制藥工藝學(xué)(化藥工藝4)

1、 中試放大的研究內(nèi)容1 物料衡算2生產(chǎn)工藝規(guī)程3第四章 化學(xué)制藥工藝的放大第一頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容 中試放大又叫中間試驗(yàn), 目的是驗(yàn)證、復(fù)審和完善實(shí)驗(yàn)室工藝所研究確定的反響條件，及研究選定的工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、安裝和車間布置等，為正式生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)，以及物質(zhì)量和消耗等。第二頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容 概 述 1.工藝過程在生產(chǎn)過程中凡直接關(guān)系到化學(xué)合成反響或生物合成途徑的次序、條件配料比、溫度、反響時間、攪拌方式、后處理方法和精制條件等統(tǒng)稱為工藝條件。由原料到成品之間的各個相互連接的單元操作過程及其質(zhì)量監(jiān)控是生產(chǎn)工藝過程。一個產(chǎn)品由假設(shè)干個車間線完成生

2、產(chǎn)。第三頁，共一百二十二頁。 2. 輔助過程其它過程包括動力供給、原料供給、包裝、儲運(yùn)、三廢處理等那么成為輔助過程。3. 放大的概念 將實(shí)驗(yàn)室和中試車間試驗(yàn)取得的研究結(jié)果應(yīng)用到大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)中的過程就是放大。 工藝的放大包括實(shí)驗(yàn)室、小量試制、中試工廠車間和生產(chǎn)車間4個步驟。一、中試放大的研究內(nèi)容第四頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容 1實(shí)驗(yàn)室研究階段：新藥研究的探索階段，目的是發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物和對先導(dǎo)化合物的結(jié)構(gòu)修飾，找出新藥苗頭。任務(wù)通過實(shí)驗(yàn)找出科學(xué)合理的合成路線和最佳答案反響條件盡快完成化合物的合成；利用各種手段，確證化學(xué)結(jié)構(gòu)；測定化合物的主要物理參數(shù)，了解化合物的一般性質(zhì)。第五頁

3、，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容 2實(shí)驗(yàn)室小試：在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的條件下進(jìn)行，提供足夠數(shù)量的藥物供臨床前評價?？疾楣に噮?shù)、設(shè)備與原料，轉(zhuǎn)化率，收率，本錢估算等。目的是為中試做技術(shù)準(zhǔn)備。要求收率穩(wěn)定，質(zhì)量可靠。確定操作條件，制成品、半成品、中間品、原料等建立相應(yīng)的分析方法。第六頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容 1選擇比較成熟的工藝路線 合成步驟短，總產(chǎn)率高，設(shè)備技術(shù)條件和工藝 流程簡單，原材料來源充裕而且廉價。 2用工業(yè)級原料代替化學(xué)試劑 找出工業(yè)級原料生產(chǎn)的最佳答案反響條件和處理方 法，到達(dá)優(yōu)質(zhì)、價廉和高產(chǎn)的目的。第七頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容 3原料和溶劑的回

4、收套用 溶劑中含有的反響副產(chǎn)物，反響不完全的剩余 原料，揮發(fā)性雜質(zhì)等。 4平安生產(chǎn)和環(huán)境衛(wèi)生 去掉有毒物質(zhì)和有害氣體參與的合成反響，提 出“三廢處理方案。第八頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容3中試放大：把實(shí)驗(yàn)室小試研究確定的工藝路線與條件，放大50100倍的中等規(guī)模，進(jìn)行工藝試驗(yàn)，工業(yè)化生產(chǎn)考查、優(yōu)化，包括產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益、勞動強(qiáng)度等，確定最佳答案操作條件。目的是為車間設(shè)計(jì)、施工安裝、中間質(zhì)控，制定質(zhì)量要求與規(guī)程提供數(shù)據(jù)和資料。第九頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容 制定車間生產(chǎn)工藝：在大型設(shè)備和車間投入生產(chǎn)，試制假設(shè)干批號后，制定出生產(chǎn)工藝規(guī)程。4工業(yè)化生產(chǎn)階段第十頁，共

5、一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容 中試放大的重要性1.以便進(jìn)一步研究在一定規(guī)模裝置中操作參數(shù)和條件的變化規(guī)律，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室工藝路線的可行性，并解決實(shí)驗(yàn)室階段未能解決或尚未發(fā)現(xiàn)的問題。2.為新藥開發(fā)過程提供一定數(shù)量的樣品，通常需要210kg數(shù)量。第十一頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容 中試放大的重要性 3.確定工藝路線后，每步化學(xué)合成反響或生物合成反響不會因小試、中試放大和大型生產(chǎn)條件不同而有明顯變化，但各步最佳答案工藝條件，那么隨試驗(yàn)規(guī)模和設(shè)備等外部條件的不同而有可能需要調(diào)整。第十二頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容 中試放大的重要性 4.為原料藥的生產(chǎn)報批和新藥審批提供最

6、主要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 5.為產(chǎn)品投產(chǎn)前的GMP認(rèn)證打下一定的根底。第十三頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容 中試放大的研究的條件 1.小試工藝收率穩(wěn)定，質(zhì)量可靠。 2.操作條件確實(shí)定。 3.產(chǎn)品、中間體、原料分析方法確實(shí)定。 4.小試用試劑不影響收率、質(zhì)量。第十四頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容 中試放大的研究的條件 5.進(jìn)行物料衡算及計(jì)算所需原料本錢。 6.“三廢量的計(jì)算。 7.工藝中的本卷須知、平安問題提出，并有 防范措施。第十五頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容 中試放大研究的根本方法 中試放大的方法有： 逐級經(jīng)驗(yàn)放大法 相似放大法 數(shù)學(xué)模擬放大法第十六頁，共一百二

7、十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容逐級經(jīng)驗(yàn)放大法 主要憑借經(jīng)驗(yàn)通過逐級放大試驗(yàn)裝置中間裝置中型裝置大型裝置來摸索反響器的特征。是制藥工藝研究和藥物合成科研中的主要方法。前提條件放大的反響裝置必須與提供經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的裝置保持完全相同的操作條件。第十七頁，共一百二十二頁。攪拌反響器構(gòu)成：一、中試放大的研究內(nèi)容第十八頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容 攪拌器的選型原那么？ 攪拌反響器的放大準(zhǔn)那么？攪拌反響器放大設(shè)計(jì)的根底第十九頁，共一百二十二頁。常用的攪拌器：一、中試放大的研究內(nèi)容第二十頁，共一百二十二頁。錐螺帶(VCR)前進(jìn)式(AR)最大葉片式泛能式葉片組合式扭格子式EKATO同軸多臂行星式真空乳

8、化釜新型立式攪拌第二十一頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容攪拌器的分類選型第二十二頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容攪拌器的分類選型第二十三頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容第二十四頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容第二十五頁，共一百二十二頁。1.空心夾套3.螺旋導(dǎo)流板夾套2.半管夾套5.內(nèi)部夾套常用的夾套：一、中試放大的研究內(nèi)容第二十六頁，共一百二十二頁。常用的擋板：一、中試放大的研究內(nèi)容第二十七頁，共一百二十二頁。常用的內(nèi)冷管：一、中試放大的研究內(nèi)容第二十八頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容1幾何相似放大。按反響器各部件的幾何尺寸比例進(jìn)行放大，放大倍

9、數(shù)是實(shí)際反響器體積的倍數(shù)。當(dāng)體積放大時，反響器的高度和直徑均放大 。第二十九頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容式中: 反響器的高度，m；反響器的內(nèi)徑，m；下標(biāo)“1-模型反響器下標(biāo),“2放大的反響器。反響器的體積，m3；假設(shè)按幾何相似放大法，當(dāng)體積增加10倍時，生物反響器的直徑和高度均放大101/3倍。第三十頁，共一百二十二頁。ha=1Di/4hb=1ha/10=1Di/40一、中試放大的研究內(nèi)容第三十一頁，共一百二十二頁。體積 橢圓形封頭體積：反響器的總體積：一、中試放大的研究內(nèi)容第三十二頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容2恒定等體積攪拌功率放大，是一般化學(xué)反響器的放大準(zhǔn)那么。

10、 以單位體積液體所分配的攪拌軸功率相同這一準(zhǔn)那么進(jìn)行的反響器的放大，是一般機(jī)械攪拌式化學(xué)反響器的放大準(zhǔn)那么。 第三十三頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容根據(jù)第三十四頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容3恒定混合時間放大 混合時間是指在反響器中參加物料，到它們被混合均勻時所需的時間。在小反響器中，比較容易混合均勻，而在大反響器中，那么較為困難。第三十五頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容對于幾何相似的反響器，時，從上式可以得出：注意 經(jīng)驗(yàn)放大法適用于反響器的攪拌形式、結(jié)構(gòu)等反響條件相似的情況，而且放大倍數(shù)不宜過大。第三十六頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容 例：某廠在

11、100L的機(jī)械攪拌反響罐中進(jìn)行對氨基苯酚生產(chǎn)試驗(yàn)，所用的原料為對硝基苯酚，并獲得良好的試驗(yàn)效果，反響液的密度1020kg/m3。 現(xiàn)擬放大至20m3生產(chǎn)罐。試驗(yàn)罐的尺寸為：直徑D375mm，攪拌葉輪Di=125mm，高徑比H/D2.4，液深HL1.5D，4塊擋板的W/D0.1；裝液量為60L，使用兩檔圓盤六直葉渦輪攪拌器，轉(zhuǎn)速n為350r/min。試用P/VL相等的原那么進(jìn)行放大計(jì)算。第三十七頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容對試驗(yàn)罐，有同理，對放大罐，有根據(jù)P/VL相等原那么，那么有第三十八頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容由題設(shè)，知n1350r/min，Di1=125mm按

12、照幾何相似原那么放大，放大罐的Di2=0.72m用Di1和Di2的值代入，可求得出放大罐的攪拌轉(zhuǎn)速：第三十九頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容項(xiàng) 目試驗(yàn)罐放大罐公稱體積V/m30.120裝料體積VL/m30.0612放大倍數(shù)1200高徑比H/D2.42.4液柱高VL/D1.51.5攪拌轉(zhuǎn)速n350109第四十頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容相似放大法 根據(jù)相似理論，保持無因次準(zhǔn)數(shù)相似準(zhǔn)數(shù)相等的原那么進(jìn)行放大?；趯^程的了解，確定影響因素，用因次分析求得相似準(zhǔn)數(shù)，根據(jù)相似理論的第一定律，系統(tǒng)相似時同一相似準(zhǔn)數(shù)的數(shù)值相同，計(jì)算后，進(jìn)行放大。第四十一頁，共一百二十二頁。一、中試放

13、大的研究內(nèi)容數(shù)學(xué)模擬放大法 數(shù)學(xué)模擬放大是用數(shù)學(xué)方程式表述實(shí)際過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，然后計(jì)算機(jī)模擬研究、設(shè)計(jì)，放大。 一般地，先對過程進(jìn)行合理簡化，提出物理模型，模擬實(shí)際過程。再對物理模型進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，從而得到數(shù)學(xué)模型。最后在計(jì)算機(jī)上研究各參數(shù)的變化對過程的影響。第四十二頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容 中試放大的研究內(nèi)容1.生產(chǎn)工藝路線的復(fù)審 在中試放大階段，只是確定具體工藝操作和條件以適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)。但是中選定的工藝路線和工藝過程，在中試放大時暴露出難以克服的重大問題時，就需要復(fù)審實(shí)驗(yàn)室工藝路線，修正其工藝過程。第四十三頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容2.設(shè)備材質(zhì)與型式的選擇

14、開始中試放大時應(yīng)考慮所需各種設(shè)備的材質(zhì)和型式，并考查是否適宜，尤其應(yīng)注意接觸腐蝕性物料的設(shè)備材質(zhì)的選擇。第四十四頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容 一般來講，如果反響是在酸性介質(zhì)中進(jìn)行，就要用防酸材料的設(shè)備,如搪玻璃容器。如果是在堿性介質(zhì)中反響，就得采用防堿材料的設(shè)備，如不銹鋼設(shè)備。貯存濃鹽酸應(yīng)采用玻璃容器，貯存濃硫酸應(yīng)采用鐵制容器，貯存濃硝酸應(yīng)采用鋁制容器。第四十五頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容3.攪拌器型式與攪拌速度的考查 藥物合成反響中的反響大多是非均相反響，其反響熱效應(yīng)較大。 在實(shí)驗(yàn)室中由于物料體積較小，攪拌效率好，傳熱、傳質(zhì)的問題表現(xiàn)不明顯，但是在中試放大時，由于

15、攪拌效率的影響，傳熱，傳質(zhì)的問題就突出地暴露出來。第四十六頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容 因此，中試放大時必須根據(jù)物料性質(zhì)和反響特點(diǎn)注意研究攪拌器的型式，考察攪拌速度對反響規(guī)律的影響，特別是在固液非均相反響時，要選擇符合反響要求的攪拌器型式和適宜的攪拌速度。第四十七頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容4.反響條件的進(jìn)一步研究 實(shí)驗(yàn)室階段獲得的最佳答案反響條件不一定能符合中試放大要求。應(yīng)該就其中的主要的影響因素，如放熱反響中的加料速度，反響罐的傳熱面積與傳熱系數(shù)，以及制冷劑等因素進(jìn)行深入的試驗(yàn)研究，掌握它們在中試裝置中的變化規(guī)律，以得到更適宜的反響條件。第四十八頁，共一百二十二

16、頁。 例如：磺胺5甲氧嘧啶生產(chǎn)的中間體甲氧基乙醛縮二甲酯是由氯乙醛縮二甲酯與甲醇鈉反響制得的。 ClCH2CH(OCH3)2 CH3OCH2CH(OCH3)2 實(shí)驗(yàn)室階段甲醇鈉濃度用20左右，在反響罐內(nèi)顯示10105Pa的壓力時，反響溫度才能到達(dá)為140。中試時在反響罐上安裝了分餾塔，隨著甲醇餾分流出，罐內(nèi)甲醇鈉濃度逐漸升高，同時反響生成物沸點(diǎn)較高，反響物可在常壓下順利加熱到140 ，從而把原來加壓條件改進(jìn)為常壓條件。CH3ONa一、中試放大的研究內(nèi)容第四十九頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容5.工藝流程與操作方法確實(shí)定 在中試放大階段由于處理物料增加，因而又必要考慮使反響與后處理的操

17、作方法如何適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的要求，特別要注意縮短工序、簡化操作。主要從加料方法、物料別離和輸送等方面考慮。第五十頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容6.原輔材料和中間體的質(zhì)量控制 1)原輔材料、中間體的物理性質(zhì)和化工參數(shù)的測定。如比熱、粘度、爆炸極限等。 2)原輔材料、中間體質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定。第五十一頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容 7.平安生產(chǎn)與“三廢防治措施的研究 小試時由于原料用量少，平安生產(chǎn)與“三廢問題不時很明顯，但在中試階段，原料用量多，平安生產(chǎn)與“三廢問題就會明顯暴露出來，因此，在該階段應(yīng)就使用易燃、易爆和有毒物質(zhì)的平安生產(chǎn)和勞動保護(hù)等問題進(jìn)行研究，提出妥善的平安技術(shù)措施

18、。第五十二頁，共一百二十二頁。一、中試放大的研究內(nèi)容 8.消耗定額、原料本錢、操作工時與生產(chǎn)周期的計(jì)算。1成品所消耗各種物料的千克數(shù)。1成品所消耗各種物料價值的總和。每一操作工序從開始至終了所需的實(shí)際作業(yè)時間從合成的第一步反響開始到最后一步獲得成品為止，生產(chǎn)一個批號成品所需時間的總和。第五十三頁，共一百二十二頁。二、物料衡算 物料衡算也反響了生產(chǎn)過程的實(shí)際情況和完善程度，如果對一個生產(chǎn)過程的物料衡算做的很完善，就表示我們對這個生產(chǎn)過程的了解比較深入。 根據(jù)質(zhì)量守恒定律，以生產(chǎn)過程或生產(chǎn)單元設(shè)備為研究對象，對其進(jìn)出口處進(jìn)行定量計(jì)算，稱為物料衡算。第五十四頁，共一百二十二頁。二、物料衡算 物料衡算

19、的理論根底物料衡算有兩種情況： 針對已有的生產(chǎn)設(shè)備和裝置，利用實(shí)際測定的數(shù)據(jù)，計(jì)算出一些不能直接測定的物料量。利用計(jì)算結(jié)果，對生產(chǎn)情況進(jìn)行分析和判斷，提出改進(jìn)措施；也可用于檢查原料利用率和“三廢處理情況。第五十五頁，共一百二十二頁。二、物料衡算 物料衡算的理論根底 為了設(shè)計(jì)一種新的設(shè)備或裝置，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，先作物料衡算，再經(jīng)能量平衡求出設(shè)備或過程的熱負(fù)荷，從而確定設(shè)備尺寸及整個設(shè)備流程。 第五十六頁，共一百二十二頁。二、物料衡算 確定物料衡算的計(jì)算基準(zhǔn) (1)以每批操作為基準(zhǔn)，適用于間歇操作設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)或定型設(shè)備的物料平衡，合成藥物的生產(chǎn)以間歇操作居多。 (2)以單位時間為基準(zhǔn)，適用于連續(xù)操作設(shè)

20、備的物料衡算。 (3)以每公斤產(chǎn)品為基準(zhǔn)，以確定原材料的消耗定額。第五十七頁，共一百二十二頁。二、物料衡算 每年設(shè)備操作時間 車間設(shè)備每年正常開工生產(chǎn)的天數(shù)，一般以330天計(jì)算，余下的36天作為車間檢修時間。對于工藝技術(shù)尚未成熟或腐蝕性大的車間一般以300天或更少一些時間計(jì)算270天。 連續(xù)操作設(shè)備也有按每年80007000小時為設(shè)計(jì)計(jì)算的根底。第五十八頁，共一百二十二頁。二、物料衡算 物料衡算步驟1)收集和計(jì)算所必需的根本數(shù)據(jù)。4)進(jìn)行物料衡算2)列出化學(xué)反響方程式，包括主反響和副反響； 根據(jù)給定條件畫出流程簡圖。3)選擇物料計(jì)算的基準(zhǔn)。第五十九頁，共一百二十二頁。二、物料衡算 物料衡算步驟

21、5)列出物料平衡表：輸入與輸出的物料衡算表；“三廢排放量表；計(jì)算原輔材料消耗定額，通常按生產(chǎn)1kg產(chǎn)品計(jì)算。第六十頁，共一百二十二頁。二、物料衡算物理過程例1 擬用連續(xù)精餾塔別離苯和甲苯混合液。能看出混合液的進(jìn)料流量為200kmolh-1，其中含苯0.4(摩爾分率，下同)，其余為甲苯。假設(shè)規(guī)定塔底釜液中苯的含量不高于0.01，塔頂餾出液中苯的回收率不低于98.5%，試通過物料衡算確定塔頂餾出液、塔釜釜液的流量及組成，以摩爾流量和摩爾分率表示。 第六十一頁，共一百二十二頁。二、物料衡算對全塔進(jìn)行總物料衡算得 (a)對苯進(jìn)行物料衡算得 (b)由塔頂餾出液中苯的回收率得 (c)聯(lián)解式(a)、(b)和

22、(c)得 = 80kmolh-1， = 120 kmolh-1， = 0.985第六十二頁，共一百二十二頁。二、物料衡算表1 苯和甲苯精餾過程的物料平衡表摩爾組成/% 苯：0.01甲苯：0.99輸入物料名稱流量/kmolh-1摩爾組成/%輸出物料名稱流量/kmolh-1苯和甲苯混合液200 苯：0.4甲苯：0.6餾出液80釜液120總計(jì)200總計(jì)200第六十三頁，共一百二十二頁。二、物料衡算1.收集有關(guān)計(jì)算數(shù)據(jù) 為了進(jìn)行物料衡算，應(yīng)根據(jù)中試放大數(shù)據(jù)或生產(chǎn)操作記錄，收集以下各項(xiàng)數(shù)據(jù)：反響物的配料比，原輔材料、半成品、成品及副產(chǎn)品等的名稱、濃度、純度或組成等。 化學(xué)過程第六十四頁，共一百二十二頁。

23、二、物料衡算2.限制反響物 在參與反響的反響物中，其中之一為有限的，以最小的化學(xué)計(jì)量存在的反響物。第六十五頁，共一百二十二頁。二、物料衡算3.過量反響物 該反響物超過與限制反響物反響的化學(xué)計(jì)量。反響物的過量程度，常以過量百分?jǐn)?shù)表示，即第六十六頁，共一百二十二頁。二、物料衡算4.反響完全程度 這是用以衡量反響是否進(jìn)行完全。第六十七頁，共一百二十二頁。二、物料衡算5.轉(zhuǎn)化率 對某一組分來說，反響物所消耗的物料量與投入反響物料量之比簡稱該組分的轉(zhuǎn)化率。一般以百分率表示。第六十八頁，共一百二十二頁。二、物料衡算 某些化學(xué)反響過程，主要反響物經(jīng)一次反響的轉(zhuǎn)化率不高，甚至很低，但未反響的主要反響物經(jīng)別離回

24、收后可循環(huán)使用，此時的轉(zhuǎn)化率有單程轉(zhuǎn)化率和總轉(zhuǎn)化率之分。 單程轉(zhuǎn)化率與總轉(zhuǎn)化率第六十九頁，共一百二十二頁。二、物料衡算例2 用苯氯化制備氯苯時，為減少副產(chǎn)物二氯苯的生成量，應(yīng)控制氯的消耗量。能看出每100mol苯與40mol氯反響，反響產(chǎn)物中含38mol氯苯、1mol二氯苯以及61mol未反響的苯。反響產(chǎn)物經(jīng)別離可回收60mol的苯，損失1mol苯。試計(jì)算苯的單程轉(zhuǎn)化率和總轉(zhuǎn)化率。 單程轉(zhuǎn)化率與總轉(zhuǎn)化率第七十頁，共一百二十二頁。二、物料衡算苯的總轉(zhuǎn)化率： 單程轉(zhuǎn)化率與總轉(zhuǎn)化率苯的單程轉(zhuǎn)化率：第七十一頁，共一百二十二頁。二、物料衡算6.收率產(chǎn)率 某重要產(chǎn)物實(shí)際收的量與投入原料計(jì)算的理論產(chǎn)量之比值

25、，也以百分率表示。第七十二頁，共一百二十二頁。二、物料衡算7.選擇性各種主、副產(chǎn)物中，主產(chǎn)物所占分率。第七十三頁，共一百二十二頁。二、物料衡算 例3：甲氧芐氨嘧啶生產(chǎn)中由沒食子酸經(jīng)甲基化反響制備三甲氧苯甲酸工序，測得投料沒食子酸25.0kg，未反響的沒食子酸2.0kg，生成三甲氧苯甲酸24.0kg，求轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率。第七十四頁，共一百二十二頁。二、物料衡算第七十五頁，共一百二十二頁。二、物料衡算 實(shí)際測得的轉(zhuǎn)化率、收率和選擇性等數(shù)據(jù)將作為設(shè)計(jì)工業(yè)反響器的依據(jù)，同時這些數(shù)據(jù)是評價這套生產(chǎn)裝置效果優(yōu)劣的重要指標(biāo)。 第七十六頁，共一百二十二頁。二、物料衡算 一個化學(xué)合成藥物的生產(chǎn)過程由假設(shè)干物

26、理及化學(xué)反響工序組成，車間總收率為各個工序收率的乘積。8.車間總收率第七十七頁，共一百二十二頁。二、物料衡算 例4：甲氧芐氨嘧啶生產(chǎn)中，有甲基化反響工序甲基化反響制備三甲氧苯甲酸Y183.1；SGC酯化反響工序酯化反響制備三甲氧苯甲酸甲酯Y291.0；肼化反響工序肼化反響制備三甲氧苯甲酰肼Y386.0；氧化反響工序應(yīng)用高鐵氰化鉀制備三甲氧苯甲醛Y476.5；縮和反響工序與甲氧丙氰縮合制備三甲氧苯甲醚苯烯氰Y578.0；環(huán)合反響工序環(huán)合反響合成三甲氧芐氨嘧啶Y6=78.0%;精制Y791.0，求車間總收率。第七十八頁，共一百二十二頁。二、物料衡算第七十九頁，共一百二十二頁。二、物料衡算例5 在間

27、歇釜式反響器中用濃硫酸磺化甲苯生產(chǎn)對甲苯磺酸，其工藝流程如下圖，試對該過程進(jìn)行物料衡算。能看出每批投料量為：甲苯1000kg，純度99.9%(wt%，下同)；濃硫酸1100kg，純度98%；甲苯的轉(zhuǎn)化率為98%，生成對甲苯磺酸的選擇性為82%，生成鄰甲苯磺酸的選擇性為9.2%，生成間甲苯磺酸的選擇性為8.8%；物料中的水約90%經(jīng)連續(xù)脫水器排出。此外，為簡化計(jì)算，假設(shè)原料中除純品外都是水，且在磺化過程中無物料損失。第八十頁，共一百二十二頁。二、物料衡算解：以間歇釜式反響器為衡算范圍，繪出物料衡算示意圖。原料甲苯：1000kg 純度99.9% 濃硫酸：1100kg 純度98% 磺化液 脫水器排

28、水 甲 苯磺化釜第八十一頁，共一百二十二頁。二、物料衡算 圖中共有4股物料，物料衡算的目的就是確定各股物料的數(shù)量和組成，并據(jù)此編制物料平衡表。 對于間歇操作過程，常以單位時間間隔(一個操作周期)內(nèi)的投料量為基準(zhǔn)進(jìn)行物料衡算。第八十二頁，共一百二十二頁。二、物料衡算進(jìn)料： 原料甲苯中的甲苯量為：10000.999=999kg 原料甲苯中的水量為：1000-999=1kg 濃硫酸中的硫酸量為：11000.98=1078kg 濃硫酸中的水量為：1100-1078=22kg 進(jìn)料總量為：1000+1100=2100kg，其中含甲苯 999kg，硫酸1078kg，水23kg。第八十三頁，共一百二十二頁。

29、二、物料衡算出料：反響消耗的甲苯量為：99998%=979kg 未反響的甲苯量為：999-979=20kg主反響副反響I副反響II第八十四頁，共一百二十二頁。二、物料衡算分子量 92 98 172 18反響生成的對甲苯磺酸量為：kg第八十五頁，共一百二十二頁。二、物料衡算反響生成的鄰甲苯磺酸量為： 反響生成的間甲苯磺酸量為： 反響生成的水量為： kgkgkg第八十六頁，共一百二十二頁。二、物料衡算經(jīng)脫水器排出的水量為：(23+191.5)90%=193.1kg磺化液中剩余的水量為：(23+191.5)-193.1=21.4kg反響消耗的硫酸量為： kg 未反響的硫酸量為：1078-1042.8

30、=35.2kg 磺化液總量為：1500.8+168.4+161.1+20+35.2+21.4=1906.9kg第八十七頁，共一百二十二頁。甲苯磺化過程的物料平衡表輸入物料名稱質(zhì)量/kg質(zhì)量組成/%純品量/kg原料甲苯1000甲苯99.9999水0.11濃硫酸1100硫酸98.01078水2.022總計(jì)21002100輸出磺化液1906.9對甲苯磺酸78.71500.8鄰甲苯磺酸8.83168.4間甲苯磺酸8.45161.1甲苯1.0520.0硫酸1.8535.2水1.1221.4脫水器排水193.1水100193.1總計(jì)21002100第八十八頁，共一百二十二頁。二、物料衡算例6 在催化劑作用

31、下，乙醇脫氫可制備乙醛，其反響方程式為能看出原料為無水乙醇(純度以100%計(jì))，流量為1000kgh-1，其轉(zhuǎn)化率為95%，乙醛收率為80%，試對該過程進(jìn)行物料衡算。 第八十九頁，共一百二十二頁。二、物料衡算解：以反響器為衡算范圍，繪出物料衡算示意圖。 該過程為連續(xù)操作過程，以單位時間，即1h內(nèi)的進(jìn)料量為基準(zhǔn)進(jìn)行物料衡算比較方便。乙醇：1500kg 純度100% 產(chǎn)物 乙醇催化脫氫制乙醛反響器第九十頁，共一百二十二頁。二、物料衡算主反響方程式為: 副反響方程式為:分子量 46 44 2 分子量 246=92 88 22=4 第九十一頁，共一百二十二頁。二、物料衡算 kgh-1kgh-1kgh-

32、1乙酸乙酯流量為乙醛流量為乙醇流量為出料：第九十二頁，共一百二十二頁。二、物料衡算 氫氣流量為 kgh-1kgh-1 或 第九十三頁，共一百二十二頁。乙醇催化脫氫過程物料平衡表輸入物料名稱流量/kgh-1輸出物料名稱流量/kgh-1質(zhì)量組成/%乙醇1000100乙醇50.05.0乙醛727.072.7乙酸乙酯181.718.2氫氣41.34.1總計(jì)1000100總計(jì)1000100.0質(zhì)量組成/%第九十四頁，共一百二十二頁。二、物料衡算例7:以每年產(chǎn)300t的安替比林，試作出重氮化過程苯胺重氮化是整個生產(chǎn)第一個工序的物料衡算。 設(shè)自苯胺開始的總收率為58.42%，重氮化過程在管道內(nèi)進(jìn)行，苯胺、亞

33、硝酸鈉、鹽酸的濃度分別為98%，95.9%，30%；實(shí)際投料比為：1:1.026:2.32。重氮化產(chǎn)物因分解及機(jī)械損失占生成量的4%。第九十五頁，共一百二十二頁。二、物料衡算 解：根據(jù)已定的生產(chǎn)能力，每年以300個工作日計(jì)，那么每晝夜的生產(chǎn)任務(wù)為1t安替比林。根據(jù)總收率推算出苯胺每天的投料量。93236.569140.558.521812.321.026：純苯胺每天的耗量第九十六頁，共一百二十二頁。二、物料衡算93236.569140.558.521812.321.026：847粗苯胺每天的耗量根據(jù)反響式第九十七頁，共一百二十二頁。二、物料衡算實(shí)際投料量：鹽酸用量30%鹽酸用量其中：水量過量H

34、Cl第九十八頁，共一百二十二頁。二、物料衡算NaNO2用量粗NaNO2用量粗NaNO2中雜質(zhì)配成27%NaNO2溶液的量其中：水量過量NaNO2第九十九頁，共一百二十二頁。二、物料衡算C6H5N2Cl因分解及機(jī)械損失占生成量的4%則C6H5N2Cl損失量C6H5N2Cl實(shí)際生成量副反響分子量投料量36.5694758.516.6第一百頁，共一百二十二頁。二、物料衡算剩余100%的HCl第一百零一頁，共一百二十二頁。投料847，雜質(zhì)17.3645雜質(zhì)27.3771.2，水1800苯胺亞硝酸鈉水鹽酸合計(jì)物料名稱含量/%9895.9折純量/kg實(shí)際投入量質(zhì)量/kg，體積/m3分子比理論實(shí)際864.3

35、672.31717417425719998.60.8420.3111.7174.1742.2409.24811211.0262.32第一百零二頁，共一百二十二頁。出料重氮鹽氯化鈉水亞硝酸鹽酸雜質(zhì)合計(jì)物料名稱折純量/kg實(shí)際投入量質(zhì)量/kg，體積/m3分子比實(shí)際1228.8547.1備 注1228.8547.18.01911.397.4295.8999.49.34211.07533+14.1328+17171800+417451.2+17.3+27.3密度=1070kg/m3第一百零三頁，共一百二十二頁。三、生產(chǎn)工藝規(guī)程 一個藥物可以采用幾種不同的生產(chǎn)工藝過程，但其中必有一種是在特定條件下最為合

36、理、最為經(jīng)濟(jì)又最能保證產(chǎn)品重量的。人們把這種生產(chǎn)工藝過程的各項(xiàng)內(nèi)容寫成文件形式即為生產(chǎn)工藝規(guī)程。第一百零四頁，共一百二十二頁。三、生產(chǎn)工藝規(guī)程 先進(jìn)的生產(chǎn)工藝規(guī)程是工程技術(shù)人員、崗位工人和企業(yè)管理人員的集體創(chuàng)造，屬于知識產(chǎn)權(quán)的范疇，要積極組織申報專利，以保護(hù)創(chuàng)造者和企業(yè)的合法利益。第一百零五頁，共一百二十二頁。三、生產(chǎn)工藝規(guī)程 生產(chǎn)工藝規(guī)程的主要作用1.生產(chǎn)工藝規(guī)程是組織工業(yè)生產(chǎn)的指導(dǎo)性文件。2.生產(chǎn)工藝規(guī)程也是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的依據(jù)。3.生產(chǎn)工藝規(guī)程又是新建和擴(kuò)建生產(chǎn)車間或工廠的根本技術(shù)條件。第一百零六頁，共一百二十二頁。三、生產(chǎn)工藝規(guī)程 制訂生產(chǎn)工藝規(guī)程的原始資料和根本內(nèi)容 制定生產(chǎn)工藝規(guī)程，

37、需要以下原始資料和包括的根本內(nèi)容：1)設(shè)備一覽表 崗位名稱，設(shè)備名稱，規(guī)格，數(shù)量容積、性能，材質(zhì)，電機(jī)容量等。第一百零七頁，共一百二十二頁。三、生產(chǎn)工藝規(guī)程 制訂生產(chǎn)工藝規(guī)程的原始資料和根本內(nèi)容2)產(chǎn)品介紹 表達(dá)產(chǎn)品規(guī)格、藥理作用等，包括： 1名稱商品名、化學(xué)名、英文名；2化學(xué)結(jié)構(gòu)式，分子式、分子量；3性狀(物化性質(zhì))；4質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法鑒別方法，準(zhǔn)確的定量分析方法、雜質(zhì)檢查方法和雜質(zhì)最高限度檢驗(yàn)方法等；5藥理作用、毒副作用不良反響、用途適應(yīng)癥、用法；6包裝與貯存。第一百零八頁，共一百二十二頁。三、生產(chǎn)工藝規(guī)程 制訂生產(chǎn)工藝規(guī)程的原始資料和根本內(nèi)容3)化學(xué)反響過程 按化學(xué)合成或生物合成，分工序?qū)懗鲋鞣错?、副反響、輔助反響如催化劑的制備、副產(chǎn)物處理、回收套用等及其反響原理。還要包括反響終點(diǎn)的控制方法和快速化驗(yàn)方法。第一百零九頁，共一百二十二頁。三、生產(chǎn)工藝規(guī)程 制訂生產(chǎn)工藝規(guī)程的原始資料和根本內(nèi)容4)生產(chǎn)工藝流程 以生產(chǎn)工藝過程中的化學(xué)反響為中心，用圖解形式把冷卻、加熱、過濾、蒸餾、提取別離、中和、精制等物理化學(xué)過程加以描述。第一百一十頁，共一百二十二頁。三、生產(chǎn)工藝規(guī)程 制訂生產(chǎn)工藝規(guī)程的原始資料和根本內(nèi)容5)設(shè)備流程和設(shè)備檢修 設(shè)備流程圖是用設(shè)備示意圖的形式來表示生產(chǎn)過程中各設(shè)備的銜接關(guān)系。6)操作工時與生產(chǎn)周期記敘各崗位中工序名稱、操作時間。第一百