有機合成工藝優(yōu)化以及單元操作教材

有機合成工藝優(yōu)化以及單元操作講授：李工醫(yī)藥化工的特點1、涉及學科較多：化學（有機化學、物理化學、結構化學、分析化學、環(huán)境工程等等）、物理、工程機械以及相關輔助學科；2、高能耗、高污染、高風險行業(yè)。生產(chǎn)型企業(yè)工人需具備的素質1、具備最基本的化學以及物理知識，了解相關法律法規(guī)，如：環(huán)保、安全；2、具有過硬的操作技能；3、較強的安全環(huán)保意識。區(qū)分化學以及物理變化過程舉例說明過硬操作技能舉例：加熱、降溫、過濾、離心、干燥等藥廠生產(chǎn)技術定義1、技術進步：在現(xiàn)有生產(chǎn)工藝的基礎上，進行改進。提高產(chǎn)品收率以及質量、提高設備利用率以及增加產(chǎn)能、縮短工序時間以及降低能耗、減輕環(huán)保壓力增強操作安全性等方面入手，達到降低生產(chǎn)成本、清潔生產(chǎn)的目的。2、技術支持：配合相關部門，及時有效的處理及時問題。3、技術管理：配合QA完成相關的文件性工作，如試產(chǎn)方案、工藝驗證方案、工藝規(guī)程以及批生產(chǎn)記錄的制定；及時對項目進行總結，完成小試總結報告以及工作總結。技術進步主要針對技術進步，而技術進步與有機合成工藝優(yōu)化息息相關。以下主要針對工藝優(yōu)化方法以及手段進行經(jīng)驗的總結。工藝分解所有化學合成藥品都由一個或者若干個工序組成，如地塞米松除精制過程由8個工序組成：消除、還原、環(huán)氧、格氏、上氟、上碘、置換、水解。藥品生產(chǎn)除精制之外，一個工序一般由一個或多個化學合成反應組成，地米消除反應僅僅為羥基脫水成雙鍵，而格氏由加成、氧化以及還原才生成目標產(chǎn)物。一個工序主要組成為：反應過程、后處理。后處理由一個或多個化工單元操作組成：蒸餾、萃取、結晶、分離、干燥等等。目前概況1、技術人員不懂得對工藝進行分解：作為生產(chǎn)技術人員拿到工藝或者是工作安排之后，首先應該對工藝進行分解。是什么反應？后處理過程涉及到多少化工單元操作，每個單元操作控制點是什么？要做一個初步的了解，之后才開始著手實驗。2、很多從事藥品生產(chǎn)技術工作的人喜歡做到最后產(chǎn)品，計算收率以及關注質量。事實上在最初接觸某產(chǎn)品某工序的時候，我們都無法排除藥品在提純過程的物料走向。因此，作為生產(chǎn)技術人員，研究一個工序的時候，應該首先明確反應過程。反應過程研究究1、明確反應原原理以及機理理，明確原輔輔料性質。2、反應過程研研究：動力學學以及熱力學學用動力學方法法研究反應過過程1、轉化率、選選擇性以及收收率的概念三者之間的關關系1、在一定轉化化率的基礎上上，選擇性即即副反應越多多，說明選擇擇性越低。一一個好的合成成方法應盡量量避免副反應應的生成。2、轉化率即在在一定的溫度度、時間、壓壓力等條件下下，原料的消消耗程度。3、實際工作中中，研究反應應過程盡量提提高轉化率以以及選擇性。。當然選擇最最佳平衡點。副反應副反應分為平平行副反應以以及連串副反反應平行副反應應即伴隨主主反應同時時進行，如如地米消除除反應：主反應副反應連串副反應應：在一定定條件下，，反應目的的產(chǎn)物繼續(xù)續(xù)與某組分分繼續(xù)反應應生成副產(chǎn)產(chǎn)物。如苯苯酚的鹵化化：動力學的研研究目的以以及方向：：就是提高高選擇性，，而提高選選擇性無非非就是降低低副產(chǎn)物的的生成。而高選擇性性的反應影影響因素為為：溫度以以及濃度效效應。如前前所述的地地米消除，，可以通過過降低投料料溫度以及及控制反應應溫度降低低副產(chǎn)物的的生成，或或者降低副副反應的反反應速率。。要抑制副反反應的速度度，必須明明確副產(chǎn)物物結構。定性反應產(chǎn)產(chǎn)物前面已經(jīng)提提到，提高高選擇性，，無非就是是盡量控制制副產(chǎn)物生生成。而控控制副產(chǎn)物物生成的首首要條件就就是定性副副產(chǎn)物。定性方法：：核磁、紅紅外光譜以以及質譜，，條件不允允許可依據(jù)據(jù)氣相、液液相以及其其他分析手手段估計產(chǎn)產(chǎn)物以及副副產(chǎn)物結構構。當然，，要求技術術員必須具具備一定的的分析以及及判斷能力力。定性的作用用：確定副副產(chǎn)物結構構后，才能能調整條件件抑制副反反應，進而而提高主反反應的選擇擇性。跟蹤定量反反應產(chǎn)物1、在同一實實驗中考查查原料、中中間體、產(chǎn)產(chǎn)物、各副副產(chǎn)物的變變化趨勢。。2、盡量做到到目標多元元化，主要要體現(xiàn)在后后處理過程程，反應過過程完成后后，可將反反應液分成成幾個部分分，進行后后續(xù)處理。。3、作為科技技工作者，，學會將反反應過程不不同時刻、、不同組分分的相對含含量做成相相關的曲線線圖，為后后續(xù)研究掌掌握相關的的因素。分階階段段研研究究反反應應過過程程和和分分離離過過程程1、拿拿到到工工藝藝后后，，起起初初的的實實驗驗階階段段，，分分離離過過程程不不成成熟熟不不明明確確。。因因此此，，不不敢敢保保證證分分離離過過程程損損失失，，這這樣樣，，所所得得產(chǎn)產(chǎn)品品的的多多少少并并不不代代表表反反應應過過程程收收率率。。2、做做好好反反應應過過程程是是基基礎礎，，副副產(chǎn)產(chǎn)物物越越少少，，分分離離純純化化過過程程越越容容易易。。但但是是并并不不是是所所有有副副產(chǎn)產(chǎn)物物都都可可以以在在反反應應過過程程得得到到控控制制，，因因此此，，除除了了研研究究反反應應過過程程之之外外，，后后處處理理也也應應該該考考慮慮進進去去。。過程程動動力力學學兩兩個個主主要要方方法法1、程程序序升升溫溫法法：：抑抑制制副副反反應應以以及及提提高高主主反反應應選選擇擇性性，，程程序序升升溫溫法法尤尤為為重重要要。。在在地地米米消消除除、、上上氟氟過過程程得得到到驗驗證證，，都都是是低低溫溫投投料料，，緩緩慢慢升升溫溫的的過過程程反反應應。。2、調調節(jié)節(jié)加加料料法法：：如如反反應應劇劇烈烈的的反反應應，，一一般般為為滴滴加加原原料料。。在在這這里里涉涉及及到到原原料料用用量量等等因因素素。。技技術術員員在在工工作作中中積積累累經(jīng)經(jīng)驗驗，，在在前前人人的的基基礎礎上上應應該該得得到到進進步步。。物料料衡衡算算任何產(chǎn)品品任何工工序要想想提高收收率，必必須明確確反應過過程選擇擇性，以以及分離離提純方方法是否否得當。。那么物物料衡算算是一種種手段。。物料衡算算式①反應過程程損失=理論產(chǎn)量量（100%收率）-主產(chǎn)物量量，以此此判斷反反應過程程方法以以及條件件是否得得當。②后處理理過程損損失=主產(chǎn)物-最終產(chǎn)品品，以此此判斷后后處理過過程是否否最佳。。③只有物物料衡算算后才能能做到有有的放矢矢，達到到事倍功功半的目目④物料很很酸涉及及到標準準品的制制備。后處理后處理由由不同單單元操作作組成：：精餾、、萃取、、結晶、、分離、、干燥等等等?；卧僮饕粋€化工工產(chǎn)品的的生產(chǎn)是是通過若若干個物物理操作作與若干干個化學學反應實實現(xiàn)的。。盡管化化工產(chǎn)品品千差萬萬別，生生產(chǎn)工藝藝多種多多樣，但但這些產(chǎn)產(chǎn)品的生生產(chǎn)過程程所包含含的物理理過程并并不是很很多，而而且是相相似的。。比如，，流體輸輸送不論論用來輸輸送何種種物料，，其目的的都是將將流體從從一個設設備輸送送至另一一個設備備；加熱熱與冷卻卻的目的的都是得得到需要要的操作作溫度；；分離提提純的目目的都是是得到指指定濃度度的混合合物等。。因此把把這些包包含在不不同化工工產(chǎn)品生生產(chǎn)過程程中，發(fā)發(fā)生同樣樣物理變變化，遵遵循共同同的物理理學規(guī)律律，使用用相似設設備，具具有相同同功能的的基本物物理操作作，稱為為單元操操作。單元操操作單元操操作按按其遵遵循的的基本本規(guī)律律分類類：（1）遵循循流體動動力學學基本規(guī)規(guī)律的的單元元操作作：包包括流流體輸輸送、、沉降降、過過濾、、固體體流態(tài)態(tài)化等等；（2）遵循循熱量量傳遞遞基本本規(guī)律律的單單元操操作：：包括括加熱熱、冷冷卻、、冷凝凝、蒸蒸發(fā)等等；（3）遵循循質量量傳遞遞基本本規(guī)律律的單單元操操作：：包括括蒸餾餾、吸吸收、、萃取取、結結晶、、干燥燥、膜膜分離離等；；化工生生產(chǎn)過過程主主體設設備反應釜釜反應釜釜的廣廣義理理解即即有物物理或或化學反反應的容器器，通通過對對容器器的結結構設設計與與參數(shù)數(shù)配置置，實實現(xiàn)工工藝要要求的的加熱熱、蒸蒸發(fā)、、冷卻卻及低低高速速的混混配功功能。。反應釜釜類型型（1）按材材質：：搪玻玻璃、、不銹銹鋼、、碳鋼鋼等（2）按操操作壓壓力：：低壓壓、高高壓反反應釜釜反應釜釜由什什么組組成釜體、、夾套套、減減速機機攪拌類類型傳熱以以及傳傳質設設備傳質輸送設設備結結晶晶設備備混混合設設備干干燥燥設備備粉粉碎設設備分分離離設備備反反應設設備傳熱冷凝器器：搪玻璃璃碟片片式冷冷凝器器、冷凝器器-列管式式冷凝凝器、、不銹銹鋼304盤管冷冷凝器器精餾精餾簡單精餾：即蒸餾，將溶液加熱部分汽化，蒸汽引出加以冷卻得到產(chǎn)品精餾：將溶液經(jīng)過多次部分汽化和部分冷凝使溶液分離成較純部分。特殊精餾按照操操作分分精餾常壓：一般甾體激素精餾操作體現(xiàn)在溶劑回收，常壓主要為沸點溶劑的回收負壓：對高沸點產(chǎn)品的回收（產(chǎn)品為液態(tài)），熱敏性高的產(chǎn)品的溶劑回收加壓按照操操作壓壓力分分精餾設設備1、精餾餾設備備主要要由精精餾塔塔以及及換熱熱器組組成2、由于于目前前我們們接觸觸到的的為簡簡單精精餾，，即蒸蒸餾。。主要要介紹紹換熱熱器，，即冷冷凝器器：板板式以以及列列管式式最常常用。。3、蒸餾餾速度度，與與壓力力，溫溫度以以及冷冷凝器器面積積有較較大的的關系系。如如涉及及到熱熱敏性性過高高（上上碘物物），，應該該選擇擇真空空度大大，冷冷凝面面積大大且效效果好好的冷冷凝器器。萃取萃取在在化工工產(chǎn)品品生產(chǎn)產(chǎn)中的的作用用為：：提取取產(chǎn)品品以及及洗滌滌雜質質。一一般開開始從從事化化工技技術工工作科科技人人員對對萃取取的理理解都都停留留在提提取產(chǎn)產(chǎn)品上上面。。洗滌雜雜質的的運用用：首首先明明確產(chǎn)產(chǎn)品以以及雜雜質的的溶解解性以以及相相關的的性質質。以下為為目前前公司司產(chǎn)品品運用用萃取取去除除雜質質的例例子為為：1、地塞米松松水解上氟氟物去除，，2、異維A酸縮合雜質質的去除，，3、地磷酯酯合成雜雜質的去去除。1、地塞米松松水解上上氟物雜雜質的去去除說明：1、上碘過過程未轉轉化完全全的上氟氟物雜質質將一直直帶入到到地米產(chǎn)產(chǎn)品中，，2、利用其其溶解性性不同，，地米成成品精制制過程采采用混合合溶劑去去除上氟氟物雜質質。3、利用水水解物在在三氯中中不溶，，而上氟氟物溶解解度較大大去除。。2、異維A酸以及地地磷酯異維A酸縮合液（（異維A酸成羧酸酸鹽）地磷酯石油醚異維A酸以及維維A酸羧酸鹽鹽地磷酯反反應液（（水、地地磷酯一一鈉鹽、、不成鹽鹽雜質））乙酸乙酯酯水、地磷磷酯一鈉鈉鹽萃取的影影響因素素1、溶劑選選擇：是是萃取效效果好差差的直接接影響因因素，主主要考慮慮不互溶溶，以及及溶解度度大的溶溶劑，同同時考慮慮比重的的差距。。2、酸堿度度：酸堿堿度直接接影響溶溶劑的溶溶解性，，以及兩兩相分離離因子。。3、溫度：：溫度是是影響萃萃取效果果的重要要因素。。4、萃取原原則：少少量多次次。5、出現(xiàn)較較多絮狀狀物，分分層不明明顯的處處理方法法：①延延長靜置置時間；；②條件件pH值；③過過濾除去去絮狀物物；④提提高溫度度；⑤增增加溶劑劑用量。結晶1、使溶液液中的溶溶質呈晶晶體狀態(tài)態(tài)析出的的過程叫叫做結晶晶。晶體體為化學學的均一一固體。。不同條條件下結結晶時，，同一物物質所生生成的晶晶體形狀狀、大小小和顏色色是不同同的。2、同一物物質的不不同晶型型之間的的轉化，，受溫度度和壓強強的控制制，晶型型轉化時時，伴隨隨熱效應應。3、晶形從溶液液中分離出來來，剩余的溶溶液叫母液。。4、物質從水溶溶液中結晶出出來，有時以以晶體水合物物的形式析出出。結晶水合合物有一定的的蒸汽壓。結晶的條件首要條件：使溶液中溶質質達到過飽和和度。溶解度：是指指固體與其溶溶液達到平衡衡時，100g溶劑中含的固固體的量。溶溶解度與溶劑劑的種類，溫溫度有關。做做結晶，必須須進行固體物物質在常規(guī)溶溶劑中的溶解解度實驗。使溶液達到過過飽和度的方方法：1、降低溫度2、除去部分溶溶劑3、鹽析法。結晶方法1、冷卻法:最常用方法，，主要使溶液液冷卻二變得得過飽和，此此方法適用于于溶解度隨溫溫度的降低而而顯著下降的的物質2、溶劑氣化法法：除去部分分溶劑，使溶溶液達到過飽飽和狀態(tài)。一一般適用于溶溶解度隨溫度度變化不大的的物質結晶。。3、鹽析法：向向溶液中加入入某種物質以以降低原溶質質在溶劑中的的溶解度的辦辦法來產(chǎn)生飽飽和，以達到到結晶的目的的。晶核的形成以以及影響因素素晶體的產(chǎn)生分分兩個階段，，先是形成及及其細微的晶晶核，然后這這些晶核再成成長為一定大大小、形狀的的晶體。這兩兩個過程又幾幾乎是同時進進行的。1、冷卻速度快快，溶液過飽飽和度高，攪攪拌強度大，，則晶核形成成快，得到的的結晶細小。。2、冷卻速度慢慢，溶液過飽飽和度低，溶溶液無攪拌，，則晶核形成成慢，可得到到較大的結晶晶。3、在過飽和溶溶液中加入晶晶種，可使晶晶核的形成加加快。干燥1、干燥是利用用熱能除去固固體物料中濕濕分（水分和和其他液體））的化工單元元操作。2、干燥是利用用熱能去濕的的操作，能量量消耗大，所所以工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)中濕物料一一般都采用先先沉降、過濾濾、離心等機機械去濕（化化工單元操作作交叉進行，，以上機械去去濕也屬于分分離過程），，然后再利用用干燥法去濕濕而制定合格格的產(chǎn)品。固體物料去濕辦法機械去濕法（過濾、離心）物理去濕法（使用干燥劑）熱能去濕法干燥分類操作壓力（常壓、負壓）操作方法（連續(xù)以及間歇）傳熱1、操作壓力分分為常壓和負負壓：常壓設設備主要有熱熱風循環(huán)烘箱箱，由于此設設備能耗大，，污染大，被被列為淘汰設設備；熱敏性性過高的物料料基本上用負負壓干燥，好好處可降低烘烘料溫度，主主要設備有平平板式真空烘烘箱以及轉筒筒式真空烘箱箱，平板式真真空烘箱熱能能利用率低。。2、按操作方式式分有連續(xù)和和間歇：目前前我們屬于精精細化工類，，一般的干燥燥方式為間歇歇式干燥。傳熱干燥分類類1、對流：干燥燥介質直接與與濕物料接觸觸，熱能以對對流方式傳遞遞給物料，產(chǎn)產(chǎn)生蒸汽被干干燥介質帶走走。2、傳導：熱能能通過傳熱壁壁面以傳導方方式加熱物料料，產(chǎn)生的蒸蒸汽被干燥介介質帶走。3、輻射：熱能能以電磁波的的形式由輻射射器發(fā)射到濕濕物料表面，，被物料吸收收轉化為熱能能，使?jié)穹制?、微波爐：將將需要干燥的的物料放在高高頻電場內(nèi)，，利用高頻電電場的交變作作用，將濕物物料加熱，并并汽化濕分（（地磷鈉）。。5、凍干：是將將含水物料降降到冰點以上上，然后再高高真空下是水水直接升華，，達到干燥的的目的。（西西司他汀酸、、亞胺培南））。干燥器種類以以及分類主要干燥設備備有熱風以及真真空兩種，熱熱能利用率低低，基本上處處于被淘汰階階段。目前地地米車間所有有干燥烘箱為為盤架式干燥燥器1、低溫2、通過氣流使使物料顆粒在在熱氣中上下下翻滾、相互互混合以及碰碰撞，達到干干燥效果3、主要運用于于的殘留溶劑劑難以合格的的產(chǎn)品上。目前藥廠最常常用設備，效效率高，自動動化程度高。。轉筒式真空烘烘箱（雙錐））謝謝!9、靜夜四無鄰鄰，荒居舊業(yè)業(yè)貧。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中黃葉葉樹，燈下下白頭人。。。14:11:1214:11:1214:1112/29/20222:11:12PM11、以我獨沈久久，愧君相見見頻。。12月-2214:11:1214:11Dec-2229-Dec-2212、故人江海海別，幾度度隔山川。。。14:11:1214:11:1214:11Thursday,December29,202213、乍見見翻疑疑夢，，相悲悲各問問年。。。12月月-2212月月-2214:11:1214:11:12December29,202214、他鄉(xiāng)生生白發(fā)，，舊國見見青山。。。29十十二月20222:11:12下午午14:11:1212月-2215、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。十二月月222:11下下午午12月月-2214:11December29,202216、行行動動出出成成果果，，工工作作出出財財富富。。。。2022/12/2914:11:1214:11:1229December202217、做前，能夠夠環(huán)視四周；；做時，你只只能或者最好好沿著以腳為為起點的射線線向前。。2:11:12下午2:11下下午14:11:1212月-229、沒沒有有失失敗敗，，只只有有暫暫時時停停止止成成功功！！。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、很多事事情努力力了未必必有結果果，但是是不努力力卻什么么改變也也沒有。。。14:11:1214:11:1214:1112/29/20222:11:12PM11、成功就就是日復復一日那那一點點點小小努努力的積積累。。。12月-2214:11:1214:11Dec-2229-Dec-2212、世間成事，，不求其絕對對圓滿，留一一份不足，可可得無限完美美。。14:11:1214:11:1214:11Thursday,December29,202213、不知香香積寺，，數(shù)里入入云峰。。。12月-2212月-2214:11:1214:11:12December29,202214、意志堅強強的人能把把世界放在在手中像泥泥塊一樣任任意揉捏。。29十二二月20222:11:12下下午14:11:1212月-2215、楚塞塞三湘湘接，，荊門門九派派通。。。。十二月月222:11下下午午12月月-2214:11Decemb