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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,制藥工程學(xué),課件制作人：XXX,2011-7,制藥設(shè)計實例,制藥工程學(xué)課件制作人：XXX2011-7制藥設(shè)計實例,1,第十章 制藥車間設(shè)計實例,化學(xué)制藥車間的設(shè)計,生物發(fā)酵車間的設(shè)計,中藥前處理和提取車間設(shè)計,制劑車間設(shè)計,基因工程車間設(shè)計,重點講述-化學(xué)制藥車間設(shè)計,第十章 制藥車間設(shè)計實例 化學(xué)制藥車間的設(shè)計重點講述-,2,1、反應(yīng)步驟多、工藝路線長、過程較復(fù)雜；,2、使用易燃易爆有機溶媒、有毒有害及腐蝕性物質(zhì)；,3、操作過程中有高溫、高壓等工藝條件；,4、配套公用工程條件要求較高 設(shè)計建筑時應(yīng)考慮公用

2、工程配套的均衡性、合理性及節(jié)能措施；,5、原料藥精制崗位有潔凈度要求，設(shè)計中要-,按現(xiàn)行GMP要求設(shè)置精烘包潔凈區(qū),。,化學(xué)制藥車間特點,1、反應(yīng)步驟多、工藝路線長、過程較復(fù)雜；化學(xué)制藥車間特點,3,制藥工程工藝設(shè)計課件,4,年產(chǎn)500kg環(huán)丙孕酮車間工藝設(shè)計,項目,項目,5,1、產(chǎn)品名稱及產(chǎn)量,環(huán)丙孕酮：500kg年,2、年工作日及生產(chǎn)班次,年工作日：300天/年，生產(chǎn)班制：3班/天。,一、設(shè)計任務(wù)書,1、產(chǎn)品名稱及產(chǎn)量一、設(shè)計任務(wù)書,6,本項目設(shè)計產(chǎn)品生產(chǎn)工藝資料由建設(shè)單位提供。,工藝資料,-包括各步反應(yīng)化學(xué)方程式、原輔料配比、操作條件、操作周期、各步反應(yīng)收率及原輔料、中間體、成品等物化性

3、質(zhì)。,二、生產(chǎn)工藝選擇及工藝流程設(shè)計,1、生產(chǎn)工藝選擇,本項目設(shè)計產(chǎn)品生產(chǎn)工藝資料由建設(shè)單位提供。二、生產(chǎn),7,生產(chǎn)采用化學(xué)合成法，以17-羥基黃體酮作為起始原料，經(jīng)過脫氫、加成、?；?、環(huán)氧、氯化、精制等化學(xué)、物理過程,生產(chǎn)-環(huán)丙孕酮產(chǎn)品,。,（1）、生產(chǎn)方法,生產(chǎn)采用化學(xué)合成法，以17-羥基黃體酮作為起始原,8,本車間分七個工段：,第一工段為6和1.6的制備，它以17-羥基黃體酮為原料，經(jīng)過第二步脫氫而得；,第二工段為環(huán)丙物制備；,第三工段為酰化物精品制備；,第四工段為環(huán)氧物制備；,第五工段為氯化物制備；,第六工段為環(huán)合物制備；,第七工段為精烘包工段。,（2）、,工藝過程及工序劃分,本車間分

4、七個工段：（2）、工藝過程及工序劃分,9,略,（3）、,化學(xué)反應(yīng)方程式及各步質(zhì)量收率,略（3）、化學(xué)反應(yīng)方程式及各步質(zhì)量收率,10,（以第一工段6的制備為例）,A、,在反應(yīng)罐中加入乙酸乙酯，然后加入起始原料C000（17-羥基黃體酮）及TCBQ（四氯苯醌），升溫回流溶解，回流反應(yīng)5h,減壓濃縮回收乙酸乙酯。,B、,回收乙酸乙酯后的反應(yīng)產(chǎn)物放入冷凍結(jié)晶罐進行冷凍結(jié)晶3.5h，然后進行離心洗滌，結(jié)晶物在60下烘干6-8h。,C,、,烘干物進行二次堿洗（4.5h)，然后過濾洗滌，最后在80下干燥6-8h，得6中間體用于下步反應(yīng)。,2、工藝流程設(shè)計,（1）、工藝流程簡述,（以第一工段6的制備為例）2、

5、工藝流程設(shè)計（1,11,（第一工段6的制備為例）,6制備過程涉及到的單元操作過程,：,、間歇回流反應(yīng)；,、減壓濃縮；,、冷凍結(jié)晶；,、離心及洗滌；,、干燥（真空干燥）；,、萃?。▔A洗）；,、過濾（壓濾）；,、干燥（帶壓干燥）。,（2）、工藝流程設(shè)計,（第一工段6的制備為例）6制備過程涉及到的單元操,12,（以,6,制備為例）,（1）、投料及配比,以C000即17-羥基黃體酮為基準，列出生產(chǎn)制備,6,所需投料及配比表。,三、物料衡算和能量衡算,1、物料衡算,（以6制備為例）三、物料衡算和能量衡,13,（2）、年生產(chǎn)批數(shù)計算,根據(jù)生產(chǎn)工藝，,6,制備生產(chǎn)周期約為40h，按2d計算，年工作日取300

6、d，則年生產(chǎn)批數(shù)為300/2=150（批/年）。,（2）、年生產(chǎn)批數(shù)計算,14,（3）、物料衡算過程,、每批起始原料投料量計算,根據(jù)成品的年產(chǎn)量及每步收率（或總收率）計算起始原料C,000,的總投料量為2773.68kg/a，則其批投料量為2773.68/15018.5(kg/批)。,、,6,制備物料衡算,依據(jù),6,制備過程各單元操作的原料單位消耗，進行物料衡算，并繪出以下的物料平衡圖。圖中各物料流的單位為kg/批。,（3）、物料衡算過程,15,C,000,（17-羥基黃體酮）,加成反應(yīng)、濃縮,冷凍結(jié)晶、離心、洗滌、干燥,堿洗、離心、洗滌、干燥,水1480,TCBQ28,6,乙酸乙酯399.6

7、,乙酸乙酯18,NaOH29.6,乙酸乙酯313.1,母液136（去回收）,廢氣3（排放）,母液1507.5(棄去),廢氣3（排放）,C,16,藥物生產(chǎn)過程均需要有系統(tǒng)吸收能量或放出能量。相應(yīng)地，外界需對系統(tǒng)提供能量或移出能量。,由此確定外供的公用工程消耗，如蒸汽、冷凍水、循環(huán)水等用量。,2、能量衡算,藥物生產(chǎn)過程均需要有系統(tǒng)吸收能量或放出能量。相應(yīng),17,以6制備過程中的加成回流反應(yīng)過程為例，計算回流冷凝器的冷卻水用量及冷凝器面積,以6制備過程中的加成回流反應(yīng)過程為例，計算回流冷凝器的冷,18,（1）、加成反應(yīng)罐容積計算,乙酸乙酯投料量為399.6kg，約合443.8L。,TCBQ投料量為2

8、8kg，約合9.3L,C,000,（17-羥基黃體酮）投料量為118.5kg，約合6.2L。,以上物質(zhì)合計443.8+9.3+6.2=459.3(L)。,考慮到本步反應(yīng)為較為溫和的吸熱反應(yīng)，故取裝料系數(shù)為0.9。,計算反應(yīng)罐容積為459.33/0.9=510 L。選用500LK型搪玻璃反應(yīng)罐,，,其常用參數(shù)如下,：計算容積588L,夾套換熱面積22.6m2,電機功率2.2kw,容器內(nèi)公稱壓力0.251.0Mpa,夾套內(nèi)公稱壓力0.6Mpa。,（1）、加成反應(yīng)罐容積計算,19,（2）、,回流反應(yīng)過程操作條件,反應(yīng)罐,：常壓回流反應(yīng)，蒸汽加熱，反應(yīng)溫度77,回流冷凝器,：循環(huán)水冷卻，單程列管，不銹

9、鋼材質(zhì)，物料走殼程，循環(huán)水走管程。,（2）、回流反應(yīng)過程操作條件,20,（3）、回流冷凝器的冷卻水用量及換熱面積計算,回流冷凝器,-主要是對反應(yīng)罐中蒸發(fā)的乙酸乙酯進行冷凝，而乙酸乙酯的蒸發(fā)量取決于反應(yīng)罐加套加熱面積、加熱蒸汽的壓力以及反應(yīng)熱情況。,乙酸乙酯的蒸發(fā)：Q1=Q2+Q3,式中 Q1 夾套蒸汽給反應(yīng)液傳熱量；,Q2 乙酸乙酯蒸發(fā)熱；,Q3 反應(yīng)熱，本反應(yīng)過程為吸熱反應(yīng)，其反應(yīng)熱較少，可忽略不計。,（3）、回流冷凝器的冷卻水用量及換熱面積計算,21,Q1=K1Ft1,式中 K1 總傳熱系數(shù)，按類似蒸汽夾套加熱反應(yīng)液情況取值為：1256kJ/(m,2,.h.)；,F 反應(yīng)罐夾套傳熱面積，為

10、2.6 m,2,t=132-77=55(加熱蒸汽溫度為132,反應(yīng)溫度為77)。,則Q1=12562.655=179608（kJ/h）。,相應(yīng)的Q2179608 kJ/h,。,Q1=K1Ft1,22,計算回流冷凝器的面積及冷卻水量：,在計算回流冷凝器冷卻水量時，忽略回流冷凝器（外表不保溫，77）輻射熱損失，僅計算冷凝器傳給空氣的熱傳導(dǎo)損失。,Q2=Q4+Q5,式中 Q2 反應(yīng)器內(nèi)乙酸乙酯蒸發(fā)熱，同時也是回流冷凝器冷凝熱；,Q4 冷卻水帶走熱量；,Q5 冷凝器熱損失。,Q4=K4F4t4,式中 K4 回流冷凝器冷凝總傳熱系數(shù)，按循環(huán)水走管程，乙酸乙酯蒸汽走殼程的情況，,其值取為1465 kJ/(

11、m2.h.)；,F4 回流冷凝器面積；,計算回流冷凝器的面積及冷卻水量：,23,t4=(77-32)-(77-37)/In（77-32）/（77-37）=42.5,（循環(huán)水溫度為32-37度）,Q5=K5F5t5,式中 F5 回流冷凝器外表面積，（本計算過程需進行試差，,3m2列管時冷凝器外形尺寸,為,273mm1500mm,外表面積約為1.3 m2）；,t5=77-40=37。,則Q5=K5F5t5=209*1.3*37=10053（kJ/h）。,t4=(77-32)-(77-3,24,由以上計算可得出,Q4=Q2Q5=17960810053=169555（kJ/h）,Q4=K4F4t4=1

12、465*F4*42.5=169555（kJ/h）,F4=2.72 m2,故此回流冷凝器可按3 m,2,選取,。,冷卻水用量,W=(179608-10053)/4.187*(37-32)=8099（kg/h）,由以上計算可得出,25,（1）以生產(chǎn)過程所屬的單元操作類型確定設(shè)備形式。,（2）以物料衡算結(jié)果確定設(shè)備容積等參數(shù)。,（3）以能量衡算結(jié)果確定設(shè)備傳熱等參數(shù)。,（4）根據(jù)物料性質(zhì)確定設(shè)備材質(zhì),（5）根據(jù)生產(chǎn)過程操作參數(shù)確定設(shè)備溫度、壓力等指標。,（6）根據(jù)同類生產(chǎn)設(shè)備的使用情況以及經(jīng)驗來驗證工藝設(shè)備選型的合理型和可靠性，并最終由生產(chǎn)實踐檢驗。,四、工藝設(shè)備選擇,1、工藝設(shè)備選型方法,四、工藝

13、設(shè)備選擇1、工藝設(shè)備選型方法,26,（1）、,本車間生產(chǎn)過程為間歇式的化學(xué)合成過程，操作單元多，有鹽酸、硫酸等強腐蝕物質(zhì),。,本過程生產(chǎn)設(shè)備的反應(yīng)釜基本上采用搪玻璃K型反應(yīng)罐；一般冷凝器采用不銹鋼管殼式列管換熱器，有腐蝕性介質(zhì)的，可采用玻璃冷凝器或聚四氟乙烯管式換熱器；過濾有保溫要求的采用帶加套的過濾器，部分崗位采用不銹鋼三足式離心機；干燥設(shè)備按產(chǎn)品要求選用真空干燥箱或熱風(fēng)循環(huán)烘箱。,2、環(huán)丙孕酮生產(chǎn)車間主要工藝設(shè)備選擇說明,（1）、本車間生產(chǎn)過程為間歇式的化學(xué)合成過程，操,27,（2）、,設(shè)備生產(chǎn)能力按最終產(chǎn)品每批生產(chǎn)5kg計算,其反應(yīng)罐，洗滌罐的容積均在3002000L之間，換熱器面積為2

14、10 m,2,，其他儲罐、計量罐等容積在1002000L之間，以能夠滿足批量生產(chǎn)為原則。,（2）、設(shè)備生產(chǎn)能力按最終產(chǎn)品每批生產(chǎn)5kg計算,28,（1）、根據(jù)生產(chǎn)車間工序多少、設(shè)備數(shù)量、物料輸送情況、允許占地面積等因素確定車間層數(shù)。在可能條件下，盡量采用單層框架廠房。,（2）、根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備大小及布置方式、物料輸送、車間通風(fēng)等因素確定車間層高。,（3）、根據(jù)各生產(chǎn)工序物料性質(zhì)、生產(chǎn)條件等確定車間內(nèi)部的分隔。一般“精烘包”崗位、各輔助房間等需進行區(qū)域分隔。,對于以下崗位應(yīng)進行區(qū)域分隔或單獨設(shè)置。,五、車間平面布置,1、合成藥車間布置需考慮的因素,五、車間平面布置1、合成藥車間布置需考慮的因素,29

15、,A、有毒崗位；,B、易燃易爆崗位；,C、高溫、高壓、氫化等危險性大的崗位；,D、有刺激性氣體排放的崗位；,E、生產(chǎn)物料污染較大的崗位。,需分割的崗位,A、有毒崗位；需分割的崗位,30,（4）、對于振動較大、質(zhì)量較大的設(shè)備,宜布置在底層。有劇烈振動的設(shè)備，其操作臺和基礎(chǔ)不得與建筑物的柱、墻、基礎(chǔ)連在一起。,（5）、設(shè)備應(yīng)避免布置在建筑物的沉降縫或伸縮縫處,。設(shè)備布置應(yīng)避免影響人和物的通行。設(shè)備應(yīng)盡可能避免布置在窗前，以免影響采光和開窗，如必需布置在窗前時，設(shè)備與墻間的凈距應(yīng)大于0.6m。,（6）、車間布置盡可能考慮未來工藝路線的改進并預(yù)留一定的發(fā)展空間,。,（4）、對于振動較大、質(zhì)量較大的設(shè)備

16、宜布置在底層。,31,（1）、車間布置,本車間為主體單層，局部三層廠房，長54m，寬18m，包括各步合成反應(yīng)、中間體制備等。合成區(qū)域，層高7.5m,內(nèi)設(shè)鋼平臺，其標高為2.3m。輔助生產(chǎn)區(qū)、“精烘包”、辦公化驗等。,其中：一層主要為門廳、熱水制備、干燥間、原輔料存放間、原料烘房、精烘包等；二層主要為更衣、淋浴間、空調(diào)、配電及操作間等；三層為辦公室、化驗室、資料室等。,2、環(huán)丙孕酮車間布置及工藝設(shè)備安裝說明,（1）、車間布置2、環(huán)丙孕酮車間布置及工藝設(shè)備安裝說明,32,主要反應(yīng)罐布置在合成區(qū)域2.3m鋼平臺上，計量罐與換熱器放在3.5m的小鋼平臺上，過濾器、離心機及儲罐等方在室內(nèi)地面上，HCl吸收裝置、酸堿儲罐、水噴射真空泵等設(shè)備在室外。局部設(shè)備和工序設(shè)局部排風(fēng)，整個合成區(qū)域頂部開設(shè)天窗以利自然通風(fēng)。,環(huán)丙孕酮車間平面布置見圖,主要反應(yīng)罐布置在合成區(qū)域2.3m鋼平臺上，計量罐,33,制藥工程工藝設(shè)計課件,34,制藥工程工藝設(shè)計課件,35,制藥工程工藝設(shè)計課件,36,（2）、工藝設(shè)備安裝,本車間為一座三層樓房，共布置有各種工藝設(shè)備131臺，總質(zhì)量約為58.5t。其中最大的設(shè)備為循環(huán)水箱，其