年产13吨伐昔洛韦车间工艺设计-最新年文档

1、年产 13 吨伐昔洛韦车间工艺设计医药化工学院制药工程专业学生：严国平指导教师：目录前言盐酸伐昔洛韦化学名 L 一缴氨酸 2-（2-氨基-1,6-二氢-6-氧代-9H-喋吟-9-基）甲氧基乙酯盐酸盐，临床主要用于治疗水痘带状疱疹及 I 型、II 型单纯疱疹等病毒感染。本设计介绍了年产 13 吨伐昔洛韦车间生产工艺设计，本项目生产伐昔洛韦采用的是化学合成法，以阿昔洛韦为主要原料经酯化、氢化反应得到粗品，在经精化得到产品。其中酯化反应产率为 90%，氢化反应产率为 90%,根据理论计算设计生产工艺。本设计说明书正文部分包括伐昔洛韦的产品概述、工艺路线论述、全流程物料衡算、设备选型与计算、车间布置设

2、计、工程经济等内容，并绘制了一系列相关的工艺图，包括全流程带控点流程图和不带控点流程图各一张、物料流程框图、车间平、立面布置图、精烘包平面示意图。本设计是初次设计，简单设计了生产伐昔洛韦的运用较广的生产工艺，设计思虑如下：物料衡算，先根据生产要求，以两天一批算出每批成品量，求出每批需投入的原料量，在进行其他原料、中间产品等的计算。设备的选型与校核实根据物料衡算来设计的，车间设备布置详见附表。设计任务时间紧再加上设计经验不足，难免有错误之处，望老师批评指正。第一章设计任务概述1.1年产量与工作日1.1.1年产量13t/年1.1.2工作日330d1.2产品概述1.2.1产品名称1.中文名伐昔洛韦2

3、.英文名 Valacyclovir3.化学名 L 一缴氨酸 2-（2-氨基-l,6-二氢-6-氧代-9H-喋吟-9-基）甲氧基乙酯1.2.3结构分子式：G3H20N5。分子量：324.341.2.4理化性质本品为白色或类白色粉末，无臭，本品在水中易容，甲醇中溶解1.2.5临床应用伐昔洛韦(valaciclovir,VCV)是葛兰素史克公司继阿昔洛韦(aciclovir,ACV)之后研制的新一代抗病毒药，主要用于治疗水痘带状疱疹及 I、n 型单纯疱疹病毒感染，包括初发和复发的生殖器疱疹病毒感染，伐昔洛韦更高于阿昔洛韦的生物利用率，对乙肝也有明显的治疗效果，国外文献还报道了伐昔洛韦对巨细胞病毒和

4、EB 病毒活性增强，能预防由巨噬细胞引起的视网膜炎。1.2.6国内外研究现状目前国内主要的合成路线是用阿昔洛韦与 N-节氧洗基-L-缴氨酸缩合，再经 Pd/C 氢化脱节氧洗基得，因为此法工艺相对稳定，但 Pd/C 用量大，成本较高，且需耐压设备。本品可以用于阿昔洛韦的所有适应症，国外已成功地取代 ACV 作为治疗带状疱疹、单纯疱疹和生殖器疱疹的一线药。1.3原料的选择与质量标准1.3.1主要原料DMF、阿昔洛韦、DCCD、MAP、乙酸、甲醇、Pd/C、氢气、水、丙酮、CBZ-L-valine1.3.2原料的质量标准原料名称质量标准DMF 含量 A99%阿昔洛韦白色结晶性粉末；含量 A98%DC

5、C白色有气味的晶体；试剂级DMAP白色粒状结晶性不低于 99%试剂级CBZ-L-valine98.0%;工业甲醇无色澄明液体，略有酒精气味；99.5%;工业Pd/C10%氢气含量 A99%透明液体；工业95%第二章生产工艺选择2.1工艺选择说明查阅文献得到多种合成伐昔洛韦的路线，不是产率不高就是产品不稳定或等诸多问题，经论证，采用国内主要在应用的合成方法，即阿昔洛韦与 CBZ-L-valine反应成酯，再经过氢化反应得到目标产物，此法相对其他工艺路线不会影响产品的产量和质量，比较符合经济，资源等条件，而且原料价廉，而且收率高，效益好。2.2工艺过程及工序划分2.2.1工序过程阿昔洛韦与 CBZ

6、-L-valine 反应成酯，再经过氢化反应得到伐昔洛韦。其详细的反应历程如下：缩合物中间体2.2.2工序划分酯化反应阶段：以 DMF、阿昔洛韦为原料，加热加入 DCC、CBZ-L-valine、DMAP 降至室温，搅拌反应 30h,浓缩加甲醇、结晶，干燥，得缩合物中间体氢化反应阶段：加甲醇、Pd/C 搅拌，通入氢气 5h,过滤浓缩至干，加水，过滤加丙酮用溶解水自来水OOHOOHNOPhH口CBZ-L-valineNHNH口CBZ-L-valineCH3,CHOO；.PhDCC,DMAP,DMFCH3,CHOOHOPhOm 缩合物中间体伐昔洛韦阿昔洛韦ONNHNNONH2NONH2OON人O,

7、HOH3CH2,Pd/CNH2Ph95%乙酸重结晶。2.3各步收率酯化反应阶段：中间体缩合物的产率为 90%氢化反应及精制阶段：目标产物伐昔洛韦的产率为 90%总收率：90 冰 90%=81%第三章工艺流程设计3.1工艺设计说明工艺流程设计是车间设计的中心，最基础也是至关重要的一步，因为车间工艺设计的其他项目如设备选取、车间布置、管道流程等均受工艺流程限制。伐昔洛韦采用间歇生产模式，经过一系列的合成反应先得到中间产物，再经氢化反应得到粗品，精制最后得到成品。3.2生产工艺介绍3.2.1酯化反应3.2.1.1操作流程在干燥的酯化反应釜中，将计量好的 DMF 用真空抽入搪玻璃反应罐中，开启搅拌，加

8、入计量好的阿昔洛韦，加热至 60C，依次加入计量好的 CBZ-L-valin、DCCDMAP 保温 30min 后，降至室温，搅拌反应 36 小时。TLC 检测反应完成。过滤，滤液减压浓缩至干。加入甲醇，加热，冷却至 5C,结晶，干燥，得缩合物中间体 CBZ-L-valin-acyclovir。收率 90%3.2.1.2反应历程3.2.1.3注意事项甲醇是易燃、易挥发的有毒液体，工作时要做好防护。3.2.2氢化反应3.2.2.1操作流程将上步缩合物中间体加入装有计量好的甲醇的氢化罐中，加入计量好的 Pd/C，开搅拌，常压通入氢气，反应 5 小时，过滤，将滤液浓缩至干，加入计量好的水，过滤，除去

9、微量不容物。将计量好的丙酮加入上述滤液中，固体析出，过滤，用 95%酸重结晶。收率为 90%3.2.2.2反应历程第四章物料衡算一年按工作 330 天计算，剩余 35 天用于生产设备检修，则一年生产 330/2=165 个周期,每个周期生产伐昔洛韦成品量为 78.79Kg，年产量为 13 吨。4.3投料配比PhNOH缩合物中间体3.2.2.3注意事项反应要通入氢气，所以工作时应要可控制温度，注意防火,以免发生爆炸。3.3工艺流程框图3.4带控点流程图（PID）（见附图）4.1衡算标准:采用间歇操作，以每批投料量为基准；计算单位:Kg4.2设计任务要求伐昔洛韦3O4.3.1酯化反应投料配比原料规

10、格重量比备注DMF含量 A99%50体积/质里阿昔洛韦含量 A99%1DCC试剂级2DMAP试剂级0.15CBZ-L-valine工业1.575甲醇工业50体积/质量4.3.2氢化反应投料配比原料规格重量比备注缩合物中间体自制1甲醇工业37.5体积/质里Pd/C10%0.125氢气含量 A99%通入 5 小时溶解水自来水5体积/质里丙酮工业35体积/质里乙酸95%4.4酯化反应的物料衡算4.4.1各原料质量标准和配比表原料名称投料量（Kg）规格重量比DMF3190.05含量99%50X0.9445阿昔洛韦67.55含量99%1DCC135.1试剂级2DMAP10.13试剂级0.15CBZ-L-

11、valine106.39工业1.575甲醇2674.98工业50X0.792总计6184.24.4.2计算过程设本步反应的转化率为 90%,其他各步操作损失不计，总收率为90%总进料为 6184.2kg;缩合物中间体的广量:67.55+225X458X90%=123.75kg剩余阿昔洛韦：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假设溶剂、反应助剂的回收率均为 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所以废料量=6184.2-67.55-106.39-3126.25-132.40-9.93-2621.48+4.86=125.064.4.3酯化过程的物料衡算一览表进料出料名称质量（Kg）质量%名称质量（Kg）质量%DMF3190.0551.58缩合物中问体123.752.00阿昔洛韦67.551.09阿昔洛韦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废液125.062.02总计6184.2100总计6184.21004.5氢化反应物料衡算4.5.1各原料质量标准和配比表原料名称投料量（Kg）规格重量比缩合物中问体123.75自制1甲醇3675.38工业37.5X0.792Pd/C15.4710%0.125溶解水618.75自来水5X1.0丙酮3413.03工业35X0.788氢气0.49含量99%总计7846.874.5.2计算过程设本步反应的

14、转化率为 90%，其他各步操作损失不计，总收率为 90%进料为上步缩合物中间体 123.75kg;伐昔洛韦的产量为：123.75+458X324X90%=78.79kg副产物的产量为：123.75+458X136X90%=33.07kg剩余缩合中间体：123.75X(1-90%)=12.38kg消耗氢气的量为：123.75+458X2X90%=0.49kg假设溶剂、反应助剂的回收率均为 98%,那么甲醇的回收量为：3675.38X98%=3601.87kgPd/C 的回收量为：15.47X98%=15.16kg丙酮的回收量为：3413.03X98=3344.77kg废料量=(3675.38+1

15、5.47+3413.03)X2%+618.75+33.07=793.90kg4.5.3氢化过程的物料衡算一览表进料出料名称质量(Kg)质量%名称质量(Kg)质量%缩合物中间缩合物中间体123.751.58体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伐昔洛韦78.791.00氢气0.490.006废液793.9010.12总计7846.87100.00总计7846.87100.00第五章主要设备选择5.1酯化反应二5.1.1酯化

16、反应罐5.1.1.1各物料的投料量与物料参数原料名称投料量(Kg)密度(Kg/L)DMF3190.050.9445甲醇 2674.980.792【注】：投料量按物料衡算中的数据。2体积=投料量/密度。3固体物料的体积忽略不计。每批投料量的总体积=DMF 的体积+甲醇的体积=3377.5+3377.5=6755L5.1.1.2搪玻璃闭式搅拌反应罐的参数因为此步的反应没有沸腾现象，所以假设装料系数为 0.75-0.85，先取 0.85 则选型体积=每批的体积/装料系数=6577/0.85=7947L，查化工工艺设计手册（下）（第二版）第 4-429 页，选择搪玻璃闭式搅拌反应罐（HG/T2372-

17、92）一台。公称容积为 8000L,实际容积为 8976L,叶轮搅拌器，各参数见下表：公称容积 8000L公称直径 DN,mmS 系列 2200计算容积 V,L8976容积系数 0.89夹套传热面积，m216.52容器内 1.0公称压力，MPa 夹套内 0.6介质温度及容器材质 0C-200C（材质为 Q235-A、Q235-B）支承式 4tX4支座型式、规格及数量悬挂式 A5X4参考重量，Kg体积(L)3377.53377.549905.1.1.3减速机的选型（公称容积 6300L,S 系列：公称直径为 1900mm）封头温度计套罐人孔灯孔压力套口管口备用口加料口搅拌孔盖mspt1T2abc

18、deh400 x300125125200200150150150150150500夹套及罐体蒸汽进口或凝水液体喷嘴管口不凝性气残液罐体液体出口出口及喷嘴规格体排放口放净口放料口l1l2l3n1n2n3ginknif80808065(65A)65(65A)65(65A)3/43/41255.1.1.5主要尺寸D0D1D2D3D4dN搅拌轴的公称直径 dN,mm电动机的功率，叶轮式搅拌器KW 桨式搅拌器搅拌轴公称转速，r/min电动机型式传动装置机型 1 减速机型号5.1.1.4管口尺寸957.5叶轮式为 125,桨式 80 或 125Y 型或 YB 型系列（同步转速 1500r/min）CWS1

19、601-4005.1.1.3减速机的选型154024002734170080095-H0-H1d1机型 1机型 1HH2H3954875154528231300197吐H5H6H7H8H98501500360215053093BB2BBZ-（）Z1-(f364-36【核算】1.周期：反应一批的时间为 15 小时。2, 每批投入物料的体积 V=总体积/1=6755/1=6755L所以二每批投入物料的体积/公称体积=6755/8000=0.84酯化反应罐在非沸腾状态下反应，应在 0.750.85 之间，所以符合要求。5.2氢化反应工段5.2.1氢化反应罐5.2.1.1各物

20、料的投料量与物料参数原料名称投料量（Kg）密度（Kg/L）体积（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数据。体积=投料量/密度。固态物料的体积忽略不计。每批投料量的总体积=丙酮的体积+甲醇的体积+水的体积=4331.26+4640.63+618.75=9590.64L5.2.1.2搪玻璃闭式搅拌反应罐的参数每批的体积/装料系数=9590.64/0.85=11283.1L， 查 化工工艺设计手册（下）（第二版）第 4-430 页，选择搪瓷玻璃闭式搅拌反应罐（HG/2372-92）一

21、台。公称容积为 12500L,实际容积为 13651L,叶轮搅拌器，各参数见下表：公称容积12500L公称直径 DN,mmL 系列2200计算容积 V,L13651容积系数0.92夹套传热面积，m24.89容器内0.25、0.6 或 1.0公称压力，MPa 夹套内0.6介质温度及容器材质0C-200C（材质为 Q235-A、Q235-B）支承式8tX4支座型式、规格及数量悬挂式A10X4亲重量，Kg96105.2.1.3减速机的选型搅拌轴的公称直径 dN,mm110电动机的功率，叶轮式搅拌器15KW 桨式搅拌器15搅拌轴公称转速，r/min叶轮式为 125,桨式 80 或 125电动机型式丫型

22、或 YB 型系列（同步转速 1500r/min）传动装置机型 1 减速机型号CWS1601-4005.2.1.4管口尺寸（公称容积 12500L,L 系列：公称直径为 2200mm）因为此反应没有沸腾现象，所以假设装料系数为075-0.85，先取 0.85，则选型体积=封头人孔灯孔压力套口温度计套备用口加料口搅拌孔罐msp管口e盖t1T2abcdh400X300125125200200150150150150200800夹套及罐体烝汽进口或凝水不凝性气体残液放净罐体液体出口出口液体喷嘴管口及喷嘴规格排放口口放料口l1l2l3mn2n3n4ginknif80808080(60A)80(60A)8

23、0( (60A)803/41/21505.2.1.5主要尺寸D)D1D2D3D4dN1540240027341700800110-H0-H1d1机型 1机型 1HH2H3956330177040531300197孔H5H6H7H8H98502100360330053093BiB2B3Z-()Z1364-36【核算】1 周期：反应一批的时间为 15 小时。2 每批投入物料的体积 V=总体积/1=9590.64/1=9590.64L所以二每批投入物料的体积/公称体积=9590.64/12500=0.77氢化反应罐在非沸腾状态下反应，应在 0.75-0.85 之间，所以符合要求。5.3辅助设备的选取5.3.1酯化反应辅助设备的选取5.3.1.1DMF位罐的选取DMF 的体积为 V=3377.5L取计量罐的装料系数为 0.8则所需的实际容积 V=2677.5/0.8=4221.875L查化工工艺设计手册上册（第一版修订），选 DMFB 存罐为立式盆底 Dg1600H2200,公称容积为 4000L,材质为碳钢的计量罐。5.3.1.2甲醇高位罐的选取甲醇的体积为 V=3377.5L取