年產(chǎn)00噸克拉霉素中間體58車間工藝設(shè)計資料講解

1、目錄第1章概述11.1設(shè)計依據(jù)1設(shè)計的目的1設(shè)計遵循的技術(shù)法規(guī) 11.2產(chǎn)品簡介21.2.1 概述2產(chǎn)品名稱2化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子式及分子量21.3產(chǎn)品合成工藝路線的論證 3第2章 工藝流程設(shè)計及工藝過程 52.1工藝概述52.2工藝流程設(shè)計5肟鹽處理反應(yīng)工段52.2.2 518-1反應(yīng)工段 6后處理工段72.3工藝流程框圖8肟鹽處理反應(yīng)工段工藝流程框圖82.3.2 518-1反應(yīng)工段和后處理工段反應(yīng)流程圖 9第3章物料衡算103.1概述103.2物料衡算的原理103.3物料衡算的基準(zhǔn)與任務(wù) 10衡算基準(zhǔn)10設(shè)計任務(wù)103.4各步驟收率 103.5各反應(yīng)單元11游離反應(yīng)11萃取洗滌13冷卻濃縮14醚

2、化和硅烷化 15分層萃取17濃縮與頂蒸 19離心工段203.5.8 干燥22第4章熱量衡算234.1熱量衡算依據(jù)234.1.1 設(shè)備的熱量平衡方程式 23熱量衡算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的計算和查取234.2總體能量衡算244.3能量衡算目的244.4干燥工序的熱量衡算24第5章 設(shè)備選型和計算 265.1工藝設(shè)備選型概述 265.2GMP對設(shè)備選型和安裝的要求 265.3計算依據(jù)265.4主要反應(yīng)設(shè)備選型27反應(yīng)釜27計量罐305.4.3 儲罐32高效過濾器 33冷凝器34離心泵34廢液貯池35第6章 車間布置設(shè)計 366.1工廠設(shè)計的內(nèi)容與規(guī)范 366.2車間概況36621車間形式37廠房的層數(shù) 37廠房

3、平面布置376.3設(shè)備布置的基本要求 38設(shè)備排列順序38設(shè)備排列方法 38操作間距38第7章 “三廢”處理及綜合利用 397.1 “三廢”排放情況 39廢水處理39廢氣處理39廢渣處理407.2噪聲污染情況及處理407.3套用與回收利用40第8章 勞動組織與崗位定員 418.1勞動組織418.2崗位定員41第9章 生產(chǎn)車間防火安全管理規(guī)定 429.1車間技術(shù)要求429.2安全與維修43第10章 生產(chǎn)和勞動保障 4410.1車間安全生產(chǎn)原則4410.2個人防護(hù)守則4410.3動火規(guī)定4510.4安全用電 4510.5動力使用45此文檔僅供學(xué)習(xí)和交流10.6環(huán)境衛(wèi)生4510.7防火防爆原料性質(zhì)分

4、類45結(jié)語47參考文獻(xiàn)48致謝50附錄51附錄1設(shè)備一覽表51附錄2帶控制點的工藝流程圖 51附錄3反應(yīng)釜裝配圖 51附錄4平面圖和立面圖 51年產(chǎn)100噸克拉霉素中間體 518-1車間工藝設(shè)計摘要：本設(shè)計是按年產(chǎn)100噸（2',4"-0-雙三甲基硅烷基）-紅霉素A-9-O-（1-乙氧基-1-甲乙基）肟（518-1） 的量進(jìn)行的車間工藝設(shè)計。該物質(zhì)是合成克拉霉素的關(guān)鍵中間體?？死顾厥切乱淮蟓h(huán)內(nèi)酯類抗生素， 臨床應(yīng)用廣泛。本次設(shè)計采用的工藝路線為：以硫氰酸紅霉素肟為原料、氨水為堿、二氯甲烷為有機(jī)溶劑進(jìn)行游離反應(yīng)后得到紅霉素A肟，然后以紅霉素A肟為原料，通過2-乙氧基丙烯進(jìn)行

5、醚化反應(yīng)保護(hù)肟羥基， 再用三甲 基氯硅烷進(jìn)行硅烷化反應(yīng)， 經(jīng)離心、干燥后得到克拉霉素關(guān)鍵中間體， 整個工藝過程總收率可以達(dá)到 86%。設(shè)計內(nèi)容主要包括車間工藝設(shè)計依據(jù)、工藝流程設(shè)計、物料衡算、能量衡算、工藝設(shè)備選型與計算、 車間布置設(shè)計、三廢處理、勞動保護(hù)、安全生產(chǎn)、工程經(jīng)濟(jì)等內(nèi)容。設(shè)計所得成果主要有設(shè)計說明書和相 應(yīng)的圖紙，其中圖紙包括反應(yīng)釜裝配圖、工藝流程圖、設(shè)備一覽表、車間平面布置圖及剖面圖。關(guān)鍵詞：克拉霉素；518-1中間體；紅霉素肟；車間工藝設(shè)計第1章概述1.1設(shè)計依據(jù)設(shè)計的目的在抗生素時代的初期，紅霉素可謂是這個時代的先鋒，但是經(jīng)過時代的變遷， 其藥效與副作用呈現(xiàn)嚴(yán)重的比例失調(diào)。然

6、而，經(jīng)過近半個世紀(jì)的努力，科學(xué)家們 終于找到了許多比紅霉素本身更為優(yōu)越的新型紅霉素類藥物，大環(huán)內(nèi)酯類抗生素克拉霉素就是就是其中之一。作為 21世紀(jì)初最暢銷的抗菌藥物之一，現(xiàn)在世界 上許多國家已經(jīng)將其投入臨床使用，同時并有60多個國家在研究開發(fā)這個產(chǎn)品， 以克拉霉素關(guān)鍵中間體為起點，衍生成多種類型的抗生素，使更好地服務(wù)于臨床， 這將是我們目前最為迫切也最為重要的一步?，F(xiàn)在許多醫(yī)藥企業(yè)都在生產(chǎn)克拉霉素,那么對于力求在相對優(yōu)越的環(huán)境下產(chǎn)出高純度的關(guān)鍵中間體將是我們這項設(shè) 計的首要任務(wù)。設(shè)計遵循的技術(shù)法規(guī)(1) 藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范實施指南(2001年版，中國化學(xué)制藥工業(yè)協(xié)會， 中國醫(yī)藥工業(yè)公司)；(

7、2) 藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(2010年版，國家食品藥品監(jiān)督管理局頒發(fā))；(3) 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3095-1996;污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB8978-1996；(5) 工業(yè)“三廢”排放執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) GBJ4-73；(6) 建筑工程消防監(jiān)督審核管理規(guī)定公安部第30號令；(7) 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) GB50068-2001；(8) 工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)TJ36-79；(9) 化工工廠初步設(shè)計內(nèi)容深度的規(guī)定HG/20688-2000;(10) 化工工藝設(shè)計施工圖內(nèi)容和深度統(tǒng)一規(guī)定HG 20529-92；(11) 關(guān)于出版醫(yī)藥建設(shè)項目可行性研究報告和初步設(shè)計內(nèi)容及深度規(guī)定的 通知國藥綜經(jīng)字1995，第3

8、97號；(12) 化工裝置設(shè)備布置設(shè)計規(guī)定 HG 20546-92 ；(13) 工業(yè)企業(yè)噪音控制設(shè)計規(guī)范 GBJ87-85；1.2產(chǎn)品簡介概述克拉霉素是新一代半合成的大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，與細(xì)菌細(xì)胞核糖體50s亞基結(jié)合，抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成而起到廣泛的抑菌殺菌作用，對革蘭陽性菌、陰性菌及厭氧菌等都具有很強(qiáng)的抗菌作用，對衣原體、支原體感染的抗菌活性是大環(huán) 內(nèi)酯類抗生素中最強(qiáng)的?？死顾伢w外抗沙眼衣原體活性是紅霉素的710倍，為強(qiáng)力霉素的4倍。它在體內(nèi)代謝而產(chǎn)生的14羥產(chǎn)物，具有生物活性，其抗菌 譜與克拉霉素本身相同，而且它們在體內(nèi)的抗菌活性比體外提高。而合成克拉霉素其中一個重要的關(guān)鍵中間體就是(2

9、' , -O-雙三甲基硅烷基)-紅霉素A-9-0-(1- 乙氧基-1-甲乙基)肟(518-1),本車間工藝設(shè)計就是合成克拉霉素關(guān)鍵中間體 (518-1)。產(chǎn)品名稱(1) 化學(xué)名：(2',4-0-雙三甲基硅烷基)-紅霉素A-9-0-(1-乙氧基-1-甲乙基) 肟(2) 英文名：(2', 40-is( trimethylsilyl)-erythromycin A-9-O-( 1-ethoxy- 1-methylethyl) oxime化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子式及分子量(1) 化學(xué)結(jié)構(gòu)：(2)分子式：C48H94O14N2Si2分子量：979.44 g/mol(4) 理化性質(zhì)： 外觀：

10、白色結(jié)晶性粉末 密度：1.280g/cm3 沸點：838.422C 閃點：460.861C1.3產(chǎn)品合成工藝路線的論證對于紅霉素中間體，其質(zhì)量的好壞關(guān)系到原料藥生產(chǎn)的收率和質(zhì)量， 而其質(zhì) 量的好壞不是檢測出來的，是設(shè)計生產(chǎn)出來的。為了找到符合經(jīng)濟(jì)、資源等條件， 而且比較合理的工藝路線，要進(jìn)行工藝論證。 作為大環(huán)內(nèi)酯類常見的中間體，其 生產(chǎn)工藝路線在國內(nèi)外已經(jīng)比較成熟。紅霉素A肟分子共有6個羥基、1個肟羥基和1個叔胺基的甲基化活性基團(tuán)。 早起的文獻(xiàn)報道，利用CBz來保護(hù)叔胺基，利用鄰氯芐氯進(jìn)行 9位肟羥基的保 護(hù)，這些方法的保護(hù)劑毒性較高、對環(huán)境不友好，且6-甲基化紅霉素A收率較低，存在著諸多的

11、副產(chǎn)物（多甲基化產(chǎn)物和其他單甲基化產(chǎn)物），提純步驟復(fù)雜。 之后發(fā)展為通過烯丙基來保護(hù) 9位的肟羥基，通過硅烷化來保護(hù)2位的羥基、4 位的羥基，此法收率有所提高，但存在去保護(hù)基的步驟條件苛刻（如需要貴金屬催化）等問題，而且由于空間效應(yīng)，3位的二甲胺基在甲基化的條件下難以轉(zhuǎn)化為 季銨鹽。于是，以硫氰酸紅霉素肟為原料，與氨水的堿性環(huán)境中生成紅霉素A肟分子，通過2-乙氧基丙烯進(jìn)行醚化反應(yīng)保護(hù) 9-肟羥基，再用三甲基氯硅烷進(jìn)行硅 烷化反應(yīng)得到關(guān)鍵中間體（2 ', 4"-0-雙三甲基硅烷基）-紅霉素A-9-0-（1-乙氧基-1- 甲乙基）肟（518-1）。具體反應(yīng)方程式如下：MljOHC

12、H土口EtOiCHa)C=CH2Py HClImidazokOEt518-1本次設(shè)計是依據(jù)上述反應(yīng)原理來進(jìn)行的。采用的工藝路線為：以硫氰酸紅霉素肟為原料、氨水為堿、二氯甲烷為有機(jī)溶劑進(jìn)行游離反應(yīng)后得到紅霉素A肟,然后以紅霉素A肟為原料，通過2-乙氧基丙烯進(jìn)行醚化反應(yīng)保護(hù)肟羥基，再用 三甲基氯硅烷進(jìn)行硅烷化反應(yīng)，經(jīng)離心、干燥后得到克拉霉素關(guān)鍵中間體（518-1）。第2章工藝流程設(shè)計及工藝過程2.1工藝概述本設(shè)計的的生產(chǎn)工藝的操作方式采用的是間歇式操作，整個工藝總體上分為 3個工段，分別為：肟鹽處理工段、518-1反應(yīng)工段和后處理工段。具體包括 8 個反應(yīng)單元過程，分別為：游離反應(yīng)、萃取洗滌、冷卻

13、濃縮、醚化與硅烷化反應(yīng)、 分層萃取、濃縮與頂蒸、離心、干燥。2.2工藝流程設(shè)計肟鹽處理反應(yīng)工段(1) 游離反應(yīng) 打開二氯甲烷中轉(zhuǎn)罐(V0302)進(jìn)料閥，把回收合格的二氯甲烷或大貯罐內(nèi)的新二氯甲烷用泵打入中轉(zhuǎn)罐(V0302)，將中轉(zhuǎn)罐中的二氯甲烷用泵打入反應(yīng)釜(R0101)中。 關(guān)閉中轉(zhuǎn)罐進(jìn)料閥、放料閥，關(guān)閉反應(yīng)釜 (R0101)上進(jìn)料閥。 然后打開反應(yīng)釜人孔蓋，投放肟鹽，并攪拌，氨水咼位罐(V0301)內(nèi)用泵抽入600L氨水備用。 然后打開氨水高位罐(V0301)的底部放料閥，把氨水放入反應(yīng)釜(R0101) 中，同時觀察物料的溶解狀況。 攪拌30min，使物料全部溶解。 停止攪拌，靜置30mi

14、n，分層。有機(jī)層分入下面的中轉(zhuǎn)罐中。(2) 萃取洗滌 水層加入300L二氯甲烷，并攪拌，攪拌10min，靜置30min后分層，有 機(jī)層并入前面的有機(jī)層中。 水層再加入300L二氯甲烷，并攪拌，攪拌10min,靜置30min后分層， 有機(jī)層并入前面的有機(jī)層中，水層排棄。 用泵將中轉(zhuǎn)罐中的二氯甲烷層打入反應(yīng)釜 (R0102)中。 轉(zhuǎn)料結(jié)束，打開水管，放入1000L水，攪拌10min，靜置30min后分層, 有機(jī)層放入下面的中轉(zhuǎn)罐中，水層排放。 用泵再將中轉(zhuǎn)罐中的二氯甲烷層打入反應(yīng)釜 (R0102)中。 轉(zhuǎn)料結(jié)束，打開水管，放入1000L水，攪拌10min，靜置30min后分層,有機(jī)層放入下面的中轉(zhuǎn)

15、罐中，水層排放。 用泵再將中轉(zhuǎn)罐中的二氯甲烷打入反應(yīng)釜 (R0102)中。 轉(zhuǎn)料結(jié)束，打開水管，放入1000L水，攪拌10min,靜置30min后分層， 有機(jī)層放入下面的中轉(zhuǎn)罐中，水層排放。 萃取洗滌結(jié)束。(3) 濃縮冷卻 用泵將中轉(zhuǎn)罐中的二氯甲烷層打入反應(yīng)釜 (R0103)，靜置30min后用氮氣 壓入濃縮釜(R0103)中。 轉(zhuǎn)料畢，關(guān)閉進(jìn)料閥和排空閥，打開二氯甲烷蒸出閥門和接收罐排空閥。 開始升溫，常壓蒸餾；控制濃縮釜內(nèi)溫在40.0-410C之間進(jìn)行蒸餾，同時 控制熱水溫度在65C。 當(dāng)蒸至有物料析出時，停止蒸餾，取樣檢測水分(水分w0.1%)，如不合格，適當(dāng)補(bǔ)加新鮮的二氯甲烷，然后繼續(xù)

16、蒸餾直到水分w0.1%。 蒸餾結(jié)束補(bǔ)加水分w 0.1%的二氯甲烷分散，再測水分w 0.1%。 水分合格后，用氮氣壓入反應(yīng)釜。2.2.2 518-1反應(yīng)工段(1) 醚化和硅烷化 夾套蒸汽烘釜(R0104)，烘至釜內(nèi)溫度70.0C后關(guān)閉鍋底閥，繼續(xù)加熱至 釜內(nèi)溫度超過100.0C，視釜內(nèi)至干時停止加熱，冷卻至 C時即應(yīng)蓋住 投料蓋，單留放空閥，并用氮氣保護(hù)。 反應(yīng)釜烘好后，打開反應(yīng)釜(R010 4)進(jìn)料閥，接受肟鹽處理物，待接受完 畢。關(guān)閉進(jìn)料閥，打開投料蓋取樣檢測(水分w 0.1%) 0如遇水分0.1%，用熱 水帶水至水分w 0.1%以下，再補(bǔ)二氯甲烷至反應(yīng)量。 打開鹽水進(jìn)出閥降溫度，降溫度至1

17、5.0C時，打開投料蓋壓去夾套鹽水，快速投入80kg吡啶鹽酸鹽。 攪拌10min后，再加入75kg 2-乙氧基丙烯。 夾套熱水升溫，當(dāng)釜內(nèi)溫度升溫至20.0C時，控制夾套熱水進(jìn)出閥，讓 釜內(nèi)溫度控制在C，待物料澄清后計時保溫30min。 保溫畢，打開投料蓋，投入咪唑 82kg，攪拌反應(yīng)60min。 鹽水降溫至C時，開始均勻而緩慢的滴加87kg三甲基氯硅烷， 此文檔僅供學(xué)習(xí)和交流控制釜內(nèi)溫度C之間，約60min滴加完畢。 滴畢，壓掉夾套鹽水，開熱水閥升溫，控制釜內(nèi)溫度25.0-28OC,攪拌30min保溫。 保溫畢，關(guān)閉回流閥，加入飲用水 250L，攪拌15min,靜置30min分層。 用氮氣將

18、釜內(nèi)料液壓至萃取釜(R0105),上層水溶液放入中轉(zhuǎn)罐。上層咪 唑水溶液放入中轉(zhuǎn)罐，結(jié)束后，反應(yīng)釜關(guān)底閥，加入 700L飲用水清洗反應(yīng)釜， 清洗后壓入萃取釜。(2) 分層萃取 5N堿液(50kgNa0H/200kg飲用水)配制好后打入高位槽(V0305)中。 降溫至萃取釜(R0105)內(nèi)溫度為C時，緩慢而均勻加入已配制好 的5N堿液(控制釜內(nèi)溫度C)，打開投料蓋測pH值，堿液用量以料液 pH值為為終點，pH調(diào)畢，攪拌5min，靜置半小時，復(fù)測pH (pH值應(yīng) 為 )，分層。 打開缸底閥，將下層料層用氮氣壓入中轉(zhuǎn)釜，將釜內(nèi)乳化層及上層用回收的400L二氯甲烷萃取，攪拌10min,靜置20min,

19、分層。將下層有機(jī)層連乳化層 一起壓入中轉(zhuǎn)釜，壓入完畢關(guān)掉中轉(zhuǎn)釜進(jìn)料閥，打開萃取釜底閥，將上層水排如廢水溝。 中轉(zhuǎn)釜的有機(jī)層再加入700L飲用水，攪拌10min,測pH (pH值應(yīng)為 )，靜置30min,分層，有機(jī)層轉(zhuǎn)入萃取釜(R0106)，水層排放。 將配制好的鹽水用泵輸送進(jìn)入萃取釜 1200L，攪拌5min后，靜置30min, 分層，用氮氣把萃取釜的有機(jī)層物料壓入中轉(zhuǎn)釜，測水層pH (pH值應(yīng)為), 水層棄去。 有機(jī)層再用已配好的鹽水1200L打入中轉(zhuǎn)釜洗滌、攪拌5min,靜置30min 分層，將下層有機(jī)層和乳化層用氮氣壓入萃取釜，壓畢，測水層 pHW 8,將上層 水層排入廢水溝，萃取釜的有

20、機(jī)層靜置 45min后，用氮氣壓入中轉(zhuǎn)釜。后處理工段(1)濃縮與頂蒸 料液轉(zhuǎn)移完畢，濃縮釜(R0107)改為夾套熱水升溫常壓蒸餾狀態(tài)，常壓蒸 出二氯甲烷，到儲罐(V0309和V0310)濃縮至釜內(nèi)溫度50.0C料液綢厚時，調(diào)整 相關(guān)閥門和真空泵，改為減壓蒸餾，蒸出的二氯甲烷放入到儲罐(V0310和此文檔僅供學(xué)習(xí)和交流V0311)，直至釜內(nèi)固體料析出繼續(xù)減壓蒸餾 1小時，取樣送檢518-1含量。 取樣畢，在每個濃縮釜中加入50L甲苯頂蒸至無餾分，蒸出的甲苯用氮氣壓入甲苯回收洗滌釜，控制釜內(nèi)溫度不超過60OC，得到粗品。離心當(dāng)溫度最終降至20C時，將濃縮料液出料于離心機(jī)，加入適量的水進(jìn)行多 次洗滌

21、，離心得到的母液在母液沉降池沉降后， 用離心機(jī)將其抽至母液沉降罐沉 降后將上層清液吸去，洗滌至 pH值為7.0,檢測水分W 10%時送入烘箱干燥。(3) 干燥將檢測符合標(biāo)準(zhǔn)的物料送入烘箱，經(jīng)水分、雜質(zhì)檢測合格后得到克拉霉素中 間體成品，送至倉庫儲存。2.3工藝流程框圖肟鹽處理反應(yīng)工段工藝流程框圖游離反應(yīng)合并有機(jī)層CH2CI2分散圖2-1肟鹽處理反應(yīng)工段工藝流程框圖2.3.2 518-1反應(yīng)工段和后處理工段反應(yīng)流程圖分層咪唑有機(jī)層調(diào)PH4洗滌離心干燥圖2-2518-1反應(yīng)工段和后處理工段反應(yīng)流程圖第3章物料衡算3.1概述在初步確定的工藝流程后，從定性估計轉(zhuǎn)入定量計算。通過對工藝流程中各 部分重要

22、生產(chǎn)工段詳細(xì)的物料衡算，得到原料、輔料、產(chǎn)品及中間損失相關(guān)量的 關(guān)系，從而計算出進(jìn)入與離開每一過程或設(shè)備的各種物料數(shù)量、組成，以及各組分的比例。車間物料衡算的結(jié)果是車間能量衡算、設(shè)備選型、確定原材料消耗定額、精化管道設(shè)計等各種計算項目的依據(jù)。對于已經(jīng)投產(chǎn)的生產(chǎn)車間，通過物料衡算可以尋找出生產(chǎn)中的薄弱環(huán)節(jié)，為改進(jìn)生產(chǎn)、完善管理提供可靠的依據(jù)，并可以作為檢查原料利用率及三廢處理完善程度的一種手段。3.2物料衡算的原理物料衡算的理論依據(jù)是質(zhì)量守恒定律。對任何一個體系，物料平衡關(guān)系式可表示為：輸入的物料量-輸出的物料量-反應(yīng)消耗的物料量+反應(yīng)生成的物料量=積累 的物料量。3.3物料衡算的基準(zhǔn)與任務(wù)衡算

23、基準(zhǔn)設(shè)計物料衡算的時間基準(zhǔn)是天，質(zhì)量基準(zhǔn)是 kg。設(shè)計任務(wù)(1) 設(shè)計任務(wù)：年產(chǎn)100噸克拉霉素中間體518-1車間工藝設(shè)計(2) 工作日：330天/年，1天2批(3) 產(chǎn)品凈含量：99%含水量：0.5%(5)則每天的凈產(chǎn)量為：年產(chǎn)量 克拉霉素中間體凈含量1000年工作日100 99% 1000300330克拉霉素中間體的日凈產(chǎn)量3.4各步驟收率(1)肟鹽處理工段各步驟收率所以肟鹽處理工段收率為：0.95X 0.99X 0.99=0.93=93%(2) 518-1反應(yīng)工段各步驟收率所以肟鹽處理工段收率為：0.95X 0.99=0.94=94%(3) 后處理工段各步驟收率所以肟鹽處理工段收率為：

24、0.99X 0.98=0.97=97%表3-1 各反應(yīng)單元收率和總收率一覽表反應(yīng)工段反應(yīng)單元各反應(yīng)單元收率各反應(yīng)工段收率總收率游離反應(yīng)95%肟鹽處理萃取洗滌99%93%冷卻濃縮99%醚化與硅烷化95%518-1后處理99%94%85%蒸餾濃縮99%萃取干燥離心98%98%干燥98%綜上所述，得總收率=0.93X 0.94X 0.97=0.86=85%,所以理論克拉霉素中間體日產(chǎn)量為300/85%=352.94。3.5各反應(yīng)單元游離反應(yīng)化學(xué)方程式:ch2ci2n0H紅霉素A肟化學(xué)名稱：硫氰酸紅霉素肟分子量:808.03氨水、氯甲烷35.0584.93748.94(1) 進(jìn)料量【計算過程】以硫氰酸

25、紅霉素肟的量計算基準(zhǔn)，則每天所需純硫氰酸紅霉素肟的投料量克拉霉素中間體日 凈產(chǎn)量 硫氰酸紅霉素肟分子量克拉霉素中間體分子量總收率 硫氰酸紅霉素肟化學(xué)純量：300 808°3 291.17979.44 85%99%硫氰酸紅霉素肟的粗投料量：291.17/99%= 293.94其中雜質(zhì)含量：293.94 X 1%=2.94 氨水化學(xué)純量：281.27X 35.05/808.03=12.6320%氨水的粗投料量：12.63/20%=63.15其中水含量：63.15X 80%=50.52 二氯甲烷化學(xué)純量:1000X 99.9%=99999.9%二氯甲烷的粗投料量：1500 L其中雜質(zhì)含量：

26、1500X 0.1%=1.5表3-2游離反應(yīng)原料投料比一覽表物料名稱規(guī)格和純度分子量(g/mol)投粗料量(kg)化學(xué)純量(kg)水或雜質(zhì)含量(kg)H無而余 Znr口二原料，99%808.03293.94291.172.77硫氰酸紅霉糸肟氨水工業(yè)級，20%35.0563.1512.6350.52二氯甲烷工業(yè)級，99.9%84.9315001498.51.50總計1857.091802.3054.79出料量【計算過程】 反應(yīng)生成的物料紅霉素肟的量：理論純產(chǎn)量：291.17X 748.94X /808.03=269.88實際純產(chǎn)量：269.88X 95%=256.39硫氰酸銨的量：291.17X

27、 76.12X /808.03=27.43生成水的量：291.17X 18.02X /808.03=6.49 未反應(yīng)完的物料硫氰酸紅霉素肟的量：291.17-256.39X 808.03/748.94=14.55氨水的量：(12.63 256.39X 35.05/748.94)+ 50.52=51.15 水雜質(zhì)總量生成水的量：6.49其他水雜質(zhì)量：2.77+1.50=4.27此文檔僅供學(xué)習(xí)和交流水雜質(zhì)總量：6.49+4.27=10.76 二氯甲烷的量：1500X 97%=1455.00表3-3游離反應(yīng)進(jìn)出物料衡算一覽表操作過程物料名稱質(zhì)量(kg)質(zhì)量百分比(%)密度(kg/L)體積(L)硫氰酸

28、紅霉素肟291.1715.261.28227.48氨水63.153.310.8871.76進(jìn)料二氯甲烷1498.578.551.331126.69水雜質(zhì)54.792.871.0054.79總計1907.61100.001480.72紅霉素肟256.3914.121.28200.30二氯甲烷1455.0080.151.331098.11硫氰酸紅霉素肟14.550.801.2811.37出料氨51.152.820.8858.13硫氰酸銨27.431.511.3121.02水雜質(zhì)10.760.591.0010.76總計1815.28100.001395.48萃取洗滌說明：萃取洗滌工序的進(jìn)料量主要為游

29、離反應(yīng)工序的出料量。 進(jìn)料時將硫氰酸銨、氨水、硫氰酸紅霉素肟合并至水雜質(zhì)中(1) 進(jìn)料量【計算過程】 紅霉素肟的量：256.39 水雜質(zhì)總量硫氰酸銨的量：27.43硫氰酸紅霉素肟的量：14.55氨水的量：0.63其中水雜質(zhì)的量：61.28水雜質(zhì)總量：27.43+14.55+0.63+61.28=103.89 二氯甲烷的量加入二氯甲烷的量：300 L游離反應(yīng)后二氯甲烷的量：1455.00二氯甲烷總量：300 X 1.33+1455.00=1854 加入水的量：1500 L水的總量 15000 X 1.00=1500出料量【計算過程】 有機(jī)層紅霉素肟的量：256.39X 99%=253.83濕料紅

30、霉素肟中水的含量：256.39X 0.5%=1.28二氯甲烷的量：1854X 97%=1798.38 水層(水雜質(zhì))硫氰酸銨的量：27.43硫氰酸紅霉素肟的量：14.55氨水的量：0.63其中水雜質(zhì)的量：61.28飲用水的量：3000水雜質(zhì)總量：27.43+14.55+0.63+61.28+3000=3103.89表3-4萃取洗滌的物料衡算一覽表操作過程物料名稱質(zhì)量(kg)質(zhì)量百分比(%)密度(kg/L)體積(L)2/丁書.豐口二256.394.921.28200.30紅霉糸肟二氯甲烷1854.0035.561.33399.25進(jìn)料水雜質(zhì)103.891.991.00103.89飲用水3000.

31、0057.531.003000.00總計5214.28100.004573.932/丁書.豐口二253.834.921.28198.30紅霉糸肟出料二氯甲烷1798.3834.871.331357.27水雜質(zhì)3103.8960.181.003103.89總計5157.38100.004535.95冷卻濃縮(1)總物料平衡：F1+F2=F3+F4(2)各組分平衡:紅霉素肟253.83(F2) X 99%=251.29(F3)二氯甲烷397.50(F1)+1798.38(F2)=X(F 4)水0.04(F1)+1.28 (F2)=0.25(F3)+Y(F4)綜合上述方程式可求得：冷凝后二氯甲烷物料

32、 (F4)中二氯甲烷的量X(F4)=2195.88;水的含量 Y(F4)=1.07。表3-5濃縮工序的物料衡算一覽表操作過程物料名稱質(zhì)量(kg)質(zhì)量百分比(%)密度(kg/L)體積(L)紅霉素肟253.8310.361.28198.30二氯甲烷1798.3873.371.331357.27進(jìn)料含水量，水1.280.051.001.28新加二氯甲烷397.5016.221.33300.00總計2450.99100.001856.81紅霉素肟251.2910.271.28196.32出料二氯甲烷2195.8889.731.331657.27總計2447.17100.001853.59醚化和硅烷化化

33、學(xué)方程式:分子量:O0on oh, pi I.I.MllQOPy HC1748.9486.13152.02OEt化學(xué)方程式:OEl(CH3)3SiCIImichzok分子量:790.01108.6468.08979.44(1) 進(jìn)料量說明：在以紅霉素肟的量為計算基準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,根據(jù)投料比及物料的規(guī)格算出其余各物料的投料量。浙江工業(yè)大學(xué)曾對“紅霉素肟的醚化保護(hù)過程”進(jìn)行研此文檔僅供學(xué)習(xí)和交流究，表明當(dāng)催化劑吡啶鹽酸鹽的摩爾量為紅霉素肟的1.5倍時，反應(yīng)得到的產(chǎn)品純度和收率均較高，目前這項工藝已被國內(nèi)許多藥廠運用于實際生產(chǎn)之中?！居嬎氵^程】 紅霉素肟化學(xué)純量：251.2999%紅霉素肟的粗投料量：2

34、51.29/99%= 253.83其中雜質(zhì)含量：253.83-251.29=2.54 二氯甲烷化學(xué)純量：397.50X 99.95%=397.30二氯甲烷的粗投料量：397.50其中水含量：397.50-397.30=0.20 2-乙氧基丙烯化學(xué)純量：251.29X 1.5X 86.13/748.94=28.9099.5% 2-乙氧基丙烯的粗投料量：28.90/99.5%= 29.05其中雜質(zhì)含量：29.05-28.90=0.15 吡啶鹽酸鹽的化學(xué)純量：251.29X 1.5X 152.02/748.94=76.5198%吡啶鹽酸鹽的粗投料量：76.51/98%=78.07其中雜質(zhì)含量：78.

35、07-76.51=1.56 三甲基氯硅烷的化學(xué)純量：251.29X 2.0X 108.64/748.94=72.9098%三甲基氯硅烷的粗投料量：72.90/98%=74.39其中雜質(zhì)含量：74.39-72.90 =1.49 咪唑的化學(xué)純量：251.29X 1.5X 68.08/748.94=34.2699.5%咪唑的粗投料量：34.26/99.5%=34.43其中雜質(zhì)含量：34.43-34.26=0.17 加入飲用水的量：150L(料液靜置分層時加入)表3-6醚化和硅烷化投料量一覽表物料名稱規(guī)格和純度分子量(g/mol)投粗料量(kg化學(xué)純量(k水或雜質(zhì)含量(kg)紅霉素工業(yè)級，99%790

36、.01253.83251.292.54二氯甲烷工業(yè)有機(jī)原料，99.95%84.93397.50397.300.202-乙氧基丙烯藥用，99.5%86.1329.0528.900.15吡啶鹽酸鹽工業(yè)品，98%152.0278.0776.511.56三甲基氯硅烷醫(yī)藥中間體，98%108.6474.3972.901.49咪唑工業(yè)品，99.5%68.0834.4334.260.17工業(yè)用水工業(yè)用水18.02150.00150.000.00總計1017.271011.166.11出料量【計算過程】 反應(yīng)生成的物料克拉霉素中間體的量：理論純產(chǎn)量：251.29X 979.44X /748.94=328.63

37、實際純產(chǎn)量：328.63X 95%=312.20反應(yīng)生成鹽酸的量：251.29X 2X 36.46/748.94=24.47 未反應(yīng)完的物料98%吡啶鹽酸鹽的量：76.5199.5%咪唑的量：34.26 水雜質(zhì)總量：2.54+1.10+0.15+1.56+1.49+0.17=7.01 加入的飲用水的量：150L 二氯甲烷的量：397.50X 97%=385.58表3-7醚化和硅烷化反應(yīng)物料衡算一覽表操作過程物料名稱質(zhì)量(kg)質(zhì)量百分比(%)密度(kg/L)體積(L)厶丁書.豐口二251.2924.701.28196.32紅霉素肟二氯甲烷397.5039.061.33299.852-乙氧基丙烯

38、28.902.840.7737.73吡啶鹽酸鹽76.517.520.9878.23進(jìn)料三甲基氯硅烷72.907.170.8684.97-甲基氯。硅烷Lt咪唑34.263.371.0333.26工業(yè)用水150.0014.751.00150.00其他水雜質(zhì)6.110.601.006.11總計1017.27100.00888.47312.2031.541.28243.91克拉霉素中間體二氯甲烷385.5838.931.33290.85咪唑34.263.461.0333.26出料吡啶鹽酸鹽76.517.730.9878.23鹽酸24.472.471.2020.39水150.0015.151.00150

39、.00其他水雜質(zhì)7.010.711.007.01總計989.83100.00823.65分層萃取說明：堿液、食鹽水和水的損耗均以3%計；堿液的規(guī)格為(50kg氫氧化鈉：200L飲用水)，其用途是用來調(diào)節(jié)pH值，理論可行的使用量為100L,但實際可能會有出入，以調(diào)節(jié)至pH值為9.7 左右為準(zhǔn)?！居嬎氵^程】（1）進(jìn)料量 二氯甲烷層克拉霉素中間體的量：312.20二氯甲烷的量：385.58 氫氧化鈉溶液的量：100L，即卩100X 2.13=213配制堿液所需固體氫氧化鈉的量：100X 50/200=25其中水含量：100 二氯甲烷的量：200 X 1.325=265其中雜質(zhì)含量：265 X 1%=

40、2.65 水的加入量：350L 飽和食鹽水的量（用鹽水萃取兩次，每次以1200L的量為基準(zhǔn)）第一次加入量：600 X 2.165=1299其中雜質(zhì)含量：1299X 0.2%=2.60 （飽和食鹽水中氯化鈉原料用的是 99.8%純 度的）第二次加入量：600 X 2.165=1299其中雜質(zhì)含量：1299X 0.2%=2.60（2）出料量【計算過程】 有機(jī)層：二氯甲烷層克拉霉素中間體的量：312.20X 99%=309.08二氯甲烷的量：385.58X 97%=374.01 水層：水層（水雜質(zhì)）的量：萃取釜中水雜質(zhì)排棄的量：堿液的量：100X 97%=97 L鹽水的量：1299X 97%=126

41、0.03 （第一次飽和食鹽水萃取后）中轉(zhuǎn)釜中水雜質(zhì)排棄的量：水的量：700X 97%=679此文檔僅供學(xué)習(xí)和交流鹽水的量：1299X 97%=1260.03 (第二次飽和食鹽水萃取后)因此水雜質(zhì)總量：97 X 2.130 +1260.03+679+1260.03=3405.67表3-8 518-1萃取洗滌工序的物料衡算一覽表操作過程物料名稱質(zhì)量(kg)質(zhì)量百分比()密度(kg/L)體積(L)克拉霉素中間體312.207.571.28243.91二氯甲烷385.589.351.33291.00氫氧化鈉溶液213.005.172.13100.00進(jìn)料二氯甲烷265.006.431.33200.00

42、水350.008.491.00350.00飽和食鹽水2598.0063.002.171200.00總計4123.78100.002384.91克拉霉素中間體309.087.561.28241.4688出料二氯甲烷374.019.151.33282.2717水雜質(zhì)3405.6783.291.003405.67總計4088.76100.003929.41濃縮與頂蒸說明：萃取洗滌后的物料分兩釜進(jìn)行濃縮(1) 進(jìn)料量【計算過程】 二氯甲烷層(F1)克拉霉素中間體的量：309.08/2=154.54其中水的含量：(154.54/99%)X 0.5%=0.78二氯甲烷的量：374.01/2=187.01

43、99.9%甲苯的量(F2): 25L即 25X 0.866=21.65其中水的含量：21.65X 0.01%=0.0022(2) 出料量【計算過程】 回收二氯甲烷的量(常壓、減壓蒸餾)(F3) 二氯甲烷純量：X1水分含量：丫1 克拉霉素中間體(F4)克拉霉素中間體的量：154.54X 99%=152.99此文檔僅供學(xué)習(xí)和交流水分含量：(248.95/99%) X 0.1%=0.15 回收甲苯的量(F5)甲苯的量：X2水分含量：丫 2總物料平衡：Fl+F2 = F3 + F4+F5各組分平衡：克拉霉素中間體154.54 (Fi)X 99%=152.99(F4)二氯甲烷187.01 (Fi)X 9

44、9%=Xi(F3)甲苯21.65 (F4)X 99%=X2(F5)水0.78(F1)+0.0021(F2)=Y1 (F3)+0.25(F4)+Y2(F6)綜合上述方程式可求得：Y1 (F3)+Y2(F5)=0.63，其中 Y1 (F3)Y2(F5)冷凝后二氯甲烷的量X1(F3)=181.40;水的含量Y1(F3)=0.32冷凝后甲苯的量X2(F5)=21.43;水的含量Y2(F5)=0.32表3-9頂蒸濃縮的物料衡算一覽表操作過程物料名稱質(zhì)量(kg)質(zhì)量百分比(%)密度(kg/L)體積(L)克拉霉素中間體154.5442.41.28120.73二氯甲烷187.0151.31.33141.14進(jìn)

45、料水0.780.201.000.78甲苯21.655.900.8725.00總計363.98100.00287.65克拉霉素中間體152.9942.921.28119.52二氯甲烷181.4050.891.33136.91出料甲苯21.436.010.8724.75水0.630.181.000.63總計356.45100.00281.81離心工段說明：物料水洗至符合控制標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)數(shù)次洗滌后總收率為99%,最終送至下 步干燥的物料中克拉霉素凈含量 90%，水含量9.5% (經(jīng)檢測w 10%),雜質(zhì)含量 0.5%;水洗的水用量依據(jù)經(jīng)驗大致估算，假設(shè)以濃縮液的 5倍為基準(zhǔn)。(1) 進(jìn)料量【計算過程】

46、濃縮液根據(jù)518-1濃縮工序的物料平衡一覽表可知，當(dāng)出料量等于進(jìn)料量時，濃縮液(不包含回收的有機(jī)溶劑)總量應(yīng)為254.87kg,克拉霉素中間體凈含量97.7%， 水含量0.5%，雜質(zhì)含量1.8%，其他物料的量忽略不計。其中克拉霉素中間體的量：152.99水的量：152.99X 0.5%=0.76雜質(zhì)的量：152.99X 1.8%=2.75 洗液洗液用的是水，其用量為800.00kg,不過水亦不宜加入過多，需考慮生產(chǎn)實 際需要、廢水回收及處理。(2) 出料量【計算過程】 濾餅克拉霉素中間體的量：152.99X 99%=151.46水含量：(151.46/90%) X 9.5%=15.99雜質(zhì)含量

47、：(151.46/90%) X 0.5%=0.84 離心洗滌后的母液克拉霉素中間體的量：152.99X 1%=1.53水含量：0.76+800.00- 15.99=784.77雜質(zhì)含量：2.75-0.84=1.91表3-10離心工序物料衡算一覽表操作過程物料名稱質(zhì)量(kg)質(zhì)量百分比()密度(kg/L)體積(L)152.9915.991.28119.52克拉霉素中間體水0.760.081.000.76進(jìn)料雜質(zhì)2.750.291.002.75洗液水800.0083.641.00800.00總計956.50100.00923.03151.4615.871.28118.33克拉霉素中間體出料水800

48、.0083.851.00800.00雜質(zhì)1.910.281.001.91總計954.12100.00920.99干燥（1）進(jìn)料量濾餅克拉霉素中間體的量：151.46水的量：15.99雜質(zhì)含量：0.84水雜質(zhì)：15.99+0.09=16.89濾餅總重量：151.46+15.99+0.09=168.35（2）出料量 克拉霉素中間體成品克拉霉素中間體：151.46X 99%=149.95雜質(zhì)含量：0.09干物料總量：149.95+0.09=150.04產(chǎn)品總量（純度 98%）： 150.04/98%=153.10產(chǎn)品含水量：153.10-150.04=3.06 蒸出水汽的量：15.99-3.06=1

49、2.93結(jié)果：干燥后的克拉霉素中間體產(chǎn)品純度98%，含水量2.0%，雜質(zhì)含量0.69%。在濃縮工段時將物料分至兩濃縮釜中進(jìn)行，其投料量分兩次計算（即2批）,因此，最后得到的克拉霉素中間體干燥品質(zhì)量為149.95X 2=299.9kg。表3-11干燥工序的物料衡算一覽表操作過程物料名稱質(zhì)量（kg）質(zhì)量百分比（%）密度(kg/L)體積（L）151.4690.001.28118.33克拉霉素中間體進(jìn)料水雜質(zhì)15.9910.001.0015.99總計167.45100.00134.32149.9590.001.28117.15克拉霉素中間體出料水雜質(zhì)3.152.001.003.15水蒸汽12.938.

50、001.0012.93總計166.03100.001833.23第4章熱量衡算4.1熱量衡算依據(jù)能量衡算的主要依據(jù)是能量守恒定律，以車間物料衡算的結(jié)果為基礎(chǔ)而進(jìn)行 的。因此，車間物料衡算表是進(jìn)行熱量衡算的首要條件。設(shè)備的熱量平衡方程式能量衡算的主要依據(jù)是能量守恒定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)形式為能量守恒基本方 程：環(huán)境輸入到系統(tǒng)的能量=系統(tǒng)輸出到環(huán)境的能量+系統(tǒng)內(nèi)積累的能量對于制藥車間工藝設(shè)計中的能量衡算，許多項目可以忽略，車間能量衡算的目的是要確定設(shè)備的熱負(fù)荷，而且在藥品生產(chǎn)過程中熱能是最常用的能量表現(xiàn)形 式，所以能量衡算可簡化為熱量衡算。當(dāng)內(nèi)能、動能、勢能的變化量可以忽略且無軸功時，根據(jù)能量守恒方程式可 以得出以下熱量平衡方程式：Qi +Q2+Q3=Q4+Q5+Q6式中 Qi物料帶入設(shè)備的熱量.KJQ2加熱劑或冷卻劑傳給設(shè)備所處理物料的熱量.KJQ3過程熱效應(yīng).KJQ4物料離開設(shè)備所帶走的熱量.KJQ5加熱或冷卻設(shè)備所消耗的熱量.KJQ6設(shè)備內(nèi)環(huán)境散失的熱量.KJ說明：(1)放熱過程Q3為正值，吸熱過程Q3為負(fù)值； 在熱量衡算過程中的Q2,即設(shè)備熱負(fù)荷，是衡算的主要目的。Q2正值表示需對設(shè)備加熱；負(fù)值表示需冷卻；(3) 選擇基準(zhǔn)溫度為0C,以液態(tài)為基準(zhǔn)態(tài)，并且假設(shè)本設(shè)計中所涉及到的 雜質(zhì)都視為惰性組分