年产5000万片阿司匹林肠溶片生产工艺设计

1、制药设备与工程设计课程实验报告制药设备与工程设计课程实验报告 实验题目：年产实验题目：年产 50005000 万片万片 0.3g/0.3g/片阿司匹林肠溶片生产工艺设计片阿司匹林肠溶片生产工艺设计 学生姓名学生姓名学号学号 设计时间设计时间2013 年 12 月 19 日 2013 年 12 月 28 日 一、设计内容及要求一、设计内容及要求 1. 查阅收集资料和相关规范标准，确定藿香正气口服液生产工艺、确定工艺 流程及净化区域划分； 2. 确定相关参数，进行物料衡算、能量计算及设备选型； 3. 按 GMP 规范要求设计、绘制车间工艺流程图及平面布置图； 4. 编写设计说明书。 二、设计进度安

2、排二、设计进度安排 2013.12.19-2013.12.22 设计资料和相关基础数据收集、查询，确定工艺流 程及洁净区划分； 2013.12.23-2013.12.26 完成物料衡算、能量衡算、设备计算和选型，编写 设计说明书； 2013.12.27-2013.12.28 完成车间工艺流程图及平面布置图的绘制。 三、设计成果三、设计成果 1. 设计说明书一份，包括工艺概述、工艺流程及净化区域划分说明、物料衡 算、能量计算、工艺设备选型说明、工艺主要设备一览表、车间工艺平面 布置说明、车间技术要求； 2. 车间工艺流程图； 3. 工艺平面布置图一套。 评分要素评分要素得分得分教师评语教师评语

3、设计原理设计原理 （30%） 设计质量设计质量 （30%） 成绩成绩 评定评定 设计说明书设计说明书 目录 目录目录.1 1 1 概述概述 .3 1.1 阿司匹林的药理性质阿司匹林的药理性质.3 1.1.1 理化性质.4 1.1.2 临床上用途.4 1.2 国内外生产现状国内外生产现状 .4 12.1 市场分析.4 1.2.2 生产情况.5 1.2.3 市场情况.6 2 2 生产工艺生产工艺.7 2.1 设计内容设计内容 .7 2.2 生产工艺生产工艺 .7 2.3 生产工艺流程确定生产工艺流程确定 .7 2.3.1 生产工艺流程.7 2.3.2 工艺流程图.8 2.42.4 工艺过程说明工艺

4、过程说明 .8 2.4.1 醋化岗位.8 2.4.2 酸洗离心洗涤.8 2.4.3 水洗离心洗涤.9 2.4.4 干燥岗位.9 2.4.5 回收岗位.9 3 3 物料衡算物料衡算.10 4 4 能量衡算能量衡算.10 4.14.1 反应罐能量衡算反应罐能量衡算 .10 4.1.1 比热容的计算.11 （30%） 设计态度与纪律设计态度与纪律 （10%） 总成绩总成绩 4.1.2 能量衡算.12 5 主要工艺设备计算主要工艺设备计算.12 5.1 工艺设备选型原则工艺设备选型原则 .12 5.2 主要设备选型主要设备选型.12 6 车间布置设计车间布置设计.13 6.1 概述概述 .13 6.2

5、 车间布置设计的依据车间布置设计的依据 .14 6.3 车间布置设计应考虑的因素车间布置设计应考虑的因素 .14 6.4 车间布置设计的程序车间布置设计的程序 .15 6.5 车间设计的成果车间设计的成果 .15 7 公用工程公用工程.15 7.1 三废处理三废处理 .15 7.2 排水系统排水系统.16 7 7. .3 3 电气和照明电气和照明 .17 7.3.1 电气设计和安装.17 7.4 环境消毒环境消毒 .18 7.4.1 灭菌与消毒.18 7.5 消防消防.18 7.5.1 消防依据.18 7.5.2 专业设计对消防要求的考虑和采取措施.19 8 技术经济技术经济.19 设计体会设

6、计体会.20 参考文献参考文献.26 1 摘要 阿司匹林是历史悠久的解热镇痛药，正如被医生发现的众多用处一样令人惊讶， 阿司匹林的故事也是令人惊叹和丰富的。它起源于一种当地的草本药物，作为 常见止痛药的作用的延伸。现在由于这种药物要保护生命方面的潜在价值，它 的角色在不断地改变着。这些都是世界各地数以千计的医生和科学家的功劳。 阿司匹林发展史：公元前400年，希腊医生希波克拉底给妇女服用柳叶煎茶 来减轻分娩的痛苦。公元1763年，奇平诺顿（与牛津镇相邻）的爱德华斯顿用 晒干的柳树皮给教区内的50位患有风湿热的病人治病。并在寄给伦敦皇家会的 信上讲述了他的这一发现。1823年，在意大利，从柳树中

7、提取出有用的成分， 命名为水杨苷。1838年，瑞士和德国的研究者从绣线菊中同样发现了水杨苷。 1853年，法国科学家从水杨苷中提取出水杨酸，但是对胃肠的刺激很大。1893 年，德国科学家发现给水杨酸加上一个乙酰基，这样减少了它的刺激作用。 1897年德国，拜耳公司的霍夫曼开发了并拥有人工合成水杨酸（或者叫阿司匹 林）的专利。第一个临床试验开始了。1899年临床试验获得成功，阿司匹林成 功投入市场。1914年，由于一战，国际药物贸易受到阻碍。澳大利亚的药学家 GR 尼古拉斯发明了一种提取阿司匹林的新方法。1930年，拜耳的专利没有了。 阿司匹林变成了非专利药品。1974年，阿司匹林在预防心脏病方

8、面的功效得到 埃尔伍德教授的证实。1982年，英国科学家约翰?文和另两位瑞典的同事苏呐. 贝里斯特伦、本特.萨穆埃尔松因发现阿司匹林在抑制前列腺素的增殖方面的作 用而获得诺贝尔医学奖。1989年，美国研究人员报告早期的研究表明阿司匹林 可能推迟高级别痴呆的开始期，,1994年鹿特丹科学家 Henk C S Wallenburg 实 验证明阿司匹林可能帮助治疗孕妇的先兆子痫综合症。1995年，美国研究人员 发现阿司匹林保护肠癌的证据。 阿司匹林于1898年上市，近年来发现它还具有抗血小板凝聚的作用， 于是重新引起了人们极大的兴趣。将阿司匹林及其他水杨酸衍生物与乙烯醇、 醋酸纤维素等含羟基聚合物进

9、行熔融酯化，使其高分子化，所得产物的抗炎性 和解热止痛性比游离的阿司匹林更长效。 阿司匹林肠溶片是阿司匹林的肠溶胞衣剂型，阿司匹林作成肠溶胞衣片可以避免 阿司匹林对胃的刺激。 1.1 阿司匹林的的药理性质 阿司匹林化学名为：2 一(乙酰氧基)苯甲酸，又名醋柳酸，或乙酰水杨酸。 1897 年由水杨醋和醋酐反应制成，是应用最早和最广泛的解热镇痛药，临床应 用已逾百年。 药理学： 镇痛作用：主要是通过抑制前列腺素及其他能使痛觉对机械性 或化学性刺激敏感的物质（如缓激肽、组胺）的合成，属于外周性镇痛药。但 不能排除中枢镇痛（可能作用于下视丘）的可能性； 抗炎作用：确切的机 制尚不清楚，可能由于本品作用

10、于炎症组织，通过抑制前列腺素或其他能引起 炎性反应的物质（如组胺）的合成而起抗炎作用。抑制溶酶体酶的释放及白细 胞趋化性等也可能与其有关； 解热作用；可能通过作用于下视丘体温调节 中枢引起外周血管扩张，皮肤血流增加，出汗，使散热增加而起解热作用。此 种中枢性作用可能与前列腺素在下视丘的合成受到抑制有关； 抗风湿作用： 本品抗风湿的机制，除解热、镇痛作用外，主要在于抗炎作用； 抑制血小 板聚集的作用：是通过抑制血小板的环氧酶，减少前列腺素的生成而起作用。 1.1.1 理化性质 本品为白色结晶或结晶性粉末，无臭或身徽酸臭，味徽酸。徽溶于水，易 溶于乙醇。显酸性，可溶于碳酸钠及氢氧化钠。稳定性差，极

11、易水解，生成水 杨酸(具毒副作用)和醋酸。 中国药典规定要检查游离水杨酸，遇三氯化铁试 液显紫堇色。生产中还可产生醋酸苯酯、水杨酸苯酯和乙酰水杨苯酯。这些杂 质由于不含羧基，故不溶于碳酸钠试液中。产生的少量乙酰水杨酸酐杂质可引 起过敏反应。 用途：本品的解热、镇痛、抗炎作用较强，能选择地使细胞内环氧合酶 (cox)乙酰化，抑制环氧合酶(cox)的活性，影响下丘脑中枢致热因子前列腺索 (PG)的合成，使体温中枢恢复调节体温的正常反应。 1.1.2 临床上用途 本品为非甾体抗炎药。临床可用于下列情况。 1、镇痛、解热：可缓解轻 度或中度的疼痛，如头痛、牙痛、神经痛、肌肉痛及月经痛，也用于感冒和流

12、感等退热。本品仅能缓解症状，不能治疗引起疼痛和发热的病因，故需同时应 用其他药物对病因进行治疗。 2、抗炎、抗风湿：为治疗风湿热的常用药物， 用药后可解热、使关节症状好转并使血沉下降，但不能去除风湿热的基本病理 改变，也不能治疗和预防心脏损害及其他合并症。 3、关节炎：除风湿性关节 炎外，本品也用于治疗类风湿关节炎，可改善症状，但须同时进行病因治疗。 此外，本品也用于骨关节炎、强直性脊柱炎、幼年型关节炎以及其他非风湿性 炎症的骨骼肌肉疼痛，也能缓解症状。但近年在这些疾病已很少应用本品。 4、抗血栓：本品对血小板聚集有抑制作用，可防止血栓形成，临床用于预防一 过性脑缺血发作、心肌梗死、心房颤动、

13、人工心脏瓣膜、动静脉瘘或其他手术 后的血栓形成。也可用于治疗不稳定型心绞痛。 5、儿用于皮肤粘膜淋巴结综 合征（川崎病）的治疗。 1.2 国内外生产现状 1.2.1 市场分析 百年老药阿司匹林凭借其低廉的价格和较小的不良反应赢得了市场的普遍 认可，现已成为世界上最重要的解热镇痛药之一。近年来，阿司匹林的适用范 围已从解热镇痛药向心血管病预防用药领域扩展，在心血管病预防用药量不断 增加的推动下，其市场得到进一步的上升空间。事实上，除了心血管病方面， 阿司匹林还在其他疾病上有独特的疗效，例如：防治糖性白内障、治疗抗生素 所致听力障碍、抗衰除皱、改善老年男性性功能、治疗艾滋病、癌症等 。 1.2.2

14、 生产情况 从 2O 世纪 5O 年代开始生产至今，我国的阿司匹林产业经历了半个世纪 的调整 ，目前持有阿司匹林原 料药生产批准文号的企业 有 16 家，已通过原 料药 GMP 认证的企业有 10 家，生产规模超过千吨的企业 有 8 家。多年来， 我国阿司匹林主要生产企业有 3 家_山东新华制药集团、南京制药厂、吉林恒 河制药有限公司。这三大企业的年产能都超过 3000 吨，产量和出口量多年来占 据全国 85左右的份额，呈三足鼎立之势。 但近年来，这种三足鼎立的局面在悄然发生变化。南京制药厂阿司匹林原 生产规模为 3500 吨、年产量 3000 吨，后因环保问题，几年前将原料药生产厂 区搬迂到

15、南京化学工业园区。搬迁后的生产 尚未恢复到以前水 平。吉林恒河 制药 有 限公 司原生 产规模为 4500 吨、年产量 3500 吨，前不久亦因环保问 题正在 进行厂区搬迁，老厂区的阿司匹林已停产，新厂区生产正在建设之中。 最近以来，山东新华制药集团的阿司匹林产销量增长迅速，该产品已成为 企业的重点产品之一，生产 规模一扩再扩，产能已由 1996 年的 2000 吨扩大 到目前的 8000 吨左右，年产量已从 1996 年的 1000 多吨增长到 6000 多吨，占 全国的近 60，成为我国阿司匹林生产当之无愧的龙头老大。该企业的阿司匹 林多年来大部分出口欧美市场 ，出口量约占全国的 70。

16、2007 年，新华制药 和山东隆信集团共同出资组建了山东新华隆信化工有限公司生产阿司匹林主要 原料水杨酸，年产能达到 12000 吨，成为 中国最大的水杨酸生产基地，从而为 山东新华 制药集 团进一步扩大阿司匹林产能打下了基础。 由于受到国内外阿司匹林市场需求旺盛，以及南京制药、吉林制药等厂区 搬迁造成市场供应空缺等因素的刺激，有不少企业加大了对 阿司匹林生产 的 投入，一些企业 的规模和产量在迅速扩大，成为阿司匹林生产的新主力军，如 河北敬业化工集团医药化工分公司、陕西华阴锦前程药业有限公司、牡丹江双 友化工制药有限公司、湖南中南制药有限公司等等。这些企业都已通过了阿司 匹林原料药 GMP

17、认证，年生产规模都达到 1500 吨以上。其中，河北敬业化工 集团医药化工分公司生产规模达到 3000 吨，年产量为 2500 吨；陕西华阴锦前 程药业有限公司生产规模达到 2500 吨，年产量达 2000 吨，成为阿司匹林生产 的后起之秀。 1.2.3 市场情况 近年来，由于化工原料、基本能源、环保治理、人工费用等各项开支都在 不断上涨，人民币汇率逐步走高，推动了阿司匹林生产成本有较大上升，企业 面临的成本压力越来越大。21 世纪初，阿司匹林国内市场价格在每公斤 1517 元人民币 ，到 2006 年已达到每公斤 2223 元人民币。 目前为每公斤 2425 元人民币，有企业 DC 一 90

18、 规格阿司匹林报价达每公斤 3537 元人民币。自 2007 年 7 月 1 日起，国家调整了阿司匹林等众多医药原料药出口退税税率， 税率从 13下调至 5，降低了 8 个百分点。受此影响，阿司匹林出口价格仍 有上升的动力。此外，国家的环保治理力度也在加大，人民币汇率还会上升， 预计今后阿司匹林价格仍会稳中趋升。 国外市场发展稳定 20 世纪 80 年代，阿司匹林占美国解热镇痛药市场的 50-60，其中 13 用于抗风湿治疗。90 年代初，由于其他解热镇痛药的崛起，挤占了阿司匹林的 部分市场份额，使其市场占有率有所下降，但最近几年又不断回升。目前阿司 匹林占美国解热镇痛药市场销售额的 2527

19、，扑热息痛占 45左右，布洛 芬占 2325，其他解热镇痛药占 5左右。据零售额统计显示，近几年美 国市场上阿司匹林是惟一个销售额增长的解热镇痛药产品。90 年代中期，美 国阿司匹林销售额为 5.5 亿美元左右，到 20 世纪末，销售额达到 5.8 亿美元左 右，年均增幅约为 0.91.1%，而同期其他解热镇痛药销售额下降或持平。 国内市场前景光明 长期以来，我国阿司匹林年消费量一直在 3000t 左右徘徊，仅占世界消 费量的 7，明显低于发达国家。最近几年我国消费量有所增长，达到每年 4000t。特别是阿司匹林制剂的市场销售额有了较快的增长，2000 年我国阿司匹 林片剂产量达到 100 多

20、亿片。但是，增长的大部分是防治中老年人心脑血管疾 病的小剂量阿司匹林，解热镇痛药市场的阿司匹林的研究进展及发展前景，阿 司匹林消费量增长幅度不大。 近年来，由于美国生产的阿司匹林已大幅减少，转而向国际市场上购 买，使我国阿司匹林出口美国的数量大幅增加。从长远来看，随着我国加入世 贸组织，以及阿司匹林生产企业管理和技术水平的不断提高，我国企业在国际 市场上的竞争力将会越来越强。今后我国将成为世界阿司匹林的主要生产国和 出口国，产量和出口量都会不断增加，发展前景看好。 2 生产工艺 2.1 设计内容 本设计以年产 5000 万 0.3/片阿司匹林的生产工段，采用比较成熟的合适的 酰化法进行生产。

21、2.2 生产工艺 阿司匹林的传统制备方法是以浓硫酸作催化剂进行 O酰化反应，产率一 般在 75%左右，但浓硫酸对设备的腐蚀性较大，对环境污染大，且易发生副反 应而使产品色泽深，不利于提纯。研究表明可用固体超强酸或多酸来代替浓硫 酸作催化剂，但这些方法的制备过程较为复杂，需要专用设备。因此就必须寻 找一种催化效果良好、简单易得同时对环境污染较小的可以进行工业化的新型 催化剂。 本设计采用酰化法来生产阿司匹林，以水杨酸作为起始原料，经过酰化、 粗制、精制、等化学、物理过程生产阿司匹林产品。 本设计主要分为三个工段:第一工段为反应阶段、第二工段为粗制阶段、第 三工段为精制阶段。 化学反应方程式为：

22、OH O OH H3C C O OH H3C C O O C O CH3 OH O O C CH3 O H 2.3 生产工艺流程确定 2.3.1 工艺流程设计 配料比;水杨酸：醋酸酐：乙酸钠=1:1.4;0.07 本设计选择间歇式操作，将原料投入酰化釜中，升温一个小时，釜温达到 75 摄氏度，打开搅拌式浆釜，反应放热打开冷凝器，使反应物料保持在液态，反 应温度控制在 75 摄氏度到 80 摄氏度之间，过低的温度使反应不完全，反应时 间过长;升高温度容易产生许多副产物，使产品质量下降，因此控制反应时间和 温度很重要，反应时间为六小时，当反应液中水杨酸含量低于 0.02%时，停止 反应。关闭冷凝器

23、，通入冷水冷却至室温，投入洁净釜内结晶，用离心机过滤， 收集乙酰水杨酸粗品，收集母液，供下批使用。将粗品投入结晶釜内，通过计 量罐进入结晶釜内，通入蒸气加热到 40 摄氏度，打开搅拌桨搅拌，均匀混合后， 通入冷却水冷却至结晶，用离心机过滤，干燥、过筛后得成品，废液进行处理 并回收。 在制备过程中涉及到的单元操作有: 1:酰化反应 2：冷冻结晶 3：离心及洗涤 4：干燥 5：分离 6： 过滤 2.3.2 生产工艺流程 醋酐.水杨酸酰化酸洗离心水洗离心气流干燥旋风分离阿司匹 林 2.3.3 工艺流程图 水杨酸 酸酐 母液 酰化 酸洗离心水洗离心气流干燥 母液 旋风分离阿司匹林 2.4 工艺过程说明

24、 2.4.1 醋化岗位 第一次投料：按醋酐总量与含量计算水杨酸总投料量，检斤称重，将总投 料量的三分之二水杨酸投入醋化罐中，再将醋酐一次全部加入罐中，在搅拌情 况下，水汽加热 1h，使内温升到 8084，析出晶体，保温 40min60min 后，缓慢均匀降温到 55。 第二投料：待罐内降至 55时，把剩余的三分之一水杨酸投到醋化罐中。 水温升温 90min 至 8082，保温 1h，取样测终点，游离水杨酸0.15， 如终点不到可延长保温时间或补加醋酐，直到终点。检查合格，方可进行第二 次降温，缓慢降至 70，将已溶解的回收品溶液通过过滤器抽入反应罐中 【（回收品+粉）：母液=1：1.70kg/

25、L,加温 8080】抽滤完毕，保温 30min 用水汽混合降至 50，缓慢加入同温的稀释母液 200L300L,然后用水蒸气继 续降温至 40（夏天）或 30（冬天） ，全开冷水，降至 1518，查终点 合格后放料（夏天 30 可用盐水进行后期降温）夏季 2224放料 2.4.2 酸洗离心洗涤 用 550.15Kg 冰醋酸将渗滤好的湿的阿司匹林在渗滤槽中全部洗涤一次（洗 均） ，用真空将渗滤好的乙酰水杨酸抽入料斗，再放入离心机中，把料摊平慢车， 均匀后在全速开车甩 15min，甩开母液和洗涤水酸，停车，将离心机中的乙酰 水杨酸抽入水洗料斗中，含酸量2.5，洗涤水含酸量13。 2.4.3 水洗离

26、心洗涤 将料斗中物料放入离心机中，用手将料摊开，用含 0.2磷酸的水洗 （200L/机） ，将含磷酸水甩净，再用清水 10L 洗涤，全速甩 20min25mim（含水量 3.0）将料抽入干燥斗中。洗涤水为本岗自制的蒸馏 水，氯化物合格。 2.4.4 干燥岗位 将料斗中的湿品乙酰水杨酸放入湿品料仓中，经螺旋推进器送入流化床干 燥器内，控制进风口压800Mpa，进口温度 7884，进行干燥，经旋风分 离器分去粉子，其尾气经袋滤器后排空，沸腾流化床的成品，经冷风段，并经 过筛机筛去渣子，成品进入干品料仓，分装成袋 25Kg，成桶（出口 25Kg） ，待 检验合格后包装，准备入库，每批清理一次粉子，称

27、重，交醋化岗处理。 2.4.5 回收岗位 一次母液回收处理：一次母液升温 65，经膜式发器在真空-0.088Mpa 条件下蒸酸，每小时处理 400L500L，膜式蒸发器气压0.2Mpa,蒸出的醋酸 经酸洗一部分，做洗涤酸用，其余经检验合格（含量98.5）入库，浓缩液 入结晶罐降温析结果，再溶掉部分细粉，留下品种保温 2h4h,缓慢降温至 4050，放料离心，用冰醋酸洗涤后，全速离 20min，得回收品，经检验 合格后交酰化套用，母液循环回收。 循环母液处理：循环回收母液与一次母液体积比 1：1.52 配比，在 96100，保温 1.5h3h，以一次母液回收方法进行处理，回收乙酰水杨酸。 循环母

28、液处理：循环回收母液套用 20 批左右其胶体增多无法正常回收，故 而可将残液中加入冰醋酸，其配比为 1：1.11.5，保温 3h5h，对胶体进行酸 解而后再蒸馏降温，结晶，离心，回收乙酰水杨酸，酸化二次后，再不能回收 乙酰水杨酸，将残液进行蒸酸，汽压 0.2Mpa 蒸至不能出酸后，再加水蒸稀酸， 蒸酸剩余的残液再加水稀释，打入水解罐，加氢氧化钠溶液进行碱解 4h6h， 温度 95100，ph 为 910，得水杨酸钠，碱解液打入酸析罐，用 30左 右的稀硫酸溶液 4550温度下，进行酸析，得回收工业水杨酸，ph1.0 终 点到降温到 30，离心放到料用 30的水洗至硫酸盐 1，全速甩干水分， （

29、含水分 15） ，得到回收工业酸品，再经干燥室 70，出料检斤，化验后干 品送升华室重投回手升华酸。 3 物料衡算 计算依据： 年产量：5000 万片 0.3g/片 年工作日：300 天（除去节假日） 日产量： 50Kg 总收率：90.4% （本数据为网上借鉴数据）物料计算以批产量为基 准。 以年产 5000 万片 0.3g/片计，工艺设计中以生产装置每年生产 300 天计， 每天工作 8 小时，为间歇式生产。工艺中原料的反应步骤消耗时间最长，所以 每批物料的生产周期为两小时，则每天可生产 4 批阿司匹林产品，每批理论生 产阿司匹林的量为：（5000 万 x0.3g）/300/4=12.5kg

30、/批，由于阿司匹林的总收 率为 90.4%，所以实际值为：12.5/90.4%=13.83kg/批 进料 进料 进料 出料 出料 出料 物料名称质量 Kg/批 摩尔 mol/批 物料名称质量 Kg/批 摩尔 mol/批 水杨酸 10.6 0.077 阿司匹林 13.8 0.077 乙酸酐 15.90.156 乙酸4.50.075 浓硫酸2.80.023 乙酸乙酯12.80.058 水251.389 废水39.2 乙酸乙酯160.072 总计70.3 总计70.3 4 能量衡算 4.1 反应罐能量衡算 Q1 、t1 Q4 、t4 Q2 、t2 Q5 、t5 Q6 反应罐能量衡算可表示如下式： Q

31、1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 Q1-SA 与醋酐带入设备的热量 KJ； Q2-加热剂水蒸汽传给物料的热量 KJ； Q3-过程反应热 KJ； Q4-生成 ASP 与醋酸带走的热量 KJ； Q5-加热剂水蒸汽带走的热量 KJ； Q6-设备向环境散失的热量 KJ； t1-SA 与醋酐进入设备的温度，t1=20； t2-加热剂水蒸气的进入温度，t2=142.9； t3-最终反应罐中温度，t3=80； t4-物料流出时的温度，t4=80； t5-加热剂水蒸汽流出时的温度，t5=80。 反应罐 Q3、t3 温度 4.1.1 比热容的计算 （一）经化学基础数据手册可查得乙酸与醋酐的比热容，见下表 （二）

32、ASP 与 SA 比热容的计算 大多数液体的比热容在 1.72.5KJ/(kg.)之间，少数液体例外，如液氨与 水的比热容比较大，在 4 左右；而汞和液体金属的比热容比较小。 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=CS a + (1-a) 式中 C-水溶液的比热容 KJ/(Kg.); CS-固体的比热容 KJ/(Kg.); a-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，将各种基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 6

33、基团结构摩尔热容J/(mol.) 基团C6H5COOHOCOOHCH3 20 116.3677.7829.6243.3441.9041.36 温 度 80 131.0690.8430.6845.3863.6846.40 所以 ASP 的比热容 = (C6H5-) + (-COOH) + (-O-) + (-CO-) + (-CH3)/180.2 AS 的比热容 = (C6H5-) + (-COOH) + (-OH) /138.1 经以上式子可求得所需比热容（KJ/Kg） 表 7 比热容（KJ/Kg） 名称Cp 2080 乙酸1.351.41 醋酐1.992.01 阿司匹林2.26 水杨酸1.7

34、12.07 4.1.2 能量衡算 1.1. Q1Q1 与与 Q4Q4 Q1 与 Q4 均可用下式计算 Q1（Q4）=mct KJ; 式中 m-输入（输出）设备的物料质量 Kg； c-物料的平均比热容 KJ/Kg; t-物料的温度； 利用（1）Q1=mct 2604.89Kg1.71KJ/Kg+2206.18Kg1.99 KJ/Kg20 =1.77105KJ Q4=(3333Kg2.26 KJ/Kg+1569.421.41 KJ/Kg) 80 =7.80105 KJ 2.2. Q2Q2，Q5Q5 Q2 与 Q5 军可用下式计算： Q2（Q5）=mct KJ; m-水的重量 Kg； c-水蒸汽比热

35、容 KJ/Kg t-温度 Q2=10006420.88Kg/300 天4.2 KJ/Kg142.9 =128.46105KJ Q5=6420.88Kg1000 /300 天4.2 KJ/Kg80 =71.91105KJ 3.3. Q3Q3 Q3=27.2KJ/mol180.1g/mol1000 =32.64105KJ 由 Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6； Q6=Q1+Q2+Q3-Q4-Q5； =1.77105KJ+128.46105KJ-32.64105KJ-7.80105KJ-71.91105KJ =17.88105KJ 5 主要工艺设备选择 5.1 工艺设备选型原则 （1）为提高产品质

36、量，节约投资，降低能耗，并满足 GMP 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达到国内先进水平。 （2）凡接触物料精，干，包岗位的设备，容量和管件均选用不锈钢材料。 （3） 设备选型为将来阿司匹林扩产留有余地。 5.2 主要设备选型主要设备选型 1.酰化釜：直径 1100mm，高 1200mm，筒体壁厚为 7mm。 2.搅拌器；此类操作要求搅拌器具有较强的剪切作用和较大的循环流量，所 以涡轮式最为合适，并且乙酸酐属于低粘度糊流体。叶轮直径一般为径釜的 0.20.5 倍，取 300mm。转速为 125r/mim. 3.储罐：槽钢支架，回收罐直径 1200-1400mm

37、，角钢支脚数为 4，规格 290*8. 4.离心机：型号 SS660，直径 600mm，高度 315mm，工作容积 45L，装料限 量 40KG，转速为 1500r/mim。 5.干燥器：型号 LPG，最大水分蒸发量 50，最高转速 18000r/mim,转盘直径 120mm. 6 车间布置设计 6.1 概述 车间布置设计是制药工程设计中的一个重要环节。车间布置是否合理，不 仅与施工、安装、建设投资密切相关，而且与车间建成后的生产、管理、安全 和经济效益密切相关。因此，车间布置设计应按照设计程序，进行细致而周密 的考虑。 车间布置设计是一项复杂而细致的工作，它是以工艺专业为主导，在大量 的非工

38、艺专业如土建、设备、安装、电力照明、采暖通风、自控仪表、环保等 的密切配合下，由工艺人员完成的。因此，在进行车间布置设计时，工艺设计 人员要善于听取和集中各方面的意见，对各种方案进行认真的分析和比较，找 出最佳方案进行设计，以保证车间布置的合理性。 原料药车间和制剂车间都是常见的制药车间。原料药作为精细化学品，属 于化学工业的范畴，其车间设计与一般的化工车间具有许多相同点。但药品是 一种特殊商品，其质量好坏直接关系到人体健康、疗效和安全。为保证药品质 量，原料药车间的成品工序（精细、烘干、包装工序）与制剂车间一样，其生 产环境都有相应的洁净等级要求。 6.2 车间布置设计的依据 1、有关的设计

39、规范和规定 在进行车间布置设计时，设计人员应熟悉并执行有关的设计规范和规定， 如建筑设计防火规范 （GBJ16-87） 、 石油化工企业厂界噪声标准 （GB50160-99） 、 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 （GB5005892） 、 洁净厨房设计规范 （GBJ7384） 、 药品生产质量管理规范 （国家药品监 督管理局，1998 年修订版） 、 采暖通风和空气调节设计规范 （GBJ19-87）等。 2、有关布置设计是在工艺流程设计、物料衡算、能量衡算和工艺设备设计 之后进行的，因此，一般已具备下列设计基础资料。 （1） 不同深度的工艺流程图，如初步设计阶段带控制点的工艺流程图、施 工

40、阶段带控制点的工艺流程图。 （2） 物料衡算、能量衡算的计算资料和结果，如各种原材料、中间体、副 产品和产品的数量、组成及性质;三废的数量、组成及处理方法；加热和冷却剂 的种类、规格及用量等。 （3） 工艺设备设计结果，如设备一览表，各设备的外形尺寸、重量、支承 形式、操作条件及保温情况等。 （4） 厂区的总平面布置示意图，包括本车间与其他车间及生活设施的联系、 厂区内的人流和物流分布情况等。 （5） 其他相关资料，如车间定员及人员组成情况，水、电、汽等公用工程 情况，厂房情况等。 6.3 车间布置设计应考虑的因素 在进行车间布置设计时，一般应考虑下列因素。 （1） 本车间与其他车间及生活设施

41、在总平面图上的位置，力求联系方便、 短捷。 （2） 满足生产工艺及建筑、安装和检修要求。 （3） 合理利用车间的建筑面积和土地。 （4） 车间内应采取的劳动保护、安全卫生及防腐蚀措施。 （5） 人流、物流通道应分别独立设置，尽可能避免交叉往返。 （6） 对原料药车间的精制、烘干、包装工序以及制剂车间的设计，应符合 药品生产质量管理规范的要求。 （7） 要考虑车间发展的可能性，留有发展空间。 （8） 厂址所在区域的气象、水文、地质等情况。 7.4 车间区域布置及其环境设计等级的确定 本车间为乙类厂房。车间设备布置方案为：粗制阶段和精制阶段有离心 机，运转时，能产生震动，应摆放在底层，并不与柱、墙

42、相连；醋酸酐和乙酸 乙酯燃点低，防爆防火要求高，因此放在底层边缘；大型设备如：酰化釜、结 晶釜、储罐，摆放位置不能妨碍门窗开启，并且设备布置要使工艺流程顺畅、 工艺管线短、工人操作方便；设备与设备、设备与建筑物之间的距离合理，并 符合要求。 其中区部更衣、变电喂丙类，卫生等级属 3、4 级。 7.5 区域布置和工艺设备不值得合理论证 本车间长为 53.65m，宽 24.45 的长方形俩层厂房，一层层高为 3.0m， 二层层高为 3.5m。由于本车间与提炼车间联系紧密，实际生产中按照一个车间 统一管理，为方便联系和统一管理，并节约用地，将本车间布置在提炼车间西 侧，门厅及更衣系统集中布置在俩车间

43、中部，并公用车间维修、楼梯及卫生间 等部分设施。该区域为 4 层，一层布置门厅及更衣系统、车间维修、卫生间等， 二层为制备区，三层布置生测、化验室俩车间公用，四层布置俩车间的办公、 资料室等。 本车间西侧一层可分为三个区：物料存放、配料区、储罐及空气处理区，全 厂原料生产的淋浴区。该淋浴区可直接对外开门供生产车间、提炼车间、空压 站、循环水站等部门生产人员使用。本车间二层为设备技术层，三层为设备操 作层，并设备配电及自控间。 纵观本车间的布置特点： （1）车间布局可按工艺流程布置的合理紧凑，生产过程中交叉污染、混 杂的可能性最小。 （2）投资少、上马快，尤其对地质条件较差的地方，可使基础投资减

44、少。 （3）设备安装方便 （4）物料、半成品及成品的输送，有条件采用机械输送，便于联动生产， 有利于人流物流的控制盒便于安全疏散等。 7 公用工程 公用系统一般是对全厂各部门有密切关系,为这些部门所有的一类动力辅助 设施的总称,是一类非工艺设计的项目。工程包括给三废处理排水、供电、环境 消毒等专业。 7.1 三废处理 “工业三废”是指工业生产所排放的“废水、废渣、废气” 。 “工业三废” 如未达到规定的排放标准而排放到环境中，就对环境产生了污染，污染物在环 境中发生物理的和化学的变化后就又产生了新的物质。好多都是对人的健康有 危害的。这些物质通过不同的途径（呼吸道、消化道、皮肤）进入人的体内，

45、 有的直接产生危害，有的还有蓄积作用，会更加严重的危害人的健康。工业 “三废”排放对环境的影响常是地区工业布局和厂址选择需考虑的重要因素。 如工业企业一般避免布置在城镇居民区的上风向和水源上游；一些污染较大的 工业如冶金、化工、造纸要远离城市中心；大工业企业与生活区间要有适当的隔 离带以减少环境污染的影响等。大力采用无污染或少污染的新工艺、新技术、 新产品，开展“三废”综合治理，是防治工业“三废”污染，搞好环境保护的 重要途径之一。不同物质会有不同影响，三废治理不是一两句话能说清楚地废 气、废水、废渣种类各有不同。以固体废弃物来说就分为危废和一般废物，危废 处理方法一般是焚烧或者是深度填埋等，

46、填埋场的要求很高，建一个大型的填 埋场要几个亿投资。 而阿司匹林生产中该工艺设计中所排气体大部分以水蒸气为主，所以可采 取冷凝回流利用。废水可用蒸馏法将其从废液中分离出来，其中乙酸乙酯可以 循环利用，乙酸可以回收利用。废渣可以设置焚烧炉，对工艺过程中的废渣、 蒸馏残液进行焚烧处理。 7.2 排水系统 排水系统的任务是将来自洗涤与卫生器具和生产设备排除的污水，以及降 落在屋面上的雨水，雪水迅速排到室外排水管道中去，同时药品生产的洁净要 求需防止室外排水管道中的有害气体，臭气，有害虫类进入室内，产生微生物 污染。医药工业所产生的污水有 3 类。 a 生活污水 卫生洁具，洗手设施，沐浴设施等排出的污

47、水。 b 生产废水 生产过程中所产生的污水和废水，包括设备及容器洗涤用水， 冷却用水等。 c 雨水 包括屋面的雨水及融化的雪水。 医药工业室内排水体制一般采用分流制，生活污水，生产废水及雨水分别 设置管道排出去。生活污水和生产废水排放前应先进行预处理，达到接口指标 才能排放至城市污水处理厂的总体管道;或者建造污水处理站，达到国家规定的 排给水，排水设计，施工和验收规范外，还必须遵守规范的有关规定。采 取的措施主要如下。 100 级的洁净室内不宜设置水斗和地漏，10000 级的洁净室应避免安装水斗 和地漏，在其他级别的洁净室中应把水斗及地漏的数量减少到最低程度。 洁净室内与下水管道连接的设备、清

48、洁器具和排水设备的排出口以下部位 必须设存水弯或水土封装置。 设在洁净室的地漏，要求材质不易腐蚀、内表面光洁，例如不锈钢材料； 不易结垢，有密封盖，开启方便；有水封能防止废水废气倒灌，允许冲洗地面 时临时开盖，不用时则将盖盖死，必要时还应根据产品工艺要求，灌以消毒剂 定期消毒灭菌，从而可以防止污染。现在国内已开发了这种医药工业的新型专 用地漏。下水管路必须有足够在的管径和安装坡度，使流水畅通无阻。 在排水立管上设置 辅助通气管或专用勇气管，使室内外排水管道中散发的 有害气体能排到大气中去，并使水流畅通，防止水封被破坏。 蒸汽冷凝水应返回锅炉房，若是直接排放的，应设置单独的管道，以防止 疏水器后

49、的蒸汽背压将残余汽、水通过下水道及地漏冲到其他房间，造成污染。 质监部门及生产上产生的酸碱废水亦应设置专用管道，并采用 PVC 塑料管 或 ABS 工程塑料管，引至酸碱处理装置。 排水主管不应穿过洁净度要求高的房间，排水主管应尽量靠柱、墙角敷设， 并用钢丝网、水泥粉光。 盥洗间的洗手池水龙头最好采用感应式装置，尤其是无菌室，以避免交叉 污染。 洁净室洗涤间的水槽形式有两种：一种是不锈钢水斗；另一种是地槽，上 铺不锈钢格栅，这种形式较好，尤其适用于大工具、大设备的清洗。 总之，洁净区域应尽量避免安装水斗和下水道，而无菌操作区应绝对避免， 如需安装的，则设计时应考虑其位置便于维护、清洁，使微生物污

50、染降低到最 小程度。 7.3.电气和照明 7.3.1 电气设计和安装 1.洁净室（区）的电气设计和安装必须考虑对工艺、设备甚至产品的变动 的灵活性，便于维修，且保持厂房的地面、墙面、吊灯的整体性和易清洁性。 2.洁净室(区)的电源进线应设置切断装置，并宜设在非洁净区便于操作管理 的地点。 3.洁净室（区）的消防用电负荷应由变电所采用专线供电。 4.洁净室(区)内的配电设备，应选择不易积尘、便于擦拭、外壳不易蚀的小 型暗装配电箱及插座箱，功率较大的设备宜由配电室直接供电。 5.洁净室(区)内不宜直接设置大型落地安装的配电设备。 6.洁净室(区)的配电线路应按照不同空气洁净度等级划分的区域设施配电

51、回 路。分设在不同空气洁净度等级区域的设备一般不宜由同一配电回路供电。 7.进入洁净室（区）的第一配电线路均应设置切断装置，并应设在洁净区 内便于操作管理的地方。如切断装置设在非洁净区，则其操作应采用遥控方式， 遥控装置应设在洁净区。 7.4 环境消毒 7.4.1 灭菌与消毒 医药工业洁净室与其他工业洁净室有所不同，特别是无菌生产，不仅要控 制空气中一般的悬浮状态的气溶胶粒子，还要控制活微生物数，即提供所谓的 “无菌”环境（无菌室） 。另一方面，不能认为进入洁净室的空气无菌了，室内 各种表面就不沾污细菌了。如果这些地方有营养源，细菌繁殖的可能性就存在。 在洁净室中人体是主要菌源之一，不仅皮肤带

52、有细菌（其中约 1%为病原性的） ， 人通过呼吸，讲话也会散布细菌，所以在洁净室中除口罩外，对洁净室表面消 毒仍是一个重要措施。按理说，在空气中净化系统中，送人经高效过滤器的空 气，可以使房间的微生物数控制在规定的范围内。其实不然，实际生产时由于 机器的运行，人员的进出，建筑物的表面均会产生尘粒，从而滋生细菌并极易 再吹落，特别是人员的污染几乎是惟一的细菌来源，一个人每 h 约散发 1000 只 死皮细胞（等价于 10/um 大小的粒子） ，因此洁净室的室内建筑材料，设备等应 能经受药物的消毒灭菌处理，洁净服的衣料要选用不产生静电或经防静电处理 的材料，洁净服装的洗涤，晾干，包装必须在洁净环境

53、中进行，无菌衣要经高 温消毒灭菌，人员，设备，仪器进入无菌室应作严格消毒灭菌处理（人手需用 消毒药物浸泡或喷洒）需定期进行室内消毒灭菌操作。 药品生产时由于在洁净室的地面，墙面，顶棚，机器，人体及衣服表面可 能有活微生物粒子存在，当温度，湿度合适时，细菌即在这些表面繁殖，并不 时被气流吹散到室内，因此洁净室（特别是无菌室）一般不安排三班生产，每 天必须有足够时间用于清洁，消毒。 8 消防消防 8.1 消防依据 1、 建筑设计防火规范 2、 建筑设计防火专篇内容提要 3、 建筑设计灭火器配置设计规范 4、 洁净厂房设计规范 5、 民用建筑电气设计规范 6、 采用通风和空气调节设计规范 8.2 专

54、业设计对消防要求的考虑和采取措施 1、建筑消防 a承重构件为现浇混凝土梁，本，柱，吊顶，隔断均为非燃烧材料，满足 二级耐火等级对构件耐火极限的要求。 b乙类生产二级耐火等级的多层厂房最大允许占地面积 4000 平方米，车间 满足该要求。 c设多出对外安全出口，车间内的走到，安全出口及安全苏三距离均满足 规范要求。 d局部乙类生产岗位采取防爆措施；为避免产生引爆火花，地面采用不发 火花水磨石地面，五金件采用铜制；泄压面积与厂房体积比大于 0.05，满足 规范关于乙类建筑的要求。 e建筑物内按建筑灭火器配置设计规范配置小型灭火器。 9 技术经济 评价化工工程设计成果技术上的先进性和经济上的合理性是通过对该工程 的综合技术经济指标值得分析来的。 技术经济又称技术经济学、工程经济学。它是介于工程技术学科与经济学 科之间的一门新兴的交叉学科。技术经济实质技术生产方面的经济问题。技术 经济分析是对不同的技术政策、方案、技术措施进行经济效果的评价、论证和 预测力求到技术上先进和经济分析的根据是每项工程，每个企业都使用尽量少 的物质消耗生产出更多的符合社会需要的合格产品，取得最大的使用价值从而 实现最大的经济效益。 根据前面提到的阿司匹林的发展前景，这个药物的前景很好，而且容易生 产，技术成熟。并且随着国内用量