一种头孢卡品酯原料药的高效结晶装置的制作方法

本发明涉及头孢卡品酯生产用结晶罐，尤其涉及一种头孢卡品酯原料药的高效结晶装置。

背景技术：

1、头孢卡品酯为第三代可口服头孢类抗生素，其原料药通常采用结晶方式进行纯化。由于头孢卡品酯分子结构中的β-内酰胺环多个部位易发生降解反应，导致其稳定性较差，温度过高、湿度过高等因素均会使成品杂质增大。因此，结晶过程的温度控制对产品质量具有决定性影响。

2、现有的头孢卡品酯结晶罐通常包括罐体、搅拌装置和夹套换热结构，在结晶过程中，头孢卡品酯晶体容易在罐体内壁（尤其是夹套换热区域）析出并附着，形成致密的“晶疤”层。晶疤附着后，夹套的换热热阻显著增大，导致罐内实际温度偏离设定值，由于头孢卡品酯对结晶温度极为敏感，温度失控将直接影响产品纯度和收率，此外，晶疤增厚后自行脱落混入成品，会造成产品杂质升高。部分的装置在罐体内设置固定硬接触刮壁结构，刮壁板与罐体内壁始终刚性贴合，搅拌运行摩擦阻力极大，不仅增加设备能耗，还会刮伤釜体内壁抛光面，破坏gmp无菌光洁度，且恒定压紧力易造成刮壁板磨损掉屑，污染原料药。

技术实现思路

1、本发明提出的一种头孢卡品酯原料药的高效结晶装置，解决了头孢卡品酯结晶过程中罐壁易结疤且刮壁结构摩擦阻力大易损伤罐壁问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种头孢卡品酯原料药的高效结晶装置，包括结晶罐，所述结晶罐内部通过轴承转动安装有搅拌轴，所述结晶罐顶端安装有驱动电机，所述搅拌轴的上端穿过结晶罐并与驱动电机的输出轴连接，所述搅拌轴上端以及下端分别安装有上刮除结构以及下刮除结构，所述上刮除结构、下刮除结构分别包括与搅拌轴同轴转动的上刮板、下刮板，上刮板以及下刮板依靠搅拌轴旋转产生的离心力向外摆动贴合结晶罐内壁，以用于对结晶罐内壁清洁，同时实现刮壁压紧力随搅拌转速自适应调节；

4、所述结晶罐的中部固定设置有导流筒，导流筒筒壁外径从上至下逐渐增大，导流筒与结晶罐之间形成环形间隙，搅拌轴上还设置有搅拌桨，搅拌桨处于导流筒内，搅拌轴使得溶液从导流筒底部流出沿间隙向上流动，对导流筒外壁和结晶罐内壁冲刷。

5、优选的，所述结晶罐包括固定在机架上的罐体，所述罐体内部套接有夹套，夹套下方安装有出料阀，罐体顶端还设置有进料口，夹套与所述罐体之间留有间隙形成夹槽，夹槽内用于通入冷却介质，从而使得处于夹套内壁的溶液结晶。

6、优选的，所述导流筒与搅拌轴同轴设置，所述导流筒包括上段、中段和下段，其中，所述上段和下段为等直径段，所述中段为渐变段，所述中段的外径从上至下线性增大，锥度角为0.5°-2°，所述流筒与结晶罐之间形成的环形间隙的宽度从上至下逐渐减小，上段与结晶罐内壁的宽间隙流通截面积大，流速低，动压小、静压高，形成低压缓流区，下段与结晶罐内壁的宽间窄，流通截面积小，流速高，动压大、静压低，形成高压强流区，实现环形间隙内流速的自然分区——上部低压缓流、下部高压强流。

7、优选的，所述上段上端以及所述下段的下端均设有圆弧倒角，且圆弧半径r≥10mm，能够消除尖角处的流动死区和涡流滞留区，防止晶体在边缘处优先附着；

8、导流筒的内外壁表面粗糙度ra≤0.4μm，减少了固体表面的成核位点，降低了晶体在导流筒表面非均相成核的概率，同时，导流筒仅作为导流构件，不承担换热功能。

9、所述导流筒中上段的上端外缘沿周向均匀设置有扰流翼，各扰流翼沿搅拌桨的旋转方向向下倾斜30°，扰流翼的厚度与导流筒的筒壁厚度一致，扰流翼朝向流体来流的一侧为圆弧导流面，背侧为平面或微弧面；

10、搅拌桨旋转产生的向下推进流在到达导流筒上端时，会遇到扰流翼的阻挡，由于扰流翼沿搅拌桨旋转方向向下倾斜30°，翼片的圆弧导流面将主流平稳地导向导流筒与夹套之间的环形间隙，避免了流体在导流筒上端入口处产生短路、死区，使全罐循环更充分。

11、所述导流筒的下段外壁设置有螺旋状扰流条，溶液沿环形间隙向上流动时，同时受到螺旋扰流条的切向撞击和轴向引导，产生包含径向、切向和轴向三个方向速度分量的三维螺旋湍流，这种湍流对罐壁的剪切应力远高于竖直扰流条产生的二维扰动；

12、在窄间隙高流速条件下，螺旋扰流条迫使流体沿螺旋路径运动，在扰流条顶部与罐壁之间的微小间隙中产生局部高速射流，直接冲击罐壁表面，剥离已附着的疏松晶层。

13、优选的，所述上刮除结构包括两个固定在搅拌轴上的上套环，两个上套环由上至下线性分布，每个所述上套环上均固定有多组环形阵列分布的上连接件，上下两个所述上套环上的对应的两个所述上连接件之间安装有上刮板。

14、优选的，所述上连接件包括焊接在上套环外圈表面的上连接套，所述上连接套内部开设有插接孔，插接孔内滑动插接有上连接臂，所述上连接臂远离上套环的一端处于上连接套外部且与上刮板固定，所述上连接臂处于插接孔内部一端固定有上抵接环，所述上连接臂上套接有上顶升簧，所述上顶升簧的两端分别与上抵接环、插接孔内壁固定，上顶升簧使得上刮板始终具有朝向上套环一侧移动的趋势。

15、优选的，所述下刮除结构包括固定在搅拌轴上的下套环，所述下套环外圈表面两端固定多组环形阵列分布的下连接件，所述下套环上的对应的两个下连接件之间安装有下刮板。

16、优选的，所述下连接件包括焊接在下套环外圈表面的下连接套，下连接套朝下倾斜设计，且上下两个对应的下连接套之间平行设置，所述下连接套内部开设有插接槽，插接槽内滑动插接有下连接臂，所述下连接臂远离下套环的一端处于下连接套外部且与下刮板固定，所述下连接臂处于插接槽内部一端固定有下抵接环，所述下连接臂上套接有下顶升簧，所述下顶升簧的两端分别与下抵接环、插接槽内壁固定，下顶升簧使得下刮板始终具有朝向下套环一侧移动的趋势；

17、下刮板的下半段呈弧形结构设计，其能够对夹套底端的弧形面接触，并对其进行刮除清理，下刮板的上半段呈直板结构，能够对夹套的直筒段进行刮除清理。

18、优选的，所述上刮板和下刮板均采用弹簧钢材质，所述上刮板、下刮板的厚度从靠近搅拌轴的一端到远离搅拌轴的一端逐渐减薄，上刮板、下刮板的厚端分别与上连接臂、下连接臂刚性连接，它们之间形成悬臂薄端结构。

19、优选的，所述上刮板的端部沿周向切割为多段独立的刮板条，段与段之间留有微小的上缝隙，各段刮板条的长度存在差异，所述下刮板的端部沿周向切割为多段独立的刮板条，段与段之间留有微小的下缝隙，各段刮板条的长度存在差异；

20、将一整块刮板分割为多段独立刮板条，每段刮板条的长度、宽度略有差异，其固有频率各不相同，在同一转速下各段产生不同频率的颤振，形成宽频带复合振动，刮除效果更均匀、更高效，并且，如果罐壁上有局部的微小不平整或结晶凸起，每段刮板条可以独立变形适应，而不是整块刮板一起被顶起，保证了刮板与罐壁的贴合度，同时，段与段之间的缝隙允许少量液体通过，产生的微小射流可以冲刷刮板自身，减少晶体在刮板上的黏附；

21、所述上刮板与上连接臂的连接处之间设置上缓冲垫，所述下刮板与下连接臂的连接处之间设置下缓冲垫，上缓冲垫、下缓冲垫采用聚氨酯或橡胶缓冲垫，它们能够限制上刮板、下刮板的最大振动幅度，防止共振失控导致上刮板、下刮板过度变形或疲劳断裂，同时缓冲冲击力。

22、本发明的有益效果：

23、1、通过上刮除结构与下刮除结构的配合，上刮板以及下刮板依靠搅拌轴旋转产生的离心力向外摆动贴合结晶罐内壁，可以用于对结晶罐内壁清洁，同时实现刮壁压紧力随搅拌转速自适应调节，在低速结晶阶段，刮板在顶升簧作用下自动收拢、与罐壁脱离接触，不产生任何摩擦阻力；在高速清洁阶段，刮板在离心力作用下自动展开贴壁进行刮擦，大幅降低了设备运行能耗，避免了刮板对罐体内壁抛光面的持续刮擦损伤，维护了gmp无菌光洁度要求，且有效防止了恒定压紧力造成的刮壁板磨损掉屑和原料药污染。

24、2、通过导流筒的强制循环与环隙冲刷，实现了中间段罐壁的流体自清洁，导流筒外壁的扰流条对环隙上升流产生局部扰动，强化冲刷效果，与上下机械刮板形成全罐壁无死角覆盖，导流筒上下两端圆弧倒角消除流动死区，内外壁镜面抛光减少成核位点，导流筒仅做导流不参与换热，有效防止晶体在导流筒表面附着，同时，全罐温度均匀分布，使得全罐的过饱和度处于一个均匀且相对较低的稳定值，在这种均匀的低过饱和度下，成核数量被精准控制，溶液中已有的晶种会平稳、缓慢地长大，粒径分布窄、大颗粒比例高，有效的提高结晶的效果以及质量。