年產(chǎn)13噸伐昔洛韋車間工藝設(shè)計(jì)-最新年文檔

1、年產(chǎn) 13 噸伐昔洛韋車間工藝設(shè)計(jì)醫(yī)藥化工學(xué)院制藥工程專業(yè)學(xué)生：嚴(yán)國(guó)平指導(dǎo)教師：目錄前言鹽酸伐昔洛韋化學(xué)名 L 一繳氨酸 2-（2-氨基-1,6-二氫-6-氧代-9H-喋吟-9-基）甲氧基乙酯鹽酸鹽，臨床主要用于治療水痘帶狀皰疹及 I 型、II 型單純皰疹等病毒感染。本設(shè)計(jì)介紹了年產(chǎn) 13 噸伐昔洛韋車間生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)，本項(xiàng)目生產(chǎn)伐昔洛韋采用的是化學(xué)合成法，以阿昔洛韋為主要原料經(jīng)酯化、氫化反應(yīng)得到粗品，在經(jīng)精化得到產(chǎn)品。其中酯化反應(yīng)產(chǎn)率為 90%，氫化反應(yīng)產(chǎn)率為 90%,根據(jù)理論計(jì)算設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝。本設(shè)計(jì)說明書正文部分包括伐昔洛韋的產(chǎn)品概述、工藝路線論述、全流程物料衡算、設(shè)備選型與計(jì)算、車間布置設(shè)

2、計(jì)、工程經(jīng)濟(jì)等內(nèi)容，并繪制了一系列相關(guān)的工藝圖，包括全流程帶控點(diǎn)流程圖和不帶控點(diǎn)流程圖各一張、物料流程框圖、車間平、立面布置圖、精烘包平面示意圖。本設(shè)計(jì)是初次設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)了生產(chǎn)伐昔洛韋的運(yùn)用較廣的生產(chǎn)工藝，設(shè)計(jì)思慮如下：物料衡算，先根據(jù)生產(chǎn)要求，以兩天一批算出每批成品量，求出每批需投入的原料量，在進(jìn)行其他原料、中間產(chǎn)品等的計(jì)算。設(shè)備的選型與校核實(shí)根據(jù)物料衡算來設(shè)計(jì)的，車間設(shè)備布置詳見附表。設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)間緊再加上設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，難免有錯(cuò)誤之處，望老師批評(píng)指正。第一章設(shè)計(jì)任務(wù)概述1.1年產(chǎn)量與工作日1.1.1年產(chǎn)量13t/年1.1.2工作日330d1.2產(chǎn)品概述1.2.1產(chǎn)品名稱1.中文名伐昔洛韋2

3、.英文名 Valacyclovir3.化學(xué)名 L 一繳氨酸 2-（2-氨基-l,6-二氫-6-氧代-9H-喋吟-9-基）甲氧基乙酯1.2.3結(jié)構(gòu)分子式：G3H20N5。分子量：324.341.2.4理化性質(zhì)本品為白色或類白色粉末，無臭，本品在水中易容，甲醇中溶解1.2.5臨床應(yīng)用伐昔洛韋(valaciclovir,VCV)是葛蘭素史克公司繼阿昔洛韋(aciclovir,ACV)之后研制的新一代抗病毒藥，主要用于治療水痘帶狀皰疹及 I、n 型單純皰疹病毒感染，包括初發(fā)和復(fù)發(fā)的生殖器皰疹病毒感染，伐昔洛韋更高于阿昔洛韋的生物利用率，對(duì)乙肝也有明顯的治療效果，國(guó)外文獻(xiàn)還報(bào)道了伐昔洛韋對(duì)巨細(xì)胞病毒和

4、EB 病毒活性增強(qiáng)，能預(yù)防由巨噬細(xì)胞引起的視網(wǎng)膜炎。1.2.6國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前國(guó)內(nèi)主要的合成路線是用阿昔洛韋與 N-節(jié)氧洗基-L-繳氨酸縮合，再經(jīng) Pd/C 氫化脫節(jié)氧洗基得，因?yàn)榇朔üに囅鄬?duì)穩(wěn)定，但 Pd/C 用量大，成本較高，且需耐壓設(shè)備。本品可以用于阿昔洛韋的所有適應(yīng)癥，國(guó)外已成功地取代 ACV 作為治療帶狀皰疹、單純皰疹和生殖器皰疹的一線藥。1.3原料的選擇與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1.3.1主要原料DMF、阿昔洛韋、DCCD、MAP、乙酸、甲醇、Pd/C、氫氣、水、丙酮、CBZ-L-valine1.3.2原料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)原料名稱質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)DMF 含量 A99%阿昔洛韋白色結(jié)晶性粉末；含量 A98%DC

5、C白色有氣味的晶體；試劑級(jí)DMAP白色粒狀結(jié)晶性不低于 99%試劑級(jí)CBZ-L-valine98.0%;工業(yè)甲醇無色澄明液體，略有酒精氣味；99.5%;工業(yè)Pd/C10%氫氣含量 A99%透明液體；工業(yè)95%第二章生產(chǎn)工藝選擇2.1工藝選擇說明查閱文獻(xiàn)得到多種合成伐昔洛韋的路線，不是產(chǎn)率不高就是產(chǎn)品不穩(wěn)定或等諸多問題，經(jīng)論證，采用國(guó)內(nèi)主要在應(yīng)用的合成方法，即阿昔洛韋與 CBZ-L-valine反應(yīng)成酯，再經(jīng)過氫化反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物，此法相對(duì)其他工藝路線不會(huì)影響產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，比較符合經(jīng)濟(jì)，資源等條件，而且原料價(jià)廉，而且收率高，效益好。2.2工藝過程及工序劃分2.2.1工序過程阿昔洛韋與 CBZ

6、-L-valine 反應(yīng)成酯，再經(jīng)過氫化反應(yīng)得到伐昔洛韋。其詳細(xì)的反應(yīng)歷程如下：縮合物中間體2.2.2工序劃分酯化反應(yīng)階段：以 DMF、阿昔洛韋為原料，加熱加入 DCC、CBZ-L-valine、DMAP 降至室溫，攪拌反應(yīng) 30h,濃縮加甲醇、結(jié)晶，干燥，得縮合物中間體氫化反應(yīng)階段：加甲醇、Pd/C 攪拌，通入氫氣 5h,過濾濃縮至干，加水，過濾加丙酮用溶解水自來水OOHOOHNOPhH口CBZ-L-valineNHNH口CBZ-L-valineCH3,CHOO；.PhDCC,DMAP,DMFCH3,CHOOHOPhOm 縮合物中間體伐昔洛韋阿昔洛韋ONNHNNONH2NONH2OON人O,

7、HOH3CH2,Pd/CNH2Ph95%乙酸重結(jié)晶。2.3各步收率酯化反應(yīng)階段：中間體縮合物的產(chǎn)率為 90%氫化反應(yīng)及精制階段：目標(biāo)產(chǎn)物伐昔洛韋的產(chǎn)率為 90%總收率：90 冰 90%=81%第三章工藝流程設(shè)計(jì)3.1工藝設(shè)計(jì)說明工藝流程設(shè)計(jì)是車間設(shè)計(jì)的中心，最基礎(chǔ)也是至關(guān)重要的一步，因?yàn)檐囬g工藝設(shè)計(jì)的其他項(xiàng)目如設(shè)備選取、車間布置、管道流程等均受工藝流程限制。伐昔洛韋采用間歇生產(chǎn)模式，經(jīng)過一系列的合成反應(yīng)先得到中間產(chǎn)物，再經(jīng)氫化反應(yīng)得到粗品，精制最后得到成品。3.2生產(chǎn)工藝介紹3.2.1酯化反應(yīng)3.2.1.1操作流程在干燥的酯化反應(yīng)釜中，將計(jì)量好的 DMF 用真空抽入搪玻璃反應(yīng)罐中，開啟攪拌，加

8、入計(jì)量好的阿昔洛韋，加熱至 60C，依次加入計(jì)量好的 CBZ-L-valin、DCCDMAP 保溫 30min 后，降至室溫，攪拌反應(yīng) 36 小時(shí)。TLC 檢測(cè)反應(yīng)完成。過濾，濾液減壓濃縮至干。加入甲醇，加熱，冷卻至 5C,結(jié)晶，干燥，得縮合物中間體 CBZ-L-valin-acyclovir。收率 90%3.2.1.2反應(yīng)歷程3.2.1.3注意事項(xiàng)甲醇是易燃、易揮發(fā)的有毒液體，工作時(shí)要做好防護(hù)。3.2.2氫化反應(yīng)3.2.2.1操作流程將上步縮合物中間體加入裝有計(jì)量好的甲醇的氫化罐中，加入計(jì)量好的 Pd/C，開攪拌，常壓通入氫氣，反應(yīng) 5 小時(shí)，過濾，將濾液濃縮至干，加入計(jì)量好的水，過濾，除去

9、微量不容物。將計(jì)量好的丙酮加入上述濾液中，固體析出，過濾，用 95%酸重結(jié)晶。收率為 90%3.2.2.2反應(yīng)歷程第四章物料衡算一年按工作 330 天計(jì)算，剩余 35 天用于生產(chǎn)設(shè)備檢修，則一年生產(chǎn) 330/2=165 個(gè)周期,每個(gè)周期生產(chǎn)伐昔洛韋成品量為 78.79Kg，年產(chǎn)量為 13 噸。4.3投料配比PhNOH縮合物中間體3.2.2.3注意事項(xiàng)反應(yīng)要通入氫氣，所以工作時(shí)應(yīng)要可控制溫度，注意防火,以免發(fā)生爆炸。3.3工藝流程框圖3.4帶控點(diǎn)流程圖（PID）（見附圖）4.1衡算標(biāo)準(zhǔn):采用間歇操作，以每批投料量為基準(zhǔn)；計(jì)算單位:Kg4.2設(shè)計(jì)任務(wù)要求伐昔洛韋3O4.3.1酯化反應(yīng)投料配比原料規(guī)

10、格重量比備注DMF含量 A99%50體積/質(zhì)里阿昔洛韋含量 A99%1DCC試劑級(jí)2DMAP試劑級(jí)0.15CBZ-L-valine工業(yè)1.575甲醇工業(yè)50體積/質(zhì)量4.3.2氫化反應(yīng)投料配比原料規(guī)格重量比備注縮合物中間體自制1甲醇工業(yè)37.5體積/質(zhì)里Pd/C10%0.125氫氣含量 A99%通入 5 小時(shí)溶解水自來水5體積/質(zhì)里丙酮工業(yè)35體積/質(zhì)里乙酸95%4.4酯化反應(yīng)的物料衡算4.4.1各原料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和配比表原料名稱投料量（Kg）規(guī)格重量比DMF3190.05含量99%50X0.9445阿昔洛韋67.55含量99%1DCC135.1試劑級(jí)2DMAP10.13試劑級(jí)0.15CBZ-L-

11、valine106.39工業(yè)1.575甲醇2674.98工業(yè)50X0.792總計(jì)6184.24.4.2計(jì)算過程設(shè)本步反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為 90%,其他各步操作損失不計(jì)，總收率為90%總進(jìn)料為 6184.2kg;縮合物中間體的廣量:67.55+225X458X90%=123.75kg剩余阿昔洛韋：67.55X(1-90%)=6.67kg消耗 CBZ-L-valine:67.55+225乂251乂90%=67.82kg剩余 CBZ-L-valine:106.39-67.82=38.57kg生成水的量：67.55+225X18X90%=4.86假設(shè)溶劑、反應(yīng)助劑的回收率均為 98%，那么，DMF 回收量：

12、3190.05X98%=3126.25kgDCC 回收量：135.1X98%=132.40kgDMAP 回收量：10.13X98%=9.93kg甲醇回收量：2674.98X98%=2621.48kg所以廢料量=6184.2-67.55-106.39-3126.25-132.40-9.93-2621.48+4.86=125.064.4.3酯化過程的物料衡算一覽表進(jìn)料出料名稱質(zhì)量（Kg）質(zhì)量%名稱質(zhì)量（Kg）質(zhì)量%DMF3190.0551.58縮合物中問體123.752.00阿昔洛韋67.551.09阿昔洛韋6.760.11DCC135.12.18CBZ-L-valine38.570.62DMAP

13、10.130.16DMF3126.2550.55CBZ-L-valine106.391.72DCC132.402.14甲醇2674.9843.27DMAP9.930.16甲醇2621.4842.40廢液125.062.02總計(jì)6184.2100總計(jì)6184.21004.5氫化反應(yīng)物料衡算4.5.1各原料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和配比表原料名稱投料量（Kg）規(guī)格重量比縮合物中問體123.75自制1甲醇3675.38工業(yè)37.5X0.792Pd/C15.4710%0.125溶解水618.75自來水5X1.0丙酮3413.03工業(yè)35X0.788氫氣0.49含量99%總計(jì)7846.874.5.2計(jì)算過程設(shè)本步反應(yīng)的

14、轉(zhuǎn)化率為 90%，其他各步操作損失不計(jì)，總收率為 90%進(jìn)料為上步縮合物中間體 123.75kg;伐昔洛韋的產(chǎn)量為：123.75+458X324X90%=78.79kg副產(chǎn)物的產(chǎn)量為：123.75+458X136X90%=33.07kg剩余縮合中間體：123.75X(1-90%)=12.38kg消耗氫氣的量為：123.75+458X2X90%=0.49kg假設(shè)溶劑、反應(yīng)助劑的回收率均為 98%,那么甲醇的回收量為：3675.38X98%=3601.87kgPd/C 的回收量為：15.47X98%=15.16kg丙酮的回收量為：3413.03X98=3344.77kg廢料量=(3675.38+1

15、5.47+3413.03)X2%+618.75+33.07=793.90kg4.5.3氫化過程的物料衡算一覽表進(jìn)料出料名稱質(zhì)量(Kg)質(zhì)量%名稱質(zhì)量(Kg)質(zhì)量%縮合物中間縮合物中間體123.751.58體12.381.58甲醇3675.3846.84甲醇3601.8745.90Pd/C15.470.197Pd/C15.160.19溶解水618.757.89丙酮3344.7742.63丙酮3413.0343.487伐昔洛韋78.791.00氫氣0.490.006廢液793.9010.12總計(jì)7846.87100.00總計(jì)7846.87100.00第五章主要設(shè)備選擇5.1酯化反應(yīng)二5.1.1酯化

16、反應(yīng)罐5.1.1.1各物料的投料量與物料參數(shù)原料名稱投料量(Kg)密度(Kg/L)DMF3190.050.9445甲醇 2674.980.792【注】：投料量按物料衡算中的數(shù)據(jù)。2體積=投料量/密度。3固體物料的體積忽略不計(jì)。每批投料量的總體積=DMF 的體積+甲醇的體積=3377.5+3377.5=6755L5.1.1.2搪玻璃閉式攪拌反應(yīng)罐的參數(shù)因?yàn)榇瞬降姆磻?yīng)沒有沸騰現(xiàn)象，所以假設(shè)裝料系數(shù)為 0.75-0.85，先取 0.85 則選型體積=每批的體積/裝料系數(shù)=6577/0.85=7947L，查化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（下）（第二版）第 4-429 頁，選擇搪玻璃閉式攪拌反應(yīng)罐（HG/T2372-

17、92）一臺(tái)。公稱容積為 8000L,實(shí)際容積為 8976L,葉輪攪拌器，各參數(shù)見下表：公稱容積 8000L公稱直徑 DN,mmS 系列 2200計(jì)算容積 V,L8976容積系數(shù) 0.89夾套傳熱面積，m216.52容器內(nèi) 1.0公稱壓力，MPa 夾套內(nèi) 0.6介質(zhì)溫度及容器材質(zhì) 0C-200C（材質(zhì)為 Q235-A、Q235-B）支承式 4tX4支座型式、規(guī)格及數(shù)量懸掛式 A5X4參考重量，Kg體積(L)3377.53377.549905.1.1.3減速機(jī)的選型（公稱容積 6300L,S 系列：公稱直徑為 1900mm）封頭溫度計(jì)套罐人孔燈孔壓力套口管口備用口加料口攪拌孔蓋mspt1T2abc

18、deh400 x300125125200200150150150150150500夾套及罐體蒸汽進(jìn)口或凝水液體噴嘴管口不凝性氣殘液罐體液體出口出口及噴嘴規(guī)格體排放口放凈口放料口l1l2l3n1n2n3ginknif80808065(65A)65(65A)65(65A)3/43/41255.1.1.5主要尺寸D0D1D2D3D4dN攪拌軸的公稱直徑 dN,mm電動(dòng)機(jī)的功率，葉輪式攪拌器KW 槳式攪拌器攪拌軸公稱轉(zhuǎn)速，r/min電動(dòng)機(jī)型式傳動(dòng)裝置機(jī)型 1 減速機(jī)型號(hào)5.1.1.4管口尺寸957.5葉輪式為 125,槳式 80 或 125Y 型或 YB 型系列（同步轉(zhuǎn)速 1500r/min）CWS1

19、601-4005.1.1.3減速機(jī)的選型154024002734170080095-H0-H1d1機(jī)型 1機(jī)型 1HH2H3954875154528231300197吐H5H6H7H8H98501500360215053093BB2BBZ-（）Z1-(f364-36【核算】1.周期：反應(yīng)一批的時(shí)間為 15 小時(shí)。2, 每批投入物料的體積 V=總體積/1=6755/1=6755L所以二每批投入物料的體積/公稱體積=6755/8000=0.84酯化反應(yīng)罐在非沸騰狀態(tài)下反應(yīng)，應(yīng)在 0.750.85 之間，所以符合要求。5.2氫化反應(yīng)工段5.2.1氫化反應(yīng)罐5.2.1.1各物

20、料的投料量與物料參數(shù)原料名稱投料量（Kg）密度（Kg/L）體積（L）甲醇3675.380.7924640.63溶解水618.751.000618.75丙酮3413.030.7884331.26【注】投料量按物料衡算中的數(shù)據(jù)。體積=投料量/密度。固態(tài)物料的體積忽略不計(jì)。每批投料量的總體積=丙酮的體積+甲醇的體積+水的體積=4331.26+4640.63+618.75=9590.64L5.2.1.2搪玻璃閉式攪拌反應(yīng)罐的參數(shù)每批的體積/裝料系數(shù)=9590.64/0.85=11283.1L， 查 化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（下）（第二版）第 4-430 頁，選擇搪瓷玻璃閉式攪拌反應(yīng)罐（HG/2372-92）一

21、臺(tái)。公稱容積為 12500L,實(shí)際容積為 13651L,葉輪攪拌器，各參數(shù)見下表：公稱容積12500L公稱直徑 DN,mmL 系列2200計(jì)算容積 V,L13651容積系數(shù)0.92夾套傳熱面積，m24.89容器內(nèi)0.25、0.6 或 1.0公稱壓力，MPa 夾套內(nèi)0.6介質(zhì)溫度及容器材質(zhì)0C-200C（材質(zhì)為 Q235-A、Q235-B）支承式8tX4支座型式、規(guī)格及數(shù)量懸掛式A10X4親重量，Kg96105.2.1.3減速機(jī)的選型攪拌軸的公稱直徑 dN,mm110電動(dòng)機(jī)的功率，葉輪式攪拌器15KW 槳式攪拌器15攪拌軸公稱轉(zhuǎn)速，r/min葉輪式為 125,槳式 80 或 125電動(dòng)機(jī)型式丫型

22、或 YB 型系列（同步轉(zhuǎn)速 1500r/min）傳動(dòng)裝置機(jī)型 1 減速機(jī)型號(hào)CWS1601-4005.2.1.4管口尺寸（公稱容積 12500L,L 系列：公稱直徑為 2200mm）因?yàn)榇朔磻?yīng)沒有沸騰現(xiàn)象，所以假設(shè)裝料系數(shù)為075-0.85，先取 0.85，則選型體積=封頭人孔燈孔壓力套口溫度計(jì)套備用口加料口攪拌孔罐msp管口e蓋t1T2abcdh400X300125125200200150150150150200800夾套及罐體烝汽進(jìn)口或凝水不凝性氣體殘液放凈罐體液體出口出口液體噴嘴管口及噴嘴規(guī)格排放口口放料口l1l2l3mn2n3n4ginknif80808080(60A)80(60A)8

23、0( (60A)803/41/21505.2.1.5主要尺寸D)D1D2D3D4dN1540240027341700800110-H0-H1d1機(jī)型 1機(jī)型 1HH2H3956330177040531300197孔H5H6H7H8H98502100360330053093BiB2B3Z-()Z1364-36【核算】1 周期：反應(yīng)一批的時(shí)間為 15 小時(shí)。2 每批投入物料的體積 V=總體積/1=9590.64/1=9590.64L所以二每批投入物料的體積/公稱體積=9590.64/12500=0.77氫化反應(yīng)罐在非沸騰狀態(tài)下反應(yīng)，應(yīng)在 0.75-0.85 之間，所以符合要求。5.3輔助設(shè)備的選取5.3.1酯化反應(yīng)輔助設(shè)備的選取5.3.1.1DMF位罐的選取DMF 的體積為 V=3377.5L取計(jì)量罐的裝料系數(shù)為 0.8則所需的實(shí)際容積 V=2677.5/0.8=4221.875L查化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)上冊(cè)（第一版修訂），選 DMFB 存罐為立式盆底 Dg1600H2200,公稱容積為 4000L,材質(zhì)為碳鋼的計(jì)量罐。5.3.1.2甲醇高位罐的選取甲醇的體積為 V=3377.5L取