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[原料药] 分层后体积

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药徒
发表于 2025-7-15 15:37:17 | 显示全部楼层 |阅读模式

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向反应釜中加入 700 kg 浓盐酸 36%、160 kg 中间体 3(固体),氮气保护条件
下搅拌溶解,升温至 60~65 ℃,搅拌反应 6 h。反应结束后,降温至 20~30 ℃,加
入去离子水 300 kg 和二氯甲烷 980 kg,搅拌,静置分层。有机层按危废外运处理,
水层转入反应釜中再加入 200 kg 纯化水和 500 kg 二氯甲烷,缓慢滴加30%氢氧化
钠水溶液 350 kg,控制滴加温度 15 ℃以下。再缓慢滴加碳酸钠水溶液 250 kg,调
节 pH 至 6~7,搅拌 1 h,静置分层。水层通过管道输送至厂区废水处理站,有机层
至反应釜中并加入无水乙醇 800 kg,50 ℃以下减压浓缩 3 h。加入活性炭和无水乙
醇混合液 400 kg,通入氮气保护,搅拌下升温至 60℃。


如上述操作,分层后如何确定水层和有机层的体积,如果无法确定反应釜选型是按最大体积进行选择吗?

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药师
发表于 2025-7-15 20:15:15 | 显示全部楼层
有专用的萃取罐,找一个专业厂家,它会告诉你如何做。
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药徒
发表于 2025-7-15 20:18:55 | 显示全部楼层
你提出的问题是工艺设计中的典型工程放大问题,核心在于:

> **如何判断分层后水层和有机层的体积比例,以及在不确定分层体积前提下如何进行反应釜选型?**

我们逐步分析如下:

---

一、如何判断水层与有机层的体积?

通常分层后的体积**无法通过物料加入量直接计算**,因为存在以下变量:

* 成分之间有**溶解作用或部分互溶**(如DCM会微溶于水、乙醇与水互溶);
* 反应后体系**体积非理想线性增加**,尤其涉及气体逸出或温度波动;
* 盐酸与中间体反应后水层中的盐和有机物杂质会改变**比重与分层行为**。

但可以通过以下方法来估算分层体积比例:

1. **经验分层比参考**

* 以**二氯甲烷-水体系**为例,二氯甲烷密度约 **1.33 g/cm³**,通常位于**下层**;
* 在不完全互溶前提下,可初步估算按**1:1 \~ 1.5:1的有机层:水层体积比**分层;
* 若含乙醇,可能稍微提高有机层体积(乙醇偏有机,但能与水互溶);

2. **实验模拟法**

* 在小试或中试阶段,按相同比例(或简化比例)进行分层试验,实测分层体积;
* 若有历史批次数据,更为可靠。



二、反应釜如何选型?

在设计放大或设备选型时,**应按最大体积进行反应釜选择**,尤其在有分液、两相体系时。

推荐做法:

1. **流程阶段进行体积平衡计算**

可按每一步的加料量、反应条件估算总体系体积,比如:

| 操作阶段   | 加入物料                               | 状态    | 累计估算体积(kg ≈ L) |
| ------ | ---------------------------------- | ----- | -------------- |
| 第一阶段   | 盐酸 700kg + 固体 160kg                | 溶液    | \~ 850 L(反应前)  |
| 分层前加入  | 水300kg + DCM 980kg                 | 分层    | \~ 2130 L(两相)  |
| 二次分层前  | 水200kg + DCM 500kg + NaOH + Na2CO3 | 分层    | \~3200 L       |
| 萃取回收阶段 | 加乙醇800kg + 活性炭乙醇400kg              | 有机相浓缩 | \~ 1200 L      |

在二次分液前后是物料体积的高峰,**建议设备设计容量 ≥ 3500 L(带余量)**

2. **考虑操作余量**

工业反应釜通常保留**20\~30%操作余量**(即实际液体不超过80%体积),避免:

* 液面波动溢出;
* 搅拌效率不足;
* 控温困难。

例如若体系最大体积 3200 L,反应釜推荐公称容积 **4000\~5000 L**。


三、实际选型建议总结:

| 考量因素       | 建议做法                          |
| ---------- | ----------------------------- |
| 无法确定分层体积   | 做小试或中试分液实验,记录体积比例             |
| 分层后体系体积变化大 | 按最大叠加体积估算,设备预留余量              |
| 选型基准       | 选用 **最大体系总体积×1.2\~1.3** 的设备容积 |
| 分层难处理      | 设计带有**分液口或下放料口**的反应釜,方便分层液体排出 |


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