阿加曲班合成工艺流程设计(共34页)

精选优质文档-倾情为你奉上合肥工业大学医学工程学院项目设计作业 设计题目：20t/a阿加曲班的合成工艺流程设计 专心-专注-专业 目录1、 综述-22、 工作流程说明-3（1） 、工艺流程框图-4（2） 、物料衡算-5（3） 、设备类型与大小-15（4） 、带控制点的工艺流程图-19（5） 、工艺优化说明-20（6） 、工艺流程与安全操作说明-21（7） 、三废排放及防治-26（8） 、过程技术与GMP规范响应性-30三、小结-32一、综述 阿加曲班为白色、无臭的结晶或结晶性粉末，易溶于冰醋酸，微溶于乙醇，不溶于丙酮、醋酸乙酯和乙醚。阿加曲班由R和S构型混合物组成，其比例约为6535。从乙醇结晶，熔点188191。其一水合物：C23H36N6O5SH2O。 -28-3。从含水乙醇结晶，熔点176-180。D27+76.1(C=1，0.2mol/L盐酸)。 阿加曲班是一种合成的单价小分子直接凝血酶抑制剂，它可选择性地与凝血酶的催化位点进行可逆性地结合，从而发挥竞争性的抑制作用。与肝素和其他直接凝血酶抑制剂不同的是阿加曲班可抑制血凝块中的凝血酶。 本组的课程设计题目是：20t/a阿加曲班的合成工艺流程设计。经过查阅相关的文献资料，本组确定的阿加曲班合成路线如下： 该阿加曲班-水合物合成路线共涉及五步反应、各步反应收率较高，操作简单，工艺稳定，纯度较好，适合工业化生产。二、工作流程说明细化单元操作工艺流程框图工艺路线选择查阅相关资料 物料衡算、绘制物料平衡图确定生产工艺流程、绘制生产工艺流程示意图确定设备类型与大小工艺流程与安全操作说明、三废排放及防治、过程技术与GMP规范响应性带控制点的工艺流程图 （1） 工艺流程框图（2） 物料衡算2.1生产周期：工序一二三四五六七八九十十一时间3.5h4.5h2h20h3h17h0.5h6.5h1h12.5h1h总时间78h具体工序时间说明：工序一：N-硝基-L-精氨酸、25%氢氧化钠水溶液、缚酸剂碳酸钠加入反应釜并搅拌使其溶解，降温至-50，需0.5h（包括开工前设备检查），将3-甲基喹啉-8-磺酰氯的四氢呋喃溶液滴加至反应釜中，需0.5h，升温至2530，继续搅拌两小时，将反应体系PH调为2.7，合计2.5h。总时间3.5h。工序二：浓缩，加甲醇，再次浓缩，总时间4.5h。工序三:残余物过滤，滤饼用纯化水洗涤3次，计1h,干燥得中间体1，四氢呋喃加入搅拌使其溶解，计1h。总时间2h。工序四：中间体1的四氢呋喃溶液加入反应釜中，三氯氧化磷溶于四氢呋喃缓慢滴入反应釜中，然后将（2R,4R）-4-甲基-2-哌啶甲酸乙酯的四氢呋喃溶液加入反应釜中，半个小时滴加完毕，合计1.5h，滴加三乙胺，升温至05，搅拌反应两小时，合计3h，反应体系用饱和食盐水洗涤两次，收集合并有几层，需时1h，反应体系用饱和食盐水洗涤两次，收集合并有几层，需时1h。滤液进行减压浓缩，计2h，无水乙醇加入反应釜，2530下搅拌至全溶，调PH至910，计时1h，室温下搅拌反应至原料点消失，计时10h，反应液减压浓缩，计时2h，加入水，调PH为9，计时0.5h,总时间20h。工序五：将上工序料液用乙酸乙酯萃取两次，计时1.5h，调PH为5，用四氢呋喃萃取两次，计时1.5h，总时间3h。工序六：将上工序料液用饱和氯化钠洗涤两次，合并有机相，减压浓缩，计时3h，加入无水乙醇溶解，加入冰醋酸，钯碳，加入高温反应釜内，用氢气置换，7080反应十二小时，合计14h，总时间17h。工序七：将上工序反应液用硅藻土过滤,总时间0.5h。工序八：滤液减压浓缩，计2h，残余物中加三氯甲烷，调PH为57，计0.5h,静置分层，收集有机相，有机相用饱和氯化钠溶液洗涤，计1.5h,滤液在4050下减压浓缩计时2h,总时间6.5h。工序九：回流，总时间1h。工序十：搅拌结晶，总时间12.5h。工序十一：过滤干燥，总时间1h。2.2 生产过程中各物质的理化性质性质物质N-硝基-L-精氨酸3-甲基喹啉-8-磺酰氯三乙胺（2R,4R）-4-甲基-2-哌啶甲酸乙酯四氢呋喃无水乙醇三氯甲烷乙酸乙酯三氯氧化磷甲醇熔点（）257158-159-114.8闪点：90.5C -108.4-114.1-63.5-841.25-98沸点（）371.589.5226.165-6678.361.377105.864.5-64.7分子式C6H13N5O4C10H8ClNO2SC6H15NC9H17NO2C4H8OC2H6OCHCl3CH3COOC2H5POCl3CH3OH相对密度1.6591.4240.70.9690.890.791.500.9021.6450.7918摩尔质量（g.mol1)219.1985241.69101.19171.236872.1146.068119.3988.11153.3332.04备注室温下保存闪点178.5外观无色油状液体，有强烈氨臭水溶性微溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮等多数有机溶剂闪点90.5密封保存储存于阴凉、通风的库房在光照下遇空气逐渐被氧化生成剧毒的光气，故需保存在密封的棕色瓶中。无色透明液体，易挥发，对空气敏感，能吸收水分无色透明的带刺激性臭味的液体密封保存2.3 物料衡算年目标产量20t生产余量1.3t年工作日320d批产量35kg批投料时差12.5h 每批次产量：35kg，则由实验放大5310倍，令最后阿加曲班原料药的纯度为99%，其他各中间体及原料的纯度为95%。依据工业生产实际各个单元操作中产生的损失如表格所示：单元操作投料转移物料浓缩冷却结晶干燥抽滤总计损失0.2%0.1%0.2%0.3%0.4%0.2%1.4% 一：中间体一的制备产率87.2%，投入精氨酸315.57/87.2=361.89mol,质量84kg，投入氢氧化钠溶液723.78L（922.81kg），碳酸钠57.540kg，3-甲基喹啉-8-磺酰氯434.268mol(105kg)，四氢呋喃724L(644.36kg)，甲醇977L（773.588kg），纯化水362*3L。1、 反应方程式2、 物料平衡表输入输出名称质量组分名称质量组分N-硝基-L-精氨酸84kg（361.89mol）2.287%中间体一140kg(315.57mol)3.812%3-甲基喹啉-8-磺酰氯105kg（434.268mol)2.859%3-甲基喹啉-8-磺酰氯17.5kg0.476%氢氧化钠溶液723.78L（922.81kg25.124%碳酸钠57.540kg1.567%碳酸钠54.663kg1.487%四氢呋喃724L(644.36kg)17.533%四氢呋喃641.1382kg17.45%甲醇977L（773.588kg）21.045%甲醇768.173kg20.909%纯化水三次投入量362*3L（1086kg）29.567%水1949.7kg53.0569%副产物及杂质31.5kg0.8576%损失70.4279kg1.906%总计3673.298kg100%总计3673.298kg100%二：由中间体一合成中间体二产率82.2%，需中间体一259.4/82.2%=315.57mol,质量315.57*422/ 0.95=140kg,需四氢呋喃1959L（1743.51kg）,需三氯氧化磷78kg,需（2R,4R）-4-甲基-2-哌啶甲酸乙酯315.57*0.1/0.08=394.46mol(67.452kg)，需三乙胺94.67kg，需饱和食盐水2367L（3148kg）分两次投入。1、反应方程式（2R,4R）-4-甲基-2-哌啶甲酸乙酯 2、物料平衡表输入输出名称质量组分名称质量组分中间体一140kg(315.57mol)2.656%中间体二178kg(259.4mol)3.377%（2R,4R）-4-甲基-2-哌啶甲酸乙酯67.452kg(394.46mol)1.2796%（2R,4R）-4-甲基-2-哌啶甲酸乙酯13.49kg0.2559%四氢呋喃1959L（1743.51kg）33.068%四氢呋喃1728.67kg32.796%三氯氧化磷78kg1.48%三氯氧化磷29.529kg0.5597%饱和食盐水2367L（3148kg）59.734%饱和食盐水3138.556kg59.53%三乙胺94.67kg1.796%副产物及杂质110.632kg2.099%损失72.761kg1.38%总计5271.632kg100%总计5271.632kg100%三：由中间体二合成中间体三产率为75.4%，中间体二的物质的量195.6/75.4%=259.4mol，质量 259.4*570/0.95=178kg.需无水乙醇1297L(1024.63kg)，需水217L(217kg)，乙酸乙酯434L(348.068kg)，四氢呋喃872L(776.08kg)，饱和氯化钠436L(579.88kg),假设加入氢氧化钠600mol（2.4kg）.1、反应方程式氢氧化钠 2、 物料平衡表输入输出名称质量组分名称质量组分中间体二178kg(259.4mol)5.694%中间体三113kg(159.6mol)3.61%无水乙醇1024.63kg(1297L)32.778%副产物及杂质65.646kg2.1%氢氧化钠2.4kg(600mol)0.076%无水乙醇1021.556kg32.68%乙酸乙酯348.068kg(434L)11.13%乙酸乙酯347.024kg11.1%水217kg(217L)6.94%四氢呋喃771.423kg24.664%四氢呋喃776.08kg(873L)24.82%水214.83kg6.87%饱和氯化钠溶液579.88kg(436L)18.55%氯化钠溶液576.9806kg18.457%氢氧化钠1.36kg0.0435%损失14.2384kg0.455%总计3126.058kg100%总计3126.058kg100%四：由中间体三合成中间体四，产率49.8%。中间体三物质的量97.4/49.8%=195.6mol，质量195.6*553/95%=113.86kg，需无水乙醇1485L(1173kg),需三氯甲烷435L(652.5kg),假设反应釜中冲入400mol（0.8kg）氢气。1、 反应方程式：氢气 2、 物料平衡表 输入 输出名称 重量组成名称 重量组成中间体3113.86kg（195.6mol）5.86%中间体453kg(97.4mol)2.73%副产物及杂质61.26kg3.16% 氢气0.8kg(400mol)0.04%氢气0.4kg（200mol）0.02%三氯甲烷435L(652.5kg)33.63%三氯甲烷647.9325kg33.40% 无水乙醇1485L（1173kg）60.46%无水乙醇1164.789kg60%损失12.7785kg0.65%总计1940.16kg100%总计1940.16kg100%五：由中间体四精制得阿加曲班，实验室产率为71%，实际工业产率为70%。则批产量35kg阿加曲班原料药中含纯阿加曲班 35*99%=34.65kg（68.2mol）。中间体四物质的量为68.2/70%=97.4mol，质量97.4*508/95%=53kg。由计算得，需纯化水2061L。1、 反应方程式： 2、物料平衡表：输入输出名称 质量 组分名称 质量组分粗阿加曲班53kg(97.4mol) 2.5%精制阿加曲班35kg1.656%纯化水2061kg（2061L）97.5%水2000kg94.61%杂质18kg2.89%损失61kg2.89%总计2114kg100%总计2114kg100%2.4 物料平衡图 （三）确定设备类型及大小（1） 工序一（缩合）加入物料：氢氧化钠723.78L四氢呋喃724L选型：一台公称容积2000L的K系列K2000不锈钢反应釜,具体参数如下；部件名称罐内夹套填料密封机械密封设计压力（Mpa)0.20.40.6设计温度（）200200200工作温度（）0180高电压实验（KV)20瓷层厚度（mm)0.82.0耐温差急变性（）冷冲击110 热冲击120本反应温度在-50,厂家可以根据温度提供定制。（2）工序二（减压浓缩）上一步反应液1400L选型：1台实际容积V=2000L的ZN-2000减压浓缩罐.参数加热釜容积（L)夹套压力(Mpa)蒸发能力（kg/h加热面积（）冷凝面积（）冷却面积（）受液槽容积（L)耗能（kg/h)真空度（Mpa)ZN-200020000.093505.5143403-0.09（3）工序三（过滤洗涤干燥）选型：洗涤过滤干燥一体机，日过滤量约1300L，工作量较小可以选用过滤效果较好，功能较多的一体机。具体参数如下。标准型号过滤面积（）内直径（mm)公称容积（L)简体高度（mm)滤饼高度（mm)浆叶提升高度（mm)搅拌电机功率（KW)设备净重（Kg)设备总高（mm)12001.01200128010002503507.541473835 （4）工序四（缩合+水解）缩合加入物料：四氢呋喃（总体积）1959L三乙胺135L饱和食盐水2367L 酯水解加入无水乙醇1297L两步反应在一个反应釜里进行，因此满足最大工作量的需求即可，又反应过程中加入氢氧化钠调节pH，且涉及到温度切换，所以我们选用耐碱且易于温控的工程容量为6000L的外盘管式不锈钢反应釜，具体参数如下：公称容量（L)实际容量（L)电热功率（kw)简体直径（mm)外盘管传热面积（m）内盘管传热面积（m）结构类型电机功率（kw)搅拌速度（n/min)60006600非电加热180010.3238.7闭式150160（5）工序五（萃取）选型：一台逐级逆流筛板塔，基本原理是轻、重相在每块塔板上错流流动，结构简单，萃取效率高，满足我们工艺上需要快速分离的要求，是常用的液-液萃取设备，为了适应我们的生产量，具体参数如下；型号塔身规格塔身材质有效高度CQ-Z150-S1500mm不锈钢1500mm/2000mm（6）工序六(氢化还原高温高压)无水乙醇（反应釜中加入的最大液体体积）1485L选型：一台WHF系列强磁力驱动搅拌高压釜容积内径/内高盘管传热面积设计压力Mpa工作温度 加热方式夹套工作压力搅拌转速 r/min电机功率 kw3000L1300/3050582.5-10-40+450夹套蒸汽0.1-1.60500r/min11/15（7）工序七选型：硅藻土过滤机其参数如下；根据我们的工作需求（约2t），我们选用面积为0.25,筒体直径为300mm的过滤机。（8） 工序八（静置分层+减压浓缩）加入液体总体积520L由于反应釜中加入三氯甲烷，所以我们选用氟树脂静电图层的公称容积为1000L的反应釜。具体参数如下公称容积（L）实际容积（L）内锅尺寸(mm)外锅尺寸(mm)减速机型号电机功率kw搅拌速度n/min1000L1215L12001400B35.560-80(9)工序九（回流）加入纯化水体积2061L选型：一台容量为2500L的回流釜，冷凝装置为列管式冷凝器。 （10）工序十（结晶）选型：一台容积为2500L的结晶罐（倒锥型），其相关参数如下规格L内筒直径mm夹套直径mm保湿层mm电动机动率KW搅拌转速25001400150017007.590-120（11）工序十一（过滤干燥）选用和工序三一样的洗涤过滤干燥机 说明：对于逐级逆流筛板塔的选择，主要有以下几个方面的原因：1.逐级逆流筛板塔耗能较少，相比于离心萃取设备有较高的经济效益。2.逐级逆流筛板塔虽然在一次处理量上少去离心萃取设备，但是此工艺一次所需萃取量较少，能够符合萃取要求。3.逐级逆流筛板塔运用于第三步的酯水解反应后的萃取分离，对于分离效果有较高的要求，而逐级逆流筛板塔分析其内部结构可知：重液在重力以及筛板的作用下，会分散成小液滴，易于轻液萃取剂与之接触，大幅度的提高萃取效果。（四）带控制点的工艺流程图 （五）工艺优化说明1、 生产甘特图由甘特图可以看出，我们在工序四和工序六会存在物料积存的情况，所以在这两步中我们都安排了两台反应釜。2、 工艺优化在实验室合成中，工序四和工序六中分别有8h和12h的无水硫酸钠干燥过程，据分析，实验室中进行干燥是为了提高产率，但在后续的工序中又加入了水，所以我们认为在工业生产上不必进行此步骤，这样我们就节省了20h的生产时间，大大缩短的生产周期。我们每隔12.5h投一批料，为设备的清洗维修留足了时间采用部分步骤双台设备的设计，使批产量减少，一方面我们可以选用较小的设备，容易生产操作，降低能耗，另一方面也可以使每步反应条件更接近实验室条件，提高产率和产品质量。另反应中中有温度的变化，较小的设备也可以更快的调节温度。我们生产的阿加曲班合成步骤较多，为了减少设备，缩小生产车间面积及降低能耗，我们把在多个步骤合并在一台反应釜里进行，如工序四进行缩合和水解两步反应，工序六进行浓缩和氢化还原，符合工业上尽量减少不必要的闲置设备的要求。（六）工艺流程与安全操作说明1.工艺流程说明：（1）中间体一的合成：将84kg N-硝基-L-精氨酸、723.78L25%氢氧化钠水溶液在混料器中混合，然后加入反应釜中，再将储物罐中的和57.540kg缚酸剂碳酸钠加入反应釜中，搅拌使其溶解，冷冻水通过管道流经反应釜使反应温度维持在-50。反应釜上装有流量控制阀和温度显示装置，通过控制冷冻水的流速可控制反应体系的温度。将105kg3-甲基喹啉-8-磺酰氯加入混料器使其溶解于724L四氢呋喃中，缓慢滴加入反应釜中，换热器保持体系温度-50。混合器下端装有流量控制装置以控制混合液的滴加速度。滴加完毕后，热的水蒸气通过管道流经反应釜使反应温度升温到2530，继续搅拌反应两小时，然后将反应物加入减压浓缩罐中。将储物罐中的1mol/L稀盐酸加入减压浓缩罐中以调节体系PH值为2.7，在减压浓缩罐中减压浓缩。残余物通入过滤干燥机，并将储物罐中的977L甲醇加入过滤干燥机中，再次减压浓缩。将剩余的甲醇和四氢呋喃残余物通过冷凝器冷凝，并通过回收罐回收。过滤，滤饼在洗涤、干燥、过滤一体机362L纯化水洗涤3次，得到中间体一140kg。 （2）中间体二的合成：将140kg中间体一和1243L四氢呋喃混合加入储物罐中，因加料速度比反应速度快，故将混合物分成两份分别加入到两个反应釜中，使两个反应釜同时进行反应，并使冷冻水通过管道流经反应釜以维持反应温度为（-105）。将78kg三氯氧化磷和369L四氢呋喃在混合器中混合后缓慢滴加入两个反应釜中，冷冻水通过管道流经混合器以控制滴加温度为（-105），滴加完毕后，将67.452 kg（2R，4R）-4 甲基-2- 哌啶甲酸乙酯和355L四氢呋喃在混合器中混合，缓慢滴加入两个反应釜中，用冷冻水通过管道流经混合器以控制滴加温度为（-105），30min 滴加完毕后，将94.67kg三乙胺滴加入两个反应釜中。滴加完毕后，冷水通过管道流经反应釜以保持体系温度为05，继续搅拌反应2h后，反应体系在洗涤、干燥、过滤一体机用2367L饱和食盐水洗涤2 次，再收集、合并有机层，得到中间体二178kg。残余的四氢呋喃通过回收罐回收。 （3）中间体三的合成：将第一批生产出来的中间体2和1297L无水乙醇加入反应釜。在2530下搅拌至全溶，滴加氢氧化钠溶液调PH至910，室温下继续搅拌10h至反应原料点消失。然后通过调节热蒸汽的进入控制温度4045，将反应液进行减压浓缩。加入217L水，NaOH2.4Kg，调PH为9。加入434L乙酸乙酯萃取两次，弃去有机相，并将有机相通入废料存储罐，回收乙酸乙酯。在水相中加入盐酸调节PH为5，再加入873L四氢呋喃萃取两次，用436L饱和氯化钠洗涤两次，将水相导出反应釜到废料存储罐中。将釜中有机相进行减压浓缩。得到中间体3，并将浓缩出来的四氢呋喃通入冷凝器，冷凝后进入废料存储罐进行回收。在第一批进入反应釜12.5h后，将下一批生产出的中间体2加入到另一反应釜中，并进行和第一批相同的操作。从而提高生产效率。（4） 中间体三的合成：在混料槽中将上一步生产出的中间体三用1173Kg无水乙醇溶解，并加入冰醋酸，钯碳，倒入高温反应釜内。打开氢气阀门，通入氢气，用氢气进行置换。通过调节热蒸汽的进入控制温度为7080反应十四小时，然后将反应液通入硅藻土过滤机中过滤，滤液重新通入反应釜中减压浓缩。将浓缩出的无水乙醇等物质通入冷凝器中，冷凝后通入到废料存储罐中。在残余物中加入435L三氯甲烷，并用碳酸氢钠调PH为57，静置分层，将水相导出反应釜，处理回收。剩余的有机相用2367L饱和氯化钠溶液洗涤，过滤。通过调节热蒸汽进入量控制温度为4050，进行减压浓缩。得到中间体四，并将浓缩出来的三氯甲烷通入冷凝器中，冷凝后通入到废料存储罐中，（5）阿加曲班一水合物的制备：将中间体四加入回流罐中。打开纯化水控制阀，加入2061kg纯化水。加热回流1h后，将反应液通入冷凝器缓慢冷却至0，结晶12.5小时后，再通入过滤机中过滤，得到阿加曲班。2.安全操作说明：阿加曲班的合成过程中会产生大量的中间产物和杂质，它们和原料、溶剂等或多或少都会对人体和生产安全造成不良影响。因此，我们必须首先了解它们的安全性和防治措施。（1） 碳酸钠为反应过程中的缚酸剂，合成中间体一时用于促进反应的进行，消耗反应中产生的酸。它具有刺激性和腐蚀性。直接接触可引起皮肤和眼灼伤。生产中吸入其粉尘和烟雾可引起呼吸道刺激和结膜炎，还可有鼻粘膜溃疡、萎缩及鼻中隔穿孔。接触本品的作业工人呼吸器官疾病发病率升高。误服可造成消化道灼伤、粘膜糜烂、出血和休克。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，穿防毒物渗透工作服，戴橡胶手套。避免产生粉尘。避免与酸类接触。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。稀释或制备溶液时，应把碱加入水中，避免沸腾和飞溅。（2） 四氢呋喃为反应过程中的溶剂、萃取剂，便于物料的反应运输及分离。该物质有毒、具刺激性且极度易燃。高浓度吸入后可出现头晕、头痛、胸闷、胸痛、咳嗽、乏力、胃痛、口干、恶心、呕吐等症状。其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇高热、明火及强氧化剂易引起燃烧。接触空气或在光照条件下可生成具有潜在爆炸危险性的过氧化物。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。建议操作人员佩戴过滤式防毒面具(半面罩)，戴安全防护眼镜，穿防静电工作服，戴橡胶耐油手套。远离火种、热源。工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止蒸气泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂、酸类、碱类接触。灌装时应控制流速，且有接地装置，防止静电积聚。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。（3） 稀盐酸为调PH用，接触其蒸气或烟雾，可引起急性中毒，出现眼结膜炎，鼻及口腔粘膜有烧灼感，鼻衄、齿龈出血，气管炎等。眼和皮肤接触可致灼伤。操作尽可能机械化、自动化。建议操作人员佩戴自吸过滤式防毒面具(全面罩)，穿橡胶耐酸碱服，戴橡胶耐酸碱手套。远离易燃、可燃物。防止蒸气泄漏到工作场所空气中。避免与碱类、胺类、碱金属接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备泄漏应急处理设备。（4） 甲醇在第一步被用来溶解残余物，以便过滤残余物，在第三步被用作展开剂。它对中枢神经系统有麻醉作用；对视神经和视网膜有特殊选择作用，引起病变；可致代谢性酸中毒。皮肤出现脱脂、皮炎等。生产时应远离火源，保持容器紧密封闭，穿戴合适的防护服和手套。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。建议操作人员佩戴过滤式防毒面具(半面罩)，戴化学安全防护眼镜，穿防静电工作服，戴橡胶手套。远离火种、热源。工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止蒸气泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂、酸类、碱金属接触。灌装时应控制流速，且有接地装置，防止静电积聚。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。（5） 三氯氧化磷为第一步反应的原料，非常易燃，具剧毒性、强腐蚀性、强刺激性，可致人体灼伤。车间温度高及相对湿度低时，易发生吸入中毒。操作尽可能机械化、自动化。建议操作人员佩戴自吸过滤式防毒面具(全面罩)，穿橡胶耐酸碱服，戴橡胶耐酸碱手套。避免产生烟雾。防止烟雾和蒸气释放到工作场所空气中。避免与还原剂、活性金属粉末、醇类接触。尤其要注意避免与水接触。配备泄漏应急处理设备。（6） 无水乙醇为第三步反应溶解中间体二的溶剂，易燃，具刺激性。建议操作人员佩戴过滤式防毒面具(半面罩)，穿防静电工作服。远离火种、热源。工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止蒸气泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂、酸类、碱金属、胺类接触。灌装时应控制流速，且有接地装置，防止静电积聚。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。（7） 三乙胺为第三步反应的缚酸剂，易燃，对呼吸道有强烈的刺激性，吸入后可引起肺水肿甚至死亡。眼及皮肤接触可引起化学性灼伤。生产时应降低环境温度，远离火源，万一接触眼睛，立即使用大量清水冲洗并送医诊治；出现意外或者感到不适，立刻到医生那里寻求帮助；穿戴合适的防护服、手套并使用防护眼镜或者面罩。、建议操作人员佩戴导管式防毒面具，穿防毒物渗透工作服，戴橡胶耐油手套。远离火种、热源。工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止蒸气泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂、酸类接触。充装要控制流速，防止静电积聚。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。（8） 氢氧化钠用来调节PH，使反应溶液呈碱性，有强烈刺激性和腐蚀性。粉尘刺激眼和呼吸道，腐蚀鼻中隔；皮肤和眼直接接触可引起灼伤。建议操作人员佩戴头罩型电动送风过滤式防尘呼吸器，穿橡胶耐酸碱服，戴橡胶耐酸碱手套。远离易燃、可燃物。避免产生粉尘。避免与酸类接触。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。稀释或制备溶液时，应把碱加人水中，避免沸腾和飞溅。（9） 二氯甲烷为展开剂，有麻醉作用，主要损害中枢神经和呼吸系统。轻者可有眩晕、头痛、呕吐以及眼和上呼吸道粘膜刺激症状；较重者则出现易激动、步态不稳、共济失调、嗜睡，可引起化学性支气管炎。重者昏迷，可有肺水肿。密闭操作，局部排风。建议操作人员佩戴直接式防毒面具(半面罩)，戴化学安全防护眼镜，穿防毒物渗透工作服，戴防化学品手套。远离火种、热源。工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止蒸气泄漏到工作场所空气中。避免与碱金属接触。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。（10） 乙酸乙酯为萃取剂，分离第三步反应中的水相和有机相，对眼、鼻、咽喉有刺激作用。高浓度吸入可引进行性麻醉作用，急性肺水肿，肝、肾损害。持续大量吸入，可致呼吸麻痹。有致敏作用，因血管神经障碍而致牙龈出血；可致湿疹样皮炎。操作时建议操作人员佩戴自吸过滤式防毒面具(半面罩)，戴化学安全防护眼镜，穿防静电工作服，戴橡胶耐油手套。工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止蒸气泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂、酸类、碱类接触。灌装时应控制流速，且有接地装置，防止静电积聚。（11） 冰醋酸为催化剂，促进中间体四的生成，吸入蒸气对鼻、喉和呼吸道有刺激性。对眼有强烈刺激作用。皮肤接触，轻者出现红斑，重者引起化学灼伤。操作环境应通风良好，远离火种、热源，避免与氧化剂、碱类接触。（12） 氢气为反应还原剂，置换反应釜，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热或明火即爆炸建议操作人员穿防静电工作服。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止气体泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂、卤素接触。在传送过程中，钢瓶和容器必须接地和跨接，防止产生静电。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。（13） 三氯甲烷用于溶解第四步反应中的残余物，有毒，为可疑致癌物，作用于中枢神经系统，具有麻醉作用，对心、肝、肾有损害。 吸入或经皮肤吸收引起急性中毒。液态可致皮炎、湿疹，甚至皮肤灼伤。 主要引起肝脏损害，并有消化不良、乏力、头痛、失眠等症状，少数有肾损害及嗜氯仿癖。密闭操作，局部排风。建议操作人员佩戴直接式防毒面具(半面罩)，戴化学安全防护眼镜，穿防毒物渗透工作服，戴防化学品手套。防止蒸气泄漏到工作场所空气中。避免与碱类、铝接触。配备泄漏应急处理设备。可见，部分物质具有刺激性、毒性、易燃易爆性，操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。我们应做好生产装置的密闭性，加强通风，避免人为或机器发出的明火和电火花，随时做好突发事故应急工作。（七）三废排放及防治按日产量35KG计算物质三氯甲烷甲醇乙醇乙酸乙酯四氢呋喃饱和氯化钠溶液三氯氧化磷质量（KG）65077021903503150372030 1.三乙胺的回收处理：为改进制药生产中敷酸剂三乙胺的回收方法，通过用氨水洗涤处理含三乙胺盐酸盐、苯混合物的方法，研究模拟了用氨回收三乙胺的可行性，结果表明在油水两相共存的条件下，氨可以置换出三乙胺盐酸盐中的三乙胺，三乙胺溶解在苯中，可与苯一起蒸出。三乙胺与氨在水溶液中的PKb值分别为3.25、4.76，表明三乙胺的碱性强于氨，氨不能置换出三乙胺盐酸盐中的三乙胺。按此常识，水洗可除去残存于苯相中过量的氨，随着水洗次数的增加，残存的氨逐渐减少，废水pH值应逐渐变小，但事实却是pH 先逐渐变大，然后逐渐变小，最后趋于稳定。对此异常现象的解释，我们认为，三乙胺易溶于苯而微溶于水，在苯、水两相间存在相平衡，在用氨水洗涤发生了如下反应：析出的三乙胺绝大部分进入苯相，只有微量存在于水相中。在反应混合物中，存在水溶性的氯化铵及过量的未反应的氨，由于氨易挥发存在于气相及苯相微量的水中，氨比氯化铵更难洗去。在初始阶段即氨水洗涤(0次水洗)到第3次水洗，洗涤废水中氯化铵的水解(强酸弱碱盐水解呈酸性)及氨与三乙胺在水中离解的综合作用决定pH 值的大小，随着水洗次数的增加，废水中氯化铵的含量越来越少，其水解对pH 的降低作用越来越弱，氨与三乙胺在水中的离解逐渐成为决定pH 的主要因素，废水pH 值逐渐变大，直至第3 次水洗，氯化铵被完全洗去，废水pH 达到最大值；在第2阶段即第3次水洗到第5次水洗，随着氨的逐渐洗去，氨在水中离解对 pH 的增大作用逐渐变弱，pH 值逐渐降低；在第3 阶段即第 5 次水洗以后，氨被完全洗去，三乙胺在水中离解是决定pH 的唯一因素，由于三乙胺在水相中浓度基本不变，pH 趋于稳定。第5 次以后，pH 稍有波动，是由于酸度计测量误差所致。可见，洗涤废水pH 出现异常现象，是在相平衡存在下，较弱的碱“氨”置换较强的碱“三乙胺”的结果。 2.四氢呋喃的回收处理：利用四氢呋喃-水体系的共沸物组成随着压力出现较大变化的特性,建立了常压塔-高压塔双塔精馏系统。应用Aspen Plus软件对构建的双塔精馏系统进行系统的模拟研究,在此基础上进一步优化了相关的操作,获得了一套优化的操作参数数据。在最优操作参数下,四氢呋喃从制药废液中的回收率达到99.0%以上,四氢呋喃产品的纯度达到99.0%。四氢呋喃(THF)是一种重要的有机化工及精细化工原料,又是优良的工业溶剂,在工业生产中,它作为溶剂使用时经常会带入水等杂质1,使四氢呋喃因含有杂质而不能重复使用,直接废弃,既浪费,又污染环境,不符合节能减排的发展要求。为建立四氢呋喃的回收工艺系统,必须首先了解THF-H2O体系的物理性质。本文中采用AspenPlus软件得到THF-H2O二元物系在不同压力下气液组成关系图,如图1所示(图中压力单位为标准大气压atm,1 atm= kPa,下同)。从图1可以看出THF-H2O二元物系中存在着共沸点,且共沸物组成随着压力的改变而出现较大变化。为此,可以建立常压、高压双塔差压串联精馏系统6,应该能达到提纯四氢呋喃的目的。(1)根据THF-H2O体系的共沸组成随压力发生较大变化的特性,建立双塔差压精馏系统回收四氢呋喃,采用Aspen Plus软件模拟该系统的回收工艺能够充分回收四氢呋喃。(2)采用Aspen Plus软件中RADFRAC模型确定了差压精馏系统中双塔的操作参数。运用AspenPlus中灵敏度分析工具,对双塔进料位置、回流比及高压塔操作压力进行灵敏度分析,得到了操作参数的最优变量范围,同时作为THF回收精馏操作的控制变量和调优变量,为THF回收精馏系统的优化提供依据。(3)运用Aspen Plus的优化工具对双塔操作参数进行优化,在保证四氢呋喃纯度的前提下,得出了双塔精馏操作的最优操作参数分别为:常压塔进料位置为第9块板,回流比119;高压塔进料位置为第9块板,回流比为319,操作压力为9 atm。运用最优操作参数,双塔差压精馏使回收的四氢呋喃纯度达到99.0%,通过差压精馏实验得到的结果与模拟结果基本吻合,达到了四氢呋喃的回收目的。 3.三氯甲烷的回收处理：三氯甲烷是无色透明易挥发液体， 有特殊甜味。特点为：沸点 616 ，微溶于水；不易燃烧，但长期暴露在空气中可以燃烧， 发出火焰或高温；有麻醉性，有毒，被认为是致癌物质。 在水中的溶解度为 0.8 g/100 mL。我们通过查阅资料发现,用蒸馏法对三氯甲烷废液进行回收,并用回收试剂(以下简称试剂1)与市售分析纯三氯甲烷试剂(以下简称试剂2)做对比实验,具有良好的效果,并取得一定经济效益。经大量实验证明,三氯甲烷的最佳回收实验条件是:水浴锅温度为88 92e,冷凝水流量为150 ml/min,三氯甲烷沸点为5915 6215e,平均回收率为78%。试剂1与试剂2对比实验结果分别用试剂1和试剂2做标准曲线、五日空白实验及测定样品实验,测定方法同5水和废水监测分析方法6(第3版)。标准曲线对比实验结果标准曲线对比实验结果见表1。根据实验结果,对2条曲线的剩余标准偏差和曲线斜率(b值)作统计学检验,剩余标准偏差F=1101,小于F(6,6)=4128;斜率统计检验t=01028,小于t(0105,12)=21129。结果表明二者均无显著性差异。五日空白对比结果见表2。由表2可看出,试剂1和试剂2最低检出限值均低于规定值(01050 mg/L)。4.三氯氧化磷的排放处理：三氯氧磷是一种工业化工原料，为无色透明的发烟液体。无色透明的带臭味的液体，在潮湿空气中剧烈发烟，水解成和氯化氢，进一步生成HP2O4Cl3。排放处理前应参阅国家和地方有关法规。倒入碳酸氢钠溶液中，用喷洒，同时加碎冰，反应停止后，用水冲入系统。5.甲醇、乙醇的处理：对于这两种物质，它们都作为溶剂使用，而且沸点较低，使用量较大，因此，我们可以再各步浓缩反应时，将其蒸馏回收，从而达到物质的循环利用。6.乙酸乙酯的回收处理：乙酸乙酯在此工艺中作为萃取剂使用，可以回收利用。可以使用蒸馏法回收利用。7.钯碳的回收：（1）浸出法是用酸(盐酸一氯酸钠、盐酸一双氧水或王水)将钯从废催化剂中浸出，过滤后，用铁粉或锌粉置换滤液中的钯。得到的粗钯再次用昆酸或王水溶解后，采用氯钯酸铵沉淀法和二氯二胺络亚钯法提纯，得到高纯度的海绵钯。该法的钯浸出率低、浸出时间较长，但废催化剂中的钯不易流失。（2） 烧法是将废催化剂高温下焙烧，除去其中的碳和有机物，以碱性甲醛溶液或甲酸还原烧渣，过滤后，用盐酸一双氧水或王水将滤渣溶解，得到钯溶液。钯溶液通过离子交换树脂得到氯化亚钯或采用氨水络合和酸化沉钯，最后用水合肼还原得到纯海绵钯。用此法应设法减少在焚烧过程中钯的流失。1）焚烧法处理废钯碳催化剂可将碳与钯有效地分离，焚烧后需用还原剂充分还原，过程简单、技术可靠、成本低、回收率高。2)氨水络合和酸化沉钯能最大程度地除去杂质，提高钯的纯度。3)参照本法，可处理其他种类的含钯废催化剂，具有良好的经济效益和社会效益。8.氯化钠的回收处理：对于氯化钠溶液，我们在此工艺中大量使用氯化钠溶液作为洗涤液,每批使用量共计3720L。如果使用一般的方法回收，将会浪费大量的能源。因此，我们想到能够修建两个大型的水池，通过太阳光的晾晒，将水分蒸发，从而粗制出氯化钠，然后再精制得到氯化钠的纯品。总结：使用整套三废处理及物质回收方案，我们可以将四氢呋喃、乙醇、甲醇、三乙胺、钯碳等物质进行反复利用，达到节能减排的效果；而对于三氯氧化磷等有害物质，我们采取了排放措施，对其进行了处理，使其排放不影响环境，从而实现清洁生产的目的，这也是每个制药人内心的期许！（八）过程技术与GMP规范响应性1.GMP规范参考： 第四十六条 为降低污染和交叉污染的风险，厂房、生产设施和设备应当根据所生产药品的特性、工艺流程及相应洁净度级别要求合理设计、布局和使用，应当综合考虑药品的特性、工艺和预定用途等因素，确定厂房、生产设施和设备多产品共用的可行性，并有相应评估报告； 第七十一条 设备的设计、选型、安装、改造和维护必须符合预定用途，应当尽可能降低产生污染、交叉污染、混淆和差错的风险，便于操作、清洁、维护，以及必要时进行的消毒或灭菌。 第七十二条 应当建立设备使用、清洁、维护和维修的操作规程，并保存相应的操作记录。 第七十四条 生产设备不得对药品质量产生任何不利影响。与药品直接接触的生产设备表面应当平整、光洁、易清洗或消毒、耐腐蚀，不得与药品发生化学反应、吸附药品或向药品中释放物质。 第七十五条 应当配备有适当量程和精度的衡器、量具、仪器和仪表。 第九十六条 制药用水应当适合其用途，并符合中华人民共和国药典的质量标准及相关要求。制药用水至少应当采用饮用水。 第九十七条 水处理设备及其输送系统的设计、安装、运行和维护应当确保制药用水达到设定的质量标准。水处理设备的运行不得超出其设计能力。 第九十八条 纯化水、注射用水储罐和输送管道所用材料应当无毒、耐腐蚀；储罐的通气口应当安装不脱落纤维的疏水性除菌滤器；管道的设计和安装应当避免死角、盲管。2.根据GMP规范设计的质量监控方案（1）氢氧化钠是强碱，具有腐蚀性，故我们选用了不锈钢反应釜，符合GMP标准。（2）盐酸是一种活泼的一元无机酸，其具有强烈的腐蚀性和氧化性，能和许多金属发生反应，所以我们选用了不锈钢反应釜，符合GMP标准。（3）甲醇为无色透明、易燃、易挥发的液体，对设备和操作流程有一定的要求，而我们的设计符合这些要求和GMP规范。（4）三氯甲烷有毒，操作人员应佩戴直接式防毒面具（半面罩），戴化学安全防护眼镜，穿防毒物渗透工作服，戴防化学品手套，这符合GMP规范。（5）乙酸乙酯有强烈的醚似的气味，清灵、微带果香的酒香，易扩散，不持久，易燃，操作时应加以注意。（6）用于洗涤产品的水应该是符合GMP要求的纯化水。（7）在获取最后产品时，严格遵循GMP规范，避免细菌污染，产品干燥，包装，检验，运输，储存，每一步都需实现无菌化。（8）所加辅料应严格执行GMP相应原辅料标准，以减少杂质出现和不可控反应的发生。（9）萃取时选用串联的方式,但是只加一次的萃取剂,新鲜的萃取剂从后级加入以便能最大的程度的萃取出翠余相中的物质,再循环加入前一级(最终的萃取相从第一级出来),最大程度地节约萃取剂的用量,同时也达到了最好的萃取效果,符合GMP经济合理和安全的要求。在静置后分离的操作中,我们通过不同的阀门来控制不同相的流出,减少了泵的使用,也节约了能源。（10）年工作日为320天,留了充足的维修时间,符合现实要求，符合GMP要求。（11）在生产过程中，对于温度的控制使用了较为精密的仪表，这符合GMP的相关要求。 三：小结 利用三个星期的空余时间，我们小组六个人完成了20t/a阿加曲班的合成工艺流程设计课程作业，整个过程中我们每个人都力尽所能地把自己所学到的知识运用于作业的各个环节，并在姚老师的耐心辅导下不断完善。 此次的课程设计作业，使我们加深了对本专业的认识，锻炼了我们面对问题解决问题的勇气，更重要的是使我们深刻体会到了团队的力量。由于课程设计包含较多的环节，我们通过任务分配把各项工作划分给每个成员，最后再集中讨论，指出问题，然后再返回修改。来来回回的几次修改，力求达到可行性较高的设计。这之间我们发现了我们自身存在的一些问题，例如对专业知识素养的欠缺，这体现在对设备选型上出现的种种问题，设备功能考虑不全面，不熟悉设备的特点，都使我们在这环节的作业上很费力气。如果我们能在平时的学习中主动了解相关的内容，那么我们在此环节的设计会比较容易。还有就是发现对于我们学过的一些专业知识不能够牢记于心，例如CAD的使用来说，上学期学过，这学期再用就很难快速掌握。这说明我们平时没有认真复习自己所学的知识。 通过此次的课程设计作业，我们发现了自身的不足，相信会在以后的学习生活中有所改善。我们也会珍惜在这次作业中学到的宝贵经验，运用于以后的学习生活中，面对问题不退缩，面对压力不气馁，做好自己的本职工作，学会与他人沟通合作。 在这里还要特别感谢姚老师的细心指导，也感谢我们组员的团结合作以及支持！