论文总字数：19989字

摘 要

对乙酰氨基酚，英文名称Acetaminophen，也可以简称为APAP，是感冒退热药的一种常见的主要成分，具有很好的解热镇痛效果。因为非那西丁在许多国家和地区被限制或禁止使用，使得近年来对乙酰氨基酚的需求量在全球范围内不断的增加。现阶段国内使用的生产方法产品收率很低且质量较差，而且在生产过程中会产生大量的铁泥和污水，不仅治理非常困难而且增加了三废的治理成本。

本设计是对年产一万吨对乙酰氨基酚工艺的放大设计，对比多种合成路线后，最终选取二步合成法中的对氨基酰化法作为本设计的合成路线。在利用流程模拟软件Aspen plus对对乙酰氨基酚生产工艺进行稳态模拟，获得工艺过程中设备参数和操作参数的基础上，对对乙酰氨基酚的生产过程进行了初步工艺设计和计算，其中主要包括各工段的物料衡算和热量衡算、主要设备（共沸精馏塔）的参数计算、冷凝器和再沸器的设计与选型、工业用泵的选型，物料流程图、管道及仪表流程图、设备布置图以及共沸精馏塔装配图的绘制，为对乙酰氨基酚生产工艺过程的工业化提供了基础。

关键词：对乙酰氨基酚 共沸精馏 工艺设计 管道及仪表流程图

The process design of an annual output of 10000 tons of acetaminophen

Abstract

Acetaminophen, English name is acetaminophen, can also be referred to as APAP, it is a common main ingredients of cold antipyretics , with a good antipyretic analgesic effect.Because phenacetin is restricted or prohibited in many countries and regions, the demand for acetaminophen has been increasing worldwide in recent years. At this stage，the product yield of the domestic production methods is very low and product quality is very poor, but also in the production process will produce a lot of iron and sewage, and very difficult to control and increase the pollution.

The design is an annual output of 10,000 tons of acetaminophen process amplification design.After comparing a variety of synthetic routes, the final selection of two-step synthesis of amino acylation method as the design of the synthetic route.In using the process simulation software Aspen plus acetaminophen for steady-state simulation of the production process, the process to obtain the device parameters and operating parameters on the basis of the production process of acetaminophen and a preliminary process design calculations,the preliminary process design of an annual output of 10000 tons of acetaminophen is conducted, such as: the design and calculation of tower, the calculation and selection of heat exchanger and industrial pump. Meanwhile, the PFD、PID is drawn. It provides the basis of industrialization for synthesis of acetaminophen.

KEYWORDS: Acetaminophen; Azeotropic distillation; Process design; PID

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 对乙酰氨基酚的性质及特点 1

1.2.1 物理性质 1

1.2.2 化学性质 2

1.3 对乙酰氨基酚合成方法的简介 2

1.3.1 二步合成法 2

1.3.2 逐步还原法 2

1.3.3 一步合成法 3

1.3.4 生化合成法 3

1.4 合成路线的选择 4

1.5 醋酸-水体系分离技术的简介 4

1.6 共沸精馏技术的简介 4

1.7 本文研究意义及内容 5

第二章 工艺简介 7

2.1 工艺原理 7

2.2 工艺流程 7

2.2.1 对乙酰-氨基酚合成工段 8

2.2.2 醋酸脱水工段 8

2.2.3 对乙酰氨基酚提纯工段 9

2.3 挟带剂的选择 9

2.4 精馏塔的选型 10

2.5 设备操作参数 10

第三章 工艺计算 11

3.1 物料衡算与热量衡算 11

3.1.1 基本计算 11

3.1.2 合成工段的物料衡算 11

3.1.3 醋酸分离工段的物料衡算 12

3.1.4 APAP提纯工段的物料衡算 13

3.1.5 热量衡算 14

3.2 精馏塔的工艺设计 15

3.2.1 塔径设计计算 15

3.2.2 塔高设计计算 16

3.3 换热器的工艺设计 17

3.3.1 共沸精馏塔塔顶冷凝器的选型 17

3.3.2 共沸精馏塔塔釜再沸器的选型 17

3.4 管道的计算与选型 18

3.4.1 稀醋酸进料管 19

3.4.2 PAP进料管 19

3.4.3 反应器进料管 19

3.4.4 共沸精馏塔进料管 20

3.4.5 共沸精馏塔塔顶冷凝器进料管 20

3.4.6 共沸精馏塔塔顶冷凝器出料管 20

3.4.7 共沸精馏塔塔釜出料管 21

3.4.8 共沸精馏塔挟带剂进料管 21

3.4.9 冷却结晶釜出料管 21

3.4.10 旋风分离器出料管 22

3.4.11 干燥器进料管 22

3.4.12 干燥器出料管 22

3.4.13 鼓风机出料管 22

3.4.14 产品出料管 23

3.5 工业泵的计算与选型 23

3.6 管道及仪表流程图 23

3.7 设备布置图 25

3.8 主要设备（共沸精馏塔）装配图 27

第四章 结论与展望 29

4.1 结论 29

4.2 展望 29

参考文献 30

致 谢 32

第一章 绪论

1.1 研究背景

对乙酰氨基酚，英文名称Acetaminophen，也可以简称为APAP。它是感冒药的一种常见的主要成分，清热镇痛效果比阿司匹林好，和非那西丁相似，而且很少有人对其具有过敏反应^[1]。因为非那西丁在很多国家和地区被限制或者禁止使用，使得最近几年来对乙酰氨基酚的需求量在全球范围内不断的增加^[2]。根据相关调查显示，2013年我国对乙酰氨基酚的出口数量为386815千克，出口金额为30136千美元；进口数量为1700千克，进口金额为193千美元。2014年我国对乙酰氨基酚出口数量继续增加，达到52896936千克，出口金额为218757千美元；同时进口数量也在增加，全年进口对乙酰氨基酚为25606千克，进口金额为90千美元。由此可以看出对乙酰氨基酚在国内外都具有很大的市场前景。

虽然近年来已经有很多种合成对乙酰氨基酚的方法被科研人员研究出来，但是国内外现在仍广泛使用以铁粉还原对硝基苯酚的方法法生产对乙酰氨基酚^[3]。该技术虽然经过长时间的不断改进，已经十分成熟，而且工艺比较简单，但是对乙酰氨基酚的产品收率比较低而且产品质量比较差^[4]。更重要的是在生产过程当中会产生大量污泥和废水，增加了三废的治理成本，而且容易造成环境污染^[5]。除此之外，现阶段国内的生产规模普遍较小，年产量一般在500吨左右，因此选择新型合成路线生产对乙酰氨基酚，并将其工业化已经势在必行。

1.2 对乙酰氨基酚的性质及特点

1.2.1 物理性质

对乙酰氨基酚在常态下是一种棱柱体结晶或者白色结晶性粉末，没有气味，味微苦^[6]。它在一个标准大气压下的熔点为169-171℃，相对密度为1.293（21/4℃）。能够在乙醇、丙酮或者热水中溶解，但一般很难溶解于水，也不能在石油醚以及苯中溶解^[7]。它的饱和水溶液值为5.5-6.5。

1.2.2 化学性质

因为对乙酰氨基酚结构中含有酰胺基和酚羟基，所以它在酸性溶液中的水解产物能够发生重氮化-偶合呈色反应，也可以在浓硫酸的催化作用下与乙醇发生酯化反应^[8]。除此之外，它还可以与三氯化铁发生呈色反应^[9]。

1.3 对乙酰氨基酚合成方法的简介

现阶段已经研发出来的对乙酰氨基酚的合成有很多种，比较常见的方法有以下几种方法。

1.3.1 二步合成法

对乙酰氨基酚的二步合成法主要有对氨基酚酰化法和对羟基苯乙酮肟重法两种^[10]。

请支付后下载全文，论文总字数：19989字