化学制药技术毕业论文

毕业设计题目合成药厂多功能中试车间布局的设计学号200921550105 姓名李炜专业班级化学制药技术0931 指导老师温艳珍 2012年1月 i 摘要目前我国已是原料药生产大国。但有好多原料合成工艺路线在实验室成功后还必须经过中试放大阶段才能投入到工业化生产中。多功能中试车间在这个过程中发挥着非常重要的作用而车间设计的好坏关系涉及到投入生产效率、生产费用的高低。布局的设计作为车间设计的一部分起着举足轻重的作用。为了迎合当今市场需求推动我国合成药厂中试车间的发展在参考了多家药厂多功能中试车间布局设计后查阅相关文献本文重点叙述了合成药厂中试车间布局设计的理论依据和车间布局设计的思路与方法。理论依据包括了我国相关的法规标准以及相关专业人士在布局设计时的经验总结和注意事项并且以合成盐酸贝西沙星原料药为例详细说明中试车间布局设计的思路与方法。关键词多功能中试车间布局设计思路 ii Abstract This article mainly introduced the design of the layout of the multi functions middle stage test workshop in synthetic medicine factory including the theoretical basis such as GMP and some experience specialists have gotten from the past design and the approach to design a multi functions middle stage test workshop suit for a synthetic. Besides the paper gave a reality example of the layout of design of a workshop for Besifloxacin hydrochloride to show the thoughts . Key words: design layout multi functions middle stage test workshop approach to design. iii 目录第一章概述............................................................................................................. 1 1.1相关概念 ...................................................................................................... 1 1.2多功能合成车间 .......................................................................................... 1 1.3合成车间的布置 .......................................................................................... 3 第二章合成中试车间的布局理论依据及设计思路 ........................................... 4 2.1车间布置任务及目的................................................................................... 4 2.2布置理论基础 .............................................................................................. 4 2.3设计思路 .................................................................................................... 10 第三章合成药厂多功能车间的设计——布局设计实例 ................................... 12 3.1概述 ........................................................................................................... 12 3.2设计理论依据 ............................................................................................

12 3.3基础资料 .................................................................................................... 12 3.4.设计成果 .................................................................................................... 15 第四章结论 ......................................................................................................... 17 参考文献 ................................................................................................................ 18 致谢 ........................................................................................................................ 19 1 第一章概述 1.相关概念多功能车间又称综合车间或小产品车间它是适应医药和精细化工产品品种多、产量差别悬殊、品种更新快等特点而发展起来的。传统合成车间以单一产品的生产工艺流程为基础设计的设备、管道的通用性差一旦更换产品有需要重新建成产线设备利用率差。而合成多功能车间时为了满足合成原料药生产小品种和科研的要求以合成单元操作为基础进行设计充分考虑了设备管道的通多用性而建立起来的多品种综合车间。中试车间即化工企业或开发工艺非成熟的产品车间。其设备为通用型设备。为连续化大生产做准备。中试车间主要考察反应规模放大后的规律产品的产率低以及反应器是够能正常运行同时得到运行参数。中试车间也是项目在进行正式立项并进入实际建设的一次试生产。从中能看出放大后的工业生产中存在的一些问题。有助于实际工业调试期效率的提高缩短调试时间降低成本。药厂车间设计是把一种计划、规划、设想通过视觉的形式传达出来的活动过程涉及科学、技术、经济和国家方针政策等方面的综合性的应用技术。 2.多功能合成车间 2.1 多功能合成车间的特点区别于传统意义上的生产车间合成多功能车间具有以下特点 1合成多功能车间通常划分为操作单元操作单元按工艺条件分为低温0120℃、常温2040℃、高温150250℃、高压012.5MPa、负压0—0.1MPa酰化反应、缩合反应、环合反应、高压氢化反应肟化反应、甲基化反应、酰氯化反应等单元操作装置以及精烘包设备。 2 2合成反应工艺路线长步骤多过程复杂 3设备规格和材质要求有适应性通常选用塘玻璃、不锈钢、硅硼玻璃等材质 4设备管道通用性和互换性要好便于拆卸和安装 5生产中会用到易燃易爆有毒有害的有机溶媒和一些有腐蚀性的物质生产岗位应按照防爆岗位设计做好现常排风和溶媒回收充分考虑员工劳动保护。 6设备多采用变频控制可调节参数范围广要能适合较多的产品保证多工能车间的灵活性和适应性 7原料药的精烘包要有洁净度的要求达到国内GMP或国外认证的要求。 2.2合成

多功能车间的用途当化学制药工艺研究的实验室工艺完成后即药品工艺路线经论证确定后一般都需要经过一个比小型试验规模放大50100倍的中试放大以便进一步研究在一定规模装置中各部反应条件变化规律并解决实验室阶段未能解决或尚未发现的问题。新药开发中也需要一定数量的样品以供应临床试验和作为药品检验及留样观察之用。根据该药品剂量大小疗程长短通常需要210kg数量这是一般实验室条件所难以完成的。确定工艺路线后每步化学合成反应或生物合成反应不会因小试、中试放大和大型生产条件不同而有明显变化但各步最佳工艺条件则随试验规模和设备等外部条件的不同而有可能需要调整。我国是原料药生产大国合成原料药或者中间体的工艺流程在实验室成功后很难进一歩跨越到大规模生产中去往往需要中试试验来验证和进一步放大生产。所以对中试车间的设计显的尤为重要。它的主要用途有 1经过初步临床筛选确定疗效较好的新药先在多功能车间进行生产以满足临床和市场需要并进一步验证其疗效是否稳定。 2医疗上必须的药品但需求较小、有效期较短无法列入常规的单品种批量生产就可采用多功能车间来生产。选定生产的品种就可以根据一定的计划进行周期性的交替生产也可以因市场的临时需要实行应急生产。 3 3一个新药在实验室合成工艺路线确定以后就要从实验室工艺过度到中试放大并进行生产工艺条件的研究为大生产提供设计和工艺参数依据。此类新产品的中试研究就可以在多功能中试车间进行。 2.3多功能合成车间的发展现状国内药厂加大新药开发力度新药推出废话藏只快合成原料药或中间体一般先进行实验室小试阶段往往需要中试验证和放大。很难直接一步跨越到大生产。从国内原料药的这种趋势来看多功能合成车间应运而生是必然的他可以满足小产量多品种的生产要求应对市场的迅速变化。国内合成多功能车间还处于起步阶段对于多功能车间的设计和建设企业基本上市根据各自的需求各自的理解各自的实际情况自行摸索。在实施中缺少理论指导缺乏行业规范在实际中难免无处下手无法处理好通用性和利用率低的问题。如果过分的考虑通用性想尽可能多的满足各种合成反应的条件结果不但会投资成本变高而且在以后的设备上利用率低。若严格控制合成多功能车间的投资成本那么设备有可能只能满足先有的几个产品日后的通用性差无法满足其他产品的要求。本为从实际出发参考了多家大型合成药厂实例本着尽可能使通用性和投资费用达到平衡的原则参考众多文献的基础上重点对合成车间的布局问题进行探索

。 1.3合成车间的布置按我国习惯的做法工厂的布置划分为厂区布置和厂房布置两部分厂区布置布置的是全局而厂方布置则是局部合成布局涉及的对象是生产过程中使用的机器设备各种物料如原材料、半成品和成品以及公用系统的各种介质他们按不同的性质和形态储存在不同的场所、从事生产的操作人员、铁路以及管线等。本文重点涉及的是厂房的布置体的内容将在第二章详细论述。 4 第二章合成中试车间的布局理论依据及设计思路 1.车间布置任务及目的车间有大有小医药以及中小型化生产企业上产规模小这些部门多是布置在一幢或多幢厂房内这就形成了一个车间。车间布局的基本任务是以工艺基础设计阶段、配管详细设计阶段为主并在店里设备总图土建等有关专业密切配合下确定生产过程中各种对象的空间位置以获得最合理的生产和生活环境组织全车间构成一个能高度发挥效能的生产整体。因此车间布局实质是为了寻求物料和人员的最佳运输方案。以达到降低成本投资提高效率的目的。车间布局涉及工作是很重要的一环布局的好坏直接关系大松车间的建成是否符合工艺要求有良好的操作条件使生产正常、安全的进行设备的维护检修方便可行以及对建设投资经济效益等都有很大影响。在进行布局前要掌握必要的的油光生产安全的卫生等资料在布局的时候样执行有关标准规范作深思熟虑仔细推敲以获得最佳的布局方案。 2布置理论基础 2.1相关标准和规定本小结讲述的是在设计时应遵循的我国相关法规标准。设计的时候只有严格执行这些标准才是一个合格的合成车间才能确保投入成产时安全有效卫生本小节详细地阐述我国相关法规标准的对车间布局的要求与规定只有设计前仔细研读布局设计时对这些条条框框做到心中有数才不会对设计感到茫然设计出的结果也符合要求。 1厂房的布局必须符合药品生产要求应当能够最大限度地避免污染、交叉污染、混淆和差错便于清洁、操作和维护。应当根据厂房及生产防护措施综合考虑选址厂房所处的环境应当能够最大限度地降低物料或产品遭受污染的风险。一般设计前要充分掌握厂房的周围环境比如厂房周围的主导风向一些重污染源的物料要位于下游方位。为降低污染和 5 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、布局和使用并符合下列要求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生产特殊性质的药品如高致敏性药品如青霉素类或生物制品如卡介苗或

其他用活性微生物制备而成的药品必须采用专用和独立的厂房、生产设施和设备。青霉素类药品产尘量大的操作区域应当保持相对负压排至室外的废气应当经过净化处理并符合要求排风口应当远离其他空气净化系统的进风口生产β-内酰胺结构类药品、性激素类避孕药品必须使用专用设施如独立的空气净化系统和设备并与其他药品生产区严格分开生产某些激素类、细胞毒性类、高活性化学药品应当使用专用设施如独立的空气净化系统和设备特殊情况下如采取特别防护措施并经过必要的验证上述药品制剂则可通过阶段性生产方式共用同一生产设施和设备 2行政、生活和辅助区的总体布局应当合理不得互相妨碍厂区和厂房内的人、物流走向应当合理。在设计时充分考虑到人流物流走向的合理安排不仅会使整个厂房的有效安全的进行还会减少生产高峰期带来的人流物流之间的冲突。设计时就要划分出来员工的专用通道、运输物料的专用通道而且这通道之间避免交叉以免造成不必要的冲突。并且应当采取适当措施防止未经批准人员的进入。生产、贮存和质量控制区不应当作为非本区工作人员的直接通道。 3厂房应当有适当的照明、温度、湿度和通风确保生产和贮存的产品质量以及相关设备性能不会直接或间接地受到影响。厂房、设施的设计和安装应当能够有效防止昆虫或其它动物进入。应当采取必要的措施避免所使用的灭鼠药、杀虫剂、烟熏剂等对设备、物料、产品造成污染。药品生产厂房不得用于生产对药品质量有不利影响的非药用产品。 4生产区和贮存区应当有足够的空间确保有序地存放设备、物料、中间产品、待包装产品和成品避免不同产品或物料的混淆、交叉污染 6 避免生产或质量控制操作发生遗漏或差错。应当根据药品品种、生产操作要求及外部环境状况等配置空调净化系统使生产区有效通风并有温度、湿度控制和空气净化过滤保证药品的生产环境符合要求。 5仓储区应当有足够的空间确保有序存放待验、合格、不合格、退货或召回的原辅料、包装材料、中间产品、待包装产品和成品等各类物料和产品。仓储区的设计和建造应当确保良好的仓储条件并有通风和照明设施。仓储区应当能够满足物料或产品的贮存条件如温湿度、避光和安全贮存的要求并进行检查和监控。 6高活性的物料或产品以及印刷包装材料应当贮存于安全的区域。如果采用其他方法替代物理隔离则该方法应当具有同等的安全性。 7通常应当有单独的物料取样区。取样区的空气洁净度级别应当与生产要求一致。如在其他区域或采用其他方式取样应当能够防止污染

或交叉污染。 8质量控制区室的设计应当确保其适用于预定的用途并能够避免混淆和交叉污染应当有足够的区域用于样品处置、留样和稳定性考察样品的存放以及记录的保存。 9辅助区休息室的设置不应当对生产区、仓储区和质量控制区造成不良影响。更衣室和盥洗室应当方便人员进出并与使用人数相适应。盥洗室不得与生产区和仓储区直接相通。 10维修间应当尽可能远离生产区。存放在洁净区内的维修用备件和工具应当放置在专门的房间或工具柜中。 2.2基础资料由于车间的布局是以生产的工艺流程并在管道、土建自控等多方面的相关专业配合下完成的因此在设计之前必须了解准备相关资料在基础上进行布局。下面列出了一般情况下需要准备的资料这也是我在本次实例布局时参考相关资料总结的经验。 7 1工艺流程图 2物料衡算及物料的性质包括中间体和副产品 3设备一览表 4三废的数量及处理方法。 5公用系统好用量包括供排水、供电、供热、冷冻、压缩空气、外观资料等。 6车间定员表除技术人员、管理人员、车间化验人员、岗位操作人员还要掌握最大班人数量和男女比例等 7厂区总平面布置图包括车间、辅助部门、生活部门的相互联系、厂内人流物流的情况和数量 8建厂地形和气象资料 2.3布置原则 1从经济和压降的观点出发设备布置应顺从工艺流程打死你若与安全维修和施工有矛盾时允许有所调整。 2根据地形和、主导风向进行设备的布置有效地利用车间建筑面积包括空间。 3明火设备必须安装在处理可燃气体或液体设备的全年最小频率的风向的下侧并集中布置在装置车间边缘。 4控制室和配电室应不知带生产区的中心部位并安装在危险区之外。 5留有发展余地。 6有毒有腐蚀性介质的设备应分别集中布置并设置围堰。以集中处理。 7布置安全通道人、物流方向应错开。 8设备布置应齐整尽量使主管架布置于管道走向一致。 2.4技术要素 1车间的组成车间的组成包括生产辅助生活等三部分。设计时应根据生产流程、原料中间体产品的物化性质以及他们之间的关系确定应给设几个生产工段那些辅助部门生活部门。生产部分包括原料工段、生产工段、成品工段、回收工段、控制室。 8 辅助部门包括压缩空气、真空泵房、水处理系统、变电配电室、通风空调室、车间化验室、机修、仪修、电修室和仓库。生活部门包括办公室、工人休息室、更衣室、浴室和厕所。 2车间各工段的安排车间内各工段的安排主要根据生产规模生产特点而定生产规模小生产车间中各工段联系频繁生产特点不明显差异时结合建厂地点的具体情况可将车间的生产辅助

生活部门集中在一个厂房 3厂房平面布置厂房平面布置按其外形一般分有厂方形长方形便于总平面的布置节约用地。厂房宽度的确定生产为了尽可能利用自然采光和通风以及建筑经济上的要求一般采用单层宽度不超过24m厂房常用宽度有9m、12m、15m、18m、21m。 4厂房立面的布置厂房高度的确定主要由工艺设备布置要求所决定厂房的垂直布置要充分利用空间每层空间取决于的设备的高低、安装位置的、检修要求及安全卫生等条件。 5有爆炸危险车间应采用单层厂房内多设置操作台以满足工艺设备位差的要求。车间内防爆区与非防爆区生活、辅助及控制室等见应设防火墙分隔。 6生产规模小的车间多数是将辅助室生活史集中布置在车间中的一个区域内一般情况下将辅助设施布置在其中间。如配电室布置在电负荷的中心控制室设在靠近生产区空调机房布置在需空调室的附近等。 7生活室中的办公室化验室休息室等应布置在南面以充分太阳能采暖风衣室厕所可布置在厂房背面 2.5. 生产工艺设备布局的要求布置设备时除要考虑设备本身所占的位置外还必须有足够的操作、通行及检修需要的位置。塔的冷凝器、冷却器、中间槽、回流罐等一般也可在框架上和塔在一起联合布置也可隔管廊和塔分开布置 9 成组布置的塔、一般以塔的外壁或中心线排成一行并设置联合平台各塔平台连接走道的结构应能满足各塔不同伸缩及基础沉降不同的要求各塔入孔方位宜一致每个单塔有多个人孔时尽量使人孔方位一致并位于检修侧。塔身上的每个人孔处需设置操作平台以便检修塔板。再沸器应尽量靠近塔布置使管道最短减少管道阻力降通常安装在单独的支架或框架若需生根在塔体上时应与设备专业协商。有关设备、管道热膨胀及支架结构问题应经应力分析后选择最佳布置方案。塔底与再沸器连接的气相管中心与再沸器管板的距离不应太大以免造成热虹吸不好而影响再沸器效率。塔顶冷凝器回流罐中小型生产都置于塔顶靠重力回流这样蒸汽上升管管线较短。对于大型塔如安装在塔顶会增加结构设计的困难宜布于低处用泵打回流。有强烈腐蚀性的物料及特别贵重的物料为了解决泵的腐蚀性问题和泄露不得已采用将冷凝器架高的办法而省去回流泵这是特例。一台塔设备有两台再沸器时应对称安装使其处于同一中心线上并留出切换器操作的余地立式容器特别是大型立式容器布置应考虑运输吊装等因素应留有余地。容器位于泵前时其安装高度应符合泵的NPSH要求。立式储罐布置时按罐外壁或是中心线取齐。斧式反应器通常是间歇操作。布置时应考虑便于加料和出料。液体物

料通常是经高位槽计量后依.