制药工艺流程图解析

反应拟在间歇釜式反应器中进行，试以反应器为中心， 完善反应过程的工艺流程 ⑴ 对氯硝基苯与氟化钾的反应为固液两相反应 ,需要带 搅拌的釜式反应器
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)
回流冷凝器 氟化钾 环丁砜 对氯硝基苯
冷却水
①在工艺流程示意图中表示的物料流程图
序号 1 序号 2 序号 8 序号 3 R1101 配酸釜 冷却水 序号 5 序号 4 序号 10 序号 6 水蒸汽 R1102 硝化釜 冷却水 R1103 萃取罐 序号 11 水蒸汽 R1104 浓缩釜 序号 14 V1112 接收罐 V1105 连续分离器 序号 7 序号 12 冷却水 序号 9 序号 13 E1101 冷凝器 接真空
方案2:采用闪蒸浓缩,用抽真空降低压力,使T水蒸发↘, 主要靠废酸本身放出的热蒸发水,节省低压蒸汽 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比方案1适宜
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， 建立与之相适应的工艺流程 例如,设计和完善工艺流程时: # 常以单元操作或单元反应为中心 ,标明进料和出料的名 称、数量、组成和工艺条件 # 根据单元操作或单元反应过程的T、Q效应等,确定传热设 备和载能介质的技术规格 # 根据单元操作或单元反应过程的参数显示和控制方式 , 确定仪表和自动控制方案 # 根据单元操作或单元反应过程的燃烧、爆炸、毒害情况, 确定响应的安全、技术措施 # 根据单元操作或单元反应过程所产生的污染物 ,确定相 应的污染治理方案
②用框图绘制物料流程图
① 按确定的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的物衡表，包括 物料名称、组成、数量、物料的流向； ③ 流程图右边为主要副产品及三废的物衡表， 标注名称、组成、数量、去向等； ④ 物料的流向用粗实线表示，其它用细实线表 示。
方案3：硝化－分离－萃取－浓缩方案
补充硫酸 回收硫酸 连 续 分 离 器 氯苯 水蒸汽 硝 化 釜 冷却水 回收氯苯 接 收 罐 浓 缩 釜 去水处理 硝酸 粗硝基物去精制
接真空
配 酸 釜 冷却水
冷凝器
冷却水
萃 取 罐
水蒸汽
浓缩工序 用回收的硫酸配制硝化混酸，从而大大降低了硫酸的单耗。
又如，许多药物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的未反应原 料、副产物和产物。 在这些药物的工艺流程设计中，若能实现反应母液 的循环套用或经适当处理后套用，则不仅能降低原 辅材料消耗，提高产品收率，而且能减少环境污染。 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的回收与套用。 若设计得当，则可构成溶剂的闭路循环，既降低了 溶剂单耗，又减少了环境污染。
的重要措施。
例1：混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯
混酸组成：HNO3 47%、H2SO4 49%、H2O 4%；氯苯与混酸中HNO3的摩尔配比为1:1.1， 硝化温度：80℃；硝化时间：3h；硝化废酸中 含硝酸<1.6%，含混合硝基氯苯为获得混合硝 基氯苯量的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，混酸中尚有少量硝基氯苯 及未完全反应的硝酸；同时，废酸中含有大量 不参加反应的H2SO4；如何充分利用未反应的 硝酸及回收混酸层中的硝基氯苯和H2SO4是决 定合成工艺的关键。
序号 15
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
物料名称 补充硫酸 硝酸 回收废酸 配制混酸 萃取氯苯 硝酸损失 硝化液 粗硝基苯 分离废酸 氯苯 萃取废酸 浓缩蒸汽 冷凝液 废水 回收氯苯
HNO3
230 230 2.3
H2SO4 2.4
237.6 240
5.2
阿司匹林工艺流程框图
蒸汽、水 醋酐 酰化 水杨酸 母液 结晶 离心脱水 气流干燥 冷冻盐水 水
阿司匹林
包装
过筛
旋风分离
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 的竖向关系； Ⅱ、反映全部原料、中间体和三废的名称及 流向； ②例：阿司匹林工艺流程示意图
工 程 设 计
1. 工艺流程框图
工艺路线和生产方法确定后，物料衡算前 绘制的一种定性图纸，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
1、工艺流程设计中的方案比较 例：混酸硝化苯制备硝基苯
混酸组成：HNO3 5%、H2SO4 65%、H2O 30%；苯与混酸中HNO3的摩尔配比为1:1.1， 反应压力：0.46MPa；反应温度：130℃；反 应后的硝化液进入连续分离器，分离出的酸 性硝基苯和废酸的温度约为120℃；酸性硝基 苯经冷却、碱洗、水洗等处理工序后送精制 工段。
例 工业生产中，硝化混酸的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的工艺流
程
在实验室非常简单,将水、硫酸、硝酸 按一定的配比和
程序加入烧杯中,并用玻璃棒搅拌均匀即可
但工业混酸的配置: ●首先，配制混酸需有一台带有夹套的搅拌釜 ●其次，混酸配制采用间歇操作，是间歇过程。为保证 硫酸与硝酸的配比，应设置硫酸计量罐和硝酸计量罐
硫酸 计量罐
硝酸 计量罐
废酸 计量槽
搅 拌 釜 硫酸 硝酸 冷却水 回收废酸
硫酸 贮罐 泵 泵
硝酸 贮罐
混酸 贮罐
去硝化
废酸 贮罐 泵
图
混酸配制过程的工艺流程示意图
例 在合成抗菌药诺氟沙星的生产中，以对氯硝基苯为 原料制备对氟硝基苯的反应方程式为
NO2 + KF Cl 170~180 0 C ·¶ » ¡ í ¿ F NO 2 + KCl
⑸安全技术措施
在药品生产中，所处理的物料常常是易燃、易爆和有毒 的物质∴安全问题十分突出。在工艺流程设计中，对 所设计的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的各种 安全问题，应进行认真而细致的分析，制订出切实可 靠的安全技术措施。
报警装置 事故贮槽 安全水封、安全阀或爆破片
方案1：硝化－分层方案
硫酸 水 硝酸 配 酸 釜 冷却水 氯苯 水蒸汽 硝 化 釜 冷却水 分离废酸出售 连 续 分 离 器
粗硝基物去精制
方案2：硝化－分离－萃取方案
硫酸 水 连 续 分 离 器 氯苯 水蒸汽 硝 化 釜 冷却水 萃取废酸出售 硝酸 粗硝基物去精制
配 酸 釜 冷却水
萃 取 罐
既回收 了硝化 废酸中 未反应 的硝酸， 又提高 了硝基 氯苯的 收率。
阿司匹林工艺流程示意图
冷却水 冷凝器 醋酐、水杨酸 接真空
水蒸汽 酰 化 釜 冷却水 水 结 晶 釜 冷冻盐水
气 流 干 燥 器
旋 风 分 离 器 过 筛 机
旋 风 分 离 器
母液泵
离心机 母液贮槽 成品
３. 物料流程图
以图形和表格相结合的形式反映设计计算结果的图 样，编入正规设计文件中。 Ⅰ．内容： ① 图形中包括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、辅助材料和三废等的代号，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、温度状态及来源去向等； ④ 标题栏：图名、图号、设计阶段等。 Ⅱ．例：氯苯硝化物料流程图

⑷能量的回收与利用
在工艺流程设计中，充分考虑能量的回收与利用，以提 高能量利用率，降低能量单耗，是降低产品成本的又一重 要措施。
如,在硝化混酸配制的工艺流程中,为减少输送物料能耗, 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相应的计量罐后 ,可借助 重力流入搅拌釜,配制好的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的工艺流程设计中，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的余热，以达到降低能耗和产品 成本的目的。
一、工艺流程的设计和选择
• 一般制药生产过程包括三个阶段:
原料→预处理→化学反应→分离纯化→产品→制剂→药
生产同一种产品多数情况下可采用多种不同 的生产路线，即使采用相同的原料路线，具体 的工艺安排或操作指标也有差别，到底采用哪 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，同时又完全环保的工艺路线（即可对 各方案进行比较，找到经济安全环保生产工艺 路线）。
稀碱、水
去水处理
粗硝基苯 去精制工段
泵
循环酸罐
回收苯
方案1与方案2的比较:
⑴酸性硝基苯的显热的利用不同:
方案1:酸性硝基苯Q放 Q
冷却水
浪费热量和消耗冷却水 加热原料苯回收Q 但增加一台换热器
方案2:设间接换热器酸性硝基苯Q放 节省冷却水和加热苯的蒸汽 ⑵ 废酸浓缩方法不同:
方案1:采用常压浓缩,消耗大量低压蒸汽
方案1：间接水冷－常压浓缩方案
硝酸、硫酸 循环废酸 酸性硝基苯 连 续 分 离 器 废 酸 罐 水蒸汽 硝 化 釜 浓 缩 罐 冷凝器 冷却水 接 收 罐 中 间 罐 稀碱、水 配 酸 釜 冷却水 苯
中 和 器 冷却水
去水处理 粗硝基苯 去精制工段
泵
循环酸罐
回收苯
方案2：原料预热－闪蒸浓缩方案
硝酸、硫酸 循环废酸 配 酸 釜 冷却水 热苯 酸性硝基苯 连 续 分 离 器 废 酸 罐 冷凝器 冷却水 水蒸汽 硝 化 釜 闪 蒸 罐 接 收 罐 换热器 中 间 罐 原料苯 接真空 中 和 器 冷却水
溢流管
设置排空阀 防雷装置
阻火器
接地装置
二、工艺流程图
初步设计阶段：工艺流程框图(Block Flow Sheet) 工艺流程示意图(Simplified Flow Sheet) 工艺流程图(Process Flow Diagram, PFD) 物料流程图 带控制点工艺流程图 (Process Control Diagram, 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 &Instrumentation Diagram, PID)
2.4 237.6 237.6
流量/kgh-1 H2O 氯苯 硝基氯苯 总计 0.2 2.6 4.7 234.7 14.7 252.3 19.6 489.6 18.7 403.4 422.1 2.3 909.4 569.3 0.2 6.1 578.0 5.7 82.9 331.4 416.8 416.8 84.4 4.1 326.1 73.8 73.8 69.7 69.7 4.1 4.1
3、工艺流程设计中应考虑的技术问题
⑴ 生产方式的选择 连续生产 产品的生产方式 间歇生产 联合生产方式
⑵ 提高设备利用率
产品的生产过程都是由一系列单元操作或单元反应过程 所组成的，在工艺流程设计中，保持各单元操作或单
元反应设备之间的能力平衡，提高设备利用率，
是设计者必须考虑的技术问题
其原则如下：
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,
氟 化 釜
用冷却水冷却,回收易挥发 组分
环丁砜 去三废
导热油 接真空
⑷∵固液非均相反应,反应液冷
抽滤器
去精制
Leabharlann Baidu
却后,其中的固体应滤除∴在反 应器下部设过滤器 ∵溶剂等沸点较高,可采用真空 过滤
图4-15 氟化反应过程的工艺流程示意图
●第三，在工业生产中，要配制一定浓度的混酸，通常 并不加水调节，而是用硝化后回收的废酸来调节
∴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 由贮罐送入计量罐的方式。如采用泵输送时，则应设 置相应的送料泵
此外，在计量罐和贮罐之间应设置相应的溢流管 ● 第六，为了贮存配制好的硝化混酸，应设置相应的混 酸贮罐 最后设计出工业混酸配制过程的工艺流程如图所示
1. 反应中间产物不易变质时，工艺流程采用 不同生产能力的容器，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，工艺流程采用相 同生产能力的容器，实行生产周期长的多 釜生产，生产周期短的少釜生产的原则；
⑶物料的回收与利用
在工艺流程设计中，充分考虑物料的回收与再利用， 以降低原辅材料消耗，提高产品收率，是降低产品成本