化學(xué)制藥中低溫合成反應(yīng)的實(shí)現(xiàn)

1、<p>　　化學(xué)制藥中低溫合成反應(yīng)的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　摘要：目的：主要利用復(fù)疊式制冷原理來(lái)實(shí)現(xiàn)頭孢類(lèi)抗生素的低溫合成反應(yīng)。方法：先介紹制冷機(jī)運(yùn)用在化學(xué)制藥低溫合成反應(yīng)中的意義，再介紹如何選用制冷機(jī)和載冷機(jī)并通過(guò)整個(gè)制冷系統(tǒng)的傳熱能量衡算來(lái)確定制冷壓縮機(jī)、冷凝器和蒸發(fā)器，最后介紹通過(guò)制冷系統(tǒng)的運(yùn)行驗(yàn)證復(fù)疊式制冷機(jī)是否符合使用要求。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：制冷機(jī)組 載

2、冷劑 低溫反應(yīng) </p><p>　　半合成抗生素是用化學(xué)或生物化學(xué)方法改變已知天然抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)，或引入特定的功能基團(tuán)而獲得的具有廣譜高效、抗耐藥、毒副作用小、使用方便等各種優(yōu)越性能的抗生素衍生物。隨著人們醫(yī)療用藥水平的提高，半合成抗生素的應(yīng)用愈加廣泛，也促進(jìn)了半合成抗生素工業(yè)的發(fā)展，成為制藥行業(yè)主要發(fā)展方向之一。在半合成抗生素產(chǎn)過(guò)程中，一些工藝反應(yīng)要求在-50℃以下深冷環(huán)境中進(jìn)行，為保證反應(yīng)條件，常需將反應(yīng)

3、體系降溫到-60℃甚至更低，必須采取行之有效的制冷降溫措施。目前常用的深度低溫制冷方式有：液氮蒸發(fā)制冷和深冷機(jī)組制冷。 </p><p>　　一、制冷的概念、種類(lèi)及常用制冷劑 </p><p>　　1.制冷的概念和分類(lèi) </p><p>　　制冷是指用人工的方法在一定時(shí)間和一定空間內(nèi)將物體冷卻，使其溫度降低到環(huán)境溫度以下，并保持這個(gè)溫度。按照所獲得的溫度，通常將制冷

4、的溫度范圍劃分為以下幾個(gè)領(lǐng)域：普通制冷：120K以上；深度制冷：120～20K；低溫制冷：20～0.3K；超低溫制冷：0.3K以下。用于7-ACA和阿莫西林生產(chǎn)的冷凍機(jī)組的設(shè)計(jì)溫度一般是-75℃，從習(xí)慣上來(lái)講，我們稱其為深冷機(jī)組。 </p><p><b>　　2.制冷的途徑 </b></p><p>　　制冷有兩種途徑，一種是天然冷源，如夏季的深井水和冬天貯藏下來(lái)的

5、天然冰；一種是人工制冷，主要是利用制冷劑在低壓下的汽化過(guò)程制冷，常用的有四種方式，即蒸汽壓縮式、吸收式、噴射式、吸附式制冷。前兩種在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較多，如氨、氟利昂是壓縮式制冷，溴化鋰是吸收式制冷。 </p><p><b>　　3.常用制冷劑 </b></p><p>　　制冷劑又稱制冷工質(zhì)，是制冷循環(huán)的工作介質(zhì)，利用制冷劑的相變來(lái)傳遞熱量，既制冷劑在蒸發(fā)器中汽化時(shí)

6、吸熱，在冷凝器中凝結(jié)時(shí)放熱。當(dāng)前能用作制冷劑的物質(zhì)有80多種，最常用的是氨、氟里昂類(lèi)、水和少數(shù)碳?xì)浠衔锏取?</p><p>　　制冷劑的臨界溫度要高些、冷凝溫度要低些。臨界溫度的高低確定了制冷劑在常溫或普通低溫范圍內(nèi)能否液化。凝固溫度是制冷劑使用范圍的下限，冷凝溫度越低制冷劑的適用范圍愈大。 </p><p>　　二、兩種制冷方式的原理 </p><p>　　1

7、.復(fù)疊式深冷機(jī)的制冷原理 </p><p>　　制冷機(jī)組按照制冷循環(huán)級(jí)數(shù)分為單級(jí)制冷和復(fù)疊式制冷等形式。單級(jí)制冷系統(tǒng)一般采用中溫制冷劑，運(yùn)行中制冷劑的蒸發(fā)溫度低于-70℃時(shí)，制冷劑蒸發(fā)壓力很低，蒸汽比容增大，輸氣系數(shù)降低，壓縮機(jī)吸氣困難，機(jī)組工作效率大大降低，因此用單級(jí)制冷系統(tǒng)提供蒸 發(fā)溫度低于-70℃深冷時(shí)，其規(guī)模難以做大，經(jīng)濟(jì)性很低。復(fù)疊式制冷系統(tǒng)由高溫部分和低溫部分組成，其低溫部分提供所需的深冷能力，采用R

8、13、R23等低溫制冷劑，但這類(lèi)制冷劑的冷凝溫度要求很低，同等壓力下用冷卻水難以將其冷凝。高溫部分使用中溫制冷劑循環(huán)，其作用是用于冷凝低溫制冷劑，高溫部分和低溫部分共用一個(gè)蒸發(fā)冷凝器而“復(fù)疊”，從而組成應(yīng)用兩種制冷劑的復(fù)疊式制冷循環(huán)。生產(chǎn)工藝要求反應(yīng)溫度為-50℃，因此深冷機(jī)組完全能滿足工藝要求的大規(guī)模降溫要求。 </p><p><b>　　2.液氮蒸發(fā)制冷 </b></p>

9、<p>　　向反應(yīng)溶液中直接通入液氮也能達(dá)到降溫的目的，但液氮降溫過(guò)程中存在以下缺陷： </p><p>　　2.1在降溫過(guò)程中液氮與物料直接接觸，因液氮在常壓下的沸點(diǎn)為-196℃，當(dāng)液氮自分布器噴出后瞬間溫差高達(dá)160～200℃，反應(yīng)物料局部遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離工藝控制溫度，造成強(qiáng)烈過(guò)冷區(qū)。局部工藝控制點(diǎn)的偏離必定造成反應(yīng)過(guò)程不均衡，最終造成產(chǎn)品質(zhì)量的下降。 </p><p>　　2.2

10、 液氮在使用過(guò)程中吸熱汽化，以氣態(tài)的形式排入大氣，在激烈的排放過(guò)程中會(huì)攜帶部分物料，因此造成產(chǎn)品收率的下降及溶媒消耗量的增加。 </p><p>　　2.3 液氮降溫與其它物料加入不易同時(shí)進(jìn)行。因?yàn)樵谑褂靡旱禍剡^(guò)程中，由于液氮汽化膨脹，反應(yīng)容器內(nèi)為正壓且壓力難以控制，此時(shí)要投加其它物料參與反應(yīng)，必須先停止液氮降溫，這樣會(huì)造成反應(yīng)溫度控制中斷，工藝控制出現(xiàn)偏差。 </p><p>　　2.

11、4 液氮使用后不可回收，造成生產(chǎn)費(fèi)用的增加。 </p><p>　　2.5 降溫過(guò)程不穩(wěn)定，可控性差，操作要求高。液氮的膨脹比高達(dá)600，蒸發(fā)溫度低，在使用過(guò)程中容易發(fā)生因操作不當(dāng)而引發(fā)爆炸、跑料、物料凝固堵塞管道甚至人身事故。 </p><p>　　三、復(fù)疊式深冷機(jī)組應(yīng)用中存在的問(wèn)題 </p><p>　　在合成反應(yīng)中，一般來(lái)講，采用深冷降溫比液氮降溫經(jīng)濟(jì)，但是使

12、用深冷機(jī)組也存在一定的問(wèn)題：①是機(jī)組的購(gòu)置費(fèi)用昂貴，存在一定的投資風(fēng)險(xiǎn)；②是象7ACA這樣的合成反應(yīng)，料液的腐蝕性非常強(qiáng)，如果設(shè)備的內(nèi)盤(pán)管焊縫泄漏，有腐蝕性的物料和載冷劑混合，將會(huì)進(jìn)入深冷機(jī)組的蒸發(fā)器和相應(yīng)管路，清理難度非常大，尤其是使用R11做載冷劑時(shí)，因?yàn)镽11的價(jià)位比較高，更換時(shí)增大較多的運(yùn)行費(fèi)用。因此，雖然復(fù)疊式深冷機(jī)組操作比較簡(jiǎn)單，但運(yùn)行中出現(xiàn)設(shè)備泄漏故障以后，造成的損失非常慘重。為降低運(yùn)行費(fèi)用，我們考慮了載冷劑的替代。 &l

13、t;/p><p>　　綜上所述，制冷機(jī)組運(yùn)用在化學(xué)制藥低溫合成反應(yīng)中的意義在化學(xué)制藥領(lǐng)域里各種頭孢類(lèi)抗生素的化學(xué)合成反應(yīng)是在不同的溫度下進(jìn)行的，有些頭孢類(lèi)抗生素合成反應(yīng)溫度需要在-10℃以上，比如頭孢曲松鈉、頭孢拉定等；而有些頭孢類(lèi)抗生素的合成反應(yīng)溫度需要在-30℃左右，比如頭孢克洛、頭孢丙烯。經(jīng)過(guò)對(duì)兩種制冷方式的比較，復(fù)疊式深冷機(jī)組在半合成抗生素類(lèi)藥品生產(chǎn)過(guò)程中更具有其優(yōu)越性。 </p><p&

14、gt;<b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]李兆慈；徐烈；趙蘭萍；高空模擬試驗(yàn)艙的傳熱和真空分析與計(jì)算[A]；第四屆全國(guó)低溫工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C]；1999年. </p><p>　　[2]鐘穗生；釜式聚合反應(yīng)器傳熱問(wèn)題討論[J]；合成橡膠工業(yè)；1980年05期. </p><p>　　[3]齊朝暉；湯廣發(fā)；李定宇；化學(xué)