TCU- 溫度控制單元在原料藥多功能車間的應用與分析

柏萌

(天津渤化工程有限公司，天津 300193)

化學原料藥是我國醫藥工業的戰略支柱之一。通過幾十年來的發展，行業已經形成了比較完備的工業體系，具有規模大、成本低、產量高的特點。近年來，隨著國際化學原料藥產業向中國的轉移以及國內對原料藥的巨大需求，我國已成為世界上最大的原料藥生產國之一。中國國內對原料藥的需求預計到2020 年將達到1200 億元，醫藥中間體達到300 億元。

國際化道路是未來原料藥企業發展方向。原料藥的開發和生產是技術含量高以及高附加值的研發制造產業。隨著“一帶一路”的發展戰略，開展原料藥產能的國際合作有著廣闊前景。

隨著醫藥工業的發展，原料藥的結構變得越來越復雜，其產業化也極具挑戰性。原料藥多功能生產線可以完成多個品種的原料藥中間體的生產，為企業實現向高科技領域發展、高精端的原料藥研發及多品種多功能生產提供保障。

1 TCU-溫度控制單元工作原理

TCU—溫度控制單元采用現有的熱能（如蒸汽、冷卻水等），依托廠區現有的基礎設施集成到用來控制工藝設備溫度的單流體系統或二級回路中。這就完成了只有一種傳熱導流體流入到反應容器的夾套中（而不是直接通入蒸汽、冷卻水等）。用戶可以在一個較寬的溫度范圍得到一個密閉的、可重復的溫度控制，可實現-120～300℃控溫，溫度范圍大，精度更高。

2 原料藥多功能車間生產特點

原料藥多功能車間主要是為實現企業向高科技領域發展，及研發生產高精端的原料藥。生產線要完成8 個品種的原料藥中間體的中試生產，采用的工藝、設備等設計思路有以下特點：

1）車間多區域的劃分，實現多個產品的同時生產，打破常規原料藥生產一對一的特點，增加車間和設備的利用率；

2）設備多功能的設計，能夠滿足各種工藝需求，比如高危、高壓、深冷、高溫、強腐、熱敏性、分離難度高等工藝；

3）設備多形式的搭配，單臺設備功能再強大，也不可能解決所有的工藝需求，應考慮多種形式的設備滿足不同工藝需求；

4）設備多規格的布局，能夠兼顧中試產品和商業化產品的通用性；

5）設備多專業的融合，兼顧操作、工藝控制、GMP、EHS、節能等各個專業。

傳統的反應釜夾套均為多介質，已不能適應多功能生產對溫度的精度要求。TCU 溫度控制單元即能完成多個釜的統一控制，又能滿足就近布置的要求，儀表信號均在TCU 控制。TCU 設在設備附近，便于操作且調節精度高。工藝裝置區的儀表信號均在TCU 控制，TCU 設在設備附近。TCU位于車間內并能夠需要滿足車間的防爆要求。

3 TCU 溫控單元與傳統反應釜溫度控制系統在節約、節能方面的對比（見圖1、2）

3.1 公用系統設計采用高、常、低溫系統三合一設計，使用同種循環介質，避免常溫循環水和低溫冷凍水的互串而導致能量的損失，同時避免載熱（冷）劑的反復添加，節約運行成本。

3.2 TCU 溫控單元對反應釜內物料反應控制精度更高，攪拌均勻的情況下±1℃，這能夠完全滿足多功能原料藥生產中對品種和溫度的特殊要求，能完全避免溫度控制不穩定帶來冷熱介質的浪費及產品質量的不穩定。

3.3 TCU 溫控單元能提供一個較寬泛的、密閉的溫度控制系統，可實現-120～300℃控溫，對多功能、多品種的原料藥生產完全適合。并且每個TCU溫控單元是獨立的個體，一旦發生故障，只會對相對應的反應釜產生影響，不會污染其他反應釜，可將事故危害及經濟損失降到最低。

3.4 公用系統采用全閉式系統設計，系統內干凈，保證所有換熱設備的高效運行。

3.5 公用系統采用最小加注量設計，節約一次性載冷劑加注和運行中的最小能量消耗。

3.6 公用系統不再需要不同介質切換時所需的吹掃空氣，節省了壓縮空氣的消耗量。

3.7 車間反應釜不單獨使用蒸汽，集中使用的蒸汽冷凝水可以作為涼水塔的補水，降低水量，防止塔內結垢。

圖1 反應釜流程簡圖（包含TCU-溫度控制單元）

圖2 反應釜流程簡圖（不同循環介質）

4 總結

原料藥多功能生產線對企業向高科技領域發展及高精端的原料藥研發起到重要作用。TCU 溫度控制單元的應用能充分利用廠區內現有的公用工程設施，為多功能生產線順利實施節約建設資金，縮短了建設周期。項目所有溫度、壓力控制系統均在TCU 控制、顯示，且設在設備附近，便于操作且調節精度非常高。

隨著原料藥生產所需的專業人才和規范的設施逐漸向中國集中，國際制藥業向中國的轉移以及中國醫藥市場的高速增長，在不遠的將來中國將成為全球原料藥的生產基地，未來TCU 溫度控制單元在醫藥領域的應用也將越來越廣泛。