制药工程课程设计尼可地尔合成工艺设计讲解.docx

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制药工程课程设计尼可地尔合成工艺设计讲解

天津工业大学

环境与化学工程学院

2016 届制药工程课程设计

题目:

年产 36 吨尼克地尔原料药车间工艺设计

报告人：

 __________________

班级：

______________

学号：

______________

指导老师：

_______________

实习时间：

______

第一章 产品介绍 ....................................................................... 1

第二章 生产工艺说明 ............................................................... 2

第三章 生产周期 ....................................................................... 5

第四章 物料衡算 ....................................................................... 6

第五章 设备选型 ..................................................................... 10

附件：

设备流程图、车间布置图

1

第一章 产品介绍

1.3 产品名称及生产规模

产品名称：

尼可地尔

英文名称：

Nicorandil

化 学 名：

N-（2-羟乙基）烟酰胺硝酸酯

生产规模：

36t/a

1.2 产品规格

物理性状：

针状

熔沸点：

熔点 92~93℃

分子式：

C8H9N3O4

结构式：

分子量：

211.17

1.3 产品的重要价值

尼可地尔，又叫做烟浪丁，是一种硝酸酯类物质，可用于治疗缺

血性心脏疾病。

与硝酸甘油作用相似，但又有所不同。

尼可地尔在细

胞膜和线粒体水平选择性激活 K+-ATP 通道，促使冠状动脉和外周血

管扩张，随后还原前、后负荷。

而且该药物主要主要舒张小动脉，增

开心肌及血管平滑肌细胞膜的钾通道，并且不具有耐药性。

1

第二章 生产工艺说明

2.1 产品合成方法

合成本产品所需原料有烟酸、乙醇胺、无水乙醇、碳酸氢钠、发

烟硝酸、乙醚、氯化亚砜、氯仿、碳酸钾、无水硫酸镁、乙醇依次经

历硝化反应、酰化反应和精制这三个步骤。

产品生产主要反应如下：

1.硝化反应：

NH CH CH OH

222

HNO3

NH2CH2CH2ONO2·HNO3

2.缩合反应

NH2CH2CH2ONO2·HNO3+

2.2 生产工艺流程概述

1.硝化反应

将发烟硝酸通过计量罐置于带有夹套的反应釜中，通冷盐水冷却

至-8℃搅拌，缓慢滴加氨基乙醇，滴加完毕，于 0℃继续搅拌 1 h,减

压蒸除过量硝酸，将剩余物倾入冷乙醚中，析出白色沉淀，抽滤至干，

得产品

2.合成烟酰氯盐酸盐反应

将烟酸、氯化亚砜加入反应釜中，回流 2h。

减压蒸馏除去过量

氯化亚砜，干燥,得产品粗品。

2

3. 缩合过程

称量碳酸氢钠，从称量罐中加入水和氯仿 再分次加入加入上述

粗品,氯仿置于反应釜中。

用冰盐水冷却，搅拌，使温度不超过 5 'C，

加毕，继续搅拌 0.5 h，转移至萃取罐中分出氯仿层，水层用氯仿提

取，合并提取液和氯仿层，用10%碳酸钾溶液洗涤，水洗。

无水硫酸

镁干燥，过滤，

4.精制过程

减压蒸除氯仿，用乙醚一乙醇（体积比 1:

1）重结晶，得产品。

2.3 生产流程图

2.3.1 硝化反应

硝化产物

2.3.2 合成烟酰氯盐酸盐反应

3

2.3.2 缩合反应过程

烟酰氯盐酸盐、硝化产物

粗品

2.3.3 精制过程

粗品

4

第三章 生产周期

3.1 生产方式：

间歇生产

3.2 各生产阶段耗时情况

硝化烟酰氯盐酸盐

合成

缩合反应        精制

消耗时间/h

1           2          0.5        ——

其中硝化反应和烟酰氯盐酸盐的合成是分开进行的，故用于反应

的总时间是 2.5h，记精制以及中间流转过程消耗时间 1.5h。

所以生产

一批产品所用时间是 4h。

一天可生产 6 批。

3.3 生产情况

产品年产量：

36t=36000kg

平均每天产量：

36000/300=120kg

每批的产量：

120/6=20kg

5

第四章 物料衡算

根据文献可知，硝化反应收率为 86%，烟酰氯盐酸盐合成的收率

是 70%，缩合精制收率是 71%。

此外，由于文献中没有提及在各种

设备以及转移过程中的损耗，且一般损耗较小，所以将其近似计入各

给出的工序损耗内，所以总收率为：

86%×70%×71%=42.742%

3.1 硝化反应

反应方程式：

NH CH CH OH

222

HNO3

NH2CH2CH2ONO2·HNO3

61.0863170.08

3.2 合成烟酰氯盐酸盐

反应方程式：

+

=

123.11118.96178.016

3.3 缩合反应

反应方程式

NH2CH2CH2ONO2·HNO3+

170.08178.016

211.1748

根据文献可知：

各工序进料出料如下所示：

6

（1）硝化反应

进料

出料

物料名称

氨基乙醇

发烟硝酸

乙醚

规格

≥99%

98%

无水

质量比

1w

10w

15.02w

物料名称

发烟硝酸

乙醚

氨基乙醇硝

酸酯

规格

98%

无水

——

质量比

8.95w

15.02w

2.32w

进料计算：

氨基乙醇：

20÷42.742%=46.79kg

体积 46.79÷1020=0.04587m3=45.87L

发烟硝酸：

46.79×10÷1895=0.246913m3=246.91L

乙醚：

46.79×15.02÷713.4=0.985121m3=985.12L

出料计算：

氨基乙醇硝酸酯：

46.79×2.32=108.55kg

发烟硝酸：

46.79×8.95÷1895=0.22099m3=220.99L

乙醚：

46.79×15.02÷713.4=0.985121m3=985.12L

（2）合成烟酰氯盐酸盐

入料

出料

物料名称

烟酸

氯化亚砜

规格

98%

≥85%

质量比

0.63w

1.73w

物料名称

氯化亚砜

烟酰氯盐酸

盐

规格

≥85%

——

质量比

1.12w

0.66w

进料计算：

7

烟酸：

46.79×0.63=29.48kg

氯化亚砜：

46.79×1.73÷1640=0.04936m3=49.36L

出料计算：

氯化亚砜：

46.79×1.12÷1640=0.03195m3=31.95L

烟酰氯盐酸盐：

46.79×0.66=30.88kg

（3）缩合精制反应

入料

出料

物料名称

碳酸氢钠

氯仿

规格

99%

≥99.5%

质量比

1.16w

12.63w

物料名称

氯仿

氯化钠

规格

——

——

质量比

12.63w

0.25w

碳酸钾溶液10%（质量

分数）

12.51w

无水硫酸镁

——

1.34w

无水硫酸镁

水

乙醇

乙醚

≥98%

去离子水

无水

无水

1.34w

3.47w

1.66w

1.50w

水

乙醇

乙醚

尼可地尔

——

——

——

——

3.47w

1.66w

1.50w

0.427w

硝酸钠

碳酸氢钠

碳酸钾

——

——

——

0.18w

0.63w

1.25w

进料计算：

碳酸氢钠：

46.79×1.16=54.28kg

水：

46.79×3.47÷1000+585.34×90%÷1000=0.68917m3=689.17L

8

氯仿：

46.79×12.63÷1480=0.399295m3=399.30L

碳酸钾溶液：

46.79×12.51=585.34kg

碳酸钾：

585.34×10%=58.53kg

乙醇：

46.79×1.66÷789=0.09844m3=98.44L

乙醚：

46.79×1.5÷1640=0.04279m3=42.80L

无水硫酸镁：

46.79×1.34=62.70kg

出料计算：

氯仿：

46.79×12.63÷1480=0.399295m3=399.30L

无水硫酸镁：

46.79×1.34=62.70kg

乙醇：

46.79×1.66÷789=0.09844m3=98.44L

乙醚：

46.79×1.5÷1640=0.04279m3=42.80L

氯化钠：

46.79×0.25=11.70kg

硝酸钠：

46.79×0.18=8.42kg

碳酸氢钠：

46.79×0.63=29.48kg

碳酸钾：

46.79×1.25=58.49kg

尼可地尔：

46.79×0.427=20.00kg

水：

46.79×3.47÷1000+585.34×90%÷1000=0.68917m3=689.17L

9

第五章 设备选型

根据物料衡算结果，可以得出工序中各物料所占体积情况如下所

示：

生产天数300 天

每天 6 批，一批生产 20kg 产品

工序

终产品

硝化反应

物料

尼可地尔

硝酸酯

发烟硝酸

氨基乙醇

乙醚

投料比   收率

2.32

0.86

10

1

15.02

密度（g 体 积

质量/kg  cm-30） /L

20

1.895  246.91

1.04   45.78

0.7134 985.12

烟酰氯盐酸盐

成盐反应烟酸

0.66

0.63

30.88

29.48

氯化亚砜

1.73

1.64

49.36

尼可地尔

碳酸氢钠

1.16

20

54.28

水

氯仿

3.47

12.63

1

1.48

689.17

399.30

缩合，精制

碳酸钾

1.25

58.53

乙醇

乙醚

1.66

1.5

0.789

1.64

98.44

42.80

无水硫酸镁

1.34

62.70

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反应中有发烟硝酸参与反应，浓度较高，不会对碳钢结垢造成腐

蚀，可采用碳钢的反应釜。

反应需要较低的温度，因此采用夹套结构。

图 1 反应釜结构示意图

另外，该工序还有减压蒸馏、过滤、干燥等操作，相应设备如下所示：

图 2 减压蒸馏器

图 3 离心过滤器

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图 4 萃取过滤器

图 5 结晶罐

图 6 干燥器

12

所选设备参数如下所示：

设备名称材质容积/L

夹套反应釜碳钢1500

减压蒸馏器内衬搪瓷1500

离心过滤器碳钢1500

萃取过滤器碳钢1500

结晶罐不锈钢1500

干燥器不锈钢——

13