华夏学院13制药设备与工艺设计的复习课件

复习串讲第一章

制药工程项目设计的基本程序制药工程项目从设想到生产的整个过程可以分为三个阶段：设计前期、设计中期、设计后期。CompanyLogo第一章

制药工程项目设计的基本程序CompanyLogo第二章

工艺流程设计CompanyLogo第二章

工艺流程设计

工艺流程设计在不同的阶段，工艺流程图的深度有所不同。工艺流程图可分为：工艺流程框图、设备工艺流程图、物料流程图、带控制点的工艺流程图。一、工艺流程框图

单元反应单元操作

物料流向文字说明单元反应、单元操作及物料的名称。CompanyLogo配料硫磺硫化钠水还原对硝基苯乙醚分离蒸馏水还原母液纯碱回收粗氨刷灌水污水处理精氨CompanyLogo第二章

工艺流程设计阿司匹林的工艺流程框图CompanyLogo方案一硝化分层方案

图2-20硝化分层方案

在硝基物层中主要是硝基氯苯和氯苯，还含有少量的硫酸、硝酸和水;在废酸层中则主要是硫酸、硝酸和水，还含有少量的硝基氯苯和氯苯。废酸层直接出售，该方案硫酸单耗很大，且废酸层含有硝基氯苯和氯苯，使废酸的利用受到了限制。第二章

工艺流程设计CompanyLogo方案二硝化、分层、萃取方案

将废酸层和氯苯混合进行硝化萃取分层。氯苯与废酸层中残余的硝酸进行硝化反应，并将废酸层中少量的硝基氯苯和生成的硝基氯苯萃取进入酸性苯层，酸性氯苯层进入硝化分层进行硝化反应。经硝化、萃取、分层后的萃取废酸层主要含有硫酸和水。该方案硝酸、氯苯单耗减小，产物硝基氯苯的收率提高，但硫酸的单耗仍然很大，废酸中含有少量的氯苯和硝基氯苯，因而废酸的综合利用仍受到限制。第二章

工艺流程设计CompanyLogo方案三硝化、分层、萃取、浓缩方案

将萃取废酸层进行浓缩除去大部分水，，浓缩时氯苯与水形成共沸物一起蒸出，经冷却后回收其中氯苯，浓缩后的废酸进入混酸配制循环使用。该方案使硫酸单耗大大降低，氯苯的损耗进一步降低。哪种方案最佳，综合分析才能选定。第二章

工艺流程设计CompanyLogo第二章

工艺流程设计CompanyLogo提高能量利用率，降低能耗（1）合理安排设备间的相对高度，并采用物料自流，节约输送物料的能耗。第二章

工艺流程设计CompanyLogo第二章

工艺流程设计系统未采用热集成的方式：CompanyLogo第二章

工艺流程设计系统采用热集成的方式CompanyLogo第二章

工艺流程设计CompanyLogo第二章

工艺流程设计方案二原料预热-闪蒸浓缩方案CompanyLogo第二节物理过程的物料衡算冷凝器水F11200kg/h空气F3混合气体F2丙酮1.5%（摩尔分数）废料F5丙酮5%，水95%产品F4丙酮99%，水1%吸收塔蒸馏塔

某药厂要求设计一套从气体中挥发丙酮的装置系统，并计算回收丙酮的费用。系统流程框图如上所示。先讨论起系统的物料衡算。CompanyLogo第二节物理过程的物料衡算例1.硝化混酸配制过程的物料衡算。已知混酸组成为H2SO446%(质量分数），HNO346%,H2O为8%，配置混酸用的原料为92.5%的工业硫酸、98%的硝酸及含H2SO469%的硝化废酸，试通过物料衡算确定配制1000kg混酸时各原料的用量。为简化计算，设原料中除水外其他杂质可忽略不计。

混酸配制搅拌釜GH2SO4GHNO3G废硝酸混酸1000kgCompanyLogo化学反应过程的物料衡算

例：做年产700t非那西丁烃化工段的物料衡算。设计的基本条件为工作日：300天/年；收率：总收率为83.93%，其中烃化工段收率为93%,还原工段为95%，酰化工段精制收率为95%。设产品的纯度为99.5%。已知生产原始投料量投料物对硝基氯苯乙醇催化剂乙醇溶液碱液投料量/kg2000514.46344.684653含量95%95%39.5%46%CompanyLogo第四节连续过程的物料衡算节点法与循环圈套用解题技巧CompanyLogo例：浓度20%的羟丙哌嗪酒石酸盐（A)，以每小时10000kg的流速进入一高效蒸发器，浓缩至50%后，放入结晶罐，上层的饱和溶液（37.8℃时，溶解度0.6kg羟丙哌嗪酒石酸盐/kg水）进行循环，求循环的物料流速。第四节连续过程的物料衡算蒸发器148.9℃结晶罐37.8℃水WF进料10000kg/h羟丙哌嗪酒石酸盐（A)20%水80%RA/结晶羟丙哌嗪酒石酸盐（A/）96%水4%浓缩液羟丙哌嗪酒石酸盐50%水50%MCompanyLogo第四章

能量衡算及热力学估算燃烧热

有机物的燃烧热可用卡拉奇法估算。1.最简单的有机化合物的计算QC=109.07n=109.07（4C+H-P)2.更复杂的键类和多数具有取代基的衍生物QC=109.07n+∑k⊿式中k——分子中同样取代基的数目；⊿——取代基和键的热量校正值；n——化合物在燃烧时的电子转移数。CompanyLogo第四章

能量衡算及热力学估算例：用卡拉奇法对摩尔燃烧热估算时公式为：qc=109.05n+∑（k⊿i）请计算下列化合物的燃烧热的估值(⊿Ar-OH=+14.7;⊿Ar-SO3H=-98.0)

解：C6H4OHSO3H+13O6CO2+3H2O+SO2n=2×13=26或n=6×4+6-4=26⊿Ar-OH=+14.7k=1⊿Ar-SO3H=-98.0k=1qc=109.05n+∑（k⊿）=109.05×26+(+14.7)×1+(-98.0)×1=2752[KJ/mol]CompanyLogo第五章

工艺设备设计及材料腐蚀和防腐蚀

化学腐蚀：发生化学反应材料腐蚀

电化学腐蚀：有电流产生一、材料腐蚀的形式

金属腐蚀的形态可分为均匀腐蚀和局部腐蚀两大类。局部腐蚀分为孔蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀。化工管道的主要连接方式有：焊接、螺纹连接、法兰连接、承插连接、卡套连接、卡箍连接。

CompanyLogo第五章

工艺设备设计及材料腐蚀和防腐蚀制剂设备GMP达标中的隔离与清洗灭菌问题

无菌隔离GMP要求就地清洗（CIP)

清洗灭菌就地灭菌（SIP)CompanyLogo第五章

工艺设备设计及材料腐蚀和防腐蚀粉碎粉碎是利用机械力将大块固体药物制成适宜粒度的碎块或细粉的操作过程，它是药物生产的基本单元操作之一。按粉碎后颗粒粒度不同，粉碎可分为粗碎、中碎、细碎、和超细碎。粗碎颗粒粒度为数十毫米至数毫米，中碎后粒径为数毫米至数百微米，细碎后粒径为数百微米至数十微米，超细碎后粒径在数十微米以下，其中粉碎后粒径在1~100nm之间称纳米粉碎。CompanyLogo第五章

工艺设备设计及材料腐蚀和防腐蚀4、干法粉碎和湿法粉碎干法粉碎是通过干燥处理使物料含水量降至一定后再粉碎方法。湿法粉碎是在固体药物中加入适量液体进行研磨粉碎。5、低温粉碎利用药物在低温下脆性较大的特点进行粉碎的方法。此法要注意防潮。6、超微粉碎能将固体药物粉碎至5um作用，中药超微粉碎又称细胞级微粉碎，以动植物类药材细胞破壁为目的的粉碎。此法可减少虫害对中药材的影响，降低中药材毒副作用。CompanyLogo第四节制剂专用设备5、球磨机CompanyLogo第四节制剂专用设备（1）对流混合混合机制（2）剪切混合（3）扩散混合混合设备类型：固定型、回转型、复合型。CompanyLogo第五章

工艺设备设计及材料腐蚀和防腐蚀就地灭菌就地灭菌是制剂设备GMP达标的另一个重要方面。需要采取就地灭菌的系统是无菌药品生产过程的管道输送线、配制釜、过滤系统、灌装系统、冻干机和水处理系统等。臭氧灭菌法具有强大而广谱的杀菌消毒作用，适用于多种致病微生物，原料易得，有较高的扩散性，杀菌无死角，浓度分布均匀，特别是臭氧能快速分解成氧气和单原子氧，单原子氧又可自身结合成氧分子，没有二次污染问题，具有良好的环保性，是公认的绿色消毒剂。臭氧灭菌法优点：高效彻底、高洁净性、操作方便、使用经济。CompanyLogo第六章车间布置车间的组成

车间一般由生产部分（一般生产区及洁净区）、辅助生产部分和行政区和生活区部分组成。厂房组成形式集中式单体式工业建筑模数制：基本模数为100mm；层高应该采用300mm的模数。CompanyLogo第六章车间布置厂房平面布置1）布置生产厂房时，应避免生产时污染，原料药生产区应布置在下风侧。2）行政、生活区应处于主导风上风侧并与生产区保持一段距离。3）运输量大的车间、库房宜布置在主干道和货运出入口附近，尽量避免人流和物流交叉。4）创造良好的采光条件，设备布置时尽可能做到工人背光操作。高大设备避免靠窗布置，以免影响采光。CompanyLogo第六章车间布置二、原料药“精烘包”工序设计

“精烘包”是原料药生产最后工序，直接影响成品质量关键步骤。“精烘包”：粗品溶解、脱色过滤、重结晶、过滤、干燥、粉碎、筛分、包装或浓缩液无菌过滤、喷雾（或冷冻）干燥、筛分、包装等步骤。

除粗品溶解、脱色过滤按一般生产区处理外，其余过程均有洁净等级要求。CompanyLogo第六章车间布置按照洁净度把车间分区如下：（1）生产区域划分一般生产区和洁净区（300000级、100000级、10000级和100级）。Company