撲熱息痛生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

1、撲熱息痛原料藥生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書及附圖學(xué) 院：化工學(xué)院專 業(yè)：制藥工程1班年 級(jí)：07級(jí)設(shè)計(jì)者：倪寧翔 陸帥指導(dǎo)老師：朱宏吉.生產(chǎn)任務(wù)：1.設(shè)計(jì)項(xiàng)目：撲熱息癰原料藥生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)2.設(shè)計(jì)規(guī)模：年產(chǎn)1000噸，純度99%勺撲熱息癰二. 產(chǎn)品介紹及前景展望：對(duì)乙酰氨基酚是撲熱息癰的化學(xué)成分，簡(jiǎn)稱jAPAP撲熱息癰為非處方藥，是目前解熱、鎮(zhèn)癰、治II療感冒的常用藥之一。它效果良好，口服吸收快而安 全，并且對(duì)胃腸道刺激小，與阿司匹林相比，具有刺|激小，極少有過(guò)敏反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。是當(dāng)今世界醫(yī)藥市場(chǎng) 上頭號(hào)解熱鎮(zhèn)癰藥及暢銷時(shí)間較長(zhǎng)的傳統(tǒng)普藥，在心i血管保健、預(yù)防婦科癌病等方面具備十分廣闊的應(yīng)用力前景。撲熱息癰在

2、世界解熱鎮(zhèn)癰藥領(lǐng)域占據(jù)著近一半 的市場(chǎng)份額，需求量達(dá)7萬(wàn)噸/年，產(chǎn)需兩旺。目前，世界需求量仍以15%的年速度持續(xù)增長(zhǎng)。撲熱息痛缶構(gòu)式我國(guó)撲熱息癰原料藥產(chǎn)量已連續(xù)幾年居世界第一并成為全球最大撲熱息癰出口國(guó)。據(jù)中國(guó)醫(yī)藥保健品進(jìn)出口商會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，我國(guó)從2004年以來(lái)，撲熱息癰原料藥出口數(shù)量始終保持在4萬(wàn)噸以上，2009年雖遭遇了國(guó)際金融危機(jī)， 但我國(guó)出口撲熱息癰仍有近5萬(wàn)噸。以下圖表體現(xiàn)了撲熱息癰近年來(lái)生產(chǎn)情況及前景：2003-頗9年ff業(yè)18售收入發(fā)戒狀況sDoojtm 4湖.0004POOOOO3500JQDO1DOQJDOO 2500*00020OOJXU15000001DOLJCOO 50

3、0J00G02。*2004年ZOD&JE典Q6年aq(r年2QDM年2仲年loo禮mo9：l fi心龍.2003-2009 仃W利；i d般 ：_! 及三. 廠址選擇：選址：蘇州工業(yè)園區(qū)蘇虹路附近。選址理由：該區(qū)域避開(kāi)了人流集中的鬧市區(qū)， 污染嚴(yán)重的化工區(qū)，塵土較大 的風(fēng)沙區(qū)等多種對(duì)藥企有影響的區(qū)域。蘇州常年風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)， 該地址處丁工業(yè)園區(qū)東南端，正好是上風(fēng)側(cè)，并且該位置周邊環(huán) 境活潔干凈，保證了藥品生產(chǎn)所需環(huán)境要求。 此處水源豐富，為 生產(chǎn)用水和消防安全提供了保障。臨近京滬高速、蘇嘉杭高速， 交通便捷，運(yùn)輸方便。工業(yè)園區(qū)內(nèi)的工廠能滿足藥廠的各種原料 消耗。綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和技術(shù)指標(biāo)，此

4、處適宜建設(shè)藥廠。四. 生產(chǎn)工藝路線選擇：撲熱息癰由對(duì)氨基酚乙?；?，因此常采用兩步法即先制備得中間 體對(duì)氨基苯酚PAP,中間體再經(jīng)過(guò)乙?；肁PAP即撲熱息癰，合成步驟為起始原料T PAP T APAP合成APAP可選擇多種化合物作為起始原料，因此有多種合成路線可供選擇。比較廉價(jià)的起始原料主要有硝基苯、苯酚和對(duì)硝基苯酚鈉。各合成路線的差異主要在兩步法的第一步，即由起始原料T PAP(一)PAP的合成路線1.以苯酚為起始原料的合成路線(1)苯酚業(yè)硝化法路線苯酚在低溫下(冷卻至-5 C)與業(yè)硝酸鈉和硫酸作用生成對(duì)業(yè)硝基苯 酚，再經(jīng)硫化鈉還原得到對(duì)氨基苯酚該工藝路線目前研究比較成熟，收率為80%-

5、85%但還原步驟中硫化鈉作為還原劑成本較高。對(duì)業(yè)硝基苯酚，可經(jīng)氧化為對(duì)硝基苯酚，但收率不 局。(2)苯酚硝化法路線在低溫冷卻下由苯酚直接硝化得對(duì)硝基苯酚，再經(jīng)鐵粉還原得到PAP中間體該合成路線中，硝化步驟用硝酸和硫酸的混酸作為硝化劑，同時(shí)反應(yīng)產(chǎn)生二氧化氮?dú)怏w，故而對(duì)反應(yīng)設(shè)備要求相對(duì)高，釋放有蠹?xì)怏w和混酸造 成的污染，也有一定的處理困難。(3)苯酚偶氮法路線苯酚與苯胺重氮鹽在堿性條件下偶聯(lián)生成偶氮化合物。偶氮化合物酸化的對(duì)羥基偶聯(lián)苯，車巴/碳為催化劑在甲醇溶液中氫解得PAPN = NOU該方法原料易得，收率較高，達(dá)95%-98%所用的苯胺可以在氫解后回收套用。缺點(diǎn)是，中問(wèn)體對(duì)羥基苯胺須在甲醇中氫

6、解，催化劑車巴/碳較為昂貴，故而從成本考慮不理想。OHNH32.以硝基苯為起始原料的合成路線硝基苯是廉價(jià)易得的化工原料，所以原料來(lái)源和成本較低。硝基苯可用鋁屑還原、電解或催化氫化等方法直接制成(1)金屆還原法路線該法是在稀硫酸中，用鋁粉將硝基苯一步還原為PAR目前遼寧撫廄友誼化工廠已用該法進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，國(guó)外也有工業(yè)化生產(chǎn)裝置。生產(chǎn)成本 低，設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短。但鋁粉耗量大，副產(chǎn)物為Al(OH)3,過(guò)濾是個(gè)|可題。(2)電解還原法路線該法在80-90 C下，以20%-30%酸作介質(zhì)，加入少量表面活性劑，通 過(guò)電解使置丁陰極上的硝基苯還原生成PAP該法操作簡(jiǎn)單、流程短、產(chǎn)品純度高、克服了環(huán)境污

7、染問(wèn)題，國(guó)內(nèi)一些研究單位展開(kāi)了技術(shù)研究，由丁技術(shù)難度高，生產(chǎn)控制要求嚴(yán)格，電耗大，目前我國(guó)尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。(3)催化氫化法路線該法用鉗-碳為催化劑，在10%-20%勺硫酸水溶液中進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)加 入陽(yáng)離子表面活性劑(如十二烷基三甲基氯化鉉)作為分散劑，以硅藻土、 硅膠、沸石分子篩、活性炭等為載體，也可用車巴、銘、鉉和釘?shù)绕渌Q族 金屆作催化劑。另外，也可將鉗與車巴、銘、鉉、釘及金并用，有無(wú)載體都 可。反應(yīng)條件為:70-110 C, 0.1-1MpaN6NH2kAPVCTH2SO4,子表面活牲劑j 7oOC ,0L JOH一般采用有機(jī)酸和稀硫酸、醇等為反應(yīng)溶劑，加入表面活性劑和相轉(zhuǎn) 移催化劑來(lái)增

8、加硝基苯在溶劑中的溶解度。加入水溶性有機(jī)溶劑來(lái)減少水 油兩相的混溶，從而使反應(yīng)的選擇性增大。反應(yīng)后用固體吸附劑來(lái)吸附未PAP,經(jīng)乙?；卯a(chǎn)品OH溶解的硝基苯。該法流程短，設(shè)備也不難解決，催化劑能夠重復(fù)使用，催化劑較為貴 重，但總體上的生產(chǎn)成本經(jīng)濟(jì)合理，已經(jīng)用丁工業(yè)化生產(chǎn)。3.以對(duì)硝基苯酚鈉為原料的合成路線該路線制備簡(jiǎn)捷，技術(shù)成熟，適合工業(yè)化生產(chǎn)，但收率低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，鐵屑-鹽酸還原步驟產(chǎn)生大量的鐵泥，在“三廢”處理上存在許多 問(wèn)題，而且相較丁硝基苯，對(duì)硝基苯酚的價(jià)格較昂貴，國(guó)外許多國(guó)家已經(jīng) 淘汰此法。（二）PAP合成APAP相比較丁PAP的合成，由PAP合成APAP路線較為固定均為乙酰化，

9、即 由對(duì)氨基酚與醋酸或醋酎在加熱下脫水，反應(yīng)生成撲熱息癰。OHOH+CH：!CO）Q -+ CH.COOHNHzHHCOCHs綜合對(duì)比各條工藝路線，并且結(jié)合實(shí)際的設(shè)計(jì)任務(wù)，決定選擇以硝基苯為 原料，通過(guò)催化加氫制得對(duì)氨基苯酚，然后酰化得到對(duì)乙酰氨基酚（APAP 五. 工藝流程圖：（一）撲熱息癰工藝流程框圖：1.以對(duì)硝基苯為原料制備對(duì)氨基苯酚的工藝流程框圖ONaOHOHOHNOgN%hH2NHCOCH2.對(duì)乙酰氨基酚的制備工藝流程框圖（1）?；?）精制（二）撲熱息癰帶控制點(diǎn)的工藝流程圖：（見(jiàn)附圖）六. 最佳工藝條件：以硝基苯為原料，加氫合成對(duì)氨基苯酚，在不分離出對(duì)氨基苯酚的情況下，乙 ?；苯?/p>

10、合成了撲熱息癰，獲得的最佳工藝條件為：1加氫反應(yīng)溫度為90 C；2加氫液硫酸濃度為10%3加氫液的水油比5： 1;對(duì)硝基苯|富氣4最佳催化劑用量為硝基苯重量的1%5乙?；噭┮音c乙酸最佳比為2： 1;6乙酰化最佳溫度為100 C。七. 相關(guān)資料數(shù)據(jù)：（一）原料及產(chǎn)品物性：1.硝基苯 無(wú)色或微黃色具苦杏仁味的油狀液體，分子式GHNO。分子量123.11,相對(duì)密度1.205，熔點(diǎn)5.7 C，沸點(diǎn)210.9 C，閃點(diǎn)87.78 C ,自燃點(diǎn)482.22 C,蒸氣密度4.25，蒸氣壓0.13kPa。難溶丁水；,易溶丁乙醇、乙酰、 苯和油，遇明火、高熱會(huì)燃燒、爆炸，與硝酸反應(yīng)劇烈。2.對(duì)氨基苯酚 分子

11、量109.13，外觀白色或淡黃色結(jié)晶，相對(duì)密度1.290,熔點(diǎn)184186C，沸點(diǎn)2843.對(duì)乙酰氨基苯酚 乂名醋氨酚，簡(jiǎn)稱APAP藥物名撲熱息癰。它是一種 白色或類白色的結(jié)晶或結(jié)晶粉末， 無(wú)臭， 味微苦， 分子量151.16,相對(duì)密度1.293,熔點(diǎn)169170.5C。溶于甲醇、乙醇、丙酮和乙酸乙酯，易溶于熱水，幾乎 不溶于冷水和石油酰。4.10%的稀硫酸密度為1.07g/ml ,冰醋酸的密度為1.049g/ml。(二)生產(chǎn)規(guī)模及工作制度：年產(chǎn)1000噸純度為99%勺撲熱息癰，全年工作日300天，24小時(shí)生產(chǎn)。八. 物料衡算：1.基本運(yùn)算(本部分內(nèi)容由陸帥完成)：按任務(wù)要求每天需要生產(chǎn)量=年

12、產(chǎn)量/生產(chǎn)天數(shù)=1000*99%/300=3.3噸，此為對(duì)乙酰氨基酚精制后的量已知APAP精制過(guò)程中有3%勺損耗則酰化生成的APAP*為3.3/97%=3.4噸?；^(guò)程中PAP合成APAP的轉(zhuǎn)化率為83%則進(jìn)入?；薜腜AP量為(3.4 X 109.3)/(151.6 X 83%)=2.96噸催化氫化生成的PAP轉(zhuǎn)移進(jìn)?；薜膿p耗為2%則催化氫化生成的PAP量為2.96/98%=3.02噸催化氫化過(guò)程中硝基苯的轉(zhuǎn)化率為54%則每天需要投入的原料硝基苯質(zhì)量為(3.02 X 123.11)/(109.13 X 54%)=6.3噸。2.設(shè)備選型(本部分內(nèi)容由倪寧翔完成 )：本設(shè)計(jì)合成步驟中催化氫化反

13、應(yīng)與?；磻?yīng)時(shí)間均為4小時(shí)左右，催化氫化反應(yīng)時(shí)間略長(zhǎng)，故設(shè)計(jì)每天投料4次，每隔6小時(shí)投一次料，即每次投入的原料硝基苯質(zhì)量為6.3/4=1.575噸，每次進(jìn)入?；薜腜AP量為2.96/4=0.74噸。(1)氫化還原罐的選擇：按硝基苯與10%稀硫酸配料比為1: 1算，催化劑用量為硝基苯用量的1%則氫化罐的體積主要取決于硝基苯與稀硫酸的體積。1.575噸硝基苯的體積為1575/1205=1.31m31.575噸稀硫酸體積為1575/1070=1.47m3加上催化劑等其他物質(zhì)的體積，一次處理量約為3m3,以此選擇一個(gè)5n3的氫化還原罐即可滿足生產(chǎn)要求。(2)?；薜倪x擇：按冰醋酸與PAP質(zhì)量比2:1

14、算，酰化罐的體積主要取決于冰醋酸與PAP的體積。30.74噸PAP的體積為740/1290=0.57m0.74 X 2=1.48噸冰醋酸的體積為1480/1049=1.41m3一次處理量約為2,考慮到?；瘯r(shí)間短于氫化還原時(shí)間，故選擇兩個(gè)3的?；抟詽M足生產(chǎn)。(3)結(jié)晶罐的選擇：結(jié)晶罐的選擇分為兩部分：還原步驟中結(jié)晶罐的選擇和精制步驟中結(jié) 晶罐的選擇。還原步驟中考慮到冷卻結(jié)晶時(shí)間較長(zhǎng)，可以選擇3-4個(gè)2m3的結(jié)晶罐以提高生產(chǎn)效率精制過(guò)程中由丁冷卻結(jié)晶時(shí)間足夠，故選擇一個(gè)2m3的結(jié)晶罐即可滿足生產(chǎn)要求。(4)其它設(shè)備的選擇：具體選型依據(jù)附圖中帶控制點(diǎn)的工藝流程圖(倪宇翔制)和設(shè)備參數(shù)表(陸帥制)。

15、九. 三廢處理：1.主要三廢：以硝基苯為原料，通過(guò)催化加氫制得對(duì)氨基苯酚的方法主要三廢為廢 水，該法以鐵粉為還原劑，生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量含酚、胺的鐵泥和污水, 污染較嚴(yán)重。撲熱息癰制藥廢水主要含對(duì)乙酰氨基苯酚、對(duì)氨基苯酚、偶 氮化合物、醋酸等。2.廢水治理方法：目前處理?yè)錈嵯b制藥廢水處理方法有混凝沉淀、膜過(guò)濾、厭氧生化 處理、好氧生化處理等方式組合的工藝，本次設(shè)計(jì)采用厭氧 兩級(jí)好氧 為主的工藝處理?yè)錈嵯b制藥廢水。工藝流程圖如下：3.主要處理構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)：(D格柵問(wèn)及集水池格柵問(wèn)及集水池外圍尺寸為4.0m x 5.0m，集水池深4.5m。格柵問(wèn)及集水池設(shè)人工格柵1套，長(zhǎng)軸液下泵2臺(tái)，流量

16、47帶h，揚(yáng)程11m,功率4kW,1用l備。液位連鎖開(kāi)停。(2)勻質(zhì)調(diào)節(jié)池、事故池和中和池為了節(jié)省占地、便丁布置 ，勻質(zhì)調(diào)節(jié)池、事故池和中和池合建，外圍尺寸為25.0m x 10.0m,池深4.5m,勻質(zhì)調(diào)節(jié)池容積按16 h水量計(jì)，分2格；事 故調(diào)節(jié)池容積按6h水量計(jì)；中和時(shí)間按2Omin水量計(jì)。(3)升流式厭氧反應(yīng)池升流式厭氧反應(yīng)池外圍尺寸為16.0m x 16.0m，池深為8.0m。COM積負(fù)荷為6 kg/(m3 d) , COD*除率為70%。反應(yīng)池分成2個(gè)系列，每系列 尺寸為16.0m x8.0m;每系歹U分成2格，每格尺寸為8.0m x 8.0m。反應(yīng)池構(gòu) 造為底部脈沖式配水，中=脯

17、養(yǎng)卷喊蜂汽沼做瓷空氣質(zhì)驪 站部為懸浮污泥反應(yīng)區(qū)，上部為三相分離器。(4)曝氣池、初沉池為了節(jié)省占地、便于布置，曝氣池與初沉池合建。曝氣池外圍尺寸為16.0m x 28.0m，池深為4.5m。曝氣池分成2個(gè)系列，單系列尺寸為16.0mx 14.0m，采用微孔曝氣器充氧。曝氣量為30m7min。COD容積負(fù)荷為1.5kg/(m3 d)，混合液懸浮固體的平均質(zhì)量濃度為3.0L,COD去除率為80%。由于與曝氣池合建，為配合曝氣池尺寸，初沉池采用平流式沉淀池，外圍尺寸為16.0m x 8.0m，池深為3.0m，分成2格，每格尺寸為16.0m x 4.0m,污泥回流量為22 m3/h，設(shè)潛污泵2臺(tái)，1用

18、1備，流量25ni/h，揚(yáng)程8m,功率1.5 kW行車式泵吸排泥機(jī)l套。驅(qū)動(dòng)功率0.55kWX2,泥泵功率2kW x 3。(5)接觸氧化池、二沉池為了節(jié)省占地、便于布置，接觸氧化池和二沉池合建。接觸氧化池外圍尺寸為16.0m x 10.0m ,池深為4.5m。COD積負(fù)荷為0.9 kg/(m d) , COD去除率為80%。接觸氧化池分成2個(gè)系列，單系列尺寸為10.0m X 8.0m,設(shè)組合式填料，填料區(qū)高3m,采用微孔曝氣器充氧，曝氣量為6n37min。由于與接觸氧化池合建，配合接觸氧化池尺寸。二沉池采用平流式沉 淀池，外圍尺寸為16.0m x 8.0m,池深為3.0m,分成2格，每格尺寸為16.0m x 4.0m。設(shè)行車式泵吸排泥機(jī)1套，驅(qū)動(dòng)功率0.55kWX 2,泥泵功率2kM 3。(6)砂濾、活性炭過(guò)濾設(shè)砂濾罐2臺(tái)，處理水量每臺(tái)30ni/h0