化學制藥工藝學 第四章 中試放大課件

1、中試放大及工藝規(guī)程概念 將實驗室和中試車間試驗取得的研究結果應用到大規(guī)模的工業(yè)生產中的過程就是放大（Scale up）。工藝的放大包括實驗室、中試工廠（車間）和生產車間3個步驟。2010年第一學期吉首大學課件制藥工藝過程的開發(fā)研究過程（1）實驗室小試：在實驗室規(guī)模的條件下進行，研究化學或生物合成反應步驟及其規(guī)律，考查工藝參數(shù)、設備與原料，轉化率，收率，成本估算等。目的是為中試做技術準備。要求收率穩(wěn)定，質量可靠。確定操作條件，制成品、半成品、中間品、原料等建立相應的分析方法。（2）中試放大：把實驗室小試研究確定的工藝路線與條件，放大50100倍的中等規(guī)模，進行工藝試驗，工業(yè)化生產考查、優(yōu)化，包括

2、產品質量、經濟效益、勞動強度等，確定最佳操作條件。目的是為車間設計、施工安裝、中間質控，制定質量要求與規(guī)程提供數(shù)據(jù)和資料。（3）制定生產工藝：在大型設備和車間投入生產，試制若干批號后，制定出生產工藝規(guī)程。2010年第一學期吉首大學課件中試放大的內容 中試放大的內容是研究在一定規(guī)模設備中的操作參數(shù)和條件的變化規(guī)律，驗證實驗室工藝路線的可行性，解決在實驗室階段未能解決或尚未發(fā)現(xiàn)的問題。 1、驗證工藝路線，修正工藝過程，確定生產工藝流程。2、工藝條件限度實驗與過程優(yōu)化控制。3、原輔料和中間體質量控制。 2010年第一學期吉首大學課件中試放大研究的基本方法 1、 經驗放大 經驗放大是根據(jù)已有的操作經驗

3、，所建立的一些規(guī)律，通過摸索反應器的特征，從實驗室裝置到中試裝置、再到車間大型裝置，實現(xiàn)逐級放大。這些規(guī)律大多是半定性的，是簡單和粗放的定量。經驗放大是基于空時得率相等的原則，即雖然反應規(guī)模不同，但單位時間、單位體積反應器所生產的產品量(或處理的原料量)是相同的，通過物料平衡，求出為完成規(guī)定的生產任務所需處理的原料量后，得到空時得串的經驗數(shù)據(jù)，即可求得放大反應所需反應器的容積。 2010年第一學期吉首大學課件經驗放大的原則有：1、幾何相似放大。按反應器各部件的幾何尺寸比例進行放大，放大倍數(shù)是實際反應器體積的倍數(shù)。當體積放大10倍時，反應器的高度和直徑均放大 倍。2、恒定等體積攪拌功率放大，是一

4、般化學反應器的放大準則。3、恒定體積氧傳質系數(shù)放大。4、恒定空氣線速度放大。5、恒定體積的空氣流量放大。6、恒定攪拌器葉尖速度放大。7、恒定混合時間放大。2010年第一學期吉首大學課件3 、數(shù)學模擬放大 數(shù)學模擬放大是用數(shù)學方程式表述實際過程和實驗結果，然后計算機模擬研究、設計，放大。建立數(shù)學模型的方法有導師型、無導師型和混合型。影響反應的因素復雜，不可能用數(shù)學方程全面、定量描述過程的真實情況。一般地，先對過程進行合理簡化，提出物理模型，模擬實際過程。再對物理模型進行數(shù)學描述，從而得到數(shù)學模型。對數(shù)學模型，在計算機上研究各參數(shù)的變化對過程的影響。數(shù)學模擬放大法以過程參數(shù)間的定量關系為基礎，能進

5、行高倍數(shù)放大，縮短放大周期。2010年第一學期吉首大學課件三、中試放大的研究1.生產工藝路線的復審 一般情況下，單元反應的方法和生產工藝路線應在實驗室階段就基本選定。在中試放大階段，只是確定具體工藝操作和條件以適應工業(yè)生產。但是當選定的工藝路線和工藝過程，在中試放大時暴露出難以克服的重大問題時，就需要復審實驗室工藝路線，修正其工藝過程。2.設備材質與型式的選擇 開始中試放大時應考慮所需各種設備的材質和型式，并考查是否合適，尤其應注意接觸腐蝕性物料的設備材質的選擇。2010年第一學期吉首大學課件4.反應條件的進一步研究 實驗室階段獲得的最佳反應條件不一定能符合中試放大要求。應該就其中的主要的影響

6、因素，如放熱反應中的加料速度，反應罐的傳熱面積與傳熱系數(shù)，以及制冷劑等因素進行深入的試驗研究，掌握它們在中試裝置中的變化規(guī)律，以得到更合適的反應條件。2010年第一學期吉首大學課件5.工藝流程與操作方法的確定 在中試放大階段由于處理物料增加，因而又必要考慮使反應與后處理的操作方法如何適應工業(yè)生產的要求，特別要注意縮短工序、簡化操作。6.原輔材料和中間體的質量控制 1)原輔材料、中間體的物理性質和化工參數(shù)的測定。 2)原輔材料、中間體質量標準的制定。2010年第一學期吉首大學課件產品介紹：名稱（商品名、化學名、英文名），化學結構、分子式、分子量，規(guī)格，理化性質，質量標準及檢驗方法，藥理作用，毒副作用，用途、適應癥和用法、包裝和貯存。反應過程：主反應、副反應、輔助反應