年产500吨对乙酰氨基酚的车间基本工艺设计.docx

1、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

2、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

3、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pH 42-46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13小时蒸酸速度在4060L半小时温度不高于117第稀酸料为032036MPa母液套用为0

4、35040MPa整个反映过程约为1113小时蒸酸总量在640800L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340584L水洗用量为523800L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13001500kg 折干 母液套用粗品为14801760L母液套用次数最高为8次初制流程图

5、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860940L之间蒸酸过程约需68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475725L水洗用量为11251625L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13001500kg 折干 回收母液11001200L精制离心后湿对乙酰氨基酚进入

6、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80100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5010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1520min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

7、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335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0102Mpa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

8、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 0

9、5m 5m 浮游菌个m3沉降菌个m3 100级 3500 0 5 1 10000级 35000 200 100 3 100000级 350000 200 10 300000级 10500000 6000 15 33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

10、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

11、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13855100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

12、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13855 8597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089091 139925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 139925090098 128503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 139925128503 268428由此投入反映罐母液量为2684281 268428综合以上计算得进料对氨基苯酚投料量 1666667 1399

13、25冰醋酸投料量 139925090098 128503进料进入反映罐母液量2684281 268428出料此工艺过程可近似不考虑损耗即完全出料即出料 对氨基苯酚投料量冰醋酸投料量投入反映罐母液量 139925128503268428 536856完全进入离心机中进料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767 536856767 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

14、536856699946698 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 53685669994-406468 82 综合以上计算得 进料来自于酰化反映罐出料 对乙酰氨基酚溶液 536856进料 投入稀醋酸量 对乙酰氨基酚溶液767 536856767 69994出料湿品对乙酰氨基酚 总投料量-离心出来母液 53685669994-406468 82 进入水洗离心工艺进料并且要保证湿品中HAC含量25本设计计算时取25出料离心出来母液 总投料量6698 536856699946698 4064683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

15、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710 82710 140267又依照离心机脱水能力经验值为42因此 脱水量 总投料量42 8214026742 143073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065070本次设计取值为068因此可拟定损耗量 82140267068 2316以此得出粗品对乙酰氨基酚 总投料量-损耗-量脱水量 82140267-2316-143073 195260进入精制脱色工艺进料综合以上计算得进料来自于酸洗离心出料湿品对乙酰氨基酚 195260进料洗剂水量 湿品对乙酰氨基酚710 195260

16、710 136682出料出粗品对乙酰氨基酚 总投料量-损耗-量脱水量 82140267-2316-143073 195260出料脱水量 总投料量42 8214026742 1430734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粗品 195260进料纯净水用量 433911进料活性炭用量 17356出料通过脱色进料进料进料完全出料即出料 19526043391117356 646527完全进入精制结晶罐进料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

17、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精制脱色罐出料 646627进料亚硫酸钠溶液用量 5641出料进料和进料混合结晶即出料 6466275641 652269完全进入精制离心罐进料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6698 6522696698 436890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343 652269343 22373湿成品 总投料量-离心出来母液-废弃物 652269-436890-2237 213142综

18、合以上计算得进料精制结晶罐出料 652269出料离心出来母液 总投料量6698 6522696698 436890出料废弃物 总投料量343 652269343 22373出料湿成品 总投料量-离心出来母液-废弃物 652269-436890-22373 1938667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01500171本次设计取0150因此损耗量为1938660150 291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

19、进料来自于精制离心机湿成品 193866出料得到成品 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 Q1Q2Q3 Q4Q5Q6Q1-对氨基苯酚和冰醋酸带入设备热量KJQ2-加热剂水蒸汽传给物料热量KJQ3-过程反映热KJQ4-生成对乙酰氨基酚带走热量KJQ5-加热剂水蒸汽带走热量KJQ6-设备向环境散失热量KJt1-对氨基苯酚和冰醋酸带入设备温度 t1 20t2-加热剂水蒸汽进入温度 t2 140t3-最后反映罐中温度 t3 130t4-物料流出时温度 t4 130t5-加热剂水蒸汽流出时温度 t5 1302 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

20、二ASP与SA比热容计算大多数液体比热容在1725KJ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 C Csn 1-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J mol 基团温度 C6H5- -NH2 -NH- -CO -OH -CH3 20 11636 6169 5110 4334

21、 4190 4136 130 14366 - - 4732 8258 5162 因此ASP比热容 C6H5- -NH2 -NH- -CO -OH -CH3 15116AS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 1010910 202130 10910 207对乙酰氨基酚比热容20 1446 195130 585162 15116 215冰醋酸比热容20 60 211130 60 303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 211195202 303215207 3能量衡算31 Q1与Q4Q1与Q4均可用下式

22、计算Q1Q4 mct KJ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1Q1 mct 128503211KJ139925202 KJ 20 111KJ Q4 1666667215 KJ 130 466KJ32 Q2与Q5Q2与Q5均可用下式计算Q2 Q5 mct KJ式中m-水重量 c-水蒸汽比热容KJ t-温度Q2 1000136682300天42 KJ140 2688105KJQ5 1000136682300天42 KJ130 2488105KJ33 Q3Q3 1000544KJmol1516gmol 8192105KJ由Q1Q2Q3 Q4Q5Q6因此Q6 Q1Q

23、2Q3-Q4-Q5 111105KJ2688105KJ823105KJ-466105KJ-2488105KJ 668105KJ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N 249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

24、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N 1000 166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N 000 0857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N 1734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

25、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N 0002 2528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N 003 1562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N 0000 0857台故选用1台10000L稀醋酸计量罐能满足生产需要28冰醋

26、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N 10000 1195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D 1800mmH 3750mm壁厚筒体14mm封头15mm视镜Dg12542容积为L设取D 1050mmH 2200mm壁厚筒体8mm封头12mm视镜Dg12543 容积为1000L设取D 850mmH 1750mm壁厚筒体12mm封头11mm视镜Dg1253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

27、 转速 1 酰化反映结晶罐 R210901-R210927 3 不锈钢 L 框式 63转分 2 冰醋酸计量罐 V210601-V210604 2 不锈钢 1000L 3 稀醋酸计量罐 V210701-V210704 1 不锈钢 1000L 4 酸母液计量罐 V210801-V210804 2 不锈钢 L 5 稀醋酸储罐 V211301-V211327 1 不锈钢 10000L 6 冰醋酸储罐 V100101-V100103 2 不锈钢 10000L 7 脱色罐 V2116011-V2116012 3 不锈钢 1000L 8 离心冲料计量器 M211701-M211704 2 不锈钢 1000L

28、 9 离心机 R211101-R211127 2 不锈钢 LGZ-1250 10 石墨冷凝机 L210501-R210504 2 石墨 YKA40 11 电动葫芦 L220401-L220402 6 铸铁 1T6m 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015MPaGBT 21892 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 11 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

29、 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 12 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980-1020 13 对氨基酚质量原则项