撲熱息痛的合成工藝設(shè)計(jì)及其生產(chǎn)車間平面布局生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

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The condition of N-Acetyl-P-aminophenol（APAP）Synthesis by one-step process with p-nitrophenol. According the level of production technology and the request of produce productivity every year，design the technological process of preparation Synthesis（including reduce and acetylization ）and the production workshop planar configuration. Keyword:Paracetamol; N-Acetyl-P-aminophenol；one-step ；Synthesis ·vii· 前 言 撲熱息痛化學(xué)名為對(duì)乙酰氨基酚，是一種起效快、作用持久、又比較安全的非抗炎類解熱鎮(zhèn)痛藥。人工合成已有100多年歷史，臨床上用于發(fā)熱、頭痛、風(fēng)濕痛、神經(jīng)痛等其解熱作用與乙酰水楊酸相似，并具有中、輕度的止痛效果，對(duì)消化器官刺激小，極少有過敏反應(yīng)發(fā)生。毒性低，是乙酰苯胺類藥物中最好的品種。對(duì)阿司匹林過敏者，對(duì)對(duì)乙酰氨基酚有很好的耐受性，因而特別適合于不能應(yīng)用羧酸類藥物的病人。 目前，由于非那西丁、氨基匹林等解熱鎮(zhèn)痛藥的毒負(fù)作用較大，臨床上已不再使用，有關(guān)藥廠生產(chǎn)的解熱鎮(zhèn)痛藥除某些老品種外，均以對(duì)乙酰氨基酚代替其它乙酰苯胺類解熱鎮(zhèn)痛藥，因此對(duì)其生產(chǎn)工藝的的研究也十分重要。 此外，它還可用于藥物撲炎痛的合成，以及作為某些藥物的合成中間體，如：新型法祛痰藥鹽酸氨溴索，鎮(zhèn)痛藥丙帕它莫等。另外，還用于制造偶氮染料，照相感光藥品和過氧化氫的穩(wěn)定劑。 國內(nèi)外關(guān)于撲熱息痛的合成方法很多。國內(nèi)外幾種關(guān)于撲熱息痛的主要合成方法：一步合成法，二步合成法。指出其中最有潛力的合成方法為一步催化合成法。 產(chǎn)品介紹及理化性質(zhì) 產(chǎn)品名稱：對(duì)乙酰氨基酚 化學(xué)名稱：[N一(4一羥基苯)乙酰胺] 別名： 撲熱息痛、潘那度爾、醋氨酚 英文名：N-Acetyl-P-aminophenol(縮寫APAP) 分子式: C8H9NO2 結(jié)構(gòu)式： 主要?jiǎng)┬停浩瑒⒛z囊劑 知名產(chǎn)品有:泰諾、日夜百服嚀、白加黑、感康、快克、必理通等 質(zhì)量規(guī)格：外銷符合英國藥典（B.P 98版）,美國藥典(U.S.P 25版);內(nèi)銷符合中國藥典2000版.通常含撲熱息痛原料藥劑 90-96%,混配其它添加劑,一般控制含水量≤2%,粒度＜14目 撲熱息痛為白色、類白色單斜形晶體或結(jié)晶性粉末。分子量：151.16，無臭，味微苦。密度1.293克/立方厘米，熔點(diǎn)為168-172℃ 。在空氣中穩(wěn)定，在熱水或乙醇中易溶，在丙酮中溶解，在冷水、石油醚中微溶， 水溶液呈弱酸性（PH5.5-6.5） 一 設(shè)計(jì)目的及意義 1.1撲熱息痛國內(nèi)外市場分析 撲熱息痛是當(dāng)今世界醫(yī)藥市場上頭號(hào)解熱鎮(zhèn)痛藥及暢銷時(shí)間較長的傳統(tǒng)普藥，也是我國原料藥中產(chǎn)量最大的品種，多年來國內(nèi)外市場持續(xù)走好，產(chǎn)銷兩旺。 1.1.1國際市場銷售量穩(wěn)步增長 由于撲熱息痛藥效確切，安全可靠，適用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大等突出特點(diǎn)，在美國和歐洲的OTC解熱鎮(zhèn)痛藥市場中，多年來一直占全部解熱鎮(zhèn)痛藥銷售額近一半的市場份額，年消費(fèi)量達(dá)到7萬多噸，消費(fèi)金額約100億美元。美國是世界上最大的撲熱息痛消費(fèi)市場，目前年消費(fèi)金額約為10億美元。多年來美國、加拿大、德國、印尼、泰國、韓國、越南一直進(jìn)口撲熱息痛，且數(shù)量巨大。 ? ? ??最近，英國、荷蘭等西方權(quán)威醫(yī)學(xué)研究機(jī)構(gòu)不斷發(fā)現(xiàn)撲熱息痛一些新的藥理作用，如對(duì)心血管的保健理療作用；可以大大減少婦科癌病危險(xiǎn)；對(duì)孕婦、兒童的特效適用性等等。這些新藥效的發(fā)現(xiàn)，引起醫(yī)學(xué)界和廣大公眾對(duì)撲熱息痛的極大興趣，也促進(jìn)了撲熱息痛強(qiáng)勁的市場發(fā)展趨勢(shì)。近年來，世界范圍內(nèi)撲熱息痛銷售額一直呈穩(wěn)步增長態(tài)勢(shì)。預(yù)計(jì)到2010年，全世界撲熱息痛消費(fèi)量將達(dá)到10萬多噸。 ? 1.1.2國內(nèi)市場內(nèi)銷出口兩旺 目前，中國撲熱息痛生產(chǎn)量接近3萬噸，占世界總產(chǎn)量的約45%。年出口量近2萬噸，主要出口美國、德國、泰國等，還有大量經(jīng)香港轉(zhuǎn)口貿(mào)易，其中出口到美國的約占美國進(jìn)口總量的20%。近年來，我國撲熱息痛的出口量還將穩(wěn)定增長，預(yù)計(jì)年增長率可達(dá)8%，到2005年，出口量可望超過3萬噸。 ? ? ??在出口量大幅增長的同時(shí)，國內(nèi)撲熱息痛消費(fèi)量每年也以較高的速度增長，2000年達(dá)到1萬噸左右。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1993年-2000年間，撲熱息痛國內(nèi)使用量平均每年遞增16%，遠(yuǎn)高于其他解熱鎮(zhèn)痛藥，如阿司匹林同期年遞增10?%。 ? ? ??目前，與撲熱息痛有關(guān)的制劑產(chǎn)品的總銷售額已達(dá)到每年30多億元，成為我國銷售額領(lǐng)先的醫(yī)藥制劑產(chǎn)品。據(jù)預(yù)測(cè)，我國撲熱息痛的消費(fèi)量還將以年均超過8%的速率增長，預(yù)計(jì)到2005年，國內(nèi)消費(fèi)量將達(dá)1.5萬噸，加上出口，我國撲熱息痛的總需求量將超過4.5萬噸。 1.2國際市場的良好發(fā)展機(jī)遇 當(dāng)前，世界范圍內(nèi)化工生產(chǎn)中心正從發(fā)達(dá)的歐美國家向亞太市場轉(zhuǎn)移，使中國原料藥本來擁有的比較優(yōu)勢(shì)更加明顯，將更加鞏固我國最大的原料藥出口地位隨著國際上OTC用量逐步增大及環(huán)保法規(guī)更加嚴(yán)厲，將促進(jìn)我國撲熱息痛原料藥的快速發(fā)展。 ? 1.3 工業(yè)生產(chǎn)中遇到的問題及對(duì)策 國內(nèi)撲熱息痛生產(chǎn)普遍存在著生產(chǎn)能力小，工藝落后，污染嚴(yán)重，無原料配套能力，生產(chǎn)成本高，管理水平低，出口產(chǎn)品檔次低，特別是這些廠家用于生產(chǎn)撲熱息痛的原料對(duì)氨基苯酚都是采用鐵粉還原法生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量差，雜質(zhì)含量高，尤其是重金屬含量高，消耗高、污染嚴(yán)重，使得撲熱息痛產(chǎn)品質(zhì)量難以得到保證，無法進(jìn)入國際一級(jí)品市場，仍以低檔次產(chǎn)品出現(xiàn)在國際市場上，使得我國生產(chǎn)的撲熱息痛產(chǎn)品在國際市場上缺乏競爭力。 近年來，隨著APAP的新用途的開發(fā)，其需求量相應(yīng)的增加有的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的需要。因此開發(fā)新的工藝提高其產(chǎn)量，減少環(huán)境污染成為亟待解決的問題。對(duì)于二步法無論如何改進(jìn)PAP的生產(chǎn)方法，都難以克服其生產(chǎn)過程中以及精制PAP所產(chǎn)生的大量三廢污染。此外分離出來的PAP極易被氧化，這將降低APAP的產(chǎn)率。采用一步法，在不分離出PAP的情況下直接進(jìn)行酰化是解決上述問題的理想方法。我國現(xiàn)在生產(chǎn)APAP大都采用PNP鐵粉還原，酰化而得。發(fā)達(dá)國家采用了加氫工藝代替鐵屑還原。特別是催化加氫一步合成工藝，具有生產(chǎn)工序少，產(chǎn)品收率高，節(jié)省能源，環(huán)境污染小，生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)。但由于Pt、Pd等催化劑昂貴，無疑將提高生產(chǎn)成本。若能用較廉價(jià)的催化劑(如鎳等)進(jìn)行一步合成勢(shì)必成為最有發(fā)展前途的合成工藝。 對(duì)硝基酚一步加氫還原生產(chǎn)對(duì)乙酰氨基酚的方法，具有節(jié)省能源、生產(chǎn)工藝少、產(chǎn)品收率高、環(huán)境污染小、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，針對(duì)我國目前化工原料緊張、能源緊張、重視環(huán)保的現(xiàn)狀，此方法具有重要的實(shí)際意義，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的較理想的工藝。 二、 設(shè)計(jì)任務(wù) a) 設(shè)計(jì)項(xiàng)目：撲熱息痛的合成工藝設(shè)計(jì) b) 產(chǎn)品名稱：撲熱息痛 c) 生產(chǎn)能力：600噸/年 三、撲熱息痛的國內(nèi)外合成工藝 3.1 對(duì)乙酰氨基苯酚的二步合成法 由不同的原料經(jīng)不同的方法合成PAP，再對(duì)其進(jìn)行?；频脤?duì)乙酰氨基苯。 PAP的合成: 3.1.1 以對(duì)硝基苯酚為原料[2-5 ] (1)鐵粉還原法 以PNP為原料，經(jīng)鐵粉還原后，將鐵泥濾除，濾液冷卻結(jié)晶，再經(jīng)重結(jié)晶、干燥等步驟制得成品。此法工藝簡單，技術(shù)成熟，但收率低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)1 t PAP會(huì)生成2～3 t廢鐵泥和大量廢水，嚴(yán)重污染環(huán)境。國外許多國家已淘汰此法，1984年化工部已禁止采用此法建廠或擴(kuò)產(chǎn)。 (2)催化加氫法 該法一般以Pt／C、Pd／C作催化劑，在大約0.2～0.5 MPa，70～90℃加氫還原PNP制備PAP粗品。催化劑昂貴，國內(nèi)未見有工業(yè)化生產(chǎn)報(bào)道。 國外有報(bào)道用Ni—A1-Pd-Zn復(fù)合催化劑加氫還原PNP，收率達(dá)到90% ～95% 。催化劑活性穩(wěn)定，運(yùn)轉(zhuǎn)500 h，不用再生。但該法催化劑制備復(fù)雜且損失率高達(dá)0.81～1 g/kg 氫化產(chǎn)物。 也有報(bào)道使用預(yù)中毒Raney—Ni催化劑，收率較鐵粉還原高，且三廢少，質(zhì)量好。有人用改用骨架Ni催化加氫制PAP，該法避免了環(huán)上加氫，且催化 劑套用穩(wěn)定性好?！? (3)電解還原法 該方法是將PNP在10％～30％水溶液、電解密度3.14～8.38 A ·、4O～70℃ 、TiO2／Ti電極、Ti陰極旋轉(zhuǎn)條件下進(jìn)行的，產(chǎn)率70 ％左右。但未見有工業(yè)化報(bào)道。 3.1.2 以苯酚為原料[6-8] 以苯酚為原料的有苯酚亞硝化法，苯酚偶合法，以及對(duì)苯二酚氨化法和對(duì)苯二胺水解法。其中以前兩種方法為主。苯酚亞硝化法是苯酚在O～5℃與亞硝酸鈉和硫酸作用，生成對(duì)亞硝基苯酚，再經(jīng)還原、酸析，可得PAP。苯酚亞硝化有多種處理方法，但都存在耗用大量有機(jī)溶劑、反應(yīng)容積效率低、生成物分離損失大、溶劑回收分離困難等問題。加之操作條件苛刻，收率低，質(zhì)量差，毒性大，環(huán)境污染嚴(yán)重，國內(nèi)外已不再用此工藝生產(chǎn)了。 苯酚偶合法是苯胺與亞硝酸鈉和鹽酸在低溫下（O～5℃）反應(yīng)，制得重氮鹽，后者和苯酚偶聯(lián)生成偶氮化合物。偶氮化合物再經(jīng)還原生成PAP和苯胺，其中還原偶氮化合物的方法主要有化學(xué)還原法、電解還原法和催化加氫還原法等。本方法原料易得，收率高，苯胺可回收。 3.1.3 以硝基苯為原料[9-30] . 以硝基苯 為原料制取PAP，原料易得，工藝途徑多，將低成本的潛力大，是近幾年來研究的熱點(diǎn)。制備方法可分為3種：金屬還原法、電解還原法和催化加氫還原法。其主要反映機(jī)理均為硝基苯被氫化生成苯基羥胺，然后進(jìn)行Bamberger重排制得PAP。 (1)金屬還原法[10-12] 該法是在稀硫酸中，以鋁粉或鎂粉為催化劑將硝基苯一步還原為PAP。還可以用鋅粉為催化劑。該法工藝簡單，但金屬消耗量大，且存在回收利用等后處理問題，因此難于大規(guī)模生產(chǎn)。 (2)電解還原法[13-16] 該法在80-90℃下，以20-30％硫酸作介質(zhì)，加入少量表面活性劑，通過電解使置于陰極上的硝基苯還原生成PAP。影響因素主要有電極材料、電解液的組成、電壓和電流密度的控制等。一般用金屬為陽極，汞為陰極。發(fā)泡金屬電極具有孔隙率高、比表面積大、傳質(zhì)速率高，且對(duì)電解液的流通阻力小等許多優(yōu)秀的特性。用其做陰極材料進(jìn)行硝基苯電解還原為對(duì)氨基苯酚將具有一定的優(yōu)越性。采用隔膜式電解槽，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，可以防止PAP氧化和減少氧化偶氮苯的產(chǎn)生，據(jù)報(bào)道TiO2/Ti做電極效果較好。 該法操作簡單、流程短、產(chǎn)品純度高、污染小、但由于技術(shù)難度高，生產(chǎn)控制要求嚴(yán)格，且電耗大，因此在我國尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化 (3)催化加氫還原法 該工藝大多是采用15-40％稀硫酸，用鉑、鈀等貴金屬催化劑，以硅藻土、硅膠、沸石分子篩、活性炭、? -Al2O3、? -Al2O3和TiO2等為載體。也可用銠、銥和釕等其他鉑族金屬作催化劑。另外，也可將鉑與鈀、銠、銥、釕及金并用，有無載體豆科。反應(yīng)條件為：70-110℃ , 0-1Mpa。 溶劑對(duì)該反應(yīng)的影響較大，一般采用有機(jī)酸和稀硫酸、醇等為反應(yīng)溶劑，加入表面活性劑和相轉(zhuǎn)移催化劑來增加硝基苯在溶劑中得溶解度。加入二硫化物來勢(shì)催化劑部分中毒，加入水溶性有機(jī)溶劑來減少水油兩相的混溶，從而使反應(yīng)的選擇性增大。反應(yīng)后，用固體吸附劑來吸附部分為溶解的硝基苯。影響該反應(yīng)的主要因素是催化劑、溫度、壓力及酸溶液的組成。 PAP的?；痆31-32]： PAP主要用醋酐進(jìn)行酰化，各國科學(xué)家都不斷地對(duì)這種方法作出改進(jìn)。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，用醋酐在醋酸乙酯或醋酸中代替水介質(zhì)，可提高?；实?2.2%，且溶劑易回收，廢水污染降低。 酰化反應(yīng)式及PAP的一些?；椒ㄈ缦? (1)在含對(duì)氨基酚硫酸鹽和苯胺硫酸鹽的水溶液中，用氨水調(diào)節(jié)pH 到5，用蒸餾水除去苯胺后在20℃用醋酐?；?，同時(shí)用氨水維持pH 在5，可得到含量為95%的APAP (2)PAP在鹽酸水溶液中用活性炭純化，以Na2SO3為保險(xiǎn)劑，再用醋干?；傻玫剿幤芳?jí)APAP (3)將PAP溶解在1O ％醋酸中，在85～90℃下，加Na2S2O4，在一定時(shí)間內(nèi)加人醋酐，在85℃進(jìn)行?；傻眉兌?99 ％的APAP。 在酰化的過程中加人二氯化鈷等催化劑將有利于?；倪M(jìn)行。 ?；募夹g(shù)關(guān)鍵是：如何防止PAP被氧化，并將其氧化產(chǎn)物除去；如何控制酯化和酰化的競爭。 3.2 APAP的一步合成法[33～37] 國內(nèi)也有許多科研單位，進(jìn)行了對(duì)硝基酚一步法的實(shí)驗(yàn)室研究，并改進(jìn)了催化劑。方巖雄等研究了Pd／C催化對(duì)硝基酚加氫一?；徊椒ê铣葾PAP中溶劑效應(yīng)對(duì)APAP收率的影響，認(rèn)為最佳的溶劑是醋酸，最佳的硝基酚：乙酸=2 -5，APAP的收率可達(dá)95％。后來方巖雄等將催化劑改為Pd—La／C，APAP的收率達(dá)97％。張維剛等用鈀炭顆粒作催化劑，采用固定床“一步法”連續(xù)合成APAP，對(duì)硝基酚轉(zhuǎn)化率100％ ，P選擇性達(dá)95．0％ 以上。又研究了采用間歇攪拌反應(yīng)釜一步合成APAP的總反應(yīng)動(dòng)力學(xué)行為，結(jié)果表明溫度對(duì)總反應(yīng)有明顯影響。按照經(jīng)驗(yàn)?zāi)? 回歸的總反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式為： 3.2.1 以苯酚為原料 以苯酚為原料，以聚磷酸為催化劑，與冰醋酸和NH2OH 的衍生物或鹽，在8O℃反應(yīng)后用冰水處理，再用10％ NaOH調(diào)節(jié)pH值到4，經(jīng)回流、冷卻、萃取等步驟得APAP，純度可達(dá)98％ 。反應(yīng)式為： 3.2.2 以PNP為原料 以PNP為原料，在醋酸和醋酐混合液中，用5％Pd／C作催化劑，催化氫化繼而乙酰化，一步合成APAP，總收率為8O ％。美國專利采用5％ Pd／C催化劑將PNP還原一半后加人乙酐，使加氫與酰化同時(shí)進(jìn)行，總收率為81.2％ 。反應(yīng)式為： 采用Pd—La／C催化加氫一步合成的最佳工藝條件為：溫度140℃ ，壓力0．7 Mpa，時(shí)間2 h，收率97 ％。另有文獻(xiàn)報(bào)道，PNP在H2SO4 、H3BO3中與Pd混合，通人H2氣，產(chǎn)物?；傻肁PAP，硼離子可以和反應(yīng)的副產(chǎn)物及有色物質(zhì)絡(luò)合，從而得到高純度的APAP。 3.2.3 以對(duì)亞硝基酚為原料 對(duì)亞硝基酚在Pd／C催化劑作用下，在醋酸異丙酯、醋酸和醋酐的混合物中經(jīng)連續(xù)還原和乙酰化可得到APAP。 3.2.4 對(duì)苯二酚與乙酰胺直接縮合 對(duì)苯二酚和乙酰胺在ZSM 分子篩的催化下，在真空Carius管中，300℃ 反應(yīng)1 h可縮合得到APAP，轉(zhuǎn)化率為93．6％ ，摩爾選擇性為45．9％ 。若以硅酸鈦為催化劑，則摩爾選擇性為67．5 ％，轉(zhuǎn)化率為9O．8％ 。反應(yīng)式為： 3.3 重排法[38-43] 對(duì)羥基苯乙酮在KI、醋酸酯存在下，經(jīng)Beck—mann重排可得APAP。進(jìn)行Beckmann重排反應(yīng)時(shí)，常用氯化亞砜、三氯氧磷、甲磺酸、硫酸、五氯化磷作催化劑，文獻(xiàn)報(bào)道對(duì)羥基苯乙酮于液體二氧化硫中用氯化亞砜作催化劑，收率88．7 ％，但需-5O ℃低溫，反應(yīng)條件苛刻。用氯化亞砜在回流下通氮?dú)膺M(jìn)行重排，并加人少量碘化鉀以防止3一氯一4一羥乙酰苯胺副產(chǎn)物的生成，收率99％ 。 對(duì)氨基酚乙酸酯在仲丁醇、磷酸、醋酸存在下加熱到100℃ ，反應(yīng)一定時(shí)間后，真空蒸除溶劑．可得到含量95％ 的粗APAP。 3.4 生化合成法[ 38～43 ] 生化合成法是利用生物工程技術(shù)進(jìn)行APAP的生產(chǎn)研究。通過在釀酒酵母中表達(dá)一個(gè)融合基因，可產(chǎn)生一個(gè)由鼠肝細(xì)胞色素P450和NADPH一細(xì)胞色素P450還原酶基因構(gòu)成的融合酶。該酶同時(shí)具有氧化和還原能力，可提供比單一細(xì)胞色素P450更為有效的電子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)。借助轉(zhuǎn)基因酵母可使乙酰苯胺對(duì)位羥化，其產(chǎn)率為33nmol/mL。 生化合成法選擇性高，是近年來醫(yī)藥合成中最新方法，該法具有較大的潛在研究價(jià)值。國外已經(jīng)有人用化學(xué)方法模仿細(xì)胞色素P450酶進(jìn)行苯環(huán)上取代基羥基化的研究，并制得了APAP。 四 工藝路線的選擇和設(shè)計(jì) 4．1合成工藝路線的選擇 通過對(duì)上一章對(duì)對(duì)乙酰氨基酚各生產(chǎn)工藝的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比,發(fā)現(xiàn)： 生化合成法雖對(duì)環(huán)境污染小，選擇性高，但產(chǎn)率低，尚處于研究階段。 至于重排法則存在以下問題：1，對(duì)羥基苯乙酮肟的合成中采用羥胺合成法就難以解決副產(chǎn)硫酸鈉問題；采用氨肟化法雖沒有副產(chǎn)物產(chǎn)生，且環(huán)境友好但由于在堿性條件下，存在著生成副產(chǎn)物對(duì)苯二酚的競爭反應(yīng)—— 達(dá)金反應(yīng)。2，對(duì)羥基苯乙酮肟重排反應(yīng)條件苛刻，需-5O℃低溫。 而二步法中先生產(chǎn)PAP,然后再?；苽銩PAP,而使兩步反應(yīng)在不同的工段甚至不同的工廠分布進(jìn)行。由于PAP在生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存過程中較易被空氣氧化變色，潮品更是如此。因此，PAP生產(chǎn)廠家都要進(jìn)行真空干燥。而外購PAP生產(chǎn)撲熱息痛的廠家在生產(chǎn)前一般必須將PAP用水溶解，經(jīng)活性炭脫色、重結(jié)晶精制后，才能用于合成符合藥典標(biāo)準(zhǔn)的撲熱息痛原藥，而且成品撲熱息痛往往還要經(jīng)過性炭脫色、重結(jié)晶精制。這導(dǎo)致工藝過程復(fù)雜，總收率低，能耗大，生產(chǎn)成本高且三廢量大，生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益不佳。并且對(duì)于二步法無論如何改進(jìn)PAP的生產(chǎn)方法，都難以克服其生產(chǎn)過程中以及精制PAP所產(chǎn)生的大量三廢污染。 采用一步法，在不分離出PAP的情況下直接進(jìn)行?；墙鉀Q上述問題的理想方法。 一步法是還原和?；瘍刹椒磻?yīng)放在同一反應(yīng)器中同時(shí)或先后分步進(jìn)行，還原生成的PAP隨即?；葾PAP，避免了PAP的氧化。一步法不僅可以使用對(duì)硝基苯酚(PNP)，而且可以象兩步法那樣使用硝基苯、對(duì)硝基酚鈉甚至對(duì)硝基氯化苯作為起始原料 。對(duì)硝基酚一步加氫還原生產(chǎn)對(duì)乙酰氨基酚的方法，具有節(jié)省能源、生產(chǎn)工藝少、產(chǎn)品收率高、環(huán)境污染小、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，針對(duì)我國目前化工原料緊張、能源緊張、重視環(huán)保的現(xiàn)狀，此方法具有重要的實(shí)際意義，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的較理想的工藝。 綜合上述分析本次設(shè)計(jì)選擇一步法連續(xù)合成對(duì)乙酰氨基苯酚。 4．2合成工藝路線設(shè)計(jì) 4．2．1工藝合成原理的分析 以對(duì)硝基酚為原料，對(duì)硝基酚氫化、?；徊胶铣蓪?duì)乙酰氨基酚 由于該反應(yīng)是復(fù)雜的多相催化反應(yīng)，整個(gè)過程實(shí)質(zhì)上進(jìn)行了兩種化學(xué)反應(yīng)：(1)是以Pd／C為催化劑的氫化反應(yīng)；(2)是以乙酸為催化劑的?；磻?yīng)，因此，總反應(yīng)過程的影響因素非常復(fù)雜。其反應(yīng)機(jī)理如下。 主反應(yīng)： 副反應(yīng)： 4．2．2最佳工藝條件的選擇 （1）反應(yīng)溫度的影響 隨著反應(yīng)溫度的升高，PNP的轉(zhuǎn)化率和APAP的選擇性都上升。在1400 C時(shí)．PNP的轉(zhuǎn)化率近100% 。說明PNP在1400 C時(shí)能完全氫化．對(duì)?；磻?yīng)則溫度較高為好對(duì)于APAP 選擇性60～ 1400 C時(shí)上升較快．1400 C以上時(shí)上升較慢，1 60 0C時(shí)達(dá)98 %，再升高溫度，APAP選擇性升高也有限，且高溫下雜質(zhì)增多，影響APAP質(zhì)量。因此，總反應(yīng)的合適溫度范圍為1400C左右。 （2）氫壓的影響 在PNP質(zhì)量分?jǐn)?shù)50% ，Ac2 O 與PNP摩爾比1．2： 1．4，反應(yīng)溫度1 40 0C，液時(shí)空速0．5L／h，氫液比1: 5和催化劑0．5 g等條件下 。當(dāng)氫壓大于1．0MPa時(shí)，PNP轉(zhuǎn)化率100%，APAP選擇性98%，提高氫壓可促進(jìn)PNP的氫化反應(yīng)，同時(shí)也能減少催化劑的污染中毒，可延長其使用壽命，但過高的氫壓使動(dòng)力消耗加大。 （3） 醋酐用量的影響 醋酐用量對(duì)酰化反應(yīng)有直接影響，從反應(yīng)方程式計(jì)量系數(shù)來看．醋酐用量至少要與原料對(duì)硝基酚的摩爾數(shù)相等。在PNP質(zhì)量分?jǐn)?shù)5% ，反應(yīng)溫度1 400C、氫壓1.0 MPa、液時(shí)空速0．5L／h、氫液比1: 5和催化劑0．5 g等條件下，Ac2 O 與PNP 的摩爾比為1．0時(shí)，PNP 的轉(zhuǎn)化率較低，APAP的選擇性也較低；當(dāng)Ac O 與PNP摩爾比大于1．0時(shí)．PNP轉(zhuǎn)化率均達(dá)100% ，且APAP的選擇性均較高。 因此醋酐須適度過量．這樣既可使轉(zhuǎn)化的對(duì)氨基酚完全?；帜軒ё叻磻?yīng)放出的大部分熱量，有利于保持溫度穩(wěn)定，減少副產(chǎn)物的生成。但從成本考慮，Ac2 O 與PNP的摩爾比取1．2：1．4為最佳。 （4 ）液時(shí)空速的影響 降低空速意味著增加原料液同催化劑的接觸時(shí)間．可使反應(yīng)的深度增加，但過低的空速不僅使裝置處理能力下降．而且由于料液儲(chǔ)藏時(shí)空遮，3 h以上得到的產(chǎn)品在稀釋過濾時(shí)，濾出的不溶物明顯增多，是由于酚解不完全造成的，文獻(xiàn)證明：控溫1400C，酚解2 h是合適的。 （5） 氫液比的影響 提高氫液比即提高H 分壓．有利于加氫反應(yīng)，也有利于導(dǎo)出反應(yīng)熱，還可使原料液更均勻地分布于床層，以增加傳質(zhì)和傳熱效果。但在處理量不變的條件下，提高氫液比意味著縮短反應(yīng)時(shí)間，對(duì)反應(yīng)不利，因此氫液比過高時(shí)，加氫深度和產(chǎn)品質(zhì)量反而下降；在PNP質(zhì)量分?jǐn)?shù)5．0% 、Ac2O 與PNP摩爾比1．2：1．4，反應(yīng)溫度1 60℃ ，氫壓1．0MPa和催化劑0．5 g等反應(yīng)條件下，最佳氫液體積比為15：1。 綜上所述， “反應(yīng)釜一步法”連續(xù)合成對(duì)乙酰氨基酚的最佳工藝條件為：反應(yīng)溫度140℃ ，氫壓1．0～1．4 MPa，氫液體積比1 5：1，液時(shí)空速0．50～3．00L／h，催化劑用0．05％ 一0．5％Pd／C。在此條件下，PNP的轉(zhuǎn)化率100% ，APAP的選擇性達(dá)95．0% 以上。 4．2．3工藝流程簡圖的設(shè)計(jì) 以對(duì)硝基酚為原料與冰醋酸按對(duì)硝基酚：乙酸=4 比例混合后與醋酐經(jīng)配料鍋配料，然后加入反應(yīng)釜，用0．05％ 一0．5％Pd／C作催化劑，將原料對(duì)硝基酚催化加氫為對(duì)氨基酚繼而140℃條件下乙酰化，空氣壓入結(jié)晶釜結(jié)晶；結(jié)晶物料用泵打入離心中轉(zhuǎn)罐，經(jīng)離心機(jī)離心分離，母液留用。固體物料送溶解罐，純水溶解；溶解液進(jìn)脫色釜。溶解液在脫色釜內(nèi)，經(jīng)活性炭脫色，壓濾包、復(fù)濾罐過濾后，送精烘包結(jié)晶釜。焦亞硫酸鈉經(jīng)溶解、過濾后，真空吸入高位槽，放入結(jié)晶釜：結(jié)晶后物料進(jìn)離心高位槽，經(jīng)離心機(jī)分離，母液回用，固體物料送氣流干燥器干燥，經(jīng)旋風(fēng)分離器得到產(chǎn)品撲熱息痛，經(jīng)中間槽儲(chǔ)存，打粉機(jī)打粉、包裝、檢驗(yàn)后，送成品倉庫。 4．2．5物料衡算 本次設(shè)計(jì)撲熱息痛的年產(chǎn)量為600噸，一年365天，除去停產(chǎn)檢修、假期共計(jì)65天，一年開工生產(chǎn)300天，每天24小時(shí)開機(jī)生產(chǎn)，三班倒，8小時(shí)每班。 月產(chǎn)量：600t÷12 = 50 t 日產(chǎn)量：600t÷300 = 2 t 根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式計(jì)算生產(chǎn)原料用量及中間體產(chǎn)量 分子式：C6H5NO3 C6H7NO 分子量：139 109 分子式 C6H7NO C8H9NO2 分子量 1O9 151 設(shè)全年投入PNP的總量為a噸（t），反應(yīng)一的轉(zhuǎn)化率為X（90%≤X≤95%），反應(yīng)二的轉(zhuǎn)化率為Y（Y≤92.2%）， 則由反應(yīng)方程式(一)得PAP的產(chǎn)量: 進(jìn)而由反應(yīng)方程式(二)得PNP的產(chǎn)量: MAPAP=600 噸 故 表4.1 (一)步收率 100% 100% 90% (二)步收率 100% 85% 85% 總收率 100% 85% 76.5% PNP(t) 552.318 649.786 721.985 PAP(t) 433.113 509.545 566.161 APAP(t) 600 600 600 在生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)中選擇:X=90% Y=85% 4．2．4主體反應(yīng)器的選擇 一步法的還原和?；谕环磻?yīng)釜中進(jìn)行，在反應(yīng)釜的選擇上主要考慮固定床反應(yīng)器和釜式攪拌反應(yīng)器兩種。通過對(duì)其結(jié)構(gòu)特征及優(yōu)缺點(diǎn)分析發(fā)現(xiàn) 反應(yīng)在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行，由于避免了分離和提純?nèi)菀妆谎趸闹虚g體對(duì)氨基酚，不但縮短了工藝路線，而且減少了對(duì)氨基酚的氧化，從而減少了雜質(zhì)的生成量，產(chǎn)品APAP的質(zhì)量、純度、顏色及外觀都很好。國外已將此方法用于工業(yè)生產(chǎn)，同時(shí)也對(duì)該方法不斷進(jìn)行改進(jìn)。 反應(yīng)在帶折流擋板的釜式攪拌反應(yīng)器中連續(xù)進(jìn)行，則除具備上述優(yōu)點(diǎn)外，在傳熱方面釜式反應(yīng)器優(yōu)于固定床反應(yīng)器，從而可以進(jìn)行更大規(guī)模的生產(chǎn)，產(chǎn)物可以連續(xù)移出。 故選擇釜式攪拌反應(yīng)器 五 生產(chǎn)工藝的流程圖 5.1撲熱息痛生產(chǎn)流程設(shè)計(jì) 圖5.1工藝流程 六、車間布置設(shè)計(jì) 車間布置設(shè)計(jì)是從理論走向生產(chǎn)的重要一環(huán)，其中要進(jìn)行各種管路和各種附加設(shè)備的布置，詳細(xì)情況請(qǐng)見圖紙。 七 生產(chǎn)中的污染問題及處理方法設(shè)計(jì) 7.1主要污染源 撲熱息痛原料藥劑生產(chǎn)工藝包括?；?、溶解、精烘包三大工序，主要污染源見 圖7.1（各工序產(chǎn)生的污染物用代號(hào)表示）。 7.2主要污染物 ?；A段產(chǎn)生的污染物：酰化及母液濃縮時(shí)蒸出稀醋酸未完全冷凝而產(chǎn)生的醋酸霧G1，投料時(shí)用真空泵抽真空時(shí)產(chǎn)生的酸性廢水W1，回收粗品的洗滌水W2，?；囬g地面沖洗水W3和二次濃縮后的廢母液 S1。 溶解工段產(chǎn)生的污染物：活性炭二次洗滌水W4和廢活性炭S2。 精烘包工段產(chǎn)生的污染物：干燥篩分時(shí)產(chǎn)生的粉塵G2，精母液濃縮時(shí)抽真空產(chǎn)生的廢水W5，回收精結(jié)晶時(shí)的洗滌水W6。 撲熱息痛原料藥劑生產(chǎn)裝置污染物治理排放表見下表。 表7.1 撲熱息痛原料藥劑生產(chǎn)裝置污染物治理排放表 7.3設(shè)計(jì)中采取的環(huán)保措施及其處理方法 7.3.1廢氣處理 ?；A段產(chǎn)生的醋酸霧，經(jīng)旋風(fēng)分離器處理后由15米高排氣筒達(dá)標(biāo)排放。 7.3.2粉塵處理 在精烘包工段設(shè)置集中除塵設(shè)施(除塵器的效率大于99.5%)，處理后由15米高排氣筒排放。 7.3.3廢水處理 廢水先經(jīng)過活性炭過濾器過濾，在再采用生化和SBR復(fù)合處理工藝。廢水過濾后經(jīng)調(diào)節(jié)池，進(jìn)入生化池A進(jìn)行處理，經(jīng)沉淀池后進(jìn)入生化池B，再經(jīng)過中間槽進(jìn)入絮凝池絮凝，最后廢水進(jìn)入氧化塘進(jìn)一步凈化，處理后COD為150ppm，低于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996表4種一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)） 7.3.4廢渣治理 ?；ざ螐U母液送垃圾處理中心統(tǒng)一處理。溶解工段廢活性炭外售。 7.4污染物處理方法的改進(jìn)設(shè)計(jì) 7.4.1廢水中主要成分是活性炭過濾液，是由水洗滌和脫除過濾器濾芯表面的濾餅產(chǎn)生的，為減少脫色過濾時(shí)濾餅所消耗的洗水用量，將采用新型高效的金屬過濾器更換現(xiàn)有的活性炭過濾器。 7.4.2?；ざ闻淞蠒r(shí)擬采用真空泵代替現(xiàn)有的真空水射泵，可減少酸性廢水的產(chǎn)生量。 7.4.3采用封閉式的離心機(jī)代替敞口式離心機(jī)可減少粗結(jié)晶洗滌水的用量 7.4.4 精烘包工段擬采用新增流化床冷卻裝置，既可提高產(chǎn)品得率，又可減少粉塵的產(chǎn)生。 通過以上方法的改進(jìn)，不僅使得污染物得到有效治理，而且減少了成本，提高了效率。 八 發(fā)展建議 1、目前我國撲熱息痛原料藥生產(chǎn)廠家布點(diǎn)太多，規(guī)模偏小，應(yīng)加以調(diào)整。面對(duì)人世，不發(fā)揮規(guī)模效益很難應(yīng)對(duì)全球一體化的競爭。生產(chǎn)廠家要逐步建立穩(wěn)定的原料來源和中間體配套能力，發(fā)揮規(guī)模經(jīng)濟(jì)，狠抓管理，苦練內(nèi)功，不斷提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平，提高質(zhì)量，降低成本，才能在國際市場上占有一席之地。 2、努力開發(fā)附加值高的產(chǎn)品，提高經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)今我國出口的撲熱息痛原料藥由于質(zhì)量和規(guī)格等方面原因，普遍售價(jià)不高，每kg僅為2．2美元左右。而美國麥林克勞特公司生產(chǎn)的撲熱息痛原料藥，因是可直接壓片的藥粉，價(jià)格在7．5美元以上，這其中就大有潛力可挖。另外我國撲熱息痛制劑品種和國外產(chǎn)品相比，在質(zhì)量、規(guī)格、品種及品牌方面都有一定差距，價(jià)格也相差很多，企業(yè)應(yīng)抓住我國實(shí)行OTC藥物的機(jī)遇，努力開發(fā)附加值高的新劑型和叫得響的品牌產(chǎn)品，以滿足不同層次的用藥需求，提高經(jīng)濟(jì)效益。 3、面對(duì)人世和全球經(jīng)濟(jì)一體化的趨勢(shì)，我國撲熱息痛生產(chǎn)廠家也應(yīng)考慮實(shí)行兼并與重組?？梢耘c我國生產(chǎn)廠家優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)臺(tái)，建造巨型航母，也可以和國外撲熱息痛生產(chǎn)巨頭實(shí)現(xiàn)合資、聯(lián)合、重組。成為世界大的跨國公司在全球生產(chǎn)線當(dāng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，成為跨國公司銷售渠道中的一個(gè)組成部分，這也是中國走向世界，進(jìn)入世界經(jīng)濟(jì)交流的一個(gè)捷徑。 4、多年來，國外因毒副作用大已被淘汰和限制使用的部分解熱鎮(zhèn)痛藥在我國仍在使用，而且占了很大比例。如非那西丁(腎臟毒性)、氨基比林、安替比林、安乃近(造血系統(tǒng)不良影響)等 1998年這幾種解熱鎮(zhèn)痛藥產(chǎn)量達(dá)到1 6744噸，左右，其中出口5634噸，其余大多在國內(nèi)使用。現(xiàn)在國內(nèi)生產(chǎn)的含非那西丁和安乃近的制劑產(chǎn)品每年就有20O億片(粒)左右。按全國人口算，平均每人近20片。國內(nèi)醫(yī)藥專家多年來多次發(fā)出呼吁希望國家有關(guān)部門予以干預(yù)和限制使用，對(duì)這些毒副作用太，威脅人民健康的藥品種應(yīng)加速淘汰，限制生產(chǎn)用安全有效的品種替代的解熱鎮(zhèn)痛，大力發(fā)展撲熱息痛、阿司匹林等品種。提高我國的醫(yī)藥水平，確實(shí)保證人民的健康 九、結(jié)束語 通過此次設(shè)計(jì)，了解了設(shè)計(jì)的一般程序，初步掌握了一定的設(shè)計(jì)方法，對(duì)一些化工設(shè)備有了更深層的學(xué)習(xí)，能夠較深刻的體會(huì)到現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)與理論計(jì)算的差別，尤其熟悉了撲熱息痛的市場前景及其整個(gè)生產(chǎn)工藝過程。但設(shè)計(jì)中還有很多缺點(diǎn)和未完善之處，比方說：在實(shí)驗(yàn)室中反應(yīng)釜是玻璃儀器，是可視的，但在實(shí)際生產(chǎn)中反應(yīng)釜是不透明的，所以不可能靠目視準(zhǔn)確的觀察反應(yīng)中的現(xiàn)象來判斷反應(yīng)終點(diǎn)等等。這些都對(duì)實(shí)際生產(chǎn)起著很重要的影響，如果能改進(jìn)這些方面，不僅能改進(jìn)產(chǎn)品的性能而且能減輕工作人員的負(fù)擔(dān)。對(duì)于能耗方面，在設(shè)計(jì)中計(jì)算是存在誤差的，在實(shí)際生產(chǎn)中必須考慮到這點(diǎn)，如能進(jìn)行很好的控制就更好了。 十、編制設(shè)計(jì)文件（附圖見圖紙、附表見后及參考文獻(xiàn)、英文翻譯） 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首先，我最想感謝的是我的指導(dǎo)老師顏雪明。他有著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和堅(jiān)持原則的科學(xué)精神。整整四個(gè)月的時(shí)間，在我設(shè)計(jì)過程中，他不遺余力地給予我極大的指導(dǎo)和幫助，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠按時(shí)保質(zhì)地完成。在此謹(jǐn)表示我崇高的敬意和真心的謝意！ 感謝同組同學(xué)余輝對(duì)我的工作提出了許多中肯的意見！ 感謝各位老師百忙之中對(duì)本文的審閱！ 附錄：一 HS/DI值大致如： 表5—1幾種反應(yīng)釜的HS/DI值 種類 釜內(nèi)物料類型 HS/DI值 一般反應(yīng)釜 液-固相或液-液相物類 氣-液相物料 1—1.3 1--2 發(fā)酵釜類 1.7--2.5 附錄：二 公稱直徑 DN（mm） 曲面高度h1(mm) 直邊高度h2(mm) 內(nèi)表面積Fh(mm2) 容積Vh(mm3) （600） 150 25 40 50 0.436 0.464 0.483 0.0352 0.0396 0.0425 （650） 162 25 40 50 0.507 0.538 0.558 0.398 0.421 0.436 700 175 25 40 50 0.584 0.617 0.639 0.0545 0.0603 0.0642 800 200 25 40 50 0.754 0.792 0.817 0.0796 0.0871 0.0921 900 225 25 40 50 0.0945 0.880 1.02 0.112 0.121 0.127 1000 250 25 40 50 1.16 1.21 1.24 0.151 0.162 0.170 （1100） 275 25 40 50 1.40 1.45 1.49 0.198 0.212 0.222 1200 300 25 40 50 1.65 1.71 1.75 0.255 0.272 0.283 Marketing Analysis of Paracetamol ABSTRACT: OBJECTIVE: Discuss the present development and tendency of the paracetamol in our country METHOD: Make a comprehensive analysis on the marketing condition of the paracetamol at home and abroad. RESULT&CONCLUTION: Though the production of the paracetamol in our country has certain foundation, we should pay close attention to the market changes and then perfect ourselves. KEY WORD: Paracetamol; Production; The market Paracetamol is a kind of medicine for reducing a fever and relieving pain with remarkable curative effect and less side-effect. It is not only recorded in the Chinese Pharmacopoeia, but taken in other countries’ pharmacopoeia, such as America, England, and Japan. At present, paracetamol has become one of the most widely spread medicines in the world, also the first rate antipyretic and pharmacopoeia in the international medicine market, and one of the biggest outputs of our country’s raw material medicine. In recent years, paracetamol has got continual popularity both in domestic and foreign markets and becomes prosperous in production and marketing. 1 international market According to the statistics, the annual output of paracetamol in the world has amounted to over 70,000 tons now, in which the American Mallinckrodt company is the biggest paracetamol manufacturer for production, with the annual output achieving 25,000 tons and adding to 30,000 tons. Having purchased an English paracetamol production factory, Broan-NuTone Company, with a capacity of annual production to 15,000 tons, further transformed it to an intermediate for paracetamol’s production, thus strengthened the whole competitive ability. Nath Company, a subordinate of the German VEKA AG company, is the third biggest enterprises for paracetamol production and has an annual productivity about 10,000 tons. The English department dening company’s annual productivity is 4,500 tons. These world giants, each of them has their own core technology, suitable synthetic route and basic conditions of the intermediate: large-scale production, stable supply of the raw material, a complete set of facility for intermediate, higher chemical engineering and scientific management as well as lower manpower cost, therefore they gain the time in synthesis scale and the large-scaled benefit. All the time, these enterprises