第一章設計依據及設計基礎 11.1設計概述 1 1.2設計依據 3 1.3設計原則 31.4設計思路與步驟 4第二章工藝說明 62.1美羅培南 6 11 3.1設計概述 133.2設計原則 133.3年工作時間分配 13 第一章設計依據及設計基礎 11.1設計概述 1 1.2設計依據 3 1.3設計原則 31.4設計思路與步驟 4第二章工藝說明 62.1美羅培南 6 2.1.5帶控制點的工藝流程圖 11 3.1設計概述 133.2設計原則 133.3年工作時間分配 13 3.6防護服 18 3.5生產方式 193.6生產班制 19第四章物料衡算 204.1物料衡算 204.1.1美羅培南物料衡算過程 20 5.1所用熱力學數據的計算 325.2操作單元熱量衡算 35第六章工藝設備設計選型與相應說明 416.1選型概述 416.2工藝設備設計與選型的任務 426.3選型計算原則及依據 42 2 26.4生產主要設備選型設計 43還原型合成產區設備選 43 6.5公用系統及輔助設備選型 526.5.1純化水設備選型原則及過程 53 第七章氫化反應釜設計 59 3.6防護服 18 3.5生產方式 193.6生產班制 19第四章物料衡算 204.1物料衡算 204.1.1美羅培南物料衡算過程 20原工序物料衡算 21 315.1所用熱力學數據的計算 325.2操作單元熱量衡算 35第六章工藝設備設計選型與相應說明 416.1選型概述 416.2工藝設備設計與選型的任務 426.3選型計算原則及依據 42 2 26.4生產主要設備選型設計 436.4.1還原型合成產區設備選 43 6.5公用系統及輔助設備選型 526.5.1純化水設備選型原則及過程 53 第七章氫化反應釜設計 59 .2筒體直徑和高度的確定 60 1 3 附表一多功能反應釜相關技術指標 70附表二搪玻璃開式攪拌容器技能特性表 71附圖一搪玻璃開式攪拌容器主要尺寸 73附圖二開式攪拌容器管口尺寸及方位圖 74第八章丙酮精餾塔設計 758.1物料衡算 758.2操作條件 768.3塔徑計算 788.4塔高計算 838.5壓降計算 838.6液體分布器計算 848.7接管管徑計算 85第九章車間布置設計 879.1概述 87 1.2筒體直徑和高度的確定 607.1.3換熱元件的選擇與計算 61 7.1.5內筒及夾套的受力計算 63 附表一多功能反應釜相關技術指標 70附表二搪玻璃開式攪拌容器技能特性表 71附圖一搪玻璃開式攪拌容器主要尺寸 73附圖二開式攪拌容器管口尺寸及方位圖 74第八章丙酮精餾塔設計 758.1物料衡算 758.2操作條件 768.3塔徑計算 788.4塔高計算 838.5壓降計算 838.6液體分布器計算 848.7接管管徑計算 85第九章車間布置設計 879.1概述 87的依據 87 9.2車間布置 87 9.3生產區的布置設計說明 89 9.4輔助生產區的布置設計說明 92 9.5潔凈區域的劃分 929.6人員凈化用室、生活用室的布置 939.7物料凈化用室的布置 939.8車間內人物流向說明 94第十章公用工程及公用工程的消耗量 94 10.2設計依據及原則 95 10.3公用工程的消耗量 96 10.4給排水系統 98 10.5供電系統 102 第一章第一章設計依據及設計基礎 11.1設計概述 1 1.2設計依據 3 1.3設計原則 31.4設計思路與步驟 4第二章工藝說明 62.1美羅培南 6 10.9凈化空氣系統 108 1概述 11511.2管道布置依據 11611.3管道布置原則 116 11.5管道計算 11811.6管道布置中考慮到的問題 123 安裝操作和檢修 125 .8潔凈廠房內的管道設計 12611.7車間主管平面布置 128第十二章消防安全 12812.1設計概論 12812.2設計依據 12812.3消防危險性物質概述 12812.3.1生產美羅培南危險性物質 129 12.4建筑防火設計 131 12.4.5給排水及工藝設備消防設計 13312.5消防給水 134 10.9凈化空氣系統 108 1概述 11511.2管道布置依據 11611.3管道布置原則 116 11.5管道計算 11811.6管道布置中考慮到的問題 123 安裝操作和檢修 125 .8潔凈廠房內的管道設計 12611.7車間主管平面布置 128第十二章消防安全 12812.1設計概論 12812.2設計依據 12812.3消防危險性物質概述 12812.3.1生產美羅培南危險性物質 129 12.4建筑防火設計 131 12.4.5給排水及工藝設備消防設計 13312.5消防給水 134 12.6消防滅火系統 135 5 第十三章環境保護 13713.1設計概念 13713.2設計法規和標準 13713.3主要污染源的分析及污染物 138 13.3.6主要污染源及主要污染物匯總 13913.4環境保護措施 140 13.5環境環境監測制度及環境管理規劃 142 第十四章勞動安全 14314.1設計概念 14314.2設計依據 14314.3安全防范措施 144 12.6消防滅火系統 135 5 第十三章環境保護 13713.1設計概念 13713.2設計法規和標準 13713.3主要污染源的分析及污染物 138 13.3.6主要污染源及主要污染物匯總 13913.4環境保護措施 140 13.5環境環境監測制度及環境管理規劃 142 第十四章勞動安全 14314.1設計概念 14314.2設計依據 14314.3安全防范措施 144 爆安全 145 14.3.8拆卸過程的防護 14714.4儲運過程危險因素分析 14714.4.1儲存過程火災爆炸危險因素分析 14714.4.2裝卸過程危險因素分析 14814.5意外自然災害 14814.6廠區綠化 149第十五章節能專篇 15015.1設計概念 15015.2設計依據 15015.3車間節能 151系統的節能 151 515.3.9工藝節能設計 1565.3.10其他節能措施 156第十六章GMP專篇 1571概述 15716.2潔凈區域劃分和空氣潔凈等級說明 157 分及設置 158 爆安全 145 14.3.8拆卸過程的防護 14714.4儲運過程危險因素分析 14714.4.1儲存過程火災爆炸危險因素分析 14714.4.2裝卸過程危險因素分析 14814.5意外自然災害 14814.6廠區綠化 149第十五章節能專篇 15015.1設計概念 15015.2設計依據 15015.3車間節能 151調系統的節能 151 515.3.9工藝節能設計 15615.3.10其他節能措施 156第十六章GMP專篇 1571概述 15716.2潔凈區域劃分和空氣潔凈等級說明 157 分及設置 158 第一章設計依據及設計基礎第一章設計依據及設計基礎在人類過去，細菌感染曾嚴重威脅著人類的身體健康。自從弗萊明發現了青霉素以來，不斷有新的抗生素問世，但隨著抗生素被大量的毫不節制地應用，耐藥性問題越來越嚴重。目前，世界范圍內的耐甲氧西林金黃色葡萄球MRSA耐青霉素肺炎鏈球菌(PRSP)、耐萬古霉素的腸球菌(VRE)。等的出現，使現有許多抗生素對其引起的感染失效。因此，開發對耐藥菌株敏感的新型抗生素已成為當今醫藥科研工作者的主要任務。所以，本次設計結合現代醫藥工業的發展趨勢和技術需求，綜合應用所學知識開展工程設計實踐活動，圍繞“年產25噸無菌化學原料藥美羅培南車間工藝設計”展開有關設計。該產品采用間歇式生產，設計產品名稱及規模如下表1-1所示:表1-1設計產品名稱及生產規模產品名稱設計規模(t/a)含量包裝規模其他美羅培南99%鋁聽5Kg/聽無菌原料藥本次設計內容主要包括：1．工藝流程設計(1)編制物料及熱量平衡計算書；(2)繪制帶控制點工藝流程圖(要求體現控制方案)。2．設備選型及設計(1)設備選型及設計——編制計算說明書；典型定型設備工藝設計；典型非標設備——丙酮精餾塔的工藝設計。(2)編制設備一覽表。第一章設計依據及設計基礎在人類過去，細菌感染曾嚴重威脅著人類的身體健康。自從弗萊明發現了青霉素以來，不斷有新的抗生素問世，但隨著抗生素被大量的毫不節制地應用，耐藥性問題越來越嚴重。目前，世界范圍內的耐甲氧西林金黃色葡萄球MRSA耐青霉素肺炎鏈球菌(PRSP)、耐萬古霉素的腸球菌(VRE)。等的出現，使現有許多抗生素對其引起的感染失效。因此，開發對耐藥菌株敏感的新型抗生素已成為當今醫藥科研工作者的主要任務。所以，本次設計結合現代醫藥工業的發展趨勢和技術需求，綜合應用所學知識開展工程設計實踐活動，圍繞“年產25噸無菌化學原料藥美羅培南車間工藝設計”展開有關設計。該產品采用間歇式生產，設計產品名稱及規模如下表1-1所示:表1-1設計產品名稱及生產規模產品名稱設計規模(t/a)含量包裝規模其他美羅培南99%鋁聽5Kg/聽無菌原料藥本次設計內容主要包括：1．工藝流程設計(1)編制物料及熱量平衡計算書；(2)繪制帶控制點工藝流程圖(要求體現控制方案)。2．設備選型及設計(1)設備選型及設計——編制計算說明書；典型定型設備工藝設計；典型非標設備——丙酮精餾塔的工藝設計。(2)編制設備一覽表。13．車間設備布置設計(3．車間設備布置設計(1)繪制車間設備平、立面布置圖；(2)繪制車間主管平面布置圖；(3)鼓勵采用三維模型設計。4．設計說明書編制編寫《初步設計說明書》，用A4紙雙面打印，左側裝訂成冊。南2．英文名稱：Meropenem5．分子式：C17H25N3O5S8．產品用途:美羅培南(meropenem)是非腸道給藥的半合成碳青霉烯類抗生素，具有廣譜抗菌活性，對綠膿桿菌、腸桿菌、流感嗜血菌及厭氧菌具有強的抗菌活性，在臨床上可用于治療敏感菌引起的各種感染，如慢性支氣管急性惡化，下呼吸道感染、泌尿系統感染、腹腔感染、細菌性腦膜炎及敗血癥9．質量標準:美羅培南(三水化合物)為白色或微黃色結晶性粉末，含量99%，無菌檢查符合現行《中國藥典》有關規定。23．車間設備布置設計(1)繪制車間設備平、立面布置圖；(2)繪制車間主管平面布置圖；(3)鼓勵采用三維模型設計。4．設計說明書編制編寫《初步設計說明書》，用A4紙雙面打印，左側裝訂成冊。南2．英文名稱：Meropenem5．分子式：C17H25N3O5S8．產品用途:美羅培南(meropenem)是非腸道給藥的半合成碳青霉烯類抗生素，具有廣譜抗菌活性，對綠膿桿菌、腸桿菌、流感嗜血菌及厭氧菌具有強的抗菌活性，在臨床上可用于治療敏感菌引起的各種感染，如慢性支氣管急性惡化，下呼吸道感染、泌尿系統感染、腹腔感染、細菌性腦膜炎及敗血癥9．質量標準:美羅培南(三水化合物)為白色或微黃色結晶性粉末，含量99%，無菌檢查符合現行《中國藥典》有關規定。23》《醫藥工業潔凈廠房設計規范(GB50457-2008)》《建筑設計防火規范(GB50016-2006)》《工業企業設計衛生標準》《化工設備管道外防腐設計規定》《工業設備及管道絕熱工程設計規范》《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》安全節能環保相關法規制深度規定》《制藥工程學》《制藥工程原理與設備》《藥廠反應設備及車工藝設計》《化工工藝設計手冊(第四版)》《化工單元過程及設備課程設計》《化工基本過程與設備》《化學化工物性數據手冊》《腐蝕數據與選材手冊》《化工溶劑手冊》《溶劑萃取手冊》(1)美羅培南為無菌原料藥，美羅培南生產班制為兩班或三班，每班次8小時，共250天，工序具體生產班制按操作周期確定，生產方式為間歇式生(2)在滿足設計任務書要求的前提下，盡可能的降低生產成本，如提高設4備利用率，部分物料采用重力流輸送以減少泵的能量消耗等。(3)為了達到潔凈度的要求，車間區域布置遵循流程短、無折返原則，有潔凈度要求的生產區域嚴格按GMP規范要求設置與生產環境級別相適應的潔凈區域；生產車間的各區域都設置了一定面積的中間體貯存區和中間體檢驗室，以利于對生產和產品質量進行實時檢查和控制；人流、物流分開設置，盡量減少或避免人流、物流之間的交叉和迂回，人員進入不同區域采用不同程序的人凈措施，物料需經物凈后由氣閘或傳遞窗進出潔凈區。(4)生產性質相似的車間盡可能集中布置，工藝流程相聯系的車間靠近布(5)產塵和產生有害氣體的車間應布置在主導風向的下風向。(6)設備選型在考慮建設業主要求的前提下，根據物料性質選用國內先進的、成熟的且符合GMP要求的高質量設備，部分關鍵設備則選用國內技術一流且專有的設備；(7)平面布置充分考慮了反應物料的性質及工藝操作過程的要求，主要設備布置均根據工藝過程中的物料流向部分采取了重力流輸送的立體布局方式，另一部分采用防爆泵輸送。在查閱了很多相關資料，也借鑒了經典案例和前輩的經驗之后，團隊考慮在設計初期，將項目工作計劃分成三個階段：物料衡算以及工藝設備確定；繪制PID圖及車間布置；后期三維制作及文檔整理。具體來說，通過解讀本次任務書，本次設計的產品的無菌操作是重中之重，后階段的設備選型、平面布置等均與其息息相關，是后續設計的關鍵。車間全年工作時間為250天。在分析生產工藝的基礎上，本設計最終確定生產瓶頸為美羅培南的氫化還原工序。與此同時，本設計以物料衡算為依據，輔以能量衡算，綜合考慮到本設計中設備的生產能力、功率消耗，參考設備價格、主要材質以及日后生產能力的擴大，我們最終確定了設備的選型。根據GMP廠房設計要求以及所選設備的大小，我們確定了每個生產工序布置的面積和技術夾層的高度。5556第二章工藝說明本工程以縮合物、四氫呋喃、鈀炭、甲醇、氫氣等為原料，經加氫還原得美羅培南三水化合物(收率95%)，然后再經過濾洗滌減壓濃縮后經大孔樹脂吸附洗脫(收率95%),再經濃縮析晶過濾洗滌干燥得美羅培南三水化合物粗品 (析晶收率98%)，最后再經精制得含量為98%淡黃色結晶性粉末美羅培南三水化合物(收率98%)。其生產全過程包括：氫化還原工段，過濾洗滌工段，真空減壓濃縮工段，大孔樹脂吸附、洗滌、解吸工段，溶媒結晶工段，脫色工段，脫碳過濾工段，過濾、洗滌、干燥工段。其中氫化還原工段在氫化反應釜中進行操作，過濾洗滌工段在過濾機中操作，真空減壓濃縮工段在真空減壓濃縮釜中操作，大孔樹脂吸附、洗滌、解吸工段在大孔樹脂中操作，溶媒結晶工段在結晶釜中操作，脫色工段在脫色釜中操作，過濾、洗滌、干燥工段在過濾洗滌干燥一體機中操作。本工程美羅培南生產的工段劃分為:氫化還原工段，過濾洗滌工段，真空減壓濃縮工段，大孔樹脂吸附、洗滌、解吸工段，溶媒結晶工段，脫色工段，脫碳過濾工段，析晶工段，過濾、洗滌、干燥工段。其工藝特點是:工藝特總收率高，達86.5%，在所查文獻中最高；原料便宜易得，所用原料為常見工業原料，價格較為便宜；反應步驟較少，只需一步即可值得美羅培南；操作條件較為溫和，反應最高溫度為40℃。本工程美羅培南原料藥生產的主要化學反應式如下：過濾其生產工藝過程簡述如下:1.還原工序過濾其生產工藝過程簡述如下:1.還原工序工藝流程圖如圖2-1所示：鈀炭丙磺酸緩沖液濃縮液7縮合物縮合物氫化還原氫化還原鈀炭過濾洗滌洗滌減壓蒸餾減壓蒸餾吸附樹脂柱吸附樹脂柱縮合物縮合物氫化還原氫化還原鈀炭過濾洗滌洗滌減壓蒸餾減壓蒸餾吸附樹脂柱吸附樹脂柱其生產工藝過程簡述如下:1.還原工序還原工段生產工藝流程圖如圖2-1所示：四氫呋喃四氫呋喃四氫呋喃丙磺酸緩沖液丙磺酸緩沖液丙磺酸緩沖液廢鈀炭廢鈀廢鈀炭丙磺酸緩沖液有機溶劑對外銷售有有機溶劑對外銷售濃縮液7純化水濃縮蒸餾美羅培南(高效液相色譜儀)流水液異純化水濃縮蒸餾美羅培南(高效液相色譜儀)流水液異丙醇圖2-1還原工段設計流程圖結晶液8洗滌純化水洗滌解析解析(高效液相色譜儀)丙酮丙酮異丙醇析晶過濾丙酮洗滌洗滌干燥美羅培南三水化合物粗品干燥美羅培南三水化合物粗品過濾析晶丙酮洗滌純化水洗滌解析解析(高效液相色譜儀)丙酮丙酮異丙醇析晶過濾丙酮洗滌洗滌干燥美羅培南三水化合物粗品干燥美羅培南三水化合物粗品過濾析晶丙酮殘留在樹脂中的部分雜質殘留在樹脂中的殘留在樹脂中的部分雜質6%異丙醇水溶液6%6%異丙醇水溶液美羅培南收集收收集流水液濃縮蒸餾結晶液圖2-1還原工段設計流程圖81mol原輔料名稱規格質量比(W)≥99%1氫氣鈀炭10%(W)3-1mol原輔料名稱規格質量比(W)≥99%1氫氣鈀炭10%(W)3-(N-嗎啡啉)丙磺酸異丙醇工業工業≥99%工業工業*注：W為縮合物批投料質量在氫化反應釜中，將縮合物加至含四氫呋喃、0.1mol3-(N-嗎啡啉)丙，。22~、。，吸附樹脂柱(每毫升樹脂對美羅培南的吸附量為70mg，樹脂每月應進行強化再生一次)，以0.5BV/h(BV為床體積)的流速進行樹脂吸附處理，吸附結束后用14BV純化水以1BV/h的流速進行洗滌以除去殘存在樹脂中的部分雜質然后使用6%異丙醇水溶液以1BV/h的流速對吸附的美羅培南進行解吸，高效液磺酸緩沖液(總用量的)和甲醇的混合溶液中混合物工藝配比控制溫h加入鈀炭保持溫度和氫氣壓力續氫化6氫氣壓力在006MP%氫間將鈀炭濾去反應完畢后(N在35~40℃下減壓嗎啡啉)丙磺酸緩沖液(總用量的10%)洗滌相色譜儀監測收集含美羅培南的流出液。樹脂吸附洗脫總收率為95%。流出液在40℃下濃縮蒸除異丙醇。加入丙酮(總用量的90%)析晶，析晶2.5h。結晶液經過濾、丙酮(總用量的10%)洗滌，在40℃下干燥，得到美羅培南三水化合物粗品。丙酮析晶收率為98%。濃縮蒸出的異丙醇溶液對外出售，母液中的丙酮經回收后套用。濃縮所得水溶液通入HP蒸餾除去有機溶劑2.精制工段9濃縮所得溶劑對外出售洗滌液和濾液一并轉入濃縮罐中工藝配比氫呋喃90%.~.a，混合物)和甲醇的混合溶液中磺酸緩沖液(總用量的加入鈀炭控制溫h工藝配比氫呋喃90%.~.a，混合物)和甲醇的混合溶液中磺酸緩沖液(總用量的加入鈀炭控制溫h氫續氫化6保持溫度和氫氣壓力氫氣壓力在0間60MP%(N嗎啡啉)丙磺酸緩沖液將鈀炭濾去反應完畢后(總用量的10%)洗滌在35~40℃下減壓洗滌液和濾液一并轉入濃縮罐中蒸餾除去有機溶劑濃縮所得溶劑對外出售濃縮所得水溶液通入HP原輔料名稱規格質量比(W)≥99%1氫氣鈀炭10%(W)氫呋喃氫呋喃3-(N-嗎啡啉)丙磺酸異丙醇工業工業≥99%工業工業*注：W為縮合物批投料質量在氫化反應釜中，將縮合物加至含四氫呋喃、0.1mol3-(N-嗎啡啉)丙9090%，。22~、..~.a，。1mol1mol，吸附樹脂柱(每毫升樹脂對美羅培南的吸附量為70mg，樹脂每月應進行強化再生一次)，以0.5BV/h(BV為床體積)的流速進行樹脂吸附處理，吸附結束后用14BV純化水以1BV/h的流速進行洗滌以除去殘存在樹脂中的部分雜質然后使用6%異丙醇水溶液以1BV/h的流速對吸附的美羅培南進行解吸，高效液相色譜儀監測收集含美羅培南的流出液。樹脂吸附洗脫總收率為95%。流出液在40℃下濃縮蒸除異丙醇。加入丙酮(總用量的90%)析晶，析晶2.5h。結晶液經過濾、丙酮(總用量的10%)洗滌，在40℃下干燥，得到美羅培南三水化合物粗品。丙酮析晶收率為98%。濃縮蒸出的異丙醇溶液對外出售，母液中的丙酮經回收后套用。2.精制工段9致工段生產工藝流程圖如圖2-2所示:粗品注致工段生產工藝流程圖如圖2-2所示:粗品注射水活性炭結晶液10-2工藝配比圖2-2精制工段設計流程圖粗品注射水粗品丙酮結晶釡過濾過濾回收精餾丙酮洗滌回收精餾洗滌干燥淡黃色結晶粉末美羅培南三水化合物粉碎、總混、內包、外包入庫粗品丙酮洗滌洗滌干燥粉碎、總混、內包、外包入庫淡黃色結晶粉末美羅培南三水化合物粗品注射水粗品丙酮結晶釡過濾過濾回收精餾丙酮洗滌回收精餾洗滌干燥淡黃色結晶粉末美羅培南三水化合物粉碎、總混、內包、外包入庫粗品丙酮洗滌洗滌干燥粉碎、總混、內包、外包入庫淡黃色結晶粉末美羅培南三水化合物丙酮結晶釡精致工段生產工藝流程圖如圖2-2所示:脫色釡脫色釡脫色釡脫色釡脫色釡過濾過濾過濾活性炭結晶液圖2-2精制工段設計流程圖-2工藝配比10原輔料名稱規格質量比(W原輔料名稱規格質量比(W)粗品1活性炭醫用級注射水符合藥典標準≥99%在脫色釜中依次加入注射水、粗品、活性炭，控制溫度0~5℃，攪拌30min，脫炭過濾。將濾液轉至結晶釜中，控制溫度0~5℃，加入丙酮(總用量燥，得淡黃色結晶性粉末美羅培南三水化合物(量98%)。精制收率為98%。母液中的丙酮精餾回收套用(濃度≥99%，回收率90%)，殘留物送至市政處理。序號工藝過程物料投料方式操作條件操作時間投料量控制方案固體：濕法進料溫度：22-28℃1氫化液體：離心泵0.6MPa8h2391.077KgFRC固體：濕法進料2過濾2391.077Kg液體：離心泵固體：濕法進料3洗滌137.39Kg液體：離心泵FRC固體：濕法進料4減壓蒸餾2488.697Kg液體：離心泵FRC5樹脂吸附洗滌固體：濕法進料液體：離心泵6h5439.937Kg序號工藝過程物料投料方式操作條件操作時間投料量控制方案原輔料名稱規格質量比(W)粗品1活性炭醫用級注射水符合藥典標準≥99%在脫色釜中依次加入注射水、粗品、活性炭，控制溫度0~5℃，攪拌30min，脫炭過濾。將濾液轉至結晶釜中，控制溫度0~5℃，加入丙酮(總用量燥，得淡黃色結晶性粉末美羅培南三水化合物(量98%)。精制收率為98%。母液中的丙酮精餾回收套用(濃度≥99%，回收率90%)，殘留物送至市政處理。序號工藝過程物料投料方式操作條件操作時間投料量控制方案固體：濕法進料溫度：22-28℃1氫化液體：離心泵0.6MPa8h2391.077KgFRC固體：濕法進料2過濾2391.077Kg液體：離心泵固體：濕法進料3洗滌137.39Kg液體：離心泵FRC固體：濕法進料4減壓蒸餾2488.697Kg液體：離心泵FRC5樹脂吸附洗滌固體：濕法進料液體：離心泵6h5439.937Kg序號工藝過程物料投料方式操作條件操作時間投料量控制方案固體：濕法進料溫度：40℃固體：濕法進料液體：離心泵固體：濕法進料液體：離心泵固體：濕法進料液體：離心泵濃縮62固體：濕法進料溫度：40℃固體：濕法進料液體：離心泵固體：濕法進料液體：離心泵固體：濕法進料液體：離心泵濃縮62h1981.75Kg液體：離心泵5228.87Kg析晶、過濾、洗滌、干燥溫度：40℃SV/Ax脫色過濾6.5h3112.1Kg析晶、過濾、洗滌、干燥8溫度：40℃9總時間：36h(1)物料投入方式液體物料選用離心泵進料，并在物料進入管道上增加流量指示控制儀表以計算投料量，便于計量物料投料量。固體物料如縮合物采用濕法進料，事先把甲醇和四氫呋喃加入縮合物罐中，使其溶解，再通過離心泵加入反應釜中。濕法進料可避免固體物料進料的缺點，更好的保護設備，以及防止粉塵等。氣體物料運用其密度小的優點直接進料。(2)為了清洗方便，每個房間均加入自來水管和純化水管通入反應釜中，以便在反應完畢后清洗設備，真正達到無菌操作。(3)濃縮蒸出的異丙醇不應排放到大氣中，先進過冷卻再冷凝回收以供再次使用。(4)每個儲罐旁邊都加入換熱器，以防止溫度過高儲罐爆炸，使其過熱蒸發出的氣體迅速冷凝回流到設備中，減少危險。(5)大孔樹脂由于單個體積過大，所以采用五個大孔樹脂并聯操作，減小高度，便于設計廠房。每個主體設備下方設一個中間罐，以便于穩定生產，使反應之間相互不受影響。(6)管道控制點的設置，氫化反應釜、過濾機、濃縮釜、大孔樹脂、過濾洗滌干燥一體機、脫色釜和儲罐的物料或介質的流入流出均設閥門控制。帶控制點的工藝流程圖詳見設計冊。FRC12濃縮69濃縮69溫度：40℃固體：濕法進料溫度：40℃2h1981.75Kg液體：離心泵析晶、過濾、洗滌、干燥析晶、過濾、洗滌、干燥溫度：40℃SV/Ax5228.87Kg液體：離心泵脫色過濾83419.脫色過濾8液體：離心泵析晶、過濾、洗滌、干燥析晶、過濾、洗滌、干燥FRC溫度：40℃6.5h3112.1Kg液體：離心泵總時間：36h(1)物料投入方式液體物料選用離心泵進料，并在物料進入管道上增加流量指示控制儀表以計算投料量，便于計量物料投料量。固體物料如縮合物采用濕法進料，事先把甲醇和四氫呋喃加入縮合物罐中，使其溶解，再通過離心泵加入反應釜中。濕法進料可避免固體物料進料的缺點，更好的保護設備，以及防止粉塵等。氣體物料運用其密度小的優點直接進料。(2(2)為了清洗方便，每個房間均加入自來水管和純化水管通入反應釜中，以便在反應完畢后清洗設備，真正達到無菌操作。(3)濃縮蒸出的異丙醇不應排放到大氣中，先進過冷卻再冷凝回收以供再次使用。(4)每個儲罐旁邊都加入換熱器，以防止溫度過高儲罐爆炸，使其過熱蒸發出的氣體迅速冷凝回流到設備中，減少危險。(5)大孔樹脂由于單個體積過大，所以采用五個大孔樹脂并聯操作，減小高度，便于設計廠房。每個主體設備下方設一個中間罐，以便于穩定生產，使反應之間相互不受影響。(6)管道控制點的設置，氫化反應釜、過濾機、濃縮釜、大孔樹脂、過濾洗滌干燥一體機、脫色釜和儲罐的物料或介質的流入流出均設閥門控制。帶控制點的工藝流程圖詳見設計冊。設計思路：13序號產品名稱設計思路：13序號產品名稱生產天數(天)含量(%)1美羅培南24999根據設計任務書可知初設要求如下：(2)生產班次：兩班/三班、8小時/班。工序具體生產班制按操作周期確定。以達到生產任務為基礎，確定每批次生產任務和生產工藝，根據工藝合理安排車間生產、清潔、維護時間，以提高設備利用率并合理計劃生產制度。在保障生產效率和產品質量的前提下，最大程度節省人力、物力配置冗余，以實現經濟效益最佳。為了方便，本章節以最大生產能力為衡算基準，實際生產過程可以降低生產頻度。緊緊圍繞設計任務書，考慮的主要原則為：(1)系統設備單元的配置僅考慮產品生產，以合成單元操作為基礎，充分考慮設備管道的通用性；(2)考慮化學反應放大效應，所有化學反應器的體積不大于4000升。在仔細研讀任務書的前提下，我們決定找到生產過程中的關鍵瓶頸步驟，確定該步驟的最大生產能力，以此進行方案設計和調整，以達到設計規模(表表3-1藥品生產能力度度根據設計任務書可知初設要求如下：(2)生產班次：兩班/三班、8小時/班。工序具體生產班制按操作周期確定。以達到生產任務為基礎，確定每批次生產任務和生產工藝，根據工藝合理安排車間生產、清潔、維護時間，以提高設備利用率并合理計劃生產制度。在保障生產效率和產品質量的前提下，最大程度節省人力、物力配置冗余，以實現經濟效益最佳。為了方便，本章節以最大生產能力為衡算基準，實際生產過程可以降低生產頻度。緊緊圍繞設計任務書，考慮的主要原則為：(1)系統設備單元的配置僅考慮產品生產，以合成單元操作為基礎，充分考慮設備管道的通用性；(2)考慮化學反應放大效應，所有化學反應器的體積不大于4000升。在仔細研讀任務書的前提下，我們決定找到生產過程中的關鍵瓶頸步驟，確定該步驟的最大生產能力，以此進行方案設計和調整，以達到設計規模(表表3-1藥品生產能力序號產品名稱生產天數(天)含量(%)1美羅培南24999初步設計思路：13根據任務書可知，生產中許多物料的投料關系都是有大概比例的，我們首先以原料藥的反應為出發點，選擇計算該原料藥用一個3500L反應釜生產，結合物料衡算，粗略計算出該條件下該種原料藥每批次的產量，再根據產量計算達到生產規模時每種原料藥所需生產批次；再根據250天的年工作日安排確定反應釜個數。最終設計思路：將初步設計思路的結果用到每一工序后，發現該種原料藥共用一套精制設備，而初步設計生產天數的結果不適用于精制工序生產能力，在反復調整盡量套用設備的基礎上使三個產品公用處理能力基本平衡，根據物種原料藥每日生產量(見下表3-1)，合理規劃生產裝置年工作時間及生產裝置主要設備要求。自動控制的目標是使生產過程達到安全、平穩、優質、高效，它是原料藥生產的重要組成部分，是工業生產得以穩定有效進行的基礎和保障。一套好的流程控制系統可以實現各種技術經濟指標，起到提高經濟效益和勞動生產率、降低成本、節約能源等作用，在市場競爭激烈的今天尤為重要。裝置工藝過程決定了必須隔離和集中操作和控制，所以，本設計擬采用當今世界上可靠而先進并且便于操作和編程的DCS系統在裝置中央控制室對整個裝置生產過程進行監視和自動控制。主要的工藝參數中控室由DCS系統顯示和控制。不重要的工藝參數，其設定點不經常調整的參數，采用就地顯示和控制儀表。必須在現場操作和監視的機組或設備，則在機組或設備附近的現場安裝儀表或操作盤。裝置的安全聯鎖系統主要包括工藝安全聯鎖和全裝置聯鎖，將由獨立于分散控制系統(DCS)完成。本車間中架層設備的釜底出料閥均采用電動磁閥控制。根據本車間裝置的生產規模、流程特點、產品質量、工藝要求等特點，采用集中監測、分散控制的模式。整個廠區的設備采用中控室集中控制、主(分)站PLC控制、就地手動控制三級控制。分控制站主要是氫化反應間的控制室。15工程整個生產過程實行自動化控制，包括自動檢測、自動保護、自動操縱和自動控制等多方面的內容。生產過程的控制和監督系統包括生產過程的控制和監督系統包括數字控制系統(DCS)，系統包括操作臺，通過總線系統與中央控制裝置連在一起。中央控制裝置與外圍的分系統連在一起，整個工廠生產有控制系統實現，所有的相關參數都可控制、說明和記錄。并可連鎖運營，能保證連續、高效、高質量生產。本工程所設計的自動操縱控制系統可以根據預先規定的步驟自動地對生產過程、重要設備進行周期性操作，將生產過程自動地投入運行或自動停車，從而極大減輕操作人員的重復體力勞動，減輕勞動強度同時提高了工藝參數獲取的及時性。在實際生產操作過程中，當某些工藝關鍵性參數受到外界干擾影響而偏離正常狀態時，自動操縱控制系統能自動通過調節控制變量，調節參數回到設定數值范圍內，保障生產連續安全地進行。為對生產過程中各種工藝參數進行測量、指示和記錄，本廠設有大量檢測儀表，代替了操作人員對工藝參數的不斷人工觀察與記錄，節省了大量的人力與時間。同時，在自動檢測過程中，一旦發現工藝參數超過了設定允許范圍，計算機自控系統自動地發出聲光報警信號，告誡操作人員注意，與此同時連鎖系統立即采取應急措施，打開安全閥或切斷某些管道，必要時緊急停車，以防事故的發生和擴大，最大限度的保護操作人員的安全。反應釜溫度控制：設有溫度檢測和報警儀表，溫度過高或過低都會報警，通過溫度檢測儀表與對蒸汽與冷凝水的流量控制儀表的串級連接來控制反應釜內的溫度。頂部壓力控制：反應釜頂部設有壓力監控儀表與安全閥，壓力過高會自動泄壓；并設有壓力高低限報警系統，當反應釜內的壓力不在壓力控制范圍內時，會以發出警報的形式通知控制人員。對于氫化反應釜，因為涉及到易爆氣體氫氣，所以在罐體上部安裝有冷凝水的噴灑裝置，一旦出現緊急情況，不管是壓力過高還是溫度過高報警，DCS系統會自動控制冷凝水的輸出，做到足夠的安全措施。底部出料，也是由液位的高低來控制，包括廢液的排放，也不能直接開閥放液，必須要根據液位的高低以及罐內的壓力大小開閥門，通過一系列的負反饋調節，作用于氣開式閥門，嚴格控制料液的出釜流量。16液位控制：各類設備均需控制液位，因此底部設有液位控制儀表。壓力控制：頂部設有壓力控制儀表，在加壓過濾機上配有壓力記錄儀表，并能傳送信息至控制室，首先通過壓力報警儀表，萬一壓力過高并且無法調控，會立馬報警，使加氮管道關閉，對于在可允許壓力變動數值內，將信息傳送給控制室內的PIC壓力顯示控制，再將數值傳遞給控制室內的流量顯示控制報警儀表，通過計算機輔助計算得出可控制壓力大小的氣體流量大小，壓力過高，閥門開小，壓力過低，閥門開大。總而言之，通過負反饋調節，可根據罐內壓力的高低來控制氮氣氣動閥門的開度，進而來控制罐內壓力；并設有安全閥，壓力過高會自動泄壓。溫度控制：裝置上配備溫度監控儀表，相似與壓力的控制，溫度相對高蒸汽閥門會開小，溫度相對低，蒸汽閥門會開大，在類似于三合一設備的分離裝置中，罐體上裝有顯示儀表，通過溫度轉換器輸入到控制室里的溫度顯示控制報警裝置，一旦溫度溫度過高無法調節，立馬報警緊急停車，在可控范圍內的溫度，溫度顯示控制儀對蒸汽的流量顯示控制報警裝置進行調節，同樣是負反饋調節，這是通過蒸汽流量來控制溫度，當然在溫度要求比較小時可通過對冷凝水的流量調節來控制溫度。液位控制：各類設備均需控制罐內的液位，因此底部設有液位控制儀表。壓力控制：頂部設有壓力控制儀表，控制閥可根據罐內壓力的高低來控制閥門的開度，來控制罐內壓力；并設有安全閥，壓力過高會自動泄壓。氣體流量控制：設備的壓力用壓力轉換器傳到控制室，壓力過高，有報警系統，壓力信號轉換成流量信號，通過計算，進行調整。國內權威專著《藥品生產驗證指南》中對在線清洗的解釋為：系統或較大型的設備、管線、系統，在原安裝位置不作拆卸及移動條件下的清潔工作。CIP系統裝置主要包括清洗劑及滅菌劑的儲罐、輸送泵、回收泵、管道和各種控制閥門及清洗噴頭。清洗液儲罐均裝有0-100℃溫度傳感器和蒸汽加熱17裝置；另外，CIP清洗系統中還應配1套子系統：加堿罐、加酸罐和加消毒劑罐，其作用是通過微機在線檢測儀的電導率測定，自動控制流量泵來補充酸、堿量，及時調整堿罐、酸罐的清洗液濃度，并及時補充清洗過程中酸堿的消耗，保證大罐的清洗液的有效濃度。當CIP清洗站工作時，按照預先設定的程序用送液泵把清洗液泵入要清洗的管道和設備，再用回液泵把清洗后的洗液送回到清洗液儲罐。在清洗過程中，清洗液的濃度被稀釋，可通過清洗液補給裝置添加相應的高濃度介質，調節清洗液的濃度。根據生產過程，配液系統的CIP步驟大致如下：菌空氣的流量為0.2m3/min，時間控制在3min。這樣做的目的是盡量減少工藝過程殘留液體，用來降低清洗的負荷工作2.使用純化水清洗一次，純化水在管道中運行的速度為2m/s，總共通水10min。這是對與管道內表面和罐體的表面進行一次粗清洗；3.使用無菌空氣進行第二次吹洗，無菌空氣的流量為0.2m3/min，時間控制在3min。減少第二步的殘留的液體，提高清洗效果。4.使用堿液進行清洗，堿液的濃度為3-4mol/L，清洗時堿液在管道中的流速控制在2m/s，時間為15min。在進行這一步驟時，為了能夠對設備清洗徹底，應該是堿液對設備浸泡5min。這樣做的目的是將工藝過程中殘留的液體用堿洗除為。5.使用酸液進行清洗，酸液濃度控制在1-2mol/L，清洗時酸液在管道中運行的速度為2m/s，時間為15min，同時為了更好的對堿液進行綜合，酸液應該5min浸泡。6.使用無菌空氣進行第三次吹洗，無菌空氣的流量為0.2m3/min，時間控制在3min。減少第四步的殘留的液體，提高下道工序的注射用水的置換效率。7.使用溫度為80℃的純化水進行漂洗。為了防止對于某些地方不能清洗到，因此預先使用純化水進行浸泡預處理。通入注射水時水流在管道內部流速8.使用無菌空氣進行第四次吹洗，無菌空氣的流量為0.2m3/min，時間控制在3min，將設備吹干。18在原料藥生產車間中有很多有毒和腐蝕性物質，有的可以透皮吸收，對人體造成傷害，為了工人的身體健康，在工作時必須穿防護服。基本的OSHA標準要求四級保護：LevelA--表示最大的危險程度：對人的呼吸、眼睛或皮膚造成傷害。A級防護服的配置配有最高級別的呼吸及皮膚眼睛防護，供呼吸所需的氣體(SCBA或氣體管道)全壓縮型的化學防護服內部和外部抗化學物手套抗化學物長靴堅固的帽子。LevelB--表示環境要求最高的呼吸保護，但對皮膚無害或不經皮膚吸收B級防護服的配置，與A級同樣的呼吸防護，加有頭罩的化學防護服，但對皮膚防護要求不高，可防化學物飛濺即可，其他配置同A級相同。LevelC--表示化學污染物不會對暴露的皮膚及呼吸造成損害。C級防護服的配置無呼吸防護輕微皮膚防護，化學手套、化學長靴、安全眼鏡或風鏡、堅固的帽子。D級防護服–屬于一次性防護服(例：實驗室)總結：A、B、C、D四級是根據危險級別的不同配備相應級別的防護裝備。根據我們的車間平面布置：一樓主要為一般生產區、潔凈區、制水間、空調室，二樓為主反應釜區、配液區。一樓潔凈區和制水間是整個車間里面最安全的區域，所以不用穿防護服，但是要穿特定的服裝，即潔凈服；在一般生產區，如在減壓濃縮的時候，會有甲醇、四氫呋喃、異丙醇等氣體的溢出，具有腐蝕性，要求穿防護服，所以選擇A級防護服。二樓為主反應釜區及配液區，在主反應釜區許多反應物都有揮發性，如丙酮等，而且人吸入后會對人身體造成傷害；且在配液區，工人在配置一些溶液的時候，會存在溶液漏出的情況，而且在稱取一些固體原料時，如氫氧化鈉等具有腐蝕性，所以對防護服的要求也很高，因此工人在此層車間工作的時候要穿A級防護服。生產班制的安排是根據各工段連續性安排采用不同班制，具體的生產崗位時間安排表如附表所示表3-2生產班制安排表產品生產班制美羅培南氫化過濾洗滌減壓蒸餾樹脂吸附洗滌濃縮析晶、過濾、干燥脫色過濾析晶、過濾、洗滌美羅培南原料藥按間歇式生產19美羅培南原料藥按間歇式生產生產班制的安排是根據各工段連續性安排采用不同班制，具體的生產崗位時間安排表如附表所示表3-2生產班制安排表產品生產班制美羅培南氫化過濾洗滌減壓蒸餾樹脂吸附洗滌濃縮析晶、過濾、干燥脫色過濾析晶、過濾、洗滌19物物料衡算是醫藥工藝設計的基礎。根據所需要設計項目的年產量，通過對全過程或者單元操作的物料衡算，可以得到單耗、副產品量、輸出過程物料損耗量以及“三廢”生成量等，使設計由定性轉向定量。物料衡算中相關單位：物料衡算中相關單位：質量(kg)、體積(L)一、工藝收率及所用原料的物性工作參數結合工藝過程、文獻數據，工藝收率及所用原料的物性工作參數見表4-1。表4-1各工段的相關經驗參數第四章物料衡算20步驟收率原輔料分子量質量比質量含量密度(g/cm3)氫化還原縮合物四氫呋喃啉)丙磺酸鈀炭氫氣配制緩沖溶液的純化水21適量110.889*1041過濾1啉)丙磺酸配制緩沖溶液洗滌減壓蒸餾樹脂吸附洗脫析晶過濾干燥脫色處理析晶過濾洗滌111的純化水美羅培南三水化合物濃縮液純化水異丙醇丙酮注射水活性炭丙酮適量11111物物料衡算是醫藥工藝設計的基礎。根據所需要設計項目的年產量，通過對全過程或者單元操作的物料衡算，可以得到單耗、副產品量、輸出過程物料損耗量以及“三廢”生成量等，使設計由定性轉向定量。物料衡算中相關單位：物料衡算中相關單位：質量(kg)、體積(L)第四章物料衡算一、工藝收率及所用原料的物性工作參數結合工藝過程、文獻數據，工藝收率及所用原料的物性工作參數見表4-1。表4-1各工段的相關經驗參數步驟收率原輔料分子量質量比質量含量密度(g/cm3)氫化還原縮合物四氫呋喃啉)丙磺酸鈀炭氫氣配制緩沖溶液的純化水21適量110.889*1041過濾1啉)丙磺酸配制緩沖溶液洗滌減壓蒸餾樹脂吸附洗脫析晶過濾干燥脫色處理析晶過濾洗滌111的純化水美羅培南三水化合物濃縮液純化水異丙醇丙酮注射水活性炭丙酮適量11111201.美羅培南實際日生產量=美羅培南年產量/(工作日-1)=1.美羅培南實際日生產量=美羅培南年產量/(工作日-1)=100.40kg美羅培南實際純品日生產量=美羅培南實際日生產量*純度=99.40kg美羅培南中雜質量=美羅培南日生產量-美羅培南純品日生產量=1kg9批91kg還原工序:(氫化反應:95%樹脂吸附洗脫：95%析晶：98%)精制工序：98%總收率=單程收率=氫化還原工段總收率*精制工序工段總收率*粉碎包裝工段總收率=86.5%根據計算，年產量及工作日見表4-2所示：表4-2年產量及工作日年產量(kg)工作日實際生產純品美羅培南(kg)理論生產純品美羅培南(kg)25000249一、氫化反應工段物料衡算(1)純縮合物投料量=日產量美羅培南*縮合物分子量/美羅培南的分子量38=1.85kgg1.美羅培南實際日生產量=美羅培南年產量/(工作日-1)=100.40kg美羅培南實際純品日生產量=美羅培南實際日生產量*純度=99.40kg美羅培南中雜質量=美羅培南日生產量-美羅培南純品日生產量=1kg9批91kg還原工序:(氫化反應:95%樹脂吸附洗脫：95%析晶：98%)精制工序：98%總收率=單程收率=氫化還原工段總收率*精制工序工段總收率*粉碎包裝工段總收率=86.5%根據計算，年產量及工作日見表4-2所示：表4-2年產量及工作日年產量(kg)工作日實際生產純品美羅培南(kg)理論生產純品美羅培南(kg)25000249一、氫化反應工段物料衡算(1)純縮合物投料量=日產量美羅培南*縮合物分子量/美羅培南的分子量38=1.85kgg22(4)3-(N-嗎啡啉)丙磺酸投料量：縮合物的投料量*投量比N*0.99=21.46kg3-(N-嗎啡啉)丙磺酸中雜質量=丙磺酸投料量-丙磺酸投料量純品=21.67-(7)配制緩沖液用的水量：緩沖液純品投料量/緩沖液的分子式/緩沖液的質量摩(1)縮合物的反應量=縮合物純品投料量*氫化轉化率=183.38*95%=174.21kg.17kg(2)二氧化碳生成量=縮合物的反應量*二氧化碳的分子量/縮合物的分子量(5)3-(N-嗎啡林)丙磺酸出料量=3-(N-嗎啡林)丙磺酸純品投料量=21.46kg氫氣反應量：縮合物的反應量*氫氣的分子量*物質的量/縮合物的分子量(7)美羅培南三水化合物生成量=縮合物的反應量*美羅培南三水化合物/縮合物(8)對氨甲基甲苯生成量=縮合物的反應量*對氨甲基甲苯/縮合物的分子量(9)水生成量=縮合物反應量*水的分子量/縮合物的分子量(9)水生成量=縮合物反應量*水的分子量/縮合物的分子量的水：1025.52kg(11)氫化反應工段總雜質量=縮合物中雜質量+四氫呋喃中雜質量+甲醇中雜質量+3-(N-嗎啡林)丙磺酸中雜質量+氫氣中雜質量=24.751kg氫化還原工段進出料平衡通過計算，氫化還原工段各種物料進出料見表表4-3氫化還原進出料平衡進出料名稱質量/kg含量出料物名稱質量/kg含量縮合物縮合物殘留量氫氣雜質鈀炭廢水四氫呋喃二氧化碳氫氣3-N(嗎菲3-N(嗎菲丙磺酸緩沖丙磺酸緩沖液液純化水四氫呋喃美羅培南三水化合物對氨甲基甲苯鈀炭合計1合計1三、過濾工段的物料平衡23(9)水生成量=縮合物反應量*水的分子量/縮合物的分子量的水：1025.52kg(11)氫化反應工段總雜質量=縮合物中雜質量+四氫呋喃中雜質量+甲醇中雜質量+3-(N-嗎啡林)丙磺酸中雜質量+氫氣中雜質量=24.751kg氫化還原工段進出料平衡通過計算，氫化還原工段各種物料進出料見表表4-3氫化還原進出料平衡進出料名稱質量/kg含量出料物名稱質量/kg含量縮合物縮合物殘留量氫氣雜質鈀炭廢水四氫呋喃二氧化碳氫氣3-N(嗎菲3-N(嗎菲丙磺酸緩沖丙磺酸緩沖液液純化水四氫呋喃美羅培南三水化合物對氨甲基甲苯鈀炭合計1合計1三、過濾工段的物料平衡23總出料量-濾渣量=2369.827kg通過計算，過濾工段的各種物料進出料見表表4-4過濾工段進出料平衡24進料物名出料物名稱縮合物殘質量/kg含量稱質量/kg含量留量鈀炭雜質濾渣美羅培南縮合物殘廢水留量二氧化碳雜質氫氣3-N(嗎菲廢水丙磺酸緩二氧化碳沖液氫氣3-N(嗎菲四氫呋喃丙磺酸緩沖液美羅培南三水化合四氫呋喃物對氨甲基美羅培南三水化合鈀炭合計濾液物對氨甲基1合計13-(N-嗎啡林)丙磺酸雜質=丙磺酸投料量-丙磺酸投料量純品=2.41-總出料量-濾渣量=2369.827kg通過計算，過濾工段的各種物料進出料見表表4-4過濾工段進出料平衡進料物名出料物名稱縮合物殘質量/kg含量稱質量/kg含量留量鈀炭雜質濾渣美羅培南縮合物殘廢水留量二氧化碳雜質氫氣3-N(嗎菲廢水丙磺酸緩二氧化碳沖液氫氣3-N(嗎菲四氫呋喃丙磺酸緩沖液美羅培南三水化合四氫呋喃物對氨甲基美羅培南三水化合鈀炭合計濾液物對氨甲基1合計13-(N-嗎啡林)丙磺酸雜質=丙磺酸投料量-丙磺酸投料量純品=2.41-24(2)配置緩沖液所用水量：緩沖液投料量純品/緩沖液的分子量/緩沖液的質(2)配置緩沖液所用水量：緩沖液投料量純品/緩沖液的分子量/緩沖液的質(2)美羅培南三水化合物(殘留在濾渣中)：2.73kg(3)3-(N-嗎啡林)丙磺酸=丙磺酸投料量純品=2.38kg通過計算，洗滌工段的各種物料進出料平衡進料物名稱質量/kg含量出料物名稱質量/kg含量濾渣廢鈀炭3-N(嗎菲啉)丙磺酸緩沖液雜質廢水0配制緩沖液所用水美羅培南三水化合物3-N(嗎啡丙磺酸緩沖液合計1合計1表4-5洗滌工段進出料平衡25五、減壓蒸餾工段進出料平衡蒸出(1)四氫呋喃=967.53kg(3)美羅培南三水化合物濃縮液:1377.767kg通過計算，減壓蒸餾工段的各種物料進出量，見表表4-6減壓蒸餾進出料平衡(2)配置緩沖液所用水量：緩沖液投料量純品/緩沖液的分子量/緩沖液的質(2)美羅培南三水化合物(殘留在濾渣中)：2.73kg(3)3-(N-嗎啡林)丙磺酸=丙磺酸投料量純品=2.38kg通過計算，洗滌工段的各種物料進出料平衡表4-5洗滌工段進出料平衡進料物名稱質量/kg含量出料物名稱質量/kg含量濾渣廢鈀炭3-N(嗎菲啉)丙磺酸緩沖液雜質廢水0配制緩沖液所用水美羅培南三水化合物3-N(嗎啡丙磺酸緩沖液合計1合計1五、減壓蒸餾工段進出料平衡蒸出(1)四氫呋喃=967.53kg(3)美羅培南三水化合物濃縮液:1377.767kg通過計算，減壓蒸餾工段的各種物料進出量，見表表4-6減壓蒸餾進出料平衡25進料物名稱質量/進料物名稱質量/kg含量出料物名稱質量/kg含量縮合物殘留量雜質四氫呋喃餾出液廢水濃縮液美羅培南三水化二氧化碳合物濃縮液氫氣3-N(嗎菲啉)丙磺酸緩沖液四氫呋喃美羅培南三水化合物對氨甲基甲苯廢鈀炭雜質0廢水美羅培南三水化合物3-N(嗎啡啉)丙磺酸緩沖液合計1合計126六、樹脂吸附洗脫1)美羅培南濃縮液含量=1377.767kg進料物名稱質量/kg含量出料物名稱質量/kg含量縮合物殘留量雜質四氫呋喃餾出液廢水濃縮液美羅培南三水化二氧化碳合物濃縮液氫氣3-N(嗎菲啉)丙磺酸緩沖液四氫呋喃美羅培南三水化合物對氨甲基甲苯廢鈀炭雜質0廢水美羅培南三水化合物3-N(嗎啡啉)丙磺酸緩沖液合計1合計1六、樹脂吸附洗脫1)美羅培南濃縮液含量=1377.767kg6/70/10^3=1560.57L)26進料物名稱質量/kg含進料物名稱質量/kg含量出料物名稱質量/kg含量美羅培南三水美羅培南三水化合物濃縮液化合物濃縮液純化水異丙醇異丙醇異丙醇中雜質0廢水雜質合計1合計1(2)異丙醇=異丙醇純品投料量=112.54kg63.13kg通過計算，樹脂吸附洗脫工段的各種物料進出料，見表表4-7樹脂吸附洗脫進出料七、蒸除異丙醇(1)美羅培南三水化合物進料量=103.78kg(1)美羅培南三水化合物出料量=美羅培南三水化合物進料量=103.78kg63.13kg27(2)異丙醇=異丙醇純品投料量=112.54kg63.13kg通過計算，樹脂吸附洗脫工段的各種物料進出料，見表表4-7樹脂吸附洗脫進出料進料物名稱質量/kg含量出料物名稱質量/kg含量美羅培南三水美羅培南三水化合物濃縮液化合物濃縮液純化水異丙醇異丙醇異丙醇中雜質0廢水雜質合計1合計1七、蒸除異丙醇(1)美羅培南三水化合物進料量=103.78kg(1)美羅培南三水化合物出料量=美羅培南三水化合物進料量=103.78kg63.13kg27(4)蒸除的異丙醇=異丙醇進料量=112.54kg通過計算，蒸除異丙醇的各種物料進出量，見表3.78kg=24.86kg63.13kg通過計算，析晶過濾干燥的各種物料進出量，見表4-9。進料物名稱質量/kg含量出料物名稱質量/kg含量美羅培南美羅培南三水化合物三水化合物水水雜質雜質異丙醇異丙醇合計1合計1表4-8蒸除異丙醇進出量平衡28(4)蒸除的異丙醇=異丙醇進料量=112.54kg通過計算，蒸除異丙醇的各種物料進出量，見表表4-8蒸除異丙醇進出量平衡進料物名稱質量/kg含量出料物名稱質量/kg含量美羅培南美羅培南三水化合物三水化合物水水雜質雜質異丙醇異丙醇合計1合計13.78kg=24.86kg63.13kg通過計算，析晶過濾干燥的各種物料進出量，見表4-9。28表4-9吸晶過濾干燥的進出料平衡進料物名稱質量/kg含量出料物名稱質量/kg表4-9吸晶過濾干燥的進出料平衡進料物名稱質量/kg含量出料物名稱質量/kg含量美羅培南美羅培南三水化合物三水化合物丙酮雜質水丙酮雜質0損耗美羅培南0揮發的丙酮水合計1合計1出料物名稱一、脫色過濾g2.出料量濾液(1)注射水出料量=進料量=3308.21kg通過計算，脫色過濾工段的各種物料進出料，見表4-10。質量/kg表4-10脫色過濾工段進出料平衡質量/kg進料物名稱含量含量美羅培南粗品注射水濾液美羅培南粗品注射水29表4-9吸晶過濾干燥的進出料平衡進料物名稱質量/kg含量出料物名稱質量/kg含量美羅培南美羅培南三水化合物三水化合物丙酮雜質水丙酮雜質0損耗美羅培南0揮發的丙酮水合計1合計1一、脫色過濾g2.出料量濾液(1)注射水出料量=進料量=3308.21kg通過計算，脫色過濾工段的各種物料進出料，見表4-10。表4-10脫色過濾工段進出料平衡質量/kg含量質量/質量/kg含量質量/kg含量出料物名稱濾液美羅培南粗品注射水濾液美羅培南粗品注射水品注射水29活性炭1活性炭活性炭1活性炭合計合計濾渣1丙酮中雜質美羅培南三水化合物濾液{(2)注射水量=3308.21kg(3)美羅培南三水化合物粗品量=101.70kg}g通過計算，析晶過濾洗滌工段的各種物料進出料，見表4-11。表4-11析晶過濾洗滌工段進出料平衡進料物名稱質量/kg含量出料物名稱質量/kg含量丙酮注射水美羅培南三水30活性炭1活性炭11濾渣合計合計濾液{(2)注射水量=3308.21kg(3)美羅培南三水化合物粗品量=101.70kg}g通過計算，析晶過濾洗滌工段的各種物料進出料，見表4-11。表4-11析晶過濾洗滌工段進出料平衡進料物名稱質量/kg含量出料物名稱質量/kg含量丙酮丙酮美羅培南三水化合美羅培南三水化合物美羅培南三水30合計5228.合計5228.871合計5228.871四、粉碎包裝三、溶劑回收含量=丙酮進料量*回收率=2716.92*90%=2445.228kg通過計算，溶液回收的各種物料進出量，見表4-12。表4-12溶液回收進出料平衡進料物名稱質量/kg含量出料物名稱質量/kg含量丙酮1回收液廢液合計1合計1當內能、動能、勢能的變化量可以忽略且無軸功時，根據能量守恒定律可得出熱量平衡方程式：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6中，Q1———物料帶入設備的熱量，kJ;Q2———加熱劑或冷卻劑傳給設備或物料的熱量，kJ;化合物粗品化合物粗品化合物粗品注射水丙酮損耗量注射水丙酮損耗量丙酮氣體損耗量丙酮損耗量丙酮氣體損耗量合計5228.871合計5228.871三、溶劑回收含量=丙酮進料量*回收率=2716.92*90%=2445.228kg通過計算，溶液回收的各種物料進出量，見表4-12。表4-12溶液回收進出料平衡進料物名稱質量/kg含量出料物名稱質量/kg含量丙酮1回收液廢液合計1合計1四、粉碎包裝當內能、動能、勢能的變化量可以忽略且無軸功時，根據能量守恒定律可得出熱量平衡方程式：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6中，Q1———物料帶入設備的熱量，kJ;Q2———加熱劑或冷卻劑傳給設備或物料的熱量，kJ;32Q3———過程熱效應(吸熱為負，放熱為正)，kJ;Q4———物料離開設備所帶走的熱量，kJ;Q5———加熱或冷卻設備所消耗的熱量，kJ;Q6———設備向環境散失的熱量，kJ.計算(1)氣體的比熱容理想氣體的定壓比熱容：Cp=4.187*(2n+3)/Mn———化合物分子中原子個數；M———化合物的摩爾質量，kg/kmol;體比熱容等溫壓強校正表得，實際氣體與理想氣體的定壓比熱容之差△Cp=27(2)固體的比熱容CiAA為原子摩爾質量，kg/kmol;為各原子的比熱容表5-1各原子的比熱容CHO46N26S(3)液體的比熱容對有機化合物的比熱容：Cp=∑(ni*Ci)/M式中，ni為分子中i種基團的個數；Ci為基團的摩爾熱容，J/(mol*℃)d.美羅培南三水化合物的比熱容：g33表5-2基團摩爾熱熔單位：J/(mol*℃)基團溫度25℃—CH341.7—CH2—28.3—CH—24.9—O—29.743.5—OH—44CHO46N26S(3)液體的比熱容對有機化合物的比熱容：Cp=∑(ni*Ci)/M式中，ni為分子中i種基團的個數；Ci為基團的摩爾熱容，J/(mol*℃)表5-2基團摩爾熱熔單位：J/(mol*℃)基團溫度25℃—CH341.7—CH2—28.3—CH—24.9—O—29.743.5—OH—44d.美羅培南三水化合物的比熱容：g33溶質是固態時，溶解熱為其熔融熱，即:溶質是固態時，溶解熱為其熔融熱，即:Jkg首先有機物燃燒熱的估算：對復雜的有機物，Qc=109.07*n+∑k△式中，k為分子中同樣取代基的數目；△為取代基和鍵的熱量校正值；n為化合物在燃燒時的電子轉移數。n=2*(需要的氧數-化合物中已有的氧數)；對熱量校正值，可查表5-3。34表5-3卡拉奇公式中的熱量校正值取代基合建的性質結構式熱量校正值⊿/(kJ/mol)乙烯鍵C＝C(順式)C＝C(反式)69.154.4脂族或芳族的酮基(Ar)R—CO—R(Ar)27.2仲型脂基與烴基之間的鍵R2CH—OH27.2羧基—COOH41.2脂肪族的酯R—COOR69.036脂族仲胺R—NH—R81.6脂肪叔胺R3N108.8a.縮合物的電子轉移數：n=2*(2*32+1/2*34+5*2+2-11)=104b.美羅培南三水化合物的電子轉移數：n=2*(2*17+1/2*31+2*3+2-8)=99美羅培南三水化合物的燃燒熱：cn+2)=41由以上數據，可計算得，該反應的反應熱：溶質是固態時，溶解熱為其熔融熱，即:KJkg首先有機物燃燒熱的估算：對復雜的有機物，Qc=109.07*n+∑k△式中，k為分子中同樣取代基的數目；△為取代基和鍵的熱量校正值；n為化合物在燃燒時的電子轉移數。n=2*(需要的氧數-化合物中已有的氧數)；對熱量校正值，可查表5-3。表5-3卡拉奇公式中的熱量校正值取代基合建的性質結構式熱量校正值⊿/(kJ/mol)乙烯鍵C＝C(順式)C＝C(反式)69.154.4脂族或芳族的酮基(Ar)R—CO—R(Ar)27.2仲型脂基與烴基之間的鍵R2CH—OH27.2羧基—COOH41.2脂肪族的酯R—COOR69.036脂族仲胺R—NH—R81.6脂肪叔胺R3N108.8a.縮合物的電子轉移數：n=2*(2*32+1/2*34+5*2+2-11)=104b.美羅培南三水化合物的電子轉移數：n=2*(2*17+1/2*31+2*3+2-8)=99美羅培南三水化合物的燃燒熱：cn+2)=41由以上數據，可計算得，該反應的反應熱：3435b.甲醇的汽化潛熱：-1109KJ/kgc.丙酮的汽化潛熱：-524KJ/kgd.四氫呋喃的汽化潛熱：-410KJ/kg5.2操作單元熱量衡算一、氫化反應的熱量衡算Q206KJQ4=Q4(二氧化碳)+Q4(美羅培南三水化合物)+Q4(對氨基甲苯)+Q4(水生成量)+Q4(縮合物殘留量)+Q4(氫氣殘留量)+Q1(四氫呋喃)+Q1(甲醇)+Q1(3—364.Q5與Q6一起估算即熱損失，取Q5+Q6=10%Q總二、過濾、洗滌的熱量衡算三、減壓濃縮的熱量衡算1.Q1=上步反應帶出的Q4=21417.2236KJQ4=Q4(二氧化碳)+Q4(美羅培南三水化合物)+Q4(對氨基甲苯)+Q4(水生成37量)+Q4(縮合物殘留量)+Q4(氫氣殘留量)+Q4(四氫呋喃)+Q4(甲醇)+Q4(3—(NQ3=甲醇相變的汽化熱+四氫呋喃相變的汽化熱=-159030.6-396687.3=-四、樹脂吸附洗脫的熱量衡算Q1=上步反應的Q4-Q4(四氫呋喃)-Q4(甲醇)+Q1(異丙醇)+Q1(配制