化学合成论文3000字_化学合成毕业论文范文模板

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  化学合成论文3000字(一):多功能化学合成原料药车间设计论文
 
  摘要:随着近年来我国医疗水平的进步以及制药行业的迅猛发展,我国作为当前全球做大的原料药以及医药的中间体供应商,在国际市场上具有非常重要作用。为了进一步优化多功能化学合成原料药车间设计,更好地满足多品种及小产量生产要求,应对市场变化,本文现对原料药车间特点及布局要求进行简要分析,并详细探讨车间设计要点与思路。
 
  关键词:多功能、化学合成、原料药、车间设计、设计要点
 
  中图分类号:TQ46文献标识码:A文章編号:1674-098X(2019)10(c)-0058-02
 
  化学合成原料药可分为无菌化学与非无菌化学合成原料药两种,其主要是指在一定条件下,利用化学原料与溶剂等进行的一系列化学反应后得到的具有一定药效产品,再通过精制工序使其满足各种指标原料药。随着近年来我国经济发展与技术进步,使得化学原料药以及精细化工产品的生产已经进入了成熟时期,当前在临床药物治疗中,化学合成药物仍然是最为常用及有效的治疗药物。因在研发化学合成原料药中,周期较短,且对于环境污染及能源消耗较小,所以得到广泛应用及发展。但需要注意的是,对于化学原料药而言其不仅是药物,同时也属于化工产品,在设计原料药车间需满足以上两点要求,还需要确保人员与生存安全,在满足GMP要求同时降低环境污染,减少交叉污染。
 
  1化学合成原料药工艺、车间特点及布局要求
 
  1.1工艺与车间特点
 
  (1)反应步骤较多,且具有较为复杂的反应过程及较长的反应流程;(2)有机溶媒在实际应用中具有易燃易爆特性,且大多数可回收再利用;(3)对于原料药精烘包岗位的洁净度具有一定要求,设计中重难点为防爆问题;(4)具有真空、高温、高压、低温等特殊反应工艺条件;(5)改进生产工艺;(6)呈现小批量、多品种以及间断生产特点;(7)常常会应用到涉毒、涉害及涉腐等特殊性质介质。
 
  1.2布局要求
 
  (1)严格按照二维或三维工艺流程顺序进行布置,同时还需要考虑到能源节约以及物料损耗,尽可能地缩短物料传运的线路;(2)实现原料与成品,人物分流;(3)针对部分房建及特殊设备地面积墙面可采取防腐蚀与易去污措施;(4)对于相似岗位进行集中布置,旨在便于设计相应措施设计;(5)考虑到有毒有害、易燃易爆气体的排放,尽可能地利用厂房自然采光与通风;(6)须严格满足现行关于水、风、气、电、汽、视、讯以及消防等方面规定及规范;(7)严格按照相关规范要求对烘干、精制、过滤及包装等有洁净度要求岗位进行设计;(8)严格按照单元操作,设置不同反应单元,使其满足多种产品生产反应条件要求;(9)车间布局需满足设备安装、更换以及检修要求;(10)预留发展区。
 
  2车间设计要点
 
  2.1建筑形式
 
  多为单层或主体为单层,而局部结构为二层混合结构形式。
 
  2.2工艺研究
 
  合成车间工艺主要为将物料送入合成车间的物料暂存间,经过称量及配料后在投料入反应釜中。经溶解、合成反应以及过滤等多种工序后再转入洁净区,予以精制、离心、干燥以及包装等工序获得产品,最后再将其运输至仓库。
 
  2.3钢平台布局
 
  在原料药车间设计中,最上层钢平台上主要布置有计量罐,将溶剂通过垂直重力的方式加入至下层反应釜中,中间层钢平台上为平行放置的反应釜。为了便于其检修工作,通常将反应釜的距离控制在0.8m以上,同时还需考虑到人流与物流的通过方便,与反应釜之间可能会设置小卫生泵或者冷凝器,因而就要求在设计时确保反应釜横向距离增加至1.5m及以上,纵向距离则增加至2.5m。通常情况下,当反应釜容积在100L及以下时,需设置第一层钢平台宜3m,第二层为6m;若反应釜容积在500L及以上,则第一层钢平台设置5m左右,并设置局部钢平台旨在确保反应釜进料口与计量罐出料口之间存在30cm及以上的高差。鉴于此,需将厂房高度控制在9~10m。
 
  2.4分区布局
 
  需严格按照生产的实际要求对原辅料存放区、中间体存放、成品与包装材料暂存区以及备品备件等生产辅助房间进行合理设置。但对于进入洁净区反应则要求参照洁净管理区内投料,经过滤后方可进入洁净区(D级)。
 
  本车间布局主要是由车间上方将物料送入车间物料的暂存间,再经过配料后再予以投料。对于产品的生产过程需遵循从右到左的顺序,经反应间的溶解、合成、过滤、离心以及干燥等多种工序后再转入洁净区进行下一步的精制、离心、干燥、混料以及包装,最后运输至仓库。在车间的右上方需设置公用工程与辅助设施布置,并确保各个部分的相对独立,旨在确保生产工艺的顺畅性。同时还需设置相应的实验分析室。
 
  因当前我国现有的规范较为严格,对于甲类车间中生产区防爆区与非防爆区的人员及物料进出具有较高要求,从而便造成车间人流物流的混乱设置。因此,可将精制区转移至丙类厂房,使得该车间仅仅只能进行物料合成工艺,将生产区全部放置为防爆区。
 
  2.5化学反应分类
 
  从安全角度上,可将化学反应分为一般反应与危险性较大反应两种类型。对于一般化学反应而言,通常可选择将其布置在一个大房间或若干大空间内;而对于危险性较大反应,则需严格按照建筑、工艺、通风以及消防等各方面进行设计。对于岗位具有剧毒操作性,需加强防护措施并引入泄露报警连锁与局部排风过滤系统,设置单独隔间。
 
  2.6设备布置
 
  一般情况下降反应设备布置于一条线上,各个主设备之间联系较为密切工艺可考虑予以“回”型的布置,并确保相邻反应罐间留出足够距离。小型反应设备可以不设操作平台,直接在地面支撑和操作;大型反应设备可设单设或整体设置操作台。为密切配合反应设备,通常情况下于反应罐上方或者后方上并不会布置计量罐、回流冷凝器以及尾料系統,其位置可随反应罐位置变化而变化。同时可以于反应罐后方与反应罐组设置平行钢架,计量罐以及回流冷凝器设置或者吊装在钢架上以形成一个二层操作台形式。
 
  2.7注意事项
 
  在厂房中,易燃易爆介质贮存量需控制在24h使用量内,并在大量应用有毒有害介质房间,尤其有氢化合成区应该设置相应的天窗,旨在促进H2的排放以及自然采光及通风。采用多层车间设计时,尽可能地对设备采用钢平台以支撑,尽可能地避免穿楼板,旨在便于设备的调整,并预留一定发展空间有助于未来产能调整及工艺改进。
 
  3结语
 
  综上所述,在满足产品要求以及工艺要求前提下,化学合成原料药车间设计需更加关注于车间工艺经济性以及灵活性,根据场址条件以及社会条件差异合理进行车间设计与布局。同时在设计与布局中还需在满足2010版GMP、《建筑设计防火规范》以及《医药工业洁净厂房设计规范》的相关要求的基础上,充分地考虑到实际操作与工艺配置、市场需求之间关系,选择合理方案。
 
  化学合成毕业论文范文模板(二):化学合成有机太阳能电池材料研究概述论文
 
  摘要:人类的未来将面临着能源、水资源、食物、环境、疾病等十大难题,煤、石油、天然气等不可再生能源日益枯竭,因使用常规能源所带来的环境危害也日益严重。为了减少对矿物能源的依赖,加大可再生能源的投入,已经成为国际社会的共识。太阳能作为一种新能源,有着其他能源无法比拟的优势。因此太阳能产品的研究与开发越来越受到广泛重视。硅太阳能电池材料资源有限,材料价格也更高,近年来化学合成有机太阳能电池材料受到青睐,不断取得新的进展。
 
  关键词:有机太阳能电池材料;化学合成;优势;工作原理;展望
 
  1有机太阳能电池材料发展的优势
 
  我国的太阳能电池起步比较晚。1958年我国开始研制太阳能电池;1971年3月在我国发射的第二颗人造卫星--科学实验卫星实践一号上首次应用太阳能电池。近年来我国太阳能电池产业发展迅速,已形成了完整的太阳能电池产业链。
 
  太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的装置,故也称光伏电池。1954年第一块单晶硅太阳能电池诞生,为太阳能光伏发电奠定了基础,成为现代太阳能电池划时代的标志,人们对利用太阳能电池解决能源问题寄予了很大希望。之后陆续发现了基于多晶硅、GaAs材料的太阳能电池,并且具有较高的转换效率。在过去的几十年,硅电池主要由晶体硅,包括单晶硅、多晶硅材料构成,硅电池发展迅速,占有了大约80%~90%的太阳能电池市场。但是硅电池生产成本高、工艺复杂、能耗大、制造条件苛刻;生产过程当中也会产生一些有毒的物质。
 
  相对于硅太阳能电池材料,有机太阳能电池材料具有以下优点:
 
  ①化学结构容易修饰;②能带宽度可调;③加工过程相对简单,器件制作成本较低;④原料来源非常广泛;⑤柔韧性良好,可制备大面积柔性光伏器件等。目前基于聚合物太阳能电池的能量转换效率(PCE)已达到9%。有机小分子太阳能电池起步较晚,但是有机小分子太阳能电池也有自己的优势,与聚合物光伏材料相比,有机小分子光伏材料由于容易合成和提纯、结构容易修饰、迁移率高等优点备受科研工作者的关注。但是目前报道的性能优异的有机小分子光伏材料还较少,基于有机小分子材料的太阳能电池器件的能量转换效率还较低,有机小分子材料有着很大的改进空间,近年来这方面的研究工作也不断有所进展。
 
  2有机太阳能电池的工作原理
 
  太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的器件。与无机太阳能电池不同的是有机太阳能电池中的光电转换过程是在光敏活性层中产生的。其光电转换过程主要经过以下几个步骤:
 
  ①光敏活性层吸收特定波长的光,处于基态的电子被激发到激发态,激发态电子从光敏活性层的HOMO轨道跃迁到LUMO轨道,形成束缚的电子空穴对(激子);②激子迁移到给体材料/受体材料的界面处进行分离,形成自由移动的空穴和电子;③载流子的传输和收集,电子传向阴极,空穴传向阳极,然后分别在阴极和阳极进行收集,产生光伏效应。
 
  2.1光的吸收和激子的产生
 
  在太阳光的照射下,有机太阳能电池中的光敏活性层吸收光子的能量。當太阳光被有机材料吸收后,被激发的电子从光敏活性层的价带跃迁到导带上,而在价带处留出空位,这一空位成为空穴,空穴带有正电荷,这样在材料内部产生电子和空穴对。在有机太阳能电池中,受入射光子激发而形成的电子和空穴则会以束缚的形势存在,我们把这种受束缚的电子--空穴对称为激子。
 
  2.2激子的扩散和分离
 
  激子形成后,各处的浓度不同,激子因浓度的差别而在材料中扩散,到达光敏活性层的异质结界面处,产生给体(D)HOMO能级上的空穴和受体(A)LUMO能级上的电子,即载流子。激子的寿命一般都很短,这样就限制了激子的迁移距离,通常激子的迁移距离都小于10nm,因此距离界面10nm以外的激子就难以传递到给体/受体界面处,就可能发生激子的复合淬灭,对光电转换也没有贡献。这些激发态的激子跃迁复合均能导致光电转换能量损耗。
 
  2.3载流子(电荷)的传输和收集
 
  电荷分离后产生的电子和空穴,在正负极材料功函差产生的内建电场的作用下,电子向阳极传输,空穴向阴极传输。最后只有电极将电子和空穴收集之后才能传输到电路上形成电流和电压。光敏活性层与电极之间存在界面阻抗,这样就形成了界面势垒,载流子的收集效率会比较低。因此在器件的制作过程中有效的降低界面势垒可以大幅增加电荷的收集,从而达到提高转换效率的目的。
 
  3化学合成有机太阳能电池材料的展望
 
  近年来有机太阳能电池发展已取得很大的进展,新结构、新材料层出不穷,光电转化效率不断提高。但是有机太阳能电池还存在以下的主要问题:长期使用会产生光致衰减效应,稳定性较差;大面积电池效率不高;材料无序导致载流子的寿命短,扩散长度小。因此利用化学方法设计合成具有良好光伏性能的新型有机材料尤其是对有机给体材料结构和性能的改进是有机太阳能电池研究的一个重点之一。

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