年产90吨维生素B6的制备加成过程工艺设计

武汉理工大学课程设计1学号：0120620400210课程设计题目年产90吨维生素B6的制备加成过程工艺设计学院化学工程学院专业制药工程班级制药0602姓名指导教师2010年1月29日武汉理工大学课程设计2目录1绪论.............................................................................32设计依据.....................................................................63工艺路线论证.............................................................74工艺流程设计.............................................................85生产工艺与流程概述.................................................96物料衡算.....................................................................97热量衡算...................................................................128设备选型...................................................................229车间布置设计.........................................................2710车间人员组成.........................................................2911劳动保护、安全生产及三废处理.........................3112小结与体会.............................................................3413参考资料.................................................................35武汉理工大学课程设计31绪论1.1产品概述1.1.1名称、化学结构、理化性质1.1.1.1名称法定名称维生素B6VitaminumB6VitamineB6化学名称：6-甲基-5-羟基-3，4-吡啶二甲醇盐酸盐商品名称：盐酸吡多辛PyridoxineHydrochloride1.1.1.2化学结构结构式：分子式：C8H11O3N•HCl（分子量205.64）1.1.1.3理化性质本品为白色或类白色，结晶或结晶性粉末，无臭，味微苦遇光渐变质。本品易溶于水（1：4.5），微溶于乙醇（1：90）。微溶于丙酮，不溶于乙醚或氯仿。水溶液呈酸性反应（10%水溶液PH2.4-3.0）。水溶液对浓酸或热碱液都比较稳定，在过氧化剂或光的照射下易破坏，在中性水溶液中加热到120℃即发生聚合，形成二聚体或三聚体。NCH2OHCH2OHHOH3CHCl武汉理工大学课程设计41.2质量标准、临床用途1.2.1质量标准标准项目中国药典90版内控标准等级品标准出口品标准国家二级企业标准北京二厂优级品合格品英国药典88版美国药典22版外观白色或类白色结晶或结晶性粉末白色结晶或结晶性粉末白色结晶或结晶性粉末白色结晶或结晶性粉末白色或几乎白色结晶性粉末含量≥99.0%99.0%-100.5%99%-100.5%99.0%99.0-101.0%98.0-102.0%熔点205-209℃206-209℃206-209℃205-209℃约205℃203酸度PH=2.4-3.0PH=2.4-3.0PH=2.4-3.0PH=2.4-3.0PH=2.4-3.0炽灼残渣≤0.1%≤0.1%≤0.1%≤0.1%≤0.1%≤0.1%重金属≤10PPm≤10PPm≤10PPm≤10PPm≤20PPm≤30PPm溶液色泽无420nm，≤0.05420nm，≤0.05≤Y7≤Y7溶液澄清度≤1号浊度标准液≤1/8浊度标准≤1/8浊度标准1号浊度标准液层澄清氯含量16.9-17.6%16.9-17.6%16.9-17.6%干燥失重≤0.5%≤0.5%≤0.5%≤0.5%≤0.5%≤0.5%武汉理工大学课程设计5标准项目中国药典90版内控标准等级品标准出口品标准国家二级企业标准北京二厂优级品合格品英国药典88版美国药典22版无菌试验均符合药品卫生标准1.2.2临床应用本品为具有酶作用的维生素，参与氨基酸及脂肪酸的代谢。临床上可以治疗各种因缺乏维生素B6引起的病症，如癞皮症，皮脂溢出性皮炎、恶性贫血，妊娠呕吐、肌无力和颗粒型白血球缺乏症。也可以治疗脑炎后遗症及其它类型的帕金森氏综合症。能预防因服异烟肼而引起的神经炎。对肝病，血管硬化或短波辐射所引起的灼伤也有疗效。1.2.3包装规格要求及贮藏装量材料规格要求附注贮藏25Kg（净重）黄色圆形收口纸板桶内径╳外高╳纸厚37cm╳47╳6层（6层纸张类型、360g）1、内层聚乙烯袋排气后热合封口白纱带扎口2、外层牛皮纸袋袋口向内折叠桶内放合格证3、桶口穿铁丝铅封4、桶外贴标签5、室温包装双人复称装量正确原用纤维板圆桶37cm╳52cm遮光防潮密封透明圆底聚乙烯袋内径╳外高╳袋厚38cm╳80cm╳0.09cm原用透明圆底聚乙烯袋37cm╳80cm黄色圆底牛皮纸袋内径╳外高╳纸重38cm╳80cm╳60-80g原用黄色圆底牛皮纸袋37cm╳80cm╳60-80g桶盖印批号武汉理工大学课程设计62设计依据2.1设计条件加成过程投料量一览表名称投料量（Kg）重量比摩尔比恶唑*75.0（粗重）1（基准）1（基准）正丙基七元环1150.015.333313.9872盐酸*33.7（纯HCl）0.44931.5971乙醇542.67.234720.3731去离子水620.08.266759.5157设产品的年产量为80～120吨维生素B6，酯草过程收率为95%，环合过程收率为80%，加成过程收率为90%，精制过程收率为75%，七环过程收率为65%。所得维生素B6含量为99%，水分少于0.5%。残渣少于0.1%。每年工作日为300～330天（具体见设计题目分配方案），每天24小时连续运行。2.2依据《中华人民共和国药典》2005年版和《环境保护法》2.3噁唑法合成维生素B6中的加成工艺，即4-甲基-5-乙氧基恶唑与正丙基七元环经Diels-Alder加成反应得到中间体，再经芳构反应、水解反应得到粗品维生素B6。反应如下：加成反应：NOOC2H5CH3OOCH2CH2CH3NOOOCH2CH2CH3OC2H5H3C武汉理工大学课程设计7芳构反应:NOOOCH2CH2CH3OC2H5H3C0.1mol/LHClNOOCH2CH2CH3HOH3CC2H5OH水解反应：NOOCH2CH2CH3HOH3CH2OHCl3mol/LHClNHOH3CCH2OHCH2OHHClCH3CH2CH2CHO3工艺路线论证用α-丙氨酸与草酸乙醇同步进行酯化和酰化制得N-乙氧草酰-α-丙氨酸乙酯，再经环合脱羧制得4-甲基-5-乙氧基噁唑，最后与2-异丙基-4,7-二氢-1,3-二庚噁英经Diels-Alder反应，再经芳构化、水解反应制得维生素B6总收率68.4%。此法较以往工艺相比步骤简单、易于操作、成本低、收率较高，适于工业化生产。考虑到Diels-Alder加成时2-正丙基-4,7-二氢-1,3-二庚噁英的空间位阻和反应活性改用2-异丙基-4,7-二氢-1,3-二庚噁英粗品收率可达82%维生素B6的精制收率因成品质量不一而相差较大采用两次脱色一次无水乙醇重结晶精制率95%含量熔点指标能达到药典标准但外观和溶液色泽不完全合格工业上采用两次溶解脱色滤液浓缩后在无水乙醇中两次重结晶的方法生产质量合格但精制率只有84%中树脂法脱色工艺尚处于探索阶段目前工业化应用程度不高本文采用三次脱色二次水相结晶合理利用活性炭精制率达到89%质量符合BP98和USP24版标准而且不用无水乙醇结晶成本大幅下降。武汉理工大学课程设计84工艺流程设计打收回纽烯醇中和稀酯弃去物回收母液稀醇酸水正丁醇乙醇乙醇盐酸去房子水盐酸交成品工序粗6离心过滤蒸馏水解蒸馏芳构乙醇加成物正丙基七元环低沸蒸馏加成正丙基七元环恶唑武汉理工大学课程设计95生产工艺与流程概述将噁唑，正丙基七元环，按一定配比加入加成锅，在150℃下反应15小时。反应结束，冷却，抽至回收锅回收正丙基七元环（套用），将锅内残留物抽至芳构锅，低温滴加0.1mol/L盐酸，然后在25℃保温反应15小时；升温至60℃，在60℃下保温反应2小时。将锅内物料抽至水解锅，减压回收乙醇（打回收组），然后，加入3mol/L盐酸在60-70℃下，水解反应一小时。减压回收正丁醛、酸水。再加入乙醇带水，回收的酸水弃去；正丁醛处理后共七环组套用，回收的乙醇中和后打回收组。再加入适量乙醇，搅拌溶解、离心出料、即得VB6粗品。6物料衡算6.1生产要求：维生素B6的年产量为90t，一年为300天，每天24小时连续运行。6.2反应要求：所得维生素B6含量为99%，加成过程总收率为90%，加成反应产率为93%，芳构反应产率为98%，水解反应产率为99%。(加成、芳构、水解反应的产率根据总产量假设的)6.3计算要求：噁唑含量按98%计算摩尔比、实际使用的盐酸是由31%（w/w）工业低铁盐酸加去离子水配制而成。6.4投料要求：加成过程投料量一览表名称投料量（Kg）重量比摩尔比噁唑*75.0（粗重）1（基准）1（基准）正丙基七元环1150.015.333313.9872盐酸*33.7（纯HCl）0.44931.5971乙醇542.67.234720.3731去离子水620.08.266759.5157武汉理工大学课程设计106.6工艺时间安排操作步骤操作工时（小时）生产周期（小时）投料172收低沸1.5升温1加成反应16冷却0.5回收七环8加醇溶解0.5抽料0.5滴加盐酸2芳构反应19抽料0.5回收乙醇3水解反应1减压回收5加醇溶解1回收乙醇1加醇溶解0.5冷却静置7离心出料3每批生产所需时间为72小时则，年工作时间为：300247200h年生产批数为：720010072批纯维生素B6的年产量为：90100099%89100kg平均每批纯维生素产量为：89100891100kg。武汉理工大学课程设计116.7物料计算6.7.1加成反应原料噁唑及正丙基七元环消耗量的计算以噁唑用量为基准，加成工序过程收率为90%，则，纯噁唑消耗量为：891127.14612205.640.9kg原料中噁唑的含量是98%，所以噁唑（粗）的投料量为：612624.50.98kg粗噁唑中杂质的质量为：624.5×0.02=12.49kg按投料量重量比的正丙基七元环的投料量为：624.515.33339575.6kg反应消耗的正丙基七元环的量为：612142.22648.6127.14kg反应剩余的正丙基七元环的量为：9575.6648.68927kg6.7.2芳构反应加成物的计算加成反应所得加成物的质量为：612269.360.931205.8127.14kg芳构反应所得芳构物的质量为；1205.8223.280.98979.5269.36kg6.7.3水解反应总盐酸（纯）消耗量的计算由投料比得盐酸的总投料量为：624.50.4993311.8kg实际使用的盐酸是用31%（w/w）工业低铁盐酸加去离子水配置而成，故使用的工业盐酸量为：311.81005.80.31kg水解反应盐酸的反应量为：979.536.50.99158.5223.28kg由于使用稀盐酸为3mol/L（10.5%），得水解