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第四届 国药工程杯 制药工程设计竞赛 项目摘要 三峡大学梦想队 1 项目摘要项目摘要 1 项目简介 项目简介 本项目为化学原料药多功能车间设计 间歇式生产抗艾滋病毒药物依非韦 仑 抗氧化剂硫辛酸和新型抗高血压药物缬沙坦 三种原料药年产量均为 25t 总生产时间为 300 天 2 2 工艺设计 工艺设计 2 12 1 工艺流程工艺流程 本项目以环丙基乙炔锂 4 氯 2 三氟乙酰基 苯胺为原料 经加成 环合 结晶等过程制备依非韦仑 选用 6 8 二氯辛酸乙酯法 经环合 水解 精制等 制备硫辛酸 以 N 正戊酰基缬氨酸甲酯为原料 经加氢还原 精制得缬沙坦 图图 2 12 1 缬沙坦工艺流程图缬沙坦工艺流程图 第四届 国药工程杯 制药工程设计竞赛 项目摘要 三峡大学梦想队 2 三种产品于同一多功能车间进行生产 车间设备工艺流程图如下 共用设备 用三色框表示 图图 2 22 2 车间工艺设备流程图车间工艺设备流程图 注 紫色框 硫辛酸工艺设备 绿色框 依非韦仑工艺设备 浅蓝框 缬沙坦工艺设备 三色框 三种产品共用设备 2 22 2 物料衡算物料衡算 依非韦伦按 129 批次 194kg 批 硫辛酸按 180 批次 139kg 批 缬沙坦 按 190 批次 132kg 批 进行物料衡算 依非韦伦物料衡算框图如下所示 第四届 国药工程杯 制药工程设计竞赛 项目摘要 三峡大学梦想队 3 9796 8kg 12560kg 25120kg 25120L 126280L 25120kg 151400L 25120kg 126280L 75360kg 42360L 127080L 169440L 25120kg 48840L 27424L 11304kg11304kg 29880L50240kg 丙酮 混合液 A B 乙基锌 丙酮 加成 环丙基乙炔锂 丙酮 4 氯 2 苯胺 丙酮 混合液 混合液 丙酮 减 压 浓 缩 溶 解 乙酸乙酯 冰水 淬 灭 洗 涤 静 置 分 层 纯化水 水相预处理拍治污水 处理站 馏出液 第四届 国药工程杯 制药工程设计竞赛 项目摘要 三峡大学梦想队 4 185448L 92724L 191226L 5778 4kg 185448L 5778 4kg 17335 2kg 28892kg 358181 32kg 154737L 144460kg 27447kg 15890 6kg 86676kg 58216L 7721L 65937L 2512kg 63140L 63140L 63140L 水相 有机相 乙酸乙酯 萃取 干燥 无水硫酸 钠 过滤 硫酸钠 减压浓 缩 馏出液 合 并 有 机 相 溶解 乙酸乙酯 环合 氯甲酸甲 酯 碳酸钠 纯化水 水洗 纯化水 乙酸乙酯 过滤 减压浓缩 馏出液 结晶离心 淋洗 乙酸乙酯 干燥 第四届 国药工程杯 制药工程设计竞赛 项目摘要 三峡大学梦想队 5 图图 2 32 3 依非韦伦物料衡算框图依非韦伦物料衡算框图 92724L 乙酸乙酯 结 晶 离 心 淋洗 乙酸乙酯 干燥 加 热 回 流 乙酸乙酯 活性炭 脱 碳 过 滤碳 包装 入库 D 级洁净区 结晶 淋洗 乙酸乙酯 干燥 粉碎 检验 乙酸乙酯 2889 2kg 3982 38kg 50443 48kg 7095L 145019L 145019L 7095kg 25373 74k 2889 2kg 25046kg 2889 2kg 25046kg 25000kg 147673 92L 碳 3982 38 95941 37L 88845 8L 第四届 国药工程杯 制药工程设计竞赛 项目摘要 三峡大学梦想队 6 表表 2 12 1 主要原辅料消耗表主要原辅料消耗表 2 32 3热量衡算热量衡算 通过查找兰氏手册等文献资料 部分化合物通过 Chem Office Gaussian 量化软件采用密度泛函方法估算 得出硫辛酸 4 氯 2 苯胺 缬沙坦等的生成 焓 比热容等物性数据 进行了完整的热量衡算 原辅料名称规格年用量 kg 储存方式来源 6 8 二氯辛酸乙酯 99 61000塑料桶 仓库 95 乙醇工业14396铁桶 水合硫化钠 99 67100纸板桶 硫磺 99 10370袋装 四丁基溴化铵 99 5490纸板桶 氢氧化钠工业10980袋装 36 精制盐酸工业11800塑料桶 乙酸乙酯 99 80736 72铁桶 食盐工业3050袋装 无水硫酸镁工业3050袋装 活性炭医用级9365 8袋装 4 氯 2 三氟乙酰基 苯胺 99 25120铁桶 丙酮 99 112389铁桶 A 生物碱 99 1758 4袋装 B 醇类物质 99 1477 06铁桶 乙基锌 99 11304钢瓶 环丙基乙炔锂 99 9796 8铁桶 氯甲酸甲酯 99 15890铁桶 碳酸钠 99 27450袋装 无水硫酸钠 99 5779袋装 N 正戊酰基缬氨酸甲酯 99 30600铁桶 醋酸异丁酯 99 9027铁桶 5 pd c 钯 碳 工业306袋装 氢气工业130钢瓶 纯化水符合药 典标准 355495 自制 第四届 国药工程杯 制药工程设计竞赛 项目摘要 三峡大学梦想队 7 表表 2 22 2 生产原料生产原料 2525 下物性数据下物性数据 原料名称水合硫化 钠 二硫化钠6 8 二氯辛 酸乙酯 硫辛酸 比热容 kJ kg K 1 820 7220 870 740 813 fHm KJ mol 3071 00 449 80 603 77 407 72 416 01 表表 2 32 3 公用系统消耗量表公用系统消耗量表 系统 名称 计量 单位 交接点规格参数消耗量 日用 量 年总 耗量 压力 MPa温度 正常最大 纯化水m30 2 0 3常温1 292 421 29386 水蒸汽m30 31202 534 372 53759 3 循环水m30 2 0 325 9 3610 899 362808 0 冷冻盐水kg0 2 0 3 153 734 963 731120 8 氮气Nm3 min0 3常温19 5421 3619 545863 4 第四届 国药工程杯 制药工程设计竞赛 项目摘要 三峡大学梦想队 8 图图 2 42 4 依非韦伦热量衡算方框图依非韦伦热量衡算方框图 19702050KJ 49080120KJ 6204918 8KJ 2820824KJ 436847040KJ 6111668 4KJ 272074KJ 27579133 6KJ 21625440KJ 12454700KJ 679729645KJ 79596931 6KJ 188687861 2KJ 4121280KJ 60608060KJ 丙酮乙酸乙酯 饱和蒸汽冷冻盐水 加成工序 乙酸乙酯 环合工序 饱和蒸汽 冷冻盐水 精制工序 乙酸乙酯 959227 2KJ 饱 和 蒸汽 冷冻 盐水 常温水 体系 水 混合液 1混合液 2 混合液 3 第四届 国药工程杯 制药工程设计竞赛 项目摘要 三峡大学梦想队 9 3 3 生产生产方案设计方案设计 通过计算三种产品的生产周期和设备所需最大容积 对每种产品的生产时间 和批次进行了设定 设计出了两种方案 以设备利用率 经济核算和使用方便性 为评价标准 通过方案比较 选择方案一 三种产品单独生产 并对该方案进 一步优化作为最终生产方案 表表 3 13 1 方案一 方案二设备利用率 设备数以及设备投资金额比较表方案一 方案二设备利用率 设备数以及设备投资金额比较表 表表 3 23 2 方案一 方案二比较总表方案一 方案二比较总表 比较项目设备利用率设备数经济核算清洗难易交叉污染产品及时性 方案一 交叉生产 方案二 单独生产 第四届 国药工程杯 制药工程设计竞赛 项目摘要 三峡大学梦想队 10 表表 3 33 3 方案一优化前后比较表方案一优化前后比较表 图图 2 5 方案一 优化 车间生产甘特图 局部 方案一 优化 车间生产甘特图 局部 4 设备选型 设备选型 根据物料衡算和热量衡算 对主体设备进行了计算和选型 包括基本设备的 工艺参数和特殊内构件的设计 对氢化反应釜进行了设计与改进 选择了新型 第四届 国药工程杯 制药工程设计竞赛 项目摘要 三峡大学梦想队 11 节能 高效的设备 如过滤 洗涤 结晶三合一设备 涡轮混合机等 图图 4 14 1 过滤 洗涤 结晶三合一设备过滤 洗涤 结晶三合一设备 图图 4 24 2浓缩反应釜装配图浓缩反应釜装配图 第四届 国药工程杯 制药工程设计竞赛 项目摘要 三峡大学梦想队 12 表表 4 1主要设备一览表主要设备一览表 设备型号材质外形尺寸 mm 数量 台 报价 元 操 作 条 件 反应釜类 搪 瓷 反 应釜 KF1500搪瓷1450 1450 3144 329000 00 氢 化 反 应釜 GSH1500316L 及复合 材料 1450 1450 3144 250000 00 冷 凝 回 流 反 应 釜 MT2000304 不锈钢1600 1600 3200 339000 00 脱色釜MT1000304 不锈钢1400 1400 2650 130000 00 浓缩釜类 减 压 浓 缩釜 ZN1500内胆 316L 夹套 304 1200 1200 3000 360000 00 过滤机 加 压 过 滤机 FL10304 不锈钢1450 1450 3144 215000 00略 加 压 过 滤机 FL6304 不锈钢1450 1450 3144 110000 00 结晶类 冷 却 结 晶罐 1000316L 不锈钢1300 1300 2850 立式 320000 00 三合一类 过 滤 洗 涤 干 燥 三合一 DN1200316L 不锈钢1200 1200 3900 立式 3128000 0 粉碎机 涡 轮 粉 碎机 WF350304 不锈钢600 700 1300 115000 00 除尘机类 除尘器YX 22304 不锈钢1550 600 1550 116500 00 混合机类 干 粉 混 合机 100304 不锈钢600 600 1080 11400 00 第四届 国药工程杯 制药工程设计竞赛 项目摘要 三峡大学梦想队 13 5 车间布置 车间布置 本项目严格遵守车间及管道布置的基本规则 结合本项目特点 对车间的设 备 管道以及车间内各个功能区进行了设计和布置 本车间设计为三层 每层为 30m 15m 楼层高度为 5 1m 总车间面积为 1386m 2 一楼为洁净区 制水间 二楼主反应釜 三楼配液和浓缩区以及控制室 氢化间放置于一楼外面左后侧 远离洁净区和人流 降低危险系数 整体布局利 于物料输送和反应调控 并留有足够扩建空间 图图 5 1 车间工艺平面设备布置图 一楼 车间工艺平面设备布置图 一楼 第四届 国药工程杯 制药工程设计竞赛 项目摘要 三峡大学梦想队 14 图图 5 2 车间三维布置图车间三维布置图 6 6 工程经济预算 工程经济预算 对该项目进行投资估算和财务评价 综合经济技术指标详见下表 6 1 表表 6 16 1 项目经济技术指标项目经济技术指标 序号序号指标名称指标名称数值数值单位单位 1设计规模25吨 年 产品 2总占地面积1044平方米 3建筑面积1386平方米 4年操作时间7200小时 5全厂总产值44 952 400 000元 6工程项目总投资9 426 019元 7年总成本3 091 587元 8增值税75 578 141元 9城建税及教育附加7 557 814元 10税后利润总额272 454 343元 14投资回收期4 42年 15总定员120人 第四届 国药工程杯 制药工程设计竞赛 项目摘要 三峡大学梦想队 15 7 7 环境及安全评价 环境及安全评价 7 1 环境评价环境评价 本设计对建设地的环境现状 项目建设期间 运行期间对环境周边环境 进行了环境影响分析 对项目污染物的排放总量进行有效监控和治理 从环境影响的角度评价 项目的建设是可行的 7 2 安全评价安全评价 将总车间划分为 5 个评价单元 针对各个单元的特点分别选用不同的评 价方法 道化学指数法 爆炸危险指数评价法 安全表检查法 SCL 预先 危险性分析方法 PHA 事故树法 FTA 危险与可操作性研究法 HAZOP 等评价方法 重点岗位为氢化反应釜 氢气泄漏时危险面积在 1 6 内 事 故发生的可能性较小 在氢化间内安装氢气浓度报警器 与控制系统配合 一旦发生氢气泄露 检测到氢气浓度超标后 启动声光报警 同时 自动打