试论原料药多功能车间设计

1、 试 论 原 料 药 多 功 能 车 间 设 计柏常洪 1,2姬胜利 1(1.山东大学药学院,山东济南250012;2. 山东新华制药股份有限公司设计院,山东淄博255005介绍了原料药多功能车间设计的有关事项,包括多功能车间的基本概念、通用工艺流程、设备选型、设备布置、 管道以及原料药洁净区的设计。原料药;多功能车间;设计中图分类号 : TQ460.8文献标识码 : A文章编号 : 1008-455X(2010 03-0006-04On Design of Multifunction Workshop for Raw Material MedicineBai Changhong1,2 Ji

2、Shengli1(1. School of Pharmaceutical Science, Shandong UniversityJinan, 250012; 2. Design Institute, Shandong Xinhua Pharmaceutical Co., Ltd Zibo, 255005Abstract: In this article, some things about the design of multifunction workshop for raw material medicine were introduced, including the fundamen

3、tal concepts of multifunction workshop, general process, equipment selection, equipment layout, piping and the design of cleaning zone of raw material medicine.Keywords: raw material medicine; multifunction workshop; design关键词摘要1概述随着我国经济的飞速发展,中国企业在世界经 济舞台上扮演的角色越来越重要,中国的各种产品 大量出口到世界各地。其中,制药行业的发展尤为 迅速

4、,越来越多的制药公司大量从中国采购原料药, 尤其是美欧国家。这些交易的主要特点为产品年交 易吨位较少,但是品种较多,往往是一系列的产品。 主要方式是制剂公司委托化学原料药生产厂,按照 严格的质量标准和议定书,为其生产原料药或中间 体,产品专供委托方制剂公司,合同生产厂商不得 自行上市。这种方式的合作较为长期稳定。传统的原料药生产方式产品单一,生产操作有 固定的工艺规程,且产品的年产量较大,往往是几 百吨甚至几千吨。面对原料药生产的这种发展趋势, 传统的生产方式已经不能满足需要,多功能车间的概念随之产生了。2原料药多功能车间的基本概念原料药多功能车间不同于传统的原料药车间, 它可以同时或分期生产

5、不同品种的多种原料药。这 些原料药之间需要有一定的相似性,例如:具有相 近的生产工艺、所用的设备多数可以通用等等。多功能车间的建设可以满足小批量、多品种的 生产要求,应对市场的迅速变化。 3原料药多功能车间的通用工艺流程大多数原料药的生产过程可分为五大部分:(1一步或几步化学反应; (2粗品结晶、固液分离;(3精制即粗品溶解、脱色、过滤、重结晶; (4成品干燥包装; (5 “三废”的后处理。其中第部分即合成部分,可由多个合成单元 组合而成;第、部分位于净化区内。因此,原 料药多功能车间的生产流程可系统化为:反应、精 制、分离、干燥、包装。工艺流程方块图见图 1。收稿日期 :2010-03-17

6、作者简介 :柏常洪 (1977- , 男, 工程师。 从事医药化工工艺设计和研 究工作。4原料药多功能车间的主要设备为适应生产的多功能性,要求设备应具有多功 能性,单元操作能满足不同的需求,设备之间的组 合具有多样性。设备容易清洗,材质适应性高,通 用性和互换性好,密闭性好。原料药多功能车间需 配置的主要设备有:4.1物料计量装置采用滴加的液体物料宜选用计量罐计量,计量 罐要带有液位计或电子承重模块,便于物料计量。 材质以不锈钢为主,兼有玻璃、塑料等,满足不同 腐蚀性物料的需要。大量投入的液体物料的宜选用计量泵或计量仪 表计量,带有显示、累计等功能。少量的桶装液体 物料或固体物料的计量可选用防

7、爆型的电子台秤, 称量精确、安全可靠。4.2反应釜反应釜是原料药多功能车间的关键设备,一般 要有转速可调的搅拌器;有可靠的在线清洗装置; 有能适应不同工况的加热,冷却装置,最好能设计 为多回路的盘管加热、冷却;有较好的温度、压力干燥设备最好能与离心机组合成由管道联接的 生产线,以保证从离心分离到成品干燥包装能形成 一个密闭的生产过程,从而保证成品的质量。常用 的干燥设备有真空烘箱、 真空回转干燥器、 流化床等。 原料药的干燥首选真空回转干燥器,也俗称双 锥干燥器。药品在干燥器中边干燥边转动,对整批 药物的均一性有良好保证。此设备操作简单,间歇 生产,易于调节、可以进行在线清洗和在线灭菌。 还有

8、一种常用的设备, 即通常所说的“三合一” , 把过滤、洗涤、干燥三道工序合在同一设备中进行, 在医药行业中非常具有代表性。此设备是全密闭的, 完全可以做到在线清洗(CIP 和在线灭菌(SIP , 所以非常适用于无菌原料药的生产。4.6贮罐主要是中间体、溶媒、母液、洗液贮罐。设计 中最好能于车间外附近设置一个附属贮罐区,尽量 减少车间内的贮罐数量。车间内可多设置几台移动 式贮罐,既可减少贮罐数量也能适应多功能的要求。 材质一般以不锈钢为主,辅以搪玻璃、塑料等,满 足不同性质物料的需要。图 1工艺流程方块图 药物合成中常用到真空泵、离心泵、计量泵、 屏蔽泵、隔膜泵等型式。可以根据物料的性质和使 用

9、工况来选择不同类型和材质的泵。5原料药多功能车间的设备布置原料药多功能车间内的设备布置与普通原料药 车间的设备布置有许多相同之处,如:设备布置要 满足水平和垂直方向的连续性;要充分利用位差使 物料自动流送,避免物料过多的往返于楼层之间; 设备排列尽量整齐,要留有足够的操作及检修空间; 需要满足 GMP 要求等。设备布置除了这些与普通原料药车间相同之处 外,还要满足多功能车间的特殊要求,在设计时必 须考虑以下原则:(1适当预留扩建余地,一般每隔 34个操作 单元预留一个空位,以便以后更换产品时增加相应 的设备。(2必须考虑设备检修、拆卸所需的起重运输 设备,如果不设永久性的起重运输设备,则应有安

10、 装起重运输设备的场地及预埋吊钩。这样便于设备 的更换和检修移位。(3要考虑相同或相似的设备互换使用的可能 性。相同的几套设备或同类型的设备或操作性质相 似的有关设备,应尽可能布置在一起,这样即可以 减少备用设备,互为备用,又整齐美观。(4设备穿楼板或操作平台处的洞口要足够大, 要按最大设备作预留孔,同时土建要按最大设备的 重量计算荷载,方便以后重组生产线时设备调整。 (5设备布置时要考虑设备的运输路线,安装 检修方式。一般可在外墙上设置便于开启的安装门, 平面设置足够宽的走廊,垂直运输设置防爆载货电 梯,以适应多功能车间内物设备、管道变动比较频 繁的特点。(6车间内应设置备品备件库和工具间,

11、以便 更换产品时调整设备、 管道、 阀门之用, 备用的设备、 管材和五金工具等存于其中。6原料药多功能车间的管道6.1管道材质的确定原料药多功能车间的管道材质首先要考虑适应 性要广泛,还要易于清洗,美观漂亮。条件允许时, 尽量选用内外抛光的不锈钢管道,不锈钢管道的通 用性较强,能满足大多数物料输送的要求,内抛光 管道易于清洗灭菌,外抛光干净漂亮。物料腐蚀性 较强时可以采用玻璃或塑料管道。(1管道应成列平行敷设,尽量走直线少拐弯、 少交叉,节省材料并整齐美观便于施工。(2主管布置宜以采用树枝状布置,将主管布 置在走廊两侧的柱子中间,设柱吊架与梁侧,支管 从主管接出后,向两边接至各设备。(3车间内

12、每隔 1015 m设置公用工程站一处, 每个站的管道均从主管引出,并尽量靠近服务对象。 一般每个站应设有低压蒸汽、压缩空气、氮气和自 来水、纯化水管道(管道公称直径 DN20或 DN25 , 并设切断阀门,集中设置在 +1.00标高处,配 15 m带快速接头的软管。站点处还要设置紧急淋浴及洗 眼器,附近设置地漏及时排除洗涤水。(4公用工程管道与设备夹套或盘管连接处要设 置双阀,并设置回流旁路,当公用工程介质需要切换 时先用压缩空气将夹套或盘管内的介质压回原系统, 再切换新的介质,能有效防止公用工程介质互串。 (5管道的连接方式,最好采用快开式的卡箍 连接。卡箍连接拆卸方便快速,便于产品更换时,

13、 设备和管道的重组。6.3阀门的选择公用工程管道与设备连接时的切断阀,宜采用 球阀或截止阀。球阀结构简单、 开关迅速、 操作方便、 流体阻力小;截止阀有一定的调节性能,维修方便, 流体阻力较大。工艺物料管道上的阀门宜采用隔膜阀,隔膜阀 具有结构简单, 便于维修, 密封性能好, 流体阻力小, 便于彻底清洗灭菌的优点。7原料药多功能车间的净化原料药生产与普通化工生产的最大区别就是原 料药生产必须满足 GMP 要求,必须在不同等级的洁 净区进行精制结晶、离心、干燥、包装等操作。应 根据不同药品品种、生产操作条件及外部环境状况 配置空调净化系统,保证药品的生产环境。多功能车间由于空间小、品种多,宜采用

14、分散 式送风方式。为了避免不同品种的原料药交叉污染, 空调系统只送风不能回风,不同的精干包区域净化 空调系统要独立,生产高活性、高毒性、高致敏性 药品的空调系统与其他系统一定要严格分开。 净化区的布局可以根据不同药品的产量,分为 几个大小不同相对独立的精干包区域,不同区域, 要独立设置物流出入口。人员的净化通道最好设置 两套,一套生产普通原料药品种时使用,一套生产 高活性、高毒性、高致敏性药品时使用。 在进行原料药多功能车间的设计时,没有一成 不变的套路,要具体问题具体对待。应针对具体产 品的合成工艺,物料的理化性质,单元操作过程的 特点等,兼顾通用性,灵活性,做成功能多、适应 性强、投资省、

15、安全、环保的多功能车间。 参考文献 :1 国家医药监督管理局 . 药品生产质量管理规范(GMP (1998年修订 .2 GB50547-2008. 中华人民共和国国家标准 . 医药工业洁净厂房设三版 . 北京:化学工业出版社, 2003.4 张登高,王泳沛 . 试论无机化工多功能车间的设计 J. 无机盐工业 1998, 11.30(6:36-38.5 李忠修,郭建华 . 合成药厂房立平面布局设计 J.医药工程设计 .2004, 25(1:31-35.6 丁伟军 . 浅谈模块化多功能合成车间的工艺设计 J.医药工程设计 .2005, 26(6:11-13.7 雷新华,曹志新 . 合成药厂多功能中

16、试车间设计探讨 J.医药工程设计 .2006, 27(3:14-17.8 龚道坤 . 典型原料药车间的设计要点 J. 医药工程设计 .2008,29(1:14-17.消息 制药工业水污染物排放标准 7 月实施010年 7月 1日, 制药工业水污染物排放标准将全面强制实施,如今医药行业“环保综合名录”在加紧制定中,如何在新形 势下重视并做好环保工作,成为业内人士关注的焦点。治理赶不上污染的脚步在生产出治病救人的药物之时,制药行业对环境的污染同时 产生,排污与制药业的发展始终如影随形。也正因为这一点,我国 制药行业的“三废”治理工作从来就没有停止过。近年来,一些原料药生产大户更是加大了环保投入力度

17、,当 前,制药废水中 COD (化学需氧量污染总量的统计和治理存在一 定欠缺。如间歇生产排污的不均衡性,造成排放浓度和排放量的测 定值偏差大;现实的排污量只是反映特定的时间和空间瞬时值,对 废气、废渣被大气及水淋后返回水环境的污染量未计入,对其造成 的影响还重视不够;增产后对污染的治理赶不上污染产生量;如何 科学合理建设集约化、规模化的环境治理装置等问题均应引起关注。 制药行业的环保形势仍十分严峻。“ 制药工业水污染物排放标准就要全面实施了,但目前 还有相当一部分企业未完成技术改造,废水难以达标排放。 ”国家环保部一位官员表示,制药行业已被列入国家环保规划 重点治理的 12个行业之一,因此,对

18、制药行业环境污染的监管将会 越来越严格,屡触环保红线危及企业未来的生存与发展。今年 2月, 环保部发布首次全国污染源普查公报,在工业污染源主要水污染物 中,化学需氧量排放量居前的 7个行业排放量合计占工业废水厂区 排放口化学需氧量排放量的 81.1%,医药制造业赫然上榜。制药工业属于精细化工,其特点是原料药生产品种多,生产 工序多,使用原料种类多、数量大,原材料利用率低。一般一种原 料药往往有几步甚至十余步反应,使用原材料数种或十余种,有的 甚至多达 3040种,原料总耗有的达 10公斤 /公斤产品以上,高 的超过 200公斤 /公斤产品,从而产生的“三废”量大,排放物成分 复杂, 污染危害严

19、重。以废水为例, 制药工业废水通常具有成分复杂, 有机污染物种类多、浓度高、含盐量高和 NH3-N 浓度高、色度深且 具有一定生物抑制性等特征,相对于其他有机废水来说,处理难度 更大。一方面,国外发达国家在上世纪就已经把污染较大的原料药 生产转移到了中国和印度,其本国治理污染压力并不是很大;另一 方面,由于发达国家基础市政设施比较完善,制药污水一般经预处 理到一定程度后进入城市污水处理厂进行处理,处理难度及标准要 求都相应较低。对于近几年发展的新品种及有特色的、专业化的品种来说, 从国外难以找到相对成熟的应用技术。 随着制药工业的发展,国内环保技术也获得了长足发展。国内并不缺乏前沿的技术,缺的 是能够工业化大规模应用且成本较低、经济有效的技术。环境和资源已成为制约我国经济发展的瓶颈,是科学发展、 可持续发展的重点。制药行业是国家确定的环境重点治理行业之一, 制药工业水污染物排放标准过渡期行将结束,企业必须以只争朝 夕的精神来认真对待。制药行业的污染治理工作是一项系统工程, 不但需要企业、政府部门、科研服务机构在各自的角色定位中付出 努力,更需要各方合作,协同作战,以减少或根除制药污染。近年来,国内“两高一资” (高污染、高环境风险、资源型 产品的出口开始受到限制。虽然跟资源型产业相比,药品出口限制 还不太明显, 但这一趋势应引起业内注意。 药企应努力提