制药工艺流程图解析ppt课件

一、工艺流程的设计和选择,一般制药生产过程包括三个阶段: 原料预处理化学反应分离纯化产品制剂药 生产同一种产品多数情况下可采用多种不同的生产路线，即使采用相同的原料路线，具体的工艺安排或操作指标也有差别，到底采用哪种生产路线，必须对路线进行经济评价分析，找到技术先进，产品成本低，收率高，投资少，能耗低，同时又完全环保的工艺路线（即可对各方案进行比较，找到经济安全环保生产工艺路线）。,1,1、工艺流程设计中的方案比较 例：混酸硝化苯制备硝基苯 混酸组成：HNO3 5%、H2SO4 65%、H2O 30%；苯与混酸中HNO3的摩尔配比为1:1.1，反应压力：0.46MPa；反应温度：130；反应后的硝化液进入连续分离器，分离出的酸性硝基苯和废酸的温度约为120；酸性硝基苯经冷却、碱洗、水洗等处理工序后送精制工段。,2,方案1：间接水冷常压浓缩方案,3,方案2：原料预热闪蒸浓缩方案,4,方案1与方案2的比较: 酸性硝基苯的显热的利用不同: 方案1:酸性硝基苯Q放 Q 冷却水 浪费热量和消耗冷却水 方案2:设间接换热器酸性硝基苯Q放 加热原料苯回收Q 节省冷却水和加热苯的蒸汽 但增加一台换热器 废酸浓缩方法不同: 方案1:采用常压浓缩,消耗大量低压蒸汽 方案2:采用闪蒸浓缩,用抽真空降低压力,使T水蒸发, 主要靠废酸本身放出的热蒸发水,节省低压蒸汽 但增加一台真空泵并耗电 结论 从单位能耗为标准,方案2比方案1适宜,5,2、以单元操作或单元反应为中心,完善工艺流程 药品生产过程由一系列单元操作或单元反应过程所组成。在工艺流程设计中，常以单元操作或单元反应为中心，建立与之相适应的工艺流程 例如,设计和完善工艺流程时: # 常以单元操作或单元反应为中心,标明进料和出料的名 称、数量、组成和工艺条件 # 根据单元操作或单元反应过程的T、Q效应等,确定传热设备和载能介质的技术规格 # 根据单元操作或单元反应过程的参数显示和控制方式,确定仪表和自动控制方案 # 根据单元操作或单元反应过程的燃烧、爆炸、毒害情况,确定响应的安全、技术措施 # 根据单元操作或单元反应过程所产生的污染物,确定相应的污染治理方案,6,例 工业生产中，硝化混酸的配制常在间歇搅拌釜中进行，试以搅拌釜为中心，完善硝化混酸配制过程的工艺流程 在实验室非常简单,将水、硫酸、硝酸 按一定的配比和程序加入烧杯中,并用玻璃棒搅拌均匀即可 但工业混酸的配置: 首先，配制混酸需有一台带有夹套的搅拌釜 其次，混酸配制采用间歇操作，是间歇过程。为保证硫酸与硝酸的配比，应设置硫酸计量罐和硝酸计量罐,7,第三，在工业生产中，要配制一定浓度的混酸，通常并不加水调节，而是用硝化后回收的废酸来调节 还应设置废酸计量罐 第四,要设置硫酸贮罐、硝酸贮罐和废酸贮罐 第五，在配制工业混酸时需考虑将硫酸、硝酸和废酸由贮罐送入计量罐的方式。如采用泵输送时，则应设置相应的送料泵 此外，在计量罐和贮罐之间应设置相应的溢流管 第六，为了贮存配制好的硝化混酸，应设置相应的混酸贮罐 最后设计出工业混酸配制过程的工艺流程如图所示,8,图 混酸配制过程的工艺流程示意图,9,例 在合成抗菌药诺氟沙星的生产中，以对氯硝基苯为原料制备对氟硝基苯的反应方程式为 反应拟在间歇釜式反应器中进行，试以反应器为中心，完善反应过程的工艺流程 对氯硝基苯与氟化钾的反应为固液两相反应,需要带搅拌的釜式反应器 T反高,需要加热装置,夹套;又 T反=170-180 加热介质:中压蒸汽或栽热体(导热油:联笨混合物),10,T反高,物系中低沸物蒸发,既造成浪费又污染环境 反应器上部设回流冷凝器, 用冷却水冷却,回收易挥发组分 固液非均相反应,反应液冷却后,其中的固体应滤除在反应器下部设过滤器 溶剂等沸点较高,可采用真空过滤,图4-15 氟化反应过程的工艺流程示意图,11,3、工艺流程设计中应考虑的技术问题 生产方式的选择 连续生产 产品的生产方式 间歇生产 联合生产方式 提高设备利用率 产品的生产过程都是由一系列单元操作或单元反应过程所组成的，在工艺流程设计中，保持各单元操作或单元反应设备之间的能力平衡，提高设备利用率， 是设计者必须考虑的技术问题,12,其原则如下： 1. 反应中间产物不易变质时，工艺流程采用不同生产能力的容器，在两步反应中间增设贮槽，使整个工艺生产连续化； 2. 反应中间产物易变质时，工艺流程采用相同生产能力的容器，实行生产周期长的多釜生产，生产周期短的少釜生产的原则；,13,物料的回收与利用,在工艺流程设计中，充分考虑物料的回收与再利用，以降低原辅材料消耗，提高产品收率，是降低产品成本的重要措施。,14,例1：混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯 混酸组成：HNO3 47%、H2SO4 49%、H2O 4%；氯苯与混酸中HNO3的摩尔配比为1:1.1，硝化温度：80；硝化时间：3h；硝化废酸中含硝酸1.6%，含混合硝基氯苯为获得混合硝基氯苯量的1%。 反应特点：氯苯、硝基氯苯与混酸不互溶。反应结束两相分层，混酸中尚有少量硝基氯苯及未完全反应的硝酸；同时，废酸中含有大量不参加反应的H2SO4；如何充分利用未反应的硝酸及回收混酸层中的硝基氯苯和H2SO4是决定合成工艺的关键。,15,方案1：硝化分层方案,16,方案2：硝化分离萃取方案,既回收了硝化废酸中未反应的硝酸，又提高了硝基氯苯的收率。,17,方案3：硝化分离萃取浓缩方案,浓缩工序 用回收的硫酸配制硝化混酸，从而大大降低了硫酸的单耗。,18,又如，许多药物合成反应不能进行得十分完全，且大多存在副反应，产物也不能从反应混合物中完全分离出来，故分离母液中常含有一定数量的未反应原料、副产物和产物。 在这些药物的工艺流程设计中，若能实现反应母液的循环套用或经适当处理后套用，则不仅能降低原辅材料消耗，提高产品收率，而且能减少环境污染。 再如，在药品生产中经常使用各种有机溶剂，在工艺流程设计时应充分考虑这些溶剂的回收与套用。 若设计得当，则可构成溶剂的闭路循环，既降低了溶剂单耗，又减少了环境污染。,19,能量的回收与利用 在工艺流程设计中，充分考虑能量的回收与利用，以提高能量利用率，降低能量单耗，是降低产品成本的又一重要措施。 如,在硝化混酸配制的工艺流程中,为减少输送物料能耗,可将计量罐布置在最上层,搅拌釜居中,贮罐布置在底层。当硫酸、硝酸和废酸由泵输送至相应的计量罐后,可借助重力流入搅拌釜,配制好的混酸再借助重力流入混酸贮罐。 又如，在混酸硝化苯制备硝基苯的工艺流程设计中，用原料苯代替冷却水冷却酸性硝基苯，以及用闪蒸浓缩代替常压浓缩都是为了回收物料的余热，以达到降低能耗和产品成本的目的。,20,安全技术措施 在药品生产中，所处理的物料常常是易燃、易爆和有毒的物质安全问题十分突出。在工艺流程设计中，对所设计的设备或装置在正常运转以及开车、停车、检修、停水、停电等非正常运转情况下可能产生的各种安全问题，应进行认真而细致的分析，制订出切实可靠的安全技术措施。 报警装置 事故贮槽 安全水封、安全阀或爆破片 溢流管 阻火器 设置排空阀 接地装置 防雷装置,21,二、工艺流程图,初步设计阶段：工艺流程框图(Block Flow Sheet) 工艺流程示意图(Simplified Flow Sheet) 工艺流程图(Process Flow Diagram, PFD) 物料流程图 带控制点工艺流程图 (Process Control Diagram, PCD) 施工图设计阶段：带控制点工艺流程图 （又称：管道及仪表流程图） (Piping &Instrumentation Diagram, PID),工程设计,22,1. 工艺流程框图,工艺路线和生产方法确定后，物料衡算前绘制的一种定性图纸，不编入设计文件中，主要为物料衡算计算方便。 主要内容： 、以方框表示单元过程，圆框表示单元反应，并加注必要文字说明； 、以箭头表示物料和载能介质流向，并辅以文字注释； 例: 阿司匹林工艺流程框图,23,阿司匹林工艺流程框图,24,. 工艺流程示意图,定性图纸，内容比框图详细，不编入设计文件。 内容： 、以几何图形表示设备示意图，设备之间的竖向关系； 、反映全部原料、中间体和三废的名称及流向； 例：阿司匹林工艺流程示意图,25,阿司匹林工艺流程示意图,26,. 物料流程图,以图形和表格相结合的形式反映设计计算结果的图样，编入正规设计文件中。 内容： 图形中包括装置方块或设备轮廓图形、物料流程线等； 标注过程 装置名称或设备位号、名称；流程中原料、中间体、辅助材料和三废等的代号，说明等； 物料衡算表 物料代号、物料名称、物料组成、流量、压力、温度状态及来源去向等； 标题栏：图名、图号、设计阶段等。 例：氯苯硝化物料流程图,27,在工艺流程示意图中表示的物料流程图,28,29,30,用框图绘制物料流程图, 按确定的工艺路线画出流程示意图，反应及过程名称用双框图表示，同时标注过程名称、流程号； 流程图左边为原料和中间体的物衡表，包括物料名称、组成、数量、物料的流向； 流程图右边为主要副产品及三废的物衡表，标注名称、组成、数量、去向等； 物料的流向用粗实线表示，其它用细实线表示。,31,32,尚未进行设备设计，设备的外形不必精确， 用标准规定的设备表示方法简化绘制，不要求严格按比例绘制,33,4. 带控制点工艺流程图,亦称管道及仪表流程图（PID），反映某个过程中所有设备、物料之间的各种联系，是化工工程设计的主要依据；是生产、检修管理、考核的指南；是人员培训、实习的指导教材，是最权威、最系统、最重要的图纸。,34,(1) 两阶段带控制点工艺流程图的区别,初步设计阶段和施工图设计阶段都要绘制带控制点的工艺流程图，但两者的要求和深度是不同的。 带控制点的工艺流程图是表示全部工艺设备、物料管路、阀门、设备附件以及工艺和自控仪表的图例、符号等的一种内容较为详细的工艺流程图。 施工阶段带控制点的工艺流程图则是根据初步设计的审查意见，对初步设计阶段带控制点的工艺流程图进行修改和完善，并充分考虑施工要求设计而成的。,35,(2) 基本要求,（1）表示出生产过程中的全部工艺设备，包括设备图例