第十八章 制藥工藝設(shè)計(jì)

第三章

制藥工藝設(shè)計(jì)第一節(jié)

工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容及其重要性一、重要性生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)和車間布置設(shè)計(jì)是工藝設(shè)計(jì)的兩個(gè)最重要的內(nèi)容，是決定工廠的工藝計(jì)算車間組成、生產(chǎn)設(shè)備及其布置的關(guān)鍵步驟。一、重要性工藝設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的主體和中心。工藝設(shè)計(jì)的好環(huán)直接影響全廠生產(chǎn)和技術(shù)的合理性，并且對(duì)建廠的費(fèi)用和生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品成本、勞動(dòng)強(qiáng)度有密切的關(guān)系，工藝設(shè)計(jì)又是非工藝設(shè)計(jì)所需資料的依據(jù)。所以，工藝設(shè)計(jì)在整個(gè)設(shè)計(jì)中占有非常重要的地位。一、重要性生產(chǎn)工藝流程的選擇，在可行性調(diào)查階段時(shí)已開始進(jìn)行，但隨著設(shè)計(jì)工作的深入以及非專業(yè)設(shè)計(jì)的展開，對(duì)流程要作進(jìn)一步的修改。所以，它是最先開始而最后完成的工作。生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)所選擇的工藝在技術(shù)上要先進(jìn)可行，經(jīng)濟(jì)上合理，能達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗的目的。同時(shí)它又與其他專業(yè)設(shè)計(jì)息息相關(guān)，因此要由淺入深分階段進(jìn)行，經(jīng)過反復(fù)推敲，精心設(shè)計(jì)，不斷完善，才能完成設(shè)計(jì)。二、工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容

(1)確定工廠生產(chǎn)的順序。即由原料到各個(gè)生產(chǎn)過程，說明生產(chǎn)過程的物質(zhì)變化及流向，包括反應(yīng)過程及設(shè)備的利用。(2)繪制工藝流程。具體設(shè)計(jì)步驟如下：(1)根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求，確定產(chǎn)品規(guī)格、產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)格。(2)生產(chǎn)方法的選擇。(3)生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)。二、工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容(4)物料衡算。(5)能量衡算(熱量、耗冷量、耗電量、給水量計(jì)算)。(6)設(shè)備工藝設(shè)計(jì)與選擇。(7)車間布置設(shè)計(jì)。(8)化工管路設(shè)計(jì)。(9)其他非工藝設(shè)計(jì)。(10)編寫工藝說明書。(11)繪制有關(guān)圖紙、工藝流程圖、管道圖等。第二節(jié)

產(chǎn)品方案及年產(chǎn)量的確定一、產(chǎn)品方案產(chǎn)品方案即為生產(chǎn)綱領(lǐng)，其內(nèi)容是將工廠全年生產(chǎn)的品種、產(chǎn)量、生產(chǎn)時(shí)間、生產(chǎn)班次等作一個(gè)安排。確定產(chǎn)品方案首先要調(diào)查研究，分析收集資料，確定產(chǎn)品、產(chǎn)量和生產(chǎn)班次。全年實(shí)際生產(chǎn)日數(shù)：300-330天。每天三班生產(chǎn)。季節(jié)性生產(chǎn)的工廠，按實(shí)際情況而定。一、產(chǎn)品方案在安排產(chǎn)品方案時(shí)，應(yīng)盡量做到“三個(gè)滿足”：(1)滿足主要產(chǎn)品產(chǎn)量的要求。(2)滿足經(jīng)濟(jì)效益的要求。(3)滿足淡旺季平衡生產(chǎn)的要求。二、年產(chǎn)量(班產(chǎn)量)確定設(shè)計(jì)上的年產(chǎn)量就是生產(chǎn)能力，或生產(chǎn)規(guī)模。工廠生產(chǎn)規(guī)模的確定正確與否直接影響到工廠投產(chǎn)后的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)它也是工藝設(shè)計(jì)中主要的計(jì)算基礎(chǔ)，決定設(shè)備的大小、車間布置、面積的大小、勞動(dòng)人員的定員等。二、年產(chǎn)量(班產(chǎn)量)確定

生產(chǎn)規(guī)模的大小可根據(jù)可行性報(bào)告研究，以及對(duì)市場(chǎng)的調(diào)查預(yù)測(cè)來確定。有如下幾個(gè)方面：(1)國內(nèi)外對(duì)產(chǎn)品需求的預(yù)測(cè)和同地區(qū)同類產(chǎn)品生產(chǎn)工廠的能力的估計(jì)。(2)原料供應(yīng)情況預(yù)測(cè)。(3)規(guī)模經(jīng)濟(jì)分析。規(guī)模經(jīng)濟(jì)是指生產(chǎn)多大時(shí)，成本最低，利潤最高，或投資效益最好。第三節(jié)

生產(chǎn)方法的選擇和工藝流程的設(shè)計(jì)原則

一、生產(chǎn)方法的選擇選擇生產(chǎn)方法就是選擇工藝路線，是發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟。一個(gè)發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，大致經(jīng)過培菌、發(fā)酵、后處理等步驟。對(duì)同一發(fā)酵制品的生產(chǎn)因采用不同的菌種，其發(fā)酵工藝條件不同，提取方法也有幾種。如檸檬酸的提取可采用離子交換法、鈣鹽沉淀法和溶媒萃取法。這三種方法都可以從發(fā)酵液中提取檸檬酸，但差別都十分大且需設(shè)備不同。這就需要我們進(jìn)行分析比較，設(shè)計(jì)出—個(gè)合理、先進(jìn)、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的工藝路線來。由此可見，生產(chǎn)方法的選擇不但是整個(gè)工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，而且，對(duì)建成投產(chǎn)后的生產(chǎn)有長遠(yuǎn)影響。一、生產(chǎn)方法的選擇選擇生產(chǎn)方法時(shí)，要認(rèn)真仔細(xì)研究所收集到的工藝流程資料、數(shù)據(jù)加以論證，方可確定選擇一條切實(shí)可行的工藝流程。它主要依據(jù)如下幾個(gè)方面：(1)原料來源，種類和性質(zhì)主要原料供應(yīng)盡可能立足國內(nèi)和建廠地區(qū)，這樣可減少運(yùn)輸費(fèi)用，降低成本。如需要應(yīng)用進(jìn)口原料，則要采取先進(jìn)的生產(chǎn)方法和技術(shù)，以保證高質(zhì)量產(chǎn)品的生產(chǎn)。原料種類、性質(zhì)不同，其生產(chǎn)方法、工藝條件也要有相應(yīng)的改變。一、生產(chǎn)方法的選擇(2)產(chǎn)品的質(zhì)量和規(guī)格產(chǎn)品的質(zhì)量和規(guī)格要執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)，以國家制定的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)方法。如酒精工廠的設(shè)計(jì)，產(chǎn)品規(guī)格為三級(jí)酒精，可采用雙塔氣相過塔蒸餾流程；如產(chǎn)品規(guī)格為二級(jí)酒精，則采用三塔式的生產(chǎn)蒸餾流程。(3)生產(chǎn)規(guī)模生產(chǎn)規(guī)模對(duì)工藝流程的選擇也有影響，規(guī)模小時(shí)，可考慮分批發(fā)酵法。規(guī)模大，則采用連續(xù)發(fā)酵工藝進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)計(jì)算機(jī)管理。一、生產(chǎn)方法的選擇(4)技術(shù)水平生產(chǎn)方法的選擇要考慮技術(shù)水平，要對(duì)方案進(jìn)行技術(shù)上先進(jìn)性與可能性比較，做到既要先進(jìn)，又要保證切實(shí)可行。先進(jìn)性就是盡量采用先進(jìn)工藝、先進(jìn)設(shè)備，而不用落后工藝、陳舊設(shè)備?？赡苄允侵腹S采用的生產(chǎn)方法，從現(xiàn)階段是否有條件承受、使用和管理。一、生產(chǎn)方法的選擇(5)建廠地區(qū)的自然環(huán)境我國地域范圍廣，溫差比較大，氣候等自然條件也存在很大的差異。設(shè)計(jì)工藝流程時(shí)，要考慮當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件進(jìn)行設(shè)計(jì)。如在熱帶地區(qū)建廠，就必須采用冷凍系統(tǒng)設(shè)計(jì)，才能保證發(fā)酵溫度的要求。一、生產(chǎn)方法的選擇(6)經(jīng)濟(jì)合理性經(jīng)濟(jì)效益是評(píng)價(jià)生產(chǎn)工藝方法優(yōu)劣的一個(gè)重要方面。要切實(shí)做好技術(shù)經(jīng)濟(jì)，選用投資省、效益高，能耗低的生產(chǎn)方法。二、工藝流程設(shè)計(jì)原則工藝流程設(shè)計(jì)工作是一項(xiàng)重要而復(fù)雜的工作，它涉及的范圍大，直接影響建廠的效益，因此必須考慮以下幾個(gè)原則：(1)設(shè)計(jì)的工藝流程所生產(chǎn)的產(chǎn)品必須符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，外銷產(chǎn)品必須滿足銷售地區(qū)的質(zhì)量要求。二、工藝流程設(shè)計(jì)原則(2)盡量采用成熟、先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備。在設(shè)計(jì)工藝流程時(shí)，可以引進(jìn)設(shè)備來裝備我國發(fā)酵工業(yè)，以縮短我國工業(yè)生產(chǎn)水平與國際水平的差距。但引進(jìn)時(shí)要考慮國內(nèi)是否消化吸收，是否適合我國生產(chǎn)狀況，以后的備品、備件、供應(yīng)和設(shè)備的維修、保養(yǎng)是否有保證等等。這類問題要在工藝流程設(shè)計(jì)時(shí)加以研究。二、工藝流程設(shè)計(jì)原則(3)盡量減少“三廢”排除量，有完善的“三廢”治理措施，以減少環(huán)境污染，并做好“三廢”的回收和綜合利用。發(fā)酵工廠的“三廢”主要是菌絲體等廢渣和經(jīng)提取產(chǎn)品后的發(fā)酵廢水，在選擇工藝流程中要盡可能妥善處理這些“三廢”。二、工藝流程設(shè)計(jì)原則(4)確保安全生產(chǎn)，以保證人身和設(shè)備安全。(5)生產(chǎn)過程盡量機(jī)械化和自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。第四節(jié)

生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)生產(chǎn)方法確定后，即開始工藝流程的設(shè)計(jì)。工藝流程設(shè)計(jì)方案有如下內(nèi)容。一、確定生產(chǎn)線數(shù)目當(dāng)產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模確定后，就要視生產(chǎn)實(shí)際情況，確定生產(chǎn)線。如產(chǎn)量大，則可采用幾條生產(chǎn)線。二、確定操作方法一般有間歇和連續(xù)兩種生產(chǎn)方法。在確定操作方法時(shí)，可根據(jù)材料特性及應(yīng)用特點(diǎn)、生產(chǎn)規(guī)模、工業(yè)化條件是否成熟等因素來考慮。一般是采用先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、合理可行的操作方法。三、工藝流程圖的設(shè)計(jì)工藝流程圖的設(shè)計(jì)通常要經(jīng)歷生產(chǎn)工藝流程示意圖、生產(chǎn)工藝流程草圖、生產(chǎn)工藝流程圖三個(gè)階段。1．生產(chǎn)工藝流程示意圖生產(chǎn)工藝流程示意圖又稱方框流程圖。是在物料衡算前進(jìn)行的。其任務(wù)是定性表示由原料轉(zhuǎn)變?yōu)榘氤善返匠善返倪^程，以及應(yīng)用的設(shè)備。由于沒有進(jìn)行計(jì)算，繪制時(shí)，不要求正確的比例。三、工藝流程圖的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮原料變成產(chǎn)品所需經(jīng)過哪些單元操作，各單元操作中的流程、方案及所需的型式。其次確定是采用間歇還是連續(xù)的操作方式。生產(chǎn)流程示意圖可以用文字表達(dá)，也可以用設(shè)備流程圖的形式來繪制。三、工藝流程圖的設(shè)計(jì)

2．工藝流程草圖的設(shè)計(jì)工藝流程草圖又稱物料流程圖，它是在完成平衡計(jì)算，求出原料、半成品、產(chǎn)品、副產(chǎn)品、廢水、廢料的量，進(jìn)行設(shè)備選型及計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行繪制的。設(shè)備設(shè)計(jì)分兩步進(jìn)行：第一階段：計(jì)算確定計(jì)量、貯存設(shè)備的容量，并決定這些容積形式、尺寸和臺(tái)數(shù)等。三、工藝流程圖的設(shè)計(jì)第二階段：解決生物反應(yīng)過程和單位操作的問題。如傳熱面積、攪拌功率等，并進(jìn)行初步平面布置。(1)工藝流程草圖是一種以圖形與表格相結(jié)合的形式來反映設(shè)計(jì)計(jì)算某些結(jié)果的圖樣。它既可用作提供審查的資料，又可作為進(jìn)一步設(shè)計(jì)的依據(jù)，并且還可以供今后生產(chǎn)操作時(shí)參考。一般包括如下內(nèi)容：三、工藝流程圖的設(shè)計(jì)①圖形：設(shè)備的示意圖和流程圖。②標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)備的位號(hào)、名稱及特性