TCU- 温度控制单元在原料药多功能车间的应用与分析

柏萌

(天津渤化工程有限公司，天津 300193)

化学原料药是我国医药工业的战略支柱之一。通过几十年来的发展，行业已经形成了比较完备的工业体系，具有规模大、成本低、产量高的特点。近年来，随着国际化学原料药产业向中国的转移以及国内对原料药的巨大需求，我国已成为世界上最大的原料药生产国之一。中国国内对原料药的需求预计到2020 年将达到1200 亿元，医药中间体达到300 亿元。

国际化道路是未来原料药企业发展方向。原料药的开发和生产是技术含量高以及高附加值的研发制造产业。随着“一带一路”的发展战略，开展原料药产能的国际合作有着广阔前景。

随着医药工业的发展，原料药的结构变得越来越复杂，其产业化也极具挑战性。原料药多功能生产线可以完成多个品种的原料药中间体的生产，为企业实现向高科技领域发展、高精端的原料药研发及多品种多功能生产提供保障。

1 TCU-温度控制单元工作原理

TCU—温度控制单元采用现有的热能（如蒸汽、冷却水等），依托厂区现有的基础设施集成到用来控制工艺设备温度的单流体系统或二级回路中。这就完成了只有一种传热导流体流入到反应容器的夹套中（而不是直接通入蒸汽、冷却水等）。用户可以在一个较宽的温度范围得到一个密闭的、可重复的温度控制，可实现-120～300℃控温，温度范围大，精度更高。

2 原料药多功能车间生产特点

原料药多功能车间主要是为实现企业向高科技领域发展，及研发生产高精端的原料药。生产线要完成8 个品种的原料药中间体的中试生产，采用的工艺、设备等设计思路有以下特点：

1）车间多区域的划分，实现多个产品的同时生产，打破常规原料药生产一对一的特点，增加车间和设备的利用率；

2）设备多功能的设计，能够满足各种工艺需求，比如高危、高压、深冷、高温、强腐、热敏性、分离难度高等工艺；

3）设备多形式的搭配，单台设备功能再强大，也不可能解决所有的工艺需求，应考虑多种形式的设备满足不同工艺需求；

4）设备多规格的布局，能够兼顾中试产品和商业化产品的通用性；

5）设备多专业的融合，兼顾操作、工艺控制、GMP、EHS、节能等各个专业。

传统的反应釜夹套均为多介质，已不能适应多功能生产对温度的精度要求。TCU 温度控制单元即能完成多个釜的统一控制，又能满足就近布置的要求，仪表信号均在TCU 控制。TCU 设在设备附近，便于操作且调节精度高。工艺装置区的仪表信号均在TCU 控制，TCU 设在设备附近。TCU位于车间内并能够需要满足车间的防爆要求。

3 TCU 温控单元与传统反应釜温度控制系统在节约、节能方面的对比（见图1、2）

3.1 公用系统设计采用高、常、低温系统三合一设计，使用同种循环介质，避免常温循环水和低温冷冻水的互串而导致能量的损失，同时避免载热（冷）剂的反复添加，节约运行成本。

3.2 TCU 温控单元对反应釜内物料反应控制精度更高，搅拌均匀的情况下±1℃，这能够完全满足多功能原料药生产中对品种和温度的特殊要求，能完全避免温度控制不稳定带来冷热介质的浪费及产品质量的不稳定。

3.3 TCU 温控单元能提供一个较宽泛的、密闭的温度控制系统，可实现-120～300℃控温，对多功能、多品种的原料药生产完全适合。并且每个TCU温控单元是独立的个体，一旦发生故障，只会对相对应的反应釜产生影响，不会污染其他反应釜，可将事故危害及经济损失降到最低。

3.4 公用系统采用全闭式系统设计，系统内干净，保证所有换热设备的高效运行。

3.5 公用系统采用最小加注量设计，节约一次性载冷剂加注和运行中的最小能量消耗。

3.6 公用系统不再需要不同介质切换时所需的吹扫空气，节省了压缩空气的消耗量。

3.7 车间反应釜不单独使用蒸汽，集中使用的蒸汽冷凝水可以作为凉水塔的补水，降低水量，防止塔内结垢。

图1 反应釜流程简图（包含TCU-温度控制单元）

图2 反应釜流程简图（不同循环介质）

4 总结

原料药多功能生产线对企业向高科技领域发展及高精端的原料药研发起到重要作用。TCU 温度控制单元的应用能充分利用厂区内现有的公用工程设施，为多功能生产线顺利实施节约建设资金，缩短了建设周期。项目所有温度、压力控制系统均在TCU 控制、显示，且设在设备附近，便于操作且调节精度非常高。

随着原料药生产所需的专业人才和规范的设施逐渐向中国集中，国际制药业向中国的转移以及中国医药市场的高速增长，在不远的将来中国将成为全球原料药的生产基地，未来TCU 温度控制单元在医药领域的应用也将越来越广泛。