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1、 1 制药设备与工程设计课程实验报告 实验题目年产5000万片0.3g/片阿司匹林肠溶片生产工艺设计 学生姓名 学号 设计时间 2013 年 12 月 19 日 2013年 12 月 28 日 一、设计内容及要求 1. 查阅收集资料和相关规范标准确定藿香正气口服液生产工艺、确定工艺流程及净化区域划分 2. 确定相关参数进行物料衡算、能量计算及设备选型 3. 按GMP规范要求设计、绘制车间工艺流程图及平面布置图 4. 编写设计说明书。 二、设计进度安排 2013.12.19-2013.12.22 设计资料和相关基础数据收集、查询确定工艺流程及洁净区划分 2013.12.23-2013.12.26
2、 完成物料衡算、能量衡算、设备计算和选型编写设计说明书 2013.12.27-2013.12.28 完成车间工艺流程图及平面布置图的绘制。 三、设计成果 1. 设计说明书一份包括工艺概述、工艺流程及净化区域划分说明、物料衡算、能量计算、工艺设备选型说明、工艺主要设备一览表、车间工艺平面布置说明、车间技术要求 2. 车间工艺流程图 3. 工艺平面布置图一套。 成绩评定 评分要素 得分 教师评语 设计原理 30% 设计质量 30% 设计说明书 30% 设计态度与纪律10% 总成绩 2 目录 目录 . 1 1 概述 . 3 1.1阿司匹林的药理性质.3 1.1.1 理化性质 . 4 1.1.2 临
3、床上用途 . 4 1.2 国内外生产现状 . 4 12.1 市场分析 . 4 1.2.2 生产情况 . 5 1.2.3 市场情况 . 6 2 生产工艺 . 7 2.1 设计内容 . 7 2.2 生产工艺 . 7 2.3 生产工艺流程确定 . 7 2.3.1 生产工艺流程 . 7 2.3.2 工艺流程图 . 8 2.4 工艺过程说明 . 8 2.4.1 醋化岗位 . 8 2.4.2 酸洗离心洗涤 . 8 2.4.3 水洗离心洗涤 . 9 2.4.4 干燥岗位 . 9 2.4.5 回收岗位 . 9 3 物料衡算 . 10 4 能量衡算 . 10 4.1 反应罐能量衡算 . 10 4.1.1 比热容
4、的计算 . 11 4.1.2 能量衡算 . 12 5 主要工艺设备计算. 12 5.1 工艺设备选型原则 . 12 3 5.2 主要设备选型.12 6 车间布置设计 . 13 6.1 概述 . 13 6.2 车间布置设计的依据 . 14 6.3 车间布置设计应考虑的因素 . 14 6.4 车间布置设计的程序 . 15 6.5 车间设计的成果 . 15 7 公用工程 . 15 7.1 三废处理 . 15 7.2排水系统.16 7.3 电气和照明 . 17 7.3.1 电气设计和安装 . 17 7.4 环境消毒 . 18 7.4.1 灭菌与消毒 . 18 7.5消防.18 7.5.1 消防依据.
5、18 7.5.2专业设计对消防要求的考虑和采取措施.19 8 技术经济 . 19 设计体会 . 20 参考文献 . 26 1 摘要 阿司匹林是历史悠久的解热镇痛药正如被医生发现的众多用处一样令人惊讶阿司匹林的故事也是令人惊叹和丰富的。它起源于一种当地的草本药物作为常见止痛药的作用的延伸。现在由于这种药物要保护生命方面的潜在价值它的角色在不断地改变着。这些都是世界各地数以千计的医生和科学家的功劳。 4 阿司匹林发展史公元前400年希腊医生希波克拉底给妇女服用柳叶煎茶来减轻分娩的痛苦。公元1763年奇平诺顿与牛津镇相邻的爱德华斯顿用晒干的柳树皮给教区内的50位患有风湿热的病人治病。并在寄给伦敦皇
6、家会的信上讲述了他的这一发现。1823年在意大利从柳树中提取出有用的成分命名为水杨苷。1838年瑞士和德国的研究者从绣线菊中同样发现了水杨苷。1853年法国科学家从水杨苷中提取出水杨酸但是对胃肠的刺激很大。1893年德国科学家发现给水杨酸加上一个乙酰基这样减少了它的刺激作用。1897年德国拜耳公司的霍夫曼开发了并拥有人工合成水杨酸或者叫阿司匹林的专利。第一个临床试验开始了。1899年临床试验获得成功阿司匹林成功投入市场。1914年由于一战国际药物贸易受到阻碍。澳大利亚的药学家GR 尼古拉斯发明了一种提取阿司匹林的新方法。1930年拜耳的专利没有了。阿司匹林变成了非专利药品。1974年阿司匹林在
7、预防心脏病方面的功效得到埃尔伍德教授的证实。1982年英国科学家约翰?文和另两位瑞典的同事苏呐.贝里斯特伦、本特.萨穆埃尔松因发现阿司匹林在抑制前列腺素的增殖方面的作用而获得诺贝尔医学奖。1989年美国研究人员报告早期的研究表明阿司匹林可能推迟高级别痴呆的开始期,1994年鹿特丹科学家Henk C S Wallenburg实验证明阿司匹林可能帮助治疗孕妇的先兆子痫综合症。1995年美国研究人员发现阿司匹林保护肠癌的证据。 阿司匹林于1898年上市近年来发现它还具有抗血小板凝聚的作用于是重新引起了人们极大的兴趣。将阿司匹林及其他水杨酸衍生物与乙烯醇、醋酸纤维素等含羟基聚合物进行熔融酯化使其高分子
8、化所得产物的抗炎性和解热止痛性比游离的阿司匹林更长效。 阿司匹林肠溶片是阿司匹林的肠溶胞衣剂型阿司匹林作成肠溶胞衣片可以避免阿司匹林对胃的刺激。 1.1 阿司匹林的的药理性质 阿司匹林化学名为2一(乙酰氧基)苯甲酸又名醋柳酸或乙酰水杨酸。1897年由水杨醋和醋酐反应制成是应用最早和最广泛的解热镇痛药临床应用已逾百年。 药理学 镇痛作用主要是通过抑制前列腺素及其他能使痛觉对机械性 5 或化学性刺激敏感的物质如缓激肽、组胺的合成属于外周性镇痛药。但不能排除中枢镇痛可能作用于下视丘的可能性 抗炎作用确切的机制尚不清楚可能由于本品作用于炎症组织通过抑制前列腺素或其他能引起炎性反应的物质如组胺的合成而起
9、抗炎作用。抑制溶酶体酶的释放及白细胞趋化性等也可能与其有关 解热作用可能通过作用于下视丘体温调节中枢引起外周血管扩张皮肤血流增加出汗使散热增加而起解热作用。此种中枢性作用可能与前列腺素在下视丘的合成受到抑制有关 抗风湿作用本品抗风湿的机制除解热、镇痛作用外主要在于抗炎作用 抑制血小板聚集的作用是通过抑制血小板的环氧酶减少前列腺素的生成而起作用。 1.1.1 理化性质 本品为白色结晶或结晶性粉末无臭或身徽酸臭味徽酸。徽溶于水易溶于乙醇。显酸性可溶于碳酸钠及氢氧化钠。稳定性差极易水解生成水杨酸(具毒副作用)和醋酸。中国药典规定要检查游离水杨酸遇三氯化铁试液显紫堇色。生产中还可产生醋酸苯酯、水杨酸苯
10、酯和乙酰水杨苯酯。这些杂质由于不含羧基故不溶于碳酸钠试液中。产生的少量乙酰水杨酸酐杂质可引起过敏反应。 用途本品的解热、镇痛、抗炎作用较强能选择地使细胞内环氧合酶(cox)乙酰化抑制环氧合酶(cox)的活性影响下丘脑中枢致热因子前列腺索(PG)的合成使体温中枢恢复调节体温的正常反应。 1.1.2 临床上用途 本品为非甾体抗炎药。临床可用于下列情况。 1、镇痛、解热可缓解轻度或中度的疼痛如头痛、牙痛、神经痛、肌肉痛及月经痛也用于感冒和流感等退热。本品仅能缓解症状不能治疗引起疼痛和发热的病因故需同时应用其他药物对病因进行治疗。 2、抗炎、抗风湿为治疗风湿热的常用药物用药后可解热、使关节症状好转并使
11、血沉下降但不能去除风湿热的基本病理改变也不能治疗和预防心脏损害及其他合并症。 3、关节炎除风湿性关节炎外本品也用于治疗类风湿关节炎可改善症状但须同时进行病因治疗。此外本品也用于骨关节炎、强直性脊柱炎、幼年型关节炎以及其他非风湿性炎症的骨骼肌肉疼痛也能缓解症状。但近年在这些疾病已很少应用本品。 4、抗血栓本品对血 6 小板聚集有抑制作用可防止血栓形成临床用于预防一过性脑缺血发作、心肌梗死、心房颤动、人工心脏瓣膜、动静脉瘘或其他手术后的血栓形成。也可用于治疗不稳定型心绞痛。 5、儿用于皮肤粘膜淋巴结综合征川崎病的治疗。 1.2国内外生产现状 1.2.1 市场分析 百年老药阿司匹林凭借其低廉的价格和
12、较小的不良反应赢得了市场的普遍认可现已成为世界上最重要的解热镇痛药之一。近年来阿司匹林的适用范围已从解热镇痛药向心血管病预防用药领域扩展在心血管病预防用药量不断增加的推动下其市场得到进一步的上升空间。事实上除了心血管病方面阿司匹林还在其他疾病上有独特的疗效例如防治糖性白内障、治疗抗生素所致听力障碍、抗衰除皱、改善老年男性性功能、治疗艾滋病、癌症等 。 1.2.2 生产情况 从 2O世纪5O年代开始生产至今我国的阿司匹林产业经历了半个世纪的调整 目前持有阿司匹林原 料药生产批准文号的企业 有 16家已通过原料药GMP认证的企业有 10家生产规模超过千吨的企业 有8家。多年来我国阿司匹林主要生产企
13、业有3 家_山东新华制药集团、南京制药厂、吉林恒河制药有限公司。这三大企业的年产能都超过3000吨产量和出口量多年来占据全国85左右的份额呈三足鼎立之势。 但近年来这种三足鼎立的局面在悄然发生变化。南京制药厂阿司匹林原生产规模为3500吨、年产量3000吨后因环保问题几年前将原料药生产厂区搬迂到南京化学工业园区。搬迁后的生产 尚未恢复到以前水 平。吉林恒河 制药 有 限公 司原生 产规模为 4500吨、年产量3500吨前不久亦因环保问题正在 进行厂区搬迁老厂区的阿司匹林已停产新厂区生产正在建设之中。 最近以来山东新华制药集团的阿司匹林产销量增长迅速该产品已成为企业的重点产品之一生产 规模一扩再
14、扩产能已由1996年的 2000吨扩大到目前的8000吨左右年产量已从1996年的 1000多吨增长到6000多吨占全国 7 的近60成为我国阿司匹林生产当之无愧的龙头老大。该企业的阿司匹林多年来大部分出口欧美市场 出口量约占全国的70。 2007年新华制药和山东隆信集团共同出资组建了山东新华隆信化工有限公司生产阿司匹林主要原料水杨酸年产能达到12000吨成为 中国最大的水杨酸生产基地从而为山东新华 制药集 团进一步扩大阿司匹林产能打下了基础。 由于受到国内外阿司匹林市场需求旺盛以及南京制药、吉林制药等厂区搬迁造成市场供应空缺等因素的刺激有不少企业加大了对 阿司匹林生产 的投入一些企业 的规模
15、和产量在迅速扩大成为阿司匹林生产的新主力军如河北敬业化工集团医药化工分公司、陕西华阴锦前程药业有限公司、牡丹江双友化工制药有限公司、湖南中南制药有限公司等等。这些企业都已通过了阿司匹林原料药 GMP认证年生产规模都达到1500吨以上。其中河北敬业化工集团医药化工分公司生产规模达到 3000吨年产量为2500吨陕西华阴锦前程药业有限公司生产规模达到2500吨年产量达2000吨成为阿司匹林生产的后起之秀。 1.2.3 市场情况 近年来由于化工原料、基本能源、环保治理、人工费用等各项开支都在不断上涨人民币汇率逐步走高推动了阿司匹林生产成本有较大上升企业面临的成本压力越来越大。21世纪初阿司匹林国内市
16、场价格在每公斤1517元人民币 到2006年已达到每公斤 2223元人民币。 目前为每公斤2425元人民币有企业DC一90规格阿司匹林报价达每公斤3537元人民币。自2007年 7月 1日起国家调整了阿司匹林等众多医药原料药出口退税税率税率从 13下调至 5降低了8个百分点。受此影响阿司匹林出口价格仍有上升的动力。此外国家的环保治理力度也在加大人民币汇率还会上升预计今后阿司匹林价格仍会稳中趋升。 国外市场发展稳定 20世纪80年代阿司匹林占美国解热镇痛药市场的50-60其中13用于抗风湿治疗。90年代初由于其他解热镇痛药的崛起挤占了阿司匹林的部分市场份额使其市场占有率有所下降但最近几年又不断回
17、升。目前阿司匹林占美国解热镇痛药市场销售额的2527扑热息痛占45左右布洛芬 8 占2325其他解热镇痛药占5左右。据零售额统计显示近几年美国市场上阿司匹林是惟一个销售额增长的解热镇痛药产品。90年代中期美国阿司匹林销售额为5.5亿美元左右到20世纪末销售额达到5.8亿美元左右年均增幅约为0.91.1%而同期其他解热镇痛药销售额下降或持平。 国内市场前景光明 长期以来我国阿司匹林年消费量一直在3000t左右徘徊仅占世界消费量的7明显低于发达国家。最近几年我国消费量有所增长达到每年4000t。特别是阿司匹林制剂的市场销售额有了较快的增长2000年我国阿司匹林片剂产量达到100多亿片。但是增长的大
18、部分是防治中老年人心脑血管疾病的小剂量阿司匹林解热镇痛药市场的阿司匹林的研究进展及发展前景阿司匹林消费量增长幅度不大。 近年来由于美国生产的阿司匹林已大幅减少转而向国际市场上购买使我国阿司匹林出口美国的数量大幅增加。从长远来看随着我国加入世贸组织以及阿司匹林生产企业管理和技术水平的不断提高我国企业在国际市场上的竞争力将会越来越强。今后我国将成为世界阿司匹林的主要生产国和出口国产量和出口量都会不断增加发展前景看好。 2 生产工艺 2.1 设计内容 本设计以年产5000万0.3/片阿司匹林的生产工段采用比较成熟的合适的酰化法进行生产。 2.2 生产工艺 阿司匹林的传统制备方法是以浓硫酸作催化剂进行
19、O酰化反应产率一般在75%左右但浓硫酸对设备的腐蚀性较大对环境污染大且易发生副反应而使产品色泽深不利于提纯。研究表明可用固体超强酸或多酸来代替浓硫酸作催化剂但这些方法的制备过程较为复杂需要专用设备。因此就必须寻找一种催化效果良好、简单易得同时对环境污染较小的可以进行工业化的新型催化剂。 9 本设计采用酰化法来生产阿司匹林以水杨酸作为起始原料经过酰化、粗制、精制、等化学、物理过程生产阿司匹林产品。 本设计主要分为三个工段:第一工段为反应阶段、第二工段为粗制阶段、第三工段为精制阶段。 化学反应方程式为 OHOOHH3CCOOHH3CCOOCOCH3OHOOCCH3OH 2.3 生产工艺流程确定
20、2.3.1工艺流程设计 配料比;水杨酸醋酸酐乙酸钠=1:1.4;0.07 本设计选择间歇式操作将原料投入酰化釜中升温一个小时釜温达到75摄氏度打开搅拌式浆釜反应放热打开冷凝器使反应物料保持在液态反应温度控制在75摄氏度到80摄氏度之间过低的温度使反应不完全反应时间过长;升高温度容易产生许多副产物使产品质量下降因此控制反应时间和温度很重要反应时间为六小时当反应液中水杨酸含量低于0.02%时停止反应。关闭冷凝器通入冷水冷却至室温投入洁净釜内结晶用离心机过滤收集乙酰水杨酸粗品收集母液供下批使用。将粗品投入结晶釜内通过计量罐进入结晶釜内通入蒸气加热到40摄氏度打开搅拌桨搅拌均匀混合后通入冷却水冷却至结
21、晶用离心机过滤干燥、过筛后得成品废液进行处理并回收。 在制备过程中涉及到的单元操作有: 1:酰化反应 2冷冻结晶 3离心及洗涤 4干燥 5分离 6过滤 2.3.2 生产工艺流程 醋酐.水杨酸酰化酸洗离心水洗离心气流干燥旋风分离阿司匹林 10 2.3.3工艺流程图 2.4 工艺过程说明 2.4.1 醋化岗位 第一次投料按醋酐总量与含量计算水杨酸总投料量检斤称重将总投料量的三分之二水杨酸投入醋化罐中再将醋酐一次全部加入罐中在搅拌情况下水汽加热1h使内温升到8084析出晶体保温40min60min后缓慢均匀降温到55。 第二投料待罐内降至55时把剩余的三分之一水杨酸投到醋化罐中。水温升温90min
22、至8082保温1h取样测终点游离水杨酸0.15如终点不到可延长保温时间或补加醋酐直到终点。检查合格方可进行第二次降温缓慢降至70将已溶解的回收品溶液通过过滤器抽入反应罐中【回收品+粉母液=11.70kg/L,加温8080】抽滤完毕保温30min用水汽混合降至50缓慢加入同温的稀释母液200L300L,然后用水蒸气继续降温至40夏天或30冬天全开冷水降至1518查终点合格后放料夏天30可用盐水进行后期降温夏季2224放料 2.4.2 酸洗离心洗涤 用550.15Kg冰醋酸将渗滤好的湿的阿司匹林在渗滤槽中全部洗涤一次洗均用真空将渗滤好的乙酰水杨酸抽入料斗再放入离心机中把料摊平慢车水杨酸 酸酐 母液
23、 酰化 酸洗离心 水洗离心 气流干燥 母液 旋风分离 阿司匹林 11 均匀后在全速开车甩15min甩开母液和洗涤水酸停车将离心机中的乙酰水杨酸抽入水洗料斗中含酸量2.5洗涤水含酸量13。 2.4.3 水洗离心洗涤 将料斗中物料放入离心机中用手将料摊开用含0.2磷酸的水洗200L/机将含磷酸水甩净再用清水10L洗涤全速甩20min25mim含水量3.0将料抽入干燥斗中。洗涤水为本岗自制的蒸馏水氯化物合格。 2.4.4 干燥岗位 将料斗中的湿品乙酰水杨酸放入湿品料仓中经螺旋推进器送入流化床干燥器内控制进风口压800Mpa进口温度7884进行干燥经旋风分离器分去粉子其尾气经袋滤器后排空沸腾流化床的
24、成品经冷风段并经过筛机筛去渣子成品进入干品料仓分装成袋25Kg成桶出口25Kg待检验合格后包装准备入库每批清理一次粉子称重交醋化岗处理。 2.4.5 回收岗位 一次母液回收处理一次母液升温65经膜式发器在真空-0.088Mpa条件下蒸酸每小时处理400L500L膜式蒸发器气压0.2Mpa,蒸出的醋酸经酸洗一部分做洗涤酸用其余经检验合格含量98.5入库浓缩液入结晶罐降温析结果再溶掉部分细粉留下品种保温2h4h,缓慢降温至4050放料离心用冰醋酸洗涤后全速离20min得回收品经检验合格后交酰化套用母液循环回收。 循环母液处理循环回收母液与一次母液体积比11.52配比在96100保温1.5h3h以一
25、次母液回收方法进行处理回收乙酰水杨酸。 循环母液处理循环回收母液套用20批左右其胶体增多无法正常回收故而可将残液中加入冰醋酸其配比为11.11.5保温3h5h对胶体进行酸解而后再蒸馏降温结晶离心回收乙酰水杨酸酸化二次后再不能回收乙酰水杨酸将残液进行蒸酸汽压0.2Mpa蒸至不能出酸后再加水蒸稀酸蒸酸剩余的残液再加水稀释打入水解罐加氢氧化钠溶液进行碱解4h6h温度95100ph为910得水杨酸钠碱解液打入酸析罐用30左右的稀硫酸溶液4550温度下进行酸析得回收工业水杨酸ph1.0终点到降 12 温到30离心放到料用30的水洗至硫酸盐1全速甩干水分含水分15得到回收工业酸品再经干燥室70出料检斤化验
26、后干品送升华室重投回手升华酸。 3 物料衡算 计算依据 年产量5000万片 0.3g/片 年工作日300 天除去节假日 日产量50Kg 总收率90.4% 本数据为网上借鉴数据物料计算以批产量为基准。 以年产5000万片 0.3g/片计工艺设计中以生产装置每年生产300天计每天工作8小时为间歇式生产。工艺中原料的反应步骤消耗时间最长所以每批物料的生产周期为两小时则每天可生产4批阿司匹林产品每批理论生产阿司匹林的量为5000万x0.3g/300/4=12.5kg/批由于阿司匹林的总收率为90.4%所以实际值为12.5/90.4%=13.83kg/批 进料 进料 进料 出料 出料 出料 物料名称 质
27、量 Kg/批 摩尔mol/批 物料名称 质量 Kg/批 摩尔mol/批 水杨酸 10.6 0.077 阿司匹林 13.8 0.077 乙酸酐 15.9 0.156 乙酸 4.5 0.075 浓硫酸 2.8 0.023 乙酸乙酯 12.8 0.058 水 25 1.389 废水 39.2 乙酸乙酯 16 0.072 总计 70.3 总计 70.3 4 能量衡算 4.1 反应罐能量衡算 Q1 、t1 Q4 、t4 Q2 、t2 Q5 、t5 反应罐 Q3、t3 13 Q6 反应罐能量衡算可表示如下式 Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 Q1-SA与醋酐带入设备的热量KJ Q2-加热剂水蒸汽传给物
28、料的热量KJ Q3-过程反应热KJ Q4-生成ASP与醋酸带走的热量KJ Q5-加热剂水蒸汽带走的热量KJ Q6-设备向环境散失的热量KJ t1-SA与醋酐进入设备的温度t1=20 t2-加热剂水蒸气的进入温度t2=142.9 t3-最终反应罐中温度t3=80 t4-物料流出时的温度t4=80 t5-加热剂水蒸汽流出时的温度t5=80。 4.1.1 比热容的计算 一经化学基础数据手册可查得乙酸与醋酐的比热容见下表 二ASP与SA比热容的计算 大多数液体的比热容在1.72.5KJ/(kg.)之间少数液体例外如液氨与水的比热容比较大在4左右而汞和液体金属的比热容比较小。 液体比热容一般与压强无关随
29、温度上升而稍有增大。 作为水溶液比热容的近似计算可先求出固体的比热容再按下式计算 C=CS a + (1-a) 式中 C-水溶液的比热容KJ/(Kg.); CS-固体的比热容KJ/(Kg.); a-水溶液中固体的质量分数。 对于绝大多数有机化合物其比热容可利用下表求得。先根据化合物的分子结构将各种基团结构的摩尔热容数值加和求出摩尔热容再由化合物 14 名称 Cp 温度 的分子量换成比热容。 表6基团结构摩尔热容J/(mol.) 基团 C6H5 COOH O CO OH CH3 温 度 20 116.36 77.78 29.62 43.34 41.90 41.36 80 131.06 90.84
30、 30.68 45.38 63.68 46.40 所以ASP的比热容 = (C6H5-) + (-COOH) + (-O-) + (-CO-) + (-CH3)/180.2 AS的比热容 = (C6H5-) + (-COOH) + (-OH) /138.1 经以上式子可求得所需比热容KJ/Kg 表7比热容KJ/Kg 20 80 乙酸 1.35 1.41 醋酐 1.99 2.01 阿司匹林 2.26 水杨酸 1.71 2.07 4.1.2 能量衡算 1. Q1与Q4 Q1与Q4均可用下式计算 Q1Q4=mct KJ; 式中 m-输入输出设备的物料质量Kg c-物料的平均比热容KJ/Kg; t-物
31、料的温度 利用1Q1=mct 2604.89Kg1.71KJ/Kg+2206.18Kg1.99 KJ/Kg20 15 =1.77105KJ Q4=(3333Kg2.26 KJ/Kg+1569.421.41 KJ/Kg) 80 =7.80105 KJ 2. Q2Q5 Q2与Q5军可用下式计算 Q2Q5=mct KJ; m-水的重量Kg c-水蒸汽比热容KJ/Kg t-温度 Q2=10006420.88Kg/300天4.2 KJ/Kg142.9 =128.46105KJ Q5=6420.88Kg1000 /300天4.2 KJ/Kg80 =71.91105KJ 3. Q3 Q3=27.2KJ/m
32、ol180.1g/mol1000 =32.64105KJ 由Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 Q6=Q1+Q2+Q3-Q4-Q5 =1.77105KJ+128.46105KJ-32.64105KJ-7.80105KJ-71.91105KJ =17.88105KJ 5 主要工艺设备选择 5.1 工艺设备选型原则 1为提高产品质量节约投资降低能耗并满足GMP要求工艺设备选用国内先进成熟可靠的设备使建成后的生产装备达到国内先进水平。 2凡接触物料精干包岗位的设备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。 16 5.2 主要设备选型 1.酰化釜直径1100mm高1200
33、mm筒体壁厚为7mm。 2.搅拌器此类操作要求搅拌器具有较强的剪切作用和较大的循环流量所以涡轮式最为合适并且乙酸酐属于低粘度糊流体。叶轮直径一般为径釜的0.20.5倍取300mm。转速为125r/mim. 3.储罐槽钢支架回收罐直径1200-1400mm角钢支脚数为4规格290*8. 4.离心机型号SS660直径600mm高度315mm工作容积45L装料限量40KG转速为1500r/mim。 5.干燥器型号LPG最大水分蒸发量50最高转速18000r/mim,转盘直径120mm. 6 车间布置设计 6.1 概述 车间布置设计是制药工程设计中的一个重要环节。车间布置是否合理不仅与施工、安装、建设
34、投资密切相关而且与车间建成后的生产、管理、安全和经济效益密切相关。因此车间布置设计应按照设计程序进行细致而周密的考虑。 17 车间布置设计是一项复杂而细致的工作它是以工艺专业为主导在大量的非工艺专业如土建、设备、安装、电力照明、采暖通风、自控仪表、环保等的密切配合下由工艺人员完成的。因此在进行车间布置设计时工艺设计人员要善于听取和集中各方面的意见对各种方案进行认真的分析和比较找出最佳方案进行设计以保证车间布置的合理性。 原料药车间和制剂车间都是常见的制药车间。原料药作为精细化学品属于化学工业的范畴其车间设计与一般的化工车间具有许多相同点。但药品是一种特殊商品其质量好坏直接关系到人体健康、疗效
35、和安全。为保证药品质量原料药车间的成品工序精细、烘干、包装工序与制剂车间一样其生产环境都有相应的洁净等级要求。 6.2 车间布置设计的依据 1、有关的设计规范和规定 在进行车间布置设计时设计人员应熟悉并执行有关的设计规范和规定如建筑设计防火规范GBJ16-87、石油化工企业厂界噪声标准GB50160-99、爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB5005892、洁净厨房设计规范GBJ7384、药品生产质量管理规范国家药品监督管理局1998年修订版、采暖通风和空气调节设计规范GBJ19-87等。 2、有关布置设计是在工艺流程设计、物料衡算、能量衡算和工艺设备设计之后进行的因此一般已具备下列设计基础
36、资料。 1 不同深度的工艺流程图如初步设计阶段带控制点的工艺流程图、施工阶段带控制点的工艺流程图。 2 物料衡算、能量衡算的计算资料和结果如各种原材料、中间体、副产品和产品的数量、组成及性质;三废的数量、组成及处理方法加热和冷却剂的种类、规格及用量等。 3 工艺设备设计结果如设备一览表各设备的外形尺寸、重量、支承形式、操作条件及保温情况等。 4 厂区的总平面布置示意图包括本车间与其他车间及生活设施的联系、厂区内的人流和物流分布情况等。 18 5 其他相关资料如车间定员及人员组成情况水、电、汽等公用工程情况厂房情况等。 6.3 车间布置设计应考虑的因素 在进行车间布置设计时一般应考虑下列因素。
37、 1 本车间与其他车间及生活设施在总平面图上的位置力求联系方便、短捷。 2 满足生产工艺及建筑、安装和检修要求。 3 合理利用车间的建筑面积和土地。 4 车间内应采取的劳动保护、安全卫生及防腐蚀措施。 5 人流、物流通道应分别独立设置尽可能避免交叉往返。 6 对原料药车间的精制、烘干、包装工序以及制剂车间的设计应符合药品生产质量管理规范的要求。 7 要考虑车间发展的可能性留有发展空间。 8 厂址所在区域的气象、水文、地质等情况。 7.4车间区域布置及其环境设计等级的确定 本车间为乙类厂房。车间设备布置方案为粗制阶段和精制阶段有离心机运转时能产生震动应摆放在底层并不与柱、墙相连醋酸酐和乙酸乙酯燃
38、点低防爆防火要求高因此放在底层边缘大型设备如酰化釜、结晶釜、储罐摆放位置不能妨碍门窗开启并且设备布置要使工艺流程顺畅、工艺管线短、工人操作方便设备与设备、设备与建筑物之间的距离合理并符合要求。 其中区部更衣、变电喂丙类卫生等级属3、4级。 7.5区域布置和工艺设备不值得合理论证 本车间长为53.65m宽24.45的长方形俩层厂房一层层高为3.0m二层层高为3.5m。由于本车间与提炼车间联系紧密实际生产中按照一个车间统一管理为方便联系和统一管理并节约用地将本车间布置在提炼车间西侧门厅及更衣系统集中布置在俩车间中部并公用车间维修、楼梯及卫生间等部分设施。该区域为4层一层布置门厅及更衣系统、车间维修
39、、卫生间等二层为制备区三层布置生测、化验室俩车间公用四层布置俩车间的办公、资料室等。 19 本车间西侧一层可分为三个区物料存放、配料区、储罐及空气处理区全厂原料生产的淋浴区。该淋浴区可直接对外开门供生产车间、提炼车间、空压站、循环水站等部门生产人员使用。本车间二层为设备技术层三层为设备操作层并设备配电及自控间。 纵观本车间的布置特点 1车间布局可按工艺流程布置的合理紧凑生产过程中交叉污染、混杂的可能性最小。 2投资少、上马快尤其对地质条件较差的地方可使基础投资减少。 3设备安装方便 4物料、半成品及成品的输送有条件采用机械输送便于联动生产有利于人流物流的控制盒便于安全疏散等。 7 公用工程
40、公用系统一般是对全厂各部门有密切关系,为这些部门所有的一类动力辅助设施的总称,是一类非工艺设计的项目。工程包括给三废处理排水、供电、环境消毒等专业。 7.1三废处理 “工业三废”是指工业生产所排放的“废水、废渣、废气”。“工业三废”如未达到规定的排放标准而排放到环境中就对环境产生了污染污染物在环境中发生物理的和化学的变化后就又产生了新的物质。好多都是对人的健康有危害的。这些物质通过不同的途径呼吸道、消化道、皮肤进入人的体内有的直接产生危害有的还有蓄积作用会更加严重的危害人的健康。工业“三废”排放对环境的影响常是地区工业布局和厂址选择需考虑的重要因素。如工业企业一般避免布置在城镇居民区的上风向和
41、水源上游一些污染较大的工业如冶金、化工、造纸要远离城市中心大工业企业与生活区间要有适当的隔离带以减少环境污染的影响等。大力采用无污染或少污染的新工艺、新技术、新产品开展“三废”综合治理是防治工业“三废”污染搞好环境保护的重要途径之一。不同物质会有不同影响三废治理不是一两句话能说清楚地废气、废水、废渣种类各有不同。以固体废弃物来说就分为危废和一般废物危废处理方法一般是焚烧或 20 者是深度填埋等填埋场的要求很高建一个大型的填埋场要几个亿投资。 而阿司匹林生产中该工艺设计中所排气体大部分以水蒸气为主所以可采取冷凝回流利用。废水可用蒸馏法将其从废液中分离出来其中乙酸乙酯可以循环利用乙酸可以回收利用。
42、废渣可以设置焚烧炉对工艺过程中的废渣、蒸馏残液进行焚烧处理。 7.2排水系统 排水系统的任务是将来自洗涤与卫生器具和生产设备排除的污水以及降落在屋面上的雨水雪水迅速排到室外排水管道中去同时药品生产的洁净要求需防止室外排水管道中的有害气体臭气有害虫类进入室内产生微生物污染。医药工业所产生的污水有3类。 a 生活污水 卫生洁具洗手设施沐浴设施等排出的污水。 b 生产废水 生产过程中所产生的污水和废水包括设备及容器洗涤用水冷却用水等。 c 雨水 包括屋面的雨水及融化的雪水。 医药工业室内排水体制一般采用分流制生活污水生产废水及雨水分别设置管道排出去。生活污水和生产废水排放前应先进行预处理达到接口指标
43、才能排放至城市污水处理厂的总体管道;或者建造污水处理站达到国家规定的排给水排水设计施工和验收规范外还必须遵守规范的有关规定。采取的措施主要如下。 100级的洁净室内不宜设置水斗和地漏10000级的洁净室应避免安装水斗和地漏在其他级别的洁净室中应把水斗及地漏的数量减少到最低程度。 洁净室内与下水管道连接的设备、清洁器具和排水设备的排出口以下部位必须设存水弯或水土封装置。 设在洁净室的地漏要求材质不易腐蚀、内表面光洁例如不锈钢材料不易结垢有密封盖开启方便有水封能防止废水废气倒灌允许冲洗地面时临时开盖不用时则将盖盖死必要时还应根据产品工艺要求灌以消毒剂定期消毒灭菌从而可以防止污染。现在国内已开发了这
44、种医药工业的新型专用地漏。 21 下水管路必须有足够在的管径和安装坡度使流水畅通无阻。 在排水立管上设置 辅助通气管或专用勇气管使室内外排水管道中散发的有害气体能排到大气中去并使水流畅通防止水封被破坏。 蒸汽冷凝水应返回锅炉房若是直接排放的应设置单独的管道以防止疏水器后的蒸汽背压将残余汽、水通过下水道及地漏冲到其他房间造成污染。 质监部门及生产上产生的酸碱废水亦应设置专用管道并采用PVC塑料管或ABS工程塑料管引至酸碱处理装置。 排水主管不应穿过洁净度要求高的房间排水主管应尽量靠柱、墙角敷设并用钢丝网、水泥粉光。 盥洗间的洗手池水龙头最好采用感应式装置尤其是无菌室以避免交叉污染。 洁净室洗涤间
45、的水槽形式有两种一种是不锈钢水斗另一种是地槽上铺不锈钢格栅这种形式较好尤其适用于大工具、大设备的清洗。 总之洁净区域应尽量避免安装水斗和下水道而无菌操作区应绝对避免如需安装的则设计时应考虑其位置便于维护、清洁使微生物污染降低到最小程度。 7.3.电气和照明 7.3.1电气设计和安装 1.洁净室区的电气设计和安装必须考虑对工艺、设备甚至产品的变动的灵活性便于维修且保持厂房的地面、墙面、吊灯的整体性和易清洁性。 2.洁净室(区)的电源进线应设置切断装置并宜设在非洁净区便于操作管理的地点。 3.洁净室区的消防用电负荷应由变电所采用专线供电。 4.洁净室(区)内的配电设备应选择不易积尘、便于擦拭、外壳
46、不易蚀的小型暗装配电箱及插座箱功率较大的设备宜由配电室直接供电。 5.洁净室(区)内不宜直接设置大型落地安装的配电设备。 6.洁净室(区)的配电线路应按照不同空气洁净度等级划分的区域设施配电回 22 路。分设在不同空气洁净度等级区域的设备一般不宜由同一配电回路供电。 7.进入洁净室区的第一配电线路均应设置切断装置并应设在洁净区内便于操作管理的地方。如切断装置设在非洁净区则其操作应采用遥控方式遥控装置应设在洁净区。 7.4环境消毒 7.4.1灭菌与消毒 医药工业洁净室与其他工业洁净室有所不同特别是无菌生产不仅要控制空气中一般的悬浮状态的气溶胶粒子还要控制活微生物数即提供所谓的“无菌”环境无菌室。
47、另一方面不能认为进入洁净室的空气无菌了室内各种表面就不沾污细菌了。如果这些地方有营养源细菌繁殖的可能性就存在。在洁净室中人体是主要菌源之一不仅皮肤带有细菌其中约1%为病原性的人通过呼吸讲话也会散布细菌所以在洁净室中除口罩外对洁净室表面消毒仍是一个重要措施。按理说在空气中净化系统中送人经高效过滤器的空气可以使房间的微生物数控制在规定的范围内。其实不然实际生产时由于机器的运行人员的进出建筑物的表面均会产生尘粒从而滋生细菌并极易再吹落特别是人员的污染几乎是惟一的细菌来源一个人每h约散发1000只死皮细胞等价于10/um大小的粒子因此洁净室的室内建筑材料设备等应能经受药物的消毒灭菌处理洁净服的衣料要选
48、用不产生静电或经防静电处理的材料洁净服装的洗涤晾干包装必须在洁净环境中进行无菌衣要经高温消毒灭菌人员设备仪器进入无菌室应作严格消毒灭菌处理人手需用消毒药物浸泡或喷洒需定期进行室内消毒灭菌操作。 药品生产时由于在洁净室的地面墙面顶棚机器人体及衣服表面可能有活微生物粒子存在当温度湿度合适时细菌即在这些表面繁殖并不时被气流吹散到室内因此洁净室特别是无菌室一般不安排三班生产每天必须有足够时间用于清洁消毒。 8消防 8.1消防依据 23 1、建筑设计防火规范 2、建筑设计防火专篇内容提要 3、建筑设计灭火器配置设计规范 4、洁净厂房设计规范 5、民用建筑电气设计规范 6、采用通风和空气调节设计规范 8
49、.2专业设计对消防要求的考虑和采取措施 1、建筑消防 a承重构件为现浇混凝土梁本柱吊顶隔断均为非燃烧材料满足二级耐火等级对构件耐火极限的要求。 b乙类生产二级耐火等级的多层厂房最大允许占地面积4000平方米车间满足该要求。 c设多出对外安全出口车间内的走到安全出口及安全苏三距离均满足规范要求。 d局部乙类生产岗位采取防爆措施为避免产生引爆火花地面采用不发火花水磨石地面五金件采用铜制泄压面积与厂房体积比大于0.05满足规范关于乙类建筑的要求。 e建筑物内按建筑灭火器配置设计规范配置小型灭火器。 9 技术经济 评价化工工程设计成果技术上的先进性和经济上的合理性是通过对该工程的综合技术经济指标值得分
50、析来的。 技术经济又称技术经济学、工程经济学。它是介于工程技术学科与经济学科之间的一门新兴的交叉学科。技术经济实质技术生产方面的经济问题。技术经济分析是对不同的技术政策、方案、技术措施进行经济效果的评价、论证和预测力求到技术上先进和经济分析的根据是每项工程每个企业都使用尽量少的物质消耗生产出更多的符合社会需要的合格产品取得最大的使用价值从而实现最大的经济效益。 根据前面提到的阿司匹林的发展前景这个药物的前景很好而且容易生产 24 技术成熟。并且随着国内用量及需求的增加和对国外出口的出口量的增加我觉得这份方案以及布置在经济方面是可行的是可以给工厂带来收益的。如果随着科学的进步以及生产工艺的发展我
51、们可以根据实际情况来改进这条生产线路的工艺选择最有利于工厂的生产和可以给公司带来最大收益的生产工艺。我们也可以自己来提升设备以及工艺根据自己的实际情况来建设从而使工厂收益增加或者前期投入减少。 设计体会 1. 在写这篇设计书之前本人对阿司匹林的认识仅仅限于实验室合成和自己的用药的经历。随着论文以及设计的深入自己对阿司匹林的发展史和药理性质都有了充分的认识尤其是各种制药的设备和工艺流程。我在查阅资料的时候 不仅熟练了查阅资料的方法知道了怎么去系统的查阅资料还学到了许多书本上没有的知识。在写设计书的过程中更加系统的了解并掌握了怎么制药以及药厂的平面设计安排和怎么安排最合理最人性化这些都是书本上学不
52、到的把以前在书上看到的那些抽象的理论以及制药流程用这个方法全部转化为那些可以系统的、实际的刻在自己心里的各个步骤以及器械。可以全面的了解到这个行业的流程以及发展前景从而对自己的未来以及自己的专业也有一个全新的认识这篇论文还有很多的不足之处以及需要修改的地方希望老师给与批评和指正。 冯珂 2. 在这之前,我对阿斯匹林的了解还很片面.但我觉得自从和同学一起做了这个设计书之后,我对其有了一定的认知和了解.并且我还相信学到的这些对我以后的生活和工作都会有不可代替的帮助.在设计过程中,第一次我们对一个实验查了如此多的献, 第一次我们对一个反应了解的这么详细,第一次我们对一个流程有了这么细致的 25 了解
53、,也是第一次让我和同学合做和以后工作相关的课题.虽然在这个过程中有一点点儿累,但是我觉得这都是值得的.最后感谢给了我们这样一次机会的老师和一起合作的同学. 邓承志 3. 通过老师布置的论文是我们更加了解阿司匹林的制备方法药理性质以及前景分析以前只是片面的在书上看到过还做过阿司匹林实验制备但我们却不了解只是跟着老师做要学会查阅资料书籍通过在文献中查找我学到了阿司匹林的制备方法物料衡算和能量衡算以及平面设计设备的运用及前景都需要我们了解掌握。因为我们是学制药的所以以后这些问题我们都会遇到了解更多的知识和掌握技术以便我们以后工作能更加的轻松。更要掌握工作流程和能绘制工程设备图论文有很多不足之处需要老
54、师指导和批改以便以后能好好的掌握。 杜洪亮 4.对于阿司匹林的制备以前只是片面了解通过这次写这篇论文使我更加对阿司匹林有了更深刻的了解在学校做过一次阿司匹林实验通过网上查阅资料使我们了解阿司匹林的工艺流程和合成路线让我们更加深刻的了解阿司匹林的生产过程对我们今后的工作中有很大帮助。论文有不足之处希望老师批评指正。 陈鹏 参考文献 1 王志祥编著制药工程学北京化学工业出版社2003.6 2 王承学胡永琪编化学反应工程北京化学工业出版社2008.10 3 谭天恩,窦梅,周明华等编著化工原理第三版化学工业出版社2006.4 4 天津大学物理化学考研室编物理化学第四版高等教育出版社2001.12 (5
55、) GMP规范 26 (6) 制药工艺学元英进主编化学工业出版社2007年 5 徐寿昌主编有机化学第二版高等教育出版社1993.4 6 潘红良郝俊文主编过程设备机械设计华东理工大学出版社2006.4 7 匡国柱史启才主编化工单元过程及设备课程设计第二版化学工业出版社 9 李和平葛虹主编 精细化工工艺学科学出版社 2005.1 10 北京化学试剂公司编化工试剂标准手册化学工业出版社 11 黄璐王保国主编化工设计北京化学工业出版社2001.2 12 左识之主编精细化工反应器及车间工艺设计华东理工大学出版社 1996.11 14 方利国陈砺编计算机在化学化工中的应用第二版化学工业出版社 2008.8 15 陈声宗主编化工设计化学工业出版社2005.2 16 化学工业部人事教育司化学工业部教育培训中心组织编写化工用泵化学工业出版社1997.1 17 刁玉玮王立业喻健良编著化工设备机械基础大连理工大学出版社 2007.12