制药工程学课程设计(原料药生产示例)

课程设计任务书
一设计题目
诺氟沙星甲基化过程工艺设计
二工艺条件
原料参数一览表
设产品的年产量为393吨，终产品诺氟沙星甲基化物的纯度为95%，诺氟沙星投料充裕系数为1.05，反响转化率均为100%，甲基化收率99%，总收率为86%，用活性炭抽滤时，活性炭损失为20%〔重量比〕，假设其它中间体及最终产品均无损失。

每年工作日为330天〔具体见设计题目分配方案〕，每天24小时连续运行。

三、设计内容
1.设计并选择较为合理的工艺路线、完成反响原理；
2..进行物料衡算和能量衡算、工艺条件确实定；
3.写出较为完整的课程设计说明书〔不少于2000字〕。

四、设计要求
五、时间
14周〕
4周〔11
~
六、参考书
1.?制药工程学? 主编：王志祥出版社：北京化学工业出版社 2021年第二
版
2.?化工原理? 主编:谭天恩窦梅周明华出版社：化学工业出版社，2021
年第三版
4.?化工机械根底? 主编：刁玉玮，王立业，喻健良出版社：大连理工大学出版
社 2006年第六版
前言
甲磺酸培氟沙星为喹诺酮类抗菌药，有广谱抗菌作用，对肠杆菌科细菌如大肠杆菌、克雷白菌属、伤寒、沙门菌属以及流杆感菌、奈瑟菌属等具有强大抗菌活性，对金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌亦有一定的抗菌作用。

本品对肺炎球菌、各组链球菌和肠球菌仅有轻度作用。

本品为杀菌剂，作用机理为抑制细菌DNA螺旋酶。

主要适用于肠杆菌科细菌及绿脓杆菌等格兰氏阴性杆菌所致的各种感染，如支气管及肺部感染、肾盂及复杂性尿路感染、前列腺炎、细菌性痢疾或其他肠道感染、伤寒及沙门菌属感染和皮肤软组织感染等，也可用于葡萄球菌感染病例。

本次设计内容中所采用的工艺是以诺氟沙星为原料，与甲醛、甲酸甲基化生成培氟沙星，再与甲烷磺酸成盐，的甲磺酸培氟沙星，后精制得到产品。

本路线工序较短，对反响条件，反响设备的要求也不高，而且生产本钱呢较低，最适合于工业化大规模生产的。

总收率达86%。

再经过回收，精制等工序，可以制得。

这次课程实际是对甲磺酸培氟沙星甲基化工段的车间工艺设计
由此工艺可知,甲磺酸培氟沙星的合成工艺还是比拟复杂，甲基化工段涉及到反响阶段、加氨中和阶段、离心甩料阶段，各个阶段的物料衡算、能量衡算都要核算，加上设备选型、车间和管道设计等等，因此设计的任务相当庞大。

这不仅要求我们要有扎实的专业理论知识，更要有灵敏的理解感悟的实验能力，同时要学会自己掌握时间与节奏来完成设计任务。

其成果包括了工艺流程设计、物料衡算、能量衡算、工艺设备选型计算、设计说明书的撰写。

在设计中，我们刚开始无从下手，对于任务书上的含量、纯度、水分含量、湿度等概念的理解还不够深刻，但是经过查阅很多文献，静下心来仔细研究、摸索，和同学、老师的不断交流沟通，对于我们的设计目标有了一个清晰明确的认识。

本设计为初步设计，我按照设计任务书所要求内容，一步一步完成，但由于经验缺乏，理论和实践知识不够扎实，在设计中还存在缺乏之处，诚请老师给予指出和修正。

一、 产品概述
1.1产品名称、化学结构、理化性质 ：
1：中文名 甲磺酸培氟沙星 2：拉丁名 PEFLOXACIN MESYLATE 3：英文名 pelfoxaein mesylate
4：化学名 1-乙基-6-氟-1、4-二氢-7-〔4-甲基-1-哌嗪〕-4-氧-3-喹啉羧
甲磺酸盐
1.1.2化学结构和分子量：
1：分子式 C 17H 20FN 3O 3·C H 3SO 3H·2H 2O
2：结构式
N
O
F COOH
CH 2CH 3
N
N
H 3C
·C H 3SO 3H·2H 2O
本品为白色或微黄色晶体，无臭，味苦，在水中极易溶解，在乙醇、氯仿或乙醚中几乎不溶。

本品主要适用于肠杆菌科细菌及绿脓杆菌等格兰氏阴性杆菌所致的各种感染，如支气管及肺部感染、肾盂及复杂性尿路感染、前列腺炎、细菌性痢疾或其他肠道感染、伤寒及沙门菌属感染和皮肤软组织感染等，也可用于葡萄球菌感染病例。

1.3固体原料的密度、熔点
①诺氟沙星〔C 16H 18FN 3O 3〕
3
熔点：221 O C 〔221 O C ～222 O
C 〕
②培氟沙星〔C 17H 20FN 3O 3〕
3
熔点：273 O C 〔272 O C ～274 O C 〕
③甲磺酸培氟沙星〔C 18H 24FSN 3O 6〕 熔点：282 O C 〔282 O C ～284 O C 〕
二、产品工艺简介
：
O
N
COOH
CH 2CH 3
F N
N
H N COOH
CH 2CH 3
F N N
H 3C O
N COOH CH 2CH 3
F N
N
H 3C O
HCHO 33H
·C H 3SO 3H
辅助反响：
HCOOH
+
NH 3·H 2O HCOONH 4
+
H 2O
依次向甲基化罐中参加诺氟沙星、甲酸、甲醛，并且加热至100℃，回流2小时；降温至80℃参加活性炭，再升温至98℃，回流半小时；降温至60℃，参加乙醇，搅拌5分钟放料，趁热抽滤。

接甲基化产物，搅拌散热，加氨水〔13%
~15%〕。

保持反响温度不超过45℃
~
7.5
时，停止加氨水。

静止1小时，放料，用去离子水洗，甩料3小时。

检验保证收率99%，转化率100%，合格品待用。

表2.1 成盐过程各物料投料比
参加合格的甲基化物〔含量97.5%，水分7.9%〕，乙醇〔82.5%〕，然后参加甲烷磺酸〔99.3%〕。

升温至78℃，回流1小时；降温至60℃，参加活性炭；升温至78℃，回流1小时。

出料，抽滤，至冷冻罐。

降温至-10℃。

冷却结晶后，离心别离。

参加95%的乙醇洗涤，别离液回收至粗母蒸馏岗位。

成品检验，保证收率91.29%，转化率100%，合格品至精制岗位。

参加乙醇〔86.0%〕，粗品升温至45℃，至溶解；参加活性炭，升温至78℃，回流30分钟，抽滤至冷冻罐。

降温至-10℃，离心别离。

参加乙醇〔95%〕洗涤，别离液回收至精母蒸馏岗位，保证收率88.24%。

合格后自然风干，除湿至产品。

2.1.5 工艺路线
本次设计为甲磺酸培氟沙星的甲基化过程工艺设计。

以药物合成反响以及化学制药工艺学相关内容展开，其详细反响过程及原理如下：
O
N
COOH
CH 2CH 3
F N
N
H N COOH
CH 2CH 3
F N N
H 3C O
N COOH CH 2CH 3
F N
N
H 3C O
HCHO HCOOH
33H
·C H 3SO 3H
辅助反响： HCOOH
+
NH 3·H 2O HCOONH 4
+
H 2O
三、工艺设计依据
〔1〕湖北民族学院制药工程专业课程设计任务书； 〔2〕城市建设用地规划要求；
〔3〕?药品生产质量管理标准实施指南?〔2001 年版，中国化学制药工业协会，
中国医药工业公司〕；
〔4〕?工业企业噪声控制设计标准?GBJ87-85； 〔5〕?环境空气质量标准?GB3095-1996； 〔6〕?污水综合排放标准?GB8978-1996； 〔7〕?工业“三废〞排放执行标准?GBJ4-73；
〔8〕?建筑工程消防监督审核管理规定?公安部第30号令； 〔9〕?建筑结构设计统一标准?GB50068－2001； 〔10〕?工业企业设计卫生标准?TJ36-79；
〔11〕?化工工厂初步设计内容深度的规定?HG/20688－2000； 〔12〕?化工工艺设计施工图内容和深度统一规定?HG 20519-92；
〔13〕?关于出版医药建设工程可行性研究报告和初步设计内容及深度规定的通
知?国药综经字[1995]，第 397 号；
〔14〕?化工装置设备布置设计规定?HG 20546-92
〔15〕?中华人民共和国药典?〔2021版〕的质量标准以及?环境保护法?等。

本设计以诺氟沙星为原料，与甲醛、甲酸甲基化生成培氟沙星，再与甲烷磺酸成盐，的甲磺酸培氟沙星，后精制得到产品。

本路线工序较短，对反响条件，反响设备的要求也不高，而且生产本钱呢较低，最适合于工业化大规模生产的。

所以本次设计选择原辅料廉价易得，能耗低，对自然生态污染较小，三废易处理，最成熟的合成路线，符合工业化生产的要求。

品名：甲磺酸培氟沙星
规格：20Kg/桶
25Kg/桶
检验依据：WS-375(X-322)-95
批准文号：(95)卫药准字X-277号
产品质量的各项具体标准如下表
表3.1 产品的质量标准
3.4 包装规格要求及贮藏3.
4.1 成品的包装规格
数量：20Kg/桶
25Kg/桶
包装：2层塑料装
扎口方式：封口
包装形式：纸桶
封口方法：封签
贮藏方法：避光、密封保存
贮藏温度：室温
3.5 原辅料、包装材料质量标准及规格〔包括水质〕
表3.2 原辅料质量标准及规格
四、物料衡算
4.1 计算方法与原那么
4.1.1 物料衡算的目的
生产工艺流程框图只是定性地表示，再有原料转变成最终产品的过程中，要经过哪些过程及设备，在图中一般以椭圆框表示化工过程及设备，用线条表示物
料管线及公用系统管线，用方框表示物料。

这种框图只有定性的概念，没有定量的概念，只有经过车间的物料衡算，才能得出进入与离开每一过程或设备的各种物料数量、组成，以及各组分的比例，这就是进行物料衡算的目的。

车间物料衡算的结果是车间能量衡算、设备选型、确定原材料消耗定额、金星化工管道设计等各种计算工程的依据。

对于已经投产的生产车间，通过物料衡算可以寻找出生产中的薄弱环节，为改良生产、完善管理提供可靠的依据，并可以作为检查原料利用率及三废处理完善程度的一种手段。

4.1.2 物料衡算的依据
在进行车间物料衡算前，首先要确定生产工艺流程示意框图，此图限定了车间物料衡算的范围，以指导设计计算既不遗漏，也不重复。

其次要收集必需的数据、资料，如各种物料的名称、组成及含量：各种物料之间的配比，主、副反响方程式、主要原料的转化率、总收率及各局部收率等。

4.1.3 物料衡算基准
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天数计的平均值，从起始原料的投入到最终成品的产出，按天数平均值计将恒定不变。

有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，以此根底就完成车间的物料衡算。

4.1.4 甲磺酸培氟沙星全合成工艺收率与所用原料物性工艺参数
单程收率：81.06% 总收率：86.70%
4.1.5 假设或经验工艺参数
〔1〕甲基化离心岗位中，20.00kg水能够洗1。

00kg甲基物；
〔2〕甲基化中和岗位中，77.94kg 12%氨水能够中和60.00kg诺氟沙星；〔3〕成盐离心岗位中，0.94kg 95%乙醇洗10.00kg甲氟粗品；
〔4〕精制离心岗位中，25.00kg 95%乙醇洗70.00kg甲氟精品；
〔5〕甲基物回收岗位中，11.67kg 12%氨水中和10.00kg甲基物；
〔6〕甲基物回收岗位中，25.00kg水能够洗100.00物料；
〔7〕甲基化中和岗位中，40%甲酸在同水共沸蒸出且被收回，回收浓度为85%；〔8〕甲基化回流岗位中，100%甲醛在回流过程中损失，其中0%可被回收利用；〔9〕甲基化中和岗位中，80%乙醇可被回收，回收浓度为95%；
〔10〕乙醇蒸馏岗位中，80%乙醇可被回收，回收浓度为95%；
〔11〕滤渣为活性炭投料量的25%；
〔12〕离心机可将物料离心至含水20%，而后物料可在空气中枯燥至含水5%。

进料：
日产理论精品甲氟=
总收率
纯日产精品甲氟)(=%70.8605
.1214 诺氟沙星投料量〔纯〕=日产理论精品甲氟甲氟分子量
诺氟沙星分子量
⨯
=49
.46534
.31929.1400⨯
诺氟沙星投料量=
含量
纯诺氟沙星投料量)(=%0.9864
.960 杂质量=诺氟沙星投料量—— 甲酸投料量=诺氟沙星投料量⨯⨯1. 甲酸投料量〔纯〕=甲酸投料量⨯⨯ 甲酸中含水量=甲酸投料量—— 甲醛投料量=诺氟沙星投料量⨯⨯ 甲醛投料量〔纯〕=甲醛投料量⨯⨯ 甲醛中含水量=甲醛投料量—— 乙醇投料量=诺氟沙星投料量⨯⨯ 乙醇投料量〔纯〕=乙醇投料量⨯⨯ 乙醇中含水量=乙醇投料量——
活性炭投料量=诺氟沙星投料量⨯⨯
总投料量=诺氟沙星投料量+甲酸投料量+甲醛投料量+乙醇投料量
+活性炭投料量
出料：
甲基物〔纯〕=诺氟沙星投料量〔纯〕⨯诺氟沙星分子量
甲基物分子量
⨯收率
=%9934
.31936
.33364.960⨯⨯
甲醛反响量=诺氟沙星投料量〔纯〕⨯
诺氟沙星分子量
甲醛分子量2
⨯
⨯
34
.3192
03.30⨯
甲醛回流过程中损失量=甲醛投料量〔纯〕—甲醛反响量
—
甲酸生成量=诺氟沙星投料量〔纯〕⨯
诺氟沙星分子量
甲酸分子量
⨯
34
.31903
.46
水的出釜量=甲酸中含水量+甲醛中含水量+乙醇中含水量
杂质=总投料量—甲基物〔纯〕—甲酸出釜量—甲醛回流过程中损量
—乙醇投料量〔纯〕—活性炭投料量—水的出釜量
——————
总出料量=甲基物〔纯〕+甲醛回流过程中损失量+甲酸出釜量+水的出釜量
+乙醇投料量〔纯〕+活性炭投料量+杂质
=992.79+207.86+1672.20+1094.63+678.62+49.01+29.66=
总进料量=反响釜总出料量—— 滤渣=活性炭投料量⨯⨯ 出料量=总进料量——
蒸馏釜蒸出乙醇量=进料中乙醇量⨯⨯80%=542.90kg 蒸馏釜剩余乙醇量=进料中乙醇量—蒸馏釜蒸出乙醇量
—
蒸馏釜蒸出甲酸量=进料中甲酸量⨯⨯
蒸馏釜剩余甲酸量=进料中甲酸量—蒸馏釜蒸出甲酸量
—
蒸馏釜蒸出水量=
回收甲酸浓度蒸出甲酸量
回收乙醇浓度蒸出乙醇量+
—蒸出乙醇量—蒸出甲酸量 =
%
8588
.668%9590.542+—— 蒸馏釜蒸出物总量=蒸馏釜蒸出乙醇量+蒸馏釜蒸出甲酸量+蒸馏釜蒸出水量
蒸馏釜总出料量=蒸馏釜进物料量—蒸馏釜蒸出总物质量
=445—
进料：
乙醇投料量=
含量纯乙醇投料量)(=%
5.8090
.542
乙醇含水量=乙醇投料量—— 氨水投料量〔纯〕=甲酸出釜量⨯
甲酸分子量氨水分子量⨯
03
.4603
.17 氨水投料量=
含量纯氨水投料量)(=%
0.3420
.371
氨水含水量=氨水投料量——
进料中总含水量=滤液中含水量+乙醇含水量+氨水含水量 出料：
甲基铵出釜量=甲酸出釜量⨯
甲酸分子量甲酸铵分子量⨯
03
.4608
.63 水杂质=总进料量—甲酸铵—甲基物—乙醇投料量〔纯〕 ———
纯化水用量=结晶罐甲基物出料量⨯⨯
甲基物出料量〔湿〕=含水量）（含量甲基物-⨯1=%)
201(%9779
.992-⨯
废母液=进料量——
蒸馏出的乙醇的量〔纯〕=废母液中乙醇总量〔纯〕⨯⨯80 蒸馏出的乙醇的量=
回收得到乙醇的浓度
）蒸馏出的乙醇的量（纯=%9590
.542 废液量=总进料量——
进料：
水杂质量=甲基物〔湿〕——
甲烷磺酸投料量=甲基物〔折干折纯〕⨯⨯ 甲烷磺酸投料量〔纯〕=甲烷磺酸投料量⨯⨯
甲烷磺酸中水含量=甲烷磺酸投料量—甲烷磺酸投料量〔纯〕 —
乙醇投料量=甲基物〔折干折纯〕⨯⨯ 乙醇投料量〔纯〕=乙醇投料量⨯⨯ 乙醇中含水量=乙醇投料量——
活性炭投料量=甲基物〔折干折纯〕⨯⨯
总投料量=甲基物投料量+甲烷磺酸投料量+乙醇投料量+活性炭投料量
进料含水的总量=甲基物中含水量+乙醇含水量+甲烷磺酸中含水量 出料：
甲氟粗品〔折干折纯〕=甲基物〔折干折纯〕⨯
甲基物分子量
甲氟分子量
⨯收率
⨯
36
.33349
.465⨯
甲烷磺酸反响量=甲基物〔折干折纯〕⨯
甲基物分子量
甲烷磺酸分子量
⨯
36
.33311
.96 甲烷磺酸出釜量=甲烷磺酸投料量〔纯〕—甲烷磺酸反响量 —
水出釜量=甲基物含水量+乙醇含水量+甲烷磺酸含水量
杂质=总进料量—甲氟粗品—甲烷磺酸出釜量—乙醇纯量—活性炭投料量
—水出釜量 —————
总出料量=甲氟粗品+甲烷磺酸出釜量+乙醇纯量+活性炭投料量+水出釜量+杂质 =1275.39+12.56+4259.07+39.71+119
滤渣量=活性炭投料量⨯⨯ 滤液量=总进料量——kg
进料：
95%冰乙醇洗液=甲氟粗品量〔折干折纯〕⨯⨯ 95%冰乙醇洗液纯量=95%冰乙醇洗液⨯⨯
95%冰乙醇洗液含水量=95%冰乙醇洗液—95%冰乙醇洗液纯量 —
甲氟粗品〔折干〕=
含量
甲氟粗品=%9839
.1275 水杂质=滤液—甲烷磺酸出釜量—甲氟粗品〔折干〕—乙醇投料量 ——— 出料：
甲氟粗品〔湿〕=
含水量）（含量甲氟粗品-⨯1=%)
201(%9839
.1275-⨯
粗母液=总投料量——1626.77=5
进料中水总含量=95%冰乙醇的含水量+水杂质—[甲氟粗品(湿)
—甲氟粗品〔折干折纯〕]
——
进料中乙醇总量〔纯〕=乙醇投料量〔纯〕+95%冰乙醇洗液〔纯〕
蒸馏出的乙醇的量〔纯〕=粗母液中乙醇总量〔纯〕⨯⨯80%=349 蒸馏出的乙醇的量=
回收得到乙醇的浓度蒸出乙醇的量（纯）=%
9537
.3498
高沸物=总进料量——
进料：
甲氟粗品〔湿〕投料量=成盐岗位产量=含水量
—折干甲氟粗品1)(=%5142
.1301- 杂质量=甲氟粗品〔湿〕投料量—— 乙醇投料量=甲氟粗品〔湿〕投料量⨯⨯ 乙醇投料量〔纯〕=乙醇投料量⨯⨯ 乙醇中含水量=乙醇投料量——
活性炭投料量=甲氟粗品〔湿〕投料量⨯⨯
总投料量=甲氟粗品〔湿〕投料量+乙醇投料量+活性炭投料量 出料：
甲氟精品〔折干折纯〕=甲氟粗品〔折干折纯〕⨯⨯89
杂质量=总投料量—甲氟精品〔折干折纯〕—乙醇投料量〔纯〕—活性炭投料量
—水出釜量
————
滤渣=活性炭投料量⨯⨯ 滤液=总进料量——154.11=77
进料:
95%冰乙醇洗液=精品甲氟量⨯
00.7000.25⨯
00
.7000
.25 95%冰乙醇洗液〔纯〕=95%冰乙醇洗液⨯⨯
95%冰乙醇含水量=95%冰乙醇洗液—95%冰乙醇洗液〔纯〕 —
甲氟精品〔折干〕=
含量
折干折纯甲氟精品)(=%0.9910
.1135 水杂质=滤液—甲氟精品〔折干〕—乙醇投料量〔纯〕 —— 出料：
甲氟精品〔湿〕=
含水量）（含量甲氟精品（折干折纯）-⨯1=%)
51(%0.9910.1135-⨯
精母液=总投料量——
精母液中乙醇总量〔纯〕=乙醇投料量〔纯〕+95%冰乙醇洗液〔纯〕
蒸馏出的乙醇的量〔纯〕=精母液中乙醇总量〔纯〕⨯⨯ 蒸馏出的乙醇的量=
回收得到的乙醇浓度
纯蒸馏出的乙醇的量)(=%9571
.4690 高沸物=总进料量——
进料：
高沸物进料量=粗母液中高沸物进料量+精母液中高沸物进料量
粗母液中甲基物含量=成盐工段甲基物投料量(折干折纯)⨯(1—收率)
⨯〔1—
精母液中甲基物含量=甲氟粗品投料量〔纯〕⨯〔1—精品收率〕⨯
甲氟分子量
甲基物分子量
⨯〔1—89%〕⨯
49
.46536
.333
高沸物中甲基含量=粗母液甲基物含量+精母液甲基物含量
中和需氨水量=高沸物中甲基物含量⨯00.1067.11⨯
00
.1067
.11
出料：
回收甲基物量=甲基物投料量⨯⨯ 水杂质量=总进料量——
进料：
纯化水=中和回收釜总出料量00
.10000
.25⨯⨯0kg
出料：
回收甲基物量〔湿〕=
含水量
回收甲基物量-1=%20198
.35- 废液量=总进料量——
五、能量衡算
5.1 计算方法与原那么
能量衡算的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在选择传热面的形式、计算传热面积、确定设备的主要工艺尺寸。

传热所需的加热剂或冷却剂的用量也是以热负荷的大小为依据而进行计算的。

能量衡算的主要依据是能量守恒定律。

能量衡算是以车间物料衡算的结果为根底而进行的，所以，车间物料衡算表是进行车间能量衡算的首要条件。

其次还必须收集有关物质的热力学数据，例如比热容、相变量、反响热等。

本设计还涉及到的所有物料的热力学数据绘成一张表格，以便于计算。

能量衡算的根本方程为：
有环境输入到系统的能量=由系统输出到环境的能量+系统内积累的能量
∑=a nc M C 1 )(C kg kJ ⋅ 式中 M —化合物分子量； N —分子中同种元素原子数； a c —元素的原子比热容 )(C kg kJ ⋅
查?药厂反响设备及车间工艺设计?P209，表6-5得
活性炭〔C 〕 碳原子数=1 C=碳碳碳M a c n 诺氟沙星〔331816O FN H C 〕
碳原子数=16 氢原子数=18 氧原子数=3 氮原子数=3 氟原子数=1 C=诺氮氮氟氟氧氧氢氢碳碳）（M n c c n a a a /c n c n c n a a ++++=1.3868 培氟沙星〔332017O FN H C 〕
碳原子数=17 氢原子数=20 氧原子数=3 氮原子数=3 氟原子数=1 C=培氮氮氟氟氧氧氢氢碳碳）M c n c n c n c n (a a a a ++++a c n =1.4089 甲烷磺酸盐〔632418O FSN H C 〕
碳原子数=18 氢原子数=24 氧原子数=6 氮原子数=3 氟原子数=1 硫原子数=1 C=盐硫硫氮氮氟氟氧氧氢氢碳碳M )n c n c c (a a a a a a c n c n c n n +++++ 甲酸铵〔25NO CH
碳原子数=1 氢原子数=5 氧原子数=2 氮原子数=1 C=甲酸铵氮氮氧氧氢氢碳碳M )c n c n c n c (a a a a +++n 99%的甲烷磺酸铵溶液〔34SO CH 〕 碳原子数=1 氢原子数=4 氧原子数=3 硫原子数=1 C=甲磺酸硫硫氧氧氢氢碳碳M )c n c n c n c (a a a a +++n C=)1(αα-+s C =1.2345
5.1.5各物质燃烧热的估算〔用燃烧需氧原子mol 数法〕
各物质燃烧热的估算〔由燃烧需氧原子mol 数法算得〕 ∑∑+=,,b X a Q com 〔kJ/mol 〕
查?化工工艺设计手册?P2-884
诺氟沙星〔332017O FN H C 〕，包含结构：根本数值1液、支链1液、氮萘1液、酮1液、酸1液、氟1液、环己烷1液、仲胺1液、叔胺1液 HF NO O H CO O O FN H C +++→+22223318183)2/17(16)4/87( 6.42/=∑a 62.52/=∑b
57.2331//=+=∑∑b X a Q com mol kJ mol kcal /82.9761/= 甲基物〔332017O FN H C 〕，包含结构：根本数值1液、支链1液、氮萘1液、酮1
液、酸1液、氟1液、环己烷1液、叔胺2液
HF NO O H CO O O FN H C +++→+22223320173)2/19(17)4/93( 3.44='∑a ∑='74.52b
mol kJ mol kcal b X a Q com /23.10453/71.2496=='+'=∑∑
甲氟〔O H S O CH O FN H C 2343320172⋅⋅〕，包含结构：根本数值1液、支链1液、氮萘1液、酮1液、酸1液、氟1液、环己烷1液、叔胺2液、磺酸1固、成盐和水化合物。

HF SO NO O H CO O O H S O CH O FN H C ++++→+⋅⋅222222343320173)2/27(18)4/99(2 ∑='a -30.8 ∑='b
='+'=∑∑b X a Q com 2579.83 mol kcal /=10801.23 mol kJ / 甲酸铵〔4HCOONH 〕包含结构：根本数值1液、酯1液、盐 22224)20/1()2/5()4/5(N O H CO O HCOONH ++→+ ∑='a 5.7 ∑='b 需氧X=2.5
='+'=∑∑b X a Q com 134.85 mol kcal / =564.59 mol kJ / 甲烷磺酸〔H SO CH 33〕，包含结构：根本数值1液、磺酸1固 2222332)2/3(SO O H CO O H SO CH ++→+ ∑='a -53.3 ∑='b 需氧X=3
='+'=∑∑b X a Q com 102.94 mol kcal / = 430.99 mol kJ /
某些物质熔解热的估算：
对于溶质在溶解过程中不发生解离作用，溶剂和溶质之间无化学作用及络合物的形成，那么固态溶质可以取其熔融热的数值为其熔解热。

对于有机化合物 F q =〔37.7~46〕F T
F q ——熔融热 mol J / F T ——熔点 K
5.1.8 假设或经验工艺参数
在甲基化岗位中假设甲酸每秒钟的回流量为其总质量的0.05%； 在甲基化结晶岗位中假设氨发挥量站起投入总量的1%；
在成盐反响岗位中假设乙醇每秒钟的回流量为其总质量的0.05%； 在精制反响岗位中假设乙醇每秒钟的回流量为其总质量的0.05%； 在甲基化回流岗位中假设甲醛挥发量站起投入总量的100%。

5.2 甲基化工段能量衡算
5.2.1甲基化反响釜能量衡算公式：
诺氟沙星升温需的吸收的热量=m t=99916.1664C ∆诺诺 kJ 甲酸升温需吸收的热量=m t=150711.9785C ∆酸酸 kJ 甲醛升温吸收的热量= m t=31712.0614C ∆醛醛 kJ 乙醇升温需吸收的热量= m t=46251.6854C ∆醇醇 kJ 活性炭升温需吸收的热量= m t=2308.0647C ∆炭炭 kJ 水升温需吸收的热量= m t=164194.5C ∆水水 kJ 诺氟沙星溶解需吸收的热量= m qt 诺=16482.6611 kJ 升温总的吸收热量= i i m t+m qt=347382.6175C ∆∑诺 kJ
()00196.10r m B c m V B ∆H =-∆H =-∑ 1
-⋅mol kJ ()0m p 102c +t=-189.84r m c m B V C ∆H =∆H ∆∑。

， 1-⋅mol kJ
反响总的吸收热量= ()m.102c 571066.19r m ∆H =-。

kJ 假设仅有甲酸会留，其回流量为每秒钟=0.77 mol/s 回流总的吸收热量=每秒钟回流量×3600××汽化热 ×3600××502.42=2785416.48 kJ 升温+回流总的吸收热量=2561732.908 kJ
每年393吨甲磺酸培氟沙星原料车间设计正文：
5.2.2蒸馏的能量衡算公式〔假设结晶之前无晶体析出〕
kJ
甲基物开升温需吸收的热量=m t=90924.6722
C∆
甲甲
kJ
甲酸升温需吸收的热量=m t=239341.986
C∆
酸酸
kJ
乙醇升温需要吸收的热量=m t=108599.5586
C∆
醇醇
水升温需吸收的热量=m t=300257.009
kJ
C∆
水水
甲酸气化吸热量=甲酸汽化量×汽化热=336058.9944 kJ
乙醇气化吸热量=乙醇汽化量×汽化热=464374.944 kJ
水气化吸热量=水汽化量×汽化热=338774.6595 kJ
5.2.3甲基物结晶罐能量衡算公式〔假设没结晶之前无晶体析出〕
甲基物升温需吸收的热量=..t=6994.206c m ∆甲甲 kJ 甲酸升温需吸收的热量=..t=11046.553c m ∆酸酸 kJ 乙醇升温需吸收的热量=..t=8353.812c m ∆醇醇 kJ 水升温需吸收的热量=..t=38158.05c m ∆水水 kJ 氨升温需吸收的热量=..t=16481.491c m ∆氨氨 kJ 氨的挥发热=1%m =5096.678⨯氨溶解热 kJ
升温的总吸收热=..=.1c m t ∆+∑氨的挥发热8595470 kJ
()00
r m b c m =-v 77.850H H B ∆∆=-∑ 1-⋅mol kJ ()0r r m ,45c =+78.311m b m p H H V C t ∆∆∆=-∑。

1-⋅mol kJ
反响的总放热量=()r .45c =-1707392.655m m H ∆。

kJ
反响热=-78.33 KJ/mmol 共需热量=-1707392.66 kJ 总热量=-1621438.485 kJ
假设晶体全部析出，结晶终态温度为-10
c 。

甲基物降温放出的热量= ..76936.261c m t ∆=-甲甲 kJ
甲酸铵降温放出的热量= ..138011.61c m t ∆=-酸酸 kJ 乙醇降温放出的热量= ..91891.432c m t ∆=-醇醇 kJ 水降温放出的热量= ..421737.305c m t ∆=-水水 kJ 结晶热=- m ⨯甲溶解热=-224438.410 kJ 总放热量= i i m t C ∆∑+结晶热=-952998.08 kJ
甲基物升温需要吸收的热量= c m t=74138.5788∆甲甲 kJ 甲烷升温需要吸收的热量= c m t=19541.4636∆磺酸磺酸 kJ 乙醇升温需吸收的热量= c m t=553491.7009∆醇醇 kJ 活性碳升温需吸收的热量= c m t=13196030∆炭炭. kJ 水升温需吸收的热量= c m t=266835.3264∆水水 kJ 甲基物常溶解需吸收的热量=qt m 甲=74818.788 kJ 升温总吸收热量=i i c m t+qt m ∆∑甲=1060448.099 kJ
()00r m c m =-=-82.982B H V H B ∆∆∑ 1-⋅mol kJ
()0
r m r m m p 82c =+t=-82.969B H H V C ∆∆∆∑。

， 1-⋅mol kJ
反响总吸收的热量=()r m m.82c H ∆。

=227082.101 1-⋅mol kJ 假设仅有乙醇回流，其回流量为每秒钟=2.130 mol
回流总吸收热量=每秒钟回流量⨯3600⨯⨯汽化热=9838350.72 kJ
成盐总热量=升温总吸热量+反响总吸收热量+回流总吸热量=10944872.947 kJ
反响热=-82.97 KJ/mol 反响共需吸热量=47092.10 kJ 液体回流需吸热量=9836132.75 kJ 总热量=11144872.95 kJ
〔假设晶体全部析出，终态温为了-10 c 。

进料温度为70 c 。

〕 甲氯粗品降温放出的热量= .m .t=-136826.265C ∆甲氟粗品甲氟粗品 kJ 甲烷磺酸降温放出的热量= .m .t=-1028.226C ∆甲烷磺酸甲烷磺酸 kJ 乙醇降温放出的热量= .m .t=-817680.778C ∆醇醇 kJ 水降温放出的热量= .m .t=-378578.721C ∆水水 kJ 结晶热= -m =-.9⨯甲氟粗品溶解热7597569 kJ 总放热量= i i m t+=-1448303.356C ∆∑结晶热 kJ
5.3.3成盐蒸馏釜能量衡算公式：
吸热以乙醇和水为主，蒸馏温度为80
c 。

进料温度为室温25
c 。

乙醇升温需吸收的热量= m t=576720.6687C ∆醇醇 kJ 水升温需吸收的热量= m t=168378.0118C ∆水水 kJ 乙醇汽化吸热量=m 汽化⨯汽化热=3149835.949 kJ 水汽化吸收量= m 汽化⨯汽化热=425453.9566 kJ
总吸收热量=乙醇升温吸收的热量+水升温吸收的执量+汽化总量=4346785.378 kJ
甲氯粗品升温需吸收的热量= m t=92606.0679C ∆甲氟甲氟 kJ 乙醇升温需吸收的量= m t=714837.5392C ∆醇醇 kJ 活性碳升温需吸收的热量= m t=4097.0499C ∆炭炭 kJ 水升温需吸收的热量= m t=220602.5678C ∆水水 kJ 甲氯粗品溶解吸收的热量= m qt 甲氟=75975.969 kJ 升温总吸收热量= m qt 1108118.626i i C m t ∆+=∑甲氟 kJ
假设仅有乙醇回流，其回流量为每秒=2.739 mol
回流总吸收热量=每秒钟回流量3600××汽化热=4217278.220 kJ 精制总吸收热量=升温总吸收热量+回流总吸收热量=5396632.975 kJ
假设晶体全部析出，终态温度：-10 c 。

进料温度：70
c 。

甲氯粗品降温放出的热量=m t=-1068998.472C ∆醇醇 kJ 水降温放出的热量=m t=-301075.056C ∆水水 kJ 结晶热=-m 甲氟精品⨯溶解热=-67617.907 kJ 总放热量=i i m t+
=-1562098.395C ∆∑结晶热 kJ。