中试要注意的问题
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概述
工艺过程的概念
在生产过程中凡直接关系到化学合成反应或生物合成途径的次序,条件(包括配料比,温度,反应时间,搅拌方式,后处理方法和精制条件等)通称为工艺条件。
其它过程则成为辅助过程。
一,中试的概念?
当药品研发的实验室工艺完成后,即药品工艺路线经论证确定后,一般都需要经过一个必小型实验规模放大50~100倍的中试放大,以便进一步研究在一定规模装置中各步反应条件的变化规律,并解决实验室阶段未能解决或尚未发现的问题。
简单地说,中试就是小型生产模拟试验,是小试到工业化生产必不可少的环节。
中试试是根据小试实验研究工业化可行的方案,它进一步研究在一定规模的装置中各步化学反应条件的变化规律,并解决实验室中所不能解决或发现的问题,为工业化生产提供设计依据。
虽然化学反应的本质不会因实验生产的不同二改变,但各步化学反应的最佳反应工艺条件,则可能随实验规模和设备等外部条件的不同而改变。
一般来说,中试放大试是快速,高水平到工业化生产的重要过渡阶段,其水平代表工业化的水平。
研究机构一般侧重于小试研究,企业侧重于工业化生产。
但由于人力,物力和资金的关系,中间实验往往被研究机构和企业所忽视。
我们应该体会到原料药的制备应原料药的研发规律,即科学的按照小试-中试-工业化生产的规律进行。
原料药及中间体开发的一般步骤是:文献查阅-小试探索-中试研究-工业化生产。
二,中试的目的
首先来说说中试的目的。
中试是从小试实验到工业化生产必经的过渡环节;在模型化生产设备上基本完成由小试向生产操作过程地过渡,确保按操作规程能始终生产出预定质量标准的产品;是利用在小型的生产设备进行生产的过程,其设备的设计要求,选择及工作原理与大生产基本一致;在小试成熟后,进行中试,研究工业化可行工艺,设备选型,为工业化设计提供依据。
所以,中试放大的目的是验证,复审和完善实验室工艺所研究确定的合成工艺路线,是否成熟、合理,主要经济技术指标是否接近生产要求;研究选定的工业化生产设备结构,材质,安装和车间布置等,为正式生产提供数据和最佳物料量和物料消耗。
总之,中试放大要证明各个化学单元反应的工艺条件和操作过程,在使用规定的原材料的情况下,在模型设备上能生产出预定质量指标的产品,且具有良好的重现性和可靠性。
产品的原材料单耗等经济技术指标能为市场接受;三废的处理方案和措施的制订能为环保部门所接受;安全,防火,防爆等措施能为消防,公安部门所接受;
提供的劳动安全防护措施能为卫生职业病防治部门所接受。
三,中试放大研究的内容
1,生产工艺路线的复审
一般情况下,单元反应的方法和生产工艺路线应在实验室阶段就基本确定。
在中试放大阶段,只是确定具体工艺操作和条件以适应工业化生产。
但是当选定的工艺路线和工艺过程,在中试放大试暴露出难以克服的重大问题时,就需要复审实验室工艺路线,修正其工艺过程。
2,设备材质与型式的选择
开始中试放大时应考虑所需的各种设备的材质和型式,并考查是否合适,尤其应注意接触腐蚀性物料的设备材质的选择。
3,搅拌器型式与搅拌速度的考查
药物合成反应中的反应大多时非均相反应,其反应热效应较大。
在实验室中由于物料体积较小,搅拌效果好,传热,传质的问题表现步明显,但在中试放大时,由于搅拌效率的影响,传热,传质的问题就突出地暴露出来。
因此,中试放大时必须根据物料性质和反应特点注意
研究搅拌器的型式,考察搅拌速度对反应规律的影响,特别时在固液非均相反应时,要选择合乎反应要求的搅拌器型式和时宜的搅拌速度。
4,反应条件的进一步研究
实验室阶段获得的最佳反应条件不一定能符合中试放大的要求。
应该就其中的主要影响因素,如热反应中的加料速度,反应罐的传热面积与传热系数,以及制冷剂等因素进行深入的试验研究,掌握它们在中试装置中的变化规律,以得到更适合的反应条件。
5,工艺流程与操作方法的确定
在中试放大阶段由于处理物料量的增加,因而有必要考虑反应与后处理的操作方法如何适应工业化生产的要求,特别要注意缩短工序,简化操作。
6,原材料和中间体的质量控制
原材料,中间体的物理性质和化工参数的测定。
原材料和中间体质量标准的制定。
四,进行中试的条件实验进行到什么阶段才进行中试呢?简单地说,中试是小试工艺和设备的结合问题。
所以进行中试至少要具备下列条件:
1,小试合成路线已确定,小试工艺已成熟,产品收率稳定且质量可靠。
成熟的小试工艺应具备的条件是:合成路线确定;操作步骤明晰;反应条件确定;提纯方法可靠等。
2,小试的工艺考察已完成。
已取得小试工艺多批次稳定翔实的实验数据;进行了3~5批小试稳定性试验说明该小试工艺稳定可行。
3,对成品的精制,结晶,分离和干燥的方法及要求已确定。
4,建立了质量标准和检测分析方法已成熟确定。
包括最终产品,中间体和原材料的检测分析方法。
5,某些设备,管道材质的耐腐蚀实验已经进行。
6,进行了物料衡算。
7,三废问题已有初步的处理方法。
8,已提出原材料的规格和单耗数量。
9,已提出安全生产的要求。
五,中试放大的方法关于中试放大的方法重要下面几种有:
经验放**非法信息,请发现者报告管理员***:主要是凭借研发经验通过逐级放大(小试装置-中间装置-中型装置-大型装置)来摸索反应器的特征和反应条件。
它也是目前药物合成中采用的主要方法。
相似放**非法信息,请发现者报告管理员***:主要是应用相似原理进行放大。
此法有一定局限性,只适用于物理过程放大。
而不适用于化学过程的放大。
数学模拟放**非法信息,请发现者报告管理员***:是应用计算机技术的放**非法信息,请发现者报告管理员***。
它是工业研究中常用地模拟方法,在兵器工业中应用较为广泛。
现在引入了制药行业,它是今后发展的方向。
此外,微型中间装置的发展也很迅速,即采用微型中间装置替代大型中间装置,为工业化装置提供精确的设计数据。
其优点是费用低廉,建设快。
现在国外地制药设备厂商已注意到这方面的需求,已经设计制造了这类装置。
六,中试放大阶段的任务
中试生产是从实验室过渡到工业生产必有可少的重要环节,是二者之间的桥粱。
中试生产是小试的扩大,是工业生产的缩影,应在工厂或专门的中试车间进行。
中试生产的任务主要有以下十点,实践中可以根据不同情况,分清主次,有计划有组织地进行。
1,工艺路线和单元反应操作方法的最终确定。
在放大中试研究过程中,进一步考核和完善工艺路线,对每一反应步骤和单元操作,均应取得基本稳定的数据。
考核小试提供的合成工艺路线,在工艺条件、设备、原材料等方面是否有特殊要求,是否适合于工业生产。
特别
当原来选定的路线和单元反应方法在中试放大阶段暴露出难以解决的重大问题时,应重新选择其他路线,再按新路线进行中试放大。
2,设备材质和型号的选择。
对于接触腐蚀性物料的设备材质的选择问题尤应注意。
3,搅拌器型式和搅拌速度的考察。
反应很多是非均相的,且反应热效应较大。
在小试时由于物料体积小,搅拌效果好,传热传质问题不明显,但在中试放大时必须根据物料性质和反应特点,注意搅拌型式和搅拌速度对反应的影响规律,以便选择合乎要求的搅拌器和确定适用的搅拌速度。
4,反应条件的进一步研究。
试验室阶段获得的最佳反应条件不一定完全符合中试放大的要求,为此,应就其中主要的影响因素,如加料速度,搅拌效果,反应器的传热面积与传热系数以及制冷剂等因素,进行深入研究,以便掌握其在中间装置中的变化规律。
得到更适用的反应条件。
5,工艺流程和操作方法的确定。
提出整个合成路线的工艺流程,各个单元操作的工艺规程,安全操作要求及制度。
要考虑使反应和后处理操作方法适用工业生产的要求。
特别注意缩短工序,简化操作,提高劳动生产率。
从而最终确定生产工艺流程和操作方法。
6,进行物料衡算,对各步物料进行步规划,提出回收套用和三废处理的措施。
当各步反应条件和操作方法确定后,就应该就一些收率低,副产物多和三废较多的反应进行物料衡算。
反应产品和其他产物的重量总和等于反应前各个物料投量的总和是物料衡算必须达到的精确程度。
以便为解决薄弱环节。
挖潜节能,提高效率,回收副产物并综合利用以及防治三废提供数据。
对无分析方法的化学成分要进行分析方法的研究。
7,原材料,中间体的物理性质和化工常数的测定。
为了解决生产工艺和安全措施中的问题,必须测定某些物料的性质和化工常数,如比热,黏度,爆炸极限等。
8,原材料中间体质量标准的制订。
根据中试研究的结果制订或修订中间体和成品的质量标准,以及分析鉴定方法。
小试中质量标准有欠完善的要根据中试实验进行修订和完善。
9,消耗定额,原材料成本,操作工时与生产周期等的确定。
根据原材料、动力消耗和工时等,初步进行经济技术指标的核算,提出生产成本。
在中试研究总结报告的基础上,可以进行基建设计,制订型号设备的选购计划。
进行非定型设备的设计制造,按照施工图进行生产车间的厂房建筑和设备安装。
在全部生产设备和辅助设备安装完毕。
如试产合格和短期试产稳定即可制订工艺规程,交付生产。
原料药和中间体的中试放大要进行的工作步骤包括:
1,以据小试操作步骤进行物料衡算和中试工艺流程。
物料衡算包括原材料消耗和生产成本估算。
原料消耗表中应包括回收溶剂的回收估算。
工艺流程应是操作步骤和设备结合的综合体现。
2,依据流程图和中试工艺进行中试工艺装置的安装。
其中重要的方面包括:在改装车间是要从安全,通风,采暖,照明,配电等方面加以考虑,依据设备布置来布置操作平台,设备安装和调试。
3,在设备完备的情况下,依据小试操作步骤和流程来编制中试操作规程。
4,同时配合车间人员的操作培训,进行试车。
试车的一般原则是先分步进行,考察每步操作和试车情况,然后在同时进行。
5,开始正式实验。
正式实验过程中要考察的项目主要有:
1),验证工艺,稳定収率。
2),验证小试所用操作。
3),确定产品精制方法。
4),验证溶剂回收套用等方案。
5)验证工业化特殊操作过程。
6),详细观察各步反应热效应。
7),确定安全性措施。
8),制备中间体及成品的批次一般不少于3~5批,以便积累数据,完善中试生产资料。
6,提出工业化生产工艺方案,并确定大生产工艺流程。
这是中试的最终目的。
工业化生产依据中试提供的数据,可行工艺过程和设备选型,进行工业化设计,安装,试车,正式投入生产。
中试生产的原料药供临床试验,属于人用药物。
中试生产的一切活动要符合《药品生产质量管理规范》(GMP),产品的质量和纯度要达到药用标准。
美国FDA规定,在新药申请(NDA)时要提供原料药中试生产(或今后大规模生产)的资料。
七, 试车产品的用途
1),确认产品质量(杂质,溶剂残留等)
2),工作标准品的装备
3),进行必要的降解研究,稳定性研究及方法开发。
4),提供给客户进行初步剂型研究。
有关中试和生产上出现问题之后的分析和处理方法
注意没生产之前要把所有的详细小试过程要考虑到,生产时,要跟踪,以便能找到问题原因,再一个就是要多和工厂的技术员交流,毕竟他们的生产经验要比你丰富。
关键是做小试时就要考虑生产中试可能出现的问题,所谓放大效应对于不同的反应其影响因素也不同,比如对于非均相反应就要考虑放大后搅拌效果的问题,而吸热或放热反应就应考虑传热的问题等,这些都应在做小试时做一些极端实验来考察其影响的大小。
多考虑一下三传一反。
多了解设备的结构和性能。
再有就是做小试时多为放大做条件实验。
不要只看收率不计消耗。
这是做好试生产的心得。
"事发当场大家是什么心理"? 如果不幸出现楼主说的问题。
那应该叫事故了。
如果你主管,别人可是需要你的主意。
所以镇静是处理问题的关键。
在实验之前尽量多考虑,主要是火灾和毒性方面的问题。
我在试生产之前总要先把所有原料的特殊性告诉参加人员。
然后至少强调三遍"安全第一"。
还好,那么多年,还没有出过事。
因为和HCN打交道,我没有犯错误的机会。
试生产阶段期间还要把小试结合起来做就可避免出现大的问题,若出现一些问题后也好分析!
生产中每一步产物均要留样,以便于下一步分析原因,这很重要的!
从我做生产的经验来看,一般直接的放大的因素原因不多,主要还是考虑不周所致。
小试和生产的差别主要有两方面,
一方面是时间因素,一般生产过程的时间会比小试长,估计每个操作步骤所需要的的时间,然后在小试中,尽量模拟生产中的情况,再重复一遍。
关键的地方要考察不同时间对反应的影响。
另一方面是传质因素,特别是有不同相的反应,这点差别可能会比较大。
还有一些放热反应,生产中会体现的更明显一些。
对一些容易飞温的产品,特别要注意。
还有,物料的分离有时也会相差很大,有时所有的过程都很顺利,和小试过程很吻合,但最后过滤或干燥出现了问题。
很另人生气。
主要要考虑所有出现问题的可能的地方,做中试时注意出现问题的规律如何,小试跟着中试走,这样应该不会有太多的疑惑。
当然安全是第一位要考虑的,其它情况都有翻盘的机会,但是出了事故是没有的。
上面各位说得都有理,小试做得要细,要了解设备条件再定小试计划。
中试时,出事要汇报。
改进先要进行小试。
不管出什么问题,收率还是质量问题,关键是不要把东西弄丢了,要考虑物料平衡,所有物料出口包括母液,萃取液等都应先留着,等试产结束后再处理,什么东西都在的话我们就可以分析到底是反应没做好还是后处理有问题,仔细核对小试和中试的条件,应该不难发现问题。
首先要做到大生产试车同时也要从中取样进行同步小试,这才容易发现问题呀,从而避免大的损失了!
尽量考虑周全,原料要检测,核对,原料性质熟悉,是否腐蚀设备,降温设备是否齐全
首先要安全第一,在中试或生产设备能够满足工艺条件的前提下,多进行不同工艺控制条件的小试,确定几种中试的方案,生产的每个过程都不能疏忽,否则出了问题都找不出来。
小试和中试有时是两码事,有时相差很远总之在中试前应把所有的因素尽可能地全部考虑进去,这样生产中还会有想不到的总是出现所以多作小试来验证中试包括一些破坏性的验证,是完全有必要的。
我中试好多次,小试到中试时要注意两者的区别。
能模拟中试就模拟。
投料前小试要做。
注意留样。
出问题好查
中试和小试还是有区别的,小试时要注意你的后处理方式能否在中试中进行,不能仅为做出东西而做,要考虑操作的可行性,比方说油状物的处理,在小瓶子里小瓶好弄,大罐子怎麽办?一般中试都希望只进行固态或液态的转移,后处理方式要尽量满足这个要求。
勤跟踪,中试跟着小试走,每往下做一步中试,相应小试在前做。
我的经验之谈。
小试一定要做好,问题尽量考虑周全。
安全是第一位的,其他可以大胆试。
原料中间体一定要检测,否则死都不知道怎莫死的。
第一两批要做好失败的预案,不要做得太快。
遇到问题要保持冷静,千万不要蛮干。
我的经验是表面越复杂的问题越可能是简单的问题,有时一个阀门就可以搞得你一天不痛快。
安全第一,呵
实验做透就可以了,先几克再几十克再几百克,再几KG,再大生产。
料中间体一定要检测,
中试只要不出安全问题,其它问题出现越多,对你以后大生产都有好处。
如果中试很顺利,而等大生产才出现问题,那时才是真正的烦。
关键是在做小试时就要具有考虑到中试,生产中会出现的问题,当然尽可能拉
关键是在小试中要做好物料恒算,尤其是后处理中的问题,一定要有经济,成本的头脑,在中试,大生产中,工作要有计划性以及预见性,提前预防!如果方法得当,那么剩下的就是能力问题了!有问题,不解决,辞职!
没中试过的可能对中试多少有些畏惧情绪,这很正常,生产上的许多细节都是特别重要的,没中试过可能想不到,但经过之后就不一样了,每个工程师都要走这一步的。
小试几乎很少注意的过滤,传热,容器材质,物料的凝结,乳化,管路直径等等都很可能会困扰我们好久。
多与工人交流,他们其实很了得的,我们绝不能忽视他们呀,否则很不好办的
中试设计是中试是否成功的先决条件,非常重要,要考虑到操作步骤的每一步,有时一个取样点设计不妥可以毁掉你一釜料的试验。
连续化流程的动量估算也听重要,否则可能流程都走不通。
在小试中考虑中试的才质选择也很重要
要注意三废的处理!
小试时要考虑中试的可行性;中试准备时要对所有原料进行小试验证;物料的传送、能量转换等要考虑清楚;小试多进行各种条件试验;出现问题,要解决,问题不解决,不要轻易进行下步;总之一句话,在课题开发时,就要出多方面、从市场化、设备可行化等考虑。
中试跟小试有天壤之别,小试能做合格中试不一定能.因此,中试和生产上出了问题小试不一定能解决.我认为首先应从中试上找原因,然后在小试的基础上模拟中试生产.
很有同感,俺也做了很多中试,怎么讲上面确实很多都是实际经验,其实安全第一,注意现象,注重数据,积累经验,全面掌握。
才最重要。
由于物料处理量的大小悬殊,化学实验室和化工生产之间的差别很大,实验室成果不能全面反映工业生产的实际情况。
实验室研究设备的容量很小,很难对大型工业设备中必然出现的许多工程因素(如传热、传质、流动与混合等)作充分考察,过程开发中的流场、浓度场、温度场、宏观混合、微观混合、单相或多相体系中的混合、分离、传递等。
在连续运转的工业应用上,如何保证设备的稳定和工艺的重现性,其难度不逊于任何其它一种需要“放大”的工艺技术。
何况还有降低工艺成本的问题
首先,要考虑安全问题。
其次考虑设备,第三考虑工艺控制点
小试中的每一步操作都将在中试中体现,只是具象的和抽象的非均匀性放大。
温度也是不能忽略的问题,冬天跟夏天是不一样的。
得熟悉化工单元操作的各个系数,因为中试的目的是大生产,所以中试要以大生产为终点,把小试为一个台阶,不应是小试的又一次简单重复与放大。
大家的分析都很有道理,也是非常有用的实际方案。
我们也应注意:在生产前要好好考虑试验室与生产之间存在哪些不同之处,一一罗列出来,然后进行试验研究。
哪些将有影响:如设备材质、反应温度计的延迟性、搅拌粉撒效果的差异等。
大家说的都比较有道理,也是各抒已见。
我还想再说一点,对于同一类型的不同种类,如差异性不,胆子可以大一些(比如大多数树脂反应,反应机理相同,只是原材料不同)。
但对于不同类型的尤其是新开发的不同机理的,或较复杂的,一定要有大生产的经验,或有相关的人员辅导,否则即使能过了中试,往往在大生产上要碰壁,由余大生产的投资较大,所以失败是灾难性。
因此在此之前,要把各种因素考虑在内,各种指标都在可控之内。
也就是要有预见性及有可能采取的手段。
其实也没什么,要做好中试,第一重要的是要有极好的熟练工人,因为新工艺对操作员工的要求是很高的。
同时在实验室方面,在中试之前就要做好时间、温度等各个反应要素的边缘实验和破坏性实验,这些工作如果做的塌实,那么在中试中万一不幸出现异常,也应该是你已经碰到过的了。
可以在进行一次中试后,总结中试中所能提供的条件,用小试模仿做
试生产阶段期间还要把小试结合起来做就可避免出现大的问题,若出现一些问题后也好分析!主要要考虑所有出现问题的可能的地方,做中试时注意出现问题的规律如何,小试跟着中试走,这样应该不会有太多的疑惑。
当然安全是第一位要考虑的,其它情况都有翻盘的机会,但是出了事故是没有的
在做小试时就要模仿中试过程,考虑如何工业化。
设想每一步在中试时如何实现,这可能对经验要求比较高。
中试时决不能急于赶样,一定要见结果,稳定三批。
出现问题是正常的,中试总结很重要
与设备,工艺,安全等技术人员及操作工密切配合,自己对此工艺生产不管理论,还是实际操作要心中有数。
补充一点,那就是在做放大的时候,一定要让你的老板,你老板的老板明白:你做的东西很难,让他们明白中试与小试的区别,而不仅仅是我们明白。
创造一个良好的外部环境。
个人最好有实际生产操作经验,充分了解装置性能结构;试验时全面考虑生产中不确定因素的影响;中试时,及时跟踪分析、解决,不会出原则问题。
每一步的投料不要轻易的按原始小试的质量放大,一定要注意mol量。
当质量变化大时,mol量也会增大,忽略了可能对生产不利,也是不易察觉的地方。
一定要符合工艺要求的设备,否则不要生产。
工人的工作态度,一定要培训好。
关键点的控制,负责人必须在场。
象回流的,冷凝器是否达标,这里会隐藏许多隐患,特别是产品颜色要求比较严格的。
工业放大必须考虑设备选型(其中包括温度、反应模式等)。
如有需要,我有工艺放大一书。
联系5、、冯伟。