制药项目工程课设甲磺酸培氟沙星工业生产设计

1、制药工程课程设计年产260吨甲磺酸培氟沙星车间工艺设计制药工程制药工程101班3100822018二零一三年七月目录1112333677881010101112131515151520202020202121第一章产品概述1.1药物名称、结构、理化性质1.2包装规格和储存要求第二章生产工艺设计2.1生产工艺框图2.2生产工艺操作过程2.3“三废”的处理及综合利用第三章 生产原料各项标准及处理.3.1生产原料各项标准3.2中间体的质量控制标准.3.3产品的质量标准第四章物料衡算4.1物料衡算的目的4.2物料衡算的依据4.3物料衡算的基准4.4假设或经验工艺参数.4.5物料衡算计算第五章能量衡算5

2、.1能量衡算的目的5.2能量衡算的依据5.3能量衡算的基准第六章设备选型6.1选型的目的6.2设备选型的依据6.3设备选型基准6.4假设或经验工艺参数.6.5主要岗位的操作周期.6.6设备初步选型第一章产品概述甲磺酸培氟沙星是法国Roger Bello n公司开发的第三代氟喹诺酮类抗菌药，具有广谱的抗菌功能，自1979年上市以来世界上已经有20多个国家参与生产，我国于1993年开始生产此类药物，主要的 药剂形式是片剂、注射剂和胶囊剂。本品及其代谢物主要经肾脏排泄, 所以对泌尿系统感染引发的疾病治疗效果较好， 由于使用甲磺酸培氟 沙星后组织内血药浓度多为血浆中的数倍， 因而利于组织深部感染的 疾

3、病治疗，如骨髓炎、骨和关节腔内的感染，心内膜炎症和心肌炎等。其具体信息如下:1.1药物名称、结构、理化性质 1.1.1药品名称通用名：甲磺酸培氟沙星 汉语拼音：Jiahua ngsua nP eifushax ing英文名：Pelfoxacin Mesylate化学名：1-乙基-6-氟-1,4-二氢-7-（N4 甲基-哌嗪基）4 氧-3-喹啉羧酸甲磺酸盐1.1.2药物结构、分子式、分子量N分子式:分子量:COOH.CH3SO3H . 2H2OC17H22FN3O3 CH4SO3 2H2O465.461.1.3药物理化性质本药物为白色或微黄色结晶性粉末， 无臭，味苦，在乙醇、氯仿和乙醚中几乎不溶

4、，在水中极易溶解，无须加入助溶剂,就可以制成高浓度的注射液，在强光照射下易降解。1.2包装规格和储存要求1.2.1原料药的包装规格规格包装形式扎口方式20Kg/ 桶双层塑料膜真空包装，夕卜封口 封签25Kg/ 桶套牛皮纸遮光装入纸筒1.2.2原料药的储藏储藏方法储藏温度遮光，密封保存室温阴凉处保存2.1生产工艺框图见附录。第二章生产工艺设计2.2生产工艺操作过程221甲基化化学反应式及操作步骤COOHHCOOH/HCOHHNCOOH原料名称规格含量（%投料比（质量）备注诺氟沙星药用 98.01重量甲酸工业 85.51.5体积甲醛工业 36.71体积乙醇工业 80.51体积活性炭药用0.5重量操

5、作步骤:依次向甲基化罐（R1101）中加入诺氟沙星（药用98%176.95 公斤、甲酸（85.5%）323.82 公斤、甲醛（36.7%）191.11 公C2H5OH斤，加热至100C，开始回流2小时；降温至80C加入活性炭8.85公斤，再升温至100C,回流半小时；降温至60C,加入乙醇（80.5%）152.18公斤，搅拌5分钟后放料，趁热压滤至中和罐（R1102-2）。222中和化学反应式及操作步骤HCOOH +NHgHoO,-hcoonh4+ H2O原料名称规格含量（%投料比（质量）备注氨水自制 12话量比缓慢添加操作步骤：接甲基化罐溶液，搅拌，冷却，加入氨水（12%保持反应温度不超过4

6、5C。当反应液pH值在7.0-7.5时，停止加氨水。静止1小时，放料，用去离子水洗至pH值在6.0 6.5，后甩料3小时。检验，保证收率99%以上，合格品待用。2.2.3成盐化学反应式及操作步骤COOHHC3SO3H/H2OC2H5OHCOOH.CH3SO3H . 2H2O原料名称规格含量（%投料比（质量）备注甲基化物自制 97.01摩尔甲烷磺酸工业 99.01.05摩尔乙醇工业 82.54.65摩尔乙醇工业 950.09重量活性炭药用0.05重量操作步骤：在成盐罐（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（

7、99.9%） 42.68公斤。升温至78C，回流1小时；降温至60C,加入活性炭5.62公斤；升温至78C，回流1小时。出料，压滤至结晶罐（V1205）。趁热放料至桶中然后转移至冷库中使之冷却结晶，后离心分离。用95%勺乙醇洗涤，分离液回收至粗母蒸馏岗位。成品检验，保证收率92%合格品至精制岗位。2.2.4精制操作步骤原料名称规格含量（%投料比（质量）备注成盐物自制 98.01重量乙醇工业 86.04.65重量乙醇工业 95.00.36重量活性炭药用0.05重量操作步骤：在精制罐（V1304）中加入乙醇（86.0%） 497.08公斤，粗品升温至45C,至溶解；加入活性炭8.24公斤，升温至7

8、8C,回流30分钟，压滤至结晶罐（V2101）。趁热放料至桶中然后转移至冷库中使之冷却结晶，后离心分离。用乙醇（95%洗涤，分离液回收至精母蒸馏岗位，保证收率89%滤渣送至“三废”处理。合格后进干燥室自然干躁，除湿得到产品，母液泵至精馏母液贮罐。2.2.5粗品母液蒸馏操作步骤将粗品母液在蒸馏罐（V1209）加热蒸馏，收集蒸馏物，当温度达到90C时，停止加热，10分钟后将残液收集到粗品母液储罐。2.2.6精品母液蒸馏操作步骤将精母液在蒸馏罐（V1307）加热蒸馏，收集蒸馏物，当温度达到85C时，停止加热，10分钟后，将残液收集到储罐。227乙醇的蒸馏操作步骤在蒸馏罐（V1309）将95%勺乙醇加

9、热蒸馏，收集蒸馏物，当温度达到82 C时停止加热，残液弃去。2.3 “三废”的处理及综合利用本生产工艺中产生的母液，主要含有甲酸铵、甲磺酸铵等铵盐类化合物，常压蒸馏浓缩出90%勺水分后，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，与压滤渣一起，在“三废”焚烧炉内，全部焚烧，完成无害化处理工作。而对于生产中释放出的甲醛等有害气体，彩玉的处理方法主要是由强制通风手段把甲醛空气迅速排至室外吸收池内吸收，并通过碱液处理以实现无害化处理。第二章生产原料各项标准及处理3.1生产原料各项标准名称形状检测项目质量标准氟（% 5.4 （干品）诺氟沙星类白色或者淡干燥失重（% 5.0黄色结晶粉末有关物质

10、（%95.0 （干品）熔点（C）218-224色度（Pt-Co） 85.0浮物液体氯化物（%以Cl计） 0.020硫酸盐（% 0.05铁（% 99.0无色或者淡黄Fe (ppm 10.0甲烷磺酸色粘稠状透明Cl (ppm 500液体SO - (ppm) 250色度 97.0废水滴定法水分（ 25（正批） 98.0中和法氟沙星粗湿度（ 10.0 （正批）自然干燥品 20.0 （回收）失重法水分（ 4.0 （干）3.5-4.13.5-4.1有关物质（% 0.5 1.0 1.0干燥失重（% 8.2 8.5 8.2炽灼残渣（% 0.1 0.1 0.1重金属（% 0.0010 0.0020 99.2 9

11、9.0 99.0溶液澄清度与黄绿色4号标黄绿色4号标准，黄绿色4号标准，颜色准，溶液澄清溶液澄清溶液澄清铁盐（% 0.003 0.003 0.003第四章物料衡算4.1物料衡算的目的生产工艺流程框图知识定性地表征，在由原料转变成最终产品的过程中，要经过哪些过程及设备，在途中一般以椭圆框表示化工过程及设备，用线条表示无聊管线及公用系统管线，用方框表示物料。这种框图只有定性地概念，没有定量的概念，只有经过车间物料衡算,才能得出进行与离开每个过程或设备的各种物料数量、组分，以及各组分的比例，这就是进行物料衡算目的。车间物料衡算的结果是车间能量衡算、设备选型、确定原材料消耗定额、进行化工管路设计等各种

12、设计项目的依据。对于已经投产的生产车间，通过物料衡算可以寻找出生产中的薄弱环节，为改进生产、完善管理提供可靠的依据，并可以作为检查原料利用率及三废处理完善程度地一种手段。4.2物料衡算的依据在进行车间物料衡算前，首先要确定生产工艺流程示意框图，此图先定了车间物料衡算的范围，以指导设计计算既不遗漏，也不重复。其次要收集必要的数据、资料，如各种物料的名称、组成及含量；各种物料之间的配比，主、副反应方程式、主要原料的转化率、总收率及各部收率等。4.3物料衡算的基准本设计中的化工过程均属于间歇操作过程,其计算基准是将车间所处理的各种物料量折算成以天数计的平均值,从起始原料的投入到最终成品的产出，按天数

13、平均值计将恒定不变。由设计任务规定的产品年产量及年工作日，计算出产品的平均日产量，日产量去顶后，再根据总收率可以折算出起始原料的日投料量， 以此为基础完成车间物料衡算。年产量（kg）工作日日产精品药物（kg）日产理论精品药物（kg）2600003301201.4787.88工收率甲基 物回原料规格分子投料含量含水密度段（%收率（%名称量比(%)(%)(kg/L)诺氟药用319.3198.01.344沙星甲甲酸工业46.031.8385.51.220基99.00甲醛工业30.031.0836.70.820化乙醇工业46.070.8680.50.790活性工业12.010.05炭氨水工业17.03

14、34.00.880纯化自制18.021.000水甲基自制333.4197.08.01.320物成甲烷工业96.110.30499.01.48092.020磺酸盐乙醇工业46.075.2082.50.790活性工业12.010.04炭纯化 水自制18.021.000甲氟自制465.5198.05.0粗品精乙醇工业46.074.6586.00.79089.020活性工业12.010.09制炭精品药用465.599.05.0甲氟单程回收率：74.05%总收率：82.08%4.4假设或经验工艺参数甲基化离心岗位中，20.00kg水能够洗1.00kg甲基物;甲基化中和岗位中，77.94kg 12瘟水能中

15、和60.00kg诺氟沙星;成盐离心岗位中，0.94kg 95%乙醇洗10.00kg甲氟粗品;精致离心岗位中，25.00kg 95%乙醇洗70.00kg甲氟精品;甲基物回收岗位中,11.6kg 12%a水中和10.00kg甲基物;甲基物回收岗位中,25.00kg 水能洗 100.00kg 物料;(7)甲基物中和岗位中,40%P酸可同水共沸蒸出且被回收，回收浓度为85%(8)甲基物回流岗位中,100%甲醛在回流中损失；无法回收;甲基化中和岗位中,80%L醇可被回收，回收浓度95%(10)乙醇蒸馏岗位中,80%S醇可被回收，回收浓度为95%(11)滤渣为活性炭投料量的25%(12)离心机可将物料离心

16、至含水20%而后物料可在空气中干燥至含水5%4.5物料衡算计算(1)甲基化m诺氟沙星 =176.95 X 98%=173.411kgM诺氟沙星=319.34M甲基化物 =333.36可得m 甲基化物_理论 =181.024kg m 甲基化物_实际 =201.546kg X 97%X( 1-8%) =179.860kg产率二179.860 100%=99.36%181.024kg(2)中和甲基化中和岗位中，77.94kg 12%氨水能中和60.00kg诺氟沙星，此工艺下使用诺氟沙星176.95kg，故至少应使用12%氨水229.858kg。(3)成盐m 甲基化物 =140.41kg X 97%(

17、 1-8%) =125.302kgM甲基化物=333.36M成盐物=463.79可得m 成盐物_理论 =174.327kg m 成盐物_实际= 155.405kg X 98%x( 1-5%) =144.682kg产率=冒 100%=83.00%(4)精制已知m甲基化物_粗品 =125.302kg甲基化物精品-理论 =125.302kg甲基化物精品_实际 =112.504kg (已折合过含量百分比)产率=125104| 100%=89.79%单程收率=99.36洽 83.00%X 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为了确定设备的热负荷。 根据设备热负

18、荷的大小、所处理物料的性质及工艺要求再选择传热面的形式、计算传 热面积、确定设备的主要工艺尺寸。传热所需的加热剂或冷却剂的用 量也是以热负荷的大小为依据而进行计算得。5.2能量衡算的依据能量衡算的主要依据是能量守恒定律。能量衡算是以车间物料衡算的结果为基础进行的， 所以，车间物 料衡算表是进行车间能量衡算的首要条件，其次还必须收集有关物质 的热力学数据，如比热容、相变热、反应热等。本设计还将涉及到的 所有物料的热力学数据汇总成一张表格，以便于计算。5.3能量衡算的基准能量衡算的基本方程为: 由环境输入到系统的能量二系统输出环境的能量+系统内积累的能量所用原料比热的推算:1C Mncs(kJ/(kg -C )式中 M化合物分子量;cs元素的原子比热容;分子中同种元素原子数;第六章设备选型6.1选型的目的化工生产是原料通过一系列的化学、 物理变化的过程，其变化的 条件是化工设备提供的。因此，选择适当型号的设备、设计符合要求 的设备，是完成生产任务、获得良好效益的重要前提。6.2