工藝流程設計與設備選型第22章P282本章內容22.1制約工藝流程設計22.2工藝設備的設計、選型與安裝基本要求熟悉工藝流程設計的任務、內容、基本程序和成果；了解工藝流程設計的原則、依據。掌握工藝流程設計中的方案比較以及單元操作或單元反應為中心，完善工藝流程的設計技術，掌握工藝流程設計中應考慮的技術問題。掌握工藝流程框圖和工藝流程簡圖，熟悉物料流程圖和帶控制點的工藝流程圖。掌握工藝設備設計與選型的階段劃分及內容，熟悉工藝設備設計選型的主要依據。了解制藥設備GMP設計的內容。22.1制藥工藝流程設計一、制藥工藝過程及制藥工藝流程設計的任務

工藝就是選擇切實可靠的生產技術路線，由原料到產品的加工過程。

典型的制藥工藝過程化學制藥生產過程的心臟。（1）制藥工藝過程工藝流程設計的任務是在確定的原料路線和技術路線的基礎上，通過圖解和必要的文字說明將原料變成產品（包括污染物治理）的全部過程表示出來。工藝流程設計是車間工藝設計的核心，是車間設計最重要、最基礎的設計步驟。工藝流程設計是工程設計所有設計項目中最先進行的一項設計，但隨著車間布置設計和其他專業設計的進展，還要不斷地做一些修改和完善，結果幾乎是最后完成。工藝流程設計的任務主要是在初步設計階段完成。（2）制藥工藝流程設計的任務

制藥工藝流程設計的任務主要內容：方案設計，確定生產方法及生產流程，是全部工藝設計的基礎。物料熱量衡算。主要包括物料衡算、熱量衡算以及設備計算、設備選型等。車間布置設計。主要任務是確定整個工藝流程中的全部設備在平面和空間中的具體位置，相應地確定廠房或框架的結構形式。管路設計。確定裝置全部管線、閥件、管件以及各種管架的位置，以滿足工藝生產的要求。提供設計條件。工藝專業設計人員向其他專業提供設計條件。編制概算書及編制設計文件。對于給定的工藝路線，工藝方法所規定的基本操作條件或參數，如反應溫度、壓力、流量、流速等——設計人員不能隨意改變。為實現工藝所規定的基本操作條件或參數——設計人員可以采用不同的技術方案。應通過方案比較來確定一條最優的技術方案，進行工藝流程的設計。方案比較評判標準：技術經濟指標，如產物收率、原料單耗、能量單耗、產品成本、設備投資、操作費用等。此外，環保、安全、占地面積等也是方案比較時應考慮的重要因素。（3）選擇生產方法制藥生產方案比較的前提：保持工藝過程的原始信息不變。（1）實例1

在藥品精制中，粗品常先用溶劑溶解，然后加入活性炭脫色，最后再濾除活性炭等固體雜質。假設溶劑為低沸點易揮發溶劑，試確定適宜的過濾流程。

首先選定過濾速度和溶劑收率為方案比較的評判標準。

方案I常壓過濾方案。

方案II真空抽濾方案。雖可濾除活性炭等固體雜質，但過濾速度較慢。過濾速度明顯加快，但由于出口未設置冷凝器，因而易造成大量低沸點溶劑的揮發損失，使溶劑的收率下降。方案的比較

方案III真空抽率－冷凝方案。

方案Ⅳ加壓過濾方案。出口設置了冷凝器，以回收低沸點溶劑，從而減少了溶劑的揮發損失，提高了溶劑的收率，因而較為合理。在壓濾器上部通入壓縮空氣或氮氣，即加壓過濾方式，過濾速度快，且溶劑的揮發損失很少，因而最為合理。（2）實例2用混酸硝化化氯苯制備備混合硝基基氯苯。已已知混酸的的組成為HNO347％、H2SO449％、H2O4％；氯苯與與混酸中HNO3的摩爾比1：1.1；反應開始始溫度為40～55℃，并逐步升升溫至80℃；硝化時間間為2h；硝化廢酸酸中含硝酸酸小于1.6%，含混合硝硝基氯苯為為獲得混合合硝基氯苯苯量的1％。試通過過方案的比比較，確定定適宜的硝硝化及后處處理工藝流流程。首先選定混混合硝基氯氯苯的收率率以及硫酸酸、硝酸及及氯苯的單單耗作為方方案比較的的評判標準準。方案1硝化－分離離方案可生產出合合格的混合合硝基氯苯苯，但將分分離后的廢廢酸直接出出售，要消消耗大量的的硫酸，使使硫酸的單單耗居高不不下，另一一方面，由由于廢酸中中含有未反反應的硝酸酸以及少量量的硝基氯氯苯，直接接出售不僅僅使硝酸的的單耗增加加，混合硝硝基氯苯的的收率下降降，而且存存在于廢酸酸中的硝酸酸和硝基氯氯苯還會使使廢酸的用用途受到限限制。方案2硝化－分離離－萃取方方案與方案1比回收了廢廢酸中的硝硝酸，降低低了硝酸的的單耗；提提高了混合合硝基氯苯苯的收率。。但該方案案仍有1.2%~1.3%的原料氯苯苯，將其直直接出售，，不僅使硫硫酸的單耗耗居高不下下，而且會會增加氯苯苯的單耗。。此外，存存在于廢酸酸中的氯苯苯也會使廢廢酸的用途途受到限制制。方案3硝化－分離離－萃取－－濃縮方案案與方案2比，方案3萃取之后的的廢酸經減減壓濃縮后后可循環使使用，從而而大大降低低了硫酸的的單耗。同同時，由于于氯苯與水水形成低共共沸混合物物，濃縮時時氯苯將隨隨水一起蒸蒸出，經冷冷卻后可回回收其中的的氯苯，從從而降低了了氯苯的單單耗。以單元操作作或單元反反應為中心心，完善工工藝流程各種不同的的生產過程程都是由若若干個反應應（包括化化學反應和和生物轉化化反應等））和若干個個基本的物物理操作串串聯而成，，每一個基基本的物理理操作過程程都稱為一一個單元操操作，每個個基本的反反應稱為一一個單元反反應。在工工藝流程設設計中，常常以單元操操作或單元元反應為中中心，建立立與之相適適應的工藝藝流程。實例1工業生產中中，硝化混混酸的配制制常在間歇歇攪拌釜中中進行，試試以攪拌釜釜為中心，，完善硝化化混酸配制制過程的工工藝流程。。配制混酸需需要有一臺臺攪拌釜，，并考慮到到混酸配制制過程是一一個放熱過過程，攪拌拌釜還應有有夾套，以以便操作時時向夾套中中通入冷卻卻水冷卻。。混酸配制采采用間歇操操作，為保保證硫酸與與硝酸的配配比，應設設置硫酸計計量罐和硝硝酸計量罐罐。在工業生產產中，要配配制一定濃濃度的混酸酸，通常不不加水調節節，而是用用硝化后回回收的廢酸酸來調節。。因此，還還應設置廢廢酸計量罐罐。在工業生產產中，原料料硫酸和硝硝酸須有一一定的貯存存量，因此此，要設置置硫酸貯罐罐和硝酸貯貯罐。此外外，還需設設置廢酸貯貯罐以貯存存硝化后回回收的廢酸酸。考慮將硫硫酸、硝硝酸和廢廢酸由貯貯罐送入入計量罐罐的方式式。可以以采用泵泵輸送，，為防止止工作人人員失誤誤使酸溢溢出計量量罐，可可在計量量罐和貯貯罐之間間設置溢溢流管。。為了貯存存配置好好的硝化化混酸，，應設置置相應的的混酸貯貯罐。混酸配制制過程的的工藝流流程示意意圖實例2在合成抗抗菌藥諾諾氟沙星星的生產產中，以以對氯硝硝基苯為為原料制備備對氟硝硝基苯的的反應方方程式為為反應擬在在間歇釜釜反應器器中進行行，試以以反應器器為中心心，完善善反應過程的的工藝流流程。一臺攪拌拌釜，由由于反應應溫度較較高，攪攪拌釜應應帶有夾夾套，以以作為載載熱體流流動空間間。要確定載載熱體的的技術規規格。選選擇較普普遍的導導熱油如如聯苯混混合物作作為載熱熱體。它它是一種種常用的的高溫有有機載熱熱體，沸沸點為258℃℃，可在較較低的壓壓力下得得到較高高的加熱熱溫度。。由于過程程的溫度度較高，，物料中中的低沸沸點組分分可能揮揮發，對對環境造造成污染染，因此此，在反反應器的的上部應應設置一一臺回流流冷凝器器，并用用冷卻水水冷卻，，以回收收易揮發發組分。。氟化反應應是液固固非均相相反應，，反應液液經冷卻卻后，其其中固體體應濾除除。因此此，在反反應器的的下部可可設置一一臺過濾濾器。由由于溶劑劑等的沸沸點均較較高，可可考慮采采用減壓壓抽濾，，以提高高過濾速速度。氟化反應應過程的的工藝流流程圖：：盡可能采采用先進進設備、、先進生生產方法法及成熟熟的科學學技術成成就，以以保證產產品質量量。“就地取取材”、、充分利利用當地地原料，，以便獲獲得最佳佳的經濟濟效果。。所采用的的設備效效率高、、降低原原材料消消耗及水水電氣消消耗。按GMP要求對不不同的藥藥物劑型型進行分分類的工工藝流程程設計。。（4）工藝流流程設計計的原則則β－內酰胺胺類藥品品（包括括青霉素素類、頭頭孢菌素素類）按按單獨分分開的建建筑廠房房進行工工藝流程程設計。。中藥制制劑和生生化藥物物制劑涉涉及中藥藥的前處處理，單單獨設立立前處理理車間其他如激激素，抗抗腫瘤藥藥、生產產用毒菌菌種、活活疫苗與與滅活疫疫苗等按按特殊要要求進行行工藝流流程設計計。遵循“三三協調””原則即即人流物物流協調調、工藝藝流程協協調、潔潔凈級別別協調。。充分預計計生產的的故障，，以便即即時處理理、保證證生產的的穩定性性。主要從原原料性質質、產品品質量和和品種、、生產能能力以及及今后發發展余地地等方面面考慮。。（五）工工藝流程程設計的的依據：（六）工工藝流程程的分類類從工藝和和技術角角度來看看，應滿滿足以下下要求。。盡量采用用能使物物料和能能量有高高利用率率的連續續過程。。間歇操作作半間歇操操作連續操作作（七）工工藝流程程設計應應考慮的的問題反應物在在設備中中的停留留時間既既要使之之反應完完全，又又要盡可可能地短短。維持各個個反應在在最適宜宜的工藝藝條件下下進行。。設備或器器械的設設計要考考慮到流流動形態態對過程程的影響響，也要要考慮某某些因素素可能的的變動，，如原料料成分變變動范圍圍，操作作溫度的的允許范范圍等。。盡可能使設備備的構造、反反應系統的操操作和控制簡簡單、靈敏和和有效。及時采用新技技術和新工藝藝。為易于控制和和保證產品質質量一致，在在技術水平和和設備材質等等允許下，大大型單系列優優于小型多系系列，且便于于實現微機控控制。2.從經濟核算、、管理、環保保和操作安全全的角度來看看，要求如下下。選用小而有效效的設備和建建筑，以降低低投資費用，，并便于管理理和運輸，與與此同時，也也要考慮到操操作、安全和和擴建的需要要。用各種方法減減少不必要的的輔助設備或或輔助操作。。工序和廠房的的銜接安排要要合理。創造有職業保保護的安全工工作環境，減減輕體力勞動動負擔。重視環保，做做好三廢治理理。污染處理理裝置應與生生產同時投產產。二、工藝流程程設計的基本本程序工藝路線的選選擇確確定工藝藝流程的組成成和順序繪繪制工藝流流程框圖繪繪制制工藝流程示示意圖繪繪制制物料流程圖圖繪繪制初步設設計階段帶控控制點的工藝藝流程圖繪繪制施工階段段帶控制點的的工藝流程圖圖三、工藝流程程設計的成果果在通常的初步步設計和施工工圖設計中，，初步設計階階段的主要成成果是初步設設計階段帶控控制點的工藝藝流程圖；施施工圖設計階階段的主要成成果是施工階階段帶控制點點的工藝流程程圖。四、工藝流程程圖施工圖設計初步設計工藝流程設計計帶控制點的工工藝流程圖物料流程圖工藝流程示意意圖工藝流程框圖圖施工階段帶控控制點的工藝藝流程圖工藝流程圖是是以圖解形式式表示的工藝藝流程，在工工藝流程設計計的不同階段段，工藝流程程圖深度是不不同的。工藝流程簡圖圖工藝流程框圖圖：表示單元元過程及物料料葡萄糖生產工工藝流程框圖圖阿司匹林的生生產工藝流程程框圖工藝流流程簡簡圖：：物料料流程程和設設備組組成硬膠囊囊劑生生產工工藝流流程簡簡圖工藝流流程簡簡圖：：物料料流程程和設設備組組成阿司匹匹林的的生產產工藝藝流程程示意意圖物料流流程圖圖表示方方式：：以方框框流程程表示示單元元操作作及物物料成成分和和數量量；在工藝藝流程程簡圖圖下方方列表表表示示物料料組成成和量量的變變化圖圖中應應有設設備位位號、、操作作名稱稱、物物料成成分和和數量量。某中藥藥固體體制劑劑車間工藝藝物料料流程程圖氯苯硝硝化的的物料料流程程圖用框圖圖繪制制的氯氯苯硝硝化的的物料料流程程圖帶控制制點的的工藝藝流程程圖基本要要求：：一般應應畫出出所有有工藝藝設備備、工工藝物物料管管線、、輔助助管線線、閥閥門、、管件件以及及工藝藝參數數（溫溫度、、壓力力、流流量、、液位位、物物料組組成、、濃度度等））的測測量點點，并并表示示出自自動控控制的的方案案。例：2,4－二氯氯甲苯苯生產產過程程中的的精餾餾工段段為例例介紹紹帶控控制點點的工工藝流流程圖圖。以以三氯氯化銻銻為催催化劑劑、對對氯甲甲苯和和氯氣氣為原原料，，經反反應、、分離離等工工序而而制得得，其其工藝藝流程程框圖圖如下下：二氯甲甲苯精精餾工工段帶帶控制制點的的工藝藝流程程圖施工流流程圖圖中的的每條條管道道都要要標注注管道代代號。橫向管管道的的管道道代號號注寫寫在管管道線線的上上方;豎向管管道則則注寫寫在管管道線線左側側，字字頭向向左。。工段號號按工工程規規定填寫寫，采采用兩兩位數字字，從從01開始，至至99為止管段序號工段號物料代號VE0401——32x3.5B管路外徑壁厚管道材料代號管段序序號采采用兩兩位數數字字，，從從01開始，，至至99為止止，，相同類別別的物料料在同一主主項內以以流向先后后為序，，順序編號號隔熱或隔隔音的功功能管路的使使用溫度度范圍管道等級級代號CW0401——32x3.5A1A—CH管道尺寸寸一般標注公稱稱通徑，，以mm為單位，，注數字，，不注單位22.2工藝設備備的設計計、選型型與安裝裝第二階段段第一階段段一、工藝藝設備設設計與選選型的內內容第二階段段是解決決工藝過過程中的的技術問問題，例例如過濾濾面積，，傳熱面積積，干燥燥面積以以及各種種設備的的主要規規格等。。生產工藝藝確定設備設計計與選型型第一階段段內容：：定型機械械設備和和制藥機機械設備備的選型型；計量貯存存容器的的計算；；定型化工工設備的的選型；；確定非定定型設備備的形式式，工藝藝要求，，臺數，，主要規規格；編制工藝藝設備一一覽表。。二、工藝藝設備設設計選型型的主要要依據：：設備符合合國家有有關政策策法規，，可滿足足藥品生生產的要要求，保保證藥品品生產的的質量、、安全可可靠、易易操作、、維修及及清潔。。設備的性性能參數數符合國國家，行行業或企企業標準準，與國國際先進進制約設設備相比比具有可可比性，，與國內內同類產產品相比比具有明明顯的技技術優勢勢。具有完整整的，符符合標準準的技術術文件。。三、制藥藥設備GMP設計通則則的具體體內容①設備備的設計計應符合合藥品生生產及工工藝的要要求，安安全、穩穩定、可可靠，易易于清洗洗，消毒毒或滅菌菌，便于于生產操操作和維維修保養養，并能能防止差差錯和交交叉污染染。②設備備的材質質選擇應應嚴格控控制。與與藥品直直接接觸觸的零部部件均應應選用無無毒、耐耐腐蝕，，不與藥藥品發生生化學變變化，不不釋出微微粒，或或吸附藥藥品的材材質。③與藥藥品直接接接觸的的設備內內表面及及工作零零件表面面，盡可可能不設設計有臺臺、溝及及外露的的螺栓連連接。表表面應平平整、光光滑、無無死角，，易清洗洗與消毒毒。④設備備應不對對裝置之之外環境境構成污污染，鑒鑒于每類類設備所所產生污污染的情情況不同同，應采采取防塵塵、防漏漏、隔熱熱、防噪噪聲等措措施。⑤在易易燃易爆爆環境中中的設備備，應采采用防爆爆電器并并設有消消除靜電電及安全全保險裝裝置。⑥對注注射制劑劑的灌裝裝設備除除應處于于相應的的潔凈室室內運行行外，要要按GMP要求，局局部采用用100級層流潔潔凈空氣氣和正壓壓保護下下完成各各個工序序。⑦藥液液、注射射用水及及凈化壓壓縮空氣氣管道的的設計應應避免死死角、盲盲管。材材料應無無毒，耐耐腐蝕。。內表面面應經電電化拋光光，易清清洗。管管道應標標明管內內物料流流向。其其制備、、貯存和和分配設設備結構構上應防防止微生生物的滋滋生和傳傳染。管管路的連連接宜采采用卡箍箍式連接接⑧當驅驅動摩擦擦而產生生的微量量異物及及潤滑劑劑無法避避免時，，應對其其機件部部位實施施封閉并并與工作作室隔離離，所用用的潤滑滑劑不得得對藥品品、包裝裝容器等等造成污污染。對對于必須須進入工工作室的的機件也也應采取取隔離保保護措施施。⑨無菌設備備的清洗洗，尤其其是直接接接觸藥藥品的部部位和部部件必須須滅菌，，并標明明滅菌日日期，必必要時要要進行微微生物學學的驗證證。經滅滅菌的設設備應在在3日內使用用，同一一設備連連續加工工同一無無菌產品品時，每每批之間間要清洗洗滅菌；；同一設設備加工工同一非非滅菌產產品時，，至少每每周或每每生產三三批后進進行全面面清洗。。設備清清洗除采采用一般般方法外外，最好好配備就就地清洗洗(CIP)和就地滅滅菌(SIP)的潔凈、、滅菌系系統。⑩設備備設計應應標準化化、通用用化、系系列化和和機電一一體化。。實現生生產過程程的連續續密閉，，自動檢檢測，是是全面實實施設備備GMP的要求的的保證。。此外，涉涉及壓力力容器時時，除符符合上述述要求外外，還應應符合GB150-1998“鋼制壓力力容器””有關規規定。9、靜靜夜夜四四無無鄰鄰，，荒荒居居舊舊業業貧貧。。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、雨中黃葉樹樹，燈下白頭頭人。。13:08:3013:08:3013:0812/29/20221:08:30PM11、以我我獨沈沈久，，愧君君相見見頻。。。12月月-2213:08:3013:08Dec-2229-Dec-2212、故人江江海別，，幾度隔隔山川。。。13:08:3013:08:3013:08Thursday,December29,202213、乍見翻疑夢夢，相悲各問問年。。12月-2212月-2213:08:3013:08:30December29,202214、他他鄉鄉生生白白發發，，舊舊國國見見青青山山。。。。29十十二二月月20221:08:30下下午午13:08:3012月月-2215、比比不不了了得得就就不不比比，，得得不不到到的的就就不不要要。。。。。十二二月月221:08下下午午12月月-2213:08December29,202216、行動出出成果，，工作出出財富。。。2022/12/2913:08:3013:08:3029December202217、做前，，能夠環環視四周周；做時時，你只只能或者者最好沿沿著以腳腳為起點點的射線線向前。。。1:08:30下午午1:08下午午13:08:3012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、很多多事情情努力力了未未必有有結果果，但但是不不努力力卻什什么改改變也也沒有有。。。13:08:3113:08:3113:0812/29/20221:08:31PM11、成功就是是日復一日日那一點點點小小努力力的積累。。。12月-2213:08:3113:08Dec-2229-Dec-2212、世間間成事事，不不求其其絕對對圓滿滿，留留一份份不足足，可可得無無限完完美。。。13:08:3113:08:3113:08Thursday,December29,202213、不知香積寺寺，數里入云云峰。。12月-2212月-2213:08:3113:08:31December29,202214、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