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左磷右胺盐生产中离心分离过程研究

[来源:原创] [作者:不详] [日期:12-09-01] [热度:]

 

                                 左磷右胺盐生产中离心分离过程研究
                      
刘丽艳1,周普振2,宁双波2,张煜2,谭蔚1,乔琳1
    (1
.天津大学化工学院,天津300072;2.东北制药总厂,辽宁沈阳110026)
    
摘要:针对左磷右胺盐生产中使用的普通下出料离心机存在的过滤分离效率低、滤饼卸除困难等问题进行了研究。采用加入乙醇的方法,来降低结晶液黏度,改善了结晶液过滤分离的特性。选择了装配有撇液装置的抖袋离心机作为结晶液离心分离的设备,并进行了工业化试验。结果表明:与普通下出料离心机相比,抖袋离心机具有良好的密封性,抖包效果好,基本无滤饼残留,过滤时间短,出料量大,生产效率较普通下出料离心机大幅度提高。研究结果为左磷右胺盐生产中离心分离设备的选择提供了一定的依据,为后续工业生产效率的提高及工作环境的改善奠定了基础。
    
关键词:左磷右胺盐;离心分离;抖袋离心机
    
中图分类号:TQ 46591文献标识码:A文章编号:1005-9954(2012)01-0014-04
    
本文对一种抗生素生产工艺中的离心分离过程进行了研究,该抗生素属广谱抗菌药,其杀菌机理是抑制细胞壁的合成,是一种无抗原性、毒性小、化学稳定性好的抗菌药物,在内科、儿科、五官科等中都有广泛的应用。左盐,又叫左磷右胺盐,全称()--1,2-环氧丙基磷酸(+)苯乙胺盐,是化学合成抗生素过程中的一种重要中间体,左盐的生产质量和成本直接关系到抗生素的质量和生产效益。
    1·
生产工艺
    
1是典型的左盐生产工艺[1],通过2种反应得到的左盐物料在经过工艺2后再进行后续生产。
              
    
由于反应1和反应2,以及工艺1中都存在大量过量的反应物和杂质,使得左盐产物纯度很低,必须进行工艺2(流程见图2)才能得到符合生产要求的中间体———精左盐,用于下一步反应,因此工艺2的生产效果直接影响最终产品的质量,必须加以严格控制。
            
    
目前在工艺2中,物料的脱水过程存在着卸料困难、过滤产品质量差、生产效率低等问题。本文针对这一过程进行了研究,目的在于降低过滤难度,提高产品质量和收率,同时减小劳动强度,降低能源消耗,保障生产安全,放大反应规模,减少环境污染。
    2·
物料过滤特性
    2
1物料特性
    
本文试验的物料为工艺2中料液,是将粗左盐通过一定物理化学过程变为精左盐,精左盐再通过一系列反应得到左盐结晶液,其主要成分有左盐、乙醇、水和杂质等,各主要成分的质量分数如表1所示。
            
    
从表1中可以看出,左盐的质量分数仅为0139—0164,结晶液中大部分物质为乙醇和水,为得到精左盐需要除去大量的液体成分,因此液相性质对于脱水过程至关重要[2]。选用乌氏黏度计和密度瓶分别对左盐结晶液液相黏度和密度进行测量,得到结晶液液相黏度为4816 mPa·s,密度为0929 7 g/cm3。由数据可知,液相黏度过大,将是阻碍过滤分离的一个主要因素,必须降低液相黏度,同时选择合适的分离设备,才能实现工艺2生产的高效和高质量。
    2
2改变物料过滤特性试验研究
    
从表1中可以看出,物料中除左盐外,质量分数较大为乙醇和水,且这2种物质黏度较低,又都不参与反应,可以推断加入这2种物质对后续工艺和产品质量影响不大。与此同时,乙醇和水作为溶剂,能够溶解物料中的杂质等物质,从而达到降低结晶液黏度的目的。本课题组前期在左盐物料黏度性质及关联方面已经进行了系统研究工作,相关研究结果见文献[1]。结果表明,乙醇对于降低物料液相黏度有很好的效果,黏度变化的具体情况在文献[1]中的图2中已经给出,最终确定加入一定量乙醇对生产最为有利。
    3·
过滤分离过程
    3
1过滤设备选型
    
过滤分离是制药过程中的一个重要的单元操作,对产品质量与收率有着重要的影响。一般将其分为以下几种:在抗生素发酵液过滤中,多采用真空转鼓过滤机、碟片式超速离心机和板框压滤机等;合成药物中间体过滤或结晶体过滤,多采用密闭的带式或鼓式过滤机等;药物制剂粉末过滤,一般采用滤布、滤网或滤纸过滤,也可用金属粉末烧结管;天然药的药汁过滤,一般采用超速离心机或超滤膜过滤等;注射类药液的灭菌过滤,多采用微孔膜过滤等。
    
工艺2属于药物中间体过滤,需要除去其中的液体,得到精左盐固体,根据一般制药固液分离操作分类,应选择密闭的带式或鼓式过滤机。从图2左盐生产工艺2流程图可以看出,为了回收其中的有效成分,分离后的母液要经过多次套用。母液套用次数越多,液相黏度将越大,分离越不容易进行,因此除了满足一般的过滤条件外,还需要适应液相黏度要求。而正是由于液相黏度较大,目前左盐生产厂家正在使用的普通下出料离心机由于无撇液装置,难以控制滤饼层上方滤液量,严重影响进料量和分离效率,且该离心机需要人工清理滤饼层,滤饼残留现象严重,影响离心机的连续使用。为此,经过对分离设备性能分析,本文选择抖袋离心机作为工艺2中生产设备,进行现场小试,并与普通下出料离心机进行对比研究。图3和图4分别为普通下出料离心机和抖袋离心机的示意图。
             
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2试验方案
    
试验选择的是结晶液二次脱水,物料分别采用套用1次和3次的母液,具体试验情况如表2所示。试验分别采用抖袋离心机和普通下出料离心机。
    
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3试验结果与分析
    
离心机分离物料分为5个步骤:进料-甩白-洗醇-甩干-卸料,如表3所示。试验时间、滤饼残余情况和最终得到的产品质量是评价一个设备生产能力的基本因素,本试验选取以上因素进行对比,具体试验结果见表3。
    
从表3中可以看出,对于母液套用1次的一次脱水过程(试验1#5#),2种离心机在各个步骤以及最终出料情况上基本相同,2种设备运行总时间相同,均为92 min,且普通下出料离心机出料量比抖袋离心机大12 kg,即每min多出料013 kg,可见在该物料特性情况下,2种离心机同样适用。

    
对比表3的数据,在离心分离的各个步骤中,洗醇和卸料的时间在每组试验中均相同,因此试验时间的差别取决于进料、甩白和甩干所用的时间。对于同种离心机,母液套用次数越多,进料、甩白和甩干的时间越长;脱水次数越多,甩白时间越长,进料和甩干时间不变或增加。对于2种离心机,除母液套用1次的一次脱水外,在其他试验情况下有很大的差别。在母液套用次数和脱水次数相同时,抖袋离心机进料、甩白和甩干的时间都明显低于普通下出料离心机,工时缩短近一半。根据试验条件对比可知,抖袋离心机工作时间短的原因在于其有撇液装置,保证了分离过程的顺利进行。
    
离心机内滤饼残余情况对于过滤分离的质量和效率有较大的影响,抖袋离心机一次脱水后卸料干净,无滤饼层残余,使得二次脱水效果较好;而普通下出料离心机卸料不彻底,导致滤饼大量残留,严重影响二次脱水的进行。
    
分离效率是保证生产能力的重要因素,在离心机分离过程中定义分离效率为出料量与操作总耗时的比值,经过计算得到各组试验效率,如图5所示。1—4号为抖袋离心机,生产效率随着脱水次数和母液套用次数的增多而减小,但母液套用3次的二次脱水时效率仍较高,基本可以达到10 kg/min。5—8号为普通下出料离心机效率,除母液套用1次的一次脱水效率较高,与抖袋离心机相近外,其他情况下,效率均在05 kg/min以下。
             
    4·
结论
    
左盐生产工艺2作为左盐生产的重要组成部分,其产品质量与收率直接影响后续反应的进行与生产能力。本文通过对左盐料液的特性分析可知,左盐料液的黏度大,对过滤操作带来极大的影响,而乙醇作为左盐结晶液中的一种溶剂,它的存在必然不会影响物料性质,因此本文采用在料液中加入一定量的乙醇降低黏度的方法(即洗醇),以改善左盐结晶液的过滤特性。在此基础上,针对目前工艺2中使用的普通下出料离心机存在的处理能力低,需要人工清理滤饼层等问题,通过选取的抖袋离心机进行试验,表明由于撇液装置的存在,过滤效率显著提高,并且抖包效果好,滤包上基本没有残留滤饼,无需人工清理,全自动进出料,大幅度降低了劳动强度,提高了生产效率。而且该离心机密闭消耗好,减小了母液的损失,完全适用于左盐生产过程。
参考文献:
1]乔琳,谭蔚,崔波,等.左磷右胺盐母液黏度测定与关联[J].化学工程,2011,39(1):66-69
2]丁启圣,王维一.新型实用过滤技术[M].2版.北京:冶金工业出版社,2005
3]康勇,罗茜.液体过滤与过滤介质[M].北京:化学工业出版社,2008
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6]施震荣,姚公弼,刘长星,等.工业离心机选型及机型[J].化工设备设计,1997,34(3):34-39
7]陈冠胜,唐晋滨.翻袋式离心机在原料药固液离心分离工艺上的应用[J].机电信息,2005(8):50-53
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