中试放大研究与生产工艺规程制定
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定 10.1.2.2 中试放大的工作步骤 10.1.3 中试放大的装置和中试车间 10.1.4中试放大的安全问题
第二节 物料衡算
10.2.1 物料衡算的理论基础 物料衡算—是研究某一个体系内进、出物料及组成的变化， 即物料平衡。所谓体系就是物料衡算的范围，可以是一个设 备或多个设备，可以是一个单元操作或整个化工过程。
+C H 3 O S O 3 N a+H 2 O
第一节 中试放大研究
原辅材料和中间体的质量控制
原辅材料、中间体的物理性质和化工参数的测定。 如：DMF与强氧化剂以一定比例混合时易引起爆炸。
原辅材料、中间体质量标准的制定。 如：磺胺异嘧啶中间体4-氨基-2,6-二甲基嘧啶：
CH3
3C H 3C N
如：硝基苯电解还原生产对氨基苯酚，中试放大时存在铅阳极的 腐蚀问题，电解槽的定期拆洗等。
第一节 中试放大研究
设备材质与型号的选择
开始中试放大时应考虑所需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。
如：含水1％以下的二甲基亚砜对钢板腐蚀性很小，含水量达到 5％以上时，对钢板有强腐蚀作用。可以用铝板作反应容器。
第二节 物料衡算
每年设备操作时间：
车间每年设备正常开工生产的天数一般以330天计算，其 中余下的36天作为车间检修时间。
工艺技术尚未成熟或腐蚀性大的车间一般采用300天或更 少一些时间计算。
连续操作设备按每年8000～7000h为设计计算的基础。
第二节 物料衡算
10.2.3 物料衡算的步骤 （1）画出流程示意图和衡算范围 （2）画出衡算范围 （3）确定衡算对象及衡算基准 （4）写出物料衡算方程
第一节 中试放大研究
❖ 放大率是指工业百度文库备的设计大小与采集数据用的最大实验设 备大小之间的关系。
❖ 一般反应物为气体的化工过程从实验室设备到中试工厂，放 大率为500-1000，从中试工厂到工业生产，放大率常为 200-500.
❖ 液固态反应的放大率可适当降低。
第一节 中试放大研究
10.1.2 中试放大研究的任务和主要内容
第一节 中试放大研究
经验放大法—主要凭借经验通过逐级放大（试验装置、中间 装置、中型装置、大型装置）来摸索反应器的特征。在合成 药物的工艺研究中，中试放大主要采用经验放大法，也是化 工研究中的主要方法。
相似放大法—主要应用相似理论进行放大。使用于物理过程， 有一定局限性。（非线性）
数学模拟放大法—应用计算机技术的放大法，它是今后发展的 主要方向。（数字工厂）
第一章 化学药物合成路线的设计方法
第一节 中试放大研究 第二节 物料衡算 第三节 生产工艺规程制定
第一节 中试放大研究
11.1.1 中试放大的重要性和方法
❖ 中试是进一步研究在一定规模的工业化装置中各步反应条件的 变化规律，以验证实验室进行的工艺路线的可行性，并解决实 验室中所不能解决或尚未发现的问题。
10.1.2.1 中试放大研究的任务 生产工艺路线和单元操作方法的最终确定
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 就基本选定。在中试放大阶段，只是确定具体工艺操作和条件 以适应工业生产。但是当选定的工艺路线和工艺过程，在中试 放大时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。
物料衡算的理论基础为质量守恒定律： 进入反应器的物料量－流出反应器的物料量－反应器中的转 化量＝反应器中的积累量
第二节 物料衡算
10.2.2 确定物料衡算的计算基准及每年设备操作时间 通常采用的物料衡算的基准有： ①以每批操作为基准，适用于间歇操作设备、标准或定型 设备的物料衡算，化学制药产品的生产间歇操作居多。 ②以单位时间为基准，适用于连续操作设备的物料衡算。 ③以每公斤产品为基准，以确定原辅材料的消耗定额。
第二节 物料衡算
10.2.4 中试放大物料计算的步骤 （1）收集有关计算数据
反应物的配料比，原辅材料、半成品、成品及副产品等的 浓度、纯度或组成，车间总产率，阶段产率，转化率。
✓ 转化率 对某一组分来说，反应物所消耗的物料量与投入反应物料 量之比简称该组分的转化率。一般以百分率表示。
C H 3 O N a , C H 3 O H
C l C H 2 C H ( O C H 3 ) 2
C H 3 O C H 2 C H ( O C H 3 ) 2
氯乙醛缩二甲醇＋20％甲醇钠，140℃，10×105Pa
第一节 中试放大研究
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增加，因而有必要考虑使反应 与后处理的操作方法如何适应工业生产的要求，特别要注意 缩短工序、简化操作。
❖ 中试放大的目的：验证、复审和完善实验室工艺所研究确定的 反应条件，及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，以及物质量和消耗等。
❖ 中试研究上节省经费很可能是不正确的、不完全的，或错误低 放大研究会造成工业装置的设计和操作错误。
❖ 中试放大的方法：经验放大法、相似放大法和数学模拟放大法。
第一节 中试放大研究
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是 非均相反应，其反应热效应较 大。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，特别是在固－ 液非均相反应时，要选择合乎 反应要求的搅拌器型式和适宜 的搅拌速度。
第一节 中试放大研究
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要 求。应该就其中的主要的影响因素，如放热反应中的加料 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， 以得到更合适的反应条件。
如：磺胺-5-甲氧嘧啶的中间体甲氧基乙醛缩二甲酯：
N aN H 2
H 2N
N N
C H 3 C O O N H 4 - H 2 O C H 3 C O N H 2- H 2 OC H 3 C N
CH3
第一节 中试放大研究
物料衡算 安全生产和“三废”防治措施的研究 原材料、中间体的物理性质和化工常数的测定 消耗定额（单耗），原材料成本、操作工时与生产周期的确
第二节 物料衡算
10.2.1 物料衡算的理论基础 物料衡算—是研究某一个体系内进、出物料及组成的变化， 即物料平衡。所谓体系就是物料衡算的范围，可以是一个设 备或多个设备，可以是一个单元操作或整个化工过程。
+C H 3 O S O 3 N a+H 2 O
第一节 中试放大研究
原辅材料和中间体的质量控制
原辅材料、中间体的物理性质和化工参数的测定。 如：DMF与强氧化剂以一定比例混合时易引起爆炸。
原辅材料、中间体质量标准的制定。 如：磺胺异嘧啶中间体4-氨基-2,6-二甲基嘧啶：
CH3
3C H 3C N
如：硝基苯电解还原生产对氨基苯酚，中试放大时存在铅阳极的 腐蚀问题，电解槽的定期拆洗等。
第一节 中试放大研究
设备材质与型号的选择
开始中试放大时应考虑所需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。
如：含水1％以下的二甲基亚砜对钢板腐蚀性很小，含水量达到 5％以上时，对钢板有强腐蚀作用。可以用铝板作反应容器。
第二节 物料衡算
每年设备操作时间：
车间每年设备正常开工生产的天数一般以330天计算，其 中余下的36天作为车间检修时间。
工艺技术尚未成熟或腐蚀性大的车间一般采用300天或更 少一些时间计算。
连续操作设备按每年8000～7000h为设计计算的基础。
第二节 物料衡算
10.2.3 物料衡算的步骤 （1）画出流程示意图和衡算范围 （2）画出衡算范围 （3）确定衡算对象及衡算基准 （4）写出物料衡算方程
第一节 中试放大研究
❖ 放大率是指工业百度文库备的设计大小与采集数据用的最大实验设 备大小之间的关系。
❖ 一般反应物为气体的化工过程从实验室设备到中试工厂，放 大率为500-1000，从中试工厂到工业生产，放大率常为 200-500.
❖ 液固态反应的放大率可适当降低。
第一节 中试放大研究
10.1.2 中试放大研究的任务和主要内容
第一节 中试放大研究
经验放大法—主要凭借经验通过逐级放大（试验装置、中间 装置、中型装置、大型装置）来摸索反应器的特征。在合成 药物的工艺研究中，中试放大主要采用经验放大法，也是化 工研究中的主要方法。
相似放大法—主要应用相似理论进行放大。使用于物理过程， 有一定局限性。（非线性）
数学模拟放大法—应用计算机技术的放大法，它是今后发展的 主要方向。（数字工厂）
第一章 化学药物合成路线的设计方法
第一节 中试放大研究 第二节 物料衡算 第三节 生产工艺规程制定
第一节 中试放大研究
11.1.1 中试放大的重要性和方法
❖ 中试是进一步研究在一定规模的工业化装置中各步反应条件的 变化规律，以验证实验室进行的工艺路线的可行性，并解决实 验室中所不能解决或尚未发现的问题。
10.1.2.1 中试放大研究的任务 生产工艺路线和单元操作方法的最终确定
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 就基本选定。在中试放大阶段，只是确定具体工艺操作和条件 以适应工业生产。但是当选定的工艺路线和工艺过程，在中试 放大时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。
物料衡算的理论基础为质量守恒定律： 进入反应器的物料量－流出反应器的物料量－反应器中的转 化量＝反应器中的积累量
第二节 物料衡算
10.2.2 确定物料衡算的计算基准及每年设备操作时间 通常采用的物料衡算的基准有： ①以每批操作为基准，适用于间歇操作设备、标准或定型 设备的物料衡算，化学制药产品的生产间歇操作居多。 ②以单位时间为基准，适用于连续操作设备的物料衡算。 ③以每公斤产品为基准，以确定原辅材料的消耗定额。
第二节 物料衡算
10.2.4 中试放大物料计算的步骤 （1）收集有关计算数据
反应物的配料比，原辅材料、半成品、成品及副产品等的 浓度、纯度或组成，车间总产率，阶段产率，转化率。
✓ 转化率 对某一组分来说，反应物所消耗的物料量与投入反应物料 量之比简称该组分的转化率。一般以百分率表示。
C H 3 O N a , C H 3 O H
C l C H 2 C H ( O C H 3 ) 2
C H 3 O C H 2 C H ( O C H 3 ) 2
氯乙醛缩二甲醇＋20％甲醇钠，140℃，10×105Pa
第一节 中试放大研究
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增加，因而有必要考虑使反应 与后处理的操作方法如何适应工业生产的要求，特别要注意 缩短工序、简化操作。
❖ 中试放大的目的：验证、复审和完善实验室工艺所研究确定的 反应条件，及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，以及物质量和消耗等。
❖ 中试研究上节省经费很可能是不正确的、不完全的，或错误低 放大研究会造成工业装置的设计和操作错误。
❖ 中试放大的方法：经验放大法、相似放大法和数学模拟放大法。
第一节 中试放大研究
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是 非均相反应，其反应热效应较 大。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，特别是在固－ 液非均相反应时，要选择合乎 反应要求的搅拌器型式和适宜 的搅拌速度。
第一节 中试放大研究
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要 求。应该就其中的主要的影响因素，如放热反应中的加料 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， 以得到更合适的反应条件。
如：磺胺-5-甲氧嘧啶的中间体甲氧基乙醛缩二甲酯：
N aN H 2
H 2N
N N
C H 3 C O O N H 4 - H 2 O C H 3 C O N H 2- H 2 OC H 3 C N
CH3
第一节 中试放大研究
物料衡算 安全生产和“三废”防治措施的研究 原材料、中间体的物理性质和化工常数的测定 消耗定额（单耗），原材料成本、操作工时与生产周期的确