制藥工程原理與設(shè)備-制藥工程與工藝設(shè)計(jì)

一、工藝流程的選擇一般制藥生產(chǎn)過程包括三個(gè)階段:

原料→預(yù)處理→化學(xué)反應(yīng)→分離純化→產(chǎn)品→制劑→藥

生產(chǎn)同一種產(chǎn)品多數(shù)情況下可采用多種不同的生產(chǎn)路線，即使采用相同的原料路線，具體的工藝安排或操作指標(biāo)也有差別，到底采用哪種生產(chǎn)路線，必須對(duì)路線進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)分析，找到技術(shù)先進(jìn)，產(chǎn)品成本低，收率高，投資少，能耗低，同時(shí)又完全環(huán)保的工藝路線（即可對(duì)各方案進(jìn)行比較，找到經(jīng)濟(jì)安全環(huán)保生產(chǎn)工藝路線）。例1：混酸硝化氯苯制備混合硝基氯苯混酸組成：HNO347%、H2SO449%、H2O4%；氯苯與混酸中HNO3的摩爾配比為1:1.1，硝化溫度：80℃；硝化時(shí)間：3h；硝化廢酸中含硝酸<1.6%，含混合硝基氯苯為獲得混合硝基氯苯量的1%。反應(yīng)特點(diǎn)：氯苯、硝基氯苯與混酸不互溶。反應(yīng)結(jié)束兩相分層，混酸中尚有少量硝基氯苯及未完全反應(yīng)的硝酸；同時(shí)，廢酸中含有大量不參加反應(yīng)的H2SO4；如何充分利用未反應(yīng)的硝酸及回收混酸層中的硝基氯苯和H2SO4是決定合成工藝的關(guān)鍵。方案1：硝化－分層方案方案2：硝化－分離－萃取方案方案3：硝化－分離－萃取－濃縮方案例2：混酸硝化苯制備硝基苯混酸組成：HNO35%、H2SO465%、H2O30%；苯與混酸中HNO3的摩爾配比為1:1.1，反應(yīng)壓力：0.46MPa；反應(yīng)溫度：130℃；反應(yīng)后的硝化液進(jìn)入連續(xù)分離器，分離出的酸性硝基苯和廢酸的溫度約為120℃；酸性硝基苯經(jīng)冷卻、堿洗、水洗等處理工序后送精制工段。方案1：間接水冷－常壓濃縮方案方案2：原料預(yù)熱－閃蒸濃縮方案二、設(shè)備利用率的提高

由于工藝反應(yīng)、生產(chǎn)任務(wù)、轉(zhuǎn)化率等各個(gè)方面的影響，使得工藝流程中的各步設(shè)備容量有所不同，為充分利用設(shè)備，必須安排好生產(chǎn)過程中上步反應(yīng)產(chǎn)物量與下步反應(yīng)原料量之間的問題，即處理好工藝設(shè)備的銜接和利用問題。其原則如下：1.反應(yīng)中間產(chǎn)物不易變質(zhì)時(shí)，工藝流程采用不同生產(chǎn)能力的容器，在兩步反應(yīng)中間增設(shè)貯槽，使整個(gè)工藝生產(chǎn)連續(xù)化；2.反應(yīng)中間產(chǎn)物易變質(zhì)時(shí)，工藝流程采用相同生產(chǎn)能力的容器，實(shí)行生產(chǎn)周期長(zhǎng)的多釜生產(chǎn)，生產(chǎn)周期短的少釜生產(chǎn)的原則；三、工藝流程圖

初步設(shè)計(jì)階段：工藝流程框圖(BlockFlowSheet)工藝流程示意圖(SimplifiedFlowSheet)工藝流程圖(ProcessFlowDiagram,PFD)物料流程圖帶控制點(diǎn)工藝流程圖

(ProcessControlDiagram,PCD)施工圖設(shè)計(jì)階段：帶控制點(diǎn)工藝流程圖（又稱：管道及儀表流程圖）(Piping&InstrumentationDiagram,PID)工程設(shè)計(jì)1.工藝流程框圖工藝路線和生產(chǎn)方法確定后，物料衡算前繪制的一種定性圖紙，不編入設(shè)計(jì)文件中，主要為物料衡算計(jì)算方便。①主要內(nèi)容：Ⅰ、以方框表示單元過程，圓框表示單元反應(yīng)，并加注必要文字說明；Ⅱ、以箭頭表示物料和載能介質(zhì)流向，并輔以文字注釋；②例:

阿司匹林工藝流程框圖阿司匹林工藝流程框圖２.工藝流程示意圖定性圖紙，內(nèi)容比框圖詳細(xì)，不編入設(shè)計(jì)文件。①內(nèi)容：Ⅰ、以幾何圖形表示設(shè)備示意圖，設(shè)備之間的豎向關(guān)系；Ⅱ、反映全部原料、中間體和三廢的名稱及流向；②例：阿司匹林工藝流程示意圖阿司匹林工藝流程示意圖３.物料流程圖以圖形和表格相結(jié)合的形式反映設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果的圖樣，編入正規(guī)設(shè)計(jì)文件中。Ⅰ．內(nèi)容：①圖形中包括裝置方塊或設(shè)備輪廓圖形、物料流程線等；②標(biāo)注過程裝置名稱或設(shè)備位號(hào)、名稱；流程中原料、中間體、輔助材料和三廢等的代號(hào)，說明等；③物料衡算表物料代號(hào)、物料名稱、物料組成、流量、壓力、溫度狀態(tài)及來源去向等；④標(biāo)題欄：圖名、圖號(hào)、設(shè)計(jì)階段等。Ⅱ．例：氯苯硝化物料流程圖①在工藝流程示意圖中表示的物料流程圖序號(hào)物料名稱流量/kgh-1HNO3H2SO4H2O氯苯硝基氯苯總計(jì)1補(bǔ)充硫酸

2.40.2

2.62硝酸230

4.7

234.73回收廢酸

237.614.7

252.34配制混酸23024019.6

489.65萃取氯苯

403.418.7422.16硝酸損失2.3

2.37硝化液

909.48粗硝基苯

2.40.26.1569.3578.09分離廢酸5.2237.682.9

5.7331.410氯苯

416.8

416.811萃取廢酸

237.684.44.1

326.112濃縮蒸汽

73.813冷凝液

73.814廢水

69.7

69.715回收氯苯

4.1

4.1②用框圖繪制物料流程圖①按確定的工藝路線畫出流程示意圖，反應(yīng)及過程名稱用雙框圖表示，同時(shí)標(biāo)注過程名稱、流程號(hào)；②流程圖左邊為原料和中間體的物衡表，包括物料名稱、組成、數(shù)量、物料的流向；③流程圖右邊為主要副產(chǎn)品及三廢的物衡表，標(biāo)注名稱、組成、數(shù)量、去向等；④物料的流向用粗實(shí)線表示，其它用細(xì)實(shí)線表示。4.帶控制點(diǎn)工藝流程圖亦稱管道及儀表流程圖（PID），反映某個(gè)過程中所有設(shè)備、物料之間的各種聯(lián)系，是化工工程設(shè)計(jì)的主要依據(jù)；是生產(chǎn)、檢修管理、考核的指南；是人員培訓(xùn)、實(shí)習(xí)的指導(dǎo)教材，是最權(quán)威、最系統(tǒng)、最重要的圖紙。(1)兩階段掠帶控制殊點(diǎn)工藝被流程圖埋的區(qū)別初步設(shè)退計(jì)階段拾和施工揮圖設(shè)計(jì)活階段都凝要繪制擁帶控制振點(diǎn)的工蔥藝流程晝圖，但衰兩者的丟要求和是深度是鉤不同的于。初步設(shè)襪計(jì)階段萄帶控制眼點(diǎn)的工穿藝流程縫圖是在涉物料流奏程圖的羨基礎(chǔ)上需，加上灰設(shè)備、蹤蝶儀表、饒自控、主管路等咐設(shè)計(jì)結(jié)究果設(shè)計(jì)竿而成，體并作為米正式設(shè)嬌計(jì)成果艦編入初宗步設(shè)計(jì)打文件中杰。施工階欲段帶控港制點(diǎn)的臟工藝流茶程圖則晌是根據(jù)味初步設(shè)趟計(jì)的審煉查意見幫，對(duì)初透步設(shè)計(jì)良階段帶邀控制點(diǎn)團(tuán)的工藝便流程圖唯進(jìn)行修透改和完倆善，并渾充分考繳慮施工甜要求設(shè)環(huán)計(jì)而成捎的。(2)基本要求（1）表示出詞生產(chǎn)過斬程中的奔全部工表藝設(shè)備牙，包括置設(shè)備圖慈例、位京號(hào)和名跌稱。（2）表示出生禿產(chǎn)過程中疊的全部工頁藝物料和值載能介質(zhì)秧的名稱、嚼技術(shù)規(guī)格悠及流向。（3）表示出會(huì)全部物料食管道和各爺種輔助管箭道（如水蔑、冷凍鹽邪水、蒸汽愈、壓縮空緩氣及真空醬等管道）謠的代號(hào)、掏材質(zhì)、管識(shí)徑及保溫焰情況。（4）表示出生晨產(chǎn)過程中朗的全部工傾藝閥門以臭及阻火器卵、視鏡、癥管道過濾趕器、疏水議器等附件盤，但無需峰繪出法蘭鵝、彎頭、漫三通等一占般管件。（5）表示出淡生產(chǎn)過程脫中的全部潑儀表和控迷制方案，擠包括儀表目的控制參勞數(shù)、功能陶、位號(hào)以貍及檢測(cè)點(diǎn)到和控制回紛路等。①設(shè)備A常見設(shè)備六的圖例（P2皮77-免279咱）。注：對(duì)于圖例緒中沒有表莫示出的設(shè)米備，在工諒藝流程圖嚷中可繪制關(guān)出其象征霜性的幾何給形狀，以鍵表明設(shè)備斗的幾何特員征。B常見設(shè)膽備的代位號(hào)T-塔R-反應(yīng)器V-容器E-換熱器P-泵C-壓縮機(jī)F-工業(yè)爐S-煙囪火慶炬L-起重運(yùn)輸氣機(jī)械W-稱重機(jī)械M-其它機(jī)械(3)帶控制朵點(diǎn)工藝俱流程圖剖繪制方睜法C設(shè)備標(biāo)注所有工藝籠設(shè)備都有征一設(shè)備位蛇號(hào)，設(shè)備芝位號(hào)標(biāo)注識(shí)在設(shè)備輪篩廓內(nèi)或設(shè)翼備附近，笑僅標(biāo)注位刮號(hào)，不注復(fù)設(shè)備名稱彈，并在圖名紙上面或疏下面標(biāo)注鼻出位號(hào)及奪名稱．如購(gòu)：R12鄰03A女、B反應(yīng)器D例a、設(shè)備代怠號(hào)b、設(shè)備所餃在主項(xiàng)編份號(hào)主項(xiàng)編座號(hào)可按諸工段（化車間）繡編號(hào)；c、主項(xiàng)內(nèi)設(shè)備順庸序號(hào)d、相同設(shè)備尾號(hào)相同設(shè)代備是指貝用途相齡同，在征工藝流年程圖中祝并聯(lián)使猶用的設(shè)尿備，尾放號(hào)必須歪按A，B，掘C……順序標(biāo)損注；e、設(shè)備位挨號(hào)線0.6腹mm中粗線梳。②管道A常見管碗道、管癢線和閥霞門的圖浪例（P27怠3-2純75）對(duì)于圖例憐中沒有的計(jì)管件或閥瞞門可根據(jù)胖其特點(diǎn)增令補(bǔ)圖例。壺流程圖中幟采用的管侮道、管件陽和閥門圖恥例應(yīng)在流轎程圖或首仰頁圖（將死設(shè)汁中所涼采用的部澇分規(guī)定以墾圖表的形她式繪制成皺首頁圖，電包括圖紙慚目錄、設(shè)曾備一覽表下以及各種量圖例、符多號(hào)、代號(hào)曠和說明等撐）中加以蛾說明。B說明１）在初張步設(shè)計(jì)階凡段的工藝提流程圖中缺，應(yīng)給出關(guān)主要管道覆、閥門、擱管件和控腿制點(diǎn)；而溉在施工圖東設(shè)計(jì)階段模的工藝流今程圖中，清則應(yīng)繪出晝?nèi)抗艿览㈤y門、棍管件和控謎制點(diǎn)。２）物料騙管線用粗意線表示，亮其他管線居用中粗線睜，控制回轉(zhuǎn)路用細(xì)線主表示。３）在猛同一流擦程圖中罵，當(dāng)兩救設(shè)備相循距較遠(yuǎn)向時(shí)，其距物料管怨線仍需欺連通．偽不能用沙文字表連示。當(dāng)闖兩根無就聯(lián)系的鳥管線相扁互交叉熄時(shí)，可優(yōu)將一根課畫成連文續(xù)實(shí)線傍，而另散一根在園交叉處策斷開。耍線條拐筋彎處可早畫成直藝角。４）當(dāng)堆流程圖高中的管勁道需與耐另一流李程圖中鳴的管道羊相連時(shí)狼，可在輝管道斷多開處用率箭頭注砌明至某沸設(shè)備或計(jì)管道的鞠圖號(hào)。５）在防帶控制衛(wèi)點(diǎn)工藝披流程圖亦中，應(yīng)及對(duì)每一躲根管道世進(jìn)行標(biāo)草注，管銹道的標(biāo)托注方法但可按HG20魚519的標(biāo)準(zhǔn)棕執(zhí)行。玻一般情耳況下，芽管道應(yīng)田注明介搏質(zhì)代號(hào)憑、管道茂編號(hào)、叨管道尺鋼寸和管敏道等級(jí)依，若為洗隔熱或話隔聲管斷道還加狀增加隔政熱或隔然聲代號(hào)姓。C管道的烤標(biāo)注PL慣-鮮R12夢(mèng)030議3婆-Φ57×3.它5閉-佩E1M屯-腸H介質(zhì)代胃號(hào)管道編號(hào)管道尺起寸管道等級(jí)隔熱或爭(zhēng)隔聲代似號(hào)CWS/拿PL皆-R1茄2030拾3-Φ76×4/57×3.賞5-換E1恨M減-息H套管介質(zhì)那/內(nèi)管介蝕質(zhì)瓦管道編號(hào)島管道胡尺寸亭管道等級(jí)僵隔熱磨或隔聲代禮號(hào)Ⅰ常肝見介質(zhì)逐的代號(hào)介質(zhì)名稱代號(hào)介質(zhì)名稱代號(hào)介質(zhì)名稱代號(hào)空氣A中壓蒸汽MS循環(huán)冷卻水（供）CWS放空氣VG高壓蒸汽HS循環(huán)冷卻水（回）CWR壓縮空氣CA蒸汽冷凝液C冷凍鹽水（供）BS儀表空氣IA蒸汽冷凝水SC冷凍鹽水（回）BR工藝空氣PA水W排污BD氮?dú)釴精制水PW排液、排水DR氧氣OX飲用水DW廢水WW工藝氣體PG雨水RW生活污水SS工藝液體PL軟水SEW化學(xué)污水CS蒸汽S鍋爐給水BW含油污水OS伴熱蒸汽TS熱水（供）HWS油OL低壓蒸汽LS熱水（回）HWR工藝固體PS注：全部足物料代號(hào)P274淺-275Ⅱ管道屬編號(hào)用設(shè)備暖位號(hào)加余管道順歸序號(hào)表努示，管營(yíng)道順序肢號(hào)用兩曾位數(shù)字厭（01~9百9）表示。Ⅲ管道面尺寸以mm為單位，汗只注數(shù)字續(xù)，不注單舍位。管道猜尺寸一般躺標(biāo)注為外徑×壁簽厚的形式蝦，也可折以用公稱直徑表示，貪有時(shí)只逗標(biāo)注管俘徑。Ⅳ管知道等級(jí)由管材箏代號(hào)、吊單元順判序號(hào)和自公稱壓筐力等級(jí)諸代號(hào)組惱成。M浙1偏B公稱壓級(jí)力等級(jí)楚代號(hào)畫單元順陰序號(hào)鳴管材墳代號(hào)管材代漂號(hào)鑄反鐵：A；碳齊鋼：B；普通低汪合金鋼：C；合金鋼均：D；不銹鋼：E；有色金屬片：F；非金屬勸：G；襯里及內(nèi)夕腐蝕：H。單元順炊序號(hào)：用阿拉萌伯?dāng)?shù)字表系示，從1米開始。中華人繭民共和怕國(guó)管道餡標(biāo)準(zhǔn)壓力等級(jí)撲代號(hào)壓力等級(jí)/MPa1.01.62.54.06.410.016.020.022.025.032.0代號(hào)LMNPQRSTUVWⅤ隔唯熱或隔努聲代號(hào)隔熱或隔聲功能名稱代號(hào)隔熱或隔聲功能名稱代號(hào)保溫H蒸汽伴熱S保冷C熱水伴熱W人身防護(hù)P熱油伴熱O防結(jié)露D夾套伴熱J電伴熱E隔聲N③儀表A常見儀表伙的圖例（P27舅6-2充77）B儀表標(biāo)檔注方法T厘I桃-朗2勿0恐2被測(cè)變量露代號(hào)儀添表功能代違號(hào)工本段或工序余序號(hào)儀畫表序號(hào)說明：a在帶控制制點(diǎn)的握工藝流憐程圖中圈，檢測(cè)需儀表、剃顯示儀賓表的圖立例均用億圓圈來席表示，領(lǐng)并用圓著圈中間銳的橫線郊來區(qū)分搶不同的芝安裝位深置。b在帶控拍制點(diǎn)的陳工藝流盈程圖中躍，儀表禾的位號(hào)焦可直接亡填寫在孫儀表圖藍(lán)例中，精其中字破母代號(hào)凝填寫在掌圓圈的窮上半部賺分．?dāng)?shù)欲字編號(hào)仆填寫在插圓圈的公下半部廳分。c常見敢被測(cè)變量峽和功能的奧代號(hào)字母第一字母后續(xù)字母字母第一字母后續(xù)字母被測(cè)變量修飾詞功能被測(cè)變量修飾詞功能A分析報(bào)警N供選用供選用B噴嘴火焰供選用O供選用節(jié)流孔C電導(dǎo)率控制或調(diào)節(jié)P壓力或真空連續(xù)點(diǎn)或測(cè)試點(diǎn)D密度或比重差Q數(shù)量或件數(shù)累計(jì)、積算累計(jì)、積算E電壓檢出元件R放射性記錄或打印F流量比/分?jǐn)?shù)S速度或頻率安全開關(guān)或聯(lián)鎖G尺度玻璃T溫度傳達(dá)或變送H手動(dòng)U多變量多功能I電流指示V粘度閥、擋板J功率W重量或力套管K時(shí)間或時(shí)間程序自動(dòng)或手動(dòng)操作器X未分類未分類L物位或液位信號(hào)Y供選用計(jì)算器M水位或濕度Z位置驅(qū)動(dòng)、執(zhí)行④自答控該控制靈系統(tǒng)中牲有一個(gè)趙引至儀生表盤的伶壓力計(jì)潛，具有稅壓力指認(rèn)示功能先，其編辮號(hào)為203。管道熟中的壓槐力變化隔通過變混送器將