二、投料计算
阿司匹林生产过程中，酰化反应是关键工序，釜式反应器间歇操作时，每处理一批物料都需要一定的出料、清洗、加料等辅助操作时间，故处理一定量物料所需要的有效体积不仅与反应时间有关，而且与辅助操作时间有关。所以每日生产批次确定如下：本工艺酰化反应时间为5.5h，每批料辅助时间为0.5h，每批产品生产时间为6h，每天24h，可以生产4个批次。
参考国内典型阿司匹林生产厂家的生产参数进行各岗位投料量计算，各类计算参数如下。
①按阿司匹林生产能力1000t/年、年工作300天计算，日产量为3.333t，选择转化率为99％，收率为98.1％；本计算中物料量单位为吨（t）或千克（kg）；浓度单位为质量分数（％）。
②回收品:母液=1:1.7；粉子、渣子、尾料:母液=1:2.5。
③分子量：水杨酸138，醋酐102.09，乙酰水杨酸180.17。
④醋酐中的醋酸含量为2％。
⑤酰化反应主物料总投料量:母液量=6.8:1。
⑥渗滤掉的母液占总母液44.3％。
⑦醋酐与水杨酸投料比取0.83。
⑧酸洗醋酸浓度98.5％；醋酸/（阿司匹林+母液）=1:9.17。
⑨水洗用蒸馏水，用量按洗剂水与ASP的比例=1:3.77计算；离心机的脱水能力，脱水率经验值为20.1％。
1.溶解罐岗位物料衡算
溶解罐岗位物料衡算示意见图2-4。
图2-4 溶解罐岗位物料衡算示意图
根据国内典型阿司匹林生产厂家的参考公式，可得：
回收品:母液=1:1.7
粉子、渣子、尾料:母液=1:2.5
因为投入回收品、粉子、渣子为固定值：
回收品=294（kg）
粉子+渣子=3.5+27.5=31（kg）
所以计算出母液量为：
294×1.7+31×2.5=499.8+77.5=577.3（kg）
综合以上计算，得出如下数据。
进料①：粉子=3.5kg
渣子=27.5kg
回收品=294kg
进料②：母液量=577.3kg
出料③：经过溶解的进料①和进料②，完全经过过滤罐过滤出料，即出料③为902.3kg。
2.酰化反应岗位物料衡算
酰化反应岗位物料衡算示意见图2-5。阿司匹林合成原理见图2-6。
图2-5 酰化反应岗位物料衡算示意图
图2-6 阿司匹林合成原理
年产量为1000t/年，一年按300个工作日计算，可得出日产量为3333kg/天，收率98.1％；选择转化率为99％。
产品收率=产品/（水杨酸×1.3043）=0.981
则：水杨酸投料量=3333/（0.981×1.3043）=2604.89（kg）
根据阿司匹林生产设计的经验公式：
水杨酸投料量=（醋酐×含量）/0.830=2604.89（kg）
此物料衡算中经验值为0.820～0.836，取0.830；并且醋酐含量为98％；则：
投入醋酐量=2604.89×0.830/0.98=2206.18（kg）
同时因为醋酐中的醋酸含量为2％，则：
HAC质量=2206.18×2％=44.12（kg）
根据国内典型阿司匹林生产厂家的参考公式，可得：
总投料量:母液量=6.8:1
因为：总投料量=水杨酸+酸酐=2604.89+2206.18=4811.07（kg）
由此投入反应罐的母液量为：
4811.07/6.8=707.51（kg）
综合以上计算，得出如下数据。
进料①：水杨酸=2604.89kg
酸酐=2206.18kg
进料②：溶解罐中的出料③=902.3kg
投入本反应罐的母液量=4811.07/6.8=707.51（kg）
出料③：此工艺过程可近似不考虑损耗，即完全出料。
即：出料③=水杨酸+酸酐+溶解罐中的出料③+投入本反应罐的母液量=6420.88（kg）
3.渗滤槽岗位物料衡算
渗滤槽岗位物料衡算示意见图2-7。
图2-7 渗滤槽岗位物料衡算示意图
因为酰化岗位中的母液均来自于此工艺过程，即：
渗滤掉的母液量=577.3+707.51=1284.81（kg）
根据渗滤槽的渗滤能力和反应液的性状，渗滤掉的母液百分比为44.3％（国内典型阿司匹林生产厂家的经验值）。
则：渗滤结束后剩余的母液量=1284.81/44.3％×55.7％=1615.44（kg）
因为反应液中存在挥发性物质醋酸、醋酐以及设备老化等原因造成了损耗，一般损耗率为1.42％；即：
损耗量=进料总量×1.42％=6420.88×1.42％=91.18（kg）
所以此工艺得到粗品阿司匹林=6420.88-1284.81-1615.44-91.18=3429.45（kg）
综合以上计算，得出如下数据。
进料①：完全来自酰化反应罐中的出料③=6420.88kg
出料②：粗品阿司匹林=3429.45kg
渗滤结束后剩余的母液量=1615.44kg
出料③：渗滤掉的母液量=1284.81kg
酰化反应前后物料衡算分别见表2-2和表2-3。
表2-2 酰化反应前物料衡算表
表2-3 酰化反应后的物料衡算表
4.酸洗离心机岗位物料衡算
酸洗离心机岗位物料衡算示意见图2-8。
图2-8 酸洗离心机岗位物料衡算示意图
根据醋酸的浓度、渗滤槽中剩余母液的黏度和质量，确定酸洗工艺过程中加入醋酸的质量，因为本设计采用的醋酸浓度为98.5％，又根据经验公式醋酸:（阿司匹林+母液）=1:9.17，所以：
投入醋酸量=（阿司匹林+母液）/9.17=（3429.45+1615.44）/9.17=550.15（kg）
根据酸洗离心机的离心能力和物品的黏度得出经验离心率为34.88％，所以：
离心出来的母液=总投料量×34.88％=（550.15+3429.45+1615.44）×34.88％=1951.55（kg）
该母液进入回收工艺，由于醋酸的挥发及设备的老化造成了一定的损耗，损耗率一般为3.1％～3.3％，本次设计取3.18％，所以确定：
损耗=总投料量×3.18％=（550.15+3429.45+1615.44）×3.18％=177.92（kg）
以此计算出：湿品阿司匹林=总投料量-离心出来的母液-损耗=3465.57（kg）
综合以上计算，得出以下数据。
进料①：来自于渗滤槽中的出料②=5044.89kg
粗品阿司匹林=3429.45kg
渗滤结束后剩余的母液量=1615.44kg
进料②：醋酸=550.15kg
出料③：湿品阿司匹林=3465.57kg
要保证湿品中醋酸含量≤2.5％，本设计计算时取2.5％。
出料④：离心出来的母液=1951.55kg
酸洗离心物料衡算见表2-4。
表2-4 酸洗离心物料衡算
5.水洗离心机岗位物料衡算
水洗离心机岗位物料衡算示意见图2-9。
图2-9 水洗离心机岗位物料衡算示意图
根据湿品中含醋酸量和湿品ASP的纯净度，投入洗剂水与ASP的比例为1:3.77，所以：
洗剂水量=湿品ASP/3.77=3465.57/3.77=919.25（kg）
又根据离心机的脱水能力，经验值为20.1％，所以：
脱水量=总投料量×20.1％=（919.25+3465.57）×20.1％=881.35（kg）
并要保证湿品中含水量应≤3％，本次设计计算采用3％。
由于设备的原因造成洗涤过程中有损耗，一般为0.65％～0.70％，本次设计取值为0.685％，所以可确定：
损耗量=（919.25+3465.57）×0.685％=30.04（kg）
依此得出：
湿品ASP=总投料量-损耗-脱水量=919.25+3465.57-30.04-881.35=3473.43（kg）
综合以上计算，得出以下数据。
进料①：湿品ASP=3465.57kg
进料②：洗剂水量=919.25kg
出料③：湿品阿司匹林=3473.43kg
出料④：脱水量=881.35kg
水洗离心物料衡算见表2-5。
表2-5 水洗离心物料衡算
6.气流干燥岗位物料衡算
气流干燥岗位物料衡算示意见图2-10。
图2-10 气流干燥岗位物料衡算示意图
根据物料计算，干燥物料总重为：3473.43kg，含水量为3％，即104.20kg。进行完全脱水即干燥失重为104.20kg。
由于流化床排空系统和机器本身造成的损耗一般为0.15％～0.171％，本次设计取0.150％，所以损耗量为：
3473.43×0.150％=5.21（kg）
在沉降室和捕集器得到粉子、渣子的重量为31kg，由此得成品量3333.02kg（符合设计要求）。
综合以上计算，得出如下数据。
进料①：湿品阿司匹林=3473.43kg
出料②：成品=3333.02kg
出料③：干燥失重=104.20kg
损耗=5.21kg
粉子+渣子=31kg
干燥物料衡算见表2-6。
表2-6 干燥物料衡算
阿司匹林年生产1000t（3333.33kg/天）所需原辅材料消耗见表2-7。
表2-7 年产1000t阿司匹林原辅材料消耗表
