结合gPROMS模拟和圆锥磨实验实现连续制药过程的应用分析

连续制药工艺中的重要单元设备圆锥磨的叶轮转速、筛网尺寸等过程参数,会影响药物颗粒大小,进而对成品片剂的质量产生重要影响。介绍了模拟过程所需材料、设备及研究方法,以叶轮转速为切入点,通过建模模拟结合中试实验数据评估工艺参数在锥形研磨过程中的影响,并讨论gPROMS为代表的图形化工业软件的效用。结果表明:图形化工业软件是一种辅助效果很好的可以节约成本的辅助工具,但其模型是基于经典理论构建,导致其并不全面,因此利用图形化工业软件模拟对制药过程的研究仍需结合实验或实际实验数据对模型进行优化。

基于gPROMS的渗透汽化过程分析与优化

本文采用Fick定律描述传质过程、Arrhenius方程描述扩散系数,建立用于乙酸酯化生产乙酸乙酯过程中粗酯渗透汽化分离计算过程的数学模型,在gPROMS软件中采用联立方程法对模型进行求解。在实际应用中采用单级膜组件较难达到分离要求,采用膜组件串联流程分离粗酯,以乙酸乙酯产品摩尔分数0.990为分离要求,以膜系统年度总费用最小为目标函数,优化膜系统的膜组件级数和单级膜组件面积。考察进料条件包括进料流率、温度和组成对最优膜系统的影响,指导不同进料条件下的优化设计。结果表明:采用3级单级膜面积为260 m^2的膜组件时,膜系统总费用较低。随着进料流率的增大,最优单级膜面积增大,当膜面积超过370 m^2时最优膜组件级数由3级增加为4级;随着进料温度的升高,最优单级膜面积减小,最优膜组件级数不变;随着进料组成中乙酸乙酯含量升高,最优单级膜面积减小,当采用2级膜组件完成分离任务时单级膜组件面积小于370 m^2,最优膜组件级数减少为2级。

脱乙基型催化剂上二甲苯异构化反应动力学研究

采用微型固定床反应装置研究在SKI-210脱乙基型C8芳烃异构化催化剂(简称SKI-210催化剂)上二甲苯异构化反应动力学。反应网络包括3种二甲苯异构体之间的异构化主反应以及二甲苯的歧化副反应,以Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson(LHHW)方程模拟反应速率,使用gPROMS软件拟合得到反应动力学参数,建立了一级反应动力学模型并对模型进行检验。结果表明:在SKI-210催化剂上3种二甲苯相互转化的反应网络符合实验数据;该模型能预测二甲苯异构化反应的产物分布,模型对产物摩尔分数的预测标准偏差在0.0002~0.0152,模型预测值与实测值吻合良好。利用该模型进行模拟分析,考察了反应条件对对二甲苯(PX)收率和选择性的影响,发现在反应温度380℃、反应压力0.6 MPa、质量空速15 h^(-1)下,PX收率可达24.6%,为工业反应器的操作优化奠定了动力学模型基础。