制药工艺流程图专家讲座

一、工艺流程设计和选择普通制药生产过程包含三个阶段:

原料→预处理→化学反应→分离纯化→产品→制剂→药

生产同一个产品多数情况下可采取各种不一样生产路线，即使采取相同原料路线，详细工艺安排或操作指标也有差异，到底采取哪种生产路线，必须对路线进行经济评价分析，找到技术先进，产品成本低，收率高，投资少，能耗低，同时又完全环境保护工艺路线（即可对各方案进行比较，找到经济安全环境保护生产工艺路线）。制药工艺流程图专家讲座第1页1、工艺流程设计中方案比较例：混酸硝化苯制备硝基苯混酸组成：HNO35%、H2SO465%、H2O30%；苯与混酸中HNO3摩尔配比为1:1.1，反应压力：0.46MPa；反应温度：130℃；反应后硝化液进入连续分离器，分离出酸性硝基苯和废酸温度约为120℃；酸性硝基苯经冷却、碱洗、水洗等处理工序后送精制工段。制药工艺流程图专家讲座第2页方案1：间接水冷－常压浓缩方案制药工艺流程图专家讲座第3页方案2：原料预热－闪蒸浓缩方案制药工艺流程图专家讲座第4页方案1与方案2比较:⑴酸性硝基苯显热利用不一样:方案1:酸性硝基苯Q放Q冷却水浪费热量和消耗冷却水方案2:设间接换热器酸性硝基苯Q放加热原料苯回收Q节约冷却水和加热苯蒸汽但增加一台换热器⑵废酸浓缩方法不一样:方案1:采取常压浓缩,消耗大量低压蒸汽方案2:采取闪蒸浓缩,用抽真空降低压力,使T水蒸发↘,主要靠废酸本身放出热蒸发水,节约低压蒸汽但增加一台真空泵并耗电⑶结论

从单位能耗为标准,方案2比喻案1适宜制药工艺流程图专家讲座第5页2、以单元操作或单元反应为中心,完善工艺流程药品生产过程由一系列单元操作或单元反应过程所组成。在工艺流程设计中，常以单元操作或单元反应为中心，建立与之相适应工艺流程比如,设计和完善工艺流程时:#常以单元操作或单元反应为中心,标明进料和出料名称、数量、组成和工艺条件#依据单元操作或单元反应过程T、Q效应等,确定传热设备和载能介质技术规格#依据单元操作或单元反应过程参数显示和控制方式,确定仪表和自动控制方案#依据单元操作或单元反应过程燃烧、爆炸、毒害情况,确定响应安全、技术办法#依据单元操作或单元反应过程所产生污染物,确定对应污染治理方案制药工艺流程图专家讲座第6页例工业生产中，硝化混酸配制常在间歇搅拌釜中进行，试以搅拌釜为中心，完善硝化混酸配制过程工艺流程在试验室非常简单,将水、硫酸、硝酸按一定配比和程序加入烧杯中,并用玻璃棒搅拌均匀即可但工业混酸配置:●首先，配制混酸需有一台带有夹套搅拌釜●其次，混酸配制采取间歇操作，是间歇过程。为确保硫酸与硝酸配比，应设置硫酸计量罐和硝酸计量罐制药工艺流程图专家讲座第7页●第三，在工业生产中，要配制一定浓度混酸，通常并不加水调整，而是用硝化后回收废酸来调整∴还应设置废酸计量罐●第四,要设置硫酸贮罐、硝酸贮罐和废酸贮罐●第五，在配制工业混酸时需考虑将硫酸、硝酸和废酸由贮罐送入计量罐方式。如采取泵输送时，则应设置对应送料泵另外，在计量罐和贮罐之间应设置对应溢流管●第六，为了贮存配制好硝化混酸，应设置对应混酸贮罐最终设计出工业混酸配制过程工艺流程如图所表示制药工艺流程图专家讲座第8页图混酸配制过程工艺流程示意图制药工艺流程图专家讲座第9页例在合成抗菌药诺氟沙星生产中，以对氯硝基苯为原料制备对氟硝基苯反应方程式为反应拟在间歇釜式反应器中进行，试以反应器为中心，完善反应过程工艺流程⑴对氯硝基苯与氟化钾反应为固液两相反应,需要带搅拌釜式反应器⑵∵T反高,需要加热装置,夹套;又∵T反=170-180℃加热介质:中压蒸汽或栽热体(导热油:联笨混合物)制药工艺流程图专家讲座第10页⑶∵T反高,物系中低沸物蒸发,既造成浪费又污染环境∴反应器上部设回流冷凝器,用冷却水冷却,回收易挥发组分⑷∵固液非均相反应,反应液冷却后,其中固体应滤除∴在反应器下部设过滤器∵溶剂等沸点较高,可采取真空过滤图4-15氟化反应过程工艺流程示意图制药工艺流程图专家讲座第11页3、工艺流程设计中应考虑技术问题⑴生产方式选择

连续生产产品生产方式间歇生产联合生产方式⑵提升设备利用率产品生产过程都是由一系列单元操作或单元反应过程所组成，在工艺流程设计中，保持各单元操作或单元反应设备之间能力平衡，提升设备利用率，是设计者必须考虑技术问题制药工艺流程图专家讲座第12页其标准以下：1.反应中间产物不易变质时，工艺流程采取不一样生产能力容器，在两步反应中间增设贮槽，使整个工艺生产连续化；2.反应中间产物易变质时，工艺流程采取相同生产能力容器，实施生产周期长多釜生产，生产周期短少釜生产标准；制药工艺流程图专家讲座第13页⑶物料回收与利用在工艺流程设计中，充分考虑物料回收与再利用，以降低原辅材料消耗，提升产品收率，是降低产品成本主要办法。

制药工艺流程图专家讲座第14页例1：混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯混酸组成：HNO347%、H2SO449%、H2O4%；氯苯与混酸中HNO3摩尔配比为1:1.1，硝化温度：80℃；硝化时间：3h；硝化废酸中含硝酸<1.6%，含混合硝基氯苯为取得混合硝基氯苯量1%。反应特点：氯苯、硝基氯苯与混酸不互溶。反应结束两相分层，混酸中还有少许硝基氯苯及未完全反应硝酸；同时，废酸中含有大量不参加反应H2SO4；怎样充分利用未反应硝酸及回收混酸层中硝基氯苯和H2SO4是决定合成工艺关键。制药工艺流程图专家讲座第15页方案1：硝化－分层方案制药工艺流程图专家讲座第16页方案2：硝化－分离－萃取方案既回收了硝化废酸中未反应硝酸，又提升了硝基氯苯收率。制药工艺流程图专家讲座第17页方案3：硝化－分离－萃取－浓缩方案浓缩工序用回收硫酸配制硝化混酸，从而大大降低了硫酸单耗。

制药工艺流程图专家讲座第18页又如，许多药品合成反应不能进行得十分完全，且大多存在副反应，产物也不能从反应混合物中完全分离出来，故分离母液中常含有一定数量未反应原料、副产物和产物。在这些药品工艺流程设计中，若能实现反应母液循环套用或经适当处理后套用，则不但能降低原辅材料消耗，提升产品收率，而且能降低环境污染。再如，在药品生产中经常使用各种有机溶剂，在工艺流程设计时应充分考虑这些溶剂回收与套用。若设计得当，则可组成溶剂闭路循环，既降低了溶剂单耗，又降低了环境污染。制药工艺流程图专家讲座第19页⑷能量回收与利用

在工艺流程设计中，充分考虑能量回收与利用，以提升能量利用率，降低能量单耗，是降低产品成本又一主要办法。如,在硝化混酸配制工艺流程中,为降低输送物料能耗,可将计量罐布置在最上层,搅拌釜居中,贮罐布置在底层。当硫酸、硝酸和废酸由泵输送至对应计量罐后,可借助重力流入搅拌釜,配制好混酸再借助重力流入混酸贮罐。

又如，在混酸硝化苯制备硝基苯工艺流程设计中，用原料苯代替冷却水冷却酸性硝基苯，以及用闪蒸浓缩代替常压浓缩都是为了回收物料余热，以到达降低能耗和产品成本目标。制药工艺流程图专家讲座第20页⑸安全技术办法在药品生产中，所处理物料经常是易燃、易爆和有毒物质∴安全问题十分突出。在工艺流程设计中，对所设计设备或装置在正常运转以及开车、停车、检修、停水、停电等非正常运转情况下可能产生各种安全问题，应进行认真而细致分析，制订出切实可靠安全技术办法。报警装置事故贮槽安全水封、安全阀或爆破片溢流管阻火器设置排空阀接地装置防雷装置

制药工艺流程图专家讲座第21页二、工艺流程图

初步设计阶段：工艺流程框图(BlockFlowSheet)工艺流程示意图(SimplifiedFlowSheet)工艺流程图(ProcessFlowDiagram,PFD)物料流程图带控制点工艺流程图

(ProcessControlDiagram,PCD)施工图设计阶段：带控制点工艺流程图（又称：管道及仪表流程图）(Piping&InstrumentationDiagram,PID)工程设计制药工艺流程图专家讲座第22页1.工艺流程框图工艺路线和生产方法确定后，物料衡算前绘制一个定性图纸，不编入设计文件中，主要为物料衡算计算方便。①主要内容：Ⅰ、以方框表示单元过程，圆框表示单元反应，并加注必要文字说明；Ⅱ、以箭头表示物料和载能介质流向，并辅以文字注释；②例:

阿司匹林工艺流程框图制药工艺流程图专家讲座第23页阿司匹林工艺流程框图制药工艺流程图专家讲座第24页２.工艺流程示意图定性图纸，内容比框图详细，不编入设计文件。①内容：Ⅰ、以几何图形表示设备示意图，设备之间竖向关系；Ⅱ、反应全部原料、中间体和三废名称及流向；②例：阿司匹林工艺流程示意图制药工艺流程图专家讲座第25页阿司匹林工艺流程示意图制药工艺流程图专家讲座第26页３.物料流程图以图形和表格相结合形式反应设计计算结果图样，编入正规设计文件中。Ⅰ．内容：①图形中包含装置方块或设备轮廓图形、物料流程线等；②标注过程装置名称或设备位号、名称；流程中原料、中间体、辅助材料和三废等代号，说明等；③物料衡算表物料代号、物料名称、物料组成、流量、压力、温度状态及起源去向等；④标题栏：图名、图号、设计阶段等。Ⅱ．例：氯苯硝化物料流程图制药工艺流程图专家讲座第27页①在工艺流程示意图中表示物料流程图制药工艺流程图专家讲座第28页序号物料名称流量/kgh-1HNO3H2SO4H2O氯苯硝基氯苯总计1补充硫酸

2.40.2

2.62硝酸230

4.7

234.73回收废酸

237.614.7

252.34配制混酸23024019.6

489.65萃取氯苯

403.418.7422.16硝酸损失2.3

2.37硝化液

909.48粗硝基苯

2.40.26.1569.3578.09分离废酸5.2237.682.9

5.7331.410氯苯

416.8

416.811萃取废酸

237.684.44.1

326.112浓缩蒸汽

73.813冷凝液

73.814废水

69.7

69.715回收氯苯

4.1

4.1制药工艺流程图专家讲座第29页制药工艺流程图专家讲座第30页②用框图绘制物料流程图①按确定工艺路线画出流程示意图，反应及过程名称用双框图表示，同时标注过程名称、流程号；②流程图左边为原料和中间体物衡表，包含物料名称、组成、数量、物料流向；③流程图右边为主要副产品及三废物衡表，标注名称、组成、数量、去向等；④物料流向用粗实线表示，其它用细实线表示。制药工艺流程图专家讲座第31页制药工艺流程图专家讲座第32页

∵还未进行设备设计，设备外形无须准确，

用标准要求设备表示方法简化绘制，不要求严格按百分比绘制

制药工艺流程图专家讲座第33页4.带控制点工艺流程图亦称管道及仪