年产13吨伐昔洛韦车间工艺设计

年产13吨伐昔洛韦车间工艺设计

医药化工学院 制药工程专业 学生：严国平 指导教师：

目录

前言

盐酸伐昔洛韦化学名L一缬氨酸2-[(2-氨基-l，6- 二氢-6-氧代-9H-嘌呤-9-基)甲氧基]乙酯盐酸盐，临床主要用于治疗水痘带状疱疹及I型、II型单纯疱疹等病毒感染。本设计介绍了年产13吨伐昔洛韦车间生产工艺设计，本项目生产伐昔洛韦采用的是化学合成法，以阿昔洛韦为主要原料经酯化、氢化反应得到粗品，在经精化得到产品。其中酯化反应产率为90%，氢化反应产率为90%，根据理论计算设计生产工艺。

本设计说明书正文部分包括伐昔洛韦的产品概述、工艺路线论述、全流程物料衡算、设备选型与计算、车间布置设计、工程经济等内容，并绘制了一系列相关的工艺图，包括全流程带控点流程图和不带控点流程图各一张、物料流程框图、车间平、立面布置图、精烘包平面示意图。

本设计是初次设计，简单设计了生产伐昔洛韦的运用较广的生产工艺，设计思虑如下：物料衡算，先根据生产要求，以两天一批算出每批成品量，求出每批需投入的原料量，在进行其他原料、中间产品等的计算。设备的选型与校核实根据物料衡算来设计的，车间设备布置详见附表。设计任务时间紧再加上设计经验不足，难免有错误之处，望老师批评指正。

第一章 设计任务概述

1.1 年产量与工作日 1.1.1年产量 13t/年 1.1.2工作日 330d

1.2 产品概述 1.2.1产品名称

1.中文名 伐昔洛韦 2.英文名 Valacyclovir

3.化学名 L一缬氨酸2-[(2-氨基-l，6- 二氢-6-氧代-9H-嘌呤-9-基)甲氧基]乙酯

1.2.3 结构

分子式：C13H20N6O4 分子量：324.34

1.2.4 理化性质

本品为白色或类白色粉末，无臭，本品在水中易容，甲醇中溶解

1.2.5临床应用

伐昔洛韦(valaciclovir, VCV)是葛兰素史克公司继阿昔洛韦(aciclovir, ACV)之后研制的新一代抗病毒药 ,主要用于治疗水痘带状疱疹及Ⅰ、Ⅱ型单纯疱疹病毒感染，包括初发和复发的生殖器疱疹病毒感染，伐昔洛韦更高于阿昔洛韦的生物利用率，对乙肝也有明显的治疗效果，国外文献还报道了伐昔洛韦对巨细胞病毒和EB病毒活性增强，能预防由巨噬细胞引起的视网膜炎。

1.2.6 国内外研究现状

目前国内主要的合成路线是用阿昔洛韦与N-苄氧羰基-L-缬氨酸缩合，再经Pd／C氢化脱苄氧羰基得，因为此法工艺相对稳定，但Pd／C用量大，成本较高，且需耐压设备。本品可以用于阿昔洛韦的所有适应症，国外已成功地取代ACV作为治疗带状疱疹、单纯疱疹和生殖器疱疹的一线药。

1.3 原料的选择与质量标准 1.3.1主要原料

DMF、阿昔洛韦、DCCD、MAP、乙酸、甲醇、Pd/C、氢气、水、丙酮、CBZ-L-valine

1.3.2原料的质量标准

原料名称

DMF 阿昔洛韦 DCC DMAP CBZ-L-valine

甲醇 Pd/C 氢气 溶解水 丙酮 乙酸

质量标准

含量≥99%

白色结晶性粉末；含量≥98% 白色有气味的晶体；试剂级 白色粒状结晶性不低于99%；试剂级

≥98.0%；工业

无色澄明液体，略有酒精气味；≥99.5%；工业

10% 含量≥99% 自来水 透明液体；工业

95%

第二章 生产工艺选择

2.1 工艺选择说明

查阅文献得到多种合成伐昔洛韦的路线，不是产率不高就是产品不稳定或等诸多问题，经论证，采用国内主要在应用的合成方法，即阿昔洛韦与CBZ-L-valine

反应成酯，再经过氢化反应得到目标产物，此法相对其他工艺路线不会影响产品的产量和质量，比较符合经济，资源等条件，而且原料价廉，而且收率高，效益好。

2.2 工艺过程及工序划分 2.2.1工序过程

阿昔洛韦与CBZ-L-valine反应成酯，再经过氢化反应得到伐昔洛韦。其详细的反应历

程如下：

CH3ONHNH2NNOⅠ阿昔洛韦ONHNH3CNOOOCH3OONHOPhNH2NHNNOOHOCH3OⅡCBZ-L-valineOHDCC,DMAP,DMFCH3OPhNHOOⅢ缩合物中间体OCH3NH2NH2,Pd/CNH2H2NHNH3CNOOOCH3?PhNHO 缩合物中间体 伐昔洛韦

2.2.2工序划分

酯化反应阶段：以DMF、阿昔洛韦为原料，加热加入DCC、CBZ-L-valine、DMAP 降至

室温，搅拌反应30h，浓缩加甲醇、结晶，干燥，得缩合物中间体

氢化反应阶段：加甲醇、Pd/C搅拌，通入氢气5h，过滤浓缩至干，加水，过滤加丙酮用

95%乙酸重结晶。

2.3各步收率

酯化反应阶段: 中间体缩合物的产率为90%。 氢化反应及精制阶段：目标产物伐昔洛韦的产率为90%。 总收率：90%×90%=81%

第三章 工艺流程设计

3.1工艺设计说明

工艺流程设计是车间设计的中心，最基础也是至关重要的一步，因为车间工艺设计的其他项目如设备选取、车间布置、管道流程等均受工艺流程限制。伐昔洛韦采用间歇生产模式，经过一系列的合成反应先得到中间产物，再经氢化反应得到粗品，精制最后得到成品。

3.2 生产工艺介绍 3.2.1酯化反应 3.2.1.1操作流程

在干燥的酯化反应釜中，将计量好的DMF用真空抽入搪玻璃反应罐中，开启搅拌，加入计量好的阿昔洛韦，加热至60℃，依次加入计量好的CBZ-L-valin、DCC、DMAP，保温30min后，降至室温，搅拌反应36小时。TLC检测反应完成。过滤，滤液减压浓缩至干。加入甲醇，加热，冷却至5℃，结晶，干燥，得缩合物中间体CBZ-L-valin-acyclovir。收率90%。

3.2.1.2反应历程

CH3ONHNH2NNOⅠ阿昔洛韦OHDCC,DMAP,DMFOHOCH3OONHOPhNH2NHNNOCH3OⅡCBZ-L-valineCH3OPhNHOOⅢ缩合物中间体

3.2.1.3注意事项

甲醇是易燃、易挥发的有毒液体，工作时要做好防护。

3.2.2氢化反应 3.2.2.1操作流程

将上步缩合物中间体加入装有计量好的甲醇的氢化罐中，加入计量好的Pd/C,开搅拌，常压通入氢气，反应5小时，过滤，将滤液浓缩至干，加入计量好的水，过滤，除去微量不容物。将计量好的丙酮加入上述滤液中，固体析出，过滤，用95%乙酸重结晶。收率为90%。

3.2.2.2反应历程

第五章 主要设备选择

5.1酯化反应工 5.1.1酯化反应罐

5.1.1.1各物料的投料量与物料参数

原料名称 DMF 甲醇

投料量（Kg） 3190.05 2674.98

密度（Kg/L) 0.9445 0.792

体积（L） 3377.5 3377.5

【注】：①投料量按物料衡算中的数据。

②体积=投料量/密度。 ③固体物料的体积忽略不计。

每批投料量的总体积=DMF的体积+甲醇的体积=3377.5+3377.5=6755L

5.1.1.2搪玻璃闭式搅拌反应罐的参数

因为此步的反应没有沸腾现象，所以假设装料系数为0.75-0.85，先取0.85则选型体积=每批的体积/装料系数=6577/0.85=7947L，查《化工工艺设计手册》（下）（第二版）第4-429页，选择搪玻璃闭式搅拌反应罐（HG/T2372-92）一台。公称容积为8000L，实际容 积为8976L，叶轮搅拌器，各参数见下表：

公称容积

公称直径DN,mm

计算容积V,L 容积系数 夹套传热面积，m

容器内

公称压力，MPa

夹套内

2

8000L

S系列

2200 8976 0.89 16.52 1.0 0.6

0℃-200℃ (材质为Q235-A、Q235-B)

4t×4 A5×4 4990

介质温度及容器材质

支承式

支座型式、规格及数量

参考重量，Kg

悬挂式

5.1.1.3减速机的选型

搅拌轴的公称直径dN,mm

电动机的功率，

KW

叶轮式搅拌器 桨式搅拌器

7.5

叶轮式为125，桨式80或125 Y型或YB型系列（同步转速1500r/min）

减速机型号

CWS1601-400

95

搅拌轴公称转速，r/min

电动机型式

传动装置

机型1

5.1.1.4管口尺寸

（公称容积6300L，S系列：公称直径为1900mm）

封头

温度计套

人孔 m 400×300

125

125

200 200

150

150 150 150

150

500

灯孔 压力套口 s

p

管口 t1

T2

a

备用口 加料口

b

c

d

搅拌孔 e

罐盖 h

夹套及罐体

蒸汽进口或 液体出口 l1 80

l2 80

凝水 出口 l3 80

n1

液体喷嘴管口 及喷嘴规格

n2

n3

不凝性气体排放口 gin 3/4

残液 放净口 kni 3/4

罐体 放料口 f 125

65（65A） 65（65A） 65（65A）

5.1.1.5主要尺寸

D0 D1 D2 D3 D4 1540

2400 2734 1700

800

-H0

-H1 d1 机型1 机型1 H H2 95 4875 1545 2823 1300 H4 H5 H6 H7 H8 850 1500 360 2150 530 B1 B2 B3 Z-φ Z1-φ1 550 470

770

4-36

4-36

【核算】

1.周期：反应一批的时间为15小时。

2.每批投入物料的体积V=总体积/1=6755/1=6755L 所以Φ=每批投入物料的体积/公称体积=6755/8000=0.84

酯化反应罐在非沸腾状态下反应，Φ应在0.75—0.85之间，所以符合要求。

5.2氢化反应工段 5.2.1氢化反应罐

5.2.1.1各物料的投料量与物料参数

原料名称 投料量（Kg） 密度（Kg/L) 体积（L） 甲醇 3675.38 0.792 4640.63 溶解水 618.75 1.000 618.75 丙酮

3413.03

0.788

4331.26

【注】①投料量按物料衡算中的数据。

②体积=投料量/密度。 ③固态物料的体积忽略不计。

每批投料量的总体积=丙酮的体积+甲醇的体积+水的体积

d N 95

H3 197 H9 93

=4331.26+4640.63+618.75=9590.64L

5.2.1.2搪玻璃闭式搅拌反应罐的参数

因为此反应没有沸腾现象，所以假设装料系数为075-0.85，先取0.85，则选型体积=每批的体积/装料系数=9590.64/0.85=11283.1L，查《化工工艺设计手册》（下）（第二版)第4-430页，选择搪瓷玻璃闭式搅拌反应罐（HG/2372-92）一台。公称容积为12500L,实际容积为13651L,叶轮搅拌器，各参数见下表：

公称容积

公称直径DN,mm

计算容积V,L 容积系数 夹套传热面积，m

容器内

公称压力，MPa

夹套内

2

12500L

L系列

2200 13651 0.92 24.89 0.25、0.6或1.0

0.6

0℃-200℃ (材质为Q235-A、Q235-B)

8t×4 A10×4 9610

介质温度及容器材质

支承式

支座型式、规格及数量 悬挂式

参考重量，Kg

5.2.1.3减速机的选型

搅拌轴的公称直径dN,mm 电动机的功率，KW

叶轮式搅拌器 桨式搅拌器

110 15 15

叶轮式为125，桨式80或125

Y型或YB型系列（同步转速1500r/min）

机型1

减速机型号

CWS1601-400

搅拌轴公称转速，r/min 电动机型式 传动装置

5.2.1.4管口尺寸

（公称容积12500L，L系列：公称直径为2200mm）

封头

温度计套

罐人孔 灯孔 压力套口 管口 备用口 加料口

搅拌孔 盖 m s p t1

T2

a b

c

d

e h 400×300

125

125

200 200 150

150 150 150

200

800

夹套及罐体

蒸汽进口或凝水

不凝性气体残液放净液体出口 出口 液体喷嘴管口及喷嘴规格 排放口 口 l1 l2 l3 n1

n2

n3

n4

gin kni 80

80

80

80（60A） 80（60A） 80（60A） 80

3/4

1/2

5.2.1.5主要尺寸

D0 D1 D2 D3 D4 d N 1540

2400 2734 1700

800

110

-H0

-H1 d1 机型1 机型1 H H2 H3 95 6330 1770 4053 1300 197 H4 H5 H6 H7 H8 H9 850 2100 360 3300 530 93 B1 B2 B3 Z-φ Z1-φ1 550 470

770

4-36

4-36

【核算】

1周期：反应一批的时间为15小时。

2每批投入物料的体积V=总体积/1=9590.64/1=9590.64L

罐体 放料口f 150

所以Φ=每批投入物料的体积/公称体积=9590.64/12500=0.77

氢化反应罐在非沸腾状态下反应，Φ应在0.75-0.85之间，所以符合要求。

5.3辅助设备的选取

5.3.1酯化反应辅助设备的选取

5.3.1.1 DMF高位罐的选取 DMF的体积为V=3377.5L 取计量罐的装料系数为0.8

则所需的实际容积V=2677.5/0.8=4221.875L

查《化工工艺设计手册》 上册 （第一版修订），选DMF储存罐为立式盆底Dg1600H2200，公称容积为4000L,材质为碳钢的计量罐。 5.3.1.2 甲醇高位罐的选取

甲醇的体积为V=3377.5L 取计量罐的装料系数为0.8

则所需的实际容积V=3377.5/0.8=4221.875L

因为甲醇易挥发，查《化工工艺设计手册》上册 （第一版修订），选甲醇储存罐为立式盆底Dg1600H2200，公称容积为4000L,材质为碳钢的计量罐。 5.3.1.3 压滤器的选取

查《化工工艺设计手册》上册 （第一版修订），选取型号为XMZ250/1200-35-3C,总过滤面积为2500m2，材质为铸铁的板框压滤器。

5.3.2氢化反应辅助设备的选取

5.3.2.1 甲醇高位罐的选取 甲醇的体积为V=4640.63L

取计量罐的装料系数为0.8

则所需的实际容积V=4640.63/0.8=5800.7875L

因为甲醇易挥发，查《化工工艺设计手册》 上册 （第一版修订），选甲醇储存罐为立式盆底Dg1800H2000，公称容积为5000L,材质为碳钢的计量罐。

5.3.2.2 丙酮的高位罐的选取

丙酮的体积为V=4331.26L 取计量罐的装料系数为0.8

则所需实际容积V=4331.26/0.8=5414.075L

因为丙酮易挥发，查《化工工艺设计手册》上册 （第一版修订），选甲醇储存罐为立式盆底Dg1800H2000，公称容积为5000L,材质为碳钢的计量罐。 5.3.2.3 压滤器的选取

查《化工工艺设计手册》上册 （第一版修订），选取型号为XMZ300/1200-35-3C,总过滤面积为300m2，材质为铸铁的板框压滤器。 5.3.2.4 真空烘箱

选择能烘78Kg左右物料，不锈钢材质的真空烘箱。

第六章 经济评价

原料消耗定额

以每生产1Kg伐昔洛韦为基准，则原材料消耗定额如下表

表6-1：原料消耗定额

原料名称 DMF

阿昔洛韦 DCC DMAP

CBZ-L-valine

单耗（Kg/Kg) 40.46 0.86 1.71 0.13 1.35

原料名称 Pd/C 溶解水 丙酮 氢气 甲醇

单耗（Kg/Kg) 0.2 7.85 43.29

80.55

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/jfk.html