第七章工艺流程设计.ppt

1、第七章 工艺流程设计,第一节 概述 第二节 生产方法的选择和工艺流程的设计原则 第三节 工艺流程的设计步骤 第四节 工艺流程图,工艺流程设计是在确定的原料路线和技术路线的基础上进行的，它是整个工艺设计的中心。 工艺流程设计是工程设计中最重要、最基础的设计步骤，对后续的物料衡算、工艺设备设计、车间布置设计和管道布置设计等单项设计起着决定性的作用，并与车间布置设计一起决定着车间或装置的基本面貌。,第一节 概述,按照产品的工艺技术成熟程度， 分为两类:生产工艺流程设计 试验工艺流程设计 本章主要讨论生产工艺流程设计。,工艺流程设计是在确定的原料路线和技术路线的基础上进行的设计，它是整个工艺设计的中心

2、。 设计人员在设计工艺流程时，要做到认真仔细，反复推敲，努力设计出技术上先进可靠、经济上合理可行的工艺流程。 工艺流程设计是工程设计中最重要、最基础的设计步骤，对后续的物料衡算、工艺设备设计、车间布置设计和管道布置设计等单项设计起着决定性的作用，并与车间布置设计一起决定着车间或装置的基本面貌。,一、工艺流程设计的作用,二、工艺流程设计的任务 主要任务： 1.确定由原料到成品的各个生产过程及顺序，即说明生产过程中物料和能量发生的变化及流向，应用的生物反应或化工过程及设备。 2.绘制工艺流程图。 工艺流程图:通过图解和必要的文字说明将原料变成产品(包括污染物治理)的全部过程表示出来的图纸。,具体内

3、容 1.确定工艺流程的组成 2.确定载能介质的技术规格和流向 生物加工中常用的载能介质有水、水蒸气、冷冻盐水、空气(真空或压缩)等，其技术规格和流向可用文字和箭头直接表示在图纸中。 3.确定操作条件和控制方法 生物生产中的主要工艺参数有温度、压力、浓度、流量、流速和pH值等。在工艺流程设计中，对需要控制的工艺参数应确定其检测点、显示仪表和控制方法。,4确定安全技术措施 对可能存在的安全问题，确定相应的预防和应急措施，如设置报警装置、安全阀、安全水封、放空管、溢流管、防静电装置等。在特别注意开车、停车、停水、停电等非正常运转情况下可能存在的各种安全问题。 5绘制不同深度的工艺流程图 初步设计和施

4、工图设计。在初步设计阶段，需绘制工艺流程框图、工艺流程示意图、物料流程图和带控制点的工艺流程图；在施工图设计阶段，需绘制施工阶段带控制点的工艺流程图,三、工艺流程设计的基本程序 生产工艺流程设计在整个工艺设计中最先开始，但随着工艺及其他专业设计的展开，通常需要对初步的工艺流程设计进行局部修改，所以几乎是最后才完成。 生产工艺流程的设计经历 三个阶段：生产工艺流程示意图 生产工艺流程草图 生产工艺流程图。,工艺流程设计基本程序 1工艺路线的选择（确定生产方法） 2确定工艺流程的组成和顺序 3绘制工艺流程框图 用方框、文字和箭头等形式定性表示出由原料变成产品的路线和顺序，绘制出工艺流程框图。 4绘

5、制工艺流程示意图 在框图的基础上，分析主要工艺设备，以图例、箭头和必要的文字说明定性表示出由原料变成产品的路线和顺序，绘制出工艺流程示意图,5绘制物料流程图 示意图确定之后，即可进行物料衡算和能量衡算。绘制物料流程图。定性转入定量。 6绘制初步设计阶段带控制点的工艺流程图。 进行设备、管道的工艺计算以及仪表自控设计。绘制出初步设计阶段带控制点的工艺流程图，并列出设备一览表。 7绘制施工阶段带控制点的工艺流程图 初步设计经审查批准后，按照初步设计的审查意见，对工艺流程图中设备、管道、阀门、仪表等修改、完善和进一步的说明。可绘制出施工阶段带控制点的工艺流程图。,第二节 生产方法的选择和工艺流程的设

6、计原则,一、生产方法的选择 生产工艺流程设计是整个工艺设计的基础，工艺流程图是指导施工的重要图纸。生产方法即工艺路线的选择，是生物工厂设计的关键步骤,对于关键工艺需列出几种生产方法，进行方案比较。在进行方案比较时首先应明确评判标准。许多技术经济指标，如产物收率、原料单耗、能量单耗、产品成本、设备投资、操作费用等均可作为方案比较的评判标准。此外，环保、安全、占地面积等也是方案比较时应考虑的重要因素。,1.原料来源、种类和性质 2.产品的质量和规格 3.生产规模 4.技术水平 5.建厂地区的自然环境 6.经济合理性,选择生产方法的主要依据如下：,生产方法方案的比较举例,在药品精制中，粗品常先用溶剂

7、溶解，然后加入活性炭脱色，最后再滤除活性炭等固体杂质。假设溶剂为低沸点易挥发溶剂，试确定适宜的过滤流程。 解：首先选定过滤速度和溶剂收率为方案比较的评判标准。,图7-1 常压过滤方案,采用常压过滤方案虽可滤除活性炭等固体杂质，但过滤速度较慢，因而不宜采用。,方案一：常压过滤,图7-2 真空抽滤方案,方案二：真空过滤,该方案采用真空抽滤 方式，过滤速度明显加快，从而克服了方案I过滤速度较慢的缺陷，但由于出口未设置冷凝器，因而易造成大 量低沸点溶剂的挥发损失，使溶剂的收率下降，故该方案不太合理。,方案三：真空过滤 冷凝,图7-3 真空抽滤-冷凝方案,同方案II相比， 该方案在出口设置了冷凝器，以回

8、收低沸点溶剂，从而减少了溶剂的挥发损失，提高了溶剂的收率，因而较为合理。,方案四：加压过滤,图7-4 加压过滤方案,该方案是 在压滤器上部通入压缩空气或氮气，即采用加压过滤方式，过滤速度快，且 溶剂的挥发损失 很少，因而最为 合理。,进行工艺流程设计，必须考虑以下几项原则： 、保证产品质量符合规定的标准。 、尽量采用成熟、先进的技术和设备。 、满足GMP要求。 、使用尽可能少的能耗。 、尽量减少“三废”排放量。 、具备开车、停车、易于控制。 、具有柔韧性，即在不同条件下(如进料组成和产品要求的改变)能够正常操作的能力。 、具有良好的经济效益。 、确保安全生产，以保证人身和设备的安全。,二、工艺

9、流程的设计原则,一些具体的实施原则,（1）按GMP要求对不同的药物制剂进行分类的工艺流程设计，如口服固体制剂、栓剂等按常规工艺路线进行设计；外洗液、口服液、注射剂（大输液、小针剂）等按灭菌工艺路线进行设计；粉针剂按无菌工艺路线进行设计等； （2）-内酰胺类要求药品（包括青霉素、头孢菌素）等按单独分开的建筑厂房进行工艺流程设计。中药制剂和生化药物制剂及中药材前处理、提取、浓缩以及动物脏器、组织的洗涤或处理等生产操作，按单独设置的钱处理车间进行前处理工艺流程设计，不得与其制剂生产工艺流程混杂。 （2）其他如避孕药、激素、抗肿瘤、生产用毒菌种、非生产用毒菌种、生产用细胞与非生产用细胞、强毒与弱毒、死

10、毒与活毒、脱毒前和脱毒后的制品的活疫苗与灭活疫苗、人血液制品、预防制品的制剂等生产按各自的特殊要求进行工艺流程设计。 （4）遵循“三协调”原则即人流物流协调、工艺流程协调、洁净级别协调，正确划分生产工艺流程中生产区域的洁净级别，按工艺流程合理布置，避免生产流程的迂回、往返和人、物流交叉等。,第三节 工艺流程的设计步骤,一、生产工艺流程示意图(工艺流程框图） 此图是在物料恒算前进行，最简单的一种定性图纸。其作用是定性表明原料变成产品的路线和顺序，以及应用的过程及设备，包括全部的单元操作和单元反应。 工艺流程示意图可以用简单的设备流程图表示，甚至可用文字示意图表达。 例如啤酒生产的工艺流程示意图

11、。,图7-5 阿司匹林的生产工艺流程框图,二、工艺流程草图的设计 在工艺流程框图的基础上，分析各过程的主要工艺设备，在此基础上，以图例、箭头和必要的文字说明定性表示出由原料变成产品的路线和顺序，绘制出工艺流程示意图。,作图时，按工艺流程由左至右展开画出，具体步骤为： 1.把各层楼面的地面线用双细线绘出，注上标高。 2.根据设备所处的相对高度，自左至右用细实线画出各设备的外形轮廓有一定间距。 3.物料管线用粗实线画出，用箭头标明流向。,工艺流程草图的绘图步骤,4.水、汽、真空、压缩空气等动力管线用细实线绘出，并标出流向。 5.画出设备和管道上主要附件、计量和控制仪器以及阀门等。 6.标注设备流程

12、号和辅助线。 7.最后写上必要的文字说明。,三、物料流程图,当工艺流程示意图确定之后，即可进行物料衡算、能量衡算和设备的工艺计算。在此基础上，可绘制出物料流程图。此时，设计已由定性转入定量。,图3-16 氯苯硝化的物料流程图,物料流程图,物料流量表,四、工艺流程图的设计 工艺流程草图设计 车间布置设计 某些设备的空间位置不合适 需要修改和完善 反复多次 确认设计合理无误 绘制生产工艺流程图。,第四节 带控制点的工艺流程图的绘制,用图示的方法表示出工艺流程所需要的全部设备；表示出全部工艺物料和载能介质的名称、技术规格及流向；表示出全部物料管道和各种辅助管道(如水、冷冻盐水、蒸汽、压缩空气及真空等

13、管道)的代号、材质、管径及保温情况；表示出生产过程中的全部工艺阀门以及阻火器、视镜、管道过滤器、疏水器等附件；表示出生产过程中的全部仪表和控制方案，包括仪表的控制参数、功能、位号以及检测点和控制回路等。,一、绘图基本要求,图3-50 二氯甲苯精馏工段带控制点的工艺流程图,（一）、图面内容： 1.图形 2.标注 3.图例 4.标题栏,二、工艺流程的绘制,（二）、表示方法 1.比例与图幅： 原则：一个主项（车间、工序）绘一张流程 图，复杂的可拆分为数张（一张图）。 比例：可以1:100，1:200或1:50也可不 按比例，标题栏不用注明。 图幅：采用1号图幅，简单流程可用2号图幅，特殊情况也可采用

14、标准图纸加长。,2.设备的画法： 不同类型的设备有专门的简图表示方法 图形：设备按比例细线（b/3)画出主要轮廓。,相对位置： 按高低绘出便于管道的连接与标注。,图7-8 混酸配制过程的工艺流程示意图,设备间相对位置表示方法,相同系统：,3.设备标注： 标注内容：位号和名称 位号在整个车间不能重复 标注方式： 放在图形的上、下方，排成一行。 同一高度，两个以上设备图形 按相对位置放在另一设备下方或用引出线引出，注在空白处。,4.管道的表示方法： 应画出所有的工艺物料和辅助物料的管道，初设简单；施工图复杂； 管道画法： a.线形规定： 工艺管道用粗实线（b=0.9mm） 辅助管道用中实线（b=0

15、.6mm） 仪表管用细（虚）实线（b=0.3mm）,b.交叉与转弯： 交叉 转弯,特别注意： 管道应画直线不要画斜线！,c.放气口、排液口和液封口,放气,液封,相同图号,不同图号,d.管道来向和去向：,来向,去向,管道标注： a.尺寸用公称直径： d.管道等级 b.物料代号:管道系统图形符号管道 e.流向 GB6567-86规定 英文名称的第一字母 c.管道序号：工艺流程顺序编写,常见介质的代号见表3-2。若介质代号在表中没有规定，则可补充，但不应与表中的代号相同。,1.6MPa,管道等级由管材代号、单元顺序号和公称压力等级代号组成，如图所示。,图7-10 管道等 级的标注方法,碳钢,管道表示方法,管道的单元顺序号用阿拉伯数字表示，由1开始。管材代号和管道的公称压力等级代号均用大写英文字母表示。,管材代号及管道压力表示方法,f.其他尺寸：工艺对某些管道有一定要求要标注，液封管长度，安装坡度等。 异径管（接头）有时要标注两端管径。 如：70/50 或Dg70/50,5.管件与阀门的表示方法： 管道应用细实线画出全部阀门和部分管件（盲板，大小头、阻火器等），但连接管件不画。,6.仪表控制点的表示方法： 在相关的管道上并大致按安装位置用代号、符号表示。符号规定： a.参量代号 b.功能代号 c.仪表控制点符号 d.调节阀的符号：其