制药工程课程设计尼可地尔合成工艺设计样本.doc

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天津工业大学
环境与化学工程学院

制药工程课程设计
题目:年产36吨尼克地尔原料药车间工艺设计

报告人: ____ ______________
班级: ___ ___________
学号: ___ ___________
指导老师: ____ ___________
实习时间: ____ __

目录

第一章 产品介绍 1
第二章 生产工艺说明 2
第三章 生产周期 5
第四章 物料衡算 6
第五章 设备选型 10

附件: 设备流程图、 车间布置图
第一章 产品介绍

1.3产品名称及生产规模
产品名称: 尼可地尔
英文名称: Nicorandil
化 学 名: N-(2-羟乙基)烟酰胺硝酸酯
生产规模: 36t/a
1.2产品规格
物理性状: 针状
熔沸点: 熔点92~93℃
分子式: C8H9N3O4
结构式:

分子量: 211.17
1.3产品的重要价值
尼可地尔, 又叫做烟浪丁, 是一种硝酸酯类物质, 可用于治疗缺血性心脏疾病。与硝酸甘油作用相似, 但又有所不同。尼可地尔在细胞膜和线粒体水平选择性激活K+-ATP通道, 促使冠状动脉和外周血管扩张, 随后还原前、 后负荷。而且该药物主要主要舒张小动脉, 增开心肌及血管平滑肌细胞膜的钾通道, 而且不具有耐药性。

第二章 生产工艺说明
2.1产品合成方法
合成本产品所需原料有烟酸、 乙醇胺、 无水乙醇、 碳酸氢钠、 发烟硝酸、 乙醚、 氯化亚砜、 氯仿、 碳酸钾、 无水硫酸镁、 乙醇依次经历硝化反应、 酰化反应和精制这三个步骤。
产品生产主要反应如下:
HNO3
1. 硝化反应:
NH2CH2CH2OH NH2CH2CH2ONO2·HNO3
2. 缩合反应
NH2CH2CH2ONO2·HNO3+

2.2生产工艺流程概述
1. 硝化反应
将发烟硝酸经过计量罐置于带有夹套的反应釜中, 通冷盐水冷却至-8℃搅拌, 缓慢滴加氨基乙醇, 滴加完毕, 于0℃继续搅拌1 h,减压蒸除过量硝酸, 将剩余物倾入冷乙醚中, 析出白色沉淀, 抽滤至干, 得产品
2.合成烟酰氯盐酸盐反应
将烟酸、 氯化亚砜加入反应釜中, 回流2h。减压蒸馏除去过量氯化亚砜, 干燥,得产品粗品。
3. 缩合过程
称量碳酸氢钠, 从称量罐中加入水和氯仿, 再分次加入加入上述粗品,氯仿置于反应釜中。用冰盐水冷却, 搅拌, 使温度不超过5 'C, 加毕, 继续搅拌0.5 h, 转移至萃取罐中分出氯仿层, 水层用氯仿提取, 合并提取液和氯仿层, 用10%碳酸钾溶液洗涤, 水洗。无水硫酸镁干燥, 过滤,
4.精制过程
减压蒸除氯仿, 用乙醚一乙醇(体积比1:1)重结晶, 得产品。
2.3生产流程图
2.3.1硝化反应

硝化产物

2.3.2合成烟酰氯盐酸盐反应

烟酰氯盐酸盐、 硝化产物

2.3.2缩合反应过程

粗品

粗品
2.3.3精制过程

第三章 生产周期
3.1生产方式: 间歇生产
3.2各生产阶段耗时情况

硝化
烟酰氯盐酸盐合成
缩合反应
精制
消耗时间/h
1
2
0.5
——
其中硝化反应和烟酰氯盐酸盐的合成是分开进行的, 故用于反应的总时间是2.5h, 记精制以及中间流转过程消耗时间1.5h。因此生产一批产品所用时间是4h。一天可生产6批。
3.3生产情况
产品年产量: 36t=36000kg
平均每天产量: 36000/300=120kg
每批的产量: 120/6=20kg

第四章 物料衡算
根据文献可知, 硝化反应收率为86%, 烟酰氯盐酸盐合成的收率是70%, 缩合精制收率是71%。另外, 由于文献中没有提及在各种设备以及转移过程中的损耗, 且一般损耗较小, 因此将其近似计入各给出的工序损耗内, 因此总收率为: 86%×70%×71%=42.742%
3.1硝化反应
HNO3
反应方程式:
NH2CH2CH2OH NH2CH2CH2ONO2·HNO3
61.08 63 170.08
3.2合成烟酰氯盐酸盐
反应方程式:
=
+

 123.11 118.96 178.016
3.3 缩合反应
反应方程式
NH2CH2CH2ONO2·HNO3+
170.08 178.016

211.1748
根据文献可知: 各工序进料出料如下所示:
( 1) 硝化反应
进料
出料
物料名称
规格
质量比
物料名称
规格
质量比
氨基乙醇
≥99%
1w
发烟硝酸
98%
8.95w
发烟硝酸
98%
10w
乙醚
无水
15.02w
乙醚
无水
15.02w
氨基乙醇硝酸酯
——
2.32w
进料计算:
氨基乙醇: 20÷42.742%=46.79kg
体积46.79÷1020=0.04587m3=45.87L
发烟硝酸: 46.79×10÷1895=0.246913m3=246.91L
乙醚: 46.79×15.02÷713.4=0.985121m3=985.12L
出料计算:
氨基乙醇硝酸酯: 46.79×2.32=108.55kg
发烟硝酸: 46.79×8.95÷1895=0.22099m3=220.99L
乙醚: 46.79×15.02÷713.4=0.985121m3=985.12L
( 2) 合成烟酰氯盐酸盐
入料
出料
物料名称
规格
质量比
物料名称
规格
质量比
烟酸
98%
0.63w
氯化亚砜
≥85%
1.12w
氯化亚砜
≥85%
1.73w
烟酰氯盐酸盐
——
0.66w
进料计算:
烟酸: 46.79×0.63=29.48kg
氯化亚砜: 46.79×1.73÷1640=0.04936m3=49.36L
出料计算:
氯化亚砜: 46.79×1.12÷1640=0.03195m3=31.95L
烟酰氯盐酸盐: 46.79×0.66=30.88kg
( 3) 缩合精制反应
入料
出料
物料名称
规格
质量比
物料名称
规格
质量比
碳酸氢钠
99%
1.16w
氯仿
——
12.63w
氯仿
≥99.5%
12.63w
氯化钠
——
0.25w
碳酸钾溶液
10%(质量分数)
12.51w
无水硫酸镁
——
1.34w
无水硫酸镁
≥98%
1.34w
水
——
3.47w
水
去离子水
3.47w
乙醇
——
1.66w
乙醇
无水
1.66w
乙醚
——
1.50w
乙醚
无水
1.50w
尼可地尔
——
0.427w

硝酸钠
——
0.18w

碳酸氢钠
——
0.63w

碳酸钾
——
1.25w
进料计算:
碳酸氢钠: 46.79×1.16=54.28kg
水: 46.79×3.47÷1000+585.34×90%÷1000=0.68917m3=689.17L
氯仿: 46.79×12.63÷1480=0.399295m3=399.30L
碳酸钾溶液: 46.79×12.51=585.34kg
碳酸钾: 585.34×10%=58.53kg
乙醇: 46.79×1.66÷789=0.09844m3=98.44L
乙醚: 46.79×1.5÷1640=0.04279m3=42.80L
无水硫酸镁: 46.79×1.34=62.70kg
出料计算:
氯仿: 46.79×12.63÷1480=0.399295m3=399.30L
无水硫酸镁: 46.79×1.34=62.70kg
乙醇: 46.79×1.66÷789=0.09844m3=98.44L
乙醚: 46.79×1.5÷1640=0.04279m3=42.80L
氯化钠: 46.79×0.25=11.70kg
硝酸钠: 46.79×0.18=8.42kg
碳酸氢钠: 46.79×0.63=29.48kg
碳酸钾: 46.79×1.25=58.49kg
尼可地尔: 46.79×0.427=20.00kg
水: 46.79×3.47÷1000+585.34×90%÷1000=0.68917m3=689.17L

第五章 设备选型
根据物料衡算结果, 能够得出工序中各物料所占体积情况如下所示:
生产天数
300天
每天6批, 一批生产20kg产品
工序
物料
投料比
收率

质量/kg
密度/( g▪cm-30)
体积/L
终产品
尼可地尔

20

硝化反应
硝酸酯
2.32
0.86

发烟硝酸
10

1.895
246.91
氨基乙醇
1

1.04
45.78
乙醚
15.02

0.7134
985.12
成盐反应
烟酰氯盐酸盐
0.66

30.88

烟酸
0.63

29.48

氯化亚砜
1.73

1.64
49.36
缩合, 精制
尼可地尔

20

碳酸氢钠
1.16

54.28

水
3.47

1
689.17
氯仿
12.63

1.48
399.30
碳酸钾
1.25

58.53

乙醇
1.66

0.789
98.44
乙醚
1.5

1.64
42.80
无水硫酸镁
1.34

62.70

反应中有发烟硝酸参与反应, 浓度较高, 不会对碳钢结垢造成腐蚀, 可采用碳钢的反应釜。反应需要较低的温度, 因此采用夹套结构。

图1 反应釜结构示意图

另外, 该工序还有减压蒸馏、 过滤、 干燥等操作, 相应设备如下所示:

图2 减压蒸馏器

图3 离心过滤器

图4 萃取过滤器

图5 结晶罐

图6 干燥器

所选设备参数如下所示:
设备名称
材质
容积/L
夹套反应釜
碳钢
1500
减压蒸馏器
内衬搪瓷
1500
离心过滤器
碳钢
1500
萃取过滤器
碳钢
1500
结晶罐
不锈钢
1500
干燥器
不锈钢
——