制药工程学-制药设计各论

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1、制药工程学课件制作人：吴汝林2010-7制药设计各论第十章制药车间设计各论化学制药车间的设计生物发酵车间的设计中药前处理和提取车间设计制剂车间设计基因工程车间设计重点讲述---化学制药车间设计1、反应步骤多、工艺路线长、过程较复杂；2、使用易燃易爆有机溶媒、有毒有害及腐蚀性物质；3、操作过程中有高温、高压等工艺条件；4、配套公用工程条件要求较高设计建筑时应考虑公用工程配套的均衡性、合理性及节能措施；5、原料药精制岗位有洁净度要求，设计中要---按现行GMP要求设置精烘包洁净区。化学制药车间特点年产500kg环丙孕酮车间工艺设计项目1、产品名称及产量环丙孕酮：5

2、00kg∕年2、年工作日及生产班次年工作日：300天/年，生产班制：3班/天。一、设计任务书本项目设计产品生产工艺资料由建设单位提供。工艺资料---包括各步反应化学方程式、原辅料配比、操作条件、操作周期、各步反应收率及原辅料、中间体、成品等物化性质。二、生产工艺选择及工艺流程设计1、生产工艺选择生产采用化学合成法，以17α-羟基黄体酮作为起始原料，经过脱氢、加成、酰化、环氧、氯化、精制等化学、物理过程生产---环丙孕酮产品。（1）、生产方法本车间分七个工段：第一工段为Δ6和Δ1.6的制备，它以17α-羟基黄体酮为原料，经过第二步脱氢而得；第二工段为环丙物制备；

3、第三工段为酰化物精品制备；第四工段为环氧物制备；第五工段为氯化物制备；第六工段为环合物制备；第七工段为精烘包工段。（2）、工艺过程及工序划分略（3）、化学反应方程式及各步质量收率（以第一工段Δ6的制备为例）A、在反应罐中加入乙酸乙酯，然后加入起始原料C000（17α-羟基黄体酮）及TCBQ（四氯苯醌），升温回流溶解，回流反应5h,减压浓缩回收乙酸乙酯。B、回收乙酸乙酯后的反应产物放入冷冻结晶罐进行冷冻结晶3.5h，然后进行离心洗涤，结晶物在60℃下烘干6-8h。C、烘干物进行二次碱洗（4.5h)，然后过滤洗涤，最后在80℃下干燥6-8h，得Δ6中间体用于下步反

4、应。2、工艺流程设计（1）、工艺流程简述（第一工段Δ6的制备为例）Δ6制备过程涉及到的单元操作过程：①、间歇回流反应；②、减压浓缩；③、冷冻结晶；④、离心及洗涤；⑤、干燥（真空干燥）；⑥、萃取（碱洗）；⑦、过滤（压滤）；⑧、干燥（带压干燥）。（2）、工艺流程设计（以Δ6制备为例）（1）、投料及配比以C000即17α-羟基黄体酮为基准，列出生产制备Δ6所需投料及配比表。三、物料衡算和能量衡算1、物料衡算（2）、年生产批数计算根据生产工艺，Δ6制备生产周期约为40h，按2d计算，年工作日取300d，则年生产批数为300/2=150（批/年）。（3）、物料衡算过程①

5、、每批起始原料投料量计算根据成品的年产量及每步收率（或总收率）计算起始原料C000的总投料量为2773.68kg/a，则其批投料量为2773.68/150≈18.5(kg/批)。②、Δ6制备物料衡算依据Δ6制备过程各单元操作的原料单位消耗，进行物料衡算，并绘出以下的物料平衡图。图中各物料流的单位为kg/批。C000（17α-羟基黄体酮）加成反应、浓缩冷冻结晶、离心、洗涤、干燥碱洗、离心、洗涤、干燥水1480TCBQ28Δ6乙酸乙酯399.6乙酸乙酯18NaOH29.6乙酸乙酯313.1母液136（去回收）废气3（排放）母液1507.5(弃去)废气3（排放）药物

6、生产过程均需要有系统吸收能量或放出能量。相应地，外界需对系统提供能量或移出能量。由此确定外供的公用工程消耗，如蒸汽、冷冻水、循环水等用量。2、能量衡算以Δ6制备过程中的加成回流反应过程为例，计算回流冷凝器的冷却水用量及冷凝器面积（1）、加成反应罐容积计算乙酸乙酯投料量为399.6kg，约合443.8L。TCBQ投料量为28kg，约合9.3LC000（17α-羟基黄体酮）投料量为118.5kg，约合6.2L。以上物质合计443.8+9.3+6.2=459.3(L)。考虑到本步反应为较为温和的吸热反应，故取装料系数为0.9。计算反应罐容积为459.33/0.9=5

7、10L。选用500LK型搪玻璃反应罐，其常用参数如下：计算容积588L,夹套换热面积22.6m2,电机功率2.2kw,容器内公称压力0.25∽1.0Mpa,夹套内公称压力0.6Mpa。（2）、回流反应过程操作条件反应罐：常压回流反应，蒸汽加热，反应温度77℃回流冷凝器：循环水冷却，单程列管，不锈钢材质，物料走壳程，循环水走管程。（3）、回流冷凝器的冷却水用量及换热面积计算回流冷凝器---主要是对反应罐中蒸发的乙酸乙酯进行冷凝，而乙酸乙酯的蒸发量取决于反应罐加套加热面积、加热蒸汽的压力以及反应热情况。乙酸乙酯的蒸发：Q1=Q2+Q3式中Q1夹套蒸汽给反应液传热量

8、；Q2乙酸乙酯蒸发热；Q3反应热，本反