年产500吨对乙酰氨基酚的车间基本工艺设计.docx

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年产500吨对乙酰氨基酚的车间基本工艺设计

年产500吨对乙酰氨基酚车间工艺设计

毕生产任务

二产品简介及前景展望

三生产工艺路线选取

1对乙酰氨基酚二步合成法

2对乙酰氨基酚一步合成法对氨基酚乙酰化

3车间布置

五物料衡算

1酰化反映罐物料衡算

2酸洗离心机物料衡算

3水洗离心机物料衡算

4精制脱色罐物料衡算

5精制结晶罐物料衡算

6精制离心罐物料衡算

7流化床物料衡算

六能量衡算

1反映罐能量衡算基本公式

2比热容计算

3能量衡算

七重要工艺设备计算

1工艺设备选型原则

2重要工艺设备计算

3重要设备选型

八技术安全及劳动保护

九原辅料成品质量原则

1原辅料成品质量原则

2包装材料

十课程设计总结

十一参照文献

毕生产任务

1设计项目对乙酰氨基酚车间工艺设计

2设计规模年产500万吨

二产品简介及前景展望

对乙酰氨基酚是当前重要用于解热镇痛OTC药物其解热镇痛作用与阿司匹林相称抗炎作用极弱对胃肠道无明显刺激适合于不适当使用阿司匹林患者为一线止痛药对氨基酚乙酰化

　办法将对氨基酚加入稀乙酸中再加入冰醋酸升温至150℃反映7h加入乙酐再反映2h检查终点合格后冷却至25℃如下抽滤水洗至无乙酸味抽干得粗品此办法收率为90

　办法将对氨基酚冰醋酸及含酸50以上酸母液一起蒸馏蒸出稀酸速度为每小时馏出总量十分之一待内温升至130℃以上取样检核对氨基酚残留量低于25加入稀酸含量50以上冷却结晶抽滤先用少量稀酸洗涤再用大量水洗至滤液接近无色得粗品此办法收率为90-95

在冰醋酸中用锌还原对硝基苯酚同步乙酰化得到对乙酰氨基酚

将对羟基苯乙酮生成腙置于硫酸酸性溶液中加入亚硝酸钠转位生成对乙酰氨基酚精制办法将水加热至近沸时投入粗品升温至全溶加入用水浸泡过活性炭用稀乙酸调节至pH42-46沸腾10min压滤滤液加少量重亚硫酸钠冷却至20℃如下析出结晶抽滤水洗干燥得原料药扑热息痛成品

2对乙酰氨基酚工艺流程

21对乙酰氨基酚初制

对氨基苯酚和冰醋酸经配料锅配料后加入酰化釜酰化得到湿对乙酰氨基酚粗品

1对于稀酸料和粗品来说第1～3小时蒸酸速度在40～60L半小时温度不高于117℃第稀酸料为032～036MPa母液套用为035～040MPa整个反映过程约为11～13小时蒸酸总量在640～800L之间

按规程开动离心机放入欲离心料液进行离心离心分离母液和固体物料后用稀醋酸冲洗物料按规定期间冲洗置换物料中母液再用去离子水冲洗按规定期间冲洗置换物料中稀醋酸然后按规定期间继续甩滤后停机出料酸洗后液体和母液共用回收后套用水洗液体为废液送往污水解决站解决每吨湿粗品得酸洗用量为340～584L水洗用量为523～800L所得物料在检测水分和对氨基苯酚含量水分控制在80以内对氨基苯酚含量不不不大于50ppm并进行物料衡算每批稀酸投料折干后得重量范畴为1300～1500kg折干母液套用粗品为1480～1760L母液套用次数最高为8次

初制流程图

22对乙酰氨基酚提纯

对于酸解决外循环料来说蒸酸速度控制在≤80L半小时蒸酸控制在860～940L之间蒸酸过程约需6～8小时

按规程开动离心机离心机内放入物料后离心分离液体和固体按规定冲洗量稀醋酸冲洗固体物料所得液体回收运用再用去离子水按规定冲洗量得去离子水冲洗按规定期间继续甩滤1-2分钟后停机出料水洗液体为废液送往污水解决站每吨湿酸解决外循环了酸洗用量为475～725L水洗用量为1125～1625L所得物料要检测水分和对氨基苯酚含量水分控制在100以内对氨基苯酚含量不不不大于50ppm并进行物料衡算酸解决外循环料每批折干后1300～1500kg折干回收母液1100～1200L

精制离心后湿对乙酰氨基酚进入振动流化床干燥机内并调节振动流化床干燥机热气通风量使物料被烘干干燥温度80～100℃进料速度不能超过起上限50kgmin干燥后物料在通过冷风冷却降温至50±10℃振动流化床干燥机出完料后进行物料收率计算本工序收率应不低于95干燥并降温物料经测试合格后按ZLSOPZK00500取样用迅速水分测定仪测其水分水分不大于≤05方可真空输送到二维混合机内混合

干燥并降温物料经测试合格后真空输送到二维混合机内混合达到规定批量并在不超过规定装料量～5400kg状况下混合15～20min停止出料

精制工艺流程图

23外循环工序

采用双效浓缩装置在蒸发室保持一定负压换热器提供热能使精制母液中水分在负压下不断被蒸发在一效与二效蒸发室和换热器之间形成流换热器蒸汽压力不超过035Mpa

精制母液在双效蒸发器内循环3～35小时后蒸发室中已有晶体生成这时停止循环自换热器底部通蒸汽加热溶解管程中物料并给整个系统加压当压力表显示01～02Mpa时将热溶液自双效蒸发装置压入结晶罐中降温结晶至25-35℃离心脱水得外循环料

3车间布置

本工程设计是单体厂房设计整个操作过程都要在批准厂房内即生产酰化工段精制工段外循环工序都在同一建筑内整个生产车间为四层建筑钢筋混凝土构造依照对乙酰氨基酚生产工艺特点酰化配料车间在四层以便于物料运用为差输送到三层酰化反映车间生产环境干净区域涉及精制干净区精致离心区烘干区域混合区域粉碎区域待验区套袋区缓冲区及更衣区其均为干净区结晶级别为10万级与生产关于其她区域为非干净区各车间之间互相独立而又以便物料运送有助于生产一层设有行政管理接待区域便于管理和生产所有车间内部不同干净区之间以及干净区域内部区域人流物流各自独立完全符合GMP原则

31布置原则

依照《药物生产质量管理规范》及本项目生产工艺特点拟定如下布置原则

按生产工艺流向合理布置避免人物流交叉减少污染

车间内区域划分清晰干净区域相对集中使生产管理以便

充分运用厂房高度运用位差使物料在管道内垂直输送尽量缩短物料输送距离节约能源减少消耗

32国内GMP1998年修订附录规定了药物生产干净室区空气干净度划分四个级别

干净度级别尘粒最大容许度个m3微生物最大容许度≥05ūm≥5ūm浮游菌个m3沉降菌个m3100级350005110000级350002001003100000级35000020010300000级1050000060001533物料存储区域及生产辅助用室布置

1干净厂房内应设立与生产规模相适应辅助原料半成品成品存储区域宜尽量接近与其相联系生产区域以减少过程中混杂与污染存储区域内宜设立待验区合格品区或采用可以有效控制物料待验合格状态办法不合格品必要设立专用存储

2取样室宜设立在仓储区取样环境空气干净度级别同初次使用该物料干净室区

3称量室应放置在干净室区空气干净度级别同初次使用该物料干净室区

4备料室宜接近称量室其空气干净度级别同初次使用该物料干净室区

5干净工具洗涤存储室宜设立在干净区域外如需设在干净室区内其空气干净级别英语本区域相似并有防水污染办法

6维修保养室可设在干净室区外

34安全出口及安全办法布置

国标GBJ16-87《建筑设计防火规范》规定厂房安全出口数目不应少于两个对制药公司来说干净厂房每毕生产层或每一干净区安全出口数目除了符合国标GBJ16-87规定外安全出口设立应满足疏散距离规定人员进入空气干净度100级10000级生产区净化路线不得作为安全出口使用

安全疏散门应向疏散方向启动且不得采用吊门转门推拉门及电控自动门在防爆规定干净室依托外墙布置当不能靠外墙时应考虑向屋外泄爆并应有足够泄压面积

35卫生条件

1操作人员应按规定穿戴好工作服保持个人清洁方可进入生产作业区

2使用设备容器管道等均应按相应规定进行清洁需要消毒消毒

3生产中废物应及时运出车间送到规定地点

4每完毕一工序应及时清场保持操作场地清洁并做好清场记录

五物料衡算

计算根据

年产量500吨

年工作日300天

日产量1666667kg天

收率8597

对乙酰氨基酚分子量对氨基苯酚分子量13855

对乙酰氨基酚收率对乙酰氨基酚产量对氨基苯酚13855×100

物料计算以日产量为基准

1酰化反映罐物料衡算

年产量为500吨一年按300个工作日计算可得出日产量为

500吨300天1666667㎏天

由于此物料衡算时以唐山双龙生物药业为模型在此基本上进行扩建和改造因此改造后产品收率仍为改造前收率即8597

又由于产品收率对乙酰氨基酚产量对氨基苯酚138558597

则对氨基苯酚投料量1666667㎏139925㎏

依照对乙酰氨基酚生产设计经验公式

对氨基苯酚投料量冰醋酸含量089～091139925㎏

此物料衡算中运用经验常熟090并且冰醋酸含量为98

则投入冰醋酸量139925㎏090098128503㎏

依照唐山双龙生物药业参照公式可得

总投料量母液量11

由于总投料量对氨基苯酚冰醋酸139925㎏128503㎏268428㎏

由此投入反映罐母液量为268428㎏1268428㎏

综合以上计算得

进料①

对氨基苯酚投料量1666667㎏139925㎏

冰醋酸投料量139925㎏090098128503㎏

进料②

进入反映罐母液量268428㎏1268428㎏

出料③

此工艺过程可近似不考虑损耗即完全出料

即出料③对氨基苯酚投料量冰醋酸投料量投入反映罐母液量

139925㎏128503㎏268428㎏

536856㎏

完全进入离心机中进料①

2酸洗离心机物料衡算

依照稀醋酸浓度渗滤槽中剩余母液粘度和质量拟定酸洗工艺过程中加入醋酸质量由于本设计采用醋酸浓度为40又依照经验公式HAC对乙酰氨基酚溶液1767

因此拟定投入稀醋酸量对乙酰氨基酚溶液767536856㎏767

69994㎏

依照酸洗离心机酸洗能力和物品粘度得出经验离心率为6698因此

离心出来母液总投料量6698

536856㎏69994㎏6698

406468㎏进入回收工艺

以此计算出

湿品对乙酰氨基酚总投料量-离心出来母液

536856㎏69994㎏-406468㎏

82㎏

综合以上计算得

进料①来自于酰化反映罐出料③

对乙酰氨基酚溶液536856㎏

进料②

投入稀醋酸量对乙酰氨基酚溶液767536856㎏76769994㎏

出料③

湿品对乙酰氨基酚总投料量-离心出来母液

536856㎏69994㎏-406468㎏

82㎏

进入水洗离心工艺进料①并且要保证湿品中HAC含量≤25本设计计算时取25

出料④离心出来母液总投料量6698

536856㎏69994㎏6698

406468㎏

3水洗离心机物料衡算

依照湿品中含醋酸量和湿品对乙酰氨基酚纯净度投入洗剂水与对乙酰氨基酚比例710

因此洗剂水量湿品对乙酰氨基酚71082㎏710140267㎏

又依照离心机脱水能力经验值为42

因此脱水量总投料量4282㎏140267㎏42143073㎏

并且要保证湿品中含水量应≤3本次设计计算中采用3

由于设备因素导致洗涤过程中有损耗普通为065～070本次设计取值为068因此可拟定

损耗量82㎏140267㎏0682316㎏

以此得出粗品对乙酰氨基酚总投料量-损耗-量脱水量

82㎏140267㎏-2316㎏-143073㎏

195260㎏进入精制脱色工艺进料①

综合以上计算得

进料①来自于酸洗离心出料③

湿品对乙酰氨基酚195260㎏

进料②

洗剂水量湿品对乙酰氨基酚710195260㎏710136682㎏

出料③

出粗品对乙酰氨基酚总投料量-损耗-量脱水量

82㎏140267㎏-2316㎏-143073㎏

195260㎏

出料④

脱水量总投料量4282㎏140267㎏42143073㎏

4精制脱色罐物料衡算

依照唐山双龙生物药业参照公式可得

粗品纯净水活性炭18040016

投入粗品为195260㎏则纯净水用量为433911㎏

计算出活性炭用量为17356㎏

综合以上计算得出

进料①粗品195260㎏

进料②纯净水用量433911㎏

进料③活性炭用量17356㎏

出料④通过脱色进料①进料②进料③完全出料即

出料④195260㎏433911㎏17356㎏646527㎏

完全进入精制结晶罐进料①

5精制结晶罐物料衡算

依照唐山双龙生物药业参照公式可得

粗品焦亚硫酸钠溶液180052精制罐投入粗品为195260㎏

则计算出焦亚硫酸钠溶液用量为5641㎏

综合以上计算得

进料①精制脱色罐出料646627㎏

进料②亚硫酸钠溶液用量5641㎏

出料③进料①和进料②混合结晶即出料③646627㎏5641㎏652269㎏

完全进入精制离心罐进料①

6精制离心罐物料衡算

依照酸洗离心机离心能力和物品粘度得出经验离心率为6698因此

离心出来母液总投料量6698652269㎏6698436890㎏进入回收工艺

废弃物经验比例约为总投料量343即

废弃物总投料量343652269㎏34322373㎏

湿成品总投料量-离心出来母液-废弃物

652269㎏-436890㎏-2237㎏

213142㎏

综合以上计算得

进料①精制结晶罐出料652269㎏

出料②离心出来母液总投料量6698

652269㎏6698

436890㎏

出料③废弃物总投料量343

652269㎏343

22373㎏

出料④湿成品总投料量-离心出来母液-废弃物

652269㎏-436890㎏-22373㎏

193866㎏

7流化床物料衡算

依照物料衡算干燥物料总重为193866㎏含水量为4即230114㎏

进行完全脱水即干燥失重为7755㎏

由于流化床排空系统和机器自身导致损耗普通为0150～0171本次设计取0150因此损耗量为193866㎏0150291㎏

在沉降室和扑集器得到粉子渣子质量为291㎏

由总产率为8597成品量16666667㎏符合设计规定

综合以上计算得

进料①来自于精制离心机湿成品193866㎏

出料②得到成品166667㎏

六能量衡算

1反映罐能量衡算基本公式

反映罐能量衡算可表达如下

Q1Q2Q3Q4Q5Q6

Q1------对氨基苯酚和冰醋酸带入设备热量KJ

Q2------加热剂水蒸汽传给物料热量KJ

Q3------过程反映热KJ

Q4------生成对乙酰氨基酚带走热量KJ

Q5------加热剂水蒸汽带走热量KJ

Q6------设备向环境散失热量KJ

t1------对氨基苯酚和冰醋酸带入设备温度℃t120℃

t2------加热剂水蒸汽进入温度℃t2140℃

t3------最后反映罐中温度℃t3130℃

t4------物料流出时温度℃t4130℃

t5------加热剂水蒸汽流出时温度℃t5130℃

2比热容计算

一经《化学基本数据手册》可查得乙酸与醋酐比热容见下表

二ASP与SA比热容计算

大多数液体比热容在17～25KJ㎏·℃之间少数液体例外如液氨与水比热容比较大在4左右而汞和液体金属比热容较小

液体比热容普通与压强无关随温度上升而稍有增大

作为水溶液比热容近似计算可先求出固体比热容再按下式计算

CCs×n1-n

式中C------水溶液中比热容KJ㎏·℃

Cs-----固体比热容KJ㎏·℃

n------水溶液中固体质量分数

对于绝大多数有机化合物其比热容可运用下表求得先依照化合物分子构造将各种集团构造摩尔热容数值加和求出摩尔热容再由化合物分子量换成比热容

表1基团构造摩尔热容[Jmol·℃]

基团

温度C6H5--NH2-NH--CO-OH-CH320℃1163661695110433441904136130℃14366----------473282585162因此

ASP比热容[C6H5--NH2-NH--CO-OH-CH3]15116

AS比热容[C6H5--NH2-OH]10910

经以上式子可求得所需比热容KJ㎏·℃

对氨基酚比热容

20℃1010910202

130℃10910207

对乙酰氨基酚比热容

20℃1446195

130℃58516215116215

冰醋酸比热容

20℃60211

130℃60303

表2所需比热容

温度

名称20℃130℃冰醋酸

对乙酰氨基酚

对氨基酚211

195

202303

215

2073能量衡算

31Q1与Q4

Q1与Q4均可用下式计算

Q1Q4∑mctKJ

式中m---输入输出设备物料质量㎏

c---物料平均比热容KJ㎏·℃

t---物料温度℃

运用1

Q1∑mct

[128503㎏×211KJ㎏·℃139925㎏×202KJ㎏·℃]×20℃

111×KJ

Q41666667㎏×215KJ㎏·℃×130℃

466×KJ

32Q2与Q5

Q2与Q5均可用下式计算

Q2Q5∑mctKJ

式中m---水重量㎏

c---水蒸汽比热容KJ㎏·℃

t---温度℃

Q21000×136682㎏300天×42KJ㎏·℃×140℃

2688×105KJ

Q51000×136682㎏300天×42KJ㎏·℃×130℃

2488×105KJ

33Q3

Q3

1000544KJmol×1516gmol

8192×105KJ

由Q1Q2Q3Q4Q5Q6

因此Q6Q1Q2Q3-Q4-Q5

111×105KJ2688×105KJ823×105KJ-466×105KJ-2488×105KJ

668×105KJ

七重要工艺设备计算

1工艺设备选型原则

1为提高产品质量节约投资减少能耗并满足GMP规定工艺设备选用国内先进成熟可靠设备使建成后生产装备达到国内先进水平

2凡接触物料精干包岗位容量和管件均选用不锈钢材料

3设备选型为将来阿司匹林扩产留有余地

2重要工艺设备计算

21酰化反映结晶罐

依照物料计算醋化反映总量为536856公斤物料比重为125生产周期为24小时醋化罐装料系数为086拟选L酰化罐则需设备台数为

N249台

故选用3台L酰化反映结晶罐能满足生产需要

22冰醋酸计量罐

依照物料计算冰醋酸总量为128503公斤物料比重为09生产周期为24小时罐装料系数为086拟选1000L计量罐则需设备台数为

N1000166台

故选用2台1000L冰醋酸计量罐能满足生产需要

23稀醋酸计量罐

依照物料计算稀醋酸总量为69994公斤物料比重为095生产周期为24小时罐装料系数为086拟选1000L计量罐则需设备台数为

N0000857台

故选用1台1000L稀醋酸计量罐能满足生产需要

24酸母液计量罐

依照物料计算酸母液总量为268428公斤物料比重为09生产周期为24小时罐装料系数为086拟选L计量罐则需设备台数为

N1734台

故选用2台L酸母液计量罐能满足生产需要

25精制脱色罐

依照物料计算脱色总量为652269公斤物料比重为15生产周期为12小时罐装料系数为086拟选1000L脱色罐则需设备台数为

N00022528台

故选用3台1000L精制脱色罐能满足生产需要

26酸洗离心机

依照物料计算液总量为60685公斤物料比重为15生产周期为8小时罐装料系数为086拟选1000L则需设备台数为

N0031562台

故选用2台1000L离心机能满足生产需要

27稀醋酸储罐应至少储备5天量

依照物料计算稀醋酸总量为69994公斤物料比重为095生产周期为24小时罐装料系数为086拟选10000L计量罐则需设备台数为

N00000857台

故选用1台10000L稀醋酸计量罐能满足生产需要

28冰醋酸储罐应至少储备五天量

依照物料计算冰醋酸总量为128503公斤物料比重为09生产周期为24小时罐装料系数为086拟选10000L计量罐则需设备台数为

N100001195台

故选用2台10000L冰醋酸计量罐能满足生产需要

4重要尺寸

41容积为10000L

设

取D1800mmH3750mm

壁厚

筒体14mm封头15mm

视镜Dg125

42容积为L

设

取D1050mmH2200mm

壁厚

筒体8mm封头12mm

视镜Dg125

43容积为1000L

设

取D850mmH1750mm

壁厚

筒体12mm封头11mm

视镜Dg125

3重要设备选型

表1设备一览表

设备名称编号台数材质规格型号搅拌型号转速1酰化反映结晶罐R210901-R2109273不锈钢L框式63转分2冰醋酸计量罐V210601-V2106042不锈钢1000L3稀醋酸计量罐V210701-V2107041不锈钢1000L4酸母液计量罐V210801-V2108042不锈钢L5稀醋酸储罐V211301-V2113271不锈钢10000L6冰醋酸储罐V100101-V1001032不锈钢10000L7脱色罐V2116011-V21160123不锈钢1000L8离心冲料计量器M211701-M2117042不锈钢1000L9离心机R211101-R2111272不锈钢LGZ-125010石墨冷凝机L210501-R210504

2石墨YKA4011电动葫芦L220401-L2204026铸铁1T×6m八技术安全及劳动保护

1各岗位应严格按本岗位操作法操作不得违背

2检查系统要干净防止渗漏

3压滤时压力不得超过015MPaGBT21892冰醋酸《中华人民共和国药典》二部醋酐《中华人民共和国药典》二部重亚硫酸钠GBT无水硫酸钠GBT活性炭《中华人民共和国药典》二部纯水《中华人民共和国药典》二部1．1对乙酰氨基苯酚粗品质量原则

项目公司原则检查办法外观白色或浅色粒状结晶目测气味无酸气鼻闻水份3干燥恒重法含量测定95重氮化法1．2对乙酰氨基苯酚成品质量原则

项目公司原则性状本品为白色结晶或结晶性粉未无臭味微苦本品在热水或乙醇中易溶在丙酮中溶解在水中略溶熔点本品熔点为168-172类别1应呈正反映2应呈正反映乙醇溶液澄清度与颜色溶液应澄清无色如显浑浊与1号浊度原则液比较不得更浓如显色与棕红色2号或橙红色2号原则比色液比较不得更深酸度应为55-65氯化物应不得过002关于物质供试溶液如显杂质斑点与对照品溶液主斑点比较不得更大更深对氨基酚应不得过0005干燥失重应不得过05炽烧残渣应不得过01重金属不得过百万分之十微生物细菌≤100个g霉菌和酵母菌≤100个g大肠杆菌不得检出含量测定按干品计算含C8H9NO2应为980-10201．3对氨基酚质量原则

项