【正文】 流程設計說明 ......................................................... 17 平面布置設計說明 ......................................................... 18 管道設計說明 .............................................................. 18 第三章 安全生產(chǎn)和環(huán)境保護 ............................................ 19 物料的安全要求 ........................................................... 19 安全生產(chǎn)的基本要求 ....................................................... 19 設備及檢修的安全注意事項 ................................................ 20 環(huán)境保護 ................................................................. 21 第四章 經(jīng)濟效益評價 ................................................... 22 原料消耗定額 ....................................................... 22 單位產(chǎn)品原料費用估計 ............................................... 22 投資及收益估算 ..................................................... 24 設備 .......................................................... 24 公用工程 ...................................................... 24 安裝費 ........................................................ 24 4 生產(chǎn)廠房 ...................................................... 24 銷售收入 ...................................................... 24 第五章 結(jié)論 ............................................................. 25 參考文獻 ................................................................ 26 附 表 ................................................................ 27 附 圖 ................................................................ 28 致 謝 ................................................................ 29 1 第一章 前言 卡巴拉汀的性質(zhì) 產(chǎn)品名稱： 卡巴拉汀 系統(tǒng)命名： N乙基 N甲基 氨基甲酸 3[(S)1(二甲氨基 )乙基 ]苯酯 別名： 利凡斯的明，艾斯能 [1] 英文名稱： Rivastigmine 分子式： C14H22N2O2 結(jié)構(gòu)式： 分子量： 熔點： 123125℃（酒石酸鹽） 水溶性： +00 mg/mL 卡巴拉汀的用途 卡巴拉?。?rivastigmine）又名利凡斯的明?？诜杆傥?，約 1h 達到 Cmax，血漿蛋白結(jié)合率約 40%，已透過血腦屏障，臨床用于輕、中度阿爾茨海默癥（老年癡呆癥），改善認知功能障礙，提高記憶力、注意力和方位感。 阿爾茨海默病（ Alzheimer disease， AD），又叫老年性癡呆 [3]，是一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)變性病，起病隱襲，病程呈慢性進行性，是老年期癡呆最常見的一種類型。 AD 的病因及發(fā)病機制 [46]尚未闡明，主要有特征性病理改變?yōu)棣碌矸蹣拥鞍?沉積形成 2 的細胞外老年斑和 tau 蛋白過度磷酸化形成的神經(jīng)細胞內(nèi)神經(jīng)原纖維纏結(jié)，以及神經(jīng)元丟失伴膠質(zhì)細胞增生等。在阿爾茨海默病的發(fā)病機制中，此學說是目前較為公認的阿爾茨海默病的發(fā)病機制。 卡巴拉汀的生產(chǎn)及應用前景 據(jù)國際醫(yī)學雜志《柳葉刀》公布的一份研究報告顯示，全球每 7 秒鐘便新增一例阿爾比海默病病例，每隔 20 年患者人數(shù)就翻一番。我國現(xiàn)有阿爾茨海默病患者大約為 600 萬，約占世界總病例數(shù)的四分之一，每年還有新發(fā)病例 30 萬人。 WHO已將阿爾茨海默病定為 21 世紀五大重點疾病之一。目前該類藥在世界主要市場的價值已達近 百億美元。占全球銷售額的 33%。 美金剛胺是世界范圍內(nèi)第一個用于治療中度 重度癡呆癥的藥物，是第一個，也是目前唯一一個已上市的 NMDA 受體拮抗劑，其獨特的作用機理，代表了一個全新的癡 呆癥治療藥物類別，其新的適應癥還在不斷拓寬，市場潛力巨大。 卡巴拉汀是新進入《國家基本醫(yī)療保險 ,工傷保險和生育保險藥品目錄》的第 2 只阿爾茨海默病用藥。 1997 年 12 月首先在瑞士上市，商品名為 ―Exelon‖，次年在英國上市。 重酒石酸卡巴拉汀是氨基酸甲酸類腦組織選擇性膽堿酯酶抑制劑 [7]，該藥雖然半衰期 相對較短，但對膽堿酯酶抑制作用可達 10 小時，通過延緩膽堿能神經(jīng)元對釋放的乙酰膽堿的降解，促進膽堿能神經(jīng)傳導，從而提高了乙酰膽堿的含量。在歐洲、美國等 45 3 個國家進行的一項前瞻性、隨機多中心雙盲研究中獲得了較高的評價。 2022 年，重酒石酸卡巴拉汀全球銷售額為 億美元，同比上一年增長了 %。國內(nèi)有化工企業(yè)生產(chǎn)該原料。目前，諾華公司的艾斯能壟斷了國內(nèi)卡巴拉汀市場， 2022 年樣本醫(yī)院用藥金額為 440 多萬元，同比上一年增長了 54%，占樣本醫(yī)院抗癡呆用藥市場的 %。本設計主要是對該合成過程中的由化合物 6 制備化合物 1 的步驟進行生產(chǎn)工藝的放大設計。通過對卡巴拉汀的合成路線的文獻查找及研究，選擇合成路線，根據(jù)其中試試驗，對其中的由（ S） 3（ 1二甲氨基）乙基苯酚制備 N乙基 N甲基 氨基甲酸 3[(S)1(二甲氨基 )乙基 ]苯酯的步驟進行放大設計，使其 實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，同時對產(chǎn)物進行提純、萃取、干燥等工藝完成其后處理。同時生產(chǎn)出的卡巴拉汀，能更好的為阿爾茨海默病患者減輕疾病的折磨，更好地服務人民。 結(jié)合對各個單元的物料衡算和熱量衡算， 選擇各工藝中所涉及到的設備，其中的定型設備根據(jù)《化工工藝設計手冊》進行選擇，非定型設備則進行必要計算，如精餾塔，則需確定其理論塔板數(shù)，最終確定各設備的材質(zhì)和規(guī)格。 在上述工作的基礎上，進行工藝流程設計，在設計時首先要考慮工藝的優(yōu)化組合，合理布置各設備位置，充分考慮各工藝管道所輸送的物料性質(zhì)，綜合管道投資選擇合適管徑。 管道布置設計，則應考慮到設備的相對位置，在確保生產(chǎn)的前提下，減少管道安裝的難度，以便更換或清洗。 最終對該項目效益進行簡要分析，確定其可行性。再用乙酸乙酯（ 20L）清洗管線。冷卻到室溫后，加 300L 水進一步攪拌 小時。萃取后的乙酸乙酯合并一起并送回反應釜中，在真空下蒸餾到 200L，然后在 0 176。 6 棄去乙酸乙酯相。然后在 0176。所得水相每次用 300L 乙酸乙酯萃取，萃取三次。C/15mmHg 的條件下，濃縮至干燥，得到 N乙基 N甲基 氨基甲酸 3[(S)1(二甲氨基 )乙基 ]苯酯，即所需的產(chǎn)品。該過程需 2h。該過程需 1h。C/15mmHg 每次用 300L 萃取水相，萃取 3 次，分別經(jīng)過 3 次攪拌混合， 3 次分層，各需 ，共 3h，萃取后合并乙酸乙酯，并濃縮至干。 卡巴拉汀收率： % 綜上得，每批物料的生產(chǎn)時間大約為 18h。 根據(jù)物料衡算，各反應過處理步驟的產(chǎn)物收率為： 酯化過程 酯化 （ S） 3（ 1二甲氨基乙基）苯酚分子量為： 165g/mol 卡巴拉汀的分子量： 該過程中的產(chǎn)品質(zhì)量為： 66/165% = 加水攪拌分層 產(chǎn)品量 ： % = 加乙酸乙酯萃取水相 產(chǎn)品量 ： 98% = 乙酸乙酯洗滌， NaOH 溶液堿化 產(chǎn)品量 ： 98% = 乙酸乙酯萃取，濃縮至干燥 產(chǎn)品量 ： % = 按一天生產(chǎn)一批，每年生產(chǎn) 300 日計算 其年產(chǎn)量為： 300 = （ S） 3（ 1二甲氨基乙基）苯酚 66kg N甲基 N乙基氨基甲酰氯 52kg K2CO3 578mol 卡巴拉汀 N甲基 N乙基氨基甲酰氯 K2CO3 KHCO3 KCl 9 設備 選型及設計 換熱器的傳熱面積計算及選型 該換熱器的作用是將乙酸乙酯蒸汽冷凝為液體，乙酸乙酯的密度 ρ=10179。冷凝熱 r=，沸點為 ℃ 平均溫度差： Δt1==℃ ， Δt2==℃ 可知 Δt1/Δt2≤2，所以 Δtm=（ +） /2=℃ 反應器中共有乙酸乙酯 560L，假設每秒有 1％乙酸乙酯參與回流， 則其蒸汽流量為： Wh=5601031 ％ 103=換熱器的傳熱量為： Q= Whr = = kW 查資料得高溫流體為有機質(zhì)蒸汽，低溫流體為水時，其總傳熱系數(shù) K0范圍為 2901160 W/（ m2K ） ， 傳熱面積： S =0mKtQΔ = 3?? =2 水的比熱容 Cpc=103J/（ kgρWc2duπ= 2 ??? ?=≈108（根） 單程管長： l′=0′ dnSπ = 48 .8 2?? = 選管長 l=3m， Np=247。 其實際傳熱面積為 ， 有關(guān)參數(shù)如下： 公稱直徑 DN 600mm 公稱壓力 PN 103kPa 傳熱面積 S 管程數(shù) NP 2 管數(shù) n 216 管長 l 6m 管子規(guī)格 φ 25 管心距 t 32mm 管子排列方式 正三角形 精餾塔的設計 對生產(chǎn)所得的乙酸乙酯進行精餾，由于本操作是按批次進行精餾，故選擇間歇精餾更適合。 由于乙酸乙酯超出沸點的飽和蒸汽壓不易查找，故根據(jù)安東尼方程 [13][14]求得 lgP=AB/(t+C) （ ） 式中： P—物質(zhì)的蒸氣壓，毫米汞柱； t—溫度，℃ 查《化學工程手冊》可得，乙酸乙酯所對應的常數(shù)為： A=， B=， C=。 故可得 80℃ 下 乙酸乙酯的飽和蒸氣壓為 P1= KPa= KPa 同理可得其他溫度下飽和蒸氣壓值，并查得相應溫度下水的飽和蒸汽壓值，將所得的數(shù)據(jù)列于表 ： 11 表 乙酸乙酯 水飽和蒸氣壓值 Table Saturation vapor pressure of ethyl acetate water solution 溫度℃ 77 78 80 85 90 95 100 乙酸乙酯 p186。B/kPa 利用拉烏爾定律計算氣液平衡數(shù)據(jù) 以 t=80℃ 為例，計算過程如下： x =（ p p186。A p186。A X/p = = 其他溫度下的計算結(jié)果列于表 。在該圖上可得：當 xWe= 時， yWe=，則