+24.6+8.7-15.0=136.1cm 3/mol T b =198+290.89=488.89KρL =(145.57/136.1)×(3-2×298.15/488.89)0.31=1.279g/cm 32.同理可得3.同理可得4.同理可得FClNH 2一个F Cl NH 2CH C 一个一个三个环上三个环上6.3138.1373.2326.73*331.01*3总计：290.89Cl ClFFClClCOCH 3COCH 2CO 2EtClClF5.同理可得6.同理可得2.3.2物料衡算本文是年产500吨环丙沙星的工艺设计流程：按每年300个工作日，每个工作日24h 连续作业，环丙沙星的损失率2%，设计裕量5%，计算生产环丙沙星的产量（Kg/h ）：Fw=(500×106×1.02×1.05)/(300×24)=89250g/h=74.375Kg/h生产环丙沙星的产量（mol/h ）：Fm=74375/331.38=224.44mol/h假定每小时投入Ymol 3－氯－4－氟苯胺，则Y×80.0％×78.3％×62.6％×72％×98％×61.3％=224.44 mol/h 即 Y=1323.29 mol/h原料质量为 1323.29×145.57×10-3＝192.63Kg/h设备一：反应釜3－氯－4－氟苯胺与浓HCl 的投料量比为 1:20.3 m a =192.63Kg/hm b =1323.29×20.3×36.5×10-3=973.08Kg/h m 总=192.63+973.08=1165.71Kg/h V a =m/ρa =192.63/1279=0.151m 3/hFClClCOCH NHCO 2ClFONCOOHNH 2FCl 2(2)HCl,Cu Cl FClV b= m/ρb=973.08/1056.5=0.921m3/hV s= V a+V b=1.072 m3/hV R(有效)= ﺡV S=0.17×1.072=0.18 m3V R(实际)=1.5 V R(有效)=0.27 m3选用公称容积为500L的搪玻璃开式搅拌反应釜[6]型号为HG/T 2371-1992技术参数如下：公称容积：500 L公称直径：900mm夹套传热面积：2.6 m2 电动机功率：2.5 kw设备二：反应釜产物，NaNO2,H2O的投料比为1：1.02：16.7m a=1165.71 Kg/hm b=1323.29×69×10-3=91.31Kg/hm c=1323.29×16.7×18×10-3=397.78Kg/hm总=1165.71+91.31+397.78＝1654.8Kg/hV a=1.072 m3/hV b= m/ρb=91.31/2170=0.042m3/hV c=m/ρc=397.78/1000=0.398m3/hV s= V a+V b+ V c =1.512m3/hV R(有效)= ﺡV S=0.5×1.512=0.756 m3V R(实际)=1.5 V R(有效)=1.134 m3选用公称容积为1500L的搪玻璃开式搅拌反应釜[6] 型号为HG/T 2371-1992技术参数如下：公称容积：1500 L公称直径：1200mm夹套传热面积：5.8 m2 电动机功率：3.0kw设备三：反应釜加入CuCl与原料的投料量比 1.2：1m a=1654.8Kg/hm b=1323.29×1.2×99×10-3=157.21Kg/hm总=1654.8+157.21＝1812.01Kg/hV a=1.512m3/hV b= m/ρb=157.21/4140＝0.038m3/hV s= V a+V b＝1.55 m3/hV R(有效)= ﺡV S=0.5×1.55=0.78m3V R(实际)=1.5 V R(有效)=1.17m 3选用公称容积为1500L 的搪玻璃开式搅拌反应釜[6] 型号为HG/T 2371-1992 技术参数如下：公称容积：1500 L 公称直径：1200mm夹套传热面积：5.8 m 2 电动机功率：3.0kw 设备四：蒸馏釜m 总=1812.01Kg/h V s =1.55m 3/hV R(有效)= ﺡV S =0.5×1.55=0.78m 3 V R(实际)=1.5 V R(有效)=1.17m 3选用公称容积为1500 L 的碳钢釜 技术参数如下：公称容积：1500 L 公称直径：1300mm 夹套传热面积：5.2 m 2 电动机功率：3.0kw设备五：反应釜n(2，4－二氯氟苯)=1323.29×80.0%＝1058.63mol/h2，4－二氯氟苯，AlCl3，乙酰氯的投料比为 1：3.5：2 m a =1058.63×164.99×10-3＝174.66Kg/h m b =1058.63×3.5×133.34×10-3＝494.05Kg/h m c =1058.63×2×78.50×10-3=166.20Kg/h m 总＝834.91Kg/hV a ＝m/ρa =174.66/1358＝0.129 m 3/h V b ＝m/ρb =494.05/2440＝0.202m 3/h V c ＝m/ρc =166.20/1105＝0.150m 3/h V s = V a +V b + V c =0.481 m 3/h V R(有效)= ﺡV S =0.5×0.481＝0.241m 3 V R(实际)=1.5 V R(有效)=0.362m 3选用公称容积为500L 的搪玻璃开式搅拌反应釜[6] 型号为HG/T 2371-1992 技术参数如下：公称容积：500 L 公称直径：900mmFClCOCH 3FClCl CH 3COCl 3夹套传热面积：2.6 m 2 电动机功率：2.5kw 设备六：反应釜m 总＝834.91Kg/h V s =0.481 m 3/hV R(有效)= ﺡV S =2×0.481＝0.962m 3 V R(实际)=1.5 V R(有效)=1.443m 3选用公称容积为2000L 的搪玻璃开式搅拌反应釜[6] 型号为HG/T 2371-1992 技术参数如下：公称容积：2000 L 公称直径：1300mm 夹套传热面积：7.2 m 2电动机功率：4.0kw 设备七：蒸馏釜m 总＝834.91Kg/h V s =0.481 m 3/hV R(有效)= ﺡV S =1×0.481＝0.481m 3 V R(实际)=1.5 V R(有效)=0.722选用公称容积为1000 L 的碳钢釜 技术参数如下：公称容积：1000 L 公称直径：1100mm 夹套传热面积：4.6 m 2电动机功率：3.0kw设备八：反应釜n(2，4－二氯－5－氟苯乙酮)=1058.63×78.3％＝828.91 mol/h2，4－二氯－5－氟苯乙酮，NaH ，碳酸二乙酯的投料量比为 1：2.5：24.3 m a =828.91×207.03×10-3＝171.61Kg/h m b =828.91×2.5×24×10-3＝49.73Kg/h m c =828.91×24.3×118.13×10-3=2379.44Kg/h m 总＝2600.78Kg/hV a ＝m/ρa =171.61/1356＝0.127 m 3/h V b ＝m/ρb =49.73/1396＝0.036m 3/h V c ＝m/ρc =2379.44/925＝2.572m 3/h V s = V a +V b + V c =2.735m 3/h V R(有效)= ﺡV S =2×2.735＝5.47m 3 V R(实际)=1.5 V R(有效)=8.205m 3ClClFCOCH 3COCH 2CO 2EtClCl F选用公称容积为10000L 的搪玻璃闭式搅拌反应釜[6] 型号为HG/T 2372-1992 技术参数如下：公称容积：10000L 公称直径：2200mm 夹套传热面积：21.35m 2 电动机功率：11.0kw设备九：反应釜n(2，4－二氯－5－氟苯甲酰乙酸乙酯)=828.91×65.6％＝543.76mol/h2，4－二氯－5－氟苯甲酰乙酸乙酯，原甲酸三乙酯，乙酸酐的投料比为 1：1.5：2.4m a =543.76×279.1×10-3＝151.76Kg/h m b =543.76×1.5×148.20×10-3＝120.88Kg/h m c =543.76×2.4×102.09×10-3＝133.23Kg/h m 总＝405.87Kg/hV a ＝m/ρa =151.76//1325＝0.115m 3/h V b ＝m/ρb =120.88/890＝0.136m 3/h V c ＝m/ρc =133.23/1080＝0.123m 3/h V s = V a +V b +V c =0.374m 3/h V R(有效)= ﺡV S =2×0.374＝0.748m 3 V R(实际)=1.5 V R(有效)=1.122m 3选用公称容积为1500L 的搪玻璃开式搅拌反应釜[6] 型号为HG/T 2371-1992 技术参数如下：公称容积：1500L 公称直径：1200mm 夹套传热面积：5.8m 2 电动机功率：3.0kw 设备十：蒸馏釜m 总＝405.87Kg/h V s =0.374m 3/hV R(有效)= ﺡV S =0.5×0.374＝0.187m 3 V R(实际)=1.5 V R(有效)=0.281m 3 选用公称容积为500 L 的碳钢釜 技术参数如下：FClClCOCH 2CO 2EtFClClCOCH NHCO 2Et公称容积：500 L 公称直径：900mm 夹套传热面积：2.6m 2 电动机功率：2.2kw 设备十一：反应釜加入环丙胺和无水乙醇产物，环丙胺，无水乙醇的投料量为 1：1：17.2 m b =543.76×57.10×10-3＝31.05Kg/h m c =543.76×17.2×46×10-3＝430.22Kg/h m 总＝405.87Kg/hV b ＝m/ρb =31.05/814＝0.038m 3/h V c ＝m/ρc =430.22/789＝0.545m 3/h V s = V a +V b +V c =0.9125m 3/h V R(有效)= ﺡV S =0.5×0.9125=0.456m 3 V R(实际)=1.5 V R(有效)=0.684m 3选用公称容积为1000L 的搪玻璃开式搅拌反应釜[6] 型号为HG/T 2371-1992 技术参数如下：公称容积：1000L 公称直径：1100mm 夹套传热面积：4.6m 2 电动机功率：3.0kw设备十二：反应釜n 〔2－(2，4－二氯－5－氟苯甲酰)－3－环丙胺基丙烯酸乙酯〕=543.76×72％＝391.51mol/h2－(2，4－二氯－5－氟苯甲酰)－3－环丙胺基丙烯酸乙酯，NaH ，无水二噁烷的投料量比为 1：1.3：13m a =391.51×346.2×10-3＝135.54Kg/h m b =391.51×1.3×24×10-3＝12.22Kg/h m c =391.51×13×88.10×10-3＝448.40Kg/h m 总＝596.16Kg/hV a ＝m/ρa =135.54/1257＝0.108 m 3/h V b ＝m/ρb =12.22/1396＝0.009m 3/h V c ＝m/ρc =448.40/1032.9＝0.434m 3/h V s = V a +V b + V c =0.551m 3/hCO 2Et NHCH OCClClFO+(3)H 3O N COOHClF2OOV R(有效)= ﺡV S=2×0.551＝1.102m3V R(实际)=1.5 V R(有效)=1.653m3选用公称容积为3000L的搪玻璃开式搅拌反应釜[6] 型号为HG/T 2371-1992技术参数如下：公称容积：3000L公称直径：1450mm夹套传热面积：9.3m2 电动机功率：5.0kw设备十三：蒸馏釜回收2/3的无水二噁烷m＝（2/3）×448.40＝298.93Kg/hm总＝596.16-298.93＝297.23Kg/hV(无水二噁烷) =298.93/1032.9＝0.289m3/hV s =0.551m3/h蒸馏后V＝V s-V(无水二噁烷)＝0.262m3/hV R(有效)= ﺡV S=0.5×0.551＝0.276m3V R(实际)=1.5 V R(有效)=0.414m3选用公称容积为800 L的碳钢釜技术参数如下：公称容积：1000 L 公称直径：1100mm夹套传热面积：4.6m2 电动机功率：3.0kw设备十四：反应釜加水，KOH产物，水，KOH的投料量比1：92.8：1.3m a=297.23Kg/hm b=391.51×92.8×18×10-3＝653.99Kg/hm c=391.51×1.3×56×10-3＝28.50Kg/hm总＝979.72Kg/hV a＝0.262m3/hV b＝m/ρb=653.99/1000＝0.654m3/hV c＝m/ρc=28.50/2044＝0.014m3/hV s= V a+V b+ V c =0.93m3/hV R(有效)= ﺡV S=2×0.93＝1.86m3V R(实际)=1.5 V R(有效)=2.79m3选用公称容积为4000L的搪玻璃开式搅拌反应釜[6] 型号为HG/T 2371-1992技术参数如下：公称容积：5000L 公称直径：1750mm 夹套传热面积：15.6m 2 电动机功率：7.5kw 设备十五：过滤机V s = 0.93 m 3/h根据国内过滤机标准选择代号为GB/T3200-1997外滤面刮刀卸料式转鼓真空过滤机[7]主要技术参数为：型号：G2/1—X 转鼓直径×长：1m×0.7m 转鼓转速：0.18 r/min 浸入角：120℃ 过滤面积：2m 2卸料方式：刮刀卸料电动机功率：1.1kw 外形尺寸（长×宽×高）/mm ：1790×1550×1250设备十六：反应釜n （1－环丙基－7－氯－6－氟－1，4－二氢－4－氧代喹啉－3－羧酸）=391.51×98％＝383.68mol/h1－环丙基－7－氯－6－氟－1，4－二氢－4－氧代喹啉－3－羧酸，哌嗪，DMF 的投料比为 1：5：18.6m a =383.68×281.68×10-3＝108.07Kg/h m b =383.68×5×86×10-3＝164.98Kg/h m c =383.68×18.6×73×10-3＝520.96Kg/h m 总＝794.01Kg/hV a ＝m/ρa =108.07/1293＝0.084 m 3/h V b ＝m/ρb =164.98/1120＝0.147m 3/h V c ＝m/ρc =520.96/944.5＝0.552m 3/h V s = V a +V b + V c =0.783m 3/h V R(有效)= ﺡV S =2×0.783＝1.566m 3 V R(实际)=1.5 V R(有效)=2.349m 3选用公称容积为3000L 的搪玻璃开式搅拌反应釜 型号为HG/T 2371-1992 技术参数如下：公称容积：3000L 公称直径 DN ：1450mmFClONHNNH N COOHOFHNN夹套传热面积：9.3m2电动机功率：5.0kw设备十七：蒸馏釜回收2/3的DMFm＝（2/3）×520.96＝347.31Kg/hm总＝794.01-347.31＝446.7Kg/hV(DMF) =347.31/944.5＝0.368m3/hV s =0.783m3/h蒸馏后V＝V s-V(DMF)＝0.415m3/hV R(有效)= ﺡV S=0.5×0.783＝0.392m3V R(实际)=1.5 V R(有效)=0.588m3选用公称容积为800 L的碳钢釜技术参数如下：公称容积：1000 L公称直径：1100mm夹套传热面积：4.6m2电动机功率：3.0kw设备十八：反应釜加水产物，水的投料比1：7.2m a=446.7Kg/hm b=383.68×7.2×18×10-3＝49.72Kg/hm总＝496.42Kg/hV a＝0.415m3/hV b＝m/ρb=49.72/1000＝0.050m3/hV s= V a+V b =0.465m3/hV R(有效)= ﺡV S=0.17×0.465＝0.079m3V R(实际)=1.5 V R(有效)=0.119m3选用公称容积为200L的搪玻璃开式搅拌反应釜型号为HG/T 2371-1992技术参数如下：公称容积：200L公称直径：600mm夹套传热面积：1.4m2 电动机功率：1.1kw设备十九：过滤机V s =0.465m3/h根据国内过滤机标准选择代号为GB/T3200-1997外滤面刮刀卸料式转鼓真空过滤机[7]主要技术参数为：型号：G2/1—X 转鼓直径×长：1m×0.7m 转鼓转速：0.18 r/min 浸入角：120℃ 过滤面积：2m 2卸料方式：刮刀卸料电动机功率：1.1kw 外形尺寸（长×宽×高）/mm ：1790×1550×12502.4热量衡算2.4.1液体比热容的估算我们采用基团加和法估算液体物质的比热容[8]各类基团对液体热容的贡献（cal·mol -1·℃-1）1)3个环上 =CH - 3×5.33个环上 =C 3×2.9 1个-F 4.0 1个-Cl 8.61个 －NH2 14.051.2 cal·mol -1·℃-1Cp = (51.2/145.57)×4.1868=1.473kJ/(kg·℃)同理可得 2）Cp =1.162kJ/(kg·℃)3）Cp =1.312kJ/(kg·℃)4）FClNH 2Cl ClFFClClCOCH 3Cp =1.507kJ/(kg·℃)5）Cp =1.464kJ/(kg·℃6）CH 3COCl Cp =1.603kJ/(kg·℃) 7）CO(CEt)2 Cp =2.185kJ/(kg·℃) 8）原甲酸三乙酯 Cp =2.279kJ/(kg·℃) 9）乙酸酐 Cp =2.107kJ/(kg·℃) 10）Cp =1.979kJ/(kg·℃)11）Cp =2.230kJ/(kg·℃)12）DMF Cp =2.163kJ/(kg·℃) 13）环丙胺 Cp =2.130kJ/(kg·℃)COCH 2CO 2EtClClF FClNOCO 2EtOOHNNH2.4.2固体比热容的估算我们采用科普Kopp 定律估算固体的比热容[9]Cp =[]i i c n M∑1各类原子对固体热容的贡献（cal·mol -1·℃-1）CH 3CH 2H 2CC烷烃CH2CHC稀烃CH C炔烃在环中H C C C C H H2C8.807.265.001.765.205.103.805.95.94.42.92.95.36.2基团数值氧O C OHCO COOH H2C OH OH H COH OH ONO2NO2NH2H N N N 在环中CNSH SCl F基团数值硫卤素氢硼HB3.58.412.6612.6619.114.517.526.610.728.515.314.010.57.54.513.910.78.08.64.05.61）Cp 0 =1.8×15+2.3×14+4.0×3+6.2+6.2×2+5.0＝94.8cal·mol -1·℃-1 Cp =（94.8/346.2）×4.1868=1.146 kJ/(kg·℃) 同理可得 2）Cp =（73.5/281.68）×4.1868=1.092 kJ/(kg·℃) 3）环丙沙星Cp =1.359 kJ/(kg·℃) 4）Cp =1.649 kJ/(kg·℃)2.4.3热量衡算 生成热ΔrHm 的估算[10]:键能计算反应热的公式如下:ΔH=反应物分子中键能的总和－产物分子中键能的总和 例如:CCHHH HH2C CH HH HH H反应前后键的变化是: 4C-H + C=C + H-H → 6C -H + C-CFClClCOCH NHCO 2Et ClFONCOOHClFN 2+-Cl可以简化为: C=C + H-H →2C -H + C-C根据公式得:△H =［E(C=C)+E(H-H)］－［2E(C-H)+E(C-C)］ = (615+436)－(2×415+344) =－123 kJ/mol若干化学键的键能(KJ/mol,298k)第一个釜的计算：物料： 25→80℃ 饱和水蒸气：90←120℃ 热容估算:3－氯－4－氟苯胺比热容为: 1.473kJ/(kg·℃) 浓HCl 比热容为: 2.85 kJ/(kg·℃)即混合物的比热容为: 1.473×0.05+2.85×0.95=2.78kJ/(kg·℃) 120℃饱和水蒸气的比热容为: 2.206 kJ/(kg·℃) 90℃饱和水的比热容为: 4.208 kJ/(kg·℃) 即 C PH =(2.206+4.208)/2=3.207 kJ/(kg·℃)WsCp(T 2－T 1) = W H ·[C PH (t 1－t 2)+r] 代入数据得:1165.71×2.78×（80-25）＝W H 〔3.207×（120-90）+2257〕 W H =75.74kg/hQ 负荷= WsCp(T 2－T 1)－ΔrHm·R AF ·V R = 178.219KWNH 2FCl 2(2)HCl,Cu Cl FCl（25-120）-（80-90）ln( )25-12080-90Δt m = )ln()()(12211221t T t T t T t T ----- == -37.76℃ Q 负荷= KAΔt m其中传热系数在文献[14]附录中查得K = 2590W/( m 2·℃) 即 A =1.8m 2计算出的A 小于选定的釜换热面积2.4m 2，所以选用的釜合理。