阿奇霉素药物的车间设计说明书.docx

阿奇霉素药物的车间设计说明书目录1.概述- 1 -1.1.项目概述- 1 -1.1.1.项目背景- 1 -1.1.2.项目内容- 1 -1.2.生产概述- 1 -1.2.1.产品介绍- 1 -1.2.2.生产能力及产品方案- 2 -1.3 设计依据- 2 -1.4 设计原则- 3 -2.工艺说明- 3 -2.1精制工序- 3 -2.1.1工艺原理- 3 -2.1.2工艺特点- 3 -2.1.3工艺控制- 3 -2.1.4工艺过程- 4 -2.2片剂生产- 5 -2.2.1工艺配比见下表- 5 -2.2.2操作过程- 5 -2.2.3流程图- 6 -2.3胶囊剂生产- 6 -2.3.1工艺配比见下表:- 6 -2.3.2操作过程- 6 -2.3.3流程图- 7 -3.生产制度- 7 -3.1.设计要求- 7 -3.2 设计原则- 7 -3.3 设计说明- 7 -3.4 生产周期及生产班次的确定- 7 -3.4.1 精烘包过程- 8 -3.4.2 阿奇霉素片剂生产过程- 8 -3.4.3 阿奇霉素胶囊剂生产过程- 9 -4.物料衡算- 10 -4.1 主要依据- 10 -4.2 基本理论- 10 -4.2.1 衡算概述- 10 -4.2.2 衡算目的- 10 -4.2.3 基础理论- 11 -4.3 衡算说明- 11 -4.4 衡算过程- 12 -4.1.1.精制工序- 12 -4.4.2粉碎包装过程- 13 -4.4.3片剂生产过程- 13 -5.能量衡算- 13 -5.1 基本理论- 13 -5.1.1 衡算概述- 13 -5.1.2 基础理论- 14 -5.2 各物性数据计算- 14 -5.3 衡算过程- 15 -6.主要工艺设备选型- 17 -6.1 选型目的- 17 -6.2 选型及设计原则- 17 -6.3 选型说明- 18 -6.4 选型依据- 18 -6.5 主要设备的选型过程- 18 -6.5.1 原料药生产设备- 18 -6.5.2制剂设备选型- 25 -7.主要原辅材料及公用工程消耗- 35 -7.1 主要原辅料消耗量- 35 -7.2公用工程消耗量- 36 -7.2.1计算依据- 36 -7.2.2消耗量- 37 -8.车间布置设计- 37 -8.1 概述- 37 -8.1.1 车间布置设计的依据- 37 -8.1.2 本次车间布置考虑因素- 37 -8.2 车间布置要求- 38 -8.2.1 布置要求- 38 -8.2.2 厂房设计- 39 -8.2.3 车间组成和布置形式- 40 -8.3 生产区的布置设计说明- 40 -8.3.1 布置原则- 40 -8.3.2 布置说明- 41 -8.4 辅助生产区的布置说明- 41 -8.4.1 布置原则- 41 -8.4.2 布置说明- 41 -8.5 洁净区的划分- 41 -8.6 人员净化室、生活室的布置- 42 -8.7 物料净化室的布置- 42 -8.8 车间人流物流流向说明- 43 -9.管道布置设计- 43 -9.1 设计依据- 43 -9.2 管材选择- 43 -9.2.1 金属管材- 43 -9.2.2 特殊管材- 44 -9.3 管径计算- 44 -9.3.1 管径计算的依据- 44 -9.3.2 流速的确定- 45 -9.3.3 计算过程- 45 -9.4 管道布置- 47 -9.4.1 管道敷设原则- 47 -9.4.2 管道连接- 48 -9.4.3 管道排列- 48 -9.4.4 管道坡度- 48 -9.4.5 安装操作和检修- 48 -9.4.6 管道安全- 49 -10.第10章 行政法规执行措施- 49 -10.1 消防设计措施- 49 -10.1.1 设计依据- 49 -10.1.3 安全疏散- 50 -10.1.4 通风与空调、电气的消防措施- 51 -10.1.5 给排水系统的消防措施- 51 -10.1.6 工艺与设备消防措施- 51 -10.1.7 其它- 52 -10.2 废气处理- 52 -10.2.1 含尘废气- 52 -10.3 废水处理- 53 -10.4 减噪措施- 53 -10.5劳动安全卫生规程和标准- 53 -10.6 节能措施- 54 -11.第11章 GMP符合性说明- 55 -11.1 洁净区划分和空气洁净等级说明- 55 -11.2 车间人流物流流向分析说明- 55 -11.2.1车间人物流流向分析- 55 -11.2.2 人流说明- 55 -11.2.3 物流说明- 56 -11.3 空调系统、除尘及局部排风设置的要求- 56 -11.3.1 室内温湿度- 56 -11.3.2 洁净室压力- 57 -11.3.3 气流要求- 57 -11.3.4 除尘及局部排风设置要求- 57 -11.3.5 净化装修设计要求- 57 -11.4 工艺设备选型说明- 59 -11.5 洁净公用工程设施设置说明- 59 - 93 -摘要本次设计主要是阿奇霉素药物的车间设计。其中阿奇霉素原料药是以阿奇霉素粗品原料，经过精制过程制得，单程收率为96%，精品含量为98%；阿奇霉素片剂生产是阿奇霉素粗品经过粉碎筛分湿法制粒干燥整粒总混压片包装等过程制得，收率99.5%；阿奇霉素胶囊剂生产是阿奇霉素粗品经过粉碎筛分湿法制粒干燥整粒总混胶囊填充包装等过程制得，总收率99.5%。为了实现工业化生产，依据任务书中的内容，以250天为基准，分别生产2亿片阿奇霉素片剂和2亿粒阿奇霉素胶囊，进行药品车间设计以及综合考虑共用设备问题。在设计中，首先对原料药生产的设计依据进行了说明，然后对药剂产品进行了介绍，结合工艺流程，绘制了带控制点的工艺流程图;其次，以设备为单位进行了物料衡算，列出了各设备的进出物料平衡表。以此为基础，完成热量衡算，确定了加热和冷却介质的用量。同时，通过设备选型计算，确定了各设备的型号和生产能力。此外，根据所选的设备绘制了工艺设备安装的平面布置图，并对主管线分布进行了初步设计。在设计中，也建立消防等安全防范制度，最后对生产情况进行了详细的劳动组织和人员安排。最后，结合工艺中产生的废弃物性质和排放量，制定了综合利用和“三废”的初步处理方法。关键词:阿奇霉素；车间布置；工艺设计；精烘包；制剂车间1. 概述1.1. 项目概述1.1.1. 项目背景本项目依据第七届“国药工程-东富龙杯”全国大学生制药工程设计竞赛设计任务书的设计要求，进行年产量为2亿片/粒的阿奇霉素片/胶囊生产。拟建成阿奇霉素原料药精烘包车间、阿奇霉素固体制剂车间。1.1.2. 项目内容结合第七届“国药工程-东富龙杯”全国大学生制药工程设计竞赛设计任务书的设计要求，明确产品名称和设计规模，如图表 11所示。图表 11 产品名称及设计规模产品名称设计规模包装规格阿奇霉素片2亿片/年铝箔/铝箔板6片*2板*200盒/箱阿奇霉素胶囊2亿粒/年铝箔/铝箔板12粒*1版*200盒/箱本次设计任务的主要内容有:（1）工艺流程设计编制物料及热量平衡计算书;绘制带控制点工艺流程图（要求体现控制方案）;（2）设备选型及设计设备选型及设计编制计算说明书;编制设备一览表;（3）车间设备布置设计绘制车间平、立面布置图;鼓励绘制车间主管平面设置图;鼓励采用三维模型设计；（4）设计说明书编制编写初步设计说明书。1.2. 生产概述1.2.1. 产品介绍（1）阿奇霉素片本品为白色或类白色片。含阿奇霉素二水合物，每片含250mg阿奇霉素。（2）阿奇霉素胶囊本品含阿奇霉素二水合物，每粒含250mg阿奇霉素。（3）化学名称和化学结构式阿奇霉素片/胶囊主要成份为阿奇霉素。化学名称：（2R，3S，4R，5R，8R，10R，11R，12S，13S，14R）-13-(2，6-二脱氧-3-C-甲基-3-O-甲基-L-核-已吡喃糖基）氧-2-乙基-3，4，10-三羟基-3，5，6，8，10，12，14-七甲基-11-3，4，6-三脱氧-3-（二甲氨基）-D-木-已吡喃糖基氧-1-氧杂-6-氮杂环十五烷-15-酮1.2.2. 生产能力及产品方案本次设计任务设计阿奇霉素片剂和胶囊剂的生产，先进行阿奇霉素原料药的精制过程，年工作日为249天；阿奇霉素固体制剂的生产在原料药的精制过程开始的后一天进行，年工作日为249 天。1.3 设计依据（1）第七届“国药工程-东富龙杯”全国大学生制药工程设计竞赛设计任务书（2）第七届“国药工程杯”全国大学生制药工程设计竞赛初步设计说明书内容深度要求（3）药品生产质量管理规范（2010）、药品生产质量管理规范（2010）附录及有关专业国家标准 （4）中国药典2015版（5)国家建设工程设计相关标准、规范洁净厂房设计规范GB50073-2013 空调系统 GMP 实施指南 2010 修订版 化工装置设备布置设计规范HG/T20546-2009 建筑设计防火规范GB50016-2014 石油化工企业设计防火规定GB50/60-2008 化工企业安全卫生设计规定HG20571-2014 工业企业厂房噪声标准GB12348-2008 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规定GB50058-1992 化工建设项目环境保护设计规定HG/T20667-2005 环境空气质量标准GB3095-2012 工业企业设计卫生标准GBZ1-2002 工业“三废”排放标准GBJ4-73 火灾自动报警系统设计规范GB50l16-2013 中国建筑灭火器配置设计规范GB50140-2010 采暖通风与空调调节规范GB50019-2003 建筑物防雷设计规范GB50057-20101.4 设计原则1、严格执行国家药品监督管理局药品生产质量管理规范（2010）、药品生产质量管 理规范（2010）附录， 医药工业洁净厂房设计规范，2015 年中国药典。2、合理开发利用有效资源，注意节能、节水、减排、保护环境，处理好技术、经济及 环境的关系，确保安全生产，符合国家工业安全与卫生的要求。 3、计算机辅助设计和优化，采用当代最先进的自动化控制设备，做到生产过程可控。4、严格执行防火、防爆、防尘、防腐、防雷、防静电、安全、卫生、环境保护等国家 颁布的规范法规和标准。整个车间按防爆车间设计，设置防爆墙等一系列措施，尽可能实现自动化控制。 5、认真贯彻工厂布置一体化，总流程系统化，生产装置联合化、露天化、建构筑物轻 型化等设计原则。 6、树立科学严谨的工作态度，具有高度责任感和责任心，避免出现不可弥补的设计失 误。 7整个系统必须可操作和可控制。 2. 工艺说明2.1精制工序2.1.1工艺原理活性炭能够吸附一些色素、热原等杂质;利用阿奇霉素在丙酮中的溶解度对温度的敏感性，设计重结晶以将阿奇霉素与杂质分离。2.1.2工艺特点从原料与精制条件看，该精制过程具备以下特点:回流阶段控制了除杂效果，结晶阶段及结晶后过滤阶段控制了收率;活性炭易致粉尘，是粉尘源;产物作为原料药，精制过程有一定洁净度要求。2.1.3工艺控制依照精制过程的特点，工艺上需要以下控制:开车前置换装置内余氧，检查合格方能开车;过程中的工艺物料管道设置保温，增加除杂效率和提高收率;易燃液体管道化进料，减少蒸汽逸出;做好全面通风，防止蒸汽蓄积;进行如适度对活性炭预处理等操作减少活性炭粉尘;做好如泄爆等车间设计及如阻火器等工艺设计;脱碳过滤后进入D级洁净区;对成品取样检查，依药典严格控制纯度、杂质，避免不合格品进入内包。2.1.4工艺过程(1)脱色过滤:将粗品投入脱色釜，向脱色釜加入丙酮;开启脱色釜搅拌，通过视孔灯观察溶解完全后，向脱色釜投入活性炭;向回流冷凝器通入循环冷却水，向脱色釜夹套中通入低压蒸汽，使釜内升温至回流;调节低压蒸汽量控制回流量，回流反应1h;将料液加入过滤器进行压滤，并将滤液通过运输到结晶釜,滤渣装入固体废弃物料桶移出车间。(2)结晶过滤:将物料通入结晶斧，向结晶釜夹套通入乙二醇将物料冷却至0一50;将料液加入离心机M1502离心过滤，并用纯化水洗涤滤饼，将滤液和洗出液收集于丙酮地槽;卸料到中间料桶，并将物料加到双锥回转真空干燥机中，抽真空至25kPa以下，通入低压蒸汽保持在40下进行真空干燥;干燥完成后卸料至成品料桶，并取样对药典所列项目进行检查。2.2片剂生产2.2.1工艺配比见下表原辅料名称规格质量比阿奇霉素原料药符合药典标准1.0(折无水物)梭甲基淀粉钠符合药典标准0.1微晶纤维素符合药典标准0.27交联聚维酮符合药典标准0.27聚乙烯毗咯烷酮一纯化水溶液4wt%0.25十二烷基硫酸钠符合药典标准0.097二氧化硅符合药典标准0.0052.2.2操作过程 原料的存储和处理:所有合格的物料直接从仓库运送到生产区域暂存。 原辅料预粉碎:合格辅料经100目过筛、粉碎以避免物料结块，同时检查物料中是否有异物。 配料分装:根据配料程序，称量物料，并将称量好的物料分装入不锈钢中间容器中，打印称量标签。 溶液的配置:溶液的配置的操作是将定量的溶剂放入容器中，加入粉末的同时进行搅拌。溶液配制的量由处方决定，每一个批次的溶液需要单独配制。 湿法制粒、干燥及整粒:完成配料后的物料由不锈钢中间容器运送至制粒区，按配比将阿奇霉素(二水合物)、羧甲基淀粉钠、微晶纤维素、交联聚维酮混合均匀，加入一定量的聚乙烯吡咯烷酮一纯化水溶液，搅拌混合均匀，制成软材。过20目筛制得湿颗粒。将制备的湿颗粒在5060进行干燥，粉碎过16目筛整粒得到干颗粒(含水率3% )，并分装入不锈钢中间容器中备用。 总混:加入十二烷基硫酸钠、二氧化硅与制得的千颗粒混合，直至达到需要的均匀度为止，混合后的物料送至中间暂存区检验。 压片、检验:合格的总混物料运送至压片机压片，压好的药片经筛片机除尘以及金属检测仪检测后，片剂装入不锈钢中间容器中，取样检测，送至中间暂存区储存。 包装:将铝箔安装在包装机上，合格药片运至双铝包装机进行内包装，内包装完成后的合格药板经传送带运送至外包装区的装盒机进行自动装盒，药板入盒后自动塞入药品说明书，已印刷产品信息后的半成品小盒，经传送带输送至金属检测称重机称重，合格后半成品小盒经激光打印药监码后自动送入薄膜包装机进行多盒包装，再装箱封箱，入库待检。 片剂生产总收率为99.5% 。2.2.3流程图2.3胶囊剂生产2.3.1工艺配比见下表:原辅料名称规格质量比阿奇霉素原料药符合药典标准1.0(折无水物)梭甲基淀粉钠符合药典标准0.2低取代经丙基纤维素符合药典标准0.14聚乙烯毗咯烷酮一纯化水溶液4wt%0.25二氧化硅符合药典标准0.0022.3.2操作过程 原料的存储和处理:所有合格的物料直接从仓库运送到生产区域暂存。 原辅料预粉碎:合格辅料经100目过筛、粉碎以避免物料结块，同时检查物料中是否有异物。 配料分装:根据配料程序，称量物料，并将称量好的物料分装入不锈钢中间容器中，打印称量标签。 溶液的配置:溶液的配置的操作是将定量的溶剂放入容器中，加入粉末的同时进行搅拌。溶液配制的量由处方决定，每一个批次的溶液需要单独配制。 湿法制粒、干燥及整粒:完成配料后的物料由不锈钢中间容器运送至制粒区，按配比将阿奇霉素(二水合物)、梭甲基淀粉钠、低取代经丙基纤维素混合均匀，加入一定量的聚乙烯毗咯烷酮一纯化水溶液，搅拌混合均匀，制成软材。过20日筛制得湿颗粒。将制各的湿颗粒在5560进行千燥，粉碎过16目筛整粒得到干颗粒(含水率3% )，并分装入不锈钢中间容器中备用。 总混:加入二氧化硅与制得的干颗粒混合，直至达到需要的均匀度为止，混合后的物料送至中间暂存区检验。 胶囊填充及检测:合格的混合物料运至胶囊填充室，物料上料到胶囊填充机，空胶囊将从塑料袋内转至上料斗中，填充好的胶囊经过金属检测仪检测后卸料到相应容器。填充好的胶囊送至中间暂存区检验。 包装:将铝箔和PVC安装在包装机上，合格胶囊运至铝塑包装机进行内包装，内包装完成后的合格药板，经传送带送至外包装区的装盒机进行自动装盒，药板入盒后自动塞入药品说明书，己印刷产品信息后的半成品小盒，经传送带输送至金属检测称重书称重，合格后半成品小盒经激光打印药监码后自动送入薄膜包装机进行多盒包装，再装箱封箱，入库待检。 胶囊剂生产总收率为99.5%。2.3.3流程图3. 生产制度3.1. 设计要求根据设计任务书的阿奇霉素片剂和胶囊剂生产要求为： （1）年工作日：250 天。 （2）生产班次：两班、8 小时/班。工序具体生产班制按操作周期确定。 （3）生产方式：间歇式生产。 3.2 设计原则 实际生产原料药的投加量及生产批次以达到生产任务为基础，以此确定每批次生产任务和生产工艺，根据工艺合理安排车间及设备生产、清洁、维护时间，以提高设备利用率并合理计划生产制度。在保障生产效率和产品质量的前提下，最大程度节省人力、物力，综合利用设计与管理以实现经济效益最佳。现以满足并稍超过生产要求为基础对生产工艺进行衡算，实际生产过程可以稍降低生产频度。 3.3 设计说明间歇式生产，年工作日 250 天，原料药精烘包249天用于生产，阿奇霉素片剂、胶囊剂于第一批原料药生产完成后开始生产，249 天用于生产。阿奇霉素原料药精烘包过程采用两班制生产，时间为8:00-24:00；阿奇霉素片剂和胶囊剂生产过程采用两班制生产，时间为8:00-16:00、0:00-8:00。其中阿奇霉素片剂和胶囊剂生产共用一套包装设备。3.4 生产周期及生产班次的确定各单元操作或反应的操作周期主要是加料时间、处理时间和出料时间，它们主要是由以下两种方法确定：（1）直接引用；（2）类似于过滤和干燥等单元操作的时间可通过公式进行计算，但是缺乏相关物性数据；对于任务书中未给出的时间，本次设计将结合生活经验、实验室经验以及物料输送设备的输送能力进行假定。各单元操作或反应的操作周期如表所示。3.4.1 精烘包过程图表 31阿奇霉素原料药精烘包过程各单元操作或反应的操作周期工序加料时间/h处理时间/h出料时间/h总时间/h脱色回流0.310.31.6过滤0.310.31.6结晶0.7520.33.05过滤洗涤0.31.50.32.1真空干燥0202粉碎0.10.60.10.8筛分0.10.40.10.6总混0.10.40.10.6内包0.11.70.11.9外包0.10.20.10.4图表 32 阿奇霉素精烘包过程甘特图阿奇霉素原料药精烘包过程排版表如图表 32阿奇霉素精烘包过程甘特图所示。3.4.2 阿奇霉素片剂生产过程图表 33 阿奇霉素片剂生产各单元操作周期工序加料时间/h处理时间/h出料时间/h总时间/h原辅料预粉碎0.20.70.21.1筛粉0.250.350.250.85称量0.10.20.10.4装入中间容器0.10.20.10.4配液0.10.10.10.3片剂制粒（包括混合）0.12.40.12.6筛粉0.10.20.10.4干燥0.10.50.10.7片剂粉碎0.10.50.10.7筛粉0.10.20.10.4片剂总混0.10.20.10.4压片机0.11.20.11.4筛片机0.10.80.11金属检测0.110.11.2图表 34 阿奇霉素片剂生产甘特图3.4.3 阿奇霉素胶囊剂生产过程图表 35 阿奇霉素胶囊剂生产各单元操作周期工序加料时间/h处理时间/h出料时间/h总时间/h原辅料预粉碎0.20.70.21.1筛粉0.250.350.250.85称量0.10.20.10.4装入中间容器0.10.20.10.4配液0.10.10.10.3胶囊制粒（包括混合）0.12.40.12.6筛粉0.10.20.10.4干燥0.10.50.10.7胶囊剂粉碎0.10.40.10.6筛粉0.10.20.10.4胶囊剂总混0.10.20.10.4胶囊填充机0.110.11.2金属检测仪0.110.11.2图表 36 阿奇霉素胶囊剂生产甘特图对于阿奇霉素片剂、胶囊剂生产过程，由于内包装、外包装前需进行检验且耗费时间较长，故当生产当天不进行内包装、外包装工序。内包装工序年操作240天、外包装工序年操作235天。4. 物料衡算4.1 主要依据 第七届“国药工程-东富龙杯”全国大学生制药工程设计竞赛设计任务书，相关设计手册， 以及物质的物理化学常数。 4.2 基本理论 4.2.1 衡算概述 物料衡算是在工艺流程示意图确定之后进行。通过物料衡算可以获知生产中所涉及的各种物料的去向及其组成，其结果为后续的能量衡算、设备选型、工艺设计、车间布置设计等提供设计依据。根据物料衡算结果，可以对工艺流程示意图进一步深化。 4.2.2 衡算目的1.制定物系，且能找出该物系物料衡算的界限； 2.写出一般物料衡算中所用相关的内容，包括反应式、进出物料量等； 3.列出输入=输出等式，利用物料衡算确定各物质的量； 4.解释某一化合物进入物料的质量和该化合物离开物系的质量的情况。 5.通过物料衡算，能够得出进入与离开每一过程或设备的各种物料数量、组分，以及 各组分的含量。为后续的车间能量衡算、设备选型或工艺设计、确定原材料消耗定额、 进行化工管路设计等各种设计项目的依据。4.2.3 基础理论 物料衡算的理论基础是质量守恒定律，根据该定律即可得出各单元过程中的物料平衡方程式。物料衡算过程可分为化学过程和物理过程。 1. 化学过程 对于化学过程，可通过以下衡算方程式进行衡算： + = + + 式中：输入体系的 i 组分的量； 输出体系的 i 组分的量； 体系中因化学反应而产生的 i 组分的量； 体系中因化学反应而消耗的 i 组分的量； 体系中 i 组分的积累量； 若组分在体系中没有积累，可简化为 + = + 2. 物理过程 对于物理过程，可通过以下衡算方程式进行衡算： = +式中：输入体系的总物料量； 输出体系的总物料量； 物料在体系中的总积累量； 若组分在体系中没有积累，则可简化为 = 4.3 衡算说明根据第七届“国药工程东富龙杯”全国大学生制药工程设计竞赛设计任务书内容物料衡算围绕阿奇霉素精制和制剂过程进行，衡算过程中不涉及化学过程。物理过程有过滤、结晶、真空干燥等。不管是化学过程还是物理过程，任务书中并未确切指明过程的收率，只是说明了工序的总收率，这对每个过程后的物料量的定量化产生阻碍。为此，本次设计以各过程收率之积等于总收率为基础，结合现有的参考资料，对各过程的收率进行假设，各假设值如图表 41所示。物料衡算过程中上个工序的物质若为非主要物质，进入下个工序时，整合为其他物质，以简化计算。图表 41奇霉素各工序收率表工序单元过程过程收率各工序收率精制工序脱色过滤99%96%结晶过滤97%真空干燥100%粉碎包装粉碎、总混、内包、外包-99.8%片剂生产原辅料存储和处理、预粉碎等-99.5%胶囊剂生产原辅料存储和处理、预粉碎等-99.5%假设第一天不进行片剂生产，只进行精制工序和粉碎包装，则精制工序、粉碎包装、片剂生产都为249天。对精制过程进行物料衡算（以片剂为例，胶囊剂同）。4.4 衡算过程4.1.1. 精制工序1、脱色过滤过程输入： A 阿奇霉素粗品 234.87 kg/天 其中，纯品 220.78 kg/天 其他 14.09 kg/天 B 丙酮 234.87x2.8=657.63 kg/天 其中，纯品 657.63x99%=651.05kg/天 其他 657.63x（1-99%）=6.576kg/天 C 活性炭 234.87x0.05=11.74kg/天输出： D 滤液组分计算 阿奇霉素 220.78x99%=218.57 kg/天 其他 （14.09+6.576）x99%=20.46 kg/天 丙酮 651.05x99%=644.54 kg/天 E 滤渣组分计算 活性炭 11.74kg/天 其他 （14.09+6.576-20.46）+（220.78-218.57）=2.414 kg/天 丙酮 651.05x（1-99%）=6.576 kg/天 2、结晶过滤过程输入： D 滤液 883.57 kg/天 F 纯化水 234.87x10=2348.7 kg/天输出： H 滤饼组分的计算 阿奇霉素 218.57x0.97=212.01 kg/天 其他 212.0198%-212.01=4.327 kg/天 纯化水 212.01+4.3271-0.2x0.2=54.08kg/天 G 回收液组分的计算 纯化水 2348.7-54.08=2294.59 kg/天 阿奇霉素 218.57x（1-97%）=6.557 kg/天 其他 20.46-4.327=16.133 kg/天 3、真空干燥过程 输入： F 滤饼 270.42kg/天输出： I 固体组分计算 阿奇霉素 212.01 kg/天 其他 4.327 kg/天 J 蒸出液组分计算 纯化水 54.08 kg/天4.4.2粉碎包装过程经粉碎、混合、包装过程后，成品为(212.01 +4.327) 99.8% = 215.9kg4.4.3片剂生产过程经原辅料存储和运输、预粉碎配料分装等片剂生产过程后，成品为215.9 99.5% = 214.8kg 5. 能量衡算5.1 基本理论5.1.1 衡算概述能量衡算的主要目的是： (1) 在过程设计中，进行能量衡算，可以解决过程所需热量，从而计算出生产过程能耗指标，以便对工艺设计的多种方案进行比较，以选定先进的生产工艺。 (2) 能量衡算的数据是设备选择和计算的依据。确定设备的热负荷，根据设备热负荷的大小、所处理物料的性 质及工艺要求再选择传热面的型式、计算传热面积、确定设备的主要工艺尺寸。能量衡算与设备选型与计算同时进行，物料衡算完毕，先粗算设备的大小和台数，粗定设备的基本形式和传热形式，如与能量衡算相矛盾，则要重新确定设备的大小和形式或在设备中加上适当的附件部 位，使设备既能满足物料衡算的要求，又能满足能量衡算的要求。 (3) 能量衡算是组织、管理、生产、经济核算和最优化的基础。在工厂生产中，有关工厂能量的平衡，将可以说明能量利用的形式及节能的可能性，找出生产中存在的问题，有有助于工艺流程和设备的改进以及制定合理的用能措施，达到节约能量，降低生产成本的目的。5.1.2 基础理论能量衡算的依据是能量守恒定律。 进行能量衡算工作，必须具有物料衡算的数据以及所涉及物料的热力学物性数据，如反应热，溶解热，比热容，相变热等。忽略内能、动能、位能的变化量且无轴功时，输入系统的热量与离开系统热量平衡，则传热设备的热量平衡方程如下：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6式中：Q1物料带入设备的热量，KJ； Q2设备热负荷，KJ； Q3过程热效应，KJ； Q4物料带出设备热量，KJ； Q5加热或冷却设备所消耗的热量或冷量，KJ； Q6设备向环境散失的热量，KJ；1、Q1、Q4的计算对于物料过程，可通过以下衡算方程式进行衡算：Q1或Q4=mCp（t-t0）式中：m输入（或输出设备的物料量，kg； Cp物料的平均比热容，kJ /(kg）；t0基准温度，； t物料的实际温度，。2、Q3的计算Q3= Qp+ Qc式中：Qp 物理变化热 kJ ； Qc 化学变化热 kJ 。3、Q5、Q6的计算医药行业一般为间歇过程，故：Q5+Q6=10%（Q4+Q5+Q6）=19Q45.2 各物性数据计算1、固体物料比热容估算由kopp规则，Cp=niCi/M其中，ni同种原子个数； Ci原子摩尔热容，Jmol-1-1； M分子量。常见原子摩尔热容如图表 51所示：图表 51元素原子的比热容元素Ci，Jmol-1-1元素Ci，Jmol-1-1碳 C7.535氟 F20.93氢 H9.628氯 Cl25.958氧 O16.74磷 P22.604氮 N10.886其他元素25.593得阿奇霉素二水合物（C38H72N2O122H2O）比热容的计算Cp=7.53538+9.62876+10.8662+16.7414785.03=1.623 KJ/kg/2、物理变化热估算固体的熔融热可用下式计算：Hm=4.187K1Tm/M式中: Hm熔融热，KJ/kg; Tm熔点，K； M分子量； K1常数，有机化合物为1016，取K1=13.5,无机物K1=57，取6。阿奇霉素二水合物（分子量：785.03）溶解热的计算H = 4.187 13.5 (114+273) 785.03= 27.87 K /kg3、各物性数据汇总图表 52物料物性数据表物料比热容 KJ/kg/溶解热 K/kg汽化潜热 KJ/kg阿奇霉素二水合物1.62327.87丙酮1.452524活性炭0.84纯化水4.224415.3 衡算过程1、脱色过滤加热脱色（取回流量为10%、回流温度为60）物料输入输出情况如图表 53：图表 53 能量衡算基本信息物料名称物料质量 kg比热容 KJ/kg/温度 进出A 阿奇霉素二水合物234.87234.871.6232560B 丙酮657.6657.61.4522560C 活性炭11.7411.740.842560Q1=CpmT=（234.871.623+657.61.452+11.740.84）(25-25)=0Q4=CpmT=（234.871.623+657.61.452+11.740.84）(60-25)=47108KJQ5+Q6=1/9Q4=5234KJ本过程无化学变化，物理变化为阿奇霉素溶解（吸热）、丙酮汽化（吸热）Q3=-524657.610%-7.87234.87=-41006Q2=47108+5234-0-（-41006）=93348KJ冷凝回流Q1=CpmT=（657.61.452）(60-25)10%=3342KJQ4=CpmT=（657.61.452）(50-25)10%=2387.1KJQ5+Q6=1/9Q4=265.2KJ本过程无化学变化，物理变化为丙酮液化（放热）Q3=524657.610%=34460KJQ2=2387+265.2-3342-34460=-35150KJ2、结晶过程图表 54 能量衡算基本信息物料名称物料质量 kg比热容 KJ/kg/温度 进出A 阿奇霉素二水合物218.72121.623605B 丙酮644.51.452605C 纯化水19964.2255Q1=CpmT=（218.71.623+644.51.452）（60-25）+（19964.2）（25-5）=45172KJQ4=CpmT=（218.71.623+644.51.452+19964.2）(5-25)=-193510KJQ5+Q6=1/9Q4=-21501KJ本过程无化学变化，物理变化为阿奇霉素结晶（放热）Q3=27.87212=5909KJQ2=-193510+（-21501）-45172-5909=-260091KJ3、淋洗液预冷图表 55 能量衡算基本信息物料名称物料质量 kg比热容 KJ/kg/温度 进出A 纯化水352.3352.34.2255Q1=CpmT=0Q4=CpmT=（352.34.2）(5-25)=-29594KJQ5+Q6=1/9Q4=-3288KJ本过程无化学变化、物理变化Q3=0Q2=-29594+（-3288）-0-0=-32882KJ4、真空干燥图表 56 能量衡算基本信息物料名称物料质量 kg比热容 KJ/kg/温度 进出A 阿奇霉素二水合物2122121.623540B 纯化水54.0854.084.2540Q1=CpmT=（2121.623+54.084.2）（5-25）=-11425KJQ4=CpmT=（2121.623+54.084.2）（40-25）=8569KJQ5+Q6=1/9Q4=952.1KJ本过程无化学变化，物理变化为纯化水汽化（吸热）Q3=-54.082441=-132021KJQ2=8569+952.1-（-11425）-（-132021）=152967KJ6. 主要工艺设备选型6.1 选型目的在工艺计算的基础上，确定车间内所有工艺设备的台数、型式和主要尺寸。据此，编制设备一览表，并为下一步车间布置设计以及其他非工艺设计项目（如设备的机械设计、土建、供电、仪表控制设计等）提供足够有关条件，为设备的制作、订购等提供必要资料。6.2 选型及设计原则合理性：即设备必须满足工艺一般要求，设备必须与工艺流程、生产规模、工艺操作条件、工艺控制水平相适应，又充分发挥设备的能力；先进性：要求设备的性能参数符合国家、行业企业标准，与国际先进制药设备相比具有可比性，与国内同类产品相比尽可能达到先进水平；结构性：要满足设备结构上的要求，具有合理的强度，以节省材料的同时保证生产和人身安全，除此之外，还应具有足够的刚度和良好的耐腐蚀性；安全性：要求安全可靠、操作稳定、弹性好、无事故隐患。对工艺和建筑、地基、厂房等无苛责要求；工人在操作时，劳动强度小，尽量避免高温高压高空作业，尽量不用有毒有害的设备附件材料；经济性：设备投资省，易于加工、维修，没有特殊的维护要求，运行费用减少。引进先进设备，亦应反复对比报价，考察设备性能，避免盲目性；满足GMP 中对设备的要求；除此之外，还应当考虑设备维修、环境保护、节能降耗方面的内容。6.3 选型说明本次设计中，我们严格按照“第七届国药工程杯”全国大学生制药工程设计竞赛设计任务书中的阿奇霉素原料药及片剂和胶囊剂生产工艺的要求，对生产过程中与药品质量相关的各种因素充分考虑，同时合理安排制药车间的布局，在此基础上选择恰当的机械设备，对生产工艺中涉及到的所有主要设备综合考察，广泛收集资料，将设备类型、优缺点、应用范围列入表格对比，将环境友好、节能降耗纳入考虑范围，如药品精制干燥中如何使尾气粉尘易于处理，粉碎筛分过程中如何减少粉尘的产生；由此进行必要的方案比较，选出最优方案。在本设计中，制剂生产中片剂和胶囊剂选择可共用的生产设备，利用时间差生产，尽可能提高设备的利用率。6.4 选型依据1、设备的选型要依据物料衡算数据、车间设备布局，车间大小、仪器的特性等等一系列的情况决定。间歇式生产过程的设备可以根据（NpVa=Vd24）进行基础运算。式中，Vd根据生产任务，通过物料衡算确定的最大占罐体积 Va设备的名义容积 设备的装料系数 每批操作需要的反应时间和辅助时间，即生产周期 Np设备的个数在选型过程中，先根据所选设备的生产能力和容积，在生产时间允许的情况下尽量减少设备数量。2、设备材料选择的依据材料的选择需要结合工艺和环境而定。本设计没有酸碱的影响，压力的要求也不高，温度的影响也不大。而不锈钢分类很多，例如SUS304/316/409/410等等等等，每一种都具有不同的性质，而主要运用在仪器上的SUS304/316具有良好的耐腐性、耐热性、低温强度和机械性能，冲压弯曲等加工性。适合阿奇霉素精制工序和结晶工序的运用，在制剂制作过程中也同样适合，并且不锈钢对药品造成的污染少，容易清洗。所以本设计选择设备的主要材料是不锈钢。6.5 主要设备的选型过程6.5.1 原料药生产设备1、脱色釜选型阿奇霉素脱色工序反应釜投料：物料质量（kg）质量分数Xn密度（kg/L）阿奇霉素469.741.18丙酮1315.260.757活性炭11.7423.480.5计算结果：Vd=2182.46L=0.75，NpVa=2182.460.75=2910L选用3500L反应釜1台设备要求设备名称脱色釜备注单设备容积*数目2910反应时间在控制范围内材质不锈钢固液混合物