中试放大与生产工艺规程.ppt

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1、第五章中试放大与生产工艺规程一、化学制药工艺研究的三个阶段1、实验室研究阶段1）本阶段的任务：通过实验找出科学合理的合成路线和最佳的反应条件，为放大研究提供技术资料。2）小试进行到什么阶段才能中试?①工艺过程明确，操作条件确定，产品收率稳定，质量可靠；②建立了产品、中间体及原料的质量标准和分析方法；③某些设备、管道材质的耐腐蚀实验已经进行，提出所需的一般设备和某些特殊设备及管道材质的性能；④有初步的“三废”处理方案和安全生产要求。⑤已提出所需原料的规格和单耗数量第一节中试放大研究2、中试放大1）什么是中试放大中试放大就是把实验室小试研究确定的工艺路线与条件，在中试车间进行试验研究，考察小试

2、工艺的工业化生产的可能性，核对、校正和补充实验室数据，并优化工艺条件。2）为什么要进行中试放大原料来源不同搅拌方式不同热量的传递方式不同反应器的材质不同表5-1小试工艺与工业化生产工艺的比较3）中试放大的目的①研究在中试规模装置中各单元反应的条件及变化规律。②验证、复审和完善实验室工艺所研究确定的反应条件，并解决实验室阶段所未能解决以及尚未发现的问题。③通过中试放大可以得到先进、合理的生产工艺，并获得较确切的消耗定额，为物料衡算以及经济、有效的生产管理创造条件。④为临床前药学和药理毒理学研究以及临床试验提供一定数量的药品。⑤研究确定工业化生产所需设备结构、材质、安装和车间布置。6、在中试放

3、大的基础上制定生产工艺规程。3、工业化生产阶段设计、建厂、设备安装完成以后，进入试车阶段，如果一切顺利的话，即可进行正式生产。正式生产后，工艺研究还需要继续进行，这是因为：生产工艺上会继续发生许多以前没有发现的问题；中间体和产品质量要求不断提高；随着原材料和新工艺的发展、新技术的发展，常常迫使车间采用新原料、新工艺设备，于是要求重新研究工艺过程和反应条件；副产品和“三废”的回收、综合利用及处理问题在中试阶段不可能全部解决。二、中试放大的研究方法1.相关概念⑴放大系数：在放大过程中，称放大后的试验(或生产)规模与放大前规模之比为放大系数。⑵放大现象：由于未充分认识放大规律，因过程规模变大造成

4、指标不能重复的现象，称为放大现象。⑶放大效应①多指放大后反应状况的恶化、转化率下降、选择性下降，造成收率下降或产品质量劣化的现象—负放大效应。②放大中较好地解决了小型实验中不易解决的诸如计量、传热、搅拌等现象，少数场合也可使反应得到改善—正放大效应。2、研究方法1）经验放大法：根据小试成功的方法和实验数据，结合研究开发者的经验，不断适当增大实验规模，修正前一次实验的参数，摸索反应过程和反应器的规模而进行的放大研究。优点：每次放大均建立在实验基础上，可靠程度高。缺点：缺乏理论指导，对放大过程中存在的问题很难提出解决方法；因放大系数不能太高。开发周期长；对同一过程，每次放大都要建立装置，开发成

5、本高。2．相似放大法：主要应用相似理论，即根据放大后体系与原体系之间的相似性进行的放大研究几何相似：运动相似：动力相似：热相似：化学相似一般来说，相似模拟放大仅适于简单的物理过程，不适用于化学反应。3．数学模拟放大法：是用数学方程式表达实际过程和实际结果，然后计算机模拟研究、设计放大。数学模拟放大虽有先进性，但建模十分困难，至今成功的例子并不多。三、中试放大的研究内容1．生产工艺路线的复审2、设备材质与型式的选择根据物质的性质来选择，通过防腐专业工具书，如《腐蚀数据手册》来选择不同的材质。酸性介质：采用防酸材料的反应釜碱性介质：采用不锈钢反应釜储存浓盐酸：玻璃钢储槽储存浓硫酸：铁质储槽储存

6、浓硝酸：铝制储槽3.搅拌器型式与搅拌速度的考查4．反应条件的进一步研究5．工艺流程与操作方法的确定6．原辅材料和中间体的质量监控7．安全生产与“三废”防治措施的研究第二节物料衡算物料衡算：是根据质量作用定律，对某体系进、出口处物料进行定量计算。研究某一个体系内进、出物料及组成的变化情况。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程。意义：通过物料衡算，可深入分析生产过程，了解原料消耗定额，揭示物料利用情况；了解产品收率是否达到最佳数值，设备生产能力还有多大潜力；各设备生产能力是否匹配等。物料衡算有两种情况：①对已有的生产设备和装置，利用实际测定的数据

7、，计算出另一些不能直接测定的物料量，利用计算结果，可对生产情况进行分析，作出判断，提出改进措施。②为了设计一种新的设备或装置，根据设计任务，先作物料衡算，求出每个主要设备进出的物料量，然后再作能量衡算，求出设备或过程的热负荷，从而确定设备尺寸及整个工艺流程。1、物料衡算的理论基础物料衡算的理论基础为质量守恒定律：即进入一个系统的全部物料量必等于离开系统的全部物料量，再加上过程中的损失量和在系统中的积累量。进入反应器的物料