12制药工艺设计.docx
《12制药工艺设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《12制药工艺设计.docx（47页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
12制药工艺设计
课程设计说明书内容及要求
1.工艺流程设计
通过文献的调研，对设计产品的工艺路线进行评价，提出拟采用的工艺路线，并能给出
选择依据。
用文字和流程框图给出选定或设计工艺，文字内容包括：
根据设计任务，所设计
的工艺的依据和理由，具体的工艺流程说明及工艺参数（原料特性和工艺参数等）。
2．工艺设计计算
通过根据生产任务和工艺参数对工艺流程每一步进行物料衡算、热量衡算，依据计算结
果对所需设备进行初步选型，进而根据特定的工艺条件的要求对设备进行有关计算并进行结
构设计。
该过程要有数据来源，逻辑严密，思路清晰。
有理有据。
3.车间平立面设计
在上述的完成设备选型及设计的基础上，遵照药厂GMP生产要求，对车间的平立面布局
提出合理安排，满足实际生产要求。
需要根据工艺流程设计的结果合理安排车间布局，并应
提供典型设备在车间的安放位置。
4.工艺管道布置
依据药厂GMP中管道敷设要求，对工艺管道的布置提出合理安排，为管道的安装提供依
据。
5.带控制点的工艺流程图
用带控制点的工艺流程图展示该设计的工艺工程及相关工艺控制参数，为仪表的安装及
生产管理提供帮助。
附录：
图纸和典型设备一览表。
目录：
课题任务书（手写）
工艺流程设计
物料衡算
能量衡算
设备选型及设计
车间布局设计
辅助设计
附录
参考文献
课程设计数据
组参数203
某工厂要生产一套萘1,5—二磺酸双钠盐。
生产该产品为间歇生产，要经过磺化反应、盐析、精制三
个阶段。
生产规模为350吨／年。
工人的年操作时间为300天，一天24小时三班操作。
反应的转化率为
100％，收率为60％，其中单磺化反应为80％，双磺化反应为75％，其余均为异构体。
原料的规格：
精
萘98％；浓硫酸98%;发烟硫酸20％。
磺化工艺如下：
在生产操作中，先将硫酸及发烟硫酸（合计）投入磺化反应锅内，将底酸冷至10℃，然后开始将萘分批加入，进行单磺反应，控制反应温度≤40℃，约反应小时后将磺化温度调整为55℃。
保温2小时后，将物料冷至30℃以下，再滴加发烟硫酸进行双磺反应，滴加的速度以控制反应温度≤40℃为宜，加毕，保温4小时，磺化结束。
投料比为：
萘：
浓硫酸：
发烟硫
3
酸（单磺化）：
发烟硫酸（双磺化）=1：
0.4：
1.2：
1.4。
列出常规手册上查不到的一些数据：
1
、萘的比热：
0.31Kca/（kg·℃）
《化学工程手册》l
2
、发烟硫酸的比热：
0.3395Kcal／（kg·℃），《硫酸工作者手册》
3
、反应产生异构物的比热：
0.338Kcal／（kg·℃）
4
、单磺化反应产物奈磺酸的比热：
0.422Kcal／（kg·℃）
5
、双磺化反应产物奈二磺酸的比热：
0.367Kcal／（kg·℃）．
、
6、单磺化、双磺化反应后的废酸（H2SO4）的比热：
0.348Kcal／（kg·℃）
7
、奈磺酸的生成热：
一
124.8Kcal／mol。
8
、奈二磺酸的生成热：
—
270.2Kcal／mol
9
、萘的生成热：
18.4Kcal／mol
参数101
阿司匹林的合成
醋酸：
酸酐：
水杨酸＝1：
1：
1（摩尔比），酸酐转化率为85％，升温、冷却结晶、过滤等辅助生产时间为5小时。
结晶离心得率90％，最终粗品纯度92％，年生产能力1000吨/年。
回流液体为90％的醋酸，剩余为醋酐，回流温度为t1。
t1=84℃，t2=5h。
参数225
阿司匹林的合成
醋酸：
酸酐：
水杨酸＝1：
2：
2（摩尔比），酸酐转化率为90％，升温、冷却结晶、过滤等辅助生产时间为
5小时。
结晶离心得率93％，最终粗品纯度95％，年生产能力1200吨/年。
回流液体为90％的醋酸，剩余
为醋酐，回流温度为t1。
t1=74℃，t2=5h
参数117
某工厂要生产一套萘1,5—二磺酸双钠盐。
生产该产品为间歇生产，要经过磺化反应、盐析、精制三
个阶段。
生产规模为800吨／年。
工人的年操作时间为300天，一天24小时三班操作。
反应的转化率为
100％，收率为60％，其中单磺化反应为80％，双磺化反应为75％，其余均为异构体。
原料的规格：
精
萘98％；浓硫酸98%;发烟硫酸20％。
磺化工艺如下：
在生产操作中，先将硫酸及发烟硫酸（合计）投入磺化反应锅内，将底酸冷至10℃，然后开始将萘分批加入，进行单磺反应，控制反应温度≤40℃，约反应小时后将磺化温度调整为55℃。
保温2小时后，将物料冷至30℃以下，再滴加发烟硫酸进行双磺反应，滴加的速度以控制反应温度≤40℃为宜，加毕，保温4小时，磺化结束。
投料比为：
萘：
浓硫酸：
发烟硫
3
酸（单磺化）：
发烟硫酸（双磺化）=1：
0.4：
1.2：
1.4。
列出常规手册上查不到的一些数据：
1
、萘的比热：
0.31Kca/（kg·℃）
《化学工程手册》l
2
、发烟硫酸的比热：
0.3395Kcal／（kg·℃），《硫酸工作者手册》
3
、反应产生异构物的比热：
0.338Kcal／（kg·℃）
4
、单磺化反应产物奈磺酸的比热：
0.422Kcal／（kg·℃）
5
、双磺化反应产物奈二磺酸的比热：
0.367Kcal／（kg·℃）．
、
6、单磺化、双磺化反应后的废酸（H2SO4）的比热：
0.348Kcal／（kg·℃）
7
、奈磺酸的生成热：
一
124.8Kcal／mol。
8
、奈二磺酸的生成热：
—
270.2Kcal／mol
9
、萘的生成热：
18.4Kcal／mol
参数113
阿司匹林的合成
醋酸：
酸酐：
水杨酸＝
2：
2：
2.5（摩尔比），酸酐转化率为
95％，升温、冷却结晶、过滤等辅助生产时间
为4小时。
结晶离心得率
94％，最终粗品纯度
95％，年生产能力
1200吨/年。
回流液体为90％的醋酸，
剩余为醋酐，回流温度为
t1。
t1=80℃，t2=3.5h
参数217
阿司匹林的合成
醋酸：
酸酐：
水杨酸＝
1.5：
1.5：
2（摩尔比），酸酐转化率为
95％，升温、冷却结晶、过滤等辅助生产时
间为6小时。
结晶离心得率
90％，最终粗品纯度
90％，年生产能力1000吨/年。
回流液体为90％的醋酸，
剩余为醋酐，回流温度为
t1。
t1=90℃，t2=5h。
参数109
阿司匹林的合成
醋酸：
酸酐：
水杨酸＝1：
1.5：
1（摩尔比），酸酐转化率为80％，升温、冷却结晶、过滤等辅助生产时间为3小时。
结晶离心得率95％，最终粗品纯度95％，年生产能力750吨/年。
回流液体为90％的醋酸，剩余为醋酐，回流温度为t1。
t1=85℃，t2=6h。
组参数
116
环丙孕酮：
500kg/年，年工作日及生产班制：
年工作日：
300天/年，生产班制：
三班/天。
生产工艺介绍
（一）生产方法
环丙孕酮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。
（二）工艺过程及工序划分
本车间分七个工段，第一工段为△6和△1.6的制备，它以17α-羟基黄酮体为原料，经过二步脱氢
而得；第二工段为环丙物制备；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。
（三）化学反应方程式及各步重量收率
详见化学反应流程图
二、工艺流程设计
6的制备为例）
（一）工艺流程简述（以第一工段△
在反应罐中加入乙酸乙酯，然后加入起始原料
C（17α-羟基黄体酮）及TCBQ（四氯苯醌），升温回
000
流溶解，回流反应
5hr，减压浓缩回收乙酸乙酯，回收后反应产物放入冷冻结晶罐进行冷冻结晶
3.5hr，
然后进行离心洗涤，结晶物在60℃下烘干
6～8hr。
烘干物进行碱洗二次（4.5hr），然后过滤洗涤，最后
在80℃下干燥6～8hr，得△6中间体用于下步反应。
（二）工艺流程设计（以第一工段△6的制备为例）△6制备过程涉及到以下单元操作过程：
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）
每个单元操作均有各种典型的设备组合型式，通过以上各单元操作的合适设备组合形成了相应的生产流程。
每个单元操作的设备类型选择要根据生产工艺性质需要和设计者经验来确定，而设备的大小则需要进行物料衡算和能量衡算，并考虑设备的制备性能。
参数211
阿司匹林的合成
醋酸：
酸酐：
水杨酸＝3：
3：
2（摩尔比），酸酐转化率为92％，升温、冷却结晶、过滤等辅助生产时间为
4小时。
结晶离心得率90％，最终粗品纯度90％，年生产能力750吨/年。
回流液体为80％的醋酸，剩余
为醋酐，回流温度为t1。
t1=85℃，t2=6.5h
参数：
205
对氨基苯酚合成
工艺过程：
在反应釜中，投入50％的硫酸：
苯酚：
亚硝酸钠＝1：
1：
1.2，开搅拌和冷冻，冷却至5℃，在
此温度下搅拌1小时。
反应结束，静止、抽滤、水洗至PH=5，甩干，得对亚甲基苯酚收率为80％。
此步
辅助时间为2小时。
将得到的对亚甲基苯酚与硫化钠按1：
1（摩尔比）投料到还原釜中，硫化钠的浓度为38％，
在38℃下反应2小时，收率为85％，反应结束，加入50％硫酸（质量浓度）中和至PH=8，结晶、抽滤得
粗对氨基苯酚（纯度为92％），结晶、抽滤得率为95％。
此步辅助时间为2小时。
年生产能力500吨/年。
参数：
102
对氨基苯酚合成
工艺过程：
在反应釜中，投入50％的硫酸：
苯酚：
亚硝酸钠＝1：
1：
1.2，开搅拌和冷冻，冷却至0℃，在
此温度下搅拌2小时。
反应结束，静止、抽滤、水洗至PH=5，甩干，得对亚甲基苯酚收率为80％。
此步
辅助时间为2小时。
将得到的对亚甲基苯酚与硫化钠按1：
1（摩尔比）投料到还原釜中，硫化钠的浓度为38％，
在38℃下反应3小时，收率为85％，反应结束，加入50％硫酸（质量浓度）中和至PH=8，结晶、抽滤得
粗对氨基苯酚（纯度为92％），结晶、抽滤得率为95％。
此步辅助时间为3小时。
年生产能力300吨/年。
参数：
215
环丙孕酮
环丙孕酮：
200kg/年，年工作日及生产班制：
年工作日：
300天/年，生产班制：
三班/天。
生产工艺介绍
（一）生产方法
环丙孕酮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。
（二）工艺过程及工序划分
本车间分七个工段，第一工段为△6和△1.6的制备，它以17α-羟基黄酮体为原料，经过二步脱氢
而得；第二工段为环丙物制备；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。
（三）化学反应方程式及各步重量收率
详见化学反应流程图
二、工艺流程设计
6的制备为例）
（一）工艺流程简述（以第一工段△
在反应罐中加入乙酸乙酯，然后加入起始原料
C（17α-羟基黄体酮）及TCBQ（四氯苯醌），升温回
000
流溶解，回流反应
5hr，减压浓缩回收乙酸乙酯，回收后反应产物放入冷冻结晶罐进行冷冻结晶
3.5hr，
然后进行离心洗涤，结晶物在60℃下烘干
6～8hr。
烘干物进行碱洗二次（
4.5hr），然后过滤洗涤，最后
在80℃下干燥6～8hr，得△6中间体用于下步反应。
6
（二）工艺流程设计（以第一工段△的制备为例）
6
△制备过程涉及到以下单元操作过程：
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）
每个单元操作均有各种典型的设备组合型式，通过以上各单元操作的合适设备组合形成了相应的生产流程。
每个单元操作的设备类型选择要根据生产工艺性质需要和设计者经验来确定，而设备的大小则需要进行物料衡算和能量衡算，并考虑设备的制备性能。
参数：
214
对氨基苯酚合成
工艺过程：
在反应釜中，投入50％的硫酸：
苯酚：
亚硝酸钠＝1：
1：
1.2，开搅拌和冷冻，冷却至0℃，在
此温度下搅拌3小时。
反应结束，静止、抽滤、水洗至PH=5，甩干，得对亚甲基苯酚收率为80％。
此步
辅助时间为2小时。
将得到的对亚甲基苯酚与硫化钠按1：
1.2（摩尔比）投料到还原釜中，硫化钠的浓度为
45％，在45℃下反应3小时，收率为90％，反应结束，加入50％硫酸（质量浓度）中和至PH=8，结晶、
抽滤得粗对氨基苯酚（纯度为92％），结晶、抽滤得率为95％。
此步辅助时间为3小时。
年生产能力800
吨/年。
参数：
226
对氨基苯酚合成
工艺过程：
在反应釜中，投入
55％的硫酸：
苯酚：
亚硝酸钠＝
1：
1：
2，开搅拌和冷冻，冷却至
0℃，在
此温度下搅拌
3小时。
反应结束，静止、抽滤、水洗至
PH=5，甩干，得对亚甲基苯酚收率为
80％。
此步
辅助时间为2
小时。
将得到的对亚甲基苯酚与硫化钠按
1：
2（摩尔比）投料到还原釜中，硫化钠的浓度为
45％，在45℃下反应3小时，收率为
90％，反应结束，加入
50％硫酸（质量浓度）中和至
PH=8，结晶、
抽滤得粗对氨基苯酚（纯度为
96％），结晶、抽滤得率为
92％。
此步辅助时间为3小时。
年生产能力1200
吨/年。
参数：
129
对氨基苯酚合成
工艺过程：
在反应釜中，投入
65％的硫酸：
苯酚：
亚硝酸钠＝
1：
2：
1.5，开搅拌和冷冻，冷却至3℃，在
此温度下搅拌
1.5小时。
反应结束，静止、抽滤、水洗至
PH=5，甩干，得对亚甲基苯酚收率为
88％。
此
步辅助时间为
1.5小时。
将得到的对亚甲基苯酚与硫化钠按
1：
1.8（摩尔比）投料到还原釜中，硫化钠的浓
度为50％，在
40℃下反应2小时，收率为85％，反应结束，加入60％硫酸（质量浓度）中和至
PH=8，
结晶、抽滤得粗对氨基苯酚（纯度为
96％），结晶、抽滤得率为
95％。
此步辅助时间为5小时。
年生产能
力1000吨/年。
参数：
4212
对氨基苯酚合成
工艺过程：
在反应釜中，投入
50％的硫酸：
苯酚：
亚硝酸钠＝
2：
2：
1.5，开搅拌和冷冻，冷却至5℃，在
此温度下搅拌
1.5
小时。
反应结束，静止、抽滤、水洗至
PH=5，甩干，得对亚甲基苯酚收率为
85％。
此
步辅助时间为
2.5
小时。
将得到的对亚甲基苯酚与硫化钠按
1：
1（摩尔比）投料到还原釜中，硫化钠的浓度
为42％，在
38℃下反应3小时，收率为85％，反应结束，加入
60％硫酸（质量浓度）中和至
PH=8，结
晶、抽滤得粗对氨基苯酚（纯度为
95％），结晶、抽滤得率为
95％。
此步辅助时间为2小时。
年生产能力
650吨/年。
参数：
222
对氨基苯酚合成
工艺过程：
在反应釜中，投入60％的硫酸：
苯酚：
亚硝酸钠＝2：
2：
1.5，开搅拌和冷冻，冷却至3℃，在
此温度下搅拌1小时。
反应结束，静止、抽滤、水洗至PH=5，甩干，得对亚甲基苯酚收率为85％。
此步
辅助时间为2小时。
将得到的对亚甲基苯酚与硫化钠按2：
1.5（摩尔比）投料到还原釜中，硫化钠的浓度为
60％，在40℃下反应
2小时，收率为
95％，反应结束，加入
60％硫酸（质量浓度）中和至
PH=8，结晶、
抽滤得粗对氨基苯酚（纯度为
96％），结晶、抽滤得率为95％。
此步辅助时间为3小时。
年生产能力
1000
吨/年。
参数125
对氨基苯酚合成
工艺过程：
在反应釜中，投入
55％的硫酸：
苯酚：
亚硝酸钠＝
1.3：
1：
1.5，开搅拌和冷冻，冷却至5℃，
在此温度下搅拌
3.5
小时。
反应结束，静止、抽滤、水洗至
PH=5，甩干，得对亚甲基苯酚收率为
80％。
此步辅助时间为
1.5
小时。
将得到的对亚甲基苯酚与硫化钠按
1：
1.8（摩尔比）投料到还原釜中，硫化钠的
浓度为42％，在45℃下反应
2小时，收率为90％，反应结束，加入65％硫酸（质量浓度）中和至
PH=8，
结晶、抽滤得粗对氨基苯酚（纯度为
90％），结晶、抽滤得率为90％。
此步辅助时间为5小时。
年生产能
力1500吨/年。
参数206
氨基－5-氯二苯酮
氨基－5-氯二苯酮是合成镇静催眠药利眠宁的重要中间体，根据其工艺过程，绘制2-氨基－5-氯二苯酮的工艺流程框图。
（先由对硝基氯苯与氰苄环合而得到异噁唑，再经过开环、还原而得，其反应方程式如下：
Cl
NO2+
CH
2CN
NaOHC
2H5OH
250C
N
O
NH2
O
Fe
HClC2H5OH
Cl
C
780CFe
Cl
具体的工艺过程如下：
（1）环合：
将氢氧化钠加热溶于乙醇中，冷至
o
o
o
25-30C，加入对硝基氯苯；于30
C以下滴加苄氰。
加毕
20-30C
保温4h；冷至20oC，加入冰水（乙醇量的
1/4）；再于35oC以下缓缓加入次氯酸钠溶液（
10%），至反应液
变为黄色止；待反应液转为紫色，再加次氯酸钠液至溶液又变为黄色；第三次变黄色后，检查氰根为阴性
时，加入冰水（乙醇量的
3/4）；搅拌5min，过滤；滤饼水洗至中性；滤干后干燥，得异噁唑化合物（此
步转化率为80％）。
（2）开环、还原：
将4/5的乙醇加入搪玻璃反应罐内，搅拌，加入异噁唑化合物、铁粉；加热回流
30min,于15-30min内加
入盐酸-乙醇溶液（由盐酸和其余1/5乙醇配成）；继续回流2h，稍冷，加液碱至PH=8，即生成
2-氨基-5-
氯二苯甲酮（此步转化率为
70％）。
年生产能力1200吨/年。
参数111
敌白虫的合成
在冷却条件下，将三氯乙醛（90％）加入冷反应罐，在搅拌下加入甲醇（95％），使反应温度在35℃维持
2小时，将混合液冷却至5℃，加入三氯化磷（97％），使其与甲醇生成二甲级亚磷酸酯，其收率90％，并
放出盐酸和氯甲烷（回收处理），此处放空率为30％，（三氯乙醛：
甲醇：
三氯化磷＝1：
3：
1，摩尔比）。
酯化液进一步脱盐酸，此步脱盐酸氯为80％，进入热反应罐，保持温度在80℃下维持3小时，即得产品。
此步收率为95％。
产品纯度为98％。
整个生产过程辅助生产时间4小时。
年生产能力为1800吨/年。
参数105
敌白虫的合成
在冷却条件下，将三氯乙醛（
92％）加入冷反应罐，在搅拌下加入甲醇（
95％），使反应温度在
45℃维持
2小时，将混合液冷却至
5℃，加入三氯化磷（
92％），使其与甲醇生成二甲级亚磷酸酯，其收率
90％，并
放出盐酸和氯甲烷（回收处理）
，此处放空率为
30％，（三氯乙醛：
甲醇：
三氯化磷＝
2：
3：
1，摩尔比）。
酯化液进一步脱盐酸，此步脱盐酸率为
80％，进入热反应罐，保持温度在
85℃下维持2小时，即得产品。
此步收率为95％。
产品纯度为
98％。
整个生产过程辅助生产时间
4小时。
年生产能力为1500吨/年。
参数227
敌白虫的合成
在冷却条件下，将三氯乙醛（
94％）加入冷反应罐，在搅拌下加入甲醇（
95％），使反应温度在
35℃维持
3小时，将混合液冷却至
5℃，加入三氯化磷（
97％），使其与甲醇生成二甲级亚磷酸酯，其收率
85％，并
放出盐酸和氯甲烷（回收处理）
，此处放空率为
38％，（三氯乙醛：
甲醇：
三氯化磷＝
2：
3：
3，摩尔比）。
酯化液进一步脱盐酸，此步脱盐酸率为
80％，进入热反应罐，保持温度在
85℃下维持4小时，即得产品。
此步收率为96％。
产品纯度为
95％。
整个生产过程辅助生产时间
3小时。
年生产能力为2500吨/年。
参数207
敌白虫的合成
在冷却条件下，将三氯乙醛（
94％）加入冷反应罐，在搅拌下加入甲醇（
95％），使反应温度在
36℃维持
3小时，将混合液冷却至5℃，加入三氯化磷（
95％），使其与甲醇生成二甲级亚磷酸酯，其收率
86％，并
放出盐酸和氯甲烷（回收处理）
，此处放空率为
35％，（三氯乙醛：
甲醇：
三氯化磷＝
2：
4：
3，摩尔比）。
酯化液进一步脱盐酸，此步脱盐酸率为
80％，进入热反应罐，保持温度在
85℃下维持4小时，即得产品。
此步收率为94％。
产品纯度为
95％。
整个生产过程辅助生产时间
4小时。
年生产能力为1000
吨/年。
参数116
敌白虫的合成
在冷却条件下，将三氯乙醛（95％）加入冷反应罐，在搅拌下加入甲醇（92％），使反应温度在42℃维持
3.5小时，将混合液冷却至2℃，加入三氯化磷（92％），使其与甲醇生成二甲级亚磷酸酯，其收率94％，
并放出盐酸和氯甲烷（回收处理），此处放空率为48％，（三氯乙醛：
甲醇：
三氯化磷＝3：
3：
5，摩尔比）。
酯化液进一步脱盐酸，此步脱盐酸率为82％，进入热反应罐，保持温度在92℃下维持4小时，即得产品。
此步收率为92％。
产品纯度为88％。
整个生产过程辅助生产时间2小时。
年生产能力为4500吨/年。
参数110
敌白虫的合成
在冷却条件下，将三氯乙醛（
85％）加入冷反应罐，在搅拌下加入甲醇（
98％），使反应温度在
35℃维
升级会员 