现场管理_玄参提取车间初步设计论文

齐 齐 哈 尔 大 学毕业设计（论文）题 目 年处理500吨玄参提取车间初步设计 学 院 化学与化学工程学院 专业班级 制药工程 学 号 学生姓名 指导教师 成 绩 年 月 日我们总羡慕别人的幸福，却常常忽略自己生活中的美好。其实，幸福很平凡也很简单，它就藏在看似琐碎的生活中。幸福的人，并非拿到了世界上最好的东西，而是珍惜了生命中的点点滴滴，用感恩的心态看待生活，用乐观的态度闯过磨难。郑 重 声 明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权属于培养单位。本人签名： 日期： 摘 要动脉粥样化相关疾病是我国死亡率第一的疾病，而玄参中含有大量生物碱、氨基酸（左旋天冬酰胺）、甾醇、糖类、脂肪酸等成分，对于治疗这种疾病有很好的效果，所以在实际生活中研究对玄参的提取有着重要的意义。本设计通过采用水提醇沉的方法提取玄参中的有效成分。通过提取、浓缩、醇沉、乙醇回收四个工段进行提取最终的浸膏。本次设计优化了提取路线，降低损失率，减少污染，满足实际中大量的需求。根据工艺流程进行厂址选择，物料计算，热量计算，主要设备计算以及选型，车间设备布置，公用工程部分的计算，三废的处理等工作。完成了初步设计说明书，绘制三张CAD图纸，其中包括车间工艺流程图，车间设备的布置图，主要设备图。关键词：玄参；提取；工艺流程；车间布置AbstractAtherosclerotic disease has the first mortality rate in China, and Scrophulariaceae contains a large number of alkaloids, amino acids (L-asparagine), sterols, sugars, fatty acids and other ingredients, for the treatment of this disease have a very good effect, therefore, the study of real life in the extraction of Scrophulariaceae is of great significance.This design extracts the active constituents from Scrophulariaceae by means of water extraction and alcohol precipitation. The final extract was extracted by extraction, concentration, alcohol precipitation and ethanol recovery. This design optimizes the extraction route, reduces the loss rate, reduces the pollution, satisfies the large demand in the actual situation.According to the process of the site selection, material calculation, heat calculation, the main equipment calculation and selection, workshop equipment layout, the calculation of public works, waste disposal and so on. Completed the preliminary design specifications, drawing three CAD drawings, including the workshop process flow chart, workshop equipment layout, the main equipment map.Key words：Scrophulariaceae; Extract; Process flow; Workshop layout目 录摘 要IAbstractII第1章 绪 论11.1 概述11.1.1 生产方法简介11.1.2 设计原则及要求11.1.3 设计依据及设计范围11.1.4 车间概况21.2 厂址选择21.2.1 厂址选择原则21.2.2 建厂条件31.2.3 方案比较41.3 原材料及产品主要技术规格41.3.1 原材料技术规格41.3.2 产品技术规格51.4 原材料消耗定额及消耗量5第2章 工艺流程设计62.1 生产方法选择62.2 工艺流程示意图62.3 工艺流程叙述62.3.1 提取工段72.3.2 浓缩工段72.3.3 醇沉工段72.3.4 乙醇回收工段7第3章 化工计算93.1 物料计算93.1.1 基础数据93.1.2 提取工段物料衡算103.1.3 浓缩工段物料衡算103.1.4 醇沉工段物料衡算113.1.5 乙醇回收工段物料衡算123.2 设备工艺计算123.2.1 提取工段设备工艺计算123.2.2 提取液储罐123.2.3 浓缩工段设备工艺计算133.2.4 浓缩液储罐133.2.5 醇沉工段设备工艺计算133.2.6 醇沉储罐143.2.7 乙醇回收工段设备工艺计算143.3 热量计算153.3.1 热量计算的依据153.3.2 提取工段多功能提取罐热量计算163.3.3 浓缩工段双效浓缩器热量计算173.3.4 醇沉工段醇沉罐热量计算183.3.5 乙醇回收工段乙醇回收塔热量计算193.3.6 浓缩工段双效浓缩器二次热量计算20第4章 主要设备设计224.1 设备材质选择及结构形式224.2 设备工艺尺寸的计算224.2.1 体积的计算224.2.2 筒体的直径224.2.3 筒体的高度234.3 附件的选择244.3.1 法兰244.3.2 视镜244.3.3 管法兰244.3.4 支座244.4 设备壁厚设计254.4.1 筒体的壁厚254.4.2 封头的壁厚254.5 设备操作控制28第5章 车间设备布置设计295.1 车间设备布置设计概述295.1.1 车间设备布置设计原则295.1.2 车间组成295.2 车间设备布置方案30第6章 公用工程316.1 动力（水、电、汽、气）316.1.1 蒸汽用量316.1.2 电力用量316.1.3 水用量326.2 空调部分33第7章 环境保护347.1 三废产生347.2 治理方法347.2.1 废水的处理357.2.2 废气的处理357.2.3 废渣的处理35第8章 防火安全卫生368.1 防火措施368.2 生产安全措施36结 语38参考文献39致 谢40附 录41第1章 绪 论1.1 概述1.1.1 生产方法简介中药材是指供医药用的以纯天然的植物、动物和矿物质为主，并且包括少部分人工合成物（如轻粉、丹药）和生物合成物（如豆豉、神曲）。药材浸出的时候，依据生产规模、容积种类、药材性质及所需的剂型可以采用不同种类的浸出方法。按照药材向设备中的加入方式，可以分为连续式加料、半连续式加料和间歇式加料方式。在药厂实际生产的过程中，按照药材在设备内的处理方式不同，可以将药材的浸出分为提取、浸渍（对静态浸出）、煎煮（水提热回流）等1。常用的浸出方法有：煎煮法、浸渍法、渗漉法、回流法、水蒸气蒸馏法、超临界萃取法、离子交换与大孔树脂吸附法。现代中药提取的技术方法一般有半仿生提取法，生物酶解技术，微波提取技术。但是这些技术的提取液都是是混合物，必须要经过纯化和分离的过程，才能除去相关的杂质以及不溶物，最终才能得到产物，这种方法显然不可取，在工业的长期生产的过程中，一般最常使用的分离纯化技术是离心分离技术、水提醇沉技术、膜过滤技术、最后还有醇提水沉技术等。本次设计年处理500吨玄参的提取车间选用的是水提醇沉的方法。1.1.2 设计原则及要求本次设计的总体原则是：让工艺流程更加简单，实际生产中便于操作，方法适合大中小企业，能够用来大批量的生产。但是最重要的是本次设计能够节约支出，具有可行性以及高效益。在车间设计时，秉持着节约成本，减少铺张浪费，安全生产的理念。本次设计的要求：要确定一年处理500吨的玄参的设计可以顺利的进行以及成功的完成，然后还要保证设计的工艺流程简单易懂、便于实际操作、节约资源等优点。主要设备的选择以及如何放置，要满足能够随时随处进行维修和护理等工作，还要满足工厂工艺普遍性的一般要求，但是最重要的是能够节约设备的投资，达到事半功倍的效果2。1.1.3 设计依据及设计范围本次设计参考的依据如下：（1）齐齐哈尔大学毕业设计任务书（2）齐齐哈尔大学毕业设计（论文）工作手册 （2017版）（3）药品生产质量管理规范 （国家药品监督管理局）（4）制药工程制图 （中国质检出版社出版）（5）化工设备设计手册 （化学工业出版社出版）（6）药厂反应设备及车间工艺设计 （化学工业出版社）（7）制药工程工艺设计 （化学工业出版社出版）（8）化学工程CAD技术应用及实例 （化学工业出版社出版）（9）化学制药工艺学 （中国医药科技出版社出版）（10）天然药物提取工艺学解（中国轻工业出版社出版）本次设计的范围是将已经处理好的玄参净药材加入到多功能提取罐中，然后通过水提醇沉的技术，最后可以得到最终1.2倍净药材质量的玄参浸膏一般生产区车间设计，其中包括物料衡算、主要的设备进行选型、热量衡算、主要设备的计算过程、车间如何布置3。在如何选择工艺流程以及绘制带控制点的工艺流程图方面是本次设计任务的重点。1.1.4 车间概况本次设计的车间包括四个主要工段，分别为玄参的提取工段、玄参浓缩工段、玄参的醇沉工段、乙醇回收工段。为了让工人操作更加的方便，现将每一个工段包含的设备摆放在相对比较聚集的地方，由于本次设计的任务是年处理500吨玄参的提取车间初步设计，那么流程相对其他的课题就比较简单容易，用到的设备也比较少。为了让布局更加合理化，本次设计的车间将采用厂房为高单层、中间设钢操作台的设计方案，设计3个通道，用于人流、物流的进出，考虑到本次设计车间的是年处理500吨玄参，这次设计的生产规模属于中大型生产规模。本设计的车间每年的工作时间为300个小时，施行四班三运转工作的时间制度，每天工作时间按照24小时计算，那么每班的工作时间为8小时，符合法定工作日的时间。经过计算后，设备每年将运转7 200小时，各个工段实际操作的情况以及人员安排见表1-1。表1-1 车间定员表序号工序名称每班定员管理人员操作人员轮休人员合计1提取412472浓缩412473醇沉412474乙醇回收412471.2 厂址选择1.2.1 厂址选择原则在国外，制药厂的外部环境不同于一般的工厂，大多数环境幽静、空气洁净，工厂远离交通要道，处在大片的草坪和树木之间，绿化面积比较大，有些工厂绿化的面积甚至超过工厂占地面积的70之多。厂区做到泥土不外露，给工人们一个“花园工厂”之感4。在国内，不管是什么类型什么种类的药厂，在选择地址的时候都应当充分的进行选址并进行实地考察，更应该遵守国家的相关规定以及法律法规。在选择建厂的地址上是一项比较综合性的工作，这其中要包括政策的遵守、经济可行、技术要达到标准。这就要求建厂的时候要根据实际情况来选择建厂，选择药厂建设的地址一般要遵循以下原则：（1）要有洁净区的厂房，厂址选择在大气中含尘量少，含菌浓度低，有无害气体，周围环境适宜的地区。（2）厂址要避免紧邻机场以及铁路附近，还有码头和相关交通要道以及粉尘较多的地区，最好能够处在上风侧，减少空气污染。（3）厂区附近要交通便利，完善的通讯基础设施。（4）确定以及满足日常的水、电、气的供给。（5）要节约用地，珍惜土地。（6）选厂址应该考虑到防洪，厂址的建设应该高于防洪水位，大约要在半米以上。1.2.2 建厂条件通过以上的条件并结合实际的环境，总结出来以下几点：（1）生产药品需要一定的洁净度，因此不可以将药厂建在一些污染大的重工业或者化工厂的周围。（2）选择厂址的时候还必须要考虑到原料药材的产地，以及水电汽等客观因素的限制。在药品的生产过程中，纯化水的质量是保证药品质量的关键，因此，在选择厂址的时候，应当要考虑应该建在水质比较良好并且保证充沛的水资源，在电力和燃料供应的方面也应该要保持充足的地区，这样能保证药厂生产能够持续并正常的进行，还能够降低企业生产的成本，提高企业生产利润。（3）厂址的选择应该想到交通运输，制药厂运输比较频繁，厂区附近应该有建成的道路基础设施等，能提供方便快捷的公路、铁路或水路等运输条件。（4）厂址的选择还应当考虑到药厂的占地面积以及被占用的土地的质量，由于中国实际能够使用的面积少的原因，对此在选择厂址的时候必须要考虑到尽可能的离耕地远一些，而且还不能太远，以至于处在偏远的地理位置，近可能的减少土地的使用面积。（5）设计还应该能够顺应这个城市的发展理念，以及近期或者长期的规划。由于制药生产企业的生产的药品品种多，更新换代的频率比较频繁，所以在总体规划的时候，要留有发展的余地以备后事之需，这样还能够合理的利用土地资源。（6）在厂址选择的方面上，最主要的的还是三废的如何处理以及噪声如何让的避免，让各种资源能够综合的利用。药厂不能建在闹市区，应该建在人烟稀少的郊区或者城镇，周围，但是又不能过于偏僻5。1.2.3 方案比较综合以上的条件因素，经过考虑并且筛选之后，拟定了以下四个厂址：（1）齐齐哈尔市的嫩江畔。齐齐哈尔市的嫩江畔相对齐齐哈尔其它的地区水源要更加的充足，空气良好，环境优雅，居民居住的相对稀少，空气温度，湿度等都比较适宜建厂，最重要的是嫩江畔周围的交通比较方便，运输起来比肩容易，铁路运输方便药品的出口。况且还远离市区，此外嫩江畔距离齐齐哈尔市的重工业区有比较远的距离。综合以上的条件，在齐齐哈尔市的嫩江畔周围建厂利大于弊。（2）位于牡丹江市镜泊湖，牡丹江镜泊湖在环境方面，环境相对幽静，水源也比较的充裕，空气环境都很好，但是由于距离市区较远，电汽的供应方面比较难，交通运输也不是很便利，原料供应也相对来说不足，所以不予选择。（3）绥化下属的肇东市，相对来说，肇东市人口相对较少，土地富裕并且是大量中药的产地，肇东市紧邻哈尔滨和大庆等大城市，交通方面很方便。但是美中不足的地方是水源供应不足，并且附近工业区较多，不适合建厂。（4）哈尔滨市江北地区，那里紧挨着松花江，水资源相当丰富，并且水路运输方便，经济发达，而且路上运输也很方便。但是哈尔滨江北地区的地价较其他地区较高，由于经济的因素，所以不予选择，方案比较见表1-2。表1-2 方案比较表项 目方案一方案二方案三方案四地理位置齐齐哈尔市牡丹江市肇东市哈尔滨市地 形平原平原平原平原水利条件良好良好一般良好交通运输一般一般便利便利人才密度良好一般一般较高地 价一般一般一般较高1.3 原材料及产品主要技术规格1.3.1 原材料技术规格本设计中所使用的原材料及其技术规格和标准见表1-3。表1-3 原材料技术规格序号名称规格标准备注1玄参净药材 2水纯化水 循环利用3乙醇溶液浓度为 循环利用1.3.2 产品技术规格本设计中所产生的产品及其技术规格和标准见表1-4。表1-4 产品技术规格序号名称密度 1净药材2浓缩浸膏3醇沉药液4最终浸膏5回收乙醇1.4 原材料消耗定额及消耗量原材料消耗，见表1-5。表1-5 原材料消耗序号名称规格单位年消耗量1玄参净药材2水纯化水3乙醇第2章 工艺流程设计2.1 生产方法选择玄参的提取方法主要有水提醇沉，醇提水沉，超临界流体萃取，超声提取技术，微波提取技术，生物酶解技术，半仿生提取技术6，本次设计采用的是水提醇沉法。2.2 工艺流程示意图水提醇沉法的工艺流程图如图2-1。过滤提取乙醇水水玄参醇沉浓缩上清液浸膏浓缩过滤回收再利用乙醇图2-1 玄参提取的工艺流程2.3 工艺流程叙述本次的设计任务是每年处理500吨玄参的提取车间，这次设计的车间一共分为四个工段：提取工段、浓缩工段、醇沉工段、乙醇回收工段。2.3.1 提取工段首先打开空气压缩阀门，关掉排渣门，锁紧排渣门，最后在关掉空气压缩阀门，用纯化水清洗提取罐，然后打开排水阀，排除清洗后的纯化水，将处理好的玄参净药材由起吊机吊到操作台上，由工人从投料口加入到多功能提取罐中，并加入8倍量净药材的纯化水，开始进行浸泡药材90分钟，待浸泡结束之后，打开蒸汽阀门，开始向夹套里通入低压蒸汽，加热到沸腾之后，温度约为90，减少通入的蒸汽量，同时，打开冷凝器让循环水使药液蒸气先后通过泡沫捕集器再进入冷凝器，药液经过冷凝之后返回到提取罐中，待冷却120分钟之后，关闭回流阀门、蒸汽阀门，打开放料阀门，让药液通过板式过滤器进行过滤，然后用真空泵打入到提取罐储罐中。然后再次向提取罐中加入6倍量药材的纯化水，重复以上步骤。提取结束后，打开出渣口，用运渣车将药渣运走，最后用纯化水来清洗提取罐以及管道7。提取工段主要用到的设备有：起吊机、真空泵、多能提取罐、板框过滤器、立式药液储罐。多功能提取罐上的设备有：冷却器、冷凝器、泡沫捕集器。2.3.2 浓缩工段本工段使用双效浓缩器，第一次使用时，首先开启真空泵，打开提取药液储罐的出料阀，并使蒸发器真空度达-0.03MPa和-0.09MPa之间，让第二个蒸发器的真空度大于第一个蒸发器的真空度，这样可以让药液正常挥发，控制温度80C，当药液浓度到达工艺需求的时候，将蒸汽阀门以及真空泵关闭。最后用真空泵把浓缩液打入到浓缩液储罐之中。第二次使用时，打开双效浓缩器的阀门，将洁净桶放入下面接收最终浸膏。浓缩工段主要用到的设备有：双效浓缩器、真空泵、立式浓缩液储罐。2.3.3 醇沉工段将浓缩液储罐中的浓缩液打入醇沉罐中，将乙醇配液罐中的乙醇打入到乙醇计量罐中，向醇沉罐中加入配好的浓度为95%的乙醇。打开搅拌器进行搅拌，继续向醇沉罐内加入乙醇，用酒精计测量药液含醇量，直到乙醇含量为65%，关闭乙醇进料阀门，继续搅拌，直至药膏完全溶解，关闭蒸汽阀，静置后打开出液阀，打入到醇沉液储罐中，打开出渣口，将药渣及部分药液通过板框过滤器进行过滤，进入醇沉液储罐8。醇沉工段主要用到的设备有：醇沉罐、真空泵、板框过滤器、立式醇沉液储罐。2.3.4 乙醇回收工段打开乙醇回收塔进液口，将醇沉液打到塔内，开启蒸汽阀门，进行加热，温度控制在80左右，当药液中的乙醇加热到沸点后就会进入精馏塔，部分蒸汽进入冷凝器、冷却器、比重测定器，比重测定器可以测定乙醇是否符合要求浓度，符合的乙醇进入乙醇储罐中。不符合标准浓度，会被打到精馏塔中继续回流。这样的操作一直要到浸膏中没有乙醇的气味，并且要达到标准乙醇浓度的时候，在进行停止加热，关闭冷凝水等操作。乙醇回收工段主要用到的设备有：乙醇回收塔、真空泵、立式乙醇储罐、立式乙醇配液罐、平衡器。第3章 化工计算3.1 物料计算在工艺设计中，物料衡算是在工艺流程确定后进行的。目的是根据原料与产品之间的定量转化关系，计算原料的消耗量，各种中间产品、产品和副产品的产量，生产过程中各阶段的消耗量以及组成，进而为热量衡算、其他工艺计算及设备计算打基础9。物料衡算是以质量守恒定律为基础对物料平衡进行计算。物料平衡是指“在单位时间内进入系统(体系)的全部物料质量必定等于离开该系统的全部物料质量再加上损失掉的和积累起来的物科质量”。用式子表示为： (3-1)式中：投入系统的物料总量系统产出的产品和副产品总量系统中流失的物料总量系统中回收的物料总量其中产品量应包括产品和副产品:流失量包括除产品、副产品及回收量以外各种形式的损失量，污染物排放量即包括在其中物料衡算的基准：间歇式操作一般采用的是以一批原材料为标准来进行计算。连续式操作一般采用的是以单位时间内生产产品的数量或者以消耗原料量为基准来进行计算。3.1.1 基础数据（1）计算基准：按照每批投料量进行计算（2）生产规模：年处理净药材500吨（3）批操作周期：每年生产的时间：300天，每批操作周期为8小时（4）在提取工段中，进行提取两次，第一次加入纯化水的质量为净药材的8倍，第二次为6倍，由于本次提取量比较大，所以提取工段的损失量可以忽略不计（5）物性参数提取工段：浸提液密度： ，净药材密度： ，玄参净药材的吸水系数为1.94，过滤器中损失率为浓缩工段：浓缩周期：4 h，粗浸膏得率：1.5醇沉工段：浓缩液密度： ，原醇的浓度为，密度为 ，醇沉之后醇的浓度为，醇沉杂志含量为，板框过滤器的滤液比为乙醇回收工段：最终浸膏为1.2倍原药材的量3.1.2 提取工段物料衡算年生产时间300天，即30024=7 200 h由于每批操作周期为8 h年操作批数：年生产时间每批操作周期=7200每批投料净药材质量：年处理量年操作批数=500000 其中净药材量用处理量求出，2次提取纯化水总量为14倍量净药材的量提取用纯化水总量： 由物料平衡等式计算得：净药材量2次提取水溶液量=药渣量提取药液量（损失忽略不计）提取液量=7 256.136 打入提取液储罐药液量为： 提取罐平衡表见表3-1。表3-1提取罐物料平衡表物料名称进料 出料 净药材纯化水提取药液量药渣量合计555.67 778.48 3347 256.1361 077.8648 3343.1.3 浓缩工段物料衡算粗浸膏量： 由质量守恒定律：提取药液量=浸膏量+水蒸发量 打入浓缩储罐的药液量：833.4 浓缩物料平衡表见表3-2。表3-2 浓缩物料平衡表物料名称输入量 输出量 提取液量粗浸膏量水蒸发量合计7 255.417 255.41833.46 422.017 255.413.1.4 醇沉工段物料衡算浓缩液的体积为： 加入醇的体积为： 加入醇的质量为： 加入总量为：浓缩液量+加醇量= 醇沉杂质的量为： 醇沉液的质量为： 板框过滤器的滤液量为： 滤渣量为： 打入醇沉储罐的药液量： 醇沉物料平衡表见表3-3。表3-3 醇沉物料平衡表物料名称输入量 输出量 浓缩液量加醇量杂志量（未过滤）醇沉液量合计833.41 1311 964.498.221 866.181 964.43.1.5 乙醇回收工段物料衡算醇沉液=乙醇回收量+最终浸膏量乙醇回收量为： 乙醇回收工段物料平衡表见表3-4。表3-4 乙醇回收工段物料平衡表物料名称输入量 输出量 醇沉液量最终浸膏量乙醇回收量合计1 905.471 905.47666.721 238.751 905.473.2 设备工艺计算3.2.1 提取工段设备工艺计算投料量为555.6 ，药材的密度为990 ，加入纯化水的量为7 778.4 ，水的密度为1 000 ，装料系数为0.8，最多一次加水的量为4 444.8 总体积为：药材的体积+纯化水的体积 所需提取罐的最小的体积为： 所以选用6.0 的TQ多功能提取罐全容积为6 400 L，2 6004 500 设备净重量3 500 3.2.2 提取液储罐提取药液量：7 255.41 药液密度：1 100 储罐装料系数：0.8提取液总体积为： 储罐总体积为： 故选用10 的CG型立体型储罐容积为：10 000 L外形尺寸：2 3002 500 进出口径为：50 3.2.3 浓缩工段设备工艺计算水蒸发量为：6 422.01 故蒸发速度为： 所以选择型号为SJN-1 000蒸发量为：1 000 蒸汽压力为：0.09-0.25 Mp外形尺为：5 0001 6003 500 mm3.2.4 浓缩液储罐浓缩液量为：833.4 浓缩液的密度为： 浓缩液的体积为： 装料系数为：0.8浓缩液需要的最小的储罐的体积为： 故选用CG型立式储罐总容积为：1 000 L外形尺寸为：1 2001 000 mm进出口经为：40 3.2.5 醇沉工段设备工艺计算浓缩液量为：833.4 ，密度为： 加醇量为：1 131 ，密度为： 投料系数为：0.8总体积为： 所需醇沉罐的最小体积为： 故选用JC-3 000的醇沉罐总容积为：3 000 L设备尺寸为： 换热面积为：8.1 3.2.6 醇沉储罐打入醇沉罐的醇沉量为：1 905.47 乙醇药液的密度为： 装料系数为：0.8总体积为： 所需醇沉储罐的最小体积为： 故选用CG型立式储罐最大容积为：2 000 L设备尺寸为： 进出口径为：50 3.2.7 乙醇回收工段设备工艺计算乙醇回收量为：1 238.75 乙醇回收能力为： 故选用JH-400的酒精回收塔回收能力为：150160 总容积为：1 450 L塔身高度为：7 000 高位罐的容积为：650 L设备重量为：2 300 外形尺寸为： 表3-5 设备一览表序号设备位号设备名称技术规格材料数量备注1V-101多功能提取罐2 6004 50030412L-102板式过滤器30423J-103提取液泵30414F-104提取液储罐2 3002 50030415J-105浓缩泵30426P-106双效浓缩器5 0001 6003 50030417F-108浓缩液储罐1 2001 00030418J-109醇沉泵30429V-110醇沉罐304110F-113醇沉液储罐304111E-114板式精馏塔304112F-115乙醇储罐304113F-117乙醇配液罐304114C-120冷凝器304215C-118冷却器304216Y-119比重器304117F-121乙醇计量罐30413.3 热量计算3.3.1 热量计算的依据热量计算主要的依据是能量守恒定律，在实际生产过程中传热设备的热量计算用下式进行计算： (3-2)式中：物料带进设备的热量，单位 蒸汽用来给设备或所处理物料加热的热量，单位 过程中的热效应，单位 物料离开设备时吸走的热量，单位 设备吸收的热量，单位 设备向环境散发的热量，单位 (3-3)式中：物料的质量，单位 定压比热容，单位 温度的变化量，单位 由于药厂在东北，设车间的最低温度为10 ，以0 为基准度设备向环境散发的热量为的通入蒸汽加热的量，即：压强为标准大气压，即： 3.3.2 提取工段多功能提取罐热量计算（1）基础数据 ，进料量为555.6 ，药渣量为1 077.864 ，加水量为7 778.4 ，出液量为7 256.136 ，设备重量为3 500 （2）具体计算 由公式带入数据得： ， （3）热量平衡表见表3-6。表3-6 多功能提取罐热量平衡表物料名称输入热量 输出热量 净药材带入热量纯化水带入热量蒸汽加热量带出设备热量设备升温热量损失热量合计热量3.3.3 浓缩工段双效浓缩器热量计算（1）基础数据选取基准温度为0 ，出料温度为80 ，浓缩液进料量为72 544.41 ，水蒸发量为6 422.01 ，粗浸膏量为833.4 ，设备重量为2 700 （2）具体计算 由公式带入数据得： ， （3）热量平衡表见表3-7。表3-7 浓缩工段热平衡表物料名称输入热量 输出热量 提取液带入量蒸汽加热量水蒸发热量设备升温热量粗浸膏带出热量损失热量合计热量3.3.4 醇沉工段醇沉罐热量计算 （1）基础数据 ，醇沉液量为1 866.18 ，乙醇加入量为1 131 ，浸膏加入量为833.4 ，设备质量为2 200 ，药渣量为98.22 （2）具体计算 由公式带入数据得： ， （3）热量平衡表见表3-8。表3-8 醇沉工段热平衡表物料名称输入热量 输出热量 浸膏带入热量乙醇带入热量水蒸气加热热量醇液升温热量药渣升温热量损失热量合计热量3.3.5 乙醇回收工段乙醇回收塔热量计算（1）基础数据 ，稀酒精的量为1 905.47 ，醇的质量为1 238.75 ，设备质量为2 300 （2）具体计算 由公式带入数据得： ， （3）热量平衡表见表3-9。表3-9 乙醇回收塔热量表物料名称输入热量 输出热量 稀酒精带入热量水蒸汽加热热量醇液升温热量设备升温热量损失热量合计热量3.3.6 浓缩工段双效浓缩器二次热量计算（1）基础数据 ，醇沉液质量为1 905.47 ，稀酒精质量为1 238.75 ，最终浸膏质量为666.72 ，设备重量为2 700 （2）具体计算 由公式带入数据得： ， （3）热量平衡表见3-10。表3-10 二次浓缩热量表物料名称输入热量 输出热量 醇沉液带入热量水蒸汽加热热量稀酒精升温热量最终浸膏升温热量设备升温热量损失热量合计热量第4章 主要设备设计4.1 设备材质选择及结构形式多功能提取罐的工作压力为：常压101.325 工作环境的温度为：常温25 罐内设计压力为： 罐内设计温度为： 材料：0Cr18Ni9Ti不锈钢查表得： 焊缝系数为： 4.2 设备工艺尺寸的计算4.2.1 体积的计算根据物料衡算处，物料的总体积为： 装料系数为：0.8所以提取罐所需要的最小的体积为： 圆整后取6.0 4.2.2 筒体的直径下封头为锥形封头：上封头椭圆：设备的总高度为：设备的容积为：取则 带入数据得： 4.2.3 筒体的高度按照设备的工程尺寸，体积取6.0 ，设备的直径取2.6 ，筒身高度为2.47 那么设备的总高度为： 核算：设备的实际体积为： （4-1）带入数据得： 实际的高径比为：4.3 附件的选择4.3.1 法兰因为本次设计提取罐的反应器内的压力等级比较小，同样筒身的直径也比较小，故选用的是甲型平焊式法兰11。可由反应器压力为： 罐内直径为26 ，按压力容器法兰标准（HG20593-1997）对法兰尺寸进行选型见表4-1。表4-1 法兰尺寸表公称通径DN法兰盘厚度理论质量螺柱规格螺柱数量2 600 76 166.8 kgM2440垫片选择使用压力容器非金属软垫片，材料为耐油石棉橡胶板，非金属软垫片的尺寸为(JB/T4704-14)4.3.2 视镜选取的视镜为不带颈视镜的普通视镜，结构相对简单，不容易结料，并且观察范围比较广阔。视镜选择用钢化硼硅玻璃（HGJ501-86），见表4-2。表4-2 视镜尺寸表公称直径公称压力螺柱数量螺柱直径质量150 0.98 MPa2502151217.64.3.3 管法兰根据管子规格选择使用板式平钢制焊法兰（标准号HG20593）。公称压力选用的是0.25 ，管法兰尺寸表见表4-3。表4-3 管法兰尺寸表名称公称通径钢管外径法兰外径法兰内径螺孔数量螺纹法兰厚度法兰质量进料口管法兰32 mm42.4 mm120 mm43.5 mm416 mm1.19 kg出料口管法兰32 mm42.4 mm120 mm43.5 mm416 mm1.19 kg4.3.4 支座本次设计选则的是标准悬挂式支座（JB1/65-81），选择四个A型耳式支座。根据容器公称直径为2 600 选择支座尺寸见表4-4。表4-4 支座尺寸表公称直径DN底板底板筋板垫板垫板螺栓螺纹规格支座质量1 300-600 mm25016200101030M2421.6 kg4.4 设备壁厚设计4.4.1 筒体的壁厚 (4-2)带入数据得： 取腐蚀裕量为： 设计厚度为： 圆整后的为：4.0 查表得 名义厚度为： 有效厚度为： 最大允许工作压力为： 4.4.2 封头的壁厚（1）标准椭圆封头壁厚 则 (4-3)查表得：带入数据得： 由于设计的压力较低，根据内压强计算公式计算的计算厚度较小，往往不能满足制造、运输以及吊装等方面的要求，因此对容器内的封头规定了最小的壁厚，我国标准椭圆形封头最小壁厚为封头内直径的，即： 取腐蚀裕量为： 设计厚度为： 查表得 名义厚度为： 有效厚度为： 最大允许工作压力为： （2）锥形封头壁厚封头大端查表得：过渡段厚度为：带入数据得： 与过渡段相接处锥壳厚度为： 锥形封头最小壁厚亦取 取腐蚀裕量 设计厚度为： 查表得 名义厚度为： 有效厚度为： 最大允许工作压力为： 封头小端提取罐上的封头小端需进行紧密的联接，应该在锥壳与筒体中间加上一个加强段，二者之间的的加强段的厚度也应该是一样的，其计算式为： (4-4)形状系数为：带入数据得： 锥形封头小端最小壁厚亦取3.86 取腐蚀裕量为： 设计厚度为： 查表得 名义厚度为： 有效厚度为： 最大允许工作压力为： 4.5 设备操作控制设计时必须重视安全操作和自动控制。对制药容器及设备来讲，设备要防止超温、超压、超装。要设置超压泄放或爆破装置、对温度监视的温度计、液位指示的液位计。第5章 车间设备布置设计5.1 车间设备布置设计概述5.1.1 车间设备布置设计原则（1）满足GMP要求本次的设计、选型以及如何让安装都应该符合国家相关规定的生产要求，容易清洗处理、消毒处理以及灭菌处理，放便用来产品生产、设备的操作以及维修、保养，并且能够减少错误行为的发生，达到减少污染的效果。本次设计中的设备之间相互连接的主物流管道都应该标注管内物料名称以及物料的基本流向12。（2）满足工艺要求车间设备的布置必须满足生产工艺的基本要求以及设备布置的基本原则，也就是车间内部设备的摆放尽量与工艺流程图的走向的基本一致，尽可能的利用工艺过程让物料能够自动的进行运输和流送工作，应避免产品和中间体产生交叉往返的现象。对此，一般可将计量等设备摆放在厂房的最高层，主要设备摆放在中层的位置，储罐及重型等设备摆放在最底层的地面上。在操作过程中相互之间有关联的设备，应当彼此之间摆放的靠近一些，但是也应该保持一定的安全距离。除了要顾及到合理的操作通道以及活动空间，工作人员行走的方便，物料的运输外，还应当考虑在设备的周围留出能够以后用来检修的地方。设备的布置尽可能的对称。因为对相同的或相似的设备在进行集中摆放的时候，能够考虑到以后相互之间可以调换使用的可能性，增加方便性，充分发挥设备的内在潜力。设备的布置应当考虑到未来方便性以及实际中的安全性。在布置设备的时侯，考虑到要让操作人员处在上风口的位置，比较高大的设备应该避免在窗户附近的位置，以免影响室内的通风以及采光效果。5.1.2 车间组成本次设计的车间分为四个工段，其中包括提取工段、浓缩工段、醇沉工段、乙醇回收工段。在进行药物提取的时候，物料出渣的过程可能会造成车间内环境的污染，因此在进行开门等操作的时候，应当尽量避免在提取罐的附近进行，这样可以减少药渣对环境的污染。另外在浓缩工段，由于浸膏的浓度比较大，有可能用泵不能直接打入到下一个工段中，为此在此操作完成之后，要将浸膏转移到洁净筒之中，由人力运送到下一个工段或者储罐之中13。乙醇回收工段中的乙醇回收设备太高，为此回收塔设备应该穿过房顶，绕开主梁。在设备布置的时侯，将主要的提取、浓缩和醇沉工段的制药设备都设在二层的操作平台上，将过滤器，泵等设备摆放在车间的地面处。5.2 车间设备布置方案生产车间采用的是单层敞开式的设计，室内高度为8 ，二楼的操作台高4 ，室内总长度为24 ，宽为18 ，承重柱柱距为6 ，柱网采用的是网状设计，建筑面积为432 。玄参药材将通过升降机运到二楼的操作平台上面，排除的药渣用运渣车统一运出车间处理。主要的设备应该按照工艺流程图的顺序排放，设备应当尽量在一条直线上，这样可以方便运输的管线最短，节省材料14。车间内的每个设备的布置都应该有足够的操作的空间、通行的路线、及检修所需要的位置。泵和过滤器都应该摆放在车间的地面上，车间内应该留有放置原材料的地方，根据生产的发展的需要以及可能性，要适当预留适当的空地，为期以后发展留有余地。由于本次设计用到的乙醇属于易燃物，应该考虑