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化學(xué)原料藥多功能車間設(shè)計
目錄
1. 設(shè)計依據(jù)與產(chǎn)品方案·························································2
1.1設(shè)計依據(jù) ·································································2
1.2產(chǎn)品方案及設(shè)計規(guī)?！ぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁ?
2. 工藝說明 ··································································3
2.1生產(chǎn)工藝··································································3
2.2工藝流程框圖······························································4
2.3工藝流程流程敘述··························································4
3. 生產(chǎn)制度 ·································································12
4. 物料計算與熱量平衡計算 ···················································21
依非韋倫物料衡算··························································21
依非韋倫熱量衡算··························································48
硫辛酸物料衡算····························································84
硫辛酸熱量衡算····························································108
纈沙坦物料衡算···························································143
纈沙坦熱量衡算···························································176
5. 工藝設(shè)備選擇·····························································198
依非韋倫篇·······························································198
硫辛酸篇·································································213
纈沙坦篇·································································222
6. 主要原輔材料和工藝用公用工程消耗量·······································229
6.1主要原輔材料耗量·······················································229
6.2工藝用公用工程消耗量···················································231
7. 布置·····································································234
8. 行政法規(guī)執(zhí)行措施·························································235
8.1消防設(shè)計專篇···························································235
8.2環(huán)境保護(hù)專篇···························································238
8.3勞動安全衛(wèi)生專篇·······················································239
8.4節(jié)能專篇·······························································241
9. GMP專篇································································242
10. 10存在問題及建議·······················································244
附：PFD、PID、UID、車間立面布置圖、車間平面布置圖
車間人流物流圖、物料平衡框圖、設(shè)備一覽表
1. 設(shè)計依據(jù)與產(chǎn)品方案
1.1設(shè)計依據(jù)
1.1.1文件依據(jù)
本設(shè)計依據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求進(jìn)行。
1.1.2技術(shù)依據(jù)
本設(shè)計的技術(shù)依據(jù)是設(shè)計任務(wù)書中的依非韋倫的工藝。
1.1.3參考資料
《藥廠反應(yīng)設(shè)備及車間工藝設(shè)計》，蔣華良主編，中國醫(yī)藥科技出版社
《化工工藝設(shè)計手冊 第四版》，中國石化集團(tuán)上海工程有限公司編，化學(xué)工業(yè)出版社
《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊》，青島化工學(xué)院等組織編寫，化學(xué)工業(yè)出版社
《蘭式化學(xué)手冊》，J.A.迪安主編，科學(xué)出版社。
《氯堿工業(yè)理化常數(shù)手冊》，北京石油化工工程公司編，化學(xué)工業(yè)出版社。
《溶劑手冊 第四版》，程能林編著，化學(xué)工業(yè)出版社。
《制藥設(shè)備與車間設(shè)計 第二版》，周麗莉主編，中國醫(yī)藥科技出版社。
1.1.4設(shè)計原則
（1）嚴(yán)格執(zhí)行GMP及其他有關(guān)規(guī)范的各項規(guī)定與要求。
（2）本項目建設(shè)實行統(tǒng)一規(guī)范，分期實施的原則。
（3）環(huán)保、消防、職業(yè)安全衛(wèi)生和節(jié)能與工程設(shè)計同步進(jìn)行，做到同步設(shè)計、同步施工、同步投產(chǎn)使用。
1.2產(chǎn)品方案及設(shè)計規(guī)模
1.2.1產(chǎn)品方案
原料藥：依非韋倫，每桶25kg（內(nèi)包塑料袋、外包紙板桶），含量99.5%。
原料藥：硫辛酸，淡黃色針狀結(jié)晶體，含量為99.5%，每桶25kg（內(nèi)包塑料袋、外包紙板桶）。
原料藥：纈沙坦，每桶25kg（內(nèi)包塑料袋、外包紙板桶），含量99.5%。
1.2.2設(shè)計規(guī)模
依非韋倫：
（1）本設(shè)計為年產(chǎn)25噸依非韋倫車間工藝設(shè)計，要求符合《中國藥典》標(biāo)準(zhǔn)。
（2）技術(shù)指標(biāo) 依非韋倫的含量為99%，總收率72.3%，加成收率90%，環(huán)合收率85%，精制收率95%，粉碎包裝收率99.5%。
（3）生產(chǎn)制度與日操作班次 依非韋倫年工作日100天，間歇式操作，三班制，班有效工作時間8.0h。
硫辛酸：
（1）本設(shè)計為年產(chǎn)25噸硫辛酸車間工藝設(shè)計，產(chǎn)品要求符合《中國藥典》標(biāo)準(zhǔn)。
（1）技術(shù)指標(biāo)：硫辛酸含量為99.5%，總收率為44.82%，環(huán)合收率為58%，水解收率為90%，精制收率為94%
（3）生產(chǎn)制度與日操作班次：硫辛酸年生產(chǎn)工作日120天，間歇式操作，三班制，班有效工作時間8.0h
纈沙坦：
（1）本設(shè)計為年產(chǎn)25噸纈沙坦車間工藝設(shè)計，要求符合《中國藥典》標(biāo)準(zhǔn)。
（2）技術(shù)指標(biāo) 纈沙坦的氫化還原收率92%，轉(zhuǎn)化率95%。精制收率94%，粉碎包裝收率99.5%。
（3）生產(chǎn)制度與日操作班次 纈沙坦年工作日80天，間歇式操作，三班制，班有效工作時間8.0h。
2. 工藝說明
2.1生產(chǎn)工藝
本設(shè)計項目的產(chǎn)品工藝資料來自設(shè)計任務(wù)書。工藝資料主要包括各步反應(yīng)化學(xué)方程式、原輔料配比、操作條件、操作周期、各步收率及原輔料、中間體、成品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等。
2.1.1生產(chǎn)方法
依非韋倫：
依非韋倫生產(chǎn)采用化學(xué)合成法，以環(huán)丙基乙炔鋰、4-氯-2-（三氟乙酰基）苯胺為原料，經(jīng)加成、環(huán)合、精制等過程制得。
硫辛酸：
硫辛酸生產(chǎn)以硫化鈉、硫磺、6,8-二氯辛酸乙酯等為原料，經(jīng)環(huán)合、水解、精制等過程制得。
產(chǎn)品主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下：
（1） 二硫化鈉制備
（2）環(huán)合反應(yīng)
（3）水解、酸化反應(yīng)
纈沙坦：
纈沙坦的制備采用化學(xué)合成的方法，通過加氫氣還原N-正戊酰基纈氨酸甲酯，生成纈沙坦粗品，再將粗品進(jìn)行加碳脫色，過濾干燥后即可得到纈沙坦精品。
2.1.2工藝特點
依非韋倫：
本工藝中，加成反應(yīng)需要將混合釜I、混合釜II、混合釜III的液體慢慢滴加到加成釜中，并且還要更換溶劑（丙酮--乙酸乙酯），還要加水靜置分層，故在加成釜中的料液停留時間比較長。
并且由于二乙基鋅、環(huán)丙基乙炔鋰遇水反應(yīng)劇烈，故需要保持無水的環(huán)境。
總體來講，依非韋倫的工藝路線較長，雖然每步的轉(zhuǎn)化率都在90%以上，但是總收率還是只有72.3%；工藝中加成工序前期需要無水條件，因此在操作時要保證設(shè)備與原料中不要含水；環(huán)合反應(yīng)較為劇烈，故碳酸鈉溶液要慢慢加入。
硫辛酸：
本工藝中，6,8-二氯辛酸乙酯的水解產(chǎn)物尚未明確，暫以完全水解考慮，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的硫化氫氣體要考慮吸收，由于環(huán)合步驟收率較低，故整個過程的收率也低，如果能回收剩余的6,8-二氯辛酸乙酯及其水解產(chǎn)物則可以提高效益，工藝中使用的乙酸乙酯、乙醇等溶劑需要回收套用以節(jié)約成本。
纈沙坦：
固體、液體和氣體，需要不同的管道和物料輸送方式。氫化反應(yīng)中，先要溶解固體原料，氫氣的通入需在降溫的條件下，控制釜的壓力在0.1~0.2MPa，反應(yīng)8小時。
反應(yīng)中的溶劑醋酸異丁酯和乙酸乙酯需要回收套用，體現(xiàn)節(jié)能可循環(huán)的理念。
2.2工藝流程框圖
依非韋倫：
根據(jù)制備工藝設(shè)計的工藝流程框圖見圖1。
硫辛酸：
根據(jù)制備工藝設(shè)計的工藝流程框圖見圖2。
纈沙坦：
根據(jù)制備工藝設(shè)計的工藝流程框圖見圖3。
2.3工藝流程流程敘述
依非韋倫：（一批料為例）：
1）加成工序
投料一覽表
物質(zhì)名稱
質(zhì)量比
規(guī)格
質(zhì)量㎏/批
摩爾數(shù)Kmol
4-氯-2-（三氟乙?；┍桨?
0.5w
≥99%
123.08
0.54
乙基鋅
0.225 w
≥99%
55.38
0.44
乙酸乙酯
1.55 w
≥99%
381.55
4.28
丙酮
1.97 w
≥99%
481.16
8.28
三氟乙醇B
0.24w
≥99%
59.08
0.58
純化水
1 w
符合藥典標(biāo)準(zhǔn)
246.16
13.67
生物堿
0.035 w
≥99%
8.61
0.04
環(huán)丙基乙炔鋰
0.195w
≥99%
48.00
0.66
注：w為4-氯-2-（三氟乙?；┍桨放读狭?
乙基鋅，丙酮分別通過HV103，HV102通入到R102中，混合0.5h，同時在夾套內(nèi)通入80℃熱水使料液溫度維持30℃，制得混合溶液I待用。
丙酮通過HV102通入到R103中，和環(huán)丙基乙炔鋰混合0.5，同時在夾套內(nèi)通入80℃熱水使料液溫度維持30℃，制得混合溶液II待用。
4-氯-2-（三氟乙酰基）苯胺固體進(jìn)料，丙酮通過HV102通入到R104中，混合0.5h，同時在夾套內(nèi)通入80℃熱水使料液溫度維持30℃，制得混合溶液III待用。
將生物堿固體進(jìn)料，丙酮，醇B分別通過R102和HV107通入到R105中，在夾套內(nèi)通入-15℃的冷凍鹽水，降溫到0℃，混合1h，然后滴加從混合釜I的混合溶液I，并維持R105料液溫度0℃，2h，然后滴加從混合釜II的混合溶液II，并維持R105料液溫度0℃，滴加2h，反應(yīng)1.5h，再滴加從混合釜III的混合溶液III，夾套內(nèi)通入80℃熱水使加成釜料液升溫至40℃，滴加3h，反應(yīng)1.5h，制得加成液。
夾套內(nèi)通入三公斤水蒸氣在46.5℃下餾出丙酮，丙酮蒸汽通過E106冷凝成液體，流入到V110中。
夾套內(nèi)通入7℃冷卻水，使料液溫度降到25℃，然后由HV104通乙酸乙酯到R105
夾套內(nèi)通入-15℃冷凍鹽水，使料液溫度降到0℃，然后通冰水到R105，進(jìn)行淬滅反應(yīng)，2h，期間維持料液溫度0℃，期間會產(chǎn)生乙烷氣體，通過管道排到廢氣管道，進(jìn)行處理。
通純化水洗滌靜置分層，2h，水相放到V109，用P109將有機相經(jīng)過管道過濾器進(jìn)入到R106。
2）濃縮結(jié)晶I工序
在R106夾套里面通入三公斤的蒸汽，在51.6℃餾出乙酸乙酯，乙酸乙酯蒸汽通過E106冷凝成液體流入到V111，然后夾套通7℃冷卻水把釜內(nèi)物料降到常溫，通-15℃冷凍鹽水結(jié)晶，然后把物料轉(zhuǎn)移到M106中進(jìn)行離心，然后在D108進(jìn)行干燥，制得加成物。離心母液進(jìn)入V112,通過P113打到R112進(jìn)行溶劑回收。干燥時設(shè)置冷凝器，使溶劑蒸汽冷凝流入V112。
3）環(huán)合工序
投料一覽表
物質(zhì)名稱
質(zhì)量比
規(guī)格
質(zhì)量㎏/批
摩爾數(shù)Kmol
加成物
0.5
≥99%
143.52
0.49
碳酸鈉
0.47
≥99%
136.35
1.27
乙酸乙酯
1.85
≥99%
531.04
5.96
氯甲酸甲酯
0.53
≥99%
78.94
0.82
無水硫酸鈉
0.1
≥99%
28.70
0.20
純化水
3
符合藥典標(biāo)準(zhǔn)
861.15
47.84
注：為加成物批投料量
加料器把碳酸鈉加入到R107，加純化水，配制碳酸鈉溶液待用。
通過加料器將加成物加入到R108，并通過HV104加入乙酸乙酯，攪拌溶解加成物，通過HV109加入氯甲酸甲酯，滴加碳酸鈉溶液，反應(yīng)6h，夾套通80℃熱水，控溫35℃。
加入純化水進(jìn)行分層，水相流入V114，有機相流入V115，用P116將水相由水相臨時儲罐打入到R108中，通過HV104加乙酸乙酯進(jìn)行洗滌，分層，將水相放到V114，用P116將有機相從V115打入到R108中。
有機相合并，加無水硫酸鈉進(jìn)行攪拌干燥，用壓縮氮氣將有機相壓濾，壓濾出的有機相直接壓入R109，2h.
4）濃縮結(jié)晶II工序
夾套內(nèi)通三公斤的蒸汽，餾出乙酸乙酯，乙酸乙酯蒸汽通過E109冷凝后流入V111。
夾套內(nèi)通7℃冷卻水降溫，然后通-15℃冷凍鹽水，使物料結(jié)晶，然后將物料轉(zhuǎn)移到M109，離心后進(jìn)入D109進(jìn)行干燥，得粗品。干燥時蒸汽通過冷凝器流出，進(jìn)入到M109。離心母液II進(jìn)入到V117，通過P119進(jìn)入R112進(jìn)行溶劑回收。
5）脫色工序
進(jìn)料一覽表
物質(zhì)名稱
質(zhì)量比
規(guī)格
質(zhì)量㎏/批
摩爾數(shù)Kmol
環(huán)合粗品
0.5
≥99%
132.87
0.417
乙酸乙酯
1
≥99%
265.94
2.988
活性炭
0.07
醫(yī)用級
19.94
1.662
注：為環(huán)合粗品批投料量
環(huán)合粗品和活性炭通過加料器進(jìn)入到R110中，乙酸乙酯通過HV104進(jìn)入到R110。夾套通三公斤的蒸汽，物料77℃回流5h，然后用壓縮氮氣將料液趁熱依次壓過F110和F111過濾，濾液直接進(jìn)入結(jié)R111，1h；
6）結(jié)晶工序（精制）
在R111夾套內(nèi)通入7℃冷卻水，將濾液冷卻至25℃，2h。
夾套通-15攝氏度冷凍鹽水，結(jié)晶，2h。
利用高度差使懸濁液流入FWD101，進(jìn)行過濾，洗滌，干燥，5h。制得依非韋倫。
7）回收溶劑
將V112中的離心母液用P113打到R112中，夾套內(nèi)通三公斤的蒸汽，把料液溫度加熱到51.6℃，然后餾出乙酸乙酯，經(jīng)過E112冷凝，進(jìn)入到V111。
將中的離心母液用V117用P119打到R112中，夾套內(nèi)通三公斤的蒸汽，把料液溫度加熱到51.6℃，然后餾出乙酸乙酯，經(jīng)過E112冷凝，進(jìn)入到V111。
將FWD101中的離心母液用P122打到R112中，夾套內(nèi)通三公斤的蒸汽，把料液溫度加熱到51.6℃，然后餾出乙酸乙酯，經(jīng)過E112冷凝，進(jìn)入到V111。
硫辛酸：
注：從原料罐向計量槽打料的時間不計入釜的操作時間（提前完成），擬考慮0.5h。
從高位計量槽加即為利用位差加料，利用液位計計量。
均為一批操作的描寫。
1） 環(huán)合工序
投料一覽表
物質(zhì)名稱
規(guī)格
分子量
質(zhì)量比
投料量kg/批
6,8-二氯辛酸乙酯
≥99%
241.15
1W
250.64
純化水
符合藥典標(biāo)準(zhǔn)
18.02
0.5W
125.32
水合硫化鈉
≥99%
240.18
1.1W
275.70
硫磺
≥99%
32.07
0.17W
42.61
四丁基溴化銨
≥99%
322.37
0.09W
22.56
95%乙醇
工業(yè)
46.07
2W
501.27
向環(huán)合反應(yīng)釜R105中通過純化水公共工程管道利用位差加入125.32kg純化水（通過釜內(nèi)液位計計量），通過加料器加入275.70kg水合硫化鈉，攪拌，在環(huán)合反應(yīng)釜R105夾套內(nèi)通入80℃熱水使料液升溫至60℃，加料升溫共2.5h；
通過加料斗分批向環(huán)合反應(yīng)釜R105加入42.61kg硫磺粉，在環(huán)合反應(yīng)釜R105夾套內(nèi)通入80℃熱水，反應(yīng)1.5h；
從原料罐V105中利用泵P104將501.27kg乙醇打入高位計量槽HV105，通過高位計量槽HV105向環(huán)合反應(yīng)釜R105加501.27kg乙醇，通過加料斗向環(huán)合反應(yīng)釜R105加22.56kg四丁基溴化銨，在環(huán)合反應(yīng)釜R105夾套內(nèi)通入三公斤水蒸氣使料液升溫至75℃，加料升溫共1.5h；
從原料罐V102中利用泵P106將250.64kg6,8-二氯辛酸乙酯打入高位計量槽HV107，在環(huán)合反應(yīng)釜R105夾套內(nèi)通入三公斤水蒸氣，通過高位計量槽HV107向環(huán)合反應(yīng)釜R105緩慢滴加250.64kg6,8-二氯辛酸乙酯，2h；
在環(huán)合反應(yīng)釜R105夾套內(nèi)通入三公斤水蒸氣在85℃下加熱回流，同時從向冷凝器E105中通入7℃冷卻水，反應(yīng)8h，得環(huán)合液；
先在環(huán)合反應(yīng)釜R105夾套內(nèi)通入32℃循環(huán)水將混合液冷卻至50℃，3.5h；
再在環(huán)合反應(yīng)釜R105夾套內(nèi)通入7℃冷卻水將環(huán)合液冷卻至25℃待用，2.5h；
2）水解工序
投料一覽表
物質(zhì)名稱
投料量kg/批
環(huán)合液
1218.09
20%氫氧化鈉水溶液
223.77
通過加料斗向氫氧化鈉混合釜R104加入45.12kg氫氧化鈉，通過純化水公用工程管道向氫氧化鈉混合釜R104加入178.66kg純化水（通過釜內(nèi)液位計計量），在環(huán)合反應(yīng)釜R105夾套內(nèi)通入7℃冷卻水，維持釜液25℃，混合3h；
通過泵P108將環(huán)合液從環(huán)合反應(yīng)釜R105加入水解濃縮釜R106，從高位計量槽R104通過泵P128向水解濃縮釜R106緩慢加入20%的氫氧化鈉溶液223.77kg，在水解濃縮釜R106夾套內(nèi)通入80℃熱水使料液升溫至60℃，加料升溫1.5h；
在水解濃縮釜R106夾套內(nèi)通入80℃熱水，維持料液60℃，反應(yīng)3h；
在水解濃縮釜R106夾套內(nèi)通入三公斤水蒸氣，同時在冷凝器E106中通入7℃冷卻水，將上述反應(yīng)液在60℃下減壓濃縮除去乙醇，餾出70%乙醇水溶液866.26L利用位差流入接受槽V118，7h；
先在水解濃縮釜R106夾套內(nèi)通入32℃循環(huán)水將濃縮液降溫至50℃，1.5h；
再在水解濃縮釜R106夾套內(nèi)通入7℃冷卻水將濃縮液降溫至25℃，2h；
3）酸化萃取工序
投料一覽表：
物質(zhì)名稱
規(guī)格
分子量
投料量kg/批
濃縮液
693.925
2mol/L鹽酸溶液
693.86
飽和食鹽水
47.085
乙酸乙酯
≥99%
88.10
626.59
無水硫酸鎂
工業(yè)
120.36
12.53
通過純化水公用工程管道向鹽酸混合釜R107加入1115.57kg純化水（通過釜內(nèi)液位計計量），從原料罐V107中利用泵P101將272.15kg36%鹽酸打入高位計量槽HV108，通過高位計量槽HV108向鹽酸混合釜R107緩慢滴加272.15kg36%鹽酸，同時在鹽酸混合釜R107夾套內(nèi)通入7℃冷卻水，維持釜液25℃，混合3h；
通過加料斗向氯化鈉混合釜R103加入25.06kg氯化鈉，通過純化水公用工程管道向氯化鈉混合釜R103加入69.11kg純化水（通過釜內(nèi)液位計計量），混合3h；
從鹽酸混合釜R107中利用泵P114將2mol/L鹽酸693.86kg打入高位計量槽HV109，0.5h；
通過離心泵P128將濃縮液從水解濃縮釜R106加入酸化萃取釜R108，通過高位計量槽HV109緩慢向水解濃縮釜R106加入2mol/L鹽酸693.86kg，調(diào)節(jié)體系pH值至2（取樣檢測），期間通過硫化氫吸收裝置的風(fēng)機不斷抽出生成的硫化氫氣體，1.5h；
從原料罐V103中利用泵P102將313.30kg乙酸乙酯打入高位計量槽HV106，通過高位計量槽HV106向酸化萃取釜R108加入313.30kg乙酸乙酯萃取上述酸化液，1.5h，萃取得下層水相利用高度差流入接受槽V114，0.5h，接著將酸化萃取釜R108中的有機相利用高度差流入接受槽V115，0.5h，同時從原料罐V103中利用泵P102將313.30kg乙酸乙酯打入高位計量槽106；
從接受槽V114中利用泵P116將水相打入酸化萃取釜R108，0.5h，通過高位計量槽HV106向酸化萃取釜R108加入313.30kg乙酸乙酯萃取水相，1.5h，萃取得下層水相利用高度差流入接受槽V114，0.5h，從接受槽V115中利用泵P116將有機相打入酸化萃取釜R108，0.5h；
通過高位計量槽HV106向酸化萃取釜R108加入47.08kg飽和食鹽水洗滌分層，1.5h，下層水利用位差排入接受槽V114后由泵P116打入能排至污水處理站的管道，0.5h；
通過加料器向酸化萃取釜R108加入無水硫酸鎂12.53kg干燥，1h；
4）濃縮結(jié)晶工序
利用位差將酸化萃取釜R108中的釜液排入接受槽V115，再用泵P116打入壓濾器F118，接著在壓濾器F118中通壓縮氮氣壓濾，濾液再用泵P116打入濃縮結(jié)晶釜R109，2h；
在濃縮結(jié)晶釜R109夾套內(nèi)通入80℃熱水使有機相升溫至51.6℃，2h（包括壓濾的1h）；
在濃縮結(jié)晶釜R109夾套內(nèi)通入三公斤水蒸氣使有機相在51.6℃下減壓濃縮，同時在冷凝器E109中通入7℃冷卻水，餾出乙酸乙酯670.32kg利用位差流入接受槽V111，2h；
在濃縮結(jié)晶釜R109夾套內(nèi)通入7℃冷卻水將濃縮液緩慢冷卻至25℃，2h；
在夾套內(nèi)通入-15℃冷凍鹽水將濃縮液緩慢冷卻至10℃并結(jié)晶，4h；
從原料罐V103中利用泵P102將25.06kg乙酸乙酯打入高位計量槽HV106；
濃縮結(jié)晶釜R109內(nèi)的濃縮液依靠高度差流入離心機M109，離心，從高位計量槽HV106中加25.06kg乙酸乙酯入離心機M109淋洗，3h，離心得到的粗品母液利用泵P124流入母液接受槽V117；
離心機M109中得到的濾餅（含濕量為20%）通過推車轉(zhuǎn)移至烘箱D109，在真空度≥0.08MPa下干燥7h，得淡黃色針狀粗品（粗品含量≥99%）。
5）脫色工序（精制）
投料一覽表
物質(zhì)名稱
規(guī)格
質(zhì)量比
投料量kg/批
硫辛酸粗品
≥99%
1W’
111.94
乙酸乙酯
≥99%
3W’
335.80
活性炭
醫(yī)用級
0.1W’
11.20
從原料罐V103中利用泵P102將335.80kg乙酸乙酯打入高位計量槽HV106；
在脫色釜R110中通過加料器加入111.49kg粗品，通過高位計量槽HV106加入335.80kg乙酸乙酯，通過加料器加入11.20kg活性炭，同時在脫色釜R110夾套內(nèi)通入80℃熱水使料液升溫至50℃，共1.5h；
在脫色釜R110夾套內(nèi)通入三公斤水蒸汽使料液升溫至77℃，1h；
在脫色釜R110夾套內(nèi)通入三公斤水蒸汽使料液維持77℃回流，2h；
6）結(jié)晶工序（精制）
將脫色釜R110料液利用位差趁熱放入葉濾機F110中，向葉濾機F110中通入壓縮氮氣將料液趁熱依次壓過葉濾機F110、葉濾機F111，濾液直接進(jìn)入結(jié)晶釜R111，1h；
在結(jié)晶釜R111夾套內(nèi)通入32℃循環(huán)水將濾液冷卻至50℃，2h（包括壓濾的1h）；
在結(jié)晶釜R111夾套內(nèi)通入7℃冷卻水將濾液冷卻至25℃，2h；
在結(jié)晶釜R111夾套內(nèi)通入-15℃冷凍鹽水將濾液緩慢冷卻至10℃并結(jié)晶，5h；
利用高度差使結(jié)晶釜R111中的懸濁液流入三合一設(shè)備FWD101，離心干燥（真空度≥0.08MPa）粉碎10h，離心得精品母液利用位差進(jìn)入接受槽V120、干燥得冷凝液利用位差進(jìn)入接受槽V121；得淡黃色針狀硫辛酸精品（含量≥99.5%），之后粉碎稱量檢驗包裝。
7）粗品母液回收
將母液接受槽V117中的粗品母液887.84kg通過泵P119打入母液回收釜R112，在母液回收釜R112夾套中通入80℃熱水使料液升溫至51.6℃，共2h；
在母液回收釜R112夾套中通入80℃三公斤蒸汽，將料液在51.6℃減壓蒸餾，同時向冷凝器E112中通入7℃冷卻水，共6h，餾出836.56kg（理論上）乙酸乙酯，利用位差流入接受槽V111，母液回收釜R112中的殘液利用位差流入接受槽V125，之后送污水站處理。
8）精品母液回收
將母液接受槽V120、母液接受槽V121中的精品母液1252.22kg通過泵P122打入母液回收釜R112，在母液回收釜R112夾套中通入80℃熱水使料液升溫至51.6℃，共2h；
在母液回收釜R112夾套中通入80℃三公斤蒸汽，將料液在51.6℃減壓蒸餾，同時向冷凝器E112中通入7℃冷卻水，共8h，餾出1225.62kg（理論上）乙酸乙酯，利用位差流入接受槽V111，母液回收釜R112中的殘液利用位差流入接受槽V125，之后送污水站處理。
9）乙醇回收（只考慮穩(wěn)定狀態(tài)，擬通過成套自控系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定控制）
將接受槽V118中的70%乙醇通過泵P117打入緩沖罐V124，再通過泵P125流經(jīng)列管換熱器E113預(yù)熱至泡點后進(jìn)入填料塔，流量74.79kg/h，塔頂采出93%乙醇56.09kg/h利用位差流入接收罐V122緩沖后再通過泵P127打入接收罐V123，塔底排出1%乙醇18.7kg/h利用位差進(jìn)入排污管道，同時在列管換熱器E113通入三公斤蒸汽，在列管換熱器E114通入7℃冷卻水，在列管換熱器E115通入7℃冷卻水，在列管換熱器E116通入三公斤蒸汽；
對于接收罐V123中的93%乙醇的回收套用有兩種方案：一是經(jīng)過工藝驗證將原工藝改為使用93%乙醇；二是在93%乙醇中兌入無水乙醇配成95%乙醇套用。
纈沙坦：
1）氫化還原工序
投料一覽表
物料
規(guī)格
分子量
質(zhì)量比
投料量kg/批
N-正戊?；i氨酸甲酯
≥99%
433.50
W
179.84
醋酸異丁酯
≥99%
116.16
4W
719.36
5%Pd-C
工業(yè)
——
0.01W
1.80
乙酸乙酯
≥99%
88.10
3.5W
629.44
純化水
符合藥典標(biāo)準(zhǔn)
18
W
179.84
氫化還原過程：
在氫化反應(yīng)釜R101中，通過高位槽HV101各加入719.36kg醋酸異丁酯，通過加料器各加入179.84kgN-正戊?；i氨酸甲酯、1.80kg的5%Pd-C，并向釜內(nèi)通入氮氣，至空氣完全排出。
在夾套內(nèi)通入80℃熱水將料液升溫至70～75 ℃，使反應(yīng)物全部溶解，共用時2h。
在夾套內(nèi)通入32℃循環(huán)水將料液冷卻至50℃，再在夾套內(nèi)通入7℃冷卻水將料液冷卻至38℃，共用時2h。
控制溫度不變，壓力穩(wěn)定在0.1～0.2MPa，通入氫氣，攪拌反應(yīng)8h。
停止攪拌，在夾套內(nèi)通入7℃冷卻水降至常溫，用壓縮氮氣將料液壓入自制壓濾機F101進(jìn)行壓濾，濾液通入儲槽V108，濾渣用純化水淋洗后，用小桶水封回收，等待送至專門部門進(jìn)行處理，用時2h。
將濾液儲罐V108中濾液分別通過泵P107a,b打入濃縮釜R106。
向濃縮釜R106的夾套內(nèi)通入80℃熱水，升溫1h。
減壓濃縮7.2h至干，餾出液醋酸異丁酯儲存在儲罐V113中，以備用泵P117回收套用，回收率為95%。
向濃縮釜R106中通過計量槽HV102加入359.68kg乙酸乙酯，向夾套內(nèi)通入80℃熱水，升溫1h，溶解濃縮物。
分別將各個釜中的混合物用泵P123打入水洗釜R108，再通過高位槽HV104加入179.84kg純化水進(jìn)行水洗分層，將水相放入水相儲罐V114中，再將油相放入有機相臨時儲罐V115中，再重新用泵P116將水相打回水洗釜R108，水相用179.76kg乙酸乙酯分三次萃取后，再將水相排回水相儲罐V114，利用泵P116合并有機相，并打入打入濃縮釜R109。
水相經(jīng)預(yù)處理后排至污水處理站。
向濃縮釜R109的夾套內(nèi)通入三公斤飽和水蒸汽，減壓濃縮2h，餾出乙酸乙酯，餾出液約為上述有機相總體積的1/4，餾出液乙酸乙酯經(jīng)E109冷凝后，儲存于儲罐V117中，以待利用泵P119進(jìn)行套用。
在濃縮釜R109夾套內(nèi)通入32℃循環(huán)水將料液冷卻至50℃，再在夾套內(nèi)通入7℃冷卻水將料液冷卻至室溫，用時1.5h，再通入-15℃冷凍鹽水，降溫至5℃，冷卻結(jié)晶5h。
依靠高度差將料液通入離心機，濾餅（含濕量為20%）轉(zhuǎn)移至干燥器D109，在真空度≥0.08MPa 條件下干燥，得纈沙坦粗品（纈沙坦粗品≥95%）。
利用釜R112對母液中乙酸乙酯每三天一回收。
向R112的夾套內(nèi)通入80℃熱水，1h，至釜內(nèi)液體溫度升至51.6℃。
向R112的夾套內(nèi)通入三公斤飽和水蒸汽，11.5h，餾出液經(jīng)E110冷凝，儲存于V125?；厥章?0%，殘留物送至市政處理。
氫化還原收率為92%。
2）精制工序
投料一覽表
物料
規(guī)格
分子量
質(zhì)量比
投料量kg/批
纈沙坦粗品
中間體
435.52
W
174.97
丙酮
≥99%
58.08
4W
699.88
活性炭
醫(yī)用級
12
0.1W
17.49
精制過程：
通過高位槽HV109向脫色釜R110中加入699.88kg丙酮，通過加料器加入174.97kg纈沙坦粗品，17.49kg活性炭。
向脫色釜R110夾套內(nèi)通入85℃飽和蒸汽，加熱回流4h。
用壓縮氮氣將料液趁熱依次壓過兩臺葉濾機過濾，濾液直接進(jìn)入結(jié)晶釜R111，用時1h；
在夾套內(nèi)通入32℃循環(huán)水將濾液冷卻至50℃，用時2h（包括壓濾的1h）。
在夾套內(nèi)通入7℃冷卻水將濾液冷卻至25℃，用時2h。
在夾套內(nèi)通入-15℃冷凍鹽水將濾液緩慢冷卻至10℃并結(jié)晶，用時5h。
利用高度差使懸濁液流入三合一FWD101，在真空度≥0.08MPa 條件下干燥，得纈沙坦精品（含量≥99.5%）。
用釜R102每兩天回收母液中的丙酮套用。
向R112的夾套內(nèi)通入80℃熱水，1h，至釜內(nèi)液體溫度升至46.5℃。
向R112的夾套內(nèi)通入三公斤飽和水蒸汽，13h，餾出液經(jīng)E112冷凝，儲存于V110，以待泵P110進(jìn)行套用。回收率為90%，殘留物送至市政處理。
精制收率為94%。
3）粉碎包裝工序
按要求粉碎、待檢。檢驗合格后，進(jìn)行內(nèi)包、外包、入庫。
收率為99.5%
3. 生產(chǎn)制度
依非韋倫：
年工作時間：100天
生產(chǎn)班制：三班制、8小時/班
生產(chǎn)方式：間歇式生產(chǎn)
年產(chǎn)量：25噸
硫辛酸：
年工作日：120天
生產(chǎn)班次：三班制、8小時/班。
生產(chǎn)方式：間歇式生產(chǎn)
年產(chǎn)量：25噸
纈沙坦：
年工作時間：80天
生產(chǎn)班制：三班制、8小時/班
生產(chǎn)方式：間歇式生產(chǎn)
年產(chǎn)量：25噸
硫辛酸工藝主要設(shè)備操作時間表
設(shè)備
操作
時間h
設(shè)備
操作
時間h
環(huán)合釜
加料升溫氧化
4
NaCl混合釜
混料
3
加料
1.5
鹽酸混合釜
混料
3
環(huán)合
10
打料
1
循環(huán)水冷卻
3.5
濃縮結(jié)晶釜
加料預(yù)熱
2
冷水冷卻
2.5
減壓濃縮
2
放料
0.5
冷至室溫
2
NaOH混合釜
混料
3
冷卻結(jié)晶
4
水解釜
加料升溫反應(yīng)
4.5
離心
3
減壓蒸餾
7
干燥箱
加料
0.5
循環(huán)水冷卻
1.5
干燥
7
冷水冷卻
2
放料
0.5
放料
0.5
脫色釜
加料升溫
1.5
酸化萃取釜
加料
0.5
預(yù)熱
1
中和
1.5
加熱回流
2
萃取
5
過濾
2
洗滌
2
結(jié)晶釜
加料冷卻
2
干燥
1
冷至室溫
2
過濾
2
冷卻結(jié)晶
5
回收釜
加料預(yù)熱
2
放料
0.5
減壓蒸餾
6
精餾塔
連續(xù)精餾
20
加料預(yù)熱
2
三合一設(shè)備
離心洗滌干燥
10
減壓蒸餾
8
纈沙坦工藝主要設(shè)備操作時間表
釜
工序
工時h
釜
工序
工時h
氫化釜
升溫
1
濃縮釜
升溫
1
加熱溶解
1
濃縮
7.2
降溫
1
濃縮結(jié)晶釜
升溫
1
冷卻
1
濃縮
2
控制溫度
8
降溫
1.5
降至常溫
2
冷卻結(jié)晶
5
丙酮回收釜
升溫
1
脫色釜
升溫
2
加熱濃縮
13
結(jié)晶釜
降溫
2
乙酸乙酯回收釜
升溫
1.5
冷卻結(jié)晶
5
加熱濃縮
11.5
依非韋倫工藝主要設(shè)備操作時間表
釜
工序
工時h
釜
工序
工時h
混合釜I
加熱
1.5
碳酸鈉混合釜
混合
1
混合釜II
加熱
1.5
環(huán)合釜
加熱
6
混合釜III
加熱
1.5
濃縮結(jié)晶釜II
餾出乙酸乙酯
1.43
加成釜
丙酮，A,B
2
結(jié)晶前降溫
1
混I加
2
結(jié)晶
2
混II加
3.5
脫色釜
脫色
5
混III加
5
結(jié)晶釜
結(jié)晶前降溫
2
餾出丙酮
2.43
結(jié)晶
2
加乙酸乙酯前降溫
1
回收套用釜
回收I
3.31
淬滅前降溫
1
回收II
4.63
淬滅
2
回收III
5.9
濃縮結(jié)晶釜I
餾出乙酸乙酯
0.9
降溫
2
結(jié)晶前降溫
1
結(jié)晶
2
408
依非韋倫的工藝流程圖（圖1）
加成：
冷卻
環(huán)合：
精制：
年產(chǎn)25噸依非韋倫車間工藝設(shè)計
職責(zé)
簽字
日期
工藝流程框圖
設(shè)計項目
工藝設(shè)計
設(shè)計
設(shè)計階段
初步設(shè)計階段
制圖
校核
審核
比例
共三張
硫辛酸的工藝流程圖（圖2）
年產(chǎn)25噸硫辛酸車間工藝設(shè)計
職責(zé)
簽字
日期
工藝流程框圖
設(shè)計項目
工藝設(shè)計
設(shè)計
設(shè)計階段
初步設(shè)計階段
制圖
校核
審核
比例
共三張
纈沙坦的工藝流程圖（圖3）
氫化：
N-正戊?；i氨酸甲酯
Pd-C
醋酸異丁酯
溶解
氫氣
氫化
回收
壓濾
Pd-C
回收套用
濃縮
醋酸異丁酯
處理
乙酸乙酯
溶解
水
乙酸乙酯
提取
水洗
濃縮
乙酸乙酯
餾出液
結(jié)晶
回收
母液
離心
殘留物
干燥
市政
纈沙坦粗品
丙酮
活性炭
纈沙坦粗品
精制：
脫色
炭渣處理
過濾
結(jié)晶
回收丙酮
母液
離心
干燥
粉碎
檢驗
包裝
纈沙坦成品
精烘包區(qū)域
年產(chǎn)25噸纈沙坦車間工藝設(shè)計
職責(zé)
簽字
日期
工藝流程框圖
設(shè)計項目
工藝設(shè)計
設(shè)計
設(shè)計階段
初步設(shè)計階段
制圖
校核
審核
比例
共三張
4. 物料計算與熱量平衡計算
物料與熱量衡算之依非韋倫篇
4.1物料衡算
4.1.1物料衡算概述
物料衡算是制藥工藝設(shè)計中最先進(jìn)行并完成的一個計算項目，其結(jié)果為后續(xù)的制藥熱量衡算、工藝設(shè)備設(shè)計與選型、確定原材料消耗定額、進(jìn)行車間布置設(shè)計和化工管路設(shè)計等設(shè)計提供的依據(jù)。因此，物料衡算結(jié)果的正確與否將直接關(guān)系到制藥工藝設(shè)計的可靠程度。
4.1.2物料衡算數(shù)據(jù)與資料
（1）化學(xué)反應(yīng) 包括主反應(yīng)、收率等。
（2）原料、中間體和成品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)格和理化性質(zhì)。
（3）工藝設(shè)計技術(shù)指標(biāo) 依非韋倫工藝設(shè)計是年產(chǎn)25噸依非韋倫車間工藝設(shè)計，要求成品中依非韋倫的含量為99%，總收率為72.3%，加成收率90%，環(huán)合收率85%，精制收率95%，粉碎包裝收率99.5%。根據(jù)依非韋倫工藝過程，確定年工作日為100天。
（4）原料投料配比
根據(jù)設(shè)計任務(wù)書各步收率如下
加成收率：90%
環(huán)合收率：85%
精制收率：95%
粉碎包裝收率：99.5%
總收率：0.9×0.85×0.95×0.995=0.723
依非韋倫年生產(chǎn)25噸，按100個工作日計算
日產(chǎn)量：/天
摩爾數(shù)：
經(jīng)判斷環(huán)丙基乙炔鋰過量，以4-氯-2-（三氟乙?；┍桨窞榛鶞?zhǔn)
每天所需4-氯-2-（三氟乙?；┍桨罚?
原料質(zhì)量：
加成工序：
表2
物質(zhì)名稱
質(zhì)量比
規(guī)格
質(zhì)量㎏
摩爾數(shù)Kmol
分子量
熔點
℃
密度㎏/㎡
4-氯-2-（三氟乙?；┍桨?
1w
≥99%
246.16
1.09
223.58
固
1015
乙基鋅
0.45 w
≥99%
110.77
0.89
123.5
液
1205
乙酸乙酯
3.1 w
≥99%
763.10
8.57
88.10
液
897
丙酮
3.95 w
≥99%
972.33
16.57
58.08
液
790
三氟乙醇B
0.48 w
≥99%
118.16
1.17
100.04
液
1382
純化水
2 w
符合藥典標(biāo)準(zhǔn)
492.32
27.35
18
液
1000
生物堿
0.07 w
≥99%
17.23
0.08
205
固
1075
環(huán)丙基乙炔鋰
0.39w
≥99%
96.00
1.32
72.04
注：w為4-氯-2-（三氟乙酰基）苯胺批投料量
加成收率：90%
加成物：1.09×0.9=0.981kmol
質(zhì)量 /天
環(huán)合工序：
表3
物質(zhì)名稱
質(zhì)量比
規(guī)格
質(zhì)量㎏
摩爾數(shù)Kmol
分子量
狀態(tài)25℃
密度㎏/㎡
加成物
1
≥99%
287.05
0.981
289.68
固
1460
碳酸鈉
0.95
≥99%
272.70
2.55
105.99
固
2532
乙酸乙酯
3.7
≥99%
1062.09
11.93
88.10
液
897
氯甲酸甲酯
0.55
≥99%
157.88
1.65
94.50
液
1220
無水硫酸鈉
0.2
≥99%
57.41
0.40
142.06
固
2680
純化水
6
符合藥典標(biāo)準(zhǔn)
1722.30
95.68
18
液
1000
注：為加成物批投料量
環(huán)合收率0.85%
環(huán)合粗品：0.85×0.981=0.834kmol
質(zhì)量 /天
精制工序：
表4
物質(zhì)名稱
質(zhì)量比
規(guī)格
質(zhì)量㎏
摩爾數(shù)Kmol
分子量
狀態(tài)25℃
密度㎏/㎡
環(huán)合粗品
1
≥99%
265.94
0.834
315.68
固
1530
乙酸乙酯
2
≥99%
531.88
5.976
88.10
液
897
活性炭
0.15
醫(yī)用級
39.89
3.324
12
固
500（顆粒柱狀）
注：為環(huán)合粗品批投料量
（5）物料衡算計算基準(zhǔn) 天、千克（kg）
（6）在設(shè)計任務(wù)書中依非韋倫的加成反應(yīng)中催化劑生物堿A和醇B未知，我們通過查閱資料，在兩篇專利中初步找到了生物堿A和醇B，為
醇B
生物堿A
在接下來的物料衡算和熱量衡算中都是用它們把A、B具體化進(jìn)行計算。
4.1.3物料衡算過程
1）混合釜I
（1）混合釜Ⅰ進(jìn)料：
由表2和操作過程可知
乙基鋅：110.77kg，體積
丙酮：110.77kg 體積
（2）混合釜Ⅰ出料：
混合液Ⅰ 乙基鋅質(zhì)量+丙酮質(zhì)量
=110.77+110.77=221.54kg
體積 乙基鋅體積+丙酮體積
=0.092+0.140=0.232
物質(zhì)名稱
質(zhì)量kg/d
質(zhì)量分?jǐn)?shù)%
相對分子質(zhì)量
密度kg/L
體積L
輸入物料
乙基鋅
110.77
50
123.5
1.205
92
丙酮
110.77
50
58.08
0.79
140
總計
221.54
100
232
輸出物料
混合液Ⅰ
221.54
100
232
2）混合釜II
（1）混合釜Ⅱ進(jìn)料：
由表一和操作過程可知
環(huán)丙基乙炔鋰：96.00kg
丙酮：123.08kg 體積
（說明：工藝中直接加入環(huán)丙基乙炔鋰，但是市場上無銷售，需現(xiàn)場配制，由環(huán)丙基乙炔和正丁基鋰進(jìn)行制備，生成環(huán)丙基乙炔鋰和正丁烷氣體，氣體排掉，得到環(huán)丙基乙炔鋰。
反應(yīng)方程式如下：
環(huán)丙基乙炔 + BuLi → 環(huán)丙基乙炔鋰 + 正丁烷
分子量 66.1 64.06 72.04 58.12
反應(yīng)前質(zhì)量kg 87.26 84.56 0 0
反應(yīng)后質(zhì)量kg 0 0 96.00 76.72
查環(huán)丙基乙炔密度780.1kg/m3,BuLi的密度780 kg/m3，故實際投入的物料為
環(huán)丙基乙炔 ：87.26kg 體積
BuLi ：84.56kg 體積）
（2）混合釜Ⅱ出料：
混合液Ⅱ 環(huán)丙基乙炔鋰質(zhì)量+丙酮質(zhì)量
= 96.00+123.08= 219.08kg
混合液的密度取，則體積
物質(zhì)名稱
質(zhì)量kg/d
質(zhì)量分?jǐn)?shù)%
相對分子質(zhì)量
密度kg/L
體積L
輸入物料
環(huán)丙基
乙炔鋰
96.00
43.82
72.04
丙酮
123.08
56.18
58.08
0.79
156
總計
219.08
100
輸出物料
混合液Ⅱ
219.08
100
1
219
3）混合釜Ⅲ
（1）混合釜Ⅲ進(jìn)料：
由表一和操作過程可知
4-氯-2-（三氟乙?；┍桨罚?46.16kg
丙酮：246.16kg 體積
（2）混合釜Ⅲ出料：
混合液Ⅲ 4-氯-2-（三氟乙?；┍桨焚|(zhì)量+丙酮質(zhì)量
=246.16+246.16=492.32kg
混合液的密度取，則體積
物質(zhì)名稱
質(zhì)量kg/d
質(zhì)量分?jǐn)?shù)%
相對分子質(zhì)量
密度kg/L
體積L
輸入物料
4-氯-2-（三氟乙酰基）苯胺
246.16
50
223.58
1.015
丙酮
246.16
50
58.08
0.79
312
總計
492.32
100
輸出物料
混合液Ⅲ
492.32
100
1
492
4）加成釜：
（1）加成釜進(jìn)料：
由表一和操作過程可知
丙酮： 492.32kg
生物堿A ： 17.23kg
醇B： 118.16kg
混合液Ⅰ： 221.54kg
混合液Ⅱ： 219.08kg
混合液Ⅲ： 492.32kg
總加成液：221.54+219.08+ 492.32+492.32+17.23+118.16=1560.65kg
體積： （比容950）
溶解濃縮物用乙酸乙酯3w：3×246.16=，體積
淬滅反應(yīng)用冰水1w：246.16kg， 體積 0.246
分層用純化水246.16kg，