年产300吨头孢拉定原料药车间工艺设计样本.doc

300T/年头孢拉定原料药生产车间工艺设计摘 要头孢拉定 (Cephradine, Velosef) 别名：先锋霉素、头孢菌素等。本品为第一代半合成头孢菌素，抗菌作用和头孢氨苄相同。头孢拉定是第一代头孢菌素类抗生素，该药是美国squibb企业首先研制成功并生产一个即可口服又可注射头孢菌素。本品自问世以来，因为其优良抗菌活性和药动学特点而被广泛应用于人医临床，适适用于敏感菌引发感染及预防多个术后感染。农业部同意将头孢拉定用于兽医临床，初步显示其在兽因临床上应用价值很大。本设计基于原料药车间设计对头孢拉定生产做了个具体研究，并对头孢拉定原料药车间做了初步设计。本设计以西宁市为厂址，依据实地情况和自然原因，经济原因计划了药厂布局和面积。使得药厂含有自然、交通、人为便利。依据西宁市自然情况对药厂内部布局做了计划，整个药厂含有生活区，生产区，行政区，配套设施区。车间布局符合生产最优化标准，并严格根据CMP要求进行设计，使得其能顺利进行头孢拉定原料药生产。关键词：头孢拉定，初步工艺设计，原料药 Preliminary Design of Production Plant Process of 300 Tons of CefradineABSTRACTCephradinewhichhasaliassuchasVanguardADMVI,cephalosporins,andsoon.Thisproductisthefirstgenerationofsemi-syntheticcephalosporin.Theresultshowsthattheeffectofantibacterialissimilarwithcephalexins.Cephradineisthefirstgenerationcephalosporinantibiotic,thedrugissuccessfullydevelopedfirstbythecompanyofSquibblocatesinUSwhichproducedthecephalosporinsthatcannotonlybetakenorallybutalsobeinjected.Sinceitwasdeveloped,thisproductiswidelyusedinhumanmedicineclinicalbecauseoftheirexcellentantibacterialactivityandpharmacokineticcharacteristicswhichapplicabletogoodscausedbyinfectionandpreventionofavarietyofpostoperativeinfection.In,CephradinewasapprovedtobeusedintheveterinaryclinicbyMinistryofAgriculture,andtheinitialvaluedisplayintheanimalduetotheclinicalapplicationisverylarge. This design is a detailed study based on the bulk drugs workshop designed to cephalosporins that pull scheduled production,and it is also a preliminary design about cephalosporin Rivet bulk drugs workshop.According to the situation on the ground and natural factors, economic factors, this design makes Xining City for the site and plans the layout and size of the pharmaceutical companies so that it will equipped with the pharmaceutical nature, transportation and human convenience. According to the natural situation in Xining City, the pharmaceutical internal layout plan that it should have entire pharmaceutical living area, production area, administrative and ancillary facilities area. The layout of the workshop is in line with the principle of production optimization, and in strict accordance with the requirements of the CMP design. Smooth Cephradine production of bulk drugs.KEY WORDS: Cefradine，the preliminary process design，bulk drugs目 录摘 要IABSTRACTII1 介绍11.1头孢拉定介绍11.2头孢拉定市场分析11.3头孢拉定发展前景21.4原料药简述31.5 头孢拉定原料药车间初步设计41.5.1 设计指导思想41.5.2 设计依据41.5.3 设计内容和关键41.5.4 设计规模51.5.5 设计目标和意义52 生产工艺设计62.1 生产安排62.2 生产工艺步骤62.3生产工艺步骤图72.4 物料衡算72.4.1 物料衡算依据72.4.2总物料衡算82.4.3 7ADCA硅脂化物料衡算82.4.4 混合酸酐制备物料衡算82.4.5 缩合反应物料衡算82.4.6 水解反应物料衡算92.4.7萃取物料衡算102.4.8 过滤脱色物料衡算112.4.9 结晶反应物料衡算122.5 能量衡算122.5.1能量衡算目标132.5.2热量平衡方程式132.5.3缩合产物能量衡算132.5.4头孢拉定能量衡算143 设备选型153.1 设备选型步骤和标准153.2 选择设备163.3 设备型号163.3.1 蒸汽加热不锈钢反应釜163.3.2 不锈钢缩合釜173.3.3 不锈钢水解釜173.3.4 不锈钢结晶罐173.3.5列管式冷凝器183.3.6泵193.3.7 TA碟心离心机193.3.8 活性碳过滤釜194 设备工艺步骤图214.1生产工艺简述214.2绘图说明215 原料药车间平面部署图225.1 车间平面部署相关要求225.2 车间平面部署应该考虑原因235.3车间部署设计应符合要求235.4 车间部署说明255.4.1 车间平面部署说明255.4.2 车间立面部署说明265.5车间部署265.6 设备部署265.7管道部署276 全厂总平面设计286.1 全厂平面设计任务286.2 设计依据和标准286.3 选择厂址时考虑原因306.4 厂区概况306.5 厂址相关资料316.5.1 气象资料316.5.2 地质资料316.5.3 经济条件316.6 设计内容316.6.1 设计思绪316.6.2 工厂组成326.6.3 建筑设施面积确定326.7 工厂技术指标336.7.1 建筑系数336.7.2 厂区利用系数336.7.3 绿地率346.8 交通运输347 非工艺设计357.1 土建357.1.1 设计依据357.1.2 车间建筑结构357.2 防火防爆和安全卫生357.2.1 防火防爆357.2.2 防雷和防静电367.2.3 采光和照明367.2.4 通风367.2.5 消防367.2.6 安全卫生367.3 电气377.4 绿化377.5 给排水设计377.5.1 供水系统377.5.2 制水377.5.3 排水系统387.6 环境卫生387.7 设备安装387.7.1 设备吊装和运输387.7.2 设备安装397.7.3 设备及钢结构油漆及其它要求397.8 三废处理398 技术经济和工程预算408.1 技术经济指标体系408.2 费用类别408.3 成本409 设计总结42致 谢43参考文件441 介绍1.1 头孢拉定介绍头孢拉定 (Cephradine, Velosef) 别名：先锋霉素、头孢菌素等。本品为第一代半合成头孢菌素，抗菌作用和头孢氨苄相同。本品耐酸能够口服，吸收好，血药浓度较高，特点是耐内酰胺酶，对耐药性金葡菌及其它多个对广谱抗生素耐药杆菌等有快速而可靠杀菌作用，关键以原形经尿排泄，尿中浓度较高。临床关键用于呼吸道、泌尿道、皮肤和软组织等感染，如支气管炎、肺炎、肾盂肾炎，膀胱炎，耳鼻咽喉感染、肠炎及痢疾等。头孢拉定是第一代头孢菌素类抗生素，该药是美国squibb企业首先研制成功并生产一个即可口服又可注射头孢菌素。本品自问世以来，因为其优良抗菌活性和药动学特点而被广泛应用于人医临床，适适用于敏感菌引发感染及预防多个术后感染。农业部同意将头孢拉定用于兽医临床，初步显示其在兽因临床上应用价值很大。头孢拉定抗菌谱比较广，对本品敏感致病菌包含化脓性链球菌、肺炎链球菌、金黄色葡萄球菌(包含产酶金黄色葡萄球菌，不包含甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌)、脑膜炎奈瑟氏球菌、淋球菌。流感嗜血杆菌对本品低度至中度敏感，多个临床常见引发轻度和中度感染肠道阴性杆菌如大肠埃希氏菌、克雷伯杆菌、奇异变形杆菌等对本品中度敏感。对本品不敏感或耐药细菌有铜绿假单胞菌、吲哚阳性变形杆菌、沙雷菌属、枸橼酸杆菌、肠杆菌和肠球菌。厌氧菌如脆弱拟杆菌、支原体和衣原体对本品亦均耐药。5结构式： 1.2 头孢拉定市场分析该药口服剂型在中国使用率较高，20世纪90年代已是这一品类中佼佼者，该药由百时美施贵宝企业开发，1974年经过FDA同意后上市，商品名为泛捷复，在临床应用30年中发挥了很关键作用，到1998年国外总产量约在475吨左右，泛捷复在全球畅销品种中排名372位，销售额8000多万美元，头孢拉定1998年在中国药品市场名列第三位。头孢拉定在1992年由山东新华制药厂、上海五洲制药厂开发成功，并生产出5吨原料药，发展到今天，中国已经有20家企业生产头孢拉定原料药，中国关键生产企业扩大产能后，总产量已达1182吨，其中华北制药集团、山东新华医药、哈药集团、广州医药集团占据总量85，据上六个月统计表明，头孢拉定总产量为758吨，第三季度为175吨，前三季度为产量同比降低了5 ，推算整年约在12001300吨左右。中国头孢拉定制剂生产厂家众多，生产批文已达数百个，上六个月头孢拉定粉针剂产量为5.10亿支，颗粒剂0.33亿包。中国实施抗生素限售令计划前后， 口服抗生素制剂已纷纷限产，一季度胶囊剂仍为11.41亿粒，二季度下降了44，三季度又下降了30，三季度产量仅为4.44亿粒，和此同时，头孢拉定原料药产量增加速度也受到制约。近两年，在多方面原因影响下，头孢拉定外贸出口进展转好，3季度比上年同期上升了48，整年头孢拉定、头孢拉定精氨酸和头孢拉定钠3个品种出口13.95吨，外贸收入88.45万美元。从中国医院用药金额看，头孢拉定制剂在上世纪90年代初已进入百位之内，1992年已达1.5亿元左右。因为国产化进程加紧，价格连续下调同时用量不停增加，关键城市样本医院用药金额为0.69亿元，在中国批发领域领先前200位药品中名列20位，销售额为2.42亿元，全国零售市场总额约达40多亿元。 1.3 头孢拉定发展前景头抱拉定是美国施贵宝企业于1977 年开发第一代头孢，投放市场后, 产品质量稳定，疗效好。中国医药工业开发头袍拉定始于80年代末90年代初,生产起步较晚。现在仅有2 家厂生产原料药, 即山东新华制药厂和上海五洲药厂,年生产能力为30吨。年国产头袍拉定原料药实现零突破生产5.6吨。据中国卫生部从1989年起选择各地36家代表性医院购进药品金额调查表明，头孢拉定胶囊1989年比1988年增加0.7%,1990年比1989年增加2.23%。1989 年名次排列为第62位,1989年上升为第62位,1990年名次排列猛升到第2位，展现大幅度上升。中国口服头孢原料药产量发展缓慢原因是生产技术未过关，发酵单位低, 成本高,影响了生产发展现阶段头孢拉定市场基础本上仍被进口货源垄断。若要改变这种局面，相关医药生产厂应集中全力依靠科学技术进步改善工艺，提升收率, 首先要抓好7-ADCA 母核原抖生产。因为7-ADCA是生产口服头孢菌素原料, 而生产7-ADCA起始原料是青霉素, 后经对引进工艺消化吸收, 和使用微机对发酵进行优化控制等方法, 使发酵单位提升到5000u/ml,可是国外发酵单位早已达成8000u/ml以上。中国7-ADCA在“ 八五”计划前没有一家生产, 现在中国7-ADCA收率,水平仅为54%，而国外葛兰素企业等则超出85%； 头饱拉定相对于7-ADCA收率, 中国只有30% ,而国外优异水平为50%以上。由此看来, 只有提升收率, 增加7-ADCA生产数量, 将国产口服头孢原料药成倍发展上去，才能真正实现国产原料药自给自足。以后两年市场趋势是, 因为现在制剂生产点太多, 厂牌众多, 质量差异颇大, 耐药性陆续出现, 临床疗效评价不及早年, 加上1994年公费和劳保制度改革出台, 对消费量可能会有些影响, 不过影响不会太大, 关键足该品种价高利大, 较多医院为了创收而开大处方 头袍拉定在小城市增幅较大, 大城市增幅下降, 尤其是大城市医院部分用量开始转向喹诺酮类杭菌药, 如氛基酸、环丙象味酸等。头孢拉定市场销售量仍将是稳步增加。1.4 原料药简述原料药英文名API(Active Pharmaceutical Ingredient) ,原料药在ICH Q7A中完善定义：意在用于药品制造中任何一个物质或物质混合物，而且在用于制药时，成为药品一个活性成份。此种物质在疾病诊疗，诊疗，症状缓解，处理或疾病预防中有药理活性或其它直接作用，或能影响机体功效或结构。指用于生产各类制剂原料药品，是制剂中有效成份。由化学合成、植物提取或生物技术所制备多种用来作为药用粉末、结晶、浸膏等，但病人无法直接服用物质。药剂有效成份。原料药只有加工成为药品制剂，才能成为可供临床应用医药。 原料药依据它起源分为化学合成药和天然化学药两大类。 化学合成药又可分为无机合成药和有机合成药。无机合成药为无机化合物(极部分为元素)，如用于诊疗胃及十二指肠溃疡氢氧化铝、三硅酸镁等；有机合成药关键是由基础有机化工原料，经一系列有机化学反应而制得药品（如阿司匹林、氯霉素、咖啡因等）。天然化学药按其起源，也可分为生物化学药和植物化学药两大类。抗生素通常系由微生物发酵制得，属于生物化学范围。多年出现多个半合成抗生素，则是生物合成和化学合成相结合产品。原料药中，有机合成药品种、产量及产值所占百分比最大，是化学制药工业关键支柱。原料药质量好坏决定制剂质量好坏，所以其质量标准要求很严，世界各国对于其广泛应用原料药全部制订了严格国家药典标准和质量控制方法。1.5 头孢拉定原料药车间初步设计因为原料药市场需求量大，本设计选择头孢拉定原料药车间设计为题，对该产品生产车间进行设计含有很大实用性和必需性。本设计在制作过程中严格遵守GMP规范，经过降低成本，提升效率，从而提升经济效益。1.5.1 设计指导思想本设计指导思想以下：（1）本设计一直贯穿在确保产品质量基础上将提升经济效益放在首位思想；（2）在符合国家相关要求、满足生产卫生要求前提下，努力争取采取优异技术和设备以提升生产效率；（3）在设计时，依据当地自然条件及建厂实际情况，努力争取使厂区车间部署灵活，以适应瞬息万变市场需求。1.5.2 设计依据本设计依据关键起源于药品生产质量管理规范（1998修订和04版）、医药工业洁净厂房设计规范、药品生产质量管理规范（附录）、和中国药典中相关要求。其它则参考各类相关文件、书籍。1.5.3 设计内容和关键该设计内容关键是依据中国药典中对头孢拉定原料药制法要求，本课题选择适宜制剂工艺，设计操作合理、技术优异、节能高效、符合GMP规范原料药制备车间。生产车间设计又包含工艺设计和非工艺设计。其中工艺设计部分要求达成施工图设计阶段要求，而非工艺设计部分和公用系统设计要求达成扩大初步设计要求。还需要依据生产任务对设备处理能力进行计算，从而选择设备型号，编排车间工作人员班次等。具体以下：(1) 文字部分：依据设计任务书要求进行步骤设计、物料衡算、能量衡算、设备选型及车间部署设计，并撰写设计说明书。(2) 图纸部分：（a）厂区总平面部署图 （b）主体车间平面部署图 （c）主体车间立面部署图 （d）工艺步骤图（e）单体设备装配图1.5.4 设计规模此次项目建设结合当地资源和企业资金能力，本厂计划在十二个月里完成年产300吨头孢拉定原料药车间生产项目建设。 1.5.5 设计目标和意义本课题依据其原料药制备工艺和其物理化学性质，选择适宜辅料，设备及成型工艺，设计操作上合理，技术上优异，经济效益高，符合GMP认证制剂车间。对于药品专业毕业设计来说含有一定意义，有利于学生工程设计能力培养和训练。原料药车间设计是实现这类目标和要求关键手段之一，设计过程中将制剂生产及其质量管理相关知识有机串联起来，深入领会GMP相关制度，GMP使世界各国对药品生产全过程监督管理普遍采取技术要求，药品GMP是人类社会发展过程中为适应确保药品生产质量管理需要而产生，市药品生产质量管理基础准则。所以各药品生产厂家在生产药品和车间设计即对机构和人员，硬件，软件三个方面处理全部应严格遵守GMP要求进行。进行毕业设计，是对我在大学最终阶段利用四年所学知识处理制药工程车间设计实际问题检验，使我掌握固体制剂GMP 车间设计程序、标准和方法。经过对在此次毕业设计步骤实践锻炼，我相信能够提升我利用所学化学、药学、工学等基础理论和知识，处理工厂(车间)工艺设计实际问题能力；提升工艺步骤设计、三算(工艺、物料、能量)、设备选型和制图能力；掌握查阅科技文件、确定研究内容、制订设计方案、借助计算机进行车间设计、撰写设计说明书方法和语言表示技巧。另外，在本设计步骤也培养了我主动思索问题、分析问题、灵活处理问题能力，为以后进入工作岗位奠定了坚实基础。2 生产工艺设计2.1 生产安排整年生产天数：工作日=365法定假日停机保养日=3655213=300天日生产班数：一日一班整年生产班数：3003000班日有效工作时间：二十四小时整年生产小时数：90087200小时2.2 生产工艺步骤国外有较多合成头孢拉定报道，通常以7-ADCA为原料，经和双氢苯甘氨酸缩合，得到头孢拉定。7-ADCA和侧链缩合前，其C4-位羧基和C7-位氨基必需先保护，保护方法，通常有两种，一是用有机碱(四甲基胍(TMG)等)和7-ADCA形成可溶盐；二是硅烷类试剂和7-ADCA反应，形成硅酯化7-ADCA，硅试剂比如有双(三甲基)硅脲(BSU)、六甲基二硅胺(HMDS)、三甲基氯硅烷(TMCS)等，其中，BSU活性较强，价格较贵，TMCS活性最差，价格廉价。经过综合考虑，我们选择活性和价格适宜HMDS作为作为硅试剂保护剂，HMDS和7-ADCA反应副产物仅有氮气产生，副产物易于除掉从而使产品纯度好，但HMDS反应活性不够强，我们则加人催化剂糖精使HMDS硅酯化活性大大增强。硅酯化7-ADCA再和侧链酸酐缩台，然后水解，脱去保护基，得到头孢拉定。我们对硅酯化反应反应温度、催化剂用量、反应溶剂、氮气通人等和水解反应进行了研究，在适宜反应条件下，头孢拉定总收率88以上。此工艺含有原材料易得，价格廉价，副产物少，三废易于处理，成本较低等优点，成品质量符合中国药典标准。将7-ADCA投入反应罐中，加甲苯。搅拌，加入HMDS。加热至8890 C，加人糖精，物料很快变为透明黄色溶液，维持此温度搅拌1h。将双氢苯甘氨酸邓氏盐，二氯甲烷，加至反应罐中，通氮气，降温至0，加入2，6-二甲基吡啶，继续降温至-15，加入特戊酰氯，维持-10反应1h。将混合酸酐降温至-40，将7-ADCA硅酯降温至0，再慢慢滴加至混合酸酐中，维持-30-35反应3.5h。加入浓盐酸和水水解，然后分出水相，加入活性碳脱色，过滤。滤液中加入乙腈，调温5 左右，滴加25氢氧化钠溶液调pH5，析出大量白色晶体，05 搅拌养晶。62.3生产工艺步骤图硅脂化7-ADCA7-ADCAHMDS混合酸酐水解反应缩合前体酸钠特戊酰氯 结晶水层萃取分离脱色2.4 物料衡算物料衡算是全部工艺计算基础，经过物料衡算可确定设备容积、台数、关键尺寸，同时可进行热量衡算、管路尺寸计算等等。在本设计中，物料衡算关键目标是依据产量要求衡算，为下一步设备选型做准备，提供参考。2.4.1 物料衡算依据物料衡算方程 为进行物料衡算，首先按分析需要划定控制体；再选定衡算物料质量基准，对于间歇操作常取一批原料或1kg原料，对于连续操作通常取单位时间处理物料量。依据质量守恒定律，物理过程总物料衡算方程式为：GI=G0+GA （2-1） 式中GI输入体系总物料量 G0输出体系总物料量 GA物料在体系中总累积量对于稳态过程，物料在体系内没有累积，式(2-1)可简化为：GI=G02.4.2总物料衡算头孢拉定年产计划为300吨，按每十二个月300天，天天二十四小时有效工作时间计算，日产量=年产量年生产日=300300=1吨，每小时产量=124=0.041667吨。2.4.3 7-ADCA硅脂化物料衡算反应时间为1.5h，反应程度为100%，反应有气体生成，损失物料0.02%。该反应用高压蒸汽加热，用自来水冷却。表1 7-ADCA硅脂化物料衡算输入质量（体积）输出进入下一步损失7-ADCA60kg硅脂化7-ADCA98.3662kg2.0075kg甲苯180L甲苯176.4L3.6LHMDS60LHMDS1.0388kg0.0212kg糖精0.05kg糖精0.049kg0.001kg氨气4.766kg2.4.4 混合酸酐制备物料衡算该反应反应时间为1.5h，反应程度为100%，因为中间没有气体副产物产生，全部物质全部进入下个反应。反应用液氮制冷。表2 混合酸酐制备物料衡算输入质量（体积）输出进入下一步二氯甲烷220L二氯甲烷220L双氢苯甘氨酸邓氏盐75kg双氢苯甘氨酸邓氏盐1.5kg2.6-二甲基吡啶0.2L2.6-二甲基吡啶0.2L特戊酰氯35L特戊酰氯1.862L混合酸酐混合酸酐90.1923kgNacl15.83kg2.4.5 缩合反应物料衡算该反应不生产气体副产物，只有有机副产物，全部没有物料损失，全部物质全部进入下一步反应。该反应用液氮制冷。表3 缩合反应物料衡算输入质量（体积）输出进入下一步HMDS1.0388kgHMDS1.0388kg糖精0.049kg糖精0.049kg甲苯176.4L甲苯176.4L硅脂化7-ADCA98.3662kg硅脂化7-ADCA98.3662kg二氯甲烷220L二氯甲烷220L双氢苯甘氨酸邓氏盐1.5kg双氢苯甘氨酸邓氏盐1.5kg2.6-二甲基吡啶0.2L2.6-二甲基吡啶0.2L特戊酰氯1.1855L特戊酰氯1.1855LNacl15.75kgNacl15.75kg混合酸酐90.7923kg混合酸酐1.8038kg缩合物144.3238kg副产物38.5215kg2.4.6 水解反应物料衡算该反应不生产气体副产物，只有有机副产物，全部没有物料损失，全部物质全部进入下一步反应。该反应用冷却水控温。所使用盐酸为37%，密度为1.185g/cm2，反应程度为98%。反应时间3.5h。表4 水解反应物料衡算输入质量（体积）输出进入下步反应HMDS1.0388kgHMDS1.0388kg糖精0.049kg糖精0.049kg甲苯176.4L甲苯176.4L硅脂化7-ADCA3.9093kg硅脂化7-ADCA3.9093kg二氯甲烷220L二氯甲烷220L双氢苯甘氨酸邓氏盐1.5kg双氢苯甘氨酸邓氏盐1.5kg2.6-二甲基吡啶0.2L2.6-二甲基吡啶0.2L特戊酰氯1.1855L特戊酰氯1.1855LNacl15.75kgNacl15.75kg混合酸酐1.8083kg混合酸酐1.8083kg缩合物144.3238kg缩合物2.8865kg副产物38.5215kg副产物112.1308kg水150L水150L盐酸45L盐酸1.9494L头孢拉定86.1035kg2.4.7萃取物料衡算萃取用TA碟心式离心机，效率假设为99%。表5 萃取物料衡算输入质量（体积）输出进入下一步废液HMDS1.0388kgHMDS0.0104kg1.0284kg糖精0.049kg糖精0.0005kg0.0485kg甲苯176.4L甲苯1.764L1743636L硅脂化7-ADCA3.9093kg硅脂化7-ADCA0.0391kg3.8702kg二氯甲烷220L二氯甲烷2.2L217.8L双氢苯甘氨酸邓氏盐1.5kg双氢苯甘氨酸邓氏盐0.015kg1.485kg2.6-二甲基吡啶0.2L2.6-二甲基吡啶0.002L0.198L特戊酰氯1.1855L特戊酰氯0.0119L1.1736LNacl15.75kgNacl15.5925kg0.1575kg混合酸酐1.8083kg混合酸酐0.0181kg1.7902kg缩合物2.8865kg缩合物0.0289kg2.8576kg副产物112.1308kg副产物1.1213kg111.0095kg水150L水148.5L1.5L盐酸1.9494L盐酸1.9299L0.0195L头孢拉定86.1035kg头孢拉定85.2425kg0.861kg2.4.8 过滤脱色物料衡算假设过滤效率为99%。过滤用活性碳过滤釜。表6 过滤脱色物料衡算输入质量（体积）输出进入下一步HMDS0.0104kgHMDS0.0103kg糖精0.0005kg糖精0.000495kg甲苯1.764L甲苯1.7464L硅脂化7-ADCA0.0391kg硅脂化7ADCA0.3871kg二氯甲烷2.2L二氯甲烷2.178L双氢苯甘氨酸邓氏盐0.015kg双氢苯甘氨酸邓氏盐0.01485kg2.6-二甲基吡啶0.002L2.6-二甲基吡啶0.00198L特戊酰氯0.0119L特戊酰氯0.011781LNacl15.5925kgNacl15.436575kg混合酸酐0.0181kg混合酸酐0.017919kg缩合物0.0289kg缩合物0.028611kg副产物1.1213kg副产物1.1101kg水148.5L水147.015L盐酸1.9299L盐酸1.9106L头孢拉定85.2425kg头孢拉定84.3901kg2.4.9 结晶反应物料衡算假设结晶反应效率为99%。表7 结晶反应物料衡算输入质量（体积）输出结果HMDS0.0103kgHMDS0.0001kg糖精0.000495kg糖精0.000005kg甲苯1.7464L甲苯0.0175L硅脂化7-ADCA0.3871kg硅脂化7-ADCA0.0039kg二氯甲烷2.178L二氯甲烷0.0218L双氢苯甘氨酸邓氏盐0.01485kg双氢苯甘氨酸邓氏盐0.0001kg2.6-二甲基吡啶0.00198L2.6-二甲基吡啶0.00002L特戊酰氯0.011781L特戊酰氯0.0001LNacl15.436575kgNacl0.1544kg混合酸酐0.017919kg混合酸酐0.0002kg缩合物0.028611kg缩合物0.0003kg副产物1.1101kg副产物0.0111kg水147.015L水1.4702L盐酸1.9106L盐酸0.0191L头孢拉定84.3901kg头孢拉定83.5462kg2.5 能量衡算2.5.1能量衡算目标能量衡算目标关键是为了确定设备或装置热负荷；依据热负荷大小和物料性质和工艺要求，可深入确定传热设备型式、数量和关键工艺尺寸。另外热负荷也是确定加热剂或冷却剂用量依据。2.5.2热量平衡方程式能量衡算理论基础是热力学第一定律，既能量守恒定律。当内能、动能、位能改变量能够忽略且无轴功时，输入系统热量和离开系统热量应平衡，由此可得出传热设备热量平衡方程式:Q1Q2Q3=Q4Q5Q6式中：Q1物料带入设备热量，kJ；Q2加热剂或冷却剂传输给设备及所处理物料热量或冷量，kJ；Q3过程热效应，kJ；Q4物料带出设备热量，kJ;Q5加热或冷却设备所需要热量或冷量，kJ；Q6设备向环境散失热量，kJ。本设计中相关物质热力学数据：7-ADCA定压比热2.492kJ/（kg）HMDS定压比热0.876 kJ/（kg）头孢拉定定压比热1.234 kJ/（kg）特戊酰氯定压比热1.324 kJ/（kg）双氢苯甘氨酸邓氏盐定压比热2.421 kJ/（kg）混合酸酐定压比热2.213 kJ/（kg）H2O定压比热4.183 kJ/（kg）7-ADCA硅脂定压比热1.131 kJ/（kg）2.5.3缩合产物能量衡算1）7-ADCA反应能量衡算设备表面向环境放出热量为6.2103kJ，设备升温所需要热量7.4104kJ，进料温度为25，出料温度为90；Q1=60kg2.492kg（2590）45.14kg0.876kg（2590）=-12289.07kJ；反应消耗掉7-ADCA量60kg，QC=60kg214g/mol81kJ/mol=22.71103kJ;脂化7-ADCA带走热量为Q41=100.374kg1.131kg（9025）=7378.99kJ；HMDS带走热量为Q44=1.06kg0.876kg（9025）=60.3564kJ；即蒸汽所要提供热量为109872.52kJ。2) 混合酸酐反应能量衡算进料温度25，进双氢苯甘氨酸邓氏盐料量75kg，向环境散热Q=75kg01.67kg=0kJ；进料温度25，进特戊酰氯料量34.265kg，向环境散热Q=34.265kg01.67kg=0kJ；设备表面向环境放出热量为6.2103kJ，设备降温所需要热量-3.4104kJ，进料温度为25，出料温度为-10；Q1=75kg2.422kg（25+10）34.265kg1.324kg（25+10）=7718.7558kJ；反应消耗掉双氢苯甘氨酸邓氏盐量73.5kg，QC=73.5kg273g/mol81kJ/mol=21.81103kJ;特戊酰氯带走热量为Q41=1.822kg1.324kg（-1025）=-84.43kJ；混合酸酐带走热量为Q44=90.19kg2.213kg（-1025）=-6985.67kJ；即液氮所要提供热量为-79881kJ。2.5.4头孢拉定能量衡算1）萃取反应操作一个半小时，大约耗电0.65Kw2）过滤脱色过程为常温操作，物料进出口温度全部为25，关键是活性炭脱色釜耗能。大约一个半小时内完成，所以耗能为1.5Kw1.5=2.25kJ；3）结晶过程为常温操作，物料进出口温度全部为25，关键是结晶釜耗能。大约一个半小时内完成，所以耗能为1.5Kw1.5=2.25kJ；3 设备选型设备选型是指依据年产量进行物料衡算后，根据计算结果去选择处理能力和此相当设备，以期进行较高效益生产，并为下一步设计作好基础。3.1 设备选型步骤和标准设备选型应该以下步骤：首先了解所需设备大致情况国产还是引进，使用厂家使用情况，生产厂家技术水平等；其次是搜集所需资料，现