制藥工藝放大

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1、制藥工藝學(xué)主講教師：朱宏吉副教授天津大學(xué)化工學(xué)院制藥工程系PharmaceuticalTechnology第三篇制藥工藝共性技術(shù)第二十一章反應(yīng)器第二十二章制藥工藝計算第二十三章制藥工藝放大第二十四章三廢處理工藝23.1概述23.2中試放大的研究方法23.3中試放大的研究內(nèi)容23.4制定生產(chǎn)工藝規(guī)程第二十三章制藥工藝放大23.1概述23.1.1中試放大的概念23.1.2工業(yè)化制藥對工藝的要求23.1.3影響中試的因素概述工藝放大中試放大——就是把實驗室小試研究確定的工藝路線與條件，在中試工廠（車間）進行的試驗研究。23.1.1中試

2、放大的概念概述工藝放大23.1.2工業(yè)化制藥對工藝的要求小試工藝與工業(yè)化生產(chǎn)工藝的比較概述工藝放大23.1.3影響中試的因素1、放大效應(yīng)——因過程規(guī)模變大而造成原有指標(biāo)不能重復(fù)的現(xiàn)象稱為放大效應(yīng)（scale-upeffect）2、原輔料的雜質(zhì)3、反應(yīng)規(guī)模概述工藝放大23.2中試放大的基本方法23.2.1逐級經(jīng)驗放大23.2.2其它放大方法基本方法工藝放大23.2.1逐級經(jīng)驗放大主要憑借經(jīng)驗通過逐級放大（試驗裝置、中間裝置、中型裝置、大型裝置）來摸索反應(yīng)器的特征。在合成藥物的工藝研究中，中試放大主要采用經(jīng)驗放大法，也是化工研究中的

3、主要方法。這些規(guī)律大多是半定性的，是簡單和粗放的定量。經(jīng)驗放大放大的方法在放大過程中，稱放大后的試驗(或生產(chǎn))規(guī)模與放大前規(guī)模之比為放大系數(shù)。比較的基準(zhǔn)：每小時投料量、每批投料量或年產(chǎn)量等等。例如：（1）實驗室每小時投料量20g，中試試驗每小時投料lkg，放大系數(shù)為l000／20＝50。（2）中試試驗裝置年生產(chǎn)能力100kg，欲建立工業(yè)裝置年產(chǎn)能力20t，放大系數(shù)為200000／l00＝200。近年也出現(xiàn)以反應(yīng)器特征尺寸比為放大系數(shù)的說法。放大系數(shù)經(jīng)驗放大確定放大系數(shù)，要依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的類型，放大理論的成熟程度，對所研究過程規(guī)律的

4、掌握程度以及研究人員的工作經(jīng)驗等等而定。一般對于氣相反應(yīng)，取較高放大系數(shù)，主要是由于對氣體的性質(zhì)研究較多，對其流動、傳遞規(guī)律也掌握較好。對液體和固體的性質(zhì)、運動規(guī)律認(rèn)識依次減少，涉及它們的放大依據(jù)更模糊。對復(fù)雜的多相體系認(rèn)識更淺，缺乏足夠數(shù)據(jù)，放大工作困難，甚至只能按10～50倍進行放大。放大過程缺乏依據(jù)時，只能依靠小規(guī)模試驗成功的方法和實測數(shù)據(jù)，加上開發(fā)者的經(jīng)驗，不斷適當(dāng)加大實驗的規(guī)模修正前一次試驗的參數(shù)，摸索化學(xué)反應(yīng)過程和化學(xué)反應(yīng)器的規(guī)律。這種放大方法，稱為逐級經(jīng)驗放大。放大系數(shù)的確定經(jīng)驗放大逐級經(jīng)驗放大是經(jīng)典的放大方法，至

5、今仍常采用。優(yōu)點：每次放大均建立在實驗基礎(chǔ)之上，至少經(jīng)歷一次中試實驗工廠，可靠程度高。缺點：缺乏理論指導(dǎo)，對放大過程中存在的問題很難提出解決方法。因放大系數(shù)不可能太高，開發(fā)周期較長。對同一過程，每次放大都要建立裝置，開發(fā)成本高。優(yōu)缺點逐級經(jīng)驗放大采用經(jīng)驗放大法的前提條件是放大的反應(yīng)裝置必須與提供經(jīng)驗數(shù)據(jù)的裝置保持完全相同的操作條件。經(jīng)驗放大法適用于反應(yīng)器的攪拌形式、結(jié)構(gòu)等反應(yīng)條件相似的情況，而且放大倍數(shù)不宜過大。據(jù)統(tǒng)計，實際放大過程中應(yīng)用較多的是以單位體積液體中攪拌功率相同或體積氧傳質(zhì)系數(shù)相同的放大。應(yīng)用逐級經(jīng)驗放大（1）幾何相

6、似放大——按反應(yīng)器的各個部件的幾何尺寸比例進行放大。H1/D1=H2/D2=A=常數(shù)V2/v1=(D2/D1)3=mH1/H2=m1/3；D1/D2=m1/3幾何相似經(jīng)驗放大方法（2）以單位體積液體中攪拌功率相同放大——以單位體積液體所分配到的攪拌功率相同這一準(zhǔn)則進行反應(yīng)器的放大，是一般化學(xué)反應(yīng)器的放大準(zhǔn)則，即：P/VL=常數(shù)攪拌功率相同經(jīng)驗放大方法①對于不通氣的攪拌反應(yīng)器，由于：攪拌功率相同經(jīng)驗放大方法②對于通氣攪拌反應(yīng)器，可取單位體積液體分配的通氣攪拌功率相同的準(zhǔn)則進行放大，即有：幾何相似經(jīng)驗放大方法（3）以KLa相同的原則

7、進行放大——等氧傳質(zhì)系數(shù)經(jīng)驗放大方法以10L反應(yīng)器（n＝500r/min，通氣1VVM）放大到10000L時為例，按不同放大原則得出的結(jié)果列表如下：經(jīng)驗放大方法23.2.2其它放大方法（1）相似模擬放大——又稱因此分析法運用相似理論和相似無量鋼特征數(shù)（相似準(zhǔn)數(shù)），以保持無因此準(zhǔn)數(shù)相等的原則進行放大。相似模擬放大中試放大的基本方法（2）時間常數(shù)法——指某一變量與其變化速率之比。反應(yīng)時間、擴散時間、混合時間、停留時間、傳質(zhì)時間、傳熱時間、溶液臨界時間等。時間常數(shù)法相似模擬放大（3）數(shù)學(xué)模擬法——根據(jù)有關(guān)的原理和必要的實驗結(jié)果，對實際

8、的過程用數(shù)學(xué)方程的形式加以描述，然后用計算機進行模擬研究、設(shè)計和放大。機理模型經(jīng)驗?zāi)Ｐ突旌夏Ｐ蛿?shù)學(xué)模擬放大中試放大的基本方法應(yīng)用數(shù)學(xué)模擬數(shù)學(xué)模擬進行工程放大，主要取決于預(yù)測大設(shè)備的行為的數(shù)學(xué)模型的可靠性。比較分析模型計算結(jié)果與中試放大或生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)，對模型進行