工藝流程設(shè)計與設(shè)備選型PPT學(xué)習(xí)課件

1、本章內(nèi)容本章內(nèi)容 22.1 22.1 制約工藝流程設(shè)計制約工藝流程設(shè)計 22.222.2工藝設(shè)備的設(shè)計、選型與安裝工藝設(shè)備的設(shè)計、選型與安裝基本要求 熟悉工藝流程設(shè)計的任務(wù)、內(nèi)容、基本程序和成果；了解工藝流程設(shè)計的原則、依據(jù)。 掌握工藝流程設(shè)計中的方案比較以及單元操作或單元反應(yīng)為中心，完善工藝流程的設(shè)計技術(shù)，掌握工藝流程設(shè)計中應(yīng)考慮的技術(shù)問題。 掌握工藝流程框圖和工藝流程簡圖，熟悉物料流程圖和帶控制點的工藝流程圖。 掌握工藝設(shè)備設(shè)計與選型的階段劃分及內(nèi)容，熟悉工藝設(shè)備設(shè)計選型的主要依據(jù)。了解制藥設(shè)備GMPGMP設(shè)計的內(nèi)容。22.1 22.1 制藥工藝流程設(shè)計制藥工藝流程設(shè)計一、制藥工藝過程及制

2、藥工藝流程設(shè)計的任務(wù) 工藝就是選擇切實可靠的生產(chǎn)技術(shù)路線，由原料到產(chǎn)品的加工過程。 典型的制藥工藝過程化學(xué)制藥生產(chǎn)過程的心臟。（1）制藥工藝過程 工藝流程設(shè)計的任務(wù)是在確定的原料路線和技術(shù)路線的基礎(chǔ)上，通過圖解和必要的文字說明將原料變成產(chǎn)品（包括污染物治理）的全部過程表示出來。 工藝流程設(shè)計是車間工藝設(shè)計的核心，是車間設(shè)計最重要、最基礎(chǔ)的設(shè)計步驟。 工藝流程設(shè)計是工程設(shè)計所有設(shè)計項目中最先進行的一項設(shè)計，但隨著車間布置設(shè)計和其他專業(yè)設(shè)計的進展，還要不斷地做一些修改和完善，結(jié)果幾乎是最后完成。 工藝流程設(shè)計的任務(wù)主要是在初步設(shè)計階段完成。（2）制藥工藝流程設(shè)計的任務(wù) 制藥工藝流程設(shè)計的任務(wù)主要內(nèi)

3、容：方案設(shè)計，確定生產(chǎn)方法及生產(chǎn)流程，是全部工藝設(shè)計的基礎(chǔ)。物料熱量衡算。主要包括物料衡算、熱量衡算以及設(shè)備計算、設(shè)備選型等。車間布置設(shè)計。主要任務(wù)是確定整個工藝流程中的全部設(shè)備在平面和空間中的具體位置，相應(yīng)地確定廠房或框架的結(jié)構(gòu)形式。管路設(shè)計。確定裝置全部管線、閥件、管件以及各種管架的位置，以滿足工藝生產(chǎn)的要求。提供設(shè)計條件。工藝專業(yè)設(shè)計人員向其他專業(yè)提供設(shè)計條件。編制概算書及編制設(shè)計文件。對于給定的工藝路線，工藝方法所規(guī)定的基本操作條件 或參數(shù)，如反應(yīng)溫度、壓力、流量、流速等設(shè)計人員不能隨意改變。為實現(xiàn)工藝所規(guī)定的基本操作條件或參數(shù)設(shè)計人員可以采用不同的技術(shù)方案。應(yīng)通過方案比較來確定一條最

4、優(yōu)的技術(shù)方案，進行工藝流程的設(shè)計。方案比較評判標準：技術(shù)經(jīng)濟指標，如產(chǎn)物收率、原料單耗、能量單耗、產(chǎn)品成本、設(shè)備投資、操作費用等。此外，環(huán)保、安全、占地面積等也是方案比較時應(yīng)考慮的重要因素。（3）選擇生產(chǎn)方法制藥生產(chǎn)方案比較的前提：保持工藝過程的原始信息不變。（1）實例1 在藥品精制中，粗品常先用溶劑溶解，然后加入活性炭脫色，最后再濾除活性炭等固體雜質(zhì)。假設(shè)溶劑為低沸點易揮發(fā)溶劑，試確定適宜的過濾流程。 首先選定過濾速度和溶劑收率為方案比較的評判標準。 方案I 常壓過濾方案。 方案II 真空抽濾方案。雖可濾除活性炭等固體雜質(zhì)，但過濾速度較慢。過濾速度明顯加快，但由于出口未設(shè)置冷凝器，因而易造成

5、大量低沸點溶劑的揮發(fā)損失，使溶劑的收率下降。方案的比較 方案III 真空抽率冷凝方案。 方案 加壓過濾方案。出口設(shè)置了冷凝器，以回收低沸點溶劑，從而減少了溶劑的揮發(fā)損失，提高了溶劑的收率，因而較為合理。在壓濾器上部通入壓縮空氣或氮氣，即加壓過濾方式，過濾速度快，且溶劑的揮發(fā)損失很少，因而最為合理。（2 2）實例2 2 用混酸硝化氯苯制備混合硝基氯苯。已知混酸的組成為HNOHNO3 3 47 47、H H2 2SOSO4 4 49 49、H H2 2O 4O 4；氯苯與混酸中HNOHNO3 3的摩爾比1 1：1.11.1；反應(yīng)開始溫度為40405555，并逐步升溫至80 80 ；硝化時間為2h2

6、h；硝化廢酸中含硝酸小于1.6%1.6%，含混合硝基氯苯為獲得混合硝基氯苯量的1 1。試通過方案的比較，確定適宜的硝化及后處理工藝流程。 首先選定混合硝基氯苯的收率以及硫酸、硝酸及氯苯的單耗作為方案比較的評判標準。方案1 1 硝化分離方案可生產(chǎn)出合格的混合硝基氯苯，但將分離后的廢酸直接出售，要消耗大量的硫酸，使硫酸的單耗居高不下，另一方面，由于廢酸中含有未反應(yīng)的硝酸以及少量的硝基氯苯，直接出售不僅使硝酸的單耗增加，混合硝基氯苯的收率下降，而且存在于廢酸中的硝酸和硝基氯苯還會使廢酸的用途受到限制。方案2 2 硝化分離萃取方案與與方案1 1比回收了廢廢酸中的硝酸，降低了硝酸的單單耗；提高了混合硝基

7、氯苯氯苯的收率 。 但 該該 方 案 仍 有1.2%1.3%1.2%1.3%的原料氯苯氯苯，將將其直接出售，不僅僅使硫酸的單單耗居高不下，而且會會增加氯苯氯苯的單單耗。此外，存在于廢廢酸中的氯苯氯苯也會會使廢廢酸的用途受到限制。方案3 3 硝化分離萃取濃縮方案與方案2 2比，方案3 3萃取之后的廢酸經(jīng)減壓濃縮后可循環(huán)使用，從而大大降低了硫酸的單耗。同時，由于氯苯與水形成低共沸混合物，濃縮時氯苯將隨水一起蒸出，經(jīng)冷卻后可回收其中的氯苯，從而降低了氯苯的單耗。以單元操作或單元反應(yīng)為中心，完善工藝流程 各種不同的生產(chǎn)過程都是由若干個反應(yīng)（包括化學(xué)反應(yīng)和生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)等）和若干個基本的物理操作串聯(lián)而成，

8、每一個基本的物理操作過程都稱為一個單元操作，每個基本的反應(yīng)稱為一個單元反應(yīng)。在工藝流程設(shè)計中，常以單元操作或單元反應(yīng)為中心，建立與之相適應(yīng)的工藝流程。實例1 工業(yè)生產(chǎn)中，硝化混酸的配制常在間歇攪拌釜中進行，試以攪拌釜為中心，完善硝化混酸配制過程的工藝流程。 配制混酸需要有一臺攪拌釜，并考慮到混酸配制過程是一個放熱過程，攪拌釜還應(yīng)有夾套，以便操作時向夾套中通入冷卻水冷卻?；焖崤渲撇捎瞄g歇操作，為保證硫酸與硝酸的配比，應(yīng)設(shè)置硫酸計量罐和硝酸計量罐。在工業(yè)生產(chǎn)中，要配制一定濃度的混酸，通常不加水調(diào)節(jié)，而是用硝化后回收的廢酸來調(diào)節(jié)。因此，還應(yīng)設(shè)置廢酸計量罐。在工業(yè)生產(chǎn)中，原料硫酸和硝酸須有一定的貯存量

9、，因此，要設(shè)置硫酸貯罐和硝酸貯罐。此外，還需設(shè)置廢酸貯罐以貯存硝化后回收的廢酸?？紤]將硫酸、硝酸和廢酸由貯罐送入計量罐的方式。可以采用泵輸送，為防止工作人員失誤使酸溢出計量罐，可在計量罐和貯罐之間設(shè)置溢流管。為了貯存配置好的硝化混酸，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的混酸貯罐。混酸配制過程的工藝流程示意圖實例2 在合成抗菌藥諾氟沙星的生產(chǎn)中，以對氯硝基苯為原料制備對氟硝基苯的反應(yīng)方程式為反應(yīng)擬在間歇釜反應(yīng)器中進行，試以反應(yīng)器為中心，完善反應(yīng)過程的工藝流程。一臺攪拌釜，由于反應(yīng)溫度較高，攪拌釜應(yīng)帶有夾套，以作為載熱體流動空間。要確定載熱體的技術(shù)規(guī)格。選擇較普遍的導(dǎo)熱油如聯(lián)苯混合物作為載熱體。它是一種常用的高溫有機載熱

10、體，沸點為258 ，可在較低的壓力下得到較高的加熱溫度。由于過程的溫度較高，物料中的低沸點組分可能揮發(fā)，對環(huán)境造成污染，因此，在反應(yīng)器的上部應(yīng)設(shè)置一臺回流冷凝器，并用冷卻水冷卻，以回收易揮發(fā)組分。氟化反應(yīng)是液固非均相反應(yīng)，反應(yīng)液經(jīng)冷卻后，其中固體應(yīng)濾除。因此，在反應(yīng)器的下部可設(shè)置一臺過濾器。由于溶劑等的沸點均較高，可考慮采用減壓抽濾，以提高過濾速度。氟化反應(yīng)過程的工藝流程圖：氟化反應(yīng)過程的工藝流程圖： 盡可能采用先進設(shè)備、先進生產(chǎn)方法及成熟的科學(xué)技術(shù)成就，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。 “就地取材”、充分利用當(dāng)?shù)卦?，以便獲得最佳的經(jīng)濟效果。 所采用的設(shè)備效率高、降低原材料消耗及水電氣消耗。 按GMP要求對

11、不同的藥物劑型進行分類的工藝流程設(shè)計。（4）工藝流程設(shè)計的原則 內(nèi)酰胺類藥品（包括青霉素類、頭孢菌素類）按單獨分開的建筑廠房進行工藝流程設(shè)計。中藥制劑和生化藥物制劑涉及中藥的前處理，單獨設(shè)立前處理車間 其他如激素，抗腫瘤藥、生產(chǎn)用毒菌種、活疫苗與滅活疫苗等按特殊要求進行工藝流程設(shè)計。 遵循“三協(xié)調(diào)”原則即人流物流協(xié)調(diào)、工藝流程協(xié)調(diào)、潔凈級別協(xié)調(diào)。 充分預(yù)計生產(chǎn)的故障，以便即時處理、保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性。 主要從原料性質(zhì)、產(chǎn)品質(zhì)量和品種、生產(chǎn)能力以及今后發(fā)展余地等方面考慮。（五）工藝流程設(shè)計的依據(jù)：（六）工藝流程的分類1. 從工藝和技術(shù)角度來看，應(yīng)滿足以下要求。 盡量采用能使物料和能量有高利用率的連

12、續(xù)過程。間歇操作半間歇操作連續(xù)操作（七）工藝流程設(shè)計應(yīng)考慮的問題反應(yīng)物在設(shè)備中的停留時間既要使之反應(yīng)完全，又要盡可能地短。維持各個反應(yīng)在最適宜的工藝條件下進行。設(shè)備或器械的設(shè)計要考慮到流動形態(tài)對過程的影響，也要考慮某些因素可能的變動，如原料成分變動范圍，操作溫度的允許范圍等。盡可能使設(shè)備的構(gòu)造、反應(yīng)系統(tǒng)的操作和控制簡單、靈敏和有效。及時采用新技術(shù)和新工藝。為易于控制和保證產(chǎn)品質(zhì)量一致，在技術(shù)水平和設(shè)備材質(zhì)等允許下，大型單系列優(yōu)于小型多系列，且便于實現(xiàn)微機控制。2. 從經(jīng)濟核算、管理、環(huán)保和操作安全的角度來看，要求如下。選用小而有效的設(shè)備和建筑，以降低投資費用，并便于管理和運輸，與此同時，也要考

13、慮到操作、安全和擴建的需要。用各種方法減少不必要的輔助設(shè)備或輔助操作。工序和廠房的銜接安排要合理。創(chuàng)造有職業(yè)保護的安全工作環(huán)境，減輕體力勞動負擔(dān)。重視環(huán)保，做好三廢治理。污染處理裝置應(yīng)與生產(chǎn)同時投產(chǎn)。二、工藝流程設(shè)計的基本程序 工藝路線的選擇 確定工藝流程的組成和順序 繪制工藝流程框圖 繪制工藝流程示意圖 繪制物料流程圖 繪制初步設(shè)計階段帶控制點的工藝流程圖 繪制施工階段帶控制點的工藝流程圖三、工藝流程設(shè)計的成果 在通常的初步設(shè)計和施工圖設(shè)計中，初步設(shè)計階段的主要成果是初步設(shè)計階段帶控制點的工藝流程圖；施工圖設(shè)計階段的主要成果是施工階段帶控制點的工藝流程圖。四、工藝流程圖施工圖設(shè)計初步設(shè)計工藝

14、流程設(shè)計帶控制點的工藝流程圖物料流程圖工藝流程示意圖工藝流程框圖施工階段帶控制點的工藝流程圖工藝流程圖是以圖解形式表示的工藝流程，在工藝流程設(shè)計的不同階段，工藝流程圖深度是不同的。工藝流程簡圖工藝流程框圖：表示單元過程及物料葡萄糖生產(chǎn)工藝流程框圖阿司匹林的生產(chǎn)工藝流程框圖工藝流程簡圖：物料流程和設(shè)備組成硬膠囊劑生產(chǎn)工藝流程簡圖工藝流程簡圖：物料流程和設(shè)備組成阿司匹林的生產(chǎn)工藝流程示意圖 物料流程圖表示方式：以方框流程表示單元操作及物料成分和數(shù)量；在工藝流程簡圖下方列表表示物料組成和量的變化圖中應(yīng)有設(shè)備位號、操作名稱、物料成分和數(shù)量。某中藥固體制劑車間工藝物料流程圖氯苯硝化的物料流程圖用框圖繪制

15、的氯苯硝化的物料流程圖帶控制點的工藝流程圖 基本要求： 一般應(yīng)畫應(yīng)畫出所有工藝設(shè)備藝設(shè)備、工藝藝物料管線線、輔輔助管線線、閥門閥門、管件以及工藝參數(shù)藝參數(shù)（溫溫度、壓壓力、流量、液位、物料組組成、濃濃度等）的測測量點，并并表示出自動動控制的方案。例：2,4二氯甲苯生產(chǎn)過程中的精餾工段為例介紹帶控制點的工藝流程圖。以三氯化銻為催化劑、對氯甲苯和氯氣為原料，經(jīng)反應(yīng)、分離等工序而制得，其工藝流程框圖如下：二氯甲苯精餾工段帶控制點的工藝流程圖VE 04 0132 x 3.5 BCW040132x3.5A1AC H22.2 工藝設(shè)備的設(shè)計、選型與安裝工藝設(shè)備的設(shè)計、選型與安裝第二階段第一階段一、工藝設(shè)備

16、設(shè)計與選型的內(nèi)容一、工藝設(shè)備設(shè)計與選型的內(nèi)容第二階段是解決工藝過程中的技術(shù)問題，例如過濾面積，傳熱面積，干燥面積以及各種設(shè)備的主要規(guī)格等。生產(chǎn)工藝確定生產(chǎn)工藝確定設(shè)備設(shè)計與選型設(shè)備設(shè)計與選型第一階段內(nèi)容：定型機械設(shè)備和制藥機械設(shè)備的選型；計量貯存容器的計算；定型化工設(shè)備的選型；確定非定型設(shè)備的形式，工藝要求，臺數(shù)，主要規(guī)格；編制工藝設(shè)備一覽表。二、工藝設(shè)備設(shè)計選型的主要依據(jù)：二、工藝設(shè)備設(shè)計選型的主要依據(jù)：設(shè)備符合國家有關(guān)政策法規(guī)，可滿足藥品生產(chǎn)的要求，保證藥品生產(chǎn)的質(zhì)量、安全可靠、易操作、維設(shè)備符合國家有關(guān)政策法規(guī)，可滿足藥品生產(chǎn)的要求，保證藥品生產(chǎn)的質(zhì)量、安全可靠、易操作、維修及清潔。修及

17、清潔。設(shè)備的性能參數(shù)符合國家，行業(yè)或企業(yè)標準，與國際先進制約設(shè)備相比具有可比性，與國內(nèi)同類產(chǎn)品設(shè)備的性能參數(shù)符合國家，行業(yè)或企業(yè)標準，與國際先進制約設(shè)備相比具有可比性，與國內(nèi)同類產(chǎn)品相比具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。相比具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。具有完整的，符合標準的技術(shù)文件。具有完整的，符合標準的技術(shù)文件。 三、制藥設(shè)備三、制藥設(shè)備GMP設(shè)計通則的具體內(nèi)容設(shè)計通則的具體內(nèi)容 設(shè)備的設(shè)計應(yīng)符合藥品生產(chǎn)及工藝的要求，安全、穩(wěn)定、可靠，易設(shè)備的設(shè)計應(yīng)符合藥品生產(chǎn)及工藝的要求，安全、穩(wěn)定、可靠，易于清洗，消毒或滅菌，便于生產(chǎn)操作和維修保養(yǎng)，并能防止差錯和交于清洗，消毒或滅菌，便于生產(chǎn)操作和維修保養(yǎng)，并能防止差錯和交

18、叉污染。叉污染。 設(shè)備的材質(zhì)選擇應(yīng)嚴格控制。與藥品直接接觸的零部件均應(yīng)選用無設(shè)備的材質(zhì)選擇應(yīng)嚴格控制。與藥品直接接觸的零部件均應(yīng)選用無毒、耐腐蝕，不與藥品發(fā)生化學(xué)變化，不釋出微粒，或吸附藥品的材毒、耐腐蝕，不與藥品發(fā)生化學(xué)變化，不釋出微粒，或吸附藥品的材質(zhì)。質(zhì)。 與藥品直接接觸的設(shè)備內(nèi)表面及工作零件表面，盡可能不設(shè)計有臺與藥品直接接觸的設(shè)備內(nèi)表面及工作零件表面，盡可能不設(shè)計有臺、溝及外露的螺栓連接。表面應(yīng)平整、光滑、無死角，易清洗與消毒、溝及外露的螺栓連接。表面應(yīng)平整、光滑、無死角，易清洗與消毒。 設(shè)備應(yīng)不對裝置之外環(huán)境構(gòu)成污染，鑒于每類設(shè)備所產(chǎn)生污染的情設(shè)備應(yīng)不對裝置之外環(huán)境構(gòu)成污染，鑒于每

19、類設(shè)備所產(chǎn)生污染的情況不同，應(yīng)采取防塵、防漏、隔熱、防噪聲等措施。況不同，應(yīng)采取防塵、防漏、隔熱、防噪聲等措施。 在易燃易爆環(huán)境中的設(shè)備，應(yīng)采用防爆電器并設(shè)有消除靜電及在易燃易爆環(huán)境中的設(shè)備，應(yīng)采用防爆電器并設(shè)有消除靜電及安全保險裝置。安全保險裝置。 對注射制劑的灌裝設(shè)備除應(yīng)處于相應(yīng)的潔凈室內(nèi)運行外，要按對注射制劑的灌裝設(shè)備除應(yīng)處于相應(yīng)的潔凈室內(nèi)運行外，要按GMPGMP要求，局部采用要求，局部采用100100級層流潔凈空氣和正壓保護下完成各個工序級層流潔凈空氣和正壓保護下完成各個工序。 藥液、注射用水及凈化壓縮空氣管道的設(shè)計應(yīng)避免死角、盲管藥液、注射用水及凈化壓縮空氣管道的設(shè)計應(yīng)避免死角、盲管

20、。材料應(yīng)無毒，耐腐蝕。內(nèi)表面應(yīng)經(jīng)電化拋光，易清洗。管道應(yīng)標。材料應(yīng)無毒，耐腐蝕。內(nèi)表面應(yīng)經(jīng)電化拋光，易清洗。管道應(yīng)標明管內(nèi)物料流向。其制備、貯存和分配設(shè)備結(jié)構(gòu)上應(yīng)防止微生物的明管內(nèi)物料流向。其制備、貯存和分配設(shè)備結(jié)構(gòu)上應(yīng)防止微生物的滋生和傳染。管路的連接宜采用卡箍式連接滋生和傳染。管路的連接宜采用卡箍式連接 當(dāng)驅(qū)動摩擦而產(chǎn)生的微量異物及潤滑劑無法避免時，應(yīng)對其機當(dāng)驅(qū)動摩擦而產(chǎn)生的微量異物及潤滑劑無法避免時，應(yīng)對其機件部位實施封閉并與工作室隔離，所用的潤滑劑不得對藥品、包裝件部位實施封閉并與工作室隔離，所用的潤滑劑不得對藥品、包裝容器等造成污染。對于必須進入工作室的機件也應(yīng)采取隔離保護措容器等造

21、成污染。對于必須進入工作室的機件也應(yīng)采取隔離保護措施。施。 無菌設(shè)備的清洗，尤其是直接接觸藥品的部位和部件必須滅菌無菌設(shè)備的清洗，尤其是直接接觸藥品的部位和部件必須滅菌，并標明滅菌日期，必要時要進行微生物學(xué)的驗證。經(jīng)滅菌的設(shè)備，并標明滅菌日期，必要時要進行微生物學(xué)的驗證。經(jīng)滅菌的設(shè)備應(yīng)在應(yīng)在3 3日內(nèi)使用，同一設(shè)備連續(xù)加工同一無菌產(chǎn)品時，每批之間要日內(nèi)使用，同一設(shè)備連續(xù)加工同一無菌產(chǎn)品時，每批之間要清洗滅菌；同一設(shè)備加工同一非滅菌產(chǎn)品時，至少每周或每生產(chǎn)三清洗滅菌；同一設(shè)備加工同一非滅菌產(chǎn)品時，至少每周或每生產(chǎn)三批后進行全面清洗。設(shè)備清洗除采用一般方法外，最好配備就地清批后進行全面清洗。設(shè)備清

22、洗除采用一般方法外，最好配備就地清洗洗 (CIP)(CIP)和就地滅菌和就地滅菌(SIP)(SIP)的潔凈、滅菌系統(tǒng)。的潔凈、滅菌系統(tǒng)。 設(shè)備設(shè)計應(yīng)標準化、通用化、系列化和機電一體化。實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計應(yīng)標準化、通用化、系列化和機電一體化。實現(xiàn)生產(chǎn)過程的連續(xù)密閉，自動檢測，是全面實施設(shè)備過程的連續(xù)密閉，自動檢測，是全面實施設(shè)備GMPGMP的要求的保證。的要求的保證。 此外，涉及壓力容器時，除符合上述要求外，還應(yīng)符合此外，涉及壓力容器時，除符合上述要求外，還應(yīng)符合GB150-GB150-1998“1998“鋼制壓力容器鋼制壓力容器”有關(guān)規(guī)定。有關(guān)規(guī)定。 基本要求 熟悉工藝流程設(shè)計的任務(wù)、內(nèi)容、基本程序和成果；了解工藝流程設(shè)計的原則、依據(jù)。 掌握工藝流程設(shè)計中的方案比較以及單元操作或單元反應(yīng)為中心