最新有机合成工艺小试到中试放大之关键

有机合成工艺小试到中试放大之关键

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在生产过程中凡直接关系到化学合成反应或生物合成途径的次序，条件（包3

括物料配比、温度、反应时间、搅拌方式、后处理方法及精制方法等）通称为4

工艺条件。

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一、研发到生产的三个阶段

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1、小试阶段：开发和优化方法

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2、中试阶段：验证和使用方法

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3、工艺验证/商业化生产阶段：使用方法，并根据变更情况以绝对是否验9

证

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注：批量的讨论：中试批量应不小于大生产批量的十分之一

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二、小试阶段

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对实验室原有的合成路线和方法进行全面的、系统的改革。在改革的基础13

上通过实验室批量合成，积累数据，提出一条基本适合于中试生产的合成工艺14

路线。小试阶段的研究重点应紧紧绕影响工业生产的关键性问题。如缩短合成15

路线，提高产率，简化操作，降低成本和安全生产等。

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1、研究确定一条最佳的合成工艺路线：一条比较成熟的合成工艺路线应该17

是：合成步骤短，总产率高，设备技术条件和工艺流程简单，原材料来源充裕18

而且便宜。

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2、用工业级原料代替化学试剂：实验室小量合成时，常用试剂规格的原料20

和溶剂，不仅价格昂贵，也不可能有大量供应。大规模生产应尽量采用化工原21

料和工业级溶剂。小试阶段应探明，用工业级原料和溶剂对反应有无干扰，对22

产品的产率和质量有无影响。通过小试研究找出适合于用工业级原料生产的最23

佳反应条件和处理方法，达到价廉、优质和高产。

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3、原料和溶剂的回收套用：合成反应一般要用大量溶剂，多数情况下反应25

前后溶剂没有明显变化，可直接回收套用。有时溶剂中可能含有反应副产物，26

反应不完全的剩余原料，挥发性杂质，或溶剂的浓度改变，应通过小试研究找27

出回收处理的办法，并以数据说明，用回收的原料和溶剂不影响产品的质量。

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原料和溶剂的回收套用，不仅能降低成本，而且有利于三废处理和环境卫生。

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4、安全生产和环境卫生：安全对工业生产至关重要，应通过小试研究尽量30

去掉有毒物质和有害气体参加的合成反应；避免采用易燃、易爆的危险操作，31

实属必要，一时又不能解决，应找出相应的防护措施。尽量不用毒性大的有机32

溶剂，寻找性质相似而毒性小的溶剂代替。药物生产的特点之一是原材料品种33

多，用量大，化学反应复杂，常产生大量的废气、废渣和废物，处理不好，将34

严重影响环境保护，造成公害。三废问题在选择工艺路线时就要考虑，并提出35

处理的建议。

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三、中试阶段

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1、中试与小试的区别

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小试与中试的区分不仅仅在于投料量的多少、以及所用设备的大小之上，39

两者是要完成不同时段的不同任务。小试主要从事探索、开发性的工作，化学40

小试解决了所定课题的反应、分离过程和所涉及物料的分析认定，拿出合格试41

样，且收率等经济技术指标达到预期要求，就可告一段落，转入中试阶段。中42

试过程要解决的问题是：如何釆用工业手段、装备，完成小试的全流程，并基43

本达到小试的各项经济技术指标，当然规模也扩大了。

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2、为何要中试

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（1）规模不同

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（2）原料来源不同

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（3）搅拌方式不同

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（4）热量的传递方式不同

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（5）反应器的材质不同

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3、中试放大的目的

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中试是从小试实验到工业化生产必经的过渡环节；在生产设备上基本完成52

由小试向生产操作过程地过渡，确保按操作规程能始终生产出预定质量标准的53

产品；是利用在小型的生产设备进行生产的过程，其设备的设计要求，选择及54

工作原理与大生产基本一致；在小试成熟后，进行中试，研究工业化可行工艺，

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设备选型，为工业化设计提供依据。所以，中试放大的目的是验证，复审和完56

善实验室工艺所研究确定的合成工艺路线，是否成熟、合理，主要经济技术指57

标是否接近生产要求；研究选定的工业化生产设备结构，材质，安装和车间布58

置等，为正式生产提供数据和最佳物料量和物料消耗。

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4、中试放大的重要性

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中试就是小型生产模拟试验。中试试是根据小试实验研究工业化可行的方61

案，它进一步研究在一定规模的装置中各步化学反应条件的变化规律，并解决62

实验室中所不能解决或发现的问题，为工业化生产提供设计依据。虽然化学反63

应的本质不会因实验生产的不同二改变，但各步化学反应的最佳反应工艺条件，64

则可能随实验规模和设备等外部条件的不同而改变。一般来说，中试放大是快65

速，高水平到工业化生产的重要过渡阶段，其水平代表工业化水平。

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中试放大是研发到生产的必由之路,也是降低产业化风险的有效措施。

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5、中试放大阶段的任务

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（1）考核实验室提供的工艺路线在工艺设备、条件、原材料等方面在中试69

放大时是否有特殊的要求，是否适合工业化生产。

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（2）验证小试工艺是否成熟合理，主要经济指标是否接近生产要求。

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（3）进一步考核和完善工艺条件，对每一步反应和单元操作均应取得基本72

稳定的数据；进行物料衡算。

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（4）设备材质和型号的选择。

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（5）确定各步反应对传热和传质的要求。放热反应中的加料方式，加料速75

度对反应的影响。

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（6）搅拌器型式和搅拌速度的考察。

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（7）加热/冷却载体的类型及要求(蒸汽、热水、冷盐水)

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（8）提出“三废”的处理方案

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（9）原材料、中间体的物理性质和化工常数的测

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（10）根据中试研究资料制订或修订中间体和成品的质量标准、分析方法