制药工程课程设计-尼可地尔合成工艺设计

天津工业大学 环境与化学工程学院 2016届制药工程课程设计 题目:年产36吨尼克地尔原料药车间工艺设计 报告人： ____ ______________ 班级：___ ___________ 学号：___ ___________ 指导老师：____ ___________ 实习时间：____ __
目录 第一章 产品介绍 ....................................................................... 1 第二章 生产工艺说明 ............................................................... 2 第三章 生产周期 ....................................................................... 5 第四章 物料衡算 ....................................................................... 6 第五章 设备选型 ..................................................................... 10 附件：设备流程图、车间布置图
第一章 产品介绍 1.3产品名称及生产规模 产品名称：尼可地尔 英文名称：Nicorandil 化 学 名：N-(2-羟乙基)烟酰胺硝酸酯 生产规模：36t/a 1.2产品规格 物理性状：针状 熔沸点：熔点92~93℃ 分子式：C8H9N3O4 结构式： 分子量：211.17 1.3产品的重要价值 尼可地尔，又叫做烟浪丁，是一种硝酸酯类物质，可用于治疗缺血性心脏疾病。与硝酸甘油作用相似，但又有所不同。尼可地尔在细胞膜和线粒体水平选择性激活K+-ATP通道，促使冠状动脉和外周血管扩张，随后还原前、后负荷。而且该药物主要主要舒张小动脉，增开心肌及血管平滑肌细胞膜的钾通道，并且不具有耐药性。
第二章 生产工艺说明 2.1产品合成方法 合成本产品所需原料有烟酸、乙醇胺、无水乙醇、碳酸氢钠、发烟硝酸、乙醚、氯化亚砜、氯仿、碳酸钾、无水硫酸镁、乙醇依次经历硝化反应、酰化反应和精制这三个步骤。 产品生产主要反应如下： 1.硝化反应： NH2CH2CH2OH NH2CH2CH2ONO2·HNO3 2.缩合反应 NH2CH2CH2ONO2·HNO3+ 2.2生产工艺流程概述 1.硝化反应 将发烟硝酸通过计量罐置于带有夹套的反应釜中，通冷盐水冷却至-8℃搅拌，缓慢滴加氨基乙醇，滴加完毕，于0℃继续搅拌1 h,减压蒸除过量硝酸，将剩余物倾入冷乙醚中，析出白色沉淀，抽滤至干，得产品 2.合成烟酰氯盐酸盐反应 将烟酸、氯化亚砜加入反应釜中，回流2h。减压蒸馏除去过量氯化亚砜，干燥,得产品粗品。 HNO3
3. 缩合过程 称量碳酸氢钠，从称量罐中加入水和氯仿, 再分次加入加入上述粗品,氯仿置于反应釜中。用冰盐水冷却，搅拌，使温度不超过5 'C，加毕，继续搅拌0.5 h，转移至萃取罐中分出氯仿层，水层用氯仿提取，合并提取液和氯仿层，用10%碳酸钾溶液洗涤，水洗。无水硫酸镁干燥，过滤， 4.精制过程 减压蒸除氯仿，用乙醚一乙醇(体积比1:1)重结晶，得产

品。 2.3生产流程图 2.3.1硝化反应 2.3.2合成烟酰氯盐酸盐反应 硝化产物
2.3.2缩合反应过程 2.3.3精制过程 烟酰氯盐酸盐、硝化产物 粗品 粗品
第三章 生产周期 3.1生产方式：间歇生产 3.2各生产阶段耗时情况 硝化 烟酰氯盐酸盐合成 缩合反应 精制 消耗时间/h 1 2 0.5 —— 其中硝化反应和烟酰氯盐酸盐的合成是分开进行的，故用于反应的总时间是2.5h，记精制以及中间流转过程消耗时间1.5h。所以生产一批产品所用时间是4h。一天可生产6批。 3.3生产情况 产品年产量：36t=36000kg 平均每天产量：36000/300=120kg 每批的产量：120/6=20kg
第四章 物料衡算 根据文献可知，硝化反应收率为86%，烟酰氯盐酸盐合成的收率是70%，缩合精制收率是71%。此外，由于文献中没有提及在各种设备以及转移过程中的损耗，且一般损耗较小，所以将其近似计入各给出的工序损耗内，所以总收率为：86%×70%×71%=42.742% 3.1硝化反应 反应方程式： NH2CH2CH2OH NH2CH2CH2ONO2·HNO3 61.08 63 170.08 3.2合成烟酰氯盐酸盐 反应方程式： 123.11 118.96 178.016 3.3 缩合反应 反应方程式 NH2CH2CH2ONO2·HNO3+ 170.08 178.016 211.1748 根据文献可知：各工序进料出料如下所示： HNO3 + =
（1）硝化反应 进料计算： 氨基乙醇：20÷42.742%=46.79kg 体积46.79÷1020=0.04587m3=45.87L 发烟硝酸：46.79×10÷1895=0.246913m3=246.91L 乙醚：46.79×15.02÷713.4=0.985121m3=985.12L 出料计算： 氨基乙醇硝酸酯：46.79×2.32=108.55kg 发烟硝酸：46.79×8.95÷1895=0.22099m3=220.99L 乙醚：46.79×15.02÷713.4=0.985121m3=985.12L （2）合成烟酰氯盐酸盐 入料 出料 物料名称 规格 质量比 物料名称 规格 质量比 烟酸 98% 0.63w 氯化亚砜 ≥85% 1.12w 氯化亚砜 ≥85% 1.73w 烟酰氯盐酸盐 —— 0.66w 进料计算： 进料 出料 物料名称 规格 质量比 物料名称 规格 质量比 氨基乙醇 ≥99% 1w 发烟硝酸 98% 8.95w 发烟硝酸 98% 10w 乙醚 无水 15.02w 乙醚 无水 15.02w 氨基乙醇硝酸酯 —— 2.32w
烟酸：46.79×0.63=29.48kg 氯化亚砜：46.79×1.73÷1640=0.04936m3=49.36L 出料计算： 氯化亚砜：46.79×1.12÷1640=0.03195m3=31.95L 烟酰氯盐酸盐：46.79×0.66=30.88kg （3）缩合精制反应 入料 出料 物料名称 规格 质量比 物料名称 规格 质量比 碳酸氢钠 99% 1.16w 氯仿 —— 12.63w 氯仿 ≥99.5% 12.63w 氯化钠 —— 0.25w 碳酸钾溶液 10%(质量分数) 12.51w 无水硫酸镁 —— 1.34w 无水硫酸镁 ≥98% 1.34w 水 —— 3.47w 水 去离子水 3.47w 乙醇 —— 1.66w 乙醇 无水 1.66w 乙醚 —— 1.50w 乙醚 无水 1.50w 尼可地尔 —— 0.427w 硝酸钠 —— 0.18w 碳酸氢钠 —— 0.63w 碳酸钾 —— 1.25w 进

料计算： 碳酸氢钠：46.79×1.16=54.28kg 水：46.79×3.47÷1000+585.34×90%÷1000=0.68917m3=689.17L
氯仿：46.79×12.63÷1480=0.399295m3=399.30L 碳酸钾溶液：46.79×12.51=585.34kg 碳酸钾：585.34×10%=58.53kg 乙醇：46.79×1.66÷789=0.09844m3=98.44L 乙醚：46.79×1.5÷1640=0.04279m3=42.80L 无水硫酸镁：46.79×1.34=62.70kg 出料计算： 氯仿：46.79×12.63÷1480=0.399295m3=399.30L 无水硫酸镁：46.79×1.34=62.70kg 乙醇：46.79×1.66÷789=0.09844m3=98.44L 乙醚：46.79×1.5÷1640=0.04279m3=42.80L 氯化钠：46.79×0.25=11.70kg 硝酸钠：46.79×0.18=8.42kg 碳酸氢钠：46.79×0.63=29.48kg 碳酸钾：46.79×1.25=58.49kg 尼可地尔：46.79×0.427=20.00kg 水：46.79×3.47÷1000+585.34×90%÷1000=0.68917m3=689.17L
第五章 设备选型 根据物料衡算结果，可以得出工序中各物料所占体积情况如下所示： 生产天数 300天 每天6批，一批生产20kg产品 工序 物料 投料比 收率 质量/kg 密度/（g?cm-30） 体积/L 终产品 尼可地尔 20 硝化反应 硝酸酯 2.32 0.86 发烟硝酸 10 1.895 246.91 氨基乙醇 1 1.04 45.78 乙醚 15.02 0.7134 985.12 成盐反应 烟酰氯盐酸盐 0.66 30.88 烟酸 0.63 29.48 氯化亚砜 1.73 1.64 49.36 缩合，精制 尼可地尔 20 碳酸氢钠 1.16 54.28 水 3.47 1 689.17 氯仿 12.63 1.48 399.30 碳酸钾 1.25 58.53 乙醇 1.66 0.789 98.44 乙醚 1.5 1.64 42.80 无水硫酸镁 1.34 62.70
反应中有发烟硝酸参与反应，浓度较高，不会对碳钢结垢造成腐蚀，可采用碳钢的反应釜。反应需要较低的温度，因此采用夹套结构。 另外，该工序还有减压蒸馏、过滤、干燥等操作，相应设备如下所示： 图1 反应釜结构示意图 图2 减压蒸馏器 图3 离心过滤器
图4 萃取过滤器 图5 结晶罐 图6 干燥器
所选设备参数如下所示： 设备名称 材质 容积/L 夹套反应釜 碳钢 1500 减压蒸馏器 内衬搪瓷 1500 离心过滤器 碳钢 1500 萃取过滤器 碳钢 1500 结晶罐 不锈钢 1500 干燥器 不锈钢 ——