2010制药工程学-厂址选择和工艺流程设计

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制药工程学课件制作人：吴汝林2010-2厂址选择和总图布置及工艺流程设计 第二章、厂址选择和总图布置在拟建地区、地点范围内具体明确建设项目坐落的位置---即确定工厂的位置。厂址选择的好坏---对工厂建设的进度、投资额度、产品质量、经济效益以及环境保护等方面都有巨大影响。厂址选择的重要意义第一节、厂址选择 厂址选择一般由建设单位提出---设计部门参加---主管部门审批。一般包括-准备、现场调查和编制厂址选择报告。调查人员---由工艺、土建、供排水、供电、总图运输和技术经济人员组成。一、厂址选择的程序 1、环境GMP要求药品生产企业必须有整洁的生产环境。药品生产企业所处环境的空气、场地、水质等符合生产要求。二、厂址选择应考虑的因素 2、供水制药用水分为---非工艺水和工艺用水两大类。厂址应靠近水量充足和水质良好的水源。水在药品生产中是保证药品质量的关键因素 3、能源制药厂生产需要大量的动力和蒸汽。在选择厂址时，应考虑建在电力供应充足和邻近燃料供应的地点。动力来源有二：一电力提供，二燃料产生 4、交通运输应建在交通运输发达的城市郊区，厂区周围能提供快捷方便的公路、铁路或水路等运输条件。消防车进入厂区的道路不宜少于两条。 5、自然条件（气象、水文、地质、地形）主要考虑拟建项目所在地的-------气候特征、地质地貌、土壤的土质及植被，无泥石流、滑坡等隐患；地势应有利于防洪、防涝。综合拟建项目所在地的自然条件，可以为整套设计必须考虑的全局性问题提供决策依据。 6、环保应当便于妥善的处理三废（废水、废气、废渣）和治理噪声等。7、城建规划符合在建城市或地区的近、远期发展规划，节约用地，但应留有发展余地。 8、协作条件在储运、机修、公用工程（电力、蒸汽、给水、排水、交通、通讯）和生活设施等方面具有良好的协作条件。9、其它不宜建厂的地区：有开采价值的矿藏地区；国家规定的历史文物、生物保护和风景游览地；地耐力在0.1Mpa以下的地区；对机场、电台等使用有影响的地区。 总图布置含义：工厂内部所有建筑物和构建物在平面和纵向上布置的相对位置及运输网、工程网、行政管理、福利及绿化设施的布置等。也叫---总图运输。第二节、总图布置 1、政府部门下发、批复的设计任务书；2、设计基础资料（生产工艺资料和厂区地貌、工程地质、水文地质、气象条件及给排水、供电等有关资料）；3、建设地点用地规划图和建设设计要求；4、建设项目所在地区控制性详细规划。一、总图布置依据 1、总图平面布置2、总图竖向布置3、交通运输布置4、绿化布置二、总图布置设计范围 具备：（1）、合理的功能分区和避免污染的总体布局；（2）、建筑物布置合理，提高土地利用率；（3）、协调的人流、物流途径；（4）、周密的工程管线布置；（5）、较好的绿化布置---绿化面积最好达50%以上。三、总图布置原则和要求1、符合生产工艺流程的要求划分为行政区、生活区、生产区和辅助区知识、经验和政策 （1）、确定建筑物的防火间距，平面布置符合建筑设计防火规范和GMP要求。（2）、油罐区、危险品库应布置在厂区的安全地带。2、符合安全的要求 药物厂区布置要能较好的适应工厂近、远期规划，留有一定的发展余地。3、符合发展规划的要求 1、设计图纸2、设计表格四、总图布置成果 第三章、工艺流程设计工艺流程图---通过图解形式表示化学生产过程中由原料制得成品时物料的流向，同时表示生产中所采用的化工设备和反应设备的形式、台数、大小、高低位置等。工艺流程的设计分为两类：实验工艺流程设计生产工艺流程设计本章讲述 工艺流程设计---是车间工艺设计的核心。是工程设计中最重要、最基础的设计步骤，对后续的物料衡算、能量衡算、工艺设备设计、车间平面布置设计、管道布置设计起决定性作用。与车间布置设计一起决定了车间或装置的基本面貌。第一节、概述一、工艺流程的作用 （1）、确定流程的组成确定这些单元反应和单元操作的具体内容及顺序以及它们之间的相互连接，是流程设计的基本任务。（2）、确定载能介质的技术规格和流向明确水蒸气、水、冷冻盐水、压缩空气和真空等载能介质的种类、规格和流向。（3）、确定生产控制方法对需要控制的工艺参数应确定其检测点、检测仪表安装位置及其功能。（4）、确定“三废”的治理方法（5）、制定安全技术措施（6）、绘制工艺流程图（7）、编写工艺操作方法1、设计任务二、工艺流程设计的任务和成果 （1）、在初步设计阶段---是初步设计阶段带控制点的工艺流程图和工艺操作说明；（2）、在施工图设计阶段---是施工图阶段的带控制点工艺流程图（即管道仪表流程图）和设计说明书。两者的要求和深度不同，施工图阶段的带控制点流程图是根据初步设计的审查意见，并考虑到施工要求，对初步设计的带控制点工艺流程图进行修改完善而成。2、设计成果两者都要作为正式设计成果编入设计文件中两者区别 （1）、保证产品质量符合药品标准；（2）、尽量采用成熟、先进的技术和设备；（3）、满足GMP要求；（4）、使用尽可能少的消耗；（5）、尽量减少三废排放量；（6）、具备开车、停车条件，易于控制；（7）、具有柔韧性，即在不同条件下能正常操作的能力；（8）、具有良好的经济效益；（9）、确保安全生产，以保证人身和设备的安全。三、工艺流程设计的原则 1、根据工艺和数据进行工程分析；2、进行单元操作和工序的分解；3、确定基本操作步骤和介质流向。第二节、工艺流程设计的基本程序一、对工艺进行工程分析和处理 对氨基苯乙醚生产工艺流程框图硫磺硫化钠水配料还原分离蒸馏纯碱回收污水处理对硝基苯乙醚水产品粗氨还原母液刷罐水二、绘制工艺流程框图 三、绘制设备工艺流程图 根据车间布置和仪表自控设计结果，绘制---初步设计阶段的带控制点流程图。四、绘制带控制点的工艺流程图 初步设计流程图经批准后，根据意见进行修改完善，进行绘制施工带控制点图纸。五、绘制带控制点的施工阶段工艺流程图加上管道规格 在干燥的反应瓶中，投入乙腈和三嗪酸、7-ACA，开启搅拌，通入氮气，升温至50℃，投入三氟化硼乙醚，料液开始溶解变黄。50℃保温反应30分钟。停止搅拌，加入自来水。降温至10℃，搅拌。缓慢滴加10%的稀氨水，中和至pH=1.7，出现结晶。0-5℃养晶30分钟。抽滤，用80%乙腈和丙酮各10毫升洗涤滤饼。低温干燥。母液回收乙腈。第三节、工艺流程图7-ACT制备工艺实例 工艺流程图------是以图解的形式表示工艺流程。工艺流程设计的不同阶段，工艺流程图的深度有所不同。工艺流程框图设备工艺流程图物料流程图带控制点的工艺流程图。工艺流程图分为---工艺流程图的分类 工艺流程框图------以圆框表示单元反应，以方框表示的单元操作，反之亦可。以箭头表示物料的流向，用文字说明单元反应、单元操作及物料名称。是一种定性图纸。一、工艺流程框图环合离心分离水原料A单元操作单元反应 设备工艺流程图---以设备的几何图形表示单元反应和单元操作，以箭头表示物料和载能介质的流向，用文字表明设备、物料和载能介质的名称。二、设备工艺流程图 物料衡算完毕---可绘制物料流程图。物料流程图有三纵行---左边的表示原料、中间体和成品；中间的表示单元反应和单元操作；右边的表示副产品和“三废”排放物。每一框表示出过程名称号及物料组成和数量，物料流向及其数量分别用箭头和数字表示。为了突出单元过程，通常把中间纵行的图框汇成双线。三、物料流程图物料流程图是初步设计的成果，编入初步设计书中 物料流程图示例 带控制点的工艺流程图------是用图示的方法把工艺流程所需要的全部设备、管道、阀门、管件和仪表及其控制方法等表示出来。工艺设计中必须完成的图样，是施工、安装和生产过程中设备操作、运行和检修的依据四、带控制点的工艺流程图 （1）、用设备图形表示单元反应和单元操作，要反应物料及载能介质的流向及连接；（2）、表示出生产过程中的全部仪表和控制方案；（3）、表示出生产过程的所有阀门和管件；要反应设备间的相对空间关系。1、基本要求 采用一号图幅，流程简单的可用二号图幅，但一套图纸的图幅宜一样。若流程很复杂，可分几部分绘制。2、图面要求（1）图纸尺寸 按相对比例绘制。对于过大的设备比例适当缩小；对于过小的设备比例适当放大，但设备间的相对大小不能改变。并相对示意出各设备位置的相对高低。（2）比例 设计中所画出的有关管线、阀门、设备附件、计量-控制仪表等图形符号，用文字予以说明，以便了解流程图内容。图例一般包括：流体代号、设备名称和位号、管道标注、管道等级号及管道材料等极表、管件阀门及管道附件、检测和控制系统的符号、代号等。（3）图例图例要位于第一张流程图的右上方 工艺物料、主产品管道和设备位号线---用粗实线（0.9~1.2mm）；辅助物料管道用---中粗线（0.5~0.7mm）；设备轮廓、阀门、管件、仪表线等---细实线（0.15~0.3mm）。图纸和表格中所有文字写成---长仿宋体。（4）图线和字体 a设备外形设备和机器按管道及仪表流程图上的设备、机器图例绘出。b设备的位置机器、设备的位置一般按流程顺序从左至右排列，其相对位置一般考虑便于管道的联结和标注。c设备的标注需要标注设备位号、位号线、设备名称。设备位号从初步设计到施工图，在所有的文件中都一致。3、绘制方法（1）、设备 （A）、绘制要求按工艺流程图中图例，绘出全部工艺管道以及与工艺有关的辅助管道，绘出上述管道上的阀门、管件和管道附件。为安装和检修等原因所加的法兰、螺纹连接件等需绘出和标注。（B）、管道标注在管道及仪表流程图中管道必须标注。（2）、管道、管件和阀门 A、设备、机器图例附压缩机 干燥设备 反应器 塔 换热设备 工业炉 计量设备 起重运输设备 分离设备 容器 泵 设备内构件 设备内构件 B、管道、管件、阀门的图例附 （3）、自控仪表 温度控制 气动薄膜调节阀（气闭式）气动薄膜调节阀（气开式）液动活塞式调节阀 考虑工艺流程设计技术时---应以工业化实施的可行性、可靠性和先进性为基点，满足生产、经济和安全的诸多方面的要求。第四节、工艺流程设计技术 根据生产规模、产品品种、换产次数、设备能力等因素，决定采用一条还是几条生产线进行生产。一、生产线数目的确定 根据物料性质、反应特点、生产规模、工业化条件是否成熟等因素，决定采用连续、间歇还是联合的操作方式。二、操作方式的选择简单间歇过程 设备的有效利用---是间歇操作过程设计的目标之一。生产过程的间歇性质，使得设备无法完全利用，时间最长的操作步骤控制着生产周期，不是控制步骤的生产设备则在每一个生产周期中都有一定的闲置时间。三、提高设备利用率 有些原料有季节性，有些产品市场需求有波动。因此要通过调查研究和生产实践来确定生产流程的弹性。四、考虑全流程的弹性 一般将化学原料药的工艺流程分为：原料预处理过程反应过程产物后分离过程产品的精制烘干包装“三废”处理过程五个部分围绕这些部分有物料的输送和能量的交换在流程设计中反应是核心，因而要以反应为中心进行流程设计五、以化学反应为中心，完善生产流程 只有在极个别情况下，反应转化率才达到100%。反应回收和套用形成循环流程。1、考虑物料回收、循环套用 设备通常采用三层布置：计量槽在上，反应器在中间，过滤、离心机在下。2、提高能源的利用率，降低能耗（1）、合理安排设备间的相对高度并采用物料自流，节约输送物料能耗 研究换热流程及换热方案，改进传热方式，提高设备的传热效率。（2）、充分利用余热和余能 已知苯与混酸中HNO3的摩尔分数比为1：1.1。反应压力为0.46Mpa,反应温度为130°C。反应后的硝化液进入连续分离器，分离出的酸性硝基苯和废酸的温度约为120°C。酸性硝基苯经---冷却---碱洗---水洗等处理工序后送精制工段。实例、混酸制备硝基苯 方案一间接水冷-常压浓缩方案 方案二原料预热-闪蒸浓缩方案 带压操作结束以后，在放料时仍有一定的压力，可充分利用这部分余压输送物料，以降低能耗。（3）、充分利用余压 对每个单元的流程方案、设备类型以及设备的安排顺序等，都要正确选择和评估、合理设计，达到系统最优。六、合理设计单元操作 1、整个流程确定后，还要全面检查、分析各个过程的操作手段和相互连接方法；2、要考虑到开停车以及非正常状态下的预警、防护措施，增添必要的备用设备，增补遗漏的管线、管件、阀门和采样、放净、排空、连通等装置；3、要尽可能的减少物料循环量；4、尽可能采用单一的供气系统、冷冻系统；5、尽可能简化流程管线。七、简化和完善工艺流程 A、安全阀---安全法是一种自动阀门，当系统内压力超过预定的安全值，会自动打开排出一定数量的流体。几个主要安全附件 B、爆破片---爆破片是一种可在容器或管道压力突然升高但未引起爆炸前先行破裂，排出设备或管道内的高压介质，从而防止设备或管道破裂的安全卸压装置。几个主要安全附件 C、溢流管---当用泵从底层向高层设备输送物料时，避免物料过满造成危险或物料的损失，可采用溢流管使多余的物料流回储槽。溢流管管径应大于输液管，以防物料冲出。几个主要安全附件见图 1—高位槽；2—泵；3—贮槽；4—溢流管；5—输液管；6—视镜；7—排气 完整的工艺流程