合成药厂多功能中试车间设计探讨
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常用的容积式计量泵有柱塞型和隔膜型两种,可 以 计 量 ， 排 量 精 度 高 (± 1%以 内 )， 流 量 0~100%可 调，排出压力比一般的泵高，用于压力较高的工 况。用于正压连续蒸馏。 4.4.3 屏蔽泵
屏蔽泵由于不需要填料函和机械密封、无泄 漏、噪声小，常用于输送不含固体颗粒的毒物、易 燃易爆、腐蚀性、放射性以及贵重的液体。 4.4.4 离心泵
1 概述 随着国内药厂新药品种的大力开发，众多企业
加大对新品的开发，以及企业与国内大专院校和科 研机构的强强联合，新品推出非常之快，对于合成 的原料药或中间体一般先经过实验室小试阶段，很 难一步跨越到大生产，往往需要用中试来验证和放 大，同时国外制剂厂商需要从国内购置部分原料药 和中间体，往往量不会太大，大多停留在公斤级数 量，用工业化大生产装置不方便，实验室又较难把 量做大，所以对中试车间的设计和建造显得尤为重 要。下面就以我们具体的一个中试车间项目作为参 考对象，作一些设计上的探讨，希望能起到一些参 考和借鉴作用。 2 中试车间的布局要求 2.1 多功能中试车间的特点
常分普通离心水泵、耐腐蚀离心泵两大类，应 用较广。目前有一种改进型的离心泵，叫自吸泵， 常有不锈钢、氟合金防腐两大类，自吸能力好，泵 的安装操作较方便，通用性比普通离心泵要好。 4.5 干燥烘箱的选型及要求
干燥烘箱从材质上分为不锈钢、搪玻璃两种， 形式分双锥回转式干燥器、静态托盘箱式烘箱、热 风循环烘箱、喷雾干燥器、沸腾干燥器等形式。在 选型上一般要考虑干燥物料的性质(比如光敏性、热 敏性、与空气接触时的氧化稳定性与干燥器材质的 腐蚀性等)，干燥时所需要的温度条件、压力要求、 物料的形状等因素。 4.6 贮槽的选型及要求
在药物合成的中试单元过程中常要用到的设备 有反应釜、冷凝器、贮槽、离心机、干燥器、过滤 器、蒸馏(精馏)塔、层析柱、化工用泵、低温盐水机 组、高温导热油系统、空气压缩机、液氮贮罐、尾 气吸收塔(废气处理用)。 4.1 反应釜的选型及要求
根据工艺需要反应釜的材质大致分为搪玻璃、 玻璃、不锈钢、工程塑料几种，反应釜的容积大致 分为50Ｌ、100L、200L、300L、500L几种，在选型 时采用瘦长非标型，这样在实际试验过程中利用率 高，搅拌效果好，灵活度大。
在药物合成的过程中常要用到以下工艺操作条 件，如反应、回流、浓缩、蒸馏、分水、萃取分 离、过滤、离心、结晶、重结晶、过层析柱、干 燥、筛粉与包装。根据以上特点我们在工艺设计时 根据具体的品种作为设计主线，兼顾常规合成工艺 特点，具有一定的通用性。在中试过程中，往往对 工艺条件，设备的要求，操作的适应性进行一些探 讨和验证工作，设计带控制点的仪表自控过程，把 能具体化的参数都体现出来，便于观察，记录和控 制，一般常用的参数有温度，压力，pH值，液位， 流量，以及高低位的自动报警信号。一般来说，温 度的要求范围要宽(-120℃~250℃)，对于高温来说， 选 用 不 锈 钢 反 应 釜 ， 用 导 热 油 循 环 供 热 ， -25℃ ~150℃可选用搪玻璃、不锈钢反应釜，对于-120℃ ~100 ℃ 选 用 不 锈 钢 反 应 釜 ， 采 用 低 温 循 环 供 冷 系 统，或者用液氮方式制冷。压力的要求通常对于普 通的反应釜来说应满足-0.1MPa~0.25 MPa，其中真 空分普通低真空、蒸馏用的高真空，对于有其他压 力要求的应按具体的工艺压力要求(分高、中、低 压)来设计，并符合相关设计规范。 3.2 精烘包洁净操作室(区)
(1)合成反应步骤多，工艺路线长，过程较复杂； (2)单元操作过程可能有低温 ( 0 ~ -120℃) 、高温
收稿日期：2006-02-07 作者简介：雷新华(1972-), 男, 工程师，从事头孢抗生素的生产和科研 工作。 Tel：0512-65132607 E-mail：leixh@dawnrays
对生产区域采用单层布局，精烘包和辅助区及 公用工程采用局部多层布局，单层厂房内设置多层 操作平台以满足工艺需求和设备位差的要求，操作 平台采用钢结构。 2.5 特种工艺岗位的布局形式
高温反应岗位与普通反应岗位分开，单独布 置，设隔离墙；高压以及氢化岗位以单独的功能间 布置在车间的一端，设有防爆墙和泄爆面。 3 中试车间的工艺条件设计 3.1 普通生产区
配套中试车间的公用工程，利用药厂本身原有 的资源，比如象纯水、低温冷冻盐水、蒸汽、循环 水、压缩空气、液氮和氮气等，高温导热油系统新 增一套，根据工艺所需温度和供热系统的循环量以 及升降温的时间来考虑选型。 4.10 洁净区的净化空调系统的选型及要求
在药物合成时为了达到无菌原料药要求，在洁 净区进行精制、离心、干燥、包装等操作，具体品 种对洁净度等级要求不同，对于法定药品标准中列 有无菌检查项目的原料药，其暴露环境应为10 000级 背景下局部100级，其他原料药的生产暴露环境不低 于300 000级。中试车间由于空间小，采用分散式送 风方式，空调器采用柜式较方便。净化空调系统由 粗效过滤器、温湿度处理器、风机、中效过滤器、 高效过滤器等几个单元组成。风量的大小根据洁净 室的空间大小、室内外的压差、换气次数、洁净度 等级等综合因素确定。 5 中试车间的供电与仪表自控 5.1 供电
·１４·
Pharmaceutical & Engineering Design 2006, 27(3)
医药工程设计
工厂设计
合成药厂多功能中试车间设计探讨
雷新华 曹志新
（苏州东瑞制药（控股）有限公司 江苏苏州 ２１５１２８）
摘要 关键词
主要介绍了合成药厂多功能中试车间设计的有关事项，包括车间的布局、工艺条件的设计、设备的选型、供电与 仪表自控、环保、消防与安全以及原料药精烘包洁净操作区的设计。设计的范围较广，参考借鉴性强。 合成药厂 中试车间 设计 GMP
通常叫过柱子，从材质上来分有玻璃、不锈钢和工 程塑料等几种形式，常用玻璃柱。 4.8 蒸馏塔的选型及要求
在药物合成中，有时需要蒸馏或精馏方式来完 成物质的分离或提纯，所以在设计普通回流蒸馏时 增加一些塔节，内装填料，塔釜一般用搪玻璃或不 锈钢，塔节用不锈钢，填料用不锈钢压延孔板波纹 或鲍尔环从而起到较好的分离作用，塔径和塔高要 根据物料的物化性质和分离效果来定。 4.9 公用工程的选型及要求
冷凝器的形式有列管式、蛇管式、片式、螺旋 板式、翅片式等几种。
在选型时考虑到压力、物料的适应性、腐蚀性、 换热面积、换热效果、安装方便等因素。 4.3 离心与过滤器的选型及要求
离心机选用不锈钢和碳钢衬塑两种材质的三足 式离心机,转鼓直径为450mm和600mm两种就能满足 需要,中试过程中产量一般不会太大,离心操作自动化 程度要求不高。
Discussion of Design of Multi Functions Middle Stage Test Workshop in Synthetic Medicine Factory
Hale Waihona Puke Baidu
LEI Xinhua CAO Zhixin
(SuzhouDong Rui Pharmaceutical Co., Ltd Suzhou 215128)
Abstract :This articlemainly introduced the design of multi functions middle stage test workshop in synthetic medicinefactory, including the layout of the workshop, the design of process conditions, the selection of equipment, power supply and instruments for automatic control, environment protection, fire fightingand the design of cleaning zone for raw medicine refined stoving and packing. The mentioned herein are withaspread scope and canbereferenced in practice. Keywords :Syntheticmedicine factory Middle stage testworkshop Design GMP
(150~250℃ )、 高 压 (0~12.5MPa)、 负 压 (0~-0.1MPa) 等工艺条件；
(3)会使用到易燃易爆，有毒有害的有机溶媒； (4)会使用到一些有腐蚀性的物质； (5)设备的规格和材质要有适应性； (6)通用和互换性要好； (7)灵活性要好，可调节的参数要宽； (8)原料药的精烘包要有洁净度要求。 2.2 中试车间的布局分配 (1)功能区的合理划分，如分普通生产区、公用 工程区、辅助区、洁净操作区等，可以配套中控化 验室； (2)工艺条件相近的靠近布置，差异性大的分开 布置，高压间单独布置； (3)精烘包区域按GMP要求设计，人流和物流分 开； (4)设备的空间布局适当，便于安装和维修； (5)配套全，满足现行的有关防火防爆、消防、 环境保护、职业健康卫生等方面的规范和规定； (6)利用厂房的自然通风和自然采光，便于空气 流通，必要时加装引风排风设施。
根据《药品生产质量管理规范》(GMP)(1998年 修订)要求，目前药品生产厂房根据生产品种不同， 洁净区一般分三十万级、十万级、万级、百级四个 洁净级别，百级区为最高洁净级别。所以在设计时 要综合考虑投资及资源的合理利用，能源的消耗等 因素。洁净室的温、湿度要求(GMP要求)，温度为
18~26℃ ， 相 对 湿 度 为 45~65%。 洁 净 室 与 周 围 的 空 间维持一定的压差，并应按生产工艺要求决定维持 正压差或负压差，不同等级的洁净室以及洁净区与 非洁净区之间的压差应不小于5Pa，洁净区与室外的 压差应不小于10 Pa。洁净室(区)内只布置产品生产 所必要的工艺设备以及空气洁净度等级要求的工序 和工作室，为了减少污染，洁净度高的工序布置在 上风侧，易产生污染的工艺设备布置在靠近回风口 的位置或下风侧。洁净室内的空气净化通过空调净 化系统以及对洁净室的维护管理工作来共同完成。 4 中试车间的设备选型
药物合成中常用到真空泵、离心泵、自吸泵、 计量泵、屏蔽泵、隔膜泵、旋涡泵等型式。 4.4.1 真空泵
常用的真空泵有 W型往复式真空泵、旋片式真 空泵、水环泵、水喷射泵、蒸汽喷射泵、油扩散 泵、罗茨真空泵等几种形式，选用水环泵、水喷射 泵作为普通真空用，选用蒸汽喷射泵、罗茨真空泵 作为高真空用。 4.4.2 容积式计量泵
２００６年 第２７卷 第３期
Pharmaceutical & Engineering Design 2006, 27(3)
医药工程设计
·１５·
2.3 公用工程的配套 公用工程的配套全面,如压缩空气、氮气、冷冻
盐水、液氮、循环水、纯水、蒸汽、高温导热油、 真空、暖通、供电等。 2.4 中试车间厂房的布局形式
中试车间的贮槽一般从用途上分为高位槽、接 受槽及母液槽,从材质上分为玻璃、搪玻璃、陶瓷、 工程塑料等，一般高位槽和接受槽需带刻度，便于 计量，母液槽采用工程塑料(比如PP材料) ，通用性 好，投资少。 4.7 层析柱的选型及要求
在药物合成时，有时用普通方法分离效果不 好，需采用通过层析的方法来分离提纯某一物质，
搅拌形式选用锚式、叶轮式、框式，在实际应 用中再采用一些复合形式，或者加挡板，达到较好 的效果。
搅拌转速(0~130r/min)：减速器电机采用变频可 调，选用最高转速为130r/min的型式，在具体的应用 时采用变频器调节输出三个档位以满足和适应不同 的工艺需要。 4.2 冷凝器的选型及要求
冷凝器材质有玻璃、搪玻璃、不锈钢、石墨等 几种。
过滤器有板框过滤器、吊篮式过滤器、微孔过
２００６年 第２７卷 第３期
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Pharmaceutical & Engineering Design 2006, 27(3)
医药工程设计
滤器、加压叶片式过滤器等几种。 在选型时考虑到受压情况、物料的适应性、腐
蚀性、分离效果、固液悬浮液特性等因素。 4.4 化工用泵的选型及要求
屏蔽泵由于不需要填料函和机械密封、无泄 漏、噪声小，常用于输送不含固体颗粒的毒物、易 燃易爆、腐蚀性、放射性以及贵重的液体。 4.4.4 离心泵
1 概述 随着国内药厂新药品种的大力开发，众多企业
加大对新品的开发，以及企业与国内大专院校和科 研机构的强强联合，新品推出非常之快，对于合成 的原料药或中间体一般先经过实验室小试阶段，很 难一步跨越到大生产，往往需要用中试来验证和放 大，同时国外制剂厂商需要从国内购置部分原料药 和中间体，往往量不会太大，大多停留在公斤级数 量，用工业化大生产装置不方便，实验室又较难把 量做大，所以对中试车间的设计和建造显得尤为重 要。下面就以我们具体的一个中试车间项目作为参 考对象，作一些设计上的探讨，希望能起到一些参 考和借鉴作用。 2 中试车间的布局要求 2.1 多功能中试车间的特点
常分普通离心水泵、耐腐蚀离心泵两大类，应 用较广。目前有一种改进型的离心泵，叫自吸泵， 常有不锈钢、氟合金防腐两大类，自吸能力好，泵 的安装操作较方便，通用性比普通离心泵要好。 4.5 干燥烘箱的选型及要求
干燥烘箱从材质上分为不锈钢、搪玻璃两种， 形式分双锥回转式干燥器、静态托盘箱式烘箱、热 风循环烘箱、喷雾干燥器、沸腾干燥器等形式。在 选型上一般要考虑干燥物料的性质(比如光敏性、热 敏性、与空气接触时的氧化稳定性与干燥器材质的 腐蚀性等)，干燥时所需要的温度条件、压力要求、 物料的形状等因素。 4.6 贮槽的选型及要求
在药物合成的中试单元过程中常要用到的设备 有反应釜、冷凝器、贮槽、离心机、干燥器、过滤 器、蒸馏(精馏)塔、层析柱、化工用泵、低温盐水机 组、高温导热油系统、空气压缩机、液氮贮罐、尾 气吸收塔(废气处理用)。 4.1 反应釜的选型及要求
根据工艺需要反应釜的材质大致分为搪玻璃、 玻璃、不锈钢、工程塑料几种，反应釜的容积大致 分为50Ｌ、100L、200L、300L、500L几种，在选型 时采用瘦长非标型，这样在实际试验过程中利用率 高，搅拌效果好，灵活度大。
在药物合成的过程中常要用到以下工艺操作条 件，如反应、回流、浓缩、蒸馏、分水、萃取分 离、过滤、离心、结晶、重结晶、过层析柱、干 燥、筛粉与包装。根据以上特点我们在工艺设计时 根据具体的品种作为设计主线，兼顾常规合成工艺 特点，具有一定的通用性。在中试过程中，往往对 工艺条件，设备的要求，操作的适应性进行一些探 讨和验证工作，设计带控制点的仪表自控过程，把 能具体化的参数都体现出来，便于观察，记录和控 制，一般常用的参数有温度，压力，pH值，液位， 流量，以及高低位的自动报警信号。一般来说，温 度的要求范围要宽(-120℃~250℃)，对于高温来说， 选 用 不 锈 钢 反 应 釜 ， 用 导 热 油 循 环 供 热 ， -25℃ ~150℃可选用搪玻璃、不锈钢反应釜，对于-120℃ ~100 ℃ 选 用 不 锈 钢 反 应 釜 ， 采 用 低 温 循 环 供 冷 系 统，或者用液氮方式制冷。压力的要求通常对于普 通的反应釜来说应满足-0.1MPa~0.25 MPa，其中真 空分普通低真空、蒸馏用的高真空，对于有其他压 力要求的应按具体的工艺压力要求(分高、中、低 压)来设计，并符合相关设计规范。 3.2 精烘包洁净操作室(区)
(1)合成反应步骤多，工艺路线长，过程较复杂； (2)单元操作过程可能有低温 ( 0 ~ -120℃) 、高温
收稿日期：2006-02-07 作者简介：雷新华(1972-), 男, 工程师，从事头孢抗生素的生产和科研 工作。 Tel：0512-65132607 E-mail：leixh@dawnrays
对生产区域采用单层布局，精烘包和辅助区及 公用工程采用局部多层布局，单层厂房内设置多层 操作平台以满足工艺需求和设备位差的要求，操作 平台采用钢结构。 2.5 特种工艺岗位的布局形式
高温反应岗位与普通反应岗位分开，单独布 置，设隔离墙；高压以及氢化岗位以单独的功能间 布置在车间的一端，设有防爆墙和泄爆面。 3 中试车间的工艺条件设计 3.1 普通生产区
配套中试车间的公用工程，利用药厂本身原有 的资源，比如象纯水、低温冷冻盐水、蒸汽、循环 水、压缩空气、液氮和氮气等，高温导热油系统新 增一套，根据工艺所需温度和供热系统的循环量以 及升降温的时间来考虑选型。 4.10 洁净区的净化空调系统的选型及要求
在药物合成时为了达到无菌原料药要求，在洁 净区进行精制、离心、干燥、包装等操作，具体品 种对洁净度等级要求不同，对于法定药品标准中列 有无菌检查项目的原料药，其暴露环境应为10 000级 背景下局部100级，其他原料药的生产暴露环境不低 于300 000级。中试车间由于空间小，采用分散式送 风方式，空调器采用柜式较方便。净化空调系统由 粗效过滤器、温湿度处理器、风机、中效过滤器、 高效过滤器等几个单元组成。风量的大小根据洁净 室的空间大小、室内外的压差、换气次数、洁净度 等级等综合因素确定。 5 中试车间的供电与仪表自控 5.1 供电
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医药工程设计
工厂设计
合成药厂多功能中试车间设计探讨
雷新华 曹志新
（苏州东瑞制药（控股）有限公司 江苏苏州 ２１５１２８）
摘要 关键词
主要介绍了合成药厂多功能中试车间设计的有关事项，包括车间的布局、工艺条件的设计、设备的选型、供电与 仪表自控、环保、消防与安全以及原料药精烘包洁净操作区的设计。设计的范围较广，参考借鉴性强。 合成药厂 中试车间 设计 GMP
通常叫过柱子，从材质上来分有玻璃、不锈钢和工 程塑料等几种形式，常用玻璃柱。 4.8 蒸馏塔的选型及要求
在药物合成中，有时需要蒸馏或精馏方式来完 成物质的分离或提纯，所以在设计普通回流蒸馏时 增加一些塔节，内装填料，塔釜一般用搪玻璃或不 锈钢，塔节用不锈钢，填料用不锈钢压延孔板波纹 或鲍尔环从而起到较好的分离作用，塔径和塔高要 根据物料的物化性质和分离效果来定。 4.9 公用工程的选型及要求
冷凝器的形式有列管式、蛇管式、片式、螺旋 板式、翅片式等几种。
在选型时考虑到压力、物料的适应性、腐蚀性、 换热面积、换热效果、安装方便等因素。 4.3 离心与过滤器的选型及要求
离心机选用不锈钢和碳钢衬塑两种材质的三足 式离心机,转鼓直径为450mm和600mm两种就能满足 需要,中试过程中产量一般不会太大,离心操作自动化 程度要求不高。
Discussion of Design of Multi Functions Middle Stage Test Workshop in Synthetic Medicine Factory
Hale Waihona Puke Baidu
LEI Xinhua CAO Zhixin
(SuzhouDong Rui Pharmaceutical Co., Ltd Suzhou 215128)
Abstract :This articlemainly introduced the design of multi functions middle stage test workshop in synthetic medicinefactory, including the layout of the workshop, the design of process conditions, the selection of equipment, power supply and instruments for automatic control, environment protection, fire fightingand the design of cleaning zone for raw medicine refined stoving and packing. The mentioned herein are withaspread scope and canbereferenced in practice. Keywords :Syntheticmedicine factory Middle stage testworkshop Design GMP
(150~250℃ )、 高 压 (0~12.5MPa)、 负 压 (0~-0.1MPa) 等工艺条件；
(3)会使用到易燃易爆，有毒有害的有机溶媒； (4)会使用到一些有腐蚀性的物质； (5)设备的规格和材质要有适应性； (6)通用和互换性要好； (7)灵活性要好，可调节的参数要宽； (8)原料药的精烘包要有洁净度要求。 2.2 中试车间的布局分配 (1)功能区的合理划分，如分普通生产区、公用 工程区、辅助区、洁净操作区等，可以配套中控化 验室； (2)工艺条件相近的靠近布置，差异性大的分开 布置，高压间单独布置； (3)精烘包区域按GMP要求设计，人流和物流分 开； (4)设备的空间布局适当，便于安装和维修； (5)配套全，满足现行的有关防火防爆、消防、 环境保护、职业健康卫生等方面的规范和规定； (6)利用厂房的自然通风和自然采光，便于空气 流通，必要时加装引风排风设施。
根据《药品生产质量管理规范》(GMP)(1998年 修订)要求，目前药品生产厂房根据生产品种不同， 洁净区一般分三十万级、十万级、万级、百级四个 洁净级别，百级区为最高洁净级别。所以在设计时 要综合考虑投资及资源的合理利用，能源的消耗等 因素。洁净室的温、湿度要求(GMP要求)，温度为
18~26℃ ， 相 对 湿 度 为 45~65%。 洁 净 室 与 周 围 的 空 间维持一定的压差，并应按生产工艺要求决定维持 正压差或负压差，不同等级的洁净室以及洁净区与 非洁净区之间的压差应不小于5Pa，洁净区与室外的 压差应不小于10 Pa。洁净室(区)内只布置产品生产 所必要的工艺设备以及空气洁净度等级要求的工序 和工作室，为了减少污染，洁净度高的工序布置在 上风侧，易产生污染的工艺设备布置在靠近回风口 的位置或下风侧。洁净室内的空气净化通过空调净 化系统以及对洁净室的维护管理工作来共同完成。 4 中试车间的设备选型
药物合成中常用到真空泵、离心泵、自吸泵、 计量泵、屏蔽泵、隔膜泵、旋涡泵等型式。 4.4.1 真空泵
常用的真空泵有 W型往复式真空泵、旋片式真 空泵、水环泵、水喷射泵、蒸汽喷射泵、油扩散 泵、罗茨真空泵等几种形式，选用水环泵、水喷射 泵作为普通真空用，选用蒸汽喷射泵、罗茨真空泵 作为高真空用。 4.4.2 容积式计量泵
２００６年 第２７卷 第３期
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2.3 公用工程的配套 公用工程的配套全面,如压缩空气、氮气、冷冻
盐水、液氮、循环水、纯水、蒸汽、高温导热油、 真空、暖通、供电等。 2.4 中试车间厂房的布局形式
中试车间的贮槽一般从用途上分为高位槽、接 受槽及母液槽,从材质上分为玻璃、搪玻璃、陶瓷、 工程塑料等，一般高位槽和接受槽需带刻度，便于 计量，母液槽采用工程塑料(比如PP材料) ，通用性 好，投资少。 4.7 层析柱的选型及要求
在药物合成时，有时用普通方法分离效果不 好，需采用通过层析的方法来分离提纯某一物质，
搅拌形式选用锚式、叶轮式、框式，在实际应 用中再采用一些复合形式，或者加挡板，达到较好 的效果。
搅拌转速(0~130r/min)：减速器电机采用变频可 调，选用最高转速为130r/min的型式，在具体的应用 时采用变频器调节输出三个档位以满足和适应不同 的工艺需要。 4.2 冷凝器的选型及要求
冷凝器材质有玻璃、搪玻璃、不锈钢、石墨等 几种。
过滤器有板框过滤器、吊篮式过滤器、微孔过
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医药工程设计
滤器、加压叶片式过滤器等几种。 在选型时考虑到受压情况、物料的适应性、腐
蚀性、分离效果、固液悬浮液特性等因素。 4.4 化工用泵的选型及要求