6第5章_中试放大与生产工艺规程2013_.ppt

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1、第五章第五章 中试放大与生产工艺规程中试放大与生产工艺规程 23 1 中试放大中试放大 物料平衡物料平衡3 3 生产工艺规程生产工艺规程学习内容学习内容 Learning Contents第一节第一节 中试放大中试放大一、中试放大的目的一、中试放大的目的验证、复审和完善验证、复审和完善实验室工艺所研究确定的反应条件，实验室工艺所研究确定的反应条件，及研究选定的工业化生产设备结构、材质、安装和车及研究选定的工业化生产设备结构、材质、安装和车间布置等，为正式生产提供数据，以及物质量和消耗间布置等，为正式生产提供数据，以及物质量和消耗等。等。小试阶段的目的：小试阶段的目的：v1 1） 制造工艺研究制

2、造工艺研究; ;2 2） 控制方法研究控制方法研究; ; 3 3） 材质试验；材质试验；4 4） 收集工艺设计资料；收集工艺设计资料；5 5） 制造条件研究；制造条件研究； 6 6） 原料、产品的质量研究原料、产品的质量研究; ;7 7） 提供市场调查用的样品或研究用的样品。提供市场调查用的样品或研究用的样品。中试阶段的目的：中试阶段的目的：v1 1） 工艺研究工艺研究； 2 2） 控制方法研究控制方法研究；3 3） 制造条件研究制造条件研究； 4 4） 设备的材质试验及对质量的影响；设备的材质试验及对质量的影响； 5 5） 收集设计资料收集设计资料； 6 6） 装置可靠性、操作性研究；装置可

3、靠性、操作性研究；7 7） 故障分析和对设计的反馈；故障分析和对设计的反馈；8 8） 工序管理的准备；工序管理的准备； 9 9） 制定操作标准的准备；制定操作标准的准备； 1010） 人员计划和训练；人员计划和训练； 1111） 提供开辟市场用的样品。提供开辟市场用的样品。v两个阶段的研究目的有部分重复，在技术十分成熟的情况下两个阶段的研究目的有部分重复，在技术十分成熟的情况下也可以省略中试装置，但存在下述问题时必须设立中试装置。也可以省略中试装置，但存在下述问题时必须设立中试装置。 1 1）有难以放大的单元操作及装置；）有难以放大的单元操作及装置；2 2）工艺过程中积累杂质并造成影响；）工艺

4、过程中积累杂质并造成影响；3 3）想要验证工艺过程及装置的可靠性；）想要验证工艺过程及装置的可靠性；4 4）需要长期提供市场开发用的样品。）需要长期提供市场开发用的样品。如果一般的化学工程理论及资料不能提供传递规律，过程研如果一般的化学工程理论及资料不能提供传递规律，过程研究就必须进行专门的大型冷模研究。研究内容包括：流场、究就必须进行专门的大型冷模研究。研究内容包括：流场、浓度场、温度场、宏观混合、微观混合、单相或多相体系中浓度场、温度场、宏观混合、微观混合、单相或多相体系中的混合、分离、传递等。的混合、分离、传递等。二、中试放大的重要性二、中试放大的重要性当化学制药工艺研究的实验室工艺完成

5、后，当化学制药工艺研究的实验室工艺完成后，一般都需要经过一个比小一般都需要经过一个比小型试验规模放大型试验规模放大50-10050-100倍的中试放大倍的中试放大，以便进一步研究在一定规模装，以便进一步研究在一定规模装置中各部反应条件变化规律，并解决实验室阶段未能解决或尚未发现置中各部反应条件变化规律，并解决实验室阶段未能解决或尚未发现的问题。的问题。新药开发中也需要一定数量的样品，以供应临床试验和作为药品检验新药开发中也需要一定数量的样品，以供应临床试验和作为药品检验及留样观察之用。及留样观察之用。根据该药品剂量大小，疗程长短，通常需要根据该药品剂量大小，疗程长短，通常需要2-10kg2-1

6、0kg数量，这是一般实验室条件所难以完成的。数量，这是一般实验室条件所难以完成的。确定工艺路线后，每步化学合成反应或生物合成反应不会因为小试、确定工艺路线后，每步化学合成反应或生物合成反应不会因为小试、中试放大和大型生产条件不同而又明显变化，但各步最佳工艺条件，中试放大和大型生产条件不同而又明显变化，但各步最佳工艺条件，则随试验规模和设备等外部条件的不同而有可能需要调整。则随试验规模和设备等外部条件的不同而有可能需要调整。实验室工艺原封应用到工业生产可能后果实验室工艺原封应用到工业生产可能后果v影响收率影响收率v影响质量影响质量v发生物料溢出发生物料溢出v爆炸爆炸-需要有一定的控制要求和设备条

7、件，如加氢，工业中需要有一定的控制要求和设备条件，如加氢，工业中常用高压加氢常用高压加氢v一无所得一无所得经过化工过程开发应该做到可以需要回答工程设计经过化工过程开发应该做到可以需要回答工程设计前的一系列问题：前的一系列问题：v1 1）工艺条件（操作变量）；）工艺条件（操作变量）；2 2）反应器型式（结构变量）；）反应器型式（结构变量）；3 3）反应器的几何尺寸与放大依据；（较难回答）反应器的几何尺寸与放大依据；（较难回答）4 4）热力学数据；）热力学数据；5 5）含副产品的原料循环使用对主反应的影响；）含副产品的原料循环使用对主反应的影响；6 6）流程合成，净化、分离等相关技术；）流程合成，

8、净化、分离等相关技术；7 7）材质与腐蚀；）材质与腐蚀；8 8）检测与控制；）检测与控制；9 9）装置系列、规模与运行周期；）装置系列、规模与运行周期；1010）环境保护；）环境保护；1111）公用工程；）公用工程；1212）经济效益与社会效益，等等。）经济效益与社会效益，等等。 经验放大法经验放大法主要凭借经验通过逐级放大（试验装置、中间装主要凭借经验通过逐级放大（试验装置、中间装置、中型装置、大型装置）来摸索反应器的特征。在合成药物置、中型装置、大型装置）来摸索反应器的特征。在合成药物的工艺研究中，中试放大主要采用经验放大法，也是化工研究的工艺研究中，中试放大主要采用经验放大法，也是化工研

9、究中的主要方法。中的主要方法。 相似放大法相似放大法主要应用相似理论进行放大。使用于物理过程，主要应用相似理论进行放大。使用于物理过程，有一定局限性。（非线性）有一定局限性。（非线性） 数学模拟放大法数学模拟放大法应用计算机技术的放大法，它是今后发展的应用计算机技术的放大法，它是今后发展的主要方向。（数字工厂）主要方向。（数字工厂） 微型中间装置取代大型中间装置微型中间装置取代大型中间装置，为工业化提供精确的设计数，为工业化提供精确的设计数据，不做全流程的中试放大，只作关键环节据，不做全流程的中试放大，只作关键环节三、中试放大的方法三、中试放大的方法三、中试放大的研究内容三、中试放大的研究内容

10、1.1.生产工艺路线的复审生产工艺路线的复审2.2.设备材质与型式的选择设备材质与型式的选择3.3.搅拌器型式与搅拌速度的考查搅拌器型式与搅拌速度的考查4.4.反应条件的进一步研究反应条件的进一步研究5.5.工艺流程与操作方法的确定工艺流程与操作方法的确定6.6.物料衡算物料衡算7.7.安全生产和安全生产和“三废三废”防治措施的研究防治措施的研究8.8.原辅材料、中间体的物理性质和化工常数的测定原辅材料、中间体的物理性质和化工常数的测定9 9、原辅材料和中间体的质量控制、原辅材料和中间体的质量控制10.10.消耗定额、原料成本、操作工时与生产周期的计算消耗定额、原料成本、操作工时与生产周期的计

11、算三、中试放大的研究内容三、中试放大的研究内容1 1、生产工艺路线的复审、生产工艺路线的复审 当选定的工艺路线和工艺过程，在中试放大时暴露出难当选定的工艺路线和工艺过程，在中试放大时暴露出难以克服的重大问题时，就需要复审实验室工艺路线，修正以克服的重大问题时，就需要复审实验室工艺路线，修正其工艺过程。其工艺过程。 硝基苯电解还原生产对氨基苯酚，中试放大时存在铅硝基苯电解还原生产对氨基苯酚，中试放大时存在铅阳极的腐蚀问题，电解过程中生成的大量硝基苯蒸汽阳极的腐蚀问题，电解过程中生成的大量硝基苯蒸汽如何排除、以及电解过程中黏附在铜网上的黑色粘稠如何排除、以及电解过程中黏附在铜网上的黑色粘稠状物会导

12、致电压升高，电解槽的需要定期拆洗等致使状物会导致电压升高，电解槽的需要定期拆洗等致使该工艺无法工业化，只能改为催化氢化工艺该工艺无法工业化，只能改为催化氢化工艺2 2、设备材质与形式的选择、设备材质与形式的选择 开始中试放大时应考虑所需各种设备的材质和型开始中试放大时应考虑所需各种设备的材质和型式，并考查是否合适，尤其应注意接触腐蚀性物式，并考查是否合适，尤其应注意接触腐蚀性物料的设备材质的选择。料的设备材质的选择。如：含水如：含水1 1以下的二甲基亚砜对钢板腐蚀性很小，含水量以下的二甲基亚砜对钢板腐蚀性很小，含水量达到达到5 5以上时，对钢板有强腐蚀作用但对铝板基本不腐以上时，对钢板有强腐蚀

13、作用但对铝板基本不腐蚀，可以用铝板做容器蚀，可以用铝板做容器v发烟硝酸容器：铝、不锈钢发烟硝酸容器：铝、不锈钢v一般有机溶剂：碳钢、不锈钢一般有机溶剂：碳钢、不锈钢v反应器：不锈钢（传热好）反应器：不锈钢（传热好）3 3、搅拌器型式与搅拌速度的、搅拌器型式与搅拌速度的考查考查 药物合成反应中的反应药物合成反应中的反应大多是非均相反应，其反应大多是非均相反应，其反应热效应较大。中试放大时必热效应较大。中试放大时必须根据物料性质和反应特点须根据物料性质和反应特点注意研究搅拌器的型式，考注意研究搅拌器的型式，考察搅拌速度对反应规律的影察搅拌速度对反应规律的影响，特别是在固液非均相响，特别是在固液非均

14、相反应时，要选择合乎反应要反应时，要选择合乎反应要求的搅拌器型式和适宜的搅求的搅拌器型式和适宜的搅拌速度。拌速度。v例如由儿茶酚反应合成黄连素中间体胡椒环；中试放大时，例如由儿茶酚反应合成黄连素中间体胡椒环；中试放大时，起初因采用起初因采用180r.p.m180r.p.m的搅拌速度，反应过于激烈而发生溢的搅拌速度，反应过于激烈而发生溢料。经考查，将搅拌速度降至料。经考查，将搅拌速度降至56r.p.m 56r.p.m 并控制反应温度在并控制反应温度在90100(90100(实验室时为实验室时为105)105)，结果，结果 胡椒环的收率超过小胡椒环的收率超过小试水平，达到试水平，达到9090以上。

15、以上。 4.4.反应条件的进一步研究反应条件的进一步研究 实验室阶段获得的最佳反应条件不一定能符合中试放大实验室阶段获得的最佳反应条件不一定能符合中试放大要求。要求。应该就其中的主要的影响因素，如放热反应中的应该就其中的主要的影响因素，如放热反应中的加料速度，反应罐的传热面积与传热系数，以及制冷剂加料速度，反应罐的传热面积与传热系数，以及制冷剂等因素进行深入的试验研究，等因素进行深入的试验研究，掌握它们在中试装置中的掌握它们在中试装置中的变化规律，以得到更合适的反应条件。变化规律，以得到更合适的反应条件。实验室条件：实验室条件：氯乙醛缩二甲醇氯乙醛缩二甲醇2020甲醇钠，甲醇钠，140140，

16、101010105 5PaPa中试放大条件：中试放大条件：氯乙醛缩二甲醇氯乙醛缩二甲醇2020甲醇钠，甲醇钠，140140，常压，常压分馏塔分馏塔小试：芦丁：环氧乙烷：氢氧化钠小试：芦丁：环氧乙烷：氢氧化钠 = 80 ：100 ：3.6中试：芦丁：环氧乙烷：氢氧化钠中试：芦丁：环氧乙烷：氢氧化钠 = 80 ：50 ：2.2环氧乙烷、氢氧化钠过量、一二四羟基产物过高、环氧乙烷、氢氧化钠过量、一二四羟基产物过高、需要离子交换除氯化钠需要离子交换除氯化钠环氧乙烷、氢氧化钠用量减少环氧乙烷、氢氧化钠用量减少50-40%节省原料降低节省原料降低成本，无需离子交换工序，目标产物符合药典要求成本，无需离子交

17、换工序，目标产物符合药典要求5.5.工艺流程与操作方法的确定工艺流程与操作方法的确定 在中试放大阶段由于处理物料增加，因而有必要考虑在中试放大阶段由于处理物料增加，因而有必要考虑使反应与后处理的操作方法如何适应工业生产的要求，使反应与后处理的操作方法如何适应工业生产的要求，特别要注意缩短工序、简化操作。特别要注意缩短工序、简化操作。例如例如 邻甲基香兰醛制备邻甲基香兰醛制备旧工艺流程：邻位香兰醛用硫酸二甲酯甲基化制备，操作有回流、旧工艺流程：邻位香兰醛用硫酸二甲酯甲基化制备，操作有回流、降温冷冻结晶、水洗、干燥、减压蒸馏，还可能在蒸馏时因管降温冷冻结晶、水洗、干燥、减压蒸馏，还可能在蒸馏时因管

18、道堵塞引起爆炸，中试收率降低道堵塞引起爆炸，中试收率降低78%78%新工艺：新工艺： ptcptc催化，工艺简化收率提高催化，工艺简化收率提高中试放大：中试放大：PTC反应、收率反应、收率90%6.6.物料衡算物料衡算对收率低、副产物多和对收率低、副产物多和“三废三废”较多的反应进行物较多的反应进行物料衡算，以摸清生成的气体、液体和固体在反应料衡算，以摸清生成的气体、液体和固体在反应产物中的种类、组成和含量。产物中的种类、组成和含量。7.7.安全生产和安全生产和“三废三废”防治措施的研究防治措施的研究物料增加：物料增加：“三废三废”问题在中试时突出，易燃易爆问题在中试时突出，易燃易爆品的安全生

19、产品的安全生产8.8.原辅材料、中间体的物理性质和化工常数的测原辅材料、中间体的物理性质和化工常数的测定定 原辅材料、中间体的物理性质和化工参数的测定原辅材料、中间体的物理性质和化工参数的测定 为为解决生产工艺和安全措施中的问题，须测定某些物料解决生产工艺和安全措施中的问题，须测定某些物料的性质和化工参数，如比热、粘度、爆炸极限等。的性质和化工参数，如比热、粘度、爆炸极限等。 如：如：DMFDMF与强氧化剂以一定比例混合时易引起爆炸。与强氧化剂以一定比例混合时易引起爆炸。必须在中试放大前和中试放大时作详细考查。必须在中试放大前和中试放大时作详细考查。 9 9、原辅材料和中间体的质量控制、原辅材

20、料和中间体的质量控制原辅材料、中间体质量标准的制订小试中这些质量标准未原辅材料、中间体质量标准的制订小试中这些质量标准未制定或虽制定但欠完善时，应根据中试放大阶段的实践进行制定或虽制定但欠完善时，应根据中试放大阶段的实践进行修改或制订。修改或制订。v例例如，制备磺胺异嘧啶中间体如，制备磺胺异嘧啶中间体4-4-氨基氨基-2-2，6-6-二甲基嘧啶可二甲基嘧啶可由乙腈在由乙腈在钠氨存在下缩合而得。这里应用的钠氨量很少。钠氨存在下缩合而得。这里应用的钠氨量很少。 v若原料乙腈含有若原料乙腈含有0 05 5水分，缩合收率便很低。起初水分，缩合收率便很低。起初认为是所含的水分使钠氨分解。但后来，即使多次

21、精认为是所含的水分使钠氨分解。但后来，即使多次精馏乙睛，仍收效甚微。最后探明，是由于乙腈系由醋馏乙睛，仍收效甚微。最后探明，是由于乙腈系由醋酸铵热解制得，其中间产物为乙酰胺。酸铵热解制得，其中间产物为乙酰胺。v工业原料中乙酰胺的存在，会使少量氨钠分解。但乙工业原料中乙酰胺的存在，会使少量氨钠分解。但乙腈中少量的乙酰胺用精馏方法不易除去。后来采用氯腈中少量的乙酰胺用精馏方法不易除去。后来采用氯化钙溶液洗涤方法除去乙酰胺，顺利地解决了这个问化钙溶液洗涤方法除去乙酰胺，顺利地解决了这个问题。题。 10.10.消耗定额、原料成本、操作工时与生消耗定额、原料成本、操作工时与生产周期的计算产周期的计算v消

22、耗定额：生产消耗定额：生产1kg1kg产品所消耗的各种原料的公斤数产品所消耗的各种原料的公斤数v原料成本：一般是指生产原料成本：一般是指生产1kg1kg成品所消耗的各种物料价值成品所消耗的各种物料价值的总和的总和v操作工时：指每一操作工序从开始至终了所需的实际作业操作工时：指每一操作工序从开始至终了所需的实际作业时间（以小时计）时间（以小时计）v生产周期：指从合成的第一步反应开始到最后一步获得成生产周期：指从合成的第一步反应开始到最后一步获得成品为止，生产一个批号成品所需时间的总和（以天数计）品为止，生产一个批号成品所需时间的总和（以天数计）23 1 中试放大中试放大 物料平衡物料平衡3 3

23、生产工艺规程生产工艺规程学习内容学习内容 Learning Contents第二节第二节 物料平衡物料平衡一、物料平衡的理论基础一、物料平衡的理论基础物料衡算物料衡算是研究某一个体系内进、出物料及组成的变是研究某一个体系内进、出物料及组成的变化，即物料平衡。所谓体系就是物料衡算的范围，可以是化，即物料平衡。所谓体系就是物料衡算的范围，可以是一个设备或多个设备，可以是一个单元操作或整个化工过一个设备或多个设备，可以是一个单元操作或整个化工过程。程。 物料衡算的理论基础为质量守恒定律：物料衡算的理论基础为质量守恒定律： 进入反应器的物料量流出反应器的物料量反应器中进入反应器的物料量流出反应器的物料

24、量反应器中的转化量反应器中的积累量的转化量反应器中的积累量二、确定物料衡算的计算基准及每年设备操作时间二、确定物料衡算的计算基准及每年设备操作时间1 1、通常采用的物料衡算的基准有：、通常采用的物料衡算的基准有： 以每批操作为基准以每批操作为基准，适用于间歇操作设备、标准或，适用于间歇操作设备、标准或定型设备的物料衡算，化学制药产品的生产间歇操作居定型设备的物料衡算，化学制药产品的生产间歇操作居多。多。 以单位时间为基准以单位时间为基准，适用于连续操作设备的物料衡，适用于连续操作设备的物料衡算。算。 以每公斤产品为基准以每公斤产品为基准，以确定原辅材料的消耗定额。，以确定原辅材料的消耗定额。

25、2 2、每年设备操作时间、每年设备操作时间 车间每年设备正常开工生产的天数一般以车间每年设备正常开工生产的天数一般以330330天天计算，其计算，其中余下的中余下的3636天天作为车间检修时间。作为车间检修时间。 工艺技术尚未成熟或腐蚀性大的车间一般采用工艺技术尚未成熟或腐蚀性大的车间一般采用300300天或更天或更少一些时间少一些时间计算。计算。 连续操作设备按每年连续操作设备按每年800080007000h7000h为设计计算的基础。为设计计算的基础。三、收集有关计算数据三、收集有关计算数据 收集有关计算数据收集有关计算数据 反应物的配料比，原辅材料、半成品、成品及副产品等反应物的配料比，

26、原辅材料、半成品、成品及副产品等的浓度、纯度或组成，车间总产率，阶段产率，转化率。的浓度、纯度或组成，车间总产率，阶段产率，转化率。 转化率转化率 对某一组分来说，反应物所消耗的物料量与投入反应物对某一组分来说，反应物所消耗的物料量与投入反应物料量之比简称该组分的转化率。一般以百分率表示。料量之比简称该组分的转化率。一般以百分率表示。v 收率（产率）收率（产率）v某重要产物实际收的量与投入原料计算的理论某重要产物实际收的量与投入原料计算的理论产量之比值，也以百分率表示。产量之比值，也以百分率表示。v 选择性选择性v 各种主、副产物中，主产物所占比率。各种主、副产物中，主产物所占比率。例：甲氧苄

27、氨嘧啶生产中由没食子酸经甲基化反应制备三甲例：甲氧苄氨嘧啶生产中由没食子酸经甲基化反应制备三甲氧苯甲酸工序，测得投料没食子酸氧苯甲酸工序，测得投料没食子酸25.0kg25.0kg，未反应的没食，未反应的没食子酸子酸2.0kg2.0kg，生成三甲氧苯甲酸，生成三甲氧苯甲酸24.0kg24.0kg，求转化率、选择性求转化率、选择性和收率和收率。v 车间总收率车间总收率四、物料计算的步骤四、物料计算的步骤 收集和计算所必需的基本数据。收集和计算所必需的基本数据。 列出化学反应方程式，包括主反应和副反应；根据给定列出化学反应方程式，包括主反应和副反应；根据给定 条件画出流程简图。条件画出流程简图。 选

28、择物料计算的基准。选择物料计算的基准。 进行物料衡算进行物料衡算 列出物料平衡表列出物料平衡表 输入与输出的物料平衡表输入与输出的物料平衡表 三废排量表三废排量表 计算原辅材料消耗定额（计算原辅材料消耗定额（kgkg）v例：乙苯用混酸硝化，原料（工业用）乙苯的纯度为例：乙苯用混酸硝化，原料（工业用）乙苯的纯度为95%，混酸中，混酸中(HNO332%H2SO456%、H2O12%)，HNO3过剩率（过剩率（HNO3过剩量与理论消耗量之比）为过剩量与理论消耗量之比）为0.052，乙苯的转化率，乙苯的转化率99%，转化为对、邻、间位分别为，转化为对、邻、间位分别为52%、43%和和4%，若年产，若年

29、产300吨对硝基乙苯，年工作日吨对硝基乙苯，年工作日300天，天，试以一天为基准作硝化反应的物料衡算。试以一天为基准作硝化反应的物料衡算。v解：（：（1 1）每天应生产的对硝基乙苯的量为：）每天应生产的对硝基乙苯的量为：v 300300 1000/300=1000kg 1000/300=1000kgv（2 2）每天需投料乙苯：）每天需投料乙苯：v （纯乙苯）（纯乙苯） vx=1351/0.95=1422=1351/0.95=1422kgkg（工业品）（工业品）v（3 3）每天副产邻、间位硝基乙苯：）每天副产邻、间位硝基乙苯：1351v（4 4）每天需投料的混酸：）每天需投料的混酸：v(5)(5

30、)反应消耗乙苯：反应消耗乙苯：135113510.99=1337.5kg0.99=1337.5kgv剩余乙苯：剩余乙苯：1351-1337.5=13.5kg1351-1337.5=13.5kgv（6 6）反应消耗）反应消耗HNOHNO3 3：v剩余剩余HNOHNO3 3：843.7-793.9=49.8kg843.7-793.9=49.8kgv（7 7）反应生成的）反应生成的H H2 2O O：v最后将物料衡算列成表格：最后将物料衡算列成表格：主要工艺设备的选型、化工计算和材料选主要工艺设备的选型、化工计算和材料选择择v反应釜的选型：反应釜的选型：v 夹套式间歇反应釜（需要升温、降温）夹套式间

31、歇反应釜（需要升温、降温）v搅拌装置：径向涡轮式搅拌器（混合液为不互溶的搅拌装置：径向涡轮式搅拌器（混合液为不互溶的硝化反应液）硝化反应液）v换热装置：铸铁夹套式换热器换热装置：铸铁夹套式换热器主要工艺设备的选型、化工计算和材料选主要工艺设备的选型、化工计算和材料选择择v硝化反应釜体积硝化反应釜体积: :vV V1422/0.87 + 2636.4/ 1.59= 1634.5+ 1422/0.87 + 2636.4/ 1.59= 1634.5+ 1658.1=3292.6 L1658.1=3292.6 Lv取装料系数取装料系数0.50.5，则，则VT =3292.6 /0.5VT =3292.

32、6 /0.5 6585.2L6585.2Lv选取反应釜容积选取反应釜容积 7000L 7000L v实际装料系数：实际装料系数：= 3292.6 /7000= 3292.6 /70000.470.4723 1 中试放大中试放大 物料平衡物料平衡3 3 生产工艺规程生产工艺规程学习内容学习内容 Learning Contents第三节第三节 生产工艺规程生产工艺规程 一个药物可以采用几种不同的生产工艺过程，但其中必有一一个药物可以采用几种不同的生产工艺过程，但其中必有一种是在特定条件下最为合理、最为经济又最能保证产品重量种是在特定条件下最为合理、最为经济又最能保证产品重量的。人们把这种生产工艺过

33、程的各项内容写成文件形式即为的。人们把这种生产工艺过程的各项内容写成文件形式即为生产工艺规程生产工艺规程。 制定生产工艺规程，需要下列原始资料和包括的基本内容：制定生产工艺规程，需要下列原始资料和包括的基本内容： 1)1)产品介绍：产品介绍： 叙述产品规格、药理作用等，包括叙述产品规格、药理作用等，包括: :（1 1）名称名称（商品名、（商品名、化学名、英文名）；（化学名、英文名）；（2 2）化学结构式化学结构式，分子式、分子量；，分子式、分子量；（3 3）性状性状( (物化性质物化性质) )；（；（4 4）质量标准及检验方法质量标准及检验方法（鉴别方（鉴别方法，准确的定量分析方法、杂质检查方

34、法和杂质最高限度检法，准确的定量分析方法、杂质检查方法和杂质最高限度检验方法等）；（验方法等）；（5 5）药理作用、毒副作用药理作用、毒副作用（不良反应）、（不良反应）、用途用途（适应症、用法）；（适应症、用法）；（6 6）包装与贮存包装与贮存。2)2)化学反应过程化学反应过程 按化学合成或生物合成，分工序写出主反应、副反应、辅助反应（如催化按化学合成或生物合成，分工序写出主反应、副反应、辅助反应（如催化剂的制备、副产物处理、回收套用等）及其反应原理。还要包括反应终点剂的制备、副产物处理、回收套用等）及其反应原理。还要包括反应终点的控制方法和快速化验方法。的控制方法和快速化验方法。3)3)生产

35、工艺流程生产工艺流程 以生产工艺过程中的化学反应为中心，用图解形式把冷却、加热、过滤、以生产工艺过程中的化学反应为中心，用图解形式把冷却、加热、过滤、蒸馏、提取分离、中和、精制等物理化学过程加以描述。蒸馏、提取分离、中和、精制等物理化学过程加以描述。4)4)设备一览表设备一览表 岗位名称，设备名称，规格，数量（容积、性能），材质，电机容量等。岗位名称，设备名称，规格，数量（容积、性能），材质，电机容量等。5)5)设备流程和设备检修设备流程和设备检修 设备流程图是用设备示意图的形式来表示生产过设备流程图是用设备示意图的形式来表示生产过程中各设备的衔接关系。程中各设备的衔接关系。6)6)操作工时与

36、生产周期操作工时与生产周期 记叙各岗位中工序名称、操作时间。记叙各岗位中工序名称、操作时间。7)7)原辅材料和中间体的质量标准原辅材料和中间体的质量标准 按岗位名称、原料名称、分子式、分子量、规按岗位名称、原料名称、分子式、分子量、规格项目瞪列表。格项目瞪列表。8)8)生产工艺过程生产工艺过程 配料比；工艺操作；主要工艺条件及其说明；配料比；工艺操作；主要工艺条件及其说明；生产过程中的中间体及其理化性质和反应终点控生产过程中的中间体及其理化性质和反应终点控制；后处理方法及收率等。制；后处理方法及收率等。9)9)生产技术经济指标生产技术经济指标 生产能力（年，月）；中间体、成品收率，分生产能力（

37、年，月）；中间体、成品收率，分步收率和产品总收率，收率计算方法；劳动生产步收率和产品总收率，收率计算方法；劳动生产率及成本；原辅材料及中间体消耗定额。率及成本；原辅材料及中间体消耗定额。10)10)技术安全与防火、防爆技术安全与防火、防爆 必须注意原辅材料和中间体的理化性质，逐个列必须注意原辅材料和中间体的理化性质，逐个列出预防原则和技术措施，注意事项。出预防原则和技术措施，注意事项。11)11)主要设备的使用与安全注意事项主要设备的使用与安全注意事项 如：离心机使用时必须采用启动加料的方式；离如：离心机使用时必须采用启动加料的方式；离心泵严禁先闭出料门后停车。心泵严禁先闭出料门后停车。12)

38、12)成品、中间体、原料检验方法成品、中间体、原料检验方法13)13)资源综合利用和三废处理资源综合利用和三废处理14)14)附录（有关常数及计算公式等）附录（有关常数及计算公式等）三、生产工艺规程的制订和修订三、生产工艺规程的制订和修订v医药品必须按照生产工艺规程进行生产。对于新医药品必须按照生产工艺规程进行生产。对于新产品的生产，在试车阶段，一般是制定临时生产产品的生产，在试车阶段，一般是制定临时生产工艺规程；有时不免要做些设备上的调整，待经工艺规程；有时不免要做些设备上的调整，待经过一段时间生产稳定后，再制订生产工艺规程过一段时间生产稳定后，再制订生产工艺规程。三、生产工艺规程的制订和修

39、订三、生产工艺规程的制订和修订v生产技术是不断地发展，人们的认识也是在不断地发展，生产技术是不断地发展，人们的认识也是在不断地发展，需要加强工程技术人员对化学工程的研究。药品生产通常需要加强工程技术人员对化学工程的研究。药品生产通常是更新快，生产工艺改进提高潜力大，对产品质量的要求是更新快，生产工艺改进提高潜力大，对产品质量的要求也在不断提高，数量变化也大；随着新工艺、新技术和新也在不断提高，数量变化也大；随着新工艺、新技术和新材料的出现和采用，已制订的生产工艺规程在实践中也常材料的出现和采用，已制订的生产工艺规程在实践中也常常会出现问题和遇到困难，或发现不足之处。因此，就必常会出现问题和遇到

40、困难，或发现不足之处。因此，就必须对现行生产工艺规程进行及时修订，以反映出经过实践须对现行生产工艺规程进行及时修订，以反映出经过实践考验的技术革新的新成果和国内外的先进经验。考验的技术革新的新成果和国内外的先进经验。生产工艺规程的制订和修订例子：生产工艺规程的制订和修订例子：v如我国抗坏血酸于如我国抗坏血酸于19571957年投产以来，先后进行了年投产以来，先后进行了“液体糖液体糖氧化氧化”、“高浓度发酵高浓度发酵”。“单酮糖再酮化单酮糖再酮化”、“发酵一发酵一勺烩勺烩”、“低温水解转化低温水解转化”以及以及“二步发酵工艺二步发酵工艺”等一系等一系列工艺革新，使抗坏血酸的收率由小试和中试的列工

41、艺革新，使抗坏血酸的收率由小试和中试的4040左右，左右，提高到提高到19891989年的年的7070以上。不仅简化了工艺，而且使生产以上。不仅简化了工艺，而且使生产成本降低很多成本降低很多制订和修改生产工艺规程的要点和顺序制订和修改生产工艺规程的要点和顺序v（1 1）生产工艺路线是拟订生产工艺规程的关键。在具体实施中，应）生产工艺路线是拟订生产工艺规程的关键。在具体实施中，应该在充分调查研究的基础上多提出几个方案进行分析比较、验证。该在充分调查研究的基础上多提出几个方案进行分析比较、验证。v（2 2）熟悉产品的性能、用途和工艺过程，反应原理；明确各步反应）熟悉产品的性能、用途和工艺过程，反应

42、原理；明确各步反应或各工序，中间体的技术要求，技术条件的依据，安全生产技术等，或各工序，中间体的技术要求，技术条件的依据，安全生产技术等，找出关键技术问题。找出关键技术问题。v（3 3）审查各项技术要求是否合理，原辅材料、设备材质等选用是否）审查各项技术要求是否合理，原辅材料、设备材质等选用是否符合生产工艺要求。如发现问题，应会同有关设计人员共同研究，按符合生产工艺要求。如发现问题，应会同有关设计人员共同研究，按规定手续进行修改与补充或进行专家论证。规定手续进行修改与补充或进行专家论证。制订和修改生产工艺规程的要点和顺序制订和修改生产工艺规程的要点和顺序v（4 4）规定各工序和岗位采用的设备流

43、程和工艺流程，同）规定各工序和岗位采用的设备流程和工艺流程，同时考虑本厂现有车间平面布置和设备情况。时考虑本厂现有车间平面布置和设备情况。v（5 5）确定或完善各工序或岗位技术要求及检验方法。）确定或完善各工序或岗位技术要求及检验方法。v（6 6） 审定审定“三废三废”治理和安全技术措施。治理和安全技术措施。v（7 7）编写生产工艺规程。）编写生产工艺规程。化学制药工艺学课程设计化学制药工艺学课程设计化学制药工艺学课程设计的目的要求化学制药工艺学课程设计的目的要求v 课程设计是化学制药工艺学课程教学中综合性和实课程设计是化学制药工艺学课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论系实际的桥梁，

44、是使学践性较强的教学环节，是理论系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性的尝试。生体察工程实际问题复杂性的尝试。v 通过课程设计，要求学生能综合运用本课程和前修通过课程设计，要求学生能综合运用本课程和前修课程的基本知识，进行融汇贯通的独立思考，在规定课程的基本知识，进行融汇贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到制药工的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到制药工程设计的初步训练。程设计的初步训练。v 通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握制药工艺设计的主要程序和方法，培养学生分析掌握制药工艺设计的主要程序和方

45、法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。和解决工程实际问题的能力。v 通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思想，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度负责的工作作风。在培养实事求是、严肃认真、高度负责的工作作风。在当前大多学生毕业工作以论文为主的情况下，加强工当前大多学生毕业工作以论文为主的情况下，加强工程设计能力的训练和培养严谨求实的科学作风更尤为程设计能力的训练和培养严谨求实的科学作风更尤为重要。重要。化学制药工艺学课程设计的目的要化学制药工艺学课程设计的目的要求求v通过课程设计，应该训练学生提高如下几个方面的能力：通过课程设计，应该训练学生提高如

46、下几个方面的能力：v(1)(1)熟悉查阅文献资料、搜集有关数据、正确选用公式。熟悉查阅文献资料、搜集有关数据、正确选用公式。当缺乏必要数据时，尚需自己通过实验测定或到生产现当缺乏必要数据时，尚需自己通过实验测定或到生产现场进行实际查定。场进行实际查定。v(2)(2)在兼顾技术上先进性、可行性，经济上合理性的前提在兼顾技术上先进性、可行性，经济上合理性的前提下，综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进行下，综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常、安全运行所需要的检设备选型，并提出保证过程正常、安全运行所需要的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护测

47、和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施。的有效措施。v(3)(3)准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工艺设计计准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工艺设计计算。算。v(4)(4)用精练的语言、简洁的文字、清晰的图表来表达自己用精练的语言、简洁的文字、清晰的图表来表达自己的设计思想和计算结果的设计思想和计算结果化学制药工艺学课程设计内容：化学制药工艺学课程设计内容：v(1)(1)设计方案简介设计方案简介 对给定或选定的工艺流程。主对给定或选定的工艺流程。主要设备的型式进行简要的论述。要设备的型式进行简要的论述。v(2)(2)主要设备的工艺设计计算主要设备的工艺设计计算 包括工

48、艺参数的选包括工艺参数的选定、定、物料衡算物料衡算、热量衡算、设备的工艺尺寸计算、热量衡算、设备的工艺尺寸计算及结构设计。及结构设计。v(3) (3) 工艺流程简图工艺流程简图 以单线图的形式绘制，标出以单线图的形式绘制，标出主体设备和辅助设备的物料流向、物流量，能流主体设备和辅助设备的物料流向、物流量，能流量和主要化工参数测量点。量和主要化工参数测量点。化学制药工艺学课程设计说明书化学制药工艺学课程设计说明书v完整的化工原理课程设计报告由说明书和图纸两部分完整的化工原理课程设计报告由说明书和图纸两部分组成。设计说明书中应包括所有论述、原始数据、计组成。设计说明书中应包括所有论述、原始数据、计

49、算、表格等，编排顺序如下：算、表格等，编排顺序如下：v(1)(1)标题页；标题页；v(2)(2)设计任务书；设计任务书；v(3)(3)目录；目录；v(4)(4)设计方案简介；设计方案简介；v(5)(5)工艺流程草图及说明；工艺流程草图及说明；v(6)(6)工艺计算及主体设备设计计算及选型；工艺计算及主体设备设计计算及选型；v(7)(7)辅助设备的计算及选型；辅助设备的计算及选型；v(8)(8)设计结果概要或设计一览表；设计结果概要或设计一览表；v(9)(9)对本设计的评述；对本设计的评述；v(10)(10)附图附图( (工艺流程简图、主体设备工艺条件图工艺流程简图、主体设备工艺条件图) )；v

50、(11)(11)参考文献。参考文献。正文正文v1 1产品介绍产品介绍v2 2设计任务设计任务v3 3产品方案产品方案v4 4生产方法和工艺流程生产方法和工艺流程v6 6原料、中间产品的主要技术规格原料、中间产品的主要技术规格v7 7物料及热量衡算物料及热量衡算v8 8主要工艺设备的选型、化工计算和材料选主要工艺设备的选型、化工计算和材料选v9 9技术保安、防火及工业卫生技术保安、防火及工业卫生v1010厂址选择厂址选择v1111“三废三废”治理及综合利用治理及综合利用v1212存在问题及建议存在问题及建议1 1产品介绍产品介绍v产品简介产品简介v发展概况发展概况v临床应用临床应用v药理及作用药

51、理及作用设计任务设计任务v设计项目名称：设计项目名称：100T/a100T/a氟尿嘧啶车间工艺设计氟尿嘧啶车间工艺设计v生生 产产 方方 法：以法：以 氯乙酸乙酯为起始原料，经氯乙酸乙酯为起始原料，经氟化、缩合，环合、水解等工序合成氟尿嘧啶。氟化、缩合，环合、水解等工序合成氟尿嘧啶。v生生 产产 能能 力：年产力：年产100100吨氟尿嘧啶吨氟尿嘧啶 。v主要原、辅料：氯乙酸乙酯、无水氟化钾、乙主要原、辅料：氯乙酸乙酯、无水氟化钾、乙酰胺、无水乙醇、甲醇钠、甲酸乙酯、甲苯、酰胺、无水乙醇、甲醇钠、甲酸乙酯、甲苯、甲基异脲素硫酸盐、盐酸甲基异脲素硫酸盐、盐酸v工工 段段 产产 品：白色或类白色结

52、晶或结晶性粉品：白色或类白色结晶或结晶性粉末的氟尿嘧啶末的氟尿嘧啶 产品方案产品方案v产品名称和性质：产品名氟尿嘧啶，白色或产品名称和性质：产品名氟尿嘧啶，白色或类白色结晶或结晶性粉末，熔点类白色结晶或结晶性粉末，熔点281284281284。v产品的质量规格：含量为产品的质量规格：含量为99.5%99.5%的氟尿嘧啶的氟尿嘧啶 v产品规模：产品规模：100 T/a 100 T/a 。v产品包装方式：袋装。产品包装方式：袋装。 生产方法和工艺流程生产方法和工艺流程v生产工艺路线比较生产工艺路线比较v本设计拟采用的合成路线本设计拟采用的合成路线v工艺流程工艺流程原料、中间产品的主要技术规格原料、

53、中间产品的主要技术规格v氯乙酸乙酯氯乙酸乙酯v分子式：分子式：C4H7ClO2C4H7ClO2；ClCH2COOCH2CH3ClCH2COOCH2CH3。本品为。本品为无色有刺激性气味液体。熔点无色有刺激性气味液体。熔点-26-26。沸点。沸点143143。相对密度相对密度1.161.16。闪点（开杯）。闪点（开杯）5454。蒸汽压。蒸汽压1.33kPa/381.33kPa/38。不溶于水，可混溶于乙醇、乙醚、。不溶于水，可混溶于乙醇、乙醚、苯。苯。v本品主要用作溶剂用于有机合成。本品主要用作溶剂用于有机合成。v危险性危险性v防护措施防护措施v急救措施急救措施物料衡算物料衡算v（1）反应器进口

54、原料各组分的流量）反应器进口原料各组分的流量v（2）反应器出口各组分的流量）反应器出口各组分的流量主要工艺设备的选型、化工计算和材料选主要工艺设备的选型、化工计算和材料选择择v反应釜的选型反应釜的选型v 氟化反应釜氟化反应釜: :v 物料体积：物料体积：vV V1379.09/1.16 + 35.96/ 2.48 + 1379.09/1.16 + 35.96/ 2.48 + 23.01/0.9986= 1226.41 L23.01/0.9986= 1226.41 Lv取装料系数取装料系数0.50.5，则，则VT =1226.41 /0.5VT =1226.41 /0.5 2452L2452Lv

55、选选HG/T 2371-1992- 21HG/T 2371-1992- 21采用搪玻璃开式搅拌器采用搪玻璃开式搅拌器 ，容积容积 3000L 3000L v材料为：材料为： 搪玻璃，直径（搪玻璃，直径（L L系列）为系列）为 1450mm1450mm；高；高 1014mm 1014mm ，夹套换热面积为，夹套换热面积为9.3m2 9.3m2 ， 介质温度及容介质温度及容器材质器材质02000200（材质为（材质为Q235-AQ235-A），），, ,采用锚式搅拌，采用锚式搅拌， 电机电机5.5kw5.5kw，参考重量，参考重量G= 3350kgG= 3350kgv实际装料系数：实际装料系数：=

56、 1226.41/3000= 1226.41/30000.4090.409 工艺流程框图工艺流程框图 v以圆框表示单元反应，以圆框表示单元反应，v方框表示单元操作，反方框表示单元操作，反之亦可，之亦可，v以箭头表示物料的流向，以箭头表示物料的流向，v用文字表示单元反应、用文字表示单元反应、单元操作以及物料的名单元操作以及物料的名称。称。v它是一种定性图纸，便它是一种定性图纸，便于方案比较和物料衡算，于方案比较和物料衡算，但不编入设计文件中。但不编入设计文件中。常用设备之反应器常用设备之反应器 -(代号代号R)工艺流程设计的基本程序工艺流程设计的基本程序 v一、对选定的生产方法进行工程分析及处理

57、一、对选定的生产方法进行工程分析及处理 v二、绘制工艺流程框图二、绘制工艺流程框图 v三、进行方案比较三、进行方案比较 v四、绘制设备工艺流程图四、绘制设备工艺流程图 v五、绘制初步设计阶段的带控制点流程图五、绘制初步设计阶段的带控制点流程图 v六、绘制施工阶段的带控制点流程图六、绘制施工阶段的带控制点流程图 工艺流程图的绘制工艺流程图的绘制v比例：比例：v一般采用一般采用1 1：100100或或1 1：200200，如果设备过大或，如果设备过大或过小可以适当调整过小可以适当调整v图幅：图幅：v多成长方形，一般采用多成长方形，一般采用A1orA2 A1orA2 横幅横幅管路线形规定管路线形规定常用设备之泵常用设备之泵-(代号代号P)