制药工程原理与设备-制药工程与工艺设计

一、工艺流程的选择一般制药生产过程包括三个阶段:

原料→预处理→化学反应→分离纯化→产品→制剂→药

生产同一种产品多数情况下可采用多种不同的生产路线，即使采用相同的原料路线，具体的工艺安排或操作指标也有差别，到底采用哪种生产路线，必须对路线进行经济评价分析，找到技术先进，产品成本低，收率高，投资少，能耗低，同时又完全环保的工艺路线（即可对各方案进行比较，找到经济安全环保生产工艺路线）。例1：混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯混酸组成：HNO347%、H2SO449%、H2O4%；氯苯与混酸中HNO3的摩尔配比为1:1.1，硝化温度：80℃；硝化时间：3h；硝化废酸中含硝酸<1.6%，含混合硝基氯苯为获得混合硝基氯苯量的1%。反应特点：氯苯、硝基氯苯与混酸不互溶。反应结束两相分层，混酸中尚有少量硝基氯苯及未完全反应的硝酸；同时，废酸中含有大量不参加反应的H2SO4；如何充分利用未反应的硝酸及回收混酸层中的硝基氯苯和H2SO4是决定合成工艺的关键。方案1：硝化－分层方案方案2：硝化－分离－萃取方案方案3：硝化－分离－萃取－浓缩方案例2：混酸硝化苯制备硝基苯混酸组成：HNO35%、H2SO465%、H2O30%；苯与混酸中HNO3的摩尔配比为1:1.1，反应压力：0.46MPa；反应温度：130℃；反应后的硝化液进入连续分离器，分离出的酸性硝基苯和废酸的温度约为120℃；酸性硝基苯经冷却、碱洗、水洗等处理工序后送精制工段。方案1：间接水冷－常压浓缩方案方案2：原料预热－闪蒸浓缩方案二、设备利用率的提高

由于工艺反应、生产任务、转化率等各个方面的影响，使得工艺流程中的各步设备容量有所不同，为充分利用设备，必须安排好生产过程中上步反应产物量与下步反应原料量之间的问题，即处理好工艺设备的衔接和利用问题。其原则如下：1.反应中间产物不易变质时，工艺流程采用不同生产能力的容器，在两步反应中间增设贮槽，使整个工艺生产连续化；2.反应中间产物易变质时，工艺流程采用相同生产能力的容器，实行生产周期长的多釜生产，生产周期短的少釜生产的原则；三、工艺流程图

初步设计阶段：工艺流程框图(BlockFlowSheet)工艺流程示意图(SimplifiedFlowSheet)工艺流程图(ProcessFlowDiagram,PFD)物料流程图带控制点工艺流程图

(ProcessControlDiagram,PCD)施工图设计阶段：带控制点工艺流程图（又称：管道及仪表流程图）(Piping&InstrumentationDiagram,PID)工程设计1.工艺流程框图工艺路线和生产方法确定后，物料衡算前绘制的一种定性图纸，不编入设计文件中，主要为物料衡算计算方便。①主要内容：Ⅰ、以方框表示单元过程，圆框表示单元反应，并加注必要文字说明；Ⅱ、以箭头表示物料和载能介质流向，并辅以文字注释；②例:

阿司匹林工艺流程框图阿司匹林工艺流程框图２.工艺流程示意图定性图纸，内容比框图详细，不编入设计文件。①内容：Ⅰ、以几何图形表示设备示意图，设备之间的竖向关系；Ⅱ、反映全部原料、中间体和三废的名称及流向；②例：阿司匹林工艺流程示意图阿司匹林工艺流程示意图３.物料流程图以图形和表格相结合的形式反映设计计算结果的图样，编入正规设计文件中。Ⅰ．内容：①图形中包括装置方块或设备轮廓图形、物料流程线等；②标注过程装置名称或设备位号、名称；流程中原料、中间体、辅助材料和三废等的代号，说明等；③物料衡算表物料代号、物料名称、物料组成、流量、压力、温度状态及来源去向等；④标题栏：图名、图号、设计阶段等。Ⅱ．例：氯苯硝化物料流程图①在工艺流程示意图中表示的物料流程图序号物料名称流量/kgh-1HNO3H2SO4H2O氯苯硝基氯苯总计1补充硫酸

2.40.2

2.62硝酸230

4.7

234.73回收废酸

237.614.7

252.34配制混酸23024019.6

489.65萃取氯苯

403.418.7422.16硝酸损失2.3

2.37硝化液

909.48粗硝基苯

2.40.26.1569.3578.09分离废酸5.2237.682.9

5.7331.410氯苯

416.8

416.811萃取废酸

237.684.44.1

326.112浓缩蒸汽

73.813冷凝液

73.814废水

69.7

69.715回收氯苯

4.1

4.1②用框图绘制物料流程图①按确定的工艺路线画出流程示意图，反应及过程名称用双框图表示，同时标注过程名称、流程号；②流程图左边为原料和中间体的物衡表，包括物料名称、组成、数量、物料的流向；③流程图右边为主要副产品及三废的物衡表，标注名称、组成、数量、去向等；④物料的流向用粗实线表示，其它用细实线表示。4.带控制点工艺流程图亦称管道及仪表流程图（PID），反映某个过程中所有设备、物料之间的各种联系，是化工工程设计的主要依据；是生产、检修管理、考核的指南；是人员培训、实习的指导教材，是最权威、最系统、最重要的图纸。(1)两阶段掠带控制殊点工艺被流程图埋的区别初步设退计阶段拾和施工挥图设计活阶段都凝要绘制拥带控制振点的工葱艺流程昼图，但衰两者的丢要求和是深度是钩不同的于。初步设袜计阶段萄带控制眼点的工穿艺流程缝图是在涉物料流奏程图的羡基础上需，加上灰设备、踪蝶仪表、饶自控、主管路等咐设计结究果设计竿而成，体并作为米正式设娇计成果舰编入初宗步设计打文件中杰。施工阶欲段带控港制点的脏工艺流茶程图则晌是根据味初步设趟计的审炼查意见帮，对初透步设计良阶段带邀控制点团的工艺便流程图唯进行修透改和完俩善，并浑充分考缴虑施工甜要求设环计而成捎的。(2)基本要求（1）表示出词生产过斩程中的奔全部工表艺设备牙，包括置设备图慈例、位京号和名跌称。（2）表示出生秃产过程中叠的全部工页艺物料和值载能介质秧的名称、嚼技术规格悠及流向。（3）表示出会全部物料食管道和各爷种辅助管箭道（如水蔑、冷冻盐邪水、蒸汽愈、压缩空缓气及真空酱等管道）谣的代号、掏材质、管识径及保温焰情况。（4）表示出生晨产过程中朗的全部工倾艺阀门以臭及阻火器卵、视镜、症管道过滤赶器、疏水议器等附件盘，但无需峰绘出法兰鹅、弯头、漫三通等一占般管件。（5）表示出淡生产过程脱中的全部泼仪表和控迷制方案，挤包括仪表目的控制参劳数、功能陶、位号以狸及检测点到和控制回纷路等。①设备A常见设备六的图例（P2皮77-免279咱）。注：对于图例绪中没有表莫示出的设米备，在工谅艺流程图嚷中可绘制关出其象征霜性的几何给形状，以键表明设备斗的几何特员征。B常见设胆备的代位号T-塔R-反应器V-容器E-换热器P-泵C-压缩机F-工业炉S-烟囱火庆炬L-起重运输气机械W-称重机械M-其它机械(3)带控制朵点工艺俱流程图剖绘制方睁法C设备标注所有工艺笼设备都有征一设备位蛇号，设备芝位号标注识在设备轮筛廓内或设翼备附近，笑仅标注位刮号，不注复设备名称弹，并在图名纸上面或疏下面标注鼻出位号及夺名称．如购：R12邻03A女、B反应器D例a、设备代怠号b、设备所饺在主项编份号主项编座号可按诸工段（化车间）绣编号；c、主项内设备顺庸序号d、相同设备尾号相同设代备是指贝用途相龄同，在征工艺流年程图中祝并联使犹用的设尿备，尾放号必须歪按A，B，掘C……顺序标损注；e、设备位挨号线0.6腹mm中粗线梳。②管道A常见管碗道、管痒线和阀霞门的图浪例（P27怠3-2纯75）对于图例怜中没有的计管件或阀瞒门可根据胖其特点增令补图例。壶流程图中帜采用的管侮道、管件阳和阀门图耻例应在流轿程图或首仰页图（将死设汁中所凉采用的部涝分规定以垦图表的形她式绘制成皱首页图，电包括图纸惭目录、设曾备一览表下以及各种量图例、符多号、代号旷和说明等撑）中加以蛾说明。B说明１）在初张步设计阶凡段的工艺提流程图中缺，应给出关主要管道覆、阀门、搁管件和控腿制点；而溉在施工图东设计阶段模的工艺流今程图中，清则应绘出昼全部管道例、阀门、棍管件和控谜制点。２）物料骗管线用粗意线表示，亮其他管线居用中粗线睁，控制回转路用细线主表示。３）在猛同一流擦程图中骂，当两救设备相循距较远向时，其距物料管怨线仍需欺连通．伪不能用沙文字表连示。当闯两根无就联系的鸟管线相扁互交叉熄时，可优将一根课画成连文续实线傍，而另散一根在园交叉处策断开。耍线条拐筋弯处可早画成直艺角。４）当堆流程图高中的管劲道需与耐另一流李程图中鸣的管道羊相连时狼，可在辉管道断多开处用率箭头注砌明至某沸设备或计管道的鞠图号。５）在防带控制卫点工艺披流程图亦中，应及对每一躲根管道世进行标草注，管锈道的标托注方法但可按HG20鱼519的标准棕执行。玻一般情耳况下，芽管道应田注明介搏质代号凭、管道茂编号、叨管道尺钢寸和管敏道等级依，若为洗隔热或话隔声管断道还加状增加隔政热或隔然声代号姓。C管道的烤标注PL惯-鲜R12梦030议3婆-Φ57×3.它5闭-佩E1M屯-肠H介质代胃号管道编号管道尺起寸管道等级隔热或争隔声代似号CWS/拿PL皆-R1茄2030拾3-Φ76×4/57×3.赏5-换E1恨M减-息H套管介质那/内管介蚀质瓦管道编号岛管道胡尺寸亭管道等级僵隔热磨或隔声代礼号Ⅰ常肝见介质逐的代号介质名称代号介质名称代号介质名称代号空气A中压蒸汽MS循环冷却水（供）CWS放空气VG高压蒸汽HS循环冷却水（回）CWR压缩空气CA蒸汽冷凝液C冷冻盐水（供）BS仪表空气IA蒸汽冷凝水SC冷冻盐水（回）BR工艺空气PA水W排污BD氮气N精制水PW排液、排水DR氧气OX饮用水DW废水WW工艺气体PG雨水RW生活污水SS工艺液体PL软水SEW化学污水CS蒸汽S锅炉给水BW含油污水OS伴热蒸汽TS热水（供）HWS油OL低压蒸汽LS热水（回）HWR工艺固体PS注：全部足物料代号P274浅-275Ⅱ管道属编号用设备暖位号加余管道顺归序号表努示，管营道顺序肢号用两曾位数字厌（01~9百9）表示。Ⅲ管道面尺寸以mm为单位，汗只注数字续，不注单舍位。管道猜尺寸一般躺标注为外径×壁签厚的形式虾，也可折以用公称直径表示，贪有时只逗标注管俘径。Ⅳ管知道等级由管材筝代号、吊单元顺判序号和自公称压筐力等级诸代号组恼成。M浙1偏B公称压级力等级楚代号画单元顺阴序号鸣管材坟代号管材代漂号铸反铁：A；碳齐钢：B；普通低汪合金钢：C；合金钢均：D；不锈钢：E；有色金属片：F；非金属劝：G；衬里及内夕腐蚀：H。单元顺炊序号：用阿拉萌伯数字表系示，从1米开始。中华人茧民共和怕国管道馅标准压力等级扑代号压力等级/MPa1.01.62.54.06.410.016.020.022.025.032.0代号LMNPQRSTUVWⅤ隔唯热或隔努声代号隔热或隔声功能名称代号隔热或隔声功能名称代号保温H蒸汽伴热S保冷C热水伴热W人身防护P热油伴热O防结露D夹套伴热J电伴热E隔声N③仪表A常见仪表伙的图例（P27舅6-2充77）B仪表标档注方法T厘I桃-朗2勿0恐2被测变量露代号仪添表功能代违号工本段或工序余序号仪画表序号说明：a在带控制制点的握工艺流怜程图中圈，检测需仪表、剃显示仪宾表的图立例均用亿圆圈来席表示，领并用圆着圈中间锐的横线郊来区分抢不同的芝安装位深置。b在带控拍制点的陈工艺流盈程图中跃，仪表禾的位号焦可直接亡填写在孙仪表图蓝例中，精其中字破母代号凝填写在掌圆圈的穷上半部赚分．数欲字编号仆填写在插圆圈的公下半部厅分。c常见敢被测变量峡和功能的奥代号字母第一字母后续字母字母第一字母后续字母被测变量修饰词功能被测变量修饰词功能A分析报警N供选用供选用B喷嘴火焰供选用O供选用节流孔C电导率控制或调节P压力或真空连续点或测试点D密度或比重差Q数量或件数累计、积算累计、积算E电压检出元件R放射性记录或打印F流量比/分数S速度或频率安全开关或联锁G尺度玻璃T温度传达或变送H手动U多变量多功能I电流指示V粘度阀、挡板J功率W重量或力套管K时间或时间程序自动或手动操作器X未分类未分类L物位或液位信号Y供选用计算器M水位或湿度Z位置驱动、执行④自答控该控制灵系统中牲有一个赵引至仪生表盘的伶压力计潜，具有税压力指认示功能先，其编辫号为203。管道熟中的压槐力变化隔通过变混送器将