原料藥合成工藝設(shè)計方面的安全分析探討

劉士晶

摘要：對于現(xiàn)代化工醫(yī)藥生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)來說，原料藥的合成工藝設(shè)計，需要重點關(guān)注到后續(xù)操作環(huán)節(jié)的危險要素和安全控制。本文首先對原料藥合成制備過程中，可能存在的危險性因素，進行了分析與論述，包括了常見的輔料、溶劑、操作、反應(yīng)、化工和蒸餾等多個方面；其次，提出了原料藥合成工藝的安全設(shè)計方法，希望能為該領(lǐng)域關(guān)注者提供有益參考。

關(guān)鍵詞：原料藥；合成工藝；安全分析；工藝設(shè)計

引言：

隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展以及科學技術(shù)水平的提升，國內(nèi)化工醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)，特別是原料藥合成工藝設(shè)計方面的安全性和有效性等，得到了社會各界的高度重視。在我國現(xiàn)代化工產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的過程中，安全性與穩(wěn)定性要素，成為了影響行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵性要素。因此，如何這一背景下，制定出更加有效的安全設(shè)計方案，提升原料藥合成工藝設(shè)計的安全性，成為了相關(guān)領(lǐng)域工作人員的工作重點之一。

一、原料藥合成制備過程中存在的危險性因素

（一）輔料與溶劑

與傳統(tǒng)的化工原料藥生產(chǎn)工藝相比，新型的化工原料藥生產(chǎn)工藝中，不僅包括了傳統(tǒng)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的各項要素，同時也是多個反應(yīng)釜可以同時進行操作的一種反應(yīng)。將多個反應(yīng)釜的產(chǎn)物，匯合進入到下一個程序中，很少會采用塔設(shè)備進行反應(yīng)合成。在原料藥合成工藝設(shè)計中，主要的化工原料為化學藥品。其中很大一部分，都被列入到了重點監(jiān)管危險化學品名錄當中。一般來說，堿類、無機鹽和無機酸等無機化合物之外，還有有機酸、苯、酚和酯類有機化合物。化工原料當中，酸性和堿性材料，都會在不同程度上，對設(shè)備與管道等造成腐蝕。部分具有揮發(fā)性質(zhì)的氫氟酸和鹽酸等，會對人體造成危害[1]?；馂?zāi)類別為甲類和乙類的有機化工原料與有機溶劑，特別是其中的低沸點和低閃點類物料，具有易揮發(fā)以燃燒爆炸的危害。

（二）操作與反應(yīng)

原料藥合成的實際操作過程中，還會因為環(huán)境要素以及操作人員的行為要素等方面因素的影響，而導(dǎo)致出現(xiàn)化工原料藥合成的部分化學反應(yīng)，比如氯化反應(yīng)或者硝化反應(yīng)等，出現(xiàn)不可控的危害。比如，部分化工原料藥合成反應(yīng)中，會生成大量的氣體或者釋放出大量的熱量。如果不能夠?qū)Υ朔N類型反應(yīng)的速率與反應(yīng)量進行控制，在反應(yīng)之后不能都對產(chǎn)生的熱量或者氣體進行及時地轉(zhuǎn)移，會導(dǎo)致設(shè)備超壓，出現(xiàn)嚴重的沖料甚至是爆炸事故。再比如，在生產(chǎn)操作中，從儲油罐當中進行有機物料的抽取時，速度不宜過快。如果速度過快可能會導(dǎo)致靜電的產(chǎn)生，在遇到明火時，會導(dǎo)致嚴重的爆炸事故。

（三）化工蒸餾

化工原料藥合成中，化工蒸餾的安全性問題，主要體現(xiàn)在有機溶劑的蒸餾環(huán)節(jié)。比如，在對醇類、烷類、醚類、苯類和酯類等有機溶劑進行蒸餾萃取時，生產(chǎn)過程中不參與化學反應(yīng)?；ふ麴s主要是根據(jù)液體混合物在不同溫度下的揮發(fā)速度不同，使其各部分的組成，在不同階段進行揮發(fā)。此種方式在化工原料藥合成中的應(yīng)用效率較高，并且因其具有較好的適應(yīng)性，可以廣泛地應(yīng)用到各種不同類型產(chǎn)品的提純與溶劑回收工作中。但是在實際的操作中，工作人員需要注意到，有機溶劑本身具有較為明顯的易燃易爆炸的特征，特別是在密閉和高溫的蒸餾環(huán)境中，如果排氣不及時或者不通暢，都會導(dǎo)致系統(tǒng)壓力過大，而造成嚴重的損害。

二、原料藥合成制備工藝安全設(shè)計方法

根據(jù)前文的分析和論述可以基本上了解到，化工原料藥合成中，會因為多種不同的因素，而在生產(chǎn)制備中出現(xiàn)危險狀況，對此，要采取有效的措施，全面地控制生產(chǎn)技術(shù)安全，減少意外事故的發(fā)生。

（一）合成節(jié)點科學劃分

對于化工原料藥合成操作來說，合成節(jié)點的劃分，也可以被稱為間歇操作。此種操作模式，具有較為明顯的時間性特征。通常情況下，化工原料藥合成過程中，人為操作環(huán)節(jié)較多，并且各個操作步驟之間，會存在著頻繁切換的特征?；ぴ纤幒铣晒?jié)點的劃分，需要按照主要物料的走向以及既定的流程進行劃分。此種間歇性操作模式，會使化工原料藥合成節(jié)點的選取更加合理。例如，在操作中，將物料混合、化學反應(yīng)、原料過濾、冷卻分離、精制包裝等多個環(huán)節(jié)的連接點，作為化工原料藥合成的節(jié)點。但是因為部分步驟，對應(yīng)的P&ID;的范圍較小，在節(jié)點選取上，可能會出現(xiàn)參數(shù)重復(fù)的情況，進而導(dǎo)致最終混合和均質(zhì)劃分作為一個節(jié)點，過濾與包裝作為另一個節(jié)點。在此環(huán)節(jié)需要注意的是，同一個節(jié)點可以包含一張或者多張P&ID;，但是對于化工原料藥合成設(shè)計來說，仍需要確保每個節(jié)點的獨立性與完整性[2]。

（二）節(jié)點偏離參數(shù)確定

化工原料藥合成中，節(jié)點偏離參數(shù)確定主要是根據(jù)正常工藝參數(shù)值的實際情況，進而引出出現(xiàn)此種情況的主要原因，分析可能導(dǎo)致的后果。在實際的操作中，對化工原料藥合成的節(jié)點偏離參數(shù)確定時，最常見的方法是引導(dǎo)詞法，即“參數(shù)+引導(dǎo)詞=偏離”。當相關(guān)負責人員提出，在某一節(jié)點使用的引導(dǎo)詞初始清單之后，可以看出引導(dǎo)詞與工藝參數(shù)一一對應(yīng)，二者對應(yīng)的單元即為偏離。但是，工作人員還需要明確，并非所有的組合，均可以給出有意義的偏離。在實際操作中，要根據(jù)具體的情況進行分析。

（三）風險等級有效評估

除了設(shè)計方案之外，在化工原料藥合成中的安全設(shè)計中，最為重要的一環(huán)，是對生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，可能出現(xiàn)的風險性因素進行科學有效的等級劃分。一般來說，化工原料藥合成中的風險等級評估，是應(yīng)用到危險工況現(xiàn)有安全設(shè)施是否充分的重要方法。通過此種方式，可以有效地判斷出，生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工作人員，是否已經(jīng)將危險性因素控制到了能夠接受的范圍之內(nèi)。風險等級評估，應(yīng)該包括全部節(jié)點偏離可能導(dǎo)致的工況后果。最常用的方法為二維平面矩陣評估方法。此種方法在實際的應(yīng)用中，可以對出現(xiàn)高風險的工況進行預(yù)判，根據(jù)評估得到的結(jié)果，采用相應(yīng)的保護層分析方法，完成后續(xù)操作。例如，在利用風險評估方法，對化工原料藥合成中的風險性要素進行評估與分析，就應(yīng)用了二維平面分析的風險矩陣分析方法。該風險矩陣在應(yīng)用中，主要是通過將某一工況出現(xiàn)的頻率P，與其對應(yīng)結(jié)果的嚴重性S相互聯(lián)系，最終得出風險R=F（P，S），其中，P和S分別是二維坐標軸中點F的橫坐標和縱坐標，在排除保護措施的條件下，可以對工況的嚴重程度進行直接判斷。

總結(jié)：

綜上所述，原料藥合成環(huán)節(jié)中，會受到環(huán)境當中多種不同因素的影響。環(huán)境中的影響因素相對復(fù)雜，會使原料藥合成工藝設(shè)計的安全性變得不穩(wěn)定。對此，相關(guān)領(lǐng)域的工作人員，要對可能導(dǎo)致原料藥合成工藝設(shè)計安全性喪失的因素進行統(tǒng)計與分析，在對生產(chǎn)和制備方案進行設(shè)計中，要對合成節(jié)點進行科學劃分，確定節(jié)點偏離的參數(shù)，同時對風險等級進行有效地評估，以此推動化工醫(yī)藥行業(yè)的整體發(fā)展。

參考文獻：

[1]杜爽，梁毅.化學合成原料藥申報過程中起始物料的選擇與控制[J].中國醫(yī)藥工業(yè)雜志，2018，49（08）：1172-1176.

[2]孫越.化工原料藥項目安全設(shè)計要點的探討[J].化工與醫(yī)藥工程，2017，38（06）：27-30.