基因工程制药实例PPT
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制药工程学
2011-7
课件制作人：XXX
制药设计 实例
第十章 制药车间设计实例
• 化学制药车间的设计
• 生物发酵车间的设计
•
中药前处理和提取车间设计
•
制剂车间设计
•
基因工程车间设计
重点讲述---化学制药车间设计
化学制药车间特点
1、反应步骤多、工艺路线长、过程较复杂； 2、使用易燃易爆有机溶媒 、有毒有害及腐蚀性物
• （2）、回流反应过程操作条件
•
反应罐：常压回流反应，蒸汽加热，反应温
度77℃
• 回流冷凝器：循环水冷却，单程列管，不锈
钢材质，物料走壳程，循环水走管程。
• （3）、回流冷凝器的冷却水用量及换热面积计算
•
•
回流冷凝器---主要是对反应罐中蒸发的乙酸乙
酯进行冷凝，而乙酸乙酯的蒸发量取决于反应罐加
•
F 反应罐夹套传热面积，为2.6 m2
•
Δt=132-77=55℃(加热蒸汽温度为132℃,
反应温度为77℃)。
•
则Q1=1256╳2.6╳55=179608（kJ/h）。
•
相应的Q2≈179608 kJ/h。
•
计算回流冷凝器的面积及冷却水量：
•
在计算回流冷凝器冷却水量时，忽略回流冷凝器（外
表不保温，77℃） 辐射热损失，仅计算冷凝器传给空气
套加热面积、加热蒸汽的压力以及反应热情况。
• 乙酸乙酯的蒸发： Q1=Q2+Q3
•
式中 Q1 夹套蒸汽给反应液传热量；
•
Q2 乙酸乙酯蒸发热；
•
Q3 反应热，本反应过程为吸热反应，
其反应热较少，可忽略不计。
•
•
Q1=K1FΔt1
•
式中 K1 总传热系数，按类似蒸汽夹套加
热反应液情况取值为：1256kJ/(m2.h.℃)；
•
环丙孕酮：500kg∕年
• 2、年工作日及生产班次
•
年工作日：300天/年，生产班制：3班/天。
二、生产工艺选择及工艺流程设计
1、生产工艺选择
• 本项目设计产品生产工艺资料由建设单位提供。 • 工艺资料---包括各步反应化学方程式、原辅料
配比、操作条件、操作周期、各步反应收率及原辅 料、中间体、成品等物化性质。
• 药物生产过程均需要有系统吸收能量或放出能 量。相应地，外界需对系统提供能量或移出能量。
• 由此确定外供的公用工程消耗，如蒸汽、冷冻 水、循环水等用量。
以Δ6制备过程中的加成回流反应过程为例，计算回 流冷凝器的冷却水用量及冷凝器面积
（1）、加成反应罐容积计算
• 乙酸乙酯投料量为399.6kg，约合443.8L。
的热传导损失。
•
Q2=Q4+Q5
• 式中 Q2 反应器内乙酸乙酯蒸发热，同时也是回 流冷凝器冷凝热；
•
Q4 冷却水带走热量；
•
Q5 冷凝器热损失。
中各物料流的单位为kg/批。
– 乙酸乙酯399.6
TCBQ28
乙酸乙酯18
C000（17α-羟基黄体酮）
加成反应、浓缩
乙酸乙酯313.1
冷冻结晶、离心、洗涤、干燥
母液136（去 回收）
废气3（排放）
NaOH29.6
碱洗、离心、洗涤、干燥
母液1507.5(弃去)
水1480
废气3（排放）
Δ6
2、能量衡算
三、物料衡算和能量衡算
1、物料衡算
•
（以Δ6制备为例）
• （1）、投料及配比
以C000即17α-羟基黄体酮为基准，列出生 产制备Δ6所需投料及配比表。
• （2）、年生产批数计算
• 根据生产工艺，Δ6制备生产周期约为40h，按
2d计算，年工作日取300d，则年生产批数为 300/2=150（批/年）。
行冷冻结晶3.5h，然后进行离心洗涤，结晶物在60℃下烘
干6-8h。
•
C、烘干物进行二次碱洗（4.5h)，然后过滤洗涤，
最后在80℃下干燥6-8h，得Δ6中间体用于下步反应。
（2）、工艺流程设计
• （第一工段Δ6的制备为例）Δ6制备过程涉及到 的单元操作过程：
• ①、间歇回流反应； • ②、减压浓缩； • ③、冷冻结晶； • ④、离心及洗涤； • ⑤、干燥（真空干燥）； • ⑥、萃取（碱洗）； • ⑦、过滤（压滤）； • ⑧、干燥（带压干燥）。
• （3）、物料衡算过程
• ①、每批起始原料投料量计算
•
根据成品的年产量及每步收率（或总收率）
计算起始原料C000的总投料量为2773.68kg/a，则
其批投料量为2773.68/150≈18.5(kg/批)。
• ②、Δ6制备物料衡算
• 依据Δ6制备过程各单元操作的原料单位消耗， 进行物料衡算，并绘出以下的物料平衡图。 图
• TCBQ投料量为28kg，约合9.3L
• C000（17α-羟基黄体酮）投料量为118.5kg， 约合6.2L。
•
以上物质合计443.8+9.3+6.2=459.3(L)。
• 考虑到本步反应为较为温和的吸热反应，故取 装料系数为0.9。
• 计算反应罐容积为459.33/0.9=510 L。选用 500LK型搪玻璃反应罐，其常用参数如下：计算 容积588L,夹套换热面积22.6m2,电机功率2.2kw, 容器内公称压力0.25∽1.0Mpa,夹套内公称压力 0.6Mpa。
（1）、生产方法
• 生产采用化学合成法，以17α-羟基黄体酮作为
起始原料，经过脱氢、加成、酰化、环氧、氯化、 精制等化学、物理过程生产---环丙孕酮产品。
（2）、工艺过程及工序划分
• 本车间分七个工段： • 第一工段为Δ6和Δ1.6的制备，它以17α-羟基
黄体酮为原料，经过第二步脱氢而得； • 第二工段为环丙物制备； • 第三工段为酰化物精品制备； • 第四工段为环氧物制备； • 第五工段为氯化物制备； • 第六工段为环合物制备； • 第七工段为精烘包工段。
质； 3、操作过程中有高温、高压等工艺条件 ； 4、配套公用工程条件要求较高 设计建筑时应考虑
公用工程配套的均衡性、合理性及节能措施； 5、原料药精制岗位有洁净度要求，设计中要---按现
行GMP要求设置精烘包洁净区。
Байду номын сангаас
项目
• 年产500kg环丙孕酮车间工艺设计
一、设计任务书
• 1、产品名称及产量
（3）、化学反应方程式及各步质量收率 •略
2、工艺流程设计
（1）、工艺流程简述
• （以第一工段Δ6的制备为例）
•
A、在反应罐中加入乙酸乙酯，然后加入起始原料
C000（17α-羟基黄体酮）及TCBQ（四氯苯醌），升温回
流溶解，回流反应5h,减压浓缩回收乙酸乙酯。
•
B、回收乙酸乙酯后的反应产物放入冷冻结晶罐进
2011-7
课件制作人：XXX
制药设计 实例
第十章 制药车间设计实例
• 化学制药车间的设计
• 生物发酵车间的设计
•
中药前处理和提取车间设计
•
制剂车间设计
•
基因工程车间设计
重点讲述---化学制药车间设计
化学制药车间特点
1、反应步骤多、工艺路线长、过程较复杂； 2、使用易燃易爆有机溶媒 、有毒有害及腐蚀性物
• （2）、回流反应过程操作条件
•
反应罐：常压回流反应，蒸汽加热，反应温
度77℃
• 回流冷凝器：循环水冷却，单程列管，不锈
钢材质，物料走壳程，循环水走管程。
• （3）、回流冷凝器的冷却水用量及换热面积计算
•
•
回流冷凝器---主要是对反应罐中蒸发的乙酸乙
酯进行冷凝，而乙酸乙酯的蒸发量取决于反应罐加
•
F 反应罐夹套传热面积，为2.6 m2
•
Δt=132-77=55℃(加热蒸汽温度为132℃,
反应温度为77℃)。
•
则Q1=1256╳2.6╳55=179608（kJ/h）。
•
相应的Q2≈179608 kJ/h。
•
计算回流冷凝器的面积及冷却水量：
•
在计算回流冷凝器冷却水量时，忽略回流冷凝器（外
表不保温，77℃） 辐射热损失，仅计算冷凝器传给空气
套加热面积、加热蒸汽的压力以及反应热情况。
• 乙酸乙酯的蒸发： Q1=Q2+Q3
•
式中 Q1 夹套蒸汽给反应液传热量；
•
Q2 乙酸乙酯蒸发热；
•
Q3 反应热，本反应过程为吸热反应，
其反应热较少，可忽略不计。
•
•
Q1=K1FΔt1
•
式中 K1 总传热系数，按类似蒸汽夹套加
热反应液情况取值为：1256kJ/(m2.h.℃)；
•
环丙孕酮：500kg∕年
• 2、年工作日及生产班次
•
年工作日：300天/年，生产班制：3班/天。
二、生产工艺选择及工艺流程设计
1、生产工艺选择
• 本项目设计产品生产工艺资料由建设单位提供。 • 工艺资料---包括各步反应化学方程式、原辅料
配比、操作条件、操作周期、各步反应收率及原辅 料、中间体、成品等物化性质。
• 药物生产过程均需要有系统吸收能量或放出能 量。相应地，外界需对系统提供能量或移出能量。
• 由此确定外供的公用工程消耗，如蒸汽、冷冻 水、循环水等用量。
以Δ6制备过程中的加成回流反应过程为例，计算回 流冷凝器的冷却水用量及冷凝器面积
（1）、加成反应罐容积计算
• 乙酸乙酯投料量为399.6kg，约合443.8L。
的热传导损失。
•
Q2=Q4+Q5
• 式中 Q2 反应器内乙酸乙酯蒸发热，同时也是回 流冷凝器冷凝热；
•
Q4 冷却水带走热量；
•
Q5 冷凝器热损失。
中各物料流的单位为kg/批。
– 乙酸乙酯399.6
TCBQ28
乙酸乙酯18
C000（17α-羟基黄体酮）
加成反应、浓缩
乙酸乙酯313.1
冷冻结晶、离心、洗涤、干燥
母液136（去 回收）
废气3（排放）
NaOH29.6
碱洗、离心、洗涤、干燥
母液1507.5(弃去)
水1480
废气3（排放）
Δ6
2、能量衡算
三、物料衡算和能量衡算
1、物料衡算
•
（以Δ6制备为例）
• （1）、投料及配比
以C000即17α-羟基黄体酮为基准，列出生 产制备Δ6所需投料及配比表。
• （2）、年生产批数计算
• 根据生产工艺，Δ6制备生产周期约为40h，按
2d计算，年工作日取300d，则年生产批数为 300/2=150（批/年）。
行冷冻结晶3.5h，然后进行离心洗涤，结晶物在60℃下烘
干6-8h。
•
C、烘干物进行二次碱洗（4.5h)，然后过滤洗涤，
最后在80℃下干燥6-8h，得Δ6中间体用于下步反应。
（2）、工艺流程设计
• （第一工段Δ6的制备为例）Δ6制备过程涉及到 的单元操作过程：
• ①、间歇回流反应； • ②、减压浓缩； • ③、冷冻结晶； • ④、离心及洗涤； • ⑤、干燥（真空干燥）； • ⑥、萃取（碱洗）； • ⑦、过滤（压滤）； • ⑧、干燥（带压干燥）。
• （3）、物料衡算过程
• ①、每批起始原料投料量计算
•
根据成品的年产量及每步收率（或总收率）
计算起始原料C000的总投料量为2773.68kg/a，则
其批投料量为2773.68/150≈18.5(kg/批)。
• ②、Δ6制备物料衡算
• 依据Δ6制备过程各单元操作的原料单位消耗， 进行物料衡算，并绘出以下的物料平衡图。 图
• TCBQ投料量为28kg，约合9.3L
• C000（17α-羟基黄体酮）投料量为118.5kg， 约合6.2L。
•
以上物质合计443.8+9.3+6.2=459.3(L)。
• 考虑到本步反应为较为温和的吸热反应，故取 装料系数为0.9。
• 计算反应罐容积为459.33/0.9=510 L。选用 500LK型搪玻璃反应罐，其常用参数如下：计算 容积588L,夹套换热面积22.6m2,电机功率2.2kw, 容器内公称压力0.25∽1.0Mpa,夹套内公称压力 0.6Mpa。
（1）、生产方法
• 生产采用化学合成法，以17α-羟基黄体酮作为
起始原料，经过脱氢、加成、酰化、环氧、氯化、 精制等化学、物理过程生产---环丙孕酮产品。
（2）、工艺过程及工序划分
• 本车间分七个工段： • 第一工段为Δ6和Δ1.6的制备，它以17α-羟基
黄体酮为原料，经过第二步脱氢而得； • 第二工段为环丙物制备； • 第三工段为酰化物精品制备； • 第四工段为环氧物制备； • 第五工段为氯化物制备； • 第六工段为环合物制备； • 第七工段为精烘包工段。
质； 3、操作过程中有高温、高压等工艺条件 ； 4、配套公用工程条件要求较高 设计建筑时应考虑
公用工程配套的均衡性、合理性及节能措施； 5、原料药精制岗位有洁净度要求，设计中要---按现
行GMP要求设置精烘包洁净区。
Байду номын сангаас
项目
• 年产500kg环丙孕酮车间工艺设计
一、设计任务书
• 1、产品名称及产量
（3）、化学反应方程式及各步质量收率 •略
2、工艺流程设计
（1）、工艺流程简述
• （以第一工段Δ6的制备为例）
•
A、在反应罐中加入乙酸乙酯，然后加入起始原料
C000（17α-羟基黄体酮）及TCBQ（四氯苯醌），升温回
流溶解，回流反应5h,减压浓缩回收乙酸乙酯。
•
B、回收乙酸乙酯后的反应产物放入冷冻结晶罐进