化學(xué)制藥工藝過(guò)程及設(shè)備

前言

　　根據(jù)目前高等教育重基礎(chǔ)、輕專業(yè)，壓縮理論課課時(shí)，給學(xué)生留出更多的課余時(shí)間去參與實(shí)踐和創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生具有更廣闊的適應(yīng)能力的這一本科生教學(xué)要求，我們學(xué)校對(duì)制藥工程專業(yè)的理論課進(jìn)行了重新整合，更注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際能力，把與化學(xué)藥物生產(chǎn)實(shí)踐相關(guān)的化學(xué)制藥工藝學(xué)、制藥工程、化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等課程進(jìn)行了歸納整理，將其中對(duì)本科生將來(lái)從事工業(yè)生產(chǎn)有直接指導(dǎo)作用的基本理論和應(yīng)用技術(shù)內(nèi)容整合到一起，刪去原來(lái)課程中較多的理論，更注重實(shí)際應(yīng)用，結(jié)合多年來(lái)指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，我們編寫(xiě)了這本《化學(xué)制藥工藝過(guò)程及設(shè)備》，將學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中將要用到的理論知識(shí)和應(yīng)該掌握的工程設(shè)計(jì)技能等方面知識(shí)融合到一起?！　”緯?shū)共分為9章，第1章介紹化學(xué)制藥工業(yè)的特點(diǎn)及其設(shè)備的分類，第2章介紹化學(xué)藥物工藝路線設(shè)計(jì)和選擇的一般方法，第3章介紹均相反應(yīng)和氣?固相催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)，這些內(nèi)容是研究化學(xué)制藥反應(yīng)工藝過(guò)程及反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。第4章介紹工藝研究的內(nèi)容以及影響化學(xué)藥物合成的溶劑、催化劑等，此外，還介紹了工藝研究的方法以及新工藝新技術(shù)。第5章以兩個(gè)典型品種為主線，闡述其工藝路線的選擇、工藝流程設(shè)計(jì)方法。第6章介紹理想反應(yīng)器、非理想流動(dòng)等反應(yīng)設(shè)備的設(shè)計(jì)原理及反應(yīng)器的選型。第7章介紹化學(xué)制藥常用的間歇反應(yīng)設(shè)備的設(shè)計(jì)，包括容積的計(jì)算、攪拌形式的選擇等。第8章介紹化學(xué)制藥的其他設(shè)備，包括制藥生產(chǎn)中的流體輸送、過(guò)濾、換熱、蒸餾等生產(chǎn)設(shè)備的選型。第9章介紹原料藥生產(chǎn)的成品潔凈區(qū)設(shè)計(jì)原則和方法。全書(shū)力求將化學(xué)制藥的工藝、設(shè)備、車間設(shè)計(jì)相結(jié)合，通過(guò)列舉典型品種，從其工藝路線的設(shè)計(jì)開(kāi)始，對(duì)其工業(yè)生產(chǎn)流程的設(shè)計(jì)、設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算與選型，直至其生產(chǎn)全過(guò)程進(jìn)行介紹，對(duì)制藥工程學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)和今后的生產(chǎn)實(shí)踐都有很好的指導(dǎo)意義?！　”緯?shū)由從事多年化學(xué)藥物研究、教學(xué)，并具有實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的人員編寫(xiě)，內(nèi)容注重理論與實(shí)際相結(jié)合，不僅可以作為制藥專業(yè)的本科生教材，也可以作為制藥企業(yè)工程技術(shù)人員的參考書(shū)?！　”緯?shū)由齊齊哈爾大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院的劉紅霞編寫(xiě)，海南師范大學(xué)化學(xué)系劉紅博士對(duì)本書(shū)的編寫(xiě)給予了悉心的指導(dǎo)和幫助，并提出了十分寶貴的意見(jiàn)，全書(shū)由劉紅霞統(tǒng)稿。本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中得到了齊齊哈爾大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)以及制藥工程系領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心和支持，特別是邢鳳蘭教授、高春林老師在本書(shū)編寫(xiě)過(guò)程中給予了很大的幫助，作者表示十分感謝。在本書(shū)的編寫(xiě)過(guò)程中，還得到了管清華、張中偉、潘燕梅、孟令橋、孟繁龍、堯云峰、劉永剛、陳淑清、劉艷霞、李華、白玉潔、劉廣娟、田義虎、王榮濤等同志的支持與協(xié)助，他們提出了十分寶貴的意見(jiàn)，作者在此表示感謝。由于編寫(xiě)時(shí)間倉(cāng)促和作者水平有限，書(shū)中有不當(dāng)之處懇請(qǐng)讀者指正。

內(nèi)容概要

　　《化學(xué)制藥工藝過(guò)程及設(shè)備》對(duì)化學(xué)制藥工業(yè)的工藝和設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，內(nèi)容包括化學(xué)藥物工業(yè)路線設(shè)計(jì)和選擇的一般方法、均相反應(yīng)和氣固相催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、化學(xué)合成工藝研究?jī)?nèi)容及影響因素、工藝設(shè)計(jì)的選擇與方法、反應(yīng)設(shè)備以及清潔廠房設(shè)計(jì)等?！痘瘜W(xué)制藥工藝過(guò)程及設(shè)備》作者多年從事化學(xué)制藥教學(xué)、科研并具有實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，編寫(xiě)中結(jié)合大量實(shí)例，更注重實(shí)際應(yīng)用?！痘瘜W(xué)制藥工藝過(guò)程及設(shè)備》適用于從事化學(xué)制藥的研究、技術(shù)人員，以及相關(guān)專業(yè)的高校師生。

書(shū)籍目錄

第1章　緒論1.1.1.研究對(duì)象及內(nèi)容1.1.1.1.化學(xué)制藥工藝及其研究?jī)?nèi)容1.1.1.2.化學(xué)制藥設(shè)備及原理11.2.化學(xué)制藥工業(yè)的特點(diǎn)21.3.化學(xué)制藥工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)41.3.1.產(chǎn)業(yè)格局的變化和發(fā)展趨勢(shì)41.3.2.企業(yè)兼并與重組51.3.3.中國(guó)原料藥產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀51.3.4.中國(guó)原料藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向71.3.5.化學(xué)制藥工業(yè)與清潔化生產(chǎn)7第2章　制藥工藝路線的設(shè)計(jì)和選擇102.1.概述102.1.1.合成路線102.1.2藥物工藝路線112.1.3藥物工藝路線的設(shè)計(jì)和選擇的意義122.2.藥物工藝路線設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)122.3.藥物結(jié)構(gòu)的剖析142.4.工藝路線設(shè)計(jì)的方法162.4.1.類型反應(yīng)法162.4.2分子對(duì)稱法192.4.3.追溯求源法（倒推法）222.4.4.模擬類推法242.5.手性藥物與生物活性282.5.1.手性藥物及其分類282.5.2.外消旋體拆分31.2.5.3.不對(duì)稱合成342.6.藥物工藝路線的選擇402.6.1.化學(xué)反應(yīng)類型的選擇402.6.2.原輔材料供應(yīng)402.6.3.合成步驟和收率412.6.4.原輔材料更換和合成步驟改變42第3章　反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)443.1.均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)443.1.1.基本概念與術(shù)語(yǔ)443.1.2.單一反應(yīng)473.1.3.復(fù)合反應(yīng)533.2.氣固相催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)623.2.1.氣固相催化反應(yīng)過(guò)程步驟623.2.2.吸附等溫方程式及氣?固相催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程63第4章　化學(xué)合成藥物的工藝研究694.1.概述694.2.反應(yīng)條件和影響因素694.2.1.反應(yīng)物的濃度與配料比694.2.2.反應(yīng)溫度和壓力704.3.溶劑724.3.1.溶劑的性質(zhì)和分類724.3.2.溶劑的作用和選擇734.3.3.重結(jié)晶溶劑的選擇744.4.催化劑744.4.1.催化劑與催化作用744.4.2.催化劑的活性754.4.3.酸堿催化劑764.4.4.酶催化774.5.反應(yīng)時(shí)間與終點(diǎn)控制784.6.反應(yīng)器形式及攪拌784.6.1.反應(yīng)器選擇784.6.2.設(shè)備材質(zhì)784.6.3.攪拌794.7.工藝研究方法及優(yōu)化794.7.1.正交試驗(yàn)804.7.2.單純形優(yōu)化法834.8.化學(xué)制藥新工藝新技術(shù)844.8.1.相轉(zhuǎn)移催化技術(shù)844.8.2.微波化學(xué)884.8.3.綠色反應(yīng)介質(zhì)914.9.生產(chǎn)工藝規(guī)程974.9.1.生產(chǎn)工藝規(guī)程的主要作用974.9.2.生產(chǎn)工藝規(guī)程的內(nèi)容984.9.3.生產(chǎn)工藝規(guī)程的制定和修訂101第5章　工藝流程設(shè)計(jì)1035.1.咖啡因生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)1035.1.1.工藝路線的選擇1035.1.2工藝原理1065.1.3工藝流程設(shè)計(jì)1085.1.4物料平衡1135.1.5生產(chǎn)設(shè)備1135.1.6三廢處理1145.25.單硝酸異山梨酯工藝流程設(shè)計(jì)1145.2.1.工藝路線的選擇1155.2.2.工藝過(guò)程及流程設(shè)計(jì)116第6章　反應(yīng)設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型原理1206.1.概述1.206.1.1.工業(yè)化藥品生產(chǎn)1206.1.2反應(yīng)器的放大1216.1.3反應(yīng)器的分類1236.2.間歇反應(yīng)器1246.2.1.間歇反應(yīng)器的特征1246.2.2.間歇反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方程1256.2.3.間歇反應(yīng)器的熱量平衡1276.2.4.間歇反應(yīng)器的優(yōu)化1306.3.理想管式反應(yīng)器1336.3.1.理想管式反應(yīng)器的基本方程1336.3.2.空時(shí)和停留時(shí)間1346.3.3.操作方程1376.3.4.管式循環(huán)反應(yīng)器1386.4.連續(xù)流動(dòng)的釜式反應(yīng)器1396.4.1.連續(xù)流動(dòng)的釜式反應(yīng)器（CSTR）的特點(diǎn)1396.4.2.連續(xù)流動(dòng)的釜式反應(yīng)器的基本方程1396.4.3.連續(xù)流動(dòng)的釜式反應(yīng)器中的均相反應(yīng)1396.4.4.連續(xù)流動(dòng)的釜式反應(yīng)器的熱量衡算與熱穩(wěn)定性1436.4.5.多釜串聯(lián)的全混流反應(yīng)器1476.5.理想間歇反應(yīng)器、理想管式反應(yīng)器、連續(xù)流動(dòng)的釜式反應(yīng)器的比較1526.6.反應(yīng)器形式與操作方法的評(píng)選1536.6.1.單一反應(yīng)反應(yīng)器選型1546.6.2.復(fù)合反應(yīng)1566.7.半分批式操作的釜式反應(yīng)器1636.8.停留時(shí)間分布及其實(shí)驗(yàn)測(cè)定1656.8.1.停留時(shí)間分布的數(shù)學(xué)描述1656.8.2.停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)測(cè)定1706.8.3.流動(dòng)模型與停留時(shí)間分布1726.8.4.停留時(shí)間分布的應(yīng)用1756.8.5.非理想流動(dòng)模型1786.8.6.返混對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響183第7章　間歇反應(yīng)釜設(shè)計(jì)1867.1.間歇反應(yīng)釜的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)1867.2.間歇釜的工藝計(jì)算1887.2.1.反應(yīng)器容積的計(jì)算1887.2.2.設(shè)備之間的平衡1907.3.攪拌器及附件的設(shè)計(jì)與選型1907.3.1.釜式反應(yīng)器中的流動(dòng)與混合1907.3.2.攪拌器的分類與選型1937.3.3.攪拌功率1977.4.攪拌釜式反應(yīng)器的傳熱2017.4.1.傳熱裝置2017.4.2.常用的加熱劑和冷卻劑2027.5.設(shè)備材料與防腐2037.5.1.材料的性能2047.5.2.碳鋼與鑄鐵2077.5.3.合金鋼2097.5.4.非金屬材料2117.5.5.設(shè)備的腐蝕及防腐2127.5.6.設(shè)備材料的選擇215第8章　其他制藥設(shè)備2168.1.流體輸送設(shè)備2168.1.1.離心泵2168.1.2.往復(fù)泵2198.1.3.氣體輸送設(shè)備2198.2.過(guò)濾設(shè)備2228.2.1.加壓過(guò)濾機(jī)2228.2.2.真空抽濾器2248.2.3.過(guò)濾離心機(jī)2248.3.換熱設(shè)備2268.3.1.管殼式換熱器2268.3.2.板式換熱器2268.3.3.填料函式換熱器2288.3.4.U形管式換熱器2288.4.蒸發(fā)與結(jié)晶設(shè)備2288.4.1.升膜式蒸發(fā)器2298.4.2.降膜式蒸發(fā)器2308.4.3.刮板式蒸發(fā)器231.8.4.4.冷卻攪拌結(jié)晶器2328.4.5.結(jié)晶罐2328.4.6.真空煮晶鍋2338.4.7.連續(xù)式真空結(jié)晶器2338.5.蒸餾及精餾設(shè)備2348.5.1.填料塔2348.5.2.板式塔2378.5.3.塔型的選擇2378.5.4.分子蒸餾器2388.6.干燥設(shè)備2438.6.1.廂式干燥器2438.6.2.沸騰干燥機(jī)2448.6.3.減壓干燥器2458.6.4.冷凍干燥設(shè)備2458.6.5.噴霧干燥設(shè)備247第9章　原料藥的潔凈廠房設(shè)計(jì)2499.1.原料藥潔凈廠房設(shè)計(jì)原則2499.1.1.原料藥車間的生產(chǎn)特點(diǎn)2499.1.2.GMP對(duì)原料藥生產(chǎn)車間的要求2499.1.3.生產(chǎn)環(huán)境潔凈級(jí)別及凈化2509.2.原料藥潔凈車間布置設(shè)計(jì)251參考文獻(xiàn)254

章節(jié)摘錄

　　工業(yè)上對(duì)催化劑的要求主要有催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定性。催化劑的活性就是催化劑的催化能力，是評(píng)價(jià)催化劑好壞的重要指標(biāo)。在工業(yè)上，催化劑的活性常用單位時(shí)間內(nèi)單位質(zhì)量（或單位表面積）的催化劑在指定條件下所得的產(chǎn)品量來(lái)表示。影響催化劑的活性因素較多，主要有如下幾點(diǎn)?！　、贉囟葴囟葘?duì)催化劑活性影響較大，溫度太低時(shí)，催化劑的活性小，反應(yīng)速率很慢；隨著溫度升高，反應(yīng)速率逐漸增大；但達(dá)到最大速率后，又開(kāi)始降低。絕大多數(shù)催化劑都有活性溫度范圍，溫度過(guò)高，易使催化劑燒結(jié)而破壞活性，最適適宜的溫度要通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定?！　、谥呋瘎ɑ虼龠M(jìn)劑）　在制備催化劑時(shí)，往往加入某種少量物質(zhì)（一般少于催化劑量的10％），這種物質(zhì)對(duì)反應(yīng)的影響很小，但能顯著地提高催化劑的活性、穩(wěn)定性或選擇性。如在鉑催化下，苯甲醛氫化生成苯甲醇的反應(yīng)，加入微量三氯化鐵可加速反應(yīng)?！　、圯d體（擔(dān)體）　在大多數(shù)情況下，常常把催化劑負(fù)載于某種惰性物質(zhì)上，這種惰性物質(zhì)稱為載體。常用的載體有石棉、活性炭、硅藻土、氧化鋁、硅膠等。例如對(duì)硝基乙苯用空氣氧化制備對(duì)硝基苯乙酮，所用催化劑為硬脂酸鈷，載體為碳酸鈣?！　∈褂幂d體可以使催化劑分散，增大有效面積，既可提高催化劑的活性，又可節(jié)約其用量，還可增加催化劑的機(jī)械強(qiáng)度，防止其活性組分在高溫下發(fā)生熔結(jié)現(xiàn)象，延長(zhǎng)其使用壽命?！　、艽呋疚飳?duì)于催化劑的活性有抑制作用的物質(zhì)，稱為“催化毒物”或“催化抑制劑”。有些催化劑對(duì)于毒物非常敏感，微量的催化毒物即可使催化劑的活性減小甚至消失?！　》磻?yīng)物中含有的雜質(zhì)（如硫、磷、砷、硫化氫、砷化氫、磷化氫）以及一些含氧化合物（如一氧化碳、二氧化碳、水等）都可能造成催化劑中毒。催化劑中毒現(xiàn)象有時(shí)表現(xiàn)為催化劑部分活性的消失，呈現(xiàn)出選擇性催化作用。如噻吩對(duì)鎳催化劑的影響，可使其對(duì)芳核的催化氫化能力消失，但保留其對(duì)側(cè)鏈及烯烴的氫化作用。這種選擇性毒化作用，生產(chǎn)上也。]以加以利用。

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