制藥工程課設(shè)——甲磺酸培氟沙星工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計

1、制藥工程導論課程設(shè)計年產(chǎn)260噸甲磺酸培氟沙星工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計制藥工程課程設(shè)計年產(chǎn)260噸甲磺酸培氟沙星車間工藝設(shè)計專 業(yè) 制 藥 工 程 班 級 制藥工程101班 姓 名 蘇 陽 學 號 3100822018 二零一三 年 七 月25目錄第一章 產(chǎn)品概述11.1藥物名稱、結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)11.2包裝規(guī)格和儲存要求2第二章 生產(chǎn)工藝設(shè)計32.1 生產(chǎn)工藝框圖32.2 生產(chǎn)工藝操作過程32.3 “三廢”的處理及綜合利用6第三章 生產(chǎn)原料各項標準及處理73.1 生產(chǎn)原料各項標準73.2 中間體的質(zhì)量控制標準83.3 產(chǎn)品的質(zhì)量標準8第四章 物料衡算104.1 物料衡算的目的104.2 物料衡算的依據(jù)10

2、4.3 物料衡算的基準114.4 假設(shè)或經(jīng)驗工藝參數(shù)124.5 物料衡算計算13第五章 能量衡算155.1能量衡算的目的155.2 能量衡算的依據(jù)155.3 能量衡算的基準15第六章 設(shè)備選型226.1 選型的目的226.2 設(shè)備選型的依據(jù)226.3 設(shè)備選型基準226.4 假設(shè)或經(jīng)驗工藝參數(shù)226.5 主要崗位的操作周期236.6 設(shè)備初步選型231第一章 產(chǎn)品概述甲磺酸培氟沙星是法國Roger Bellon公司開發(fā)的第三代氟喹諾酮類抗菌藥，具有廣譜的抗菌功能，自1979年上市以來世界上已經(jīng)有20多個國家參與生產(chǎn)，我國于1993年開始生產(chǎn)此類藥物，主要的藥劑形式是片劑、注射劑和膠囊劑。本品及

3、其代謝物主要經(jīng)腎臟排泄，所以對泌尿系統(tǒng)感染引發(fā)的疾病治療效果較好，由于使用甲磺酸培氟沙星后組織內(nèi)血藥濃度多為血漿中的數(shù)倍，因而利于組織深部感染的疾病治療，如骨髓炎、骨和關(guān)節(jié)腔內(nèi)的感染，心內(nèi)膜炎癥和心肌炎等。其具體信息如下：1.1藥物名稱、結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)1.1.1 藥品名稱通用名：甲磺酸培氟沙星漢語拼音：JiahuangsuanPeifushaxing英文名：Pelfoxacin Mesylate化學名：1-乙基-6-氟-1,4-二氫-7-(N-4-甲基-哌嗪基)-4-氧-3-喹啉羧酸甲磺酸鹽1.1.2 藥物結(jié)構(gòu)、分子式、分子量 分子式：C17H22FN3O3 · CH4SO3

4、83; 2H2O 分子量：465.461.1.3 藥物理化性質(zhì)本藥物為白色或微黃色結(jié)晶性粉末，無臭，味苦，在乙醇、氯仿和乙醚中幾乎不溶，在水中極易溶解，無須加入助溶劑，就可以制成高濃度的注射液，在強光照射下易降解。1.2包裝規(guī)格和儲存要求1.2.1 原料藥的包裝規(guī)格規(guī)格包裝形式扎口方式20Kg/桶雙層塑料膜真空包裝，外套牛皮紙遮光裝入紙筒封口 封簽25Kg/桶1.2.2 原料藥的儲藏儲藏方法儲藏溫度遮光，密封保存室溫陰涼處保存第二章 生產(chǎn)工藝設(shè)計2.1 生產(chǎn)工藝框圖 見附錄。2.2 生產(chǎn)工藝操作過程2.2.1 甲基化化學反應(yīng)式及操作步驟原料名稱規(guī)格含量（%）投料比（質(zhì)量）備注諾氟沙星藥用98.

5、01重量甲酸工業(yè)85.51.5體積甲醛工業(yè)36.71體積乙醇工業(yè)80.51體積活性炭藥用0.5重量操作步驟：依次向甲基化罐（R1101）中加入諾氟沙星（藥用98%）176.95公斤、甲酸（85.5%）323.82公斤、甲醛（36.7%）191.11公斤，加熱至100，開始回流2小時；降溫至80加入活性炭8.85公斤，再升溫至100，回流半小時；降溫至60，加入乙醇（80.5%）152.18公斤，攪拌5分鐘后放料，趁熱壓濾至中和罐（R1102-2）。2.2.2 中和化學反應(yīng)式及操作步驟原料名稱規(guī)格含量（%）投料比（質(zhì)量）備注氨水自制12適量比緩慢添加操作步驟：接甲基化罐溶液，攪拌，冷卻，加入氨水

6、（12%）保持反應(yīng)溫度不超過45。當反應(yīng)液pH值在7.0-7.5時，停止加氨水。靜止1小時，放料，用去離子水洗至pH值在6.06.5，后甩料3小時。檢驗，保證收率99%以上，合格品待用。2.2.3 成鹽化學反應(yīng)式及操作步驟原料名稱規(guī)格含量（%）投料比（質(zhì)量）備注甲基化物自制97.01摩爾甲烷磺酸工業(yè)99.01.05摩爾乙醇工業(yè)82.54.65摩爾乙醇工業(yè)950.09重量活性炭藥用0.05重量操作步驟：在成鹽罐（R1201）中加入合格的甲基化物（含量97%，水分8%）140.41公斤，乙醇（82.5%）730.12公斤，然后加入甲烷磺酸（99.9%）42.68公斤。升溫至78，回流1小時；降溫至

7、60，加入活性炭5.62公斤；升溫至78，回流1小時。出料，壓濾至結(jié)晶罐（V1205）。趁熱放料至桶中然后轉(zhuǎn)移至冷庫中使之冷卻結(jié)晶，后離心分離。用95%的乙醇洗滌，分離液回收至粗母蒸餾崗位。成品檢驗，保證收率92%，合格品至精制崗位。2.2.4 精制操作步驟原料名稱規(guī)格含量（%）投料比（質(zhì)量）備注成鹽物自制98.01重量乙醇工業(yè)86.04.65重量乙醇工業(yè)95.00.36重量活性炭藥用0.05重量操作步驟：在精制罐（V1304）中加入乙醇（86.0%）497.08公斤，粗品升溫至45，至溶解；加入活性炭8.24公斤，升溫至78，回流30分鐘，壓濾至結(jié)晶罐（V2101）。趁熱放料至桶中然后轉(zhuǎn)移至

8、冷庫中使之冷卻結(jié)晶，后離心分離。用乙醇（95%）洗滌，分離液回收至精母蒸餾崗位，保證收率89%，濾渣送至“三廢”處理。合格后進干燥室自然干躁，除濕得到產(chǎn)品，母液泵至精餾母液貯罐。2.2.5 粗品母液蒸餾操作步驟將粗品母液在蒸餾罐（V1209）加熱蒸餾，收集蒸餾物，當溫度達到90時，停止加熱，10分鐘后將殘液收集到粗品母液儲罐。2.2.6 精品母液蒸餾操作步驟將精母液在蒸餾罐（V1307）加熱蒸餾，收集蒸餾物，當溫度達到85時，停止加熱，10分鐘后，將殘液收集到儲罐。2.2.7 乙醇的蒸餾操作步驟在蒸餾罐（V1309）將95%的乙醇加熱蒸餾，收集蒸餾物，當溫度達到82時停止加熱，殘液棄去。2.3

9、 “三廢”的處理及綜合利用本生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的母液，主要含有甲酸銨、甲磺酸銨等銨鹽類化合物，常壓蒸餾濃縮出90%的水分后，室外堆放使其自然干燥，而后在燃料或者助燃材料的存在下，與壓濾渣一起，在“三廢”焚燒爐內(nèi)，全部焚燒，完成無害化處理工作。而對于生產(chǎn)中釋放出的甲醛等有害氣體，彩玉的處理方法主要是由強制通風手段把甲醛空氣迅速排至室外吸收池內(nèi)吸收，并通過堿液處理以實現(xiàn)無害化處理。第三章 生產(chǎn)原料各項標準及處理3.1 生產(chǎn)原料各項標準名稱形狀檢測項目質(zhì)量標準氟（%）5.4（干品）諾氟沙星類白色或者淡黃色結(jié)晶粉末干燥失重（%）5.0有關(guān)物質(zhì)（%）1.0含量測定（%）95.0（干品）熔點（）218-224

10、色度（Pt-Co）20號甲酸無色透明無懸浮物液體含量（%）85.0氯化物（%，以Cl計）0.020硫酸鹽（%）0.05鐵（%）0.001甲醛無色澄清液體含量（%）36.7-37.4Fe含量（ppm）10含量（%）99.0無色或者淡黃色粘稠狀透明液體Fe（ppm）10.0甲烷磺酸Cl（ppm）500SO42- (ppm)250色度100號3.2 中間體的質(zhì)量控制標準名稱項目標準檢測方法備注外觀淡黃色結(jié)晶性粉末培氟沙星含量（%）97.0廢水滴定法水分（%）25(正批) 30(回收)干燥失重法外觀類白色或淡黃色結(jié)晶粉末甲磺酸培氟沙星粗品含量98.0中和法濕度（%）10.0（正批）自然干燥20.0（回

11、收）失重法水分（%）8.5干燥失重法3.3 產(chǎn)品的質(zhì)量標準品名：甲磺酸培氟沙星規(guī)格：20Kg/桶 25Kg/桶批準文號：（95）衛(wèi)藥準字X-277號檢驗依據(jù)：WS-375(X-322)-95和95版中國藥典相關(guān)規(guī)定3.3.1 產(chǎn)品質(zhì)量的各項具體指標項目名稱優(yōu)等品標準法定標準廠控標準性狀白色或類白色結(jié)晶粉末白色或類白色結(jié)晶粉末白色或類白色結(jié)晶粉末鑒別應(yīng)呈正反應(yīng)應(yīng)呈正反應(yīng)應(yīng)呈正反應(yīng)酸度（pH）3.5-4.53.5-4.53.5-4.5氯（%）4.0（干）3.5-4.13.5-4.1有關(guān)物質(zhì)（%）0.51.01.0干燥失重（%）8.28.58.2熾灼殘渣（%）0.10.10.1重金屬（%）0.001

12、00.00200.0020含量測定（%）99.299.099.0溶液澄清度與顏色黃綠色4號標準，溶液澄清黃綠色4號標準，溶液澄清黃綠色4號標準，溶液澄清鐵鹽（%）0.0030.0030.003第四章 物料衡算4.1 物料衡算的目的生產(chǎn)工藝流程框圖知識定性地表征，在由原料轉(zhuǎn)變成最終產(chǎn)品的過程中，要經(jīng)過哪些過程及設(shè)備，在途中一般以橢圓框表示化工過程及設(shè)備，用線條表示無聊管線及公用系統(tǒng)管線，用方框表示物料。這種框圖只有定性地概念，沒有定量的概念，只有經(jīng)過車間物料衡算，才能得出進行與離開每個過程或設(shè)備的各種物料數(shù)量、組分，以及各組分的比例，這就是進行物料衡算目的。車間物料衡算的結(jié)果是車間能量衡算、設(shè)備

13、選型、確定原材料消耗定額、進行化工管路設(shè)計等各種設(shè)計項目的依據(jù)。對于已經(jīng)投產(chǎn)的生產(chǎn)車間，通過物料衡算可以尋找出生產(chǎn)中的薄弱環(huán)節(jié)，為改進生產(chǎn)、完善管理提供可靠的依據(jù)，并可以作為檢查原料利用率及三廢處理完善程度地一種手段。4.2 物料衡算的依據(jù)在進行車間物料衡算前，首先要確定生產(chǎn)工藝流程示意框圖，此圖先定了車間物料衡算的范圍，以指導設(shè)計計算既不遺漏，也不重復(fù)。其次要收集必要的數(shù)據(jù)、資料，如各種物料的名稱、組成及含量；各種物料之間的配比，主、副反應(yīng)方程式、主要原料的轉(zhuǎn)化率、總收率及各部收率等。4.3 物料衡算的基準本設(shè)計中的化工過程均屬于間歇操作過程，其計算基準是將車間所處理的各種物料量折算成以天數(shù)

14、計的平均值，從起始原料的投入到最終成品的產(chǎn)出，按天數(shù)平均值計將恒定不變。由設(shè)計任務(wù)規(guī)定的產(chǎn)品年產(chǎn)量及年工作日，計算出產(chǎn)品的平均日產(chǎn)量，日產(chǎn)量去頂后，再根據(jù)總收率可以折算出起始原料的日投料量，以此為基礎(chǔ)完成車間物料衡算。年產(chǎn)量（kg）工作日日產(chǎn)精品藥物（kg）日產(chǎn)理論精品藥物（kg）2600003301201.4787.88工段收率（%）甲基物回收率（%）原料名稱規(guī)格分子量投料比含量(%)含水(%)密度(kg/L)諾氟沙星藥用 319.3198.01.344甲基化甲酸工業(yè)46.031.8385.51.22099.00甲醛工業(yè)30.031.0836.70.820乙醇工業(yè)46.070.8680.50

15、.790活性炭工業(yè)12.010.05氨水工業(yè)17.0334.00.880純化水自制18.021.000甲基物自制333.4197.08.01.320成鹽92.020甲烷磺酸工業(yè)96.110.30499.01.480乙醇工業(yè)46.075.2082.50.790活性炭工業(yè)12.010.04純化水自制18.021.000甲氟粗品自制465.5198.05.0精制乙醇工業(yè)46.074.6586.00.79089.020活性炭工業(yè)12.010.09精品甲氟藥用465.599.05.0單程回收率：74.05% 總收率：82.08%4.4 假設(shè)或經(jīng)驗工藝參數(shù) （1） 甲基化離心崗位中，20.00kg水能夠洗

16、1.00kg甲基物； （2） 甲基化中和崗位中，77.94kg 12%氨水能中和60.00kg諾氟沙星； （3） 成鹽離心崗位中，0.94kg 95%乙醇洗10.00kg甲氟粗品； （4） 精致離心崗位中，25.00kg 95%乙醇洗70.00kg甲氟精品； （5） 甲基物回收崗位中，11.6kg 12%氨水中和10.00kg甲基物； （6） 甲基物回收崗位中，25.00kg水能洗100.00kg物料； （7） 甲基物中和崗位中，40%甲酸可同水共沸蒸出且被回收，回收濃度為85%； （8） 甲基物回流崗位中，100%甲醛在回流中損失；無法回收； （9） 甲基化中和崗位中，80%乙醇可被回收，回

17、收濃度95%； （10） 乙醇蒸餾崗位中，80%乙醇可被回收，回收濃度為95%； （11） 濾渣為活性炭投料量的25%； （12） 離心機可將物料離心至含水20%，而后物料可在空氣中干燥至含水5%。4.5 物料衡算計算（1）甲基化m諾氟沙星=176.95×98%=173.411kgM諾氟沙星=319.34 M甲基化物=333.36可得m甲基化物-理論=181.024kgm甲基化物-實際=201.546kg×97%×（1-8%）=179.860kg 產(chǎn)率=99.36% （2）中和 甲基化中和崗位中，77.94kg 12%氨水能中和60.00kg諾氟沙星，此工藝下使用

18、諾氟沙星176.95kg，故至少應(yīng)使用12%氨水229.858kg。 （3）成鹽m甲基化物=140.41kg×97%×（1-8%）=125.302kg M甲基化物=333.36 M成鹽物=463.79可得m成鹽物-理論=174.327kgm成鹽物-實際=155.405kg×98%×（1-5%）=144.682kg 產(chǎn)率=83.00% （4）精制 已知m甲基化物-粗品=125.302kg m甲基化物精品-理論=125.302kg m甲基化物精品-實際=112.504kg（已折合過含量百分比） 產(chǎn)率=89.79% 單程收率=99.36%×83.00

19、%×89.79%=74.05%第五章 能量衡算5.1能量衡算的目的 能量衡算的主要目的是為了確定設(shè)備的熱負荷。根據(jù)設(shè)備熱負荷的大小、所處理物料的性質(zhì)及工藝要求再選擇傳熱面的形式、計算傳熱面積、確定設(shè)備的主要工藝尺寸。傳熱所需的加熱劑或冷卻劑的用量也是以熱負荷的大小為依據(jù)而進行計算得。5.2 能量衡算的依據(jù) 能量衡算的主要依據(jù)是能量守恒定律。 能量衡算是以車間物料衡算的結(jié)果為基礎(chǔ)進行的，所以，車間物料衡算表是進行車間能量衡算的首要條件，其次還必須收集有關(guān)物質(zhì)的熱力學數(shù)據(jù)，如比熱容、相變熱、反應(yīng)熱等。本設(shè)計還將涉及到的所有物料的熱力學數(shù)據(jù)匯總成一張表格，以便于計算。5.3 能量衡算的基準 能量衡算的基本方程為： 由環(huán)境輸入到系統(tǒng)的能量=系統(tǒng)輸出環(huán)境的能量+系統(tǒng)內(nèi)積累的能量 所用原料比熱的推算： （kJ/(kg·)） 式中 M化合物分子量； n分子中同種元素原子數(shù)； cs元素的原子比熱容；第六章 設(shè)備選型6.1 選型的目的 化工生產(chǎn)是原料通過一系列的化學、物理變化的過程，其變化的條件是化工設(shè)備提供的。因此，選擇適當型號的設(shè)備、設(shè)計符合要求的設(shè)備，是完成生產(chǎn)任務(wù)、獲得良好效益的重要前提。6.2 設(shè)備選型的依據(jù) 設(shè)備的選擇時根據(jù)物料衡算、能量衡算的數(shù)據(jù)進行的，根據(jù)物料衡算的數(shù)據(jù)可以從化工工藝設(shè)計手冊上查取并選擇所需的設(shè)備型號