二、原料药生产主要设备

药物生产条件很复杂，从低温到高温，从真空到超高压，从易燃、易爆到剧毒、强腐蚀性物料等，千差万别。不同的生产条件对设备及其材质有不同的要求，先进的生产设备是产品质量的重要保证，因此，需考虑设备来源、材质和加工方式。同时，反应条件与设备条件之间是相互关联又相互影响的，只有使反应条件与设备因素有机地统一起来，才能有效地进行药物的工业生产。例如，在多相反应中搅拌设备的好坏是至关重要的，当应用骨架镍等固体金属催化剂进行氢化时，若搅拌效果不佳，密度大的骨架镍沉在釜底，就起不到催化作用。再如苯胺重氮化还原制备苯肼时，若用一般间歇反应锅需在0～5℃进行，如温度过高生成的重氮盐分解，会导致发生副反应。假如将重氮化反应改在管道化连续反应器中，使生成的重氮盐来不及分解即迅速转入下一步还原反应，就可以在常温下生产并提高收率。生产原料药典型设备包括反应设备、流体输送机械设备、机械分离设备、蒸发与结晶设备、干燥设备等。

1.反应设备

（1）机械搅拌反应釜　反应釜广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品等行业，是用来完成硫化、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程的压力容器，按其用途还可分为化学反应釜和生物反应釜，两者常见的基本结构形式是相同的，主要有机械搅拌式反应釜、管式反应釜、固定床反应釜、流化床反应釜。图1-4为机械搅拌反应釜，是一种在一定压力和温度下，借助搅拌器将一定容积的两种（或多种）液体以及液体与固体或气体物料混匀，促进其反应的设备。

一台带搅拌的夹套反应釜主要由搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管和一些附件组成。

（2）发酵设备　发酵罐是指用来进行微生物发酵的装置。其主体一般为用不锈钢板制成的主式圆筒，其容积在1m³至数百立方米；发酵罐是一种对物料进行机械搅拌与发酵的设备。该设备采用内循环方式，用搅拌桨分散和打碎气泡，其溶氧速率高，混合效果好。按照发酵罐的通风方式，分为机械搅拌通风发酵罐和非机械搅拌通风发酵罐；按照微生物的生长代谢需要，分为好氧型发酵罐和厌氧型发酵罐。

发酵罐广泛应用于乳制品、饮料、生物工程、制药、精细化工等行业，罐体设有夹层、保温层，可加热、冷却、保温。图1-5为不锈钢发酵罐。

2.流体输送机械设备

（1）泵　离心泵是指靠叶轮旋转时产生的离心力来输送液体的泵，利用叶轮旋转而使液体发生离心运动来工作。在启动前，必须使泵壳和吸入管内充满液体，然后启动电机，使泵轴带动叶轮和液体做高速旋转运动，液体发生离心运动，被甩向叶轮外缘，经蜗壳形泵壳的流道流入泵的出口，图1-6为离心泵。

基本构造是由叶轮、泵体、泵盖、挡水圈、泵轴、轴承、密封环、填料函、轴向力平衡装置等部分组成。

按叶轮数目可分为单级泵、多级泵；按工作压力可分为低压泵、中压泵、高压泵；按叶轮吸入方式可分为单侧进水式泵、双侧进水式泵；按泵轴位置可分为卧式泵、立式泵；也可按输送介质进行分类，如油泵、水泵、凝结水泵、排灰泵、循环水泵等。

（2）气体压缩设备　气体压缩机，是一种将低压气体提升为高压气体的流体输送机械，也是制冷系统的中心，它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力，从而实现压缩→冷凝（放热）→膨胀→蒸发（吸热）的制冷循环。

压缩机分为活塞压缩机、螺杆压缩机、离心压缩机、直线压缩机等。气体压缩设备也是一种机械能转换为气体压力能的动力装置；按排气压力不同，可分为低压压缩机、中压压缩机、高压压缩机、超高压压缩机等；一般低压压缩机为单级式；中压、高压和超高压压缩机为多级式；按压缩介质的不同，可分为空气压缩机、氧气压缩机、氮气压缩机、氢气压缩机等；图1-7为空气压缩机。

（3）真空泵　真空泵是指利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。通俗来讲，真空泵是用各种方法在某一封闭空间中改善、产生和维持真空的装置，常用真空泵包括干式螺杆真空泵、水环式真空泵、往复式真空泵、滑阀式真空泵、旋片式真空泵、罗茨真空泵和扩散真空泵等。图1-8为旋片式真空泵。

3.机械分离设备

（1）板框过滤机　板框过滤机是指不锈钢多层板框式压滤机，如图1-9所示，适用于浓度50％以下、黏度较低、含渣量较少的液体作密闭过滤。板框压滤机的操作是间歇的，每个操作循环由过滤、洗涤、卸渣、整理和组装四个阶段组成。用泵将滤浆压入机内，从小孔道进入框内。滤液穿过滤布到达板侧，经板面沟槽流集下方，经排液孔口排出，固体物则积存于框内形成滤饼，直到整个框的空间都填满为止。滤饼的洗涤液沿着与滤液相同的通道通过滤饼，进行洗涤。洗涤阶段结束后，松开板框，进入卸渣、整理阶段。

（2）真空过滤机　真空过滤机是以真空负压为推动力实现固液分离的设备，在结构上，过滤区段沿水平长度方向布置，可以连续完成过滤、洗涤、吸干、滤布再生等作业。圆盘式真空过滤机如图1-10所示。

真空转鼓压滤机的主要部件为一水平转筒。安装在真空转轴上，其长度与直径之比约为0.5～2，滤布蒙在筒外壁上，浸没在滤浆中的过滤面积约占全部面积的30％～40％。筒壁按周边平分为若干段，各段均有导管通至轴心处，但各段在筒内并不相通。中空转轴的一段有分配头，与从筒壁各段引来的连通管相接。通过分配头，圆筒旋转时其壁面的每一段，可以依次与处于真空下的滤液罐或鼓风机（正压下）相通。每旋转一周，对任何一部分表面来说，都顺次经历过滤、洗涤、吹干、吹松、卸渣等阶段。因此，每旋转一周，对任何一部分表面来说，都经历了一个操作循环。

（3）离心分离机　离心分离机有一个绕本身轴线高速旋转的圆筒，称为转鼓，通常由电动机驱动。悬浮液（或乳浊液）加入转鼓后，被迅速带动与转鼓同速旋转，在离心力作用下各组分分离，并分别排出。通常，转鼓转速越高，分离效果越好。

离心分离机是利用离心作用，分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械，又称离心机，外形如图1-11所示。工业用离心分离机按结构和分离要求，可分为过滤离心机、沉降离心机和分离机三类。分离机仅适用于分离低浓度悬浮液和乳浊液，包括碟式分离机、管式分离机和室式分离机。

4.蒸发与结晶设备

（1）蒸发设备　蒸发是将溶液加热到沸腾，使其中部分溶剂汽化并被除去，从而提高溶液的浓度或使溶液浓缩到饱和而析出溶质的操作。蒸发设备又称蒸发器，主要由加热室和蒸发室两个部分组成。加热室是用蒸汽将溶液加热并使之沸腾的部分，但有些设备则另有沸腾室。蒸发室又称分离室，是使气液分离的场所。加热室（或沸腾室）中沸腾所产生的蒸气带有大量的液沫，到了空间较大的分离室，液沫由于自身凝聚或室内的捕沫器等的作用而得以与蒸气分离。蒸气常用真空泵抽引到冷凝器进行凝缩，冷凝液由器底排出。

为了强化蒸发过程，工业上应用的蒸发设备通常是在沸腾状态下进行的，因为沸腾状态下传热系数高、传热速度快。并且根据物料特性及工艺要求采取相应的强化传热措施，以提高蒸发浓缩的经济性。

冷却液体载冷剂的蒸发器常用的有卧式蒸发器、立管式蒸发器和螺旋管式蒸发器等，图1-12为卧式蒸发器。

（2）结晶设备　结晶设备又称结晶器，是用于进行结晶操作的设备，使饱和溶液达到一定程度的过饱和而析出晶体。从固体物质的不饱和溶液里析出晶体，一般要经过下列步骤：不饱和溶液→饱和溶液→过饱和溶液→晶核的发生→晶体生长等过程。

可按照是否去除溶剂来分类，可在常压或减压下操作。此外，结晶器也可分为间歇操作式和连续操作式，以及搅拌式和不搅拌式等。根据不同的产品工艺要求，连续结晶装置可以由一台结晶器与加热器、冷凝器等组成，也可由多台串、并联与加热器、冷凝器等组成真空蒸发结晶器和真空冷却结晶器。图1-13为单效自动控制连续蒸发结晶器。

5.干燥设备

干燥器是通过加热等方法使物料中的湿分汽化逸出，以获得规定湿含量的固体物料的机械设备；可按操作过程、操作压力、加热方式、湿物料运动方式、结构等不同特征进行分类。

按操作过程分类，干燥器分为间歇式和连续式两类。按操作压力，干燥器分为常压干燥器和真空干燥器两类；在真空下操作，可降低空间的湿分蒸汽分压而加速干燥过程，也可降低湿分沸点和物料干燥温度，使得蒸汽不易外泄，因此真空干燥器适用于干燥热敏性、易氧化、易爆炸和有毒物料以及湿分蒸汽需要回收的场合，图1-14为回转式真空干燥器。

按湿物料的运动方式分类，干燥器可分为固定床式、搅动式、喷雾式和组合式；按结构分类，干燥器可分为厢式干燥器、输送机式干燥器、滚筒式干燥器、立式干燥器、机械搅拌式干燥器、回转式干燥器、流化床式干燥器、气流式干燥器、振动式干燥器、喷雾式干燥器以及组合式干燥器等多种。

一般情况下，根据供热方式分类，有以下四类。

（1）对流干燥器　应用最广的一类干燥器，包括流化干燥器、气流干燥器、厢式干燥器、喷雾干燥器、隧道式干燥器等。

（2）传导干燥器　包括螺旋输送干燥器、滚筒干燥器、真空耙式干燥器、冷冻干燥器等。

（3）辐射干燥器　通过辐射传热，将湿物料加热进行干燥。电加热辐射干燥器用红外线灯照射被干燥物料，使物料温度升高而干燥。煤气加热干燥器则燃烧煤气将金属或陶瓷辐射板加热到400～500℃，使之产生红外线，用以加热被干燥的物料。辐射干燥器生产强度大，设备紧凑，使用灵活，但能量消耗较大。

（4）介电干燥器　将被干燥物料置于高频电场内，利用高频电场的交变作用将物体加热进行干燥。这种加热的特点是物料中含水量越高的部位，获得的热量越多。由于物料内部的含水量比表面高，因此物料内部获得的能量较多，物料内部温度高于表面温度，从而使温度梯度和水分扩散方向一致，可以加快水的汽化，缩短干燥时间。