年产500吨对乙酰氨基酚的车间工艺设计

1、年产 500 吨对乙酰氨基酚的车间工艺设计目录 一生产任务 二产品介绍及前景展望 三生产工艺路线选择 1 对乙酰氨基酚的二步合成法 2 对乙酰氨基酚的一步合成法对氨基酚乙酰化 3 车间布置 五物料衡算 1 酰化反响罐的物料衡算 2 酸洗离心机的物料衡算 3 水洗离心机的物料衡算 4 精制脱色罐的物料衡算 5精制结晶罐的物料衡算 6 精制离心罐的物料衡算 7 流化床的物料衡算 六能量衡算 1 反响罐能量衡算根本公式 2 比热容的计算3 能量衡算七主要工艺设备计算1 工艺设备选型原那么2 主要工艺设备计算3 主要设备选型 八技术平安及劳动保护 九原辅料成品的质量标准1 原辅料成品的质量标准2包装材

2、料十课程设计总结十一参考文献一生产任务1 设计工程对乙酰氨基酚的车间工艺设计2 设计规模年产 500 万吨 二产品介绍及前景展望对乙酰氨基酚是目前主要用于解热镇痛的OTC药物其解热镇痛作用与阿司匹林相当抗炎作用极弱对胃肠道无明显刺激适合于不宜使用阿司匹林的患者为 一线止痛药对氨基酚乙酰化方法将对氨基酚参加稀乙酸中再参加冰醋酸升温至150C反响7h参加乙酐再反响2h检查终点合格后冷却至25C以下抽滤水洗至无乙酸味抽干得粗品此 方法的收率为 90方法将对氨基酚冰醋酸及含酸 50 以上的酸母液一起蒸馏蒸出稀酸的速度为每小时馏出总量的十分之一待内温升至130C以上取样检查对氨基酚残留量 低于 25参加

3、稀酸含量 50以上冷却结晶抽滤先用少量稀酸洗涤再用大量水洗至滤 液接近无色得粗品此方法的收率为 90-95在冰醋酸中用锌复原对硝基苯酚同时乙酰化得到对乙酰氨基酚 将对羟基苯乙酮生成的腙置于硫酸酸性溶液中参加亚硝酸钠转位生成对乙 酰氨基酚 精制方法将水加热至近沸时投入粗品升温至全溶参加用水浸泡过的活 性炭用稀乙酸调节至 pH 42-46 沸腾 10min 压滤滤液加少量重亚硫酸钠冷却至 20C以下析出结晶抽滤水洗枯燥得原料药扑热息痛成品2 对乙酰氨基酚的工艺流程21 对乙酰氨基酚初制对氨基苯酚和冰醋酸经配料锅配料后参加酰化釜酰化得到湿的对乙酰氨基 酚粗品1对于稀酸料和粗品来说第13小时蒸酸速度在

4、4060L半小时温度不高 于117C第稀酸料为032036MPa母液套用为035040MPa整个反响过程约为 1113小时蒸酸总量在640800L之间按规程开动离心机放入欲离心料液进行离心离心别离母液和固体物料后用 稀醋酸冲洗物料按规定时间冲洗置换物料中的母液再用去离子水冲洗按规定时 间冲洗置换物料中的稀醋酸然后按规定时间继续甩滤后停机出料酸洗后的液体 和母液共用回收后套用水洗的液体为废液送往污水处理站处理每吨湿粗品得酸 洗用量为340584L水洗用量为523800L所得物料在检测水分和对氨基苯酚含 量水分限制在80以内对氨基苯酚含量不大于50ppm并进行物料衡算每批稀酸投 料折干后得重量范围

5、为13001500kg折干母液套用粗品为14801760L母液 套用次数最高为 8 次初制流程图22 对乙酰氨基酚提纯对于酸处理外循环料来说蒸酸速度限制在w80L半小时蒸酸限制在 860940L之间蒸酸过程约需68小时按规程开动离心机离心机内放入物料后离心别离液体和固体按规定冲洗量 的稀醋酸冲洗固体物料所得液体回收利用再用去离子水按规定冲洗量得去离子 水冲洗按规定时间继续甩滤 1-2 分钟后停机出料水洗的液体为废液送往污水处 理站每吨湿酸处理外循环了的酸洗用量为 475 725L 水洗用量为 1125 1625L 所得物料要检测水分和对氨基苯酚含量水分限制在 100 以内对氨基苯酚含量不 大于

6、50ppm并进行物料衡算酸处理外循环料每批折干后13001500kg折干 回收母液 1100 1200L精制离心后的湿对乙酰氨基酚进入振动流化床枯燥机内并调节振动流化床枯燥机的热气通风量使物料被烘干枯燥温度80100C进料速度不能超过起上限50kgmin枯燥后的物料在经过冷风冷却降温至50± 10 C振动流化床枯燥机出完料后进行物料收率计算本工序收率应不低于 95 枯燥并降温的物料经测试合 格后按ZLS0PZK0050取样用快速水分测定仪测其水分水分小于w 05方可真空 输送到二维混合机内混合枯燥并降温的物料经测试合格后真空输送到二维混合机内混合到达要求批量并在不超过规定装料量 20

7、005400kg的情况下混合1520min停止出料精制工艺流程图23 外循环工序采用双效浓缩装置在蒸发室保持一定的负压换热器提供热能使精制母液中 的水分在负压下不断的被蒸发在一效与二效的蒸发室和换热器之间形成流换热 器蒸汽压力不超过 035Mpa精制母液在双效蒸发器内循环 335小时后蒸发室中已有晶体生成这时停止循环自换热器底部通蒸汽加热溶解管程中的物料并给整个系统加压当压力表显示0102Mpa时将热溶液自双效蒸发装置压入结晶罐中降温结晶至25-35 C离心脱水得外循环料3 车间布置本工程设计是单体厂房设计整个操作过程都要在同意厂房内即生产的 酰化工段精制工段外循环工序都在同一建筑内整个生产车

8、间为四层建筑钢筋混 凝土结构根据对乙酰氨基酚的生产工艺特点酰化配料车间在四层以便于物料利 用为差输送到三层的酰化反响车间的生产环境洁净区域包括精制洁净区精致离 心区烘干区域混合区域粉碎区域待验区套袋区缓冲区及更衣区其均为洁净区结 晶级别为 10万级与生产有关的其他区域为非洁净区各车间之间相互独立而又方 便物料运输有利于生产一层设有行政治理接待区域便于治理和生产所有车间内 部不同洁净区之间以及洁净区域内部区域的人流物流各自独立完全符合GMP标准31 布置原那么根据?药品生产质量治理标准?及本工程生产工艺特点确定以下布置原那么按生产工艺流向合理布置预防人物流交叉减少污染 车间内区域划分清楚洁净区域

9、相对集中使生产治理方便充分利用厂房高度利用位差使物料在管道内垂直输送尽量缩短物料输送距 离节约能源降低消耗32我国GMP199年修订附录规定了药品生产洁净室区的空气洁净度划分四个级别洁净度级别尘粒最大允许度个m3微生物最大允许度> 05 u m> 5um 浮游菌个m3沉降菌个m3 100级 350005110000级 35000 200 100 3100000级 350000 2000200 10300000 级1050000060001533 物料存放区域及生产辅助用室的布置1 洁净厂房内应设置与生产规模相适应的辅助原料半成品成品存放区域宜 尽可能靠近与其相联系的生产区域以减少过

10、程中的混杂与污染存放区域内宜设 置待验区合格品区或采取能够有效限制物料待验合格状态的举措不合格品必须 设置专用存放2 取样室宜设置在仓储区取样环境的空气洁净度等级同初次使用该物料的 洁净室区3 称量室应放置在洁净室区空气洁净度等级同初次使用该物料的洁净室区4 备料室宜靠近称量室其空气洁净度等级同初次使用该物料的洁净室区5 洁净工具洗涤存放室宜设置在洁净区域外如需设在洁净室区内 其空气 洁净等级英语本区域相同并有防水污染的举措6 维修保养室可设在洁净室区外34 平安出口及平安举措的布置国家标准GBJ16-87?建筑设计防火标准?规定厂房平安出口的数目不应少 于两个对制药企业来说洁净厂房每一生产层

11、或每一洁净区平安出口数目除了符 合国家标准GBJ16-87的规定外平安出口的设置应满足疏散距离的要求人员进入 空气洁净度 100级10000级生产区的净化路线不得作为平安出口使用平安疏散门应向疏散方向开启且不得采用吊门转门推拉门及电控自动门在 防爆要求的洁净室依靠外墙布置当不能靠外墙时应考虑向屋外泄爆并应有足够 的泄压面积35 卫生条件1 操作人员应按规定穿戴好工作服保持个人清洁方可进入生产作业区2 使用设备容器管道等均应按相应要求进行清洁需要消毒的消毒3 生产中废物应及时运出车间送到规定地点4 每完成一工序应及时清场保持操作场地清洁并做好清场记录 五物料衡算计算依据年产量 500 吨年工作日

12、 300 天日产量 500000300 1666667kg 天收率 8597对乙酰氨基酚分子量对氨基苯酚分子量 1511610910 13855对乙酰氨基酚收率 对乙酰氨基酚产量对氨基苯酚13855 X 100物料计算以日产量为基准1 酰化反响罐的物料衡算年产量为 500 吨一年按 300 个工作日计算可得出日产量为500吨 300 天 1666667 kg 天由于此物料衡算时以唐山双龙生物药业为模型在此根底上进行扩建和改造 所以改造后产品的收率仍为改造前的收率即 8597又由于产品收率 对乙酰氨基酚产量对氨基苯酚 13855 8597那么对氨基苯酚投料量 1666667 k 08597138

13、55 139925k根据对乙酰氨基酚生产设计的经验公式对氨基苯酚投料量 冰醋酸含量089091 139925 kg 此物料衡算中运用经验常熟 090 并且冰醋酸含量为 98 那么投入冰醋酸量 139925 k 090098 128503 k 根据唐山双龙生物药业的参考公式可得总投料量母液量 11由于总投料量 对氨基苯酚冰醋酸 139925 k 128503k 268428 k由此的投入反响罐母液量为 268428k 1 268428 k 综合以上计算得进料对氨基苯酚投料量 1666667 k 0859713855 139925k冰醋酸投料量 139925 k 090098 128503 k进料

14、进入反响罐的母液量 268428 k 1 268428 k 出料此工艺过程可近似不考虑损耗即完全出料即出料 对氨基苯酚投料量冰醋酸投料量投入反响罐的母液量139925k 128503k 268428k536856k完全进入离心机中的进料2 酸洗离心机的物料衡算根据稀醋酸的浓度渗滤槽中剩余母液的粘度和质量确定酸洗工艺过程中加入醋酸的质量由于本设计采用的醋酸浓度为40又根据经验公式HAC对乙酰氨基酚溶液 1767所以确定投入稀醋酸量对乙酰氨基酚溶液 767 536856 k 76769994k根据酸洗离心机的酸洗水平和物品的粘度得出经验离心率为 6698 所以离心出来的母液 总投料量 669853

15、6856k 69994k 6698406468kk进入回收工艺以此计算出湿品对乙酰氨基酚 总投料量 -离心出来的母液536856k 69994 k -406468 k200382k综合以上计算得进料来自于酰化反响罐的出料对乙酰氨基酚溶液536856 kg进料投入稀醋酸量 对乙酰氨基酚溶液 767 536856 k 767 69994 k出料湿品对乙酰氨基酚 总投料量 -离心出来的母液536856k 69994k -406468 k200382k进入水洗离心工艺进料并且要保证湿品中HAC含量W 25本设计计算时取25出料离心出来的母液 总投料量 6698536856kg 69994 kg 669

16、8406468kg3 水洗离心机的物料衡算根据湿品中含醋酸量和湿品对乙酰氨基酚的纯洁度投入洗剂水与对乙酰氨 基酚的比例 710所以洗剂水量 湿品对乙酰氨基酚 710 200382 k 710 140267 k 又根据离心机的脱水水平经验值为 42所以 脱水量 总投料量 42 200382 k 140267k 42 143073 k并且要保证湿品中含水量应w 3本次设计计算中采用3由于设备的原因造成洗涤过程中有损耗一般为065070本次设计取值为068 所以可确定损耗量 200382k 140267k 068 2316k 以此得出粗品对乙酰氨基酚 总投料量-损耗-量脱水量200382k 1402

17、67k -2316 k -143073 k195260kg进入精制脱色工艺进料综合以上计算得 进料来自于酸洗离心出料湿品对乙酰氨基酚 195260k进料洗剂水量 湿品对乙酰氨基酚 710 195260k 710 136682k出料出粗品对乙酰氨基酚 总投料量 -损耗- 量脱水量200382k 140267k -2316 k -143073k195260k出料脱水量 总投料量 42 200382 kg 140267 kg 42 143073 kg4 精制脱色罐的物料衡算 根据唐山双龙生物药业的参考公式可得粗品纯洁水活性炭 18040016投入粗品为 195260k 那么纯洁水用量为 433911

18、 k计算出活性炭的用量为17356 k综合以上计算得出进料粗品 195260 k进料纯洁水用量 433911 k进料活性炭用量 17356 k出料经过脱色的进料进料进料完全出料即出料 195260 k 433911 k 17356k 646527 k完全进入精制结晶罐的进料5精制结晶罐的物料衡算根据唐山双龙生物药业的参考公式可得粗品焦亚硫酸钠溶液 180052 精制罐投入粗品为 195260k那么计算出焦亚硫酸钠溶液用量为 5641 k综合以上计算得进料精制脱色罐出料646627 kg进料亚硫酸钠溶液用量5641 kg出料进料和进料混合结晶即出料 646627 k 5641 k 652269

19、k 完全进入精制离心罐的进料6 精制离心罐的物料衡算 根据酸洗离心机的离心水平和物品的粘度得出经验离心率为 6698所以 离心出来的母液 总投料量6698 652269 kg 6698 436890 kg进入回收工艺 废弃物经验比例约为总投料量的 343即废弃物 总投料量 343 652269 k 343 22373 k湿成品 总投料量 -离心出来的母液 -废弃物652269 k -436890 k -2237 k213142 k综合以上计算得进料精制结晶罐出料 652269 k 出料离心出来的母液 总投料量 6698652269k 6698436890k出料废弃物 总投料量 34365226

20、9k 34322373k出料湿成品 总投料量 -离心出来的母液 -废弃物652269kg -436890 kg -22373 kg193866kg7 流化床的物料衡算根据物料衡算枯燥物料总重为193866 kg含水量为4即230114 kg进行完全脱水即枯燥失重为 7755 k由于流化床的排空系统和机器本身造成的损耗一般为015 00171本次设计取0150所以损耗量为 193866k 0150 291 k在沉降室和扑集器得到粉子渣子质量为 291 k由总产率为8597成品量16666667 kg符合设计要求综合以上计算得进料来自于精制离心机湿成品 193866 k出料得到成品 166667

21、k六能量衡算1 反响罐能量衡算根本公式反响罐能量衡算可表示如下Q1Q2Q3 Q4Q5Q6Q1 对氨基苯酚和冰醋酸带入设备的热量 KJQ2 加热剂水蒸汽传给物料的热量KJQ3 过程反响热 KJQ4 生成对乙酰氨基酚带走的热量KJQ5 加热剂水蒸汽带走的热量 KJQ6 设备向环境散失的热量 KJt1-对氨基苯酚和冰醋酸带入设备的温度Ct1 20 Ct2-加热剂水蒸汽的进入温度Ct2 140 Ct3最终反响罐中温度C t3 130 Ct4物料流出时的温度C t4 130 Ct5-加热剂水蒸汽流出时的温度Ct5 130 C2 比热容的计算一经?化学根底数据手册?可查得乙酸与醋酐的比热容见下表二ASP与

22、SA比热容的计算大多数液体的比热容在1725KJ kgC之间少数液体例外如液氨与水的比 热容比拟大在 4 左右而汞和液体金属的比热容较小液体比热容一般与压强无关随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 CsX n 1 -n式中C-水溶液中的比热容KJ kkCCs-固体的比热容KJ kkCn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 构将各种集团结构的摩尔热容数值加和求出摩尔热容再由化合物的分子量换成 比热容表1基团结构摩尔热容J mol C 基团20C11636 6169温度 C6H5- -NH2 -NH- -

23、CO-OH-CH35110 4334 4190 4136130 C 1436647328258 5162 所以ASP的比热容C6H5- -NH2 -NH- -CO -OH -CH3 15116 AS 的比热容C6H5- -NH2 -OH 10910 经以上式子可求得所需比热容 KJ kgC对氨基酚比热容20C 116366169419010910 202130C 143668258 10910 207 对乙酰氨基酚比热容20C 11636511043344136419015116 195130C 14366473282585162 15116 215冰醋酸比热容20C 433441904136

24、60 211130C 433482585162 60 303表 2 所需比热容温度名称 20C130C 冰醋酸对乙酰氨基酚对氨基酚 2111952023032152488X 105KJ31 Q1 与 Q4Q1与Q4均可用下式计算Q1Q4 刀 met KJ式中m-输入输出设备的物料质量kge-物料的平均比热容KJ kkCt-物料的温度C利用 1Q1 刀 met128503kkX 211KJ kgC 139925 kgX 202 KJ kgC X 20 C111X KJQ4 1666667 kgX 215 KJ kgCX 130 C466X KJ32 Q2 与 Q5Q2与Q5均可用下式计算Q2 Q

25、5 刀 met KJ式中m-水的重量kge- 水蒸汽比热容KJ kkCt-温度CQ2 1000 X 136682 kg 300 天 X 42 KJ kgCX 140C2688X 105KJQ5 1000 X 136682 kg 300 天 X 42 KJ kgCX 130C33 Q3Q31000544KJmolx 1516gmol8192X 105KJ由 Q1Q2Q3 Q4Q5Q6所以 Q6 Q1Q2Q3-Q4-Q5111X 105KJ2688X 105KJ823X 105KJ- 466X 105KJ- 2488X 105KJ668X 105KJ七主要工艺设备计算1 工艺设备选型原那么1为提升

26、产品质量节约投资降低能耗并满足 GM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到达国内先进水平2 凡接触物料精干包岗位的容量和管件均选用不锈钢材料3 设备选型为将来的阿司匹林扩产留有余地2 主要工艺设备计算21 酰化反响结晶罐根据物料计算醋化反响总量为 536856 千克物料比重为 125 生产周期为 24 小时醋化罐装料系数为 086 拟选 2000L 酰化罐那么需设备台数为N 5368561250862000 249 台应选用 3 台 2000L 酰化反响结晶罐能满足生产需要22 冰醋酸计量罐根据物料计算冰醋酸总量为 128503千克物料比重为 09生产周期为 24 小时 罐

27、装料系数为 086 拟选 1000L 计量罐那么需设备台数为N 1285031250861000 166 台应选用2台1000L冰醋酸计量罐能满足生产需要23 稀醋酸计量罐根据物料计算稀醋酸总量为 69994千克物料比重为 095生产周期为 24 小时罐装料系数为086拟选1000L计量罐那么需设备台数为N 699940950861000 0857 台应选用1台1000L稀醋酸计量罐能满足生产需要24 酸母液计量罐根据物料计算酸母液总量为 268428千克物料比重为 09生产周期为 24 小时罐装料系数为086拟选2000L计量罐那么需设备台数为N 268428090862000 1734 台

28、应选用2台2000L酸母液计量罐能满足生产需要25 精制脱色罐根据物料计算脱色总量为 652269千克物料比重为 15生产周期为 12小时罐装料系数为086拟选1000L脱色罐那么需设备台数为N 6522891508610002 2528 台应选用3台1000L精制脱色罐能满足生产需要26 酸洗离心机根据物料计算液总量为 53685669994 60685千克物料比重为 15生产周期为8 小时罐装料系数为 086 拟选 1000L 那么需设备台数为N 606851508610003 1562 台应选用2台1000L离心机能满足生产需要27 稀醋酸储罐应至少储藏 5 天的量根据物料计算稀醋酸总量

29、为 69994千克物料比重为 095生产周期为 24 小时 罐装料系数为086拟选10000L计量罐那么需设备台数为N 6999409508610000 0857 台应选用1台10000L稀醋酸计量罐能满足生产需要28 冰醋酸储罐应至少储藏五天的量根据物料计算冰醋酸总量为 128503千克物料比重为 09生产周期为 24 小时罐装料系数为086拟选10000L计量罐那么需设备台数为N 12850312508610000 1195 台应选用2台10000L冰醋酸计量罐能满足生产需要4 主要尺寸41 容积为 10000L设取 D 1800mmH 3750mm壁厚筒体14mm寸头15mm视镜 Dg1

30、2542 容积为 2000L取 D 1050mmH 2200mm壁厚筒体8mm寸头12mm视镜 Dg12543 容积为 1000L设取 D 850mmH 1750mm壁厚筒体12mm封头11mm视镜 Dg1253 主要设备选型表 1 设备一览表设备名称 编号 台数材质 规格型号 搅拌型号 转速 1 酰化反响结晶罐 R210901-R2109273 不锈钢 2000L 框V210601-V210604 2V210701-V210704 1V210801-V210804 2V211301-V211327 1V100101-V100103 2V2116011-V21160123M211701-M21

31、1704 263 转分2 冰不锈钢 1000L 不锈钢 1000L 不锈钢 2000L 不锈钢 10000L 不锈钢 10000L 不锈钢 1000L 不锈钢 1000L醋酸计量罐3 稀 醋 酸计 量 罐4 酸 母 液计 量 罐5 稀 醋 酸 储 罐6 冰 醋 酸 储 罐7 脱 色 罐8 离心冲料计 量器9 离 心 机R211101-R211127 2 不锈钢 LGZ-125010 石 墨 冷 凝 机L210501-R2105042 石墨 YKA40 11 电动葫芦 L220401-L220402 6铸铁 1TX 6m八技术平安及劳动保护1 各岗位应严格按本岗位操作法操作不得违反2 检查系统要

32、干净预防渗漏3 压滤时压力不得超过 015MPaGBT 218922021 冰醋酸 ?中国 药典?2005版二部醋酐 ?中国药典? 2005 版二部 重亚硫酸钠 GBT无水硫酸钠 GBT 活性炭 ?中国药典? 2005 版二部纯水 ?中国药典? 2005版二部11 对乙酰氨基苯酚粗品质量标准项目 企业标准检验方法外观 白 色 或 浅 色 粒 状 结 晶目测气味无酸气 鼻闻水份 3 枯燥恒重法含量测定 95重氮化法1 2 对乙酰氨基苯酚成品质量标准项目 企业标准性状 本品为白色结晶或结晶性粉未无臭味微苦本品在热水或乙醇中易溶在丙酮中溶解在水中略溶 熔点 本 品 的 熔 点为 168-172 类别

33、 1 应呈正反响 2 应呈正反响 乙醇溶 液的澄清度与颜色 溶液应澄清无色如显浑浊与 1 号浊度标准液比拟不得更浓如 显色与棕红色 2 号或橙红色 2 号标准比色液比拟不得更深 酸度 应 为 55-65 氯化物 应不得过 002 有关物质 供试溶液如显杂质斑点与 对照品溶液的主斑点比拟不得更大更深 对氨基酚 应不得过 0005 干 燥失重 应不得过 05 炽烧残渣 应不得过 01 重金属 不 得 过 百万分之十微生物 细菌w 100个g霉菌和酵母菌w 100个g大肠杆菌不得检出含量测定按干品计算含C8H9NO应为980-10201 3 对氨基酚质量标准法定标准物理外观 米白色至棕色晶体氨基值质

34、量分数对氨基苯酚纯度HPLC >98有机杂质12枯燥失重07含量< 183-19022 包装材料包装材料名称规格内包装专用袋 350mmK500mm无毒聚乙烯外包装桶400mrK 600mn高纸桶十课程设计总结药物制剂工程技术与设备这门课程应该是我们大四这年主要的专业课了虽 然一个学期过去了自己学到的只是皮毛而已但是作为一个即将进入社会从事与药相关的行业的话那么我想以后要学习这个课程的知识还有很多我的课程设计题目是年产 500 吨对乙酰氨基酚合成车间工艺设计其中最难得是绘制图纸即车间平面布置图这次课程设计历时两周主要分为四个步骤首先方案是确定生产工艺和洁净度的划分和有关GMP的知识接着确定工艺流程然后主要就是进行物料衡算和能量衡算设备选择和计算最后是车间布置设计和及作 图整个过程中目标明确课