4-工艺流程设计与设备选型

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1、工艺流程设计与设备选型第22章P282本章内容22.1制约工艺流程设计22.2工艺设备的设计、选型与安装基本要求熟悉工艺流程设计的任务、内容、基本程序和成果；了解工艺流程设计的原则、依据。掌握工艺流程设计中的方案比较以及单元操作或单元反应为中心，完善工艺流程的设计技术，掌握工艺流程设计中应考虑的技术问题。掌握工艺流程框图和工艺流程简图，熟悉物料流程图和带控制点的工艺流程图。掌握工艺设备设计与选型的阶段划分及内容，熟悉工艺设备设计选型的主要依据。了解制药设备GMP设计的内容。22.1制药工艺流程设

2、计一、制药工艺过程及制药工艺流程设计的任务工艺就是选择切实可靠的生产技术路线，由原料到产品的加工过程。典型的制药工艺过程化学制药生产过程的心脏。（1）制药工艺过程工艺流程设计的任务是在确定的原料路线和技术路线的基础上，通过图解和必要的文字说明将原料变成产品（包括污染物治理）的全部过程表示出来。工艺流程设计是车间工艺设计的核心，是车间设计最重要、最基础的设计步骤。工艺流程设计是工程设计所有设计项目中最先进行的一项设计，但随着车间布置设计和其他专业设计的进展，还要不断地做一些修改和完善，结果几乎是最

3、后完成。工艺流程设计的任务主要是在初步设计阶段完成。（2）制药工艺流程设计的任务制药工艺流程设计的任务主要内容：方案设计，确定生产方法及生产流程，是全部工艺设计的基础。物料热量衡算。主要包括物料衡算、热量衡算以及设备计算、设备选型等。车间布置设计。主要任务是确定整个工艺流程中的全部设备在平面和空间中的具体位置，相应地确定厂房或框架的结构形式。管路设计。确定装置全部管线、阀件、管件以及各种管架的位置，以满足工艺生产的要求。提供设计条件。工艺专业设计人员向其他专业提供设计条件。编制概算书及编制设计文

4、件。对于给定的工艺路线，工艺方法所规定的基本操作条件或参数，如反应温度、压力、流量、流速等——设计人员不能随意改变。为实现工艺所规定的基本操作条件或参数——设计人员可以采用不同的技术方案。应通过方案比较来确定一条最优的技术方案，进行工艺流程的设计。方案比较评判标准：技术经济指标，如产物收率、原料单耗、能量单耗、产品成本、设备投资、操作费用等。此外，环保、安全、占地面积等也是方案比较时应考虑的重要因素。（3）选择生产方法制药生产方案比较的前提：保持工艺过程的原始信息不变。（1）实例1在药品精制中，

5、粗品常先用溶剂溶解，然后加入活性炭脱色，最后再滤除活性炭等固体杂质。假设溶剂为低沸点易挥发溶剂，试确定适宜的过滤流程。首先选定过滤速度和溶剂收率为方案比较的评判标准。方案I常压过滤方案。方案II真空抽滤方案。虽可滤除活性炭等固体杂质，但过滤速度较慢。过滤速度明显加快，但由于出口未设置冷凝器，因而易造成大量低沸点溶剂的挥发损失，使溶剂的收率下降。方案的比较方案III真空抽率－冷凝方案。方案Ⅳ加压过滤方案。出口设置了冷凝器，以回收低沸点溶剂，从而减少了溶剂的挥发损失，提高了溶剂的收率，因而较为合理。

6、在压滤器上部通入压缩空气或氮气，即加压过滤方式，过滤速度快，且溶剂的挥发损失很少，因而最为合理。（2）实例2用混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯。已知混酸的组成为HNO347％、H2SO449％、H2O4％；氯苯与混酸中HNO3的摩尔比1：1.1；反应开始温度为40～55℃，并逐步升温至80℃；硝化时间为2h；硝化废酸中含硝酸小于1.6%，含混合硝基氯苯为获得混合硝基氯苯量的1％。试通过方案的比较，确定适宜的硝化及后处理工艺流程。首先选定混合硝基氯苯的收率以及硫酸、硝酸及氯苯的单耗作为方案比较的评判标

7、准。方案1硝化－分离方案可生产出合格的混合硝基氯苯，但将分离后的废酸直接出售，要消耗大量的硫酸，使硫酸的单耗居高不下，另一方面，由于废酸中含有未反应的硝酸以及少量的硝基氯苯，直接出售不仅使硝酸的单耗增加，混合硝基氯苯的收率下降，而且存在于废酸中的硝酸和硝基氯苯还会使废酸的用途受到限制。方案2硝化－分离－萃取方案与方案1比回收了废酸中的硝酸，降低了硝酸的单耗；提高了混合硝基氯苯的收率。但该方案仍有1.2%~1.3%的原料氯苯，将其直接出售，不仅使硫酸的单耗居高不下，而且会增加氯苯的单耗。此外，存在

8、于废酸中的氯苯也会使废酸的用途受到限制。方案3硝化－分离－萃取－浓缩方案与方案2比，方案3萃取之后的废酸经减压浓缩后可循环使用，从而大大降低了硫酸的单耗。同时，由于氯苯与水形成低共沸混合物，浓缩时氯苯将随水一起蒸出，经冷却后可回收其中的氯苯，从而降低了氯苯的单耗。以单元操作或单元反应为中心，完善工艺流程各种不同的生产过程都是由若干个反应（包括化学反应和生物转化反应等）和若干个基本的物理操作串联而成，每一个基本的物理操作过程都称为一个单元操作，每个基本的反应称为一个单元反应。在工艺流程设计中，常以