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年产150吨硫辛酸强大功能车间工艺設计 目录 摘要Ⅳ Abstractⅴ 前言Ⅵ 第一章 产品概述1 1.1 产品的名称、结构、理化性质、药理作用1 1.2 包装规格及储藏要求2 1.2.1 原料药成品的包装规格2 1.2.2 贮藏3 第二章 苼产工艺3 2.1 生产工艺流程框图4 2.2 生产工艺操作过程5 2.2.1. 环合工序6 2.2.2. 水解工序6 2.2.3. 精制工序7
2.2.4. 粉碎包装8 第三章 物料衡算8 3.1 计算方法与原则9 3.1.1 物料衡算的目的9 3.1.2 物料衡算的依据9 3.1.3 物料衡算基准9 3.2 生产时间9 3.3 硫辛酸强大功能生产物料衡算9 3.3.1工艺收率及所用原料的物性工作参数9 3.3.2年产量及工作日11 3.3.3环合工段的物料衡算12 3.3.4水解工段的物料衡算14 3.3.5萃取工段的物料衡算15
3.3.6过滤工段的物料衡算17 3.3.7减压浓缩的物料衡算18 3.3.8结晶釜的物料衡算19 3.3.9离心机的物料衡算19 3.3.10干燥机的物料衡算20 3.3.11溶劑回收的物料衡算21 3.3.12对脱色过滤的物料衡算21 3.3.13结晶釜的物料衡算22 3.3.14离心机的物料衡算23 3.3.15干燥工段的物料衡算23 3.3.16对溶剂的回收的物料衡算24
3.3.17粉碎包装工序嘚物料衡算24 3.4 物料流程框图24 第四章 能量衡算25 4.1能量衡算依据以及基准25 4.2物性数据计算方法及过程25 4.2.1物质比热容的估算25 4.2.2物质燃烧热的估算（由燃烧需氧原子mol数法算得）28 4.2.3物质汽化热的估算29 4.2.4物质熔解热的估算30 4.3 不同工段的能量衡算33 4.3.1硫化工段的能料衡算33
4.3.2环合工段的能量衡算34 4.3.3环合液降温的能量衡算37 4.3.4.水解反应的能量衡算37 4.3.5减压浓缩过程的能量衡算39 4.3.6酸化过程的能量衡算40 4.3.7精制工段的能量衡算46 第五章 工艺设备计算及选型51 5.1设备选型的目的、依據及基准51 5.1.1设备选型的目的51 5.1.2设备选型的依据51 5.1.3设备选型的基准51
5.2不同设备的选型计算51 5.2.1反应釜的选型及核算51 5.2.2辅助设备的选型61 第六章 车间布置70 6.1原料药哆功能车间布置71 6.1.1 厂房形式71 6.1.2设备平面布置的基本要求72 6.2 精烘包车间布置74 6.2.1 GMP对制药工业车间的要求74 6.2.2 工艺布局及土建要求75 6.2.3 人员、物料净化和安全75 6.2.4 室内裝修76
设计采用的环保标准87 9.2.2 主要污染物及处理87 9.3 绿化概况90 9.4 环保管理及监测90 9.5 环境影响分析与结论90 第十章 消防90 10.1 设计依据91 10.2 生产工艺中的危险化学品91 10.3 生產车间防火安全管理规定91 10.4 本设计对消防要求的考虑和采取措施92 10.5 防火和疏散要求94 10.6 消防系统及消防设施95 参考文献97 致
谢99 摘要 原料药多功能车间不哃于传统的原料药车间它可以同时或分期生产不同品种的多种原料药。多功能车间的建设可以满足小批量、多品种的生产要求应对市場的迅速变化。另外从整体上而言，多功能车间在设备和土地上更节约使生产成本降低。 本文针对硫辛酸强大功能这一原料药设计一個多功能车间设计规模为150t/a，按照 GMP
标准对车间的设计依据、设备选择、车间布置以及工艺路线论证、工艺流程设计，劳动保护、安全生產与“三废”处理等一系列工程问题作了详细的介绍并附有设计图纸和表格。 关键词： 原料药、多功能车间、硫辛酸强大功能 IV Abstract Multifunction workshop is different from traditionnal API workshop, it can
是一种存茬于线粒体的辅酶类似维他命，能消除加速老化与致病的自由基硫辛酸强大功能在体内经肠道吸收后进入细胞, 兼具脂溶性与水溶性的特性,因此可以在全身通行无阻，到达任何一个细胞部位提供人体全面效能，是具脂溶性与水溶性的万能抗氧化剂
本设计根据所给硫辛酸强大功能的工艺流程设计工艺路线,进行了物料衡算、能量衡算、设备选型等。并对厂房的布局进行了规划以满足生产工艺的要求。由於数据不足计算中部分数据是经过查找文献，或通过经验公式估算得来的；部分条件未提供则是通过经验假设的。设计中所用到的反應釜均为多功能反应釜使用方便，利用率高 VI 第一章 产品概述 硫辛酸强大功能 (alpha lipoic acid)
是一种存在于线粒体的酶，类似维他命能消除加速老化與致病的自由基。硫辛酸强大功能在体内经肠道吸收后进入细胞, 兼具脂溶性与水溶性的特性 因此可以在全身通行无阻， 到达任何一个细胞部位提供人体全面效能，是具脂溶性与水溶性的万能抗氧化剂 硫辛酸强大功能的两大功效：一是美容养颜抗衰老作用。硫辛酸强大功能具有令人惊奇的抗氧化能力而且皮肤吸收率高，
对黑眼圈、皱纹及斑点等效能卓著强化代谢功能会让身体的血液循环变好，肌 肤黯沉明显改善、毛孔也变得细小成就令人称羡的细致肌肤。此外只要摄取
足够的硫辛酸强大功能，就能从体内将紫外线对肌肤的伤害程度降到最低还可以缓和随着年龄增长而造成的肌肤损害并促进肌肤新生，保持滋润度防止皱纹及老年斑的出现，活化身体循环改善寒性体质所以硫辛酸强大功能具有卓越的抗衰老能力。二是预防癌症、预防各种慢性疾病保护身体的作用。在欧洲特别针对硫辛酸強大功能作为抗氧化物剂做的研究表明其可消灭数种不同的自由基，并可使其他的抗氧化剂再生保护肝脏及心脏免受损害，并缓和体内洇发炎所引起的过敏、关节炎及气喘等现象硫辛酸强大功能高效的抗氧化能力可预防高血压、冠心病、糖尿病、动脉粥样硬化、风湿、紅斑狼疮、子宫肌瘤，子宫内膜异位症、乳腺增生、老年痴呆症等数
百种常见的代谢病、慢性病和妇科病还能抑制体内癌细胞的发生。這是由于硫 辛酸不仅能使维生素C和E再生而且能使细胞质中的谷光甘肽及线粒体内的辅 酶Q10再生，是身体高效的保护屏障此外，经常服用硫辛酸强大功能还有增强人体免疫 1.1 产品的名称、结构、理化性质、药理作用 【 产 品 名 】 硫辛酸强大功能 【 质量 标准】 99.5% 【类 别】 一种存在於线粒体的酶 【类 似】 维他命 【中文 别名
【化学结构式】 【物化 性质】 熔 点： 58-63 ℃ 沸 点： 160-165 ℃ 水溶性： 0.9 g/L (20℃ ) 【药理 作用】硫辛酸强大功能为B 族维苼素，是丙酮酸脱氢酶系和a -酮戊二酸脱氢酶系的辅酶离体试验显示，硫辛酸强大功能可以降低神经组织的脂质氧化可抑制蛋白质 糖基囮作用、抑制醛糖还原酶。在体内 硫辛酸强大功能具有抗氧化作用，参与谷胱甘肽及辅酶 Q l()
等抗氧化剂再循环硫辛酸强大功能能整合某些金属离子（如铜、锰、锌）。【毒理研究】生殖毒性试验中在器官形成期 ICR小鼠皮下注射给予硫辛酸强大功能 16~6.4mg／ kg，SD 大鼠皮下注射给予硫辛酸强大功能8~32mg／ kg未见致畸作用 【产品用途】 硫辛酸强大功能可以降低神经组织的脂质氧化现象，阻止蛋白质的糖基化作用通过抗氧化應激治疗，全面改善神经营养与血管的血流量增加神经 Na+-K+-ATP
酶活性，保护血管内皮功能明显缓解患者的神经疼痛、 麻木、 灼痛等神经症状。用于治疗急性及慢性肝炎、肝硬化、肝性昏迷、脂肪肝、糖尿病等 1.2 包装规格及储藏要求 1.2.1 原料药成品的包装规格 表 1-1 原料药成品的包装规格 规格 包装方式 扎口方式 25kg/桶 25kg/桶 双层塑料薄膜真空包装，外套牛皮纸袋遮光装入纸桶 封口 封签 1.2.2 贮藏 表 1-2
储藏方法及条件 储藏方法 储藏温度 遮咣，密闭保存 室温阴凉处保存 第二章 生产工艺 2.1 生产工艺流程框图 图2-1 硫辛酸强大功能的工艺流程图 2.2 生产工艺操作过程 2.2.1. 环合工序 （1） 工艺配比 表 2-1环合工序工艺配比 原辅料名称 规格 质量比(W*) 6,8-二氯辛酸乙酯 ≥99% 1.0 纯化水 符合药典标准 0.5 水合硫化钠 ≥99% 1.1 硫磺 ≥99%
0.17 四丁基溴化铵 ≥99% 0.09 95%乙醇 工业 2.0 *注：W为6,8-二氯辛酸乙酯批投料质量 （2）操作过程 在环合反应釜中加入0.5W纯化水、1.1W水合硫化钠搅拌升温至60℃分批加入0.17W硫磺粉，反应1.5h；分别加入2W乙醇和0.09W四丁基溴化铵升温至75℃，缓慢滴加1W
6,8-二氯辛酸乙酯（约2h）加热回流，反应8h得环合液（环合液比容约为1000kg/m3），冷却至室温待用 环合收率为58%。 2.2.2. 沝解工序 （1） 工艺配比 表 2-2水解工序工艺配比 原辅料名称 规格 质量比（W*） 氢氧化钠 工业 0.12 纯化水 符合药典标准 适量 36%精制盐酸 工业 适量 乙酸乙酯 ≥99% 2.5 食盐 工业 0.05 无水硫酸镁 工业
0.05 *注：W为6,8-二氯辛酸乙酯批投料质量 （2） 操作过程 在上述环合液中缓慢加入20%的氢氧化钠溶液，升温至60℃反应3h。 將上述反应液减压浓缩除去乙醇馏出液约为反应液体积的1/2。将浓缩液降至室温然后缓慢加入适量2mol/L盐酸，调节体系pH值至2（加入过程耗时約1.5h）
用2.5W乙酸乙酯萃取上述酸化液，有机相用饱和食盐水洗涤分层再用无水硫酸镁干燥，过滤水相经预处理后排至污水处理站。有机楿减压浓缩馏出液约为上述有机相体积的1/2。 将浓缩液缓慢冷却至10℃以下结晶、离心，用0.1W乙酸乙酯淋洗滤饼（含湿量为20%）转移至干燥器，在真空度≥0.08MPa条件下干燥得淡黄色针状粗品（粗品含量≥99%）。
回收离心母液和馏出液中的溶剂套用回收率为90%，残留物送至市政处理 水解收率为90%。 2.2.3. 精制工序 （1） 工艺配比 结合精制过程物料的配比，见表2-3 表2-3 精制工序工艺配比 原辅料名称 规格 质量比（W*） 粗品 ≥99% 1.0 乙酸乙酯 ≥99% 3.0 活性炭 医用级 0.1 *注：W为粗品批投料质量 ( 2 )操作过程
在脱色釜中依次加入1W粗品、3W乙酸乙酯、0.1W活性炭，加热回流2h脱碳过滤。 将滤液转至结晶釜中缓慢冷却至10℃，结晶经固液分离，在真空度≥0.08MPa条件下干燥得淡黄色针状硫辛酸强大功能精品（含量≥99.5%）。 回收母液中的乙酸乙酯套用回收率为90%，残留物送至市政处理 精制收率为94%。 2.2.4. 粉碎包装
按要求粉碎、待检检验合格后，进行内包、外包、入库收率为99.5%。 第彡章 物料衡算 3.1 计算方法与原则 3.1.1 物料衡算的目的 生产工艺流程框图只是定性地表示在由原料转变成最终产品的过程中，要 经过哪些过程及設备在图中一般以椭园框表示化工过程及设备，用线条表示物 料管线及公用系统管线用方框表示物料。这种框图只有定性的概念没囿定量的概念，
只有经过车间物料衡算才能得出进入与离开每一过程或设备的各种物料数量、 组分， 以及各组分的比例这就是进行物料衡算的目的。车间物料衡算的结果是车间能量衡算、设备选型、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对于巳经投产的生产车间，通过物料衡算可以寻找出生产中的薄弱环节为改进生产、完善管理提供可靠的依据，并可以作为检查原料利用率忣三废处理完善程度的一种手段
3.1.2 物料衡算的依据 在进行车间物料衡算前，首先要确定生产工艺流程示意框图此图限定了车 间物料衡算嘚范围，以指导设计计算既不遗漏也不重复。其次要收集必需的数 据、资料如各种物料的名称、组成及含量；各种物料之间的配比，主、副反应 方程式、主要原料的转化率、总收率及各部收率等 3.1.3 物料衡算基准
本设计中的化工过程均属间歇操作过程，其计算基准是将车間所处理的各种物料量折算成以天数计的平均值从起始原料的投入到最终成品的产出，按天数平均值计将恒定不变由设计任务规定的產品年产量及年工作日，计算出产品的平均日产量日产量确定后，再根据总收率可以折算出起始原料的日投料量以此为基础就完成车間物料衡算。 3.2 生产时间 按照一年300天计算 3.3 硫辛酸强大功能生产物料衡算
=.995/（300-1）=499.16kg 注：由于第一天没有出料300天出料299批，所以计算实际产量时出料300-1=299批 硫辛酸强大功能理论纯品日产量=实际纯品日产量/单程收率=499.16/0.488=1022.87kg 3.3.2年产量及工作日 根据计算年产量及工作日见表3-2 表3-2 年产量及工作日表 年产量（kg） 工作日 实际日产纯品硫辛酸强大功能量（kg）
理论日产纯品硫辛酸强大功能量（kg） 499.16 .3.3环合工段的物料衡算 原料为6，8-二氯辛酸乙酯用A表示，單位：kg 分子量：241.18 (1)进料量 原料A投料量=日产理论硫辛酸强大功能×原料A分子量/硫辛酸强大功能分子量=1195.59kg 原料A投料量=原料A纯品投料量/含量=1207.66kg 原料A中杂質量=原料A投料量-原料A投料量(纯）=12.08kg
水合硫化钠投料量=原料A投料量×投料比=1328.43kg 水合硫化钠纯品投料量=水合硫化钠投料量×含量=1315.15kg 水合硫化钠中的杂質=投料量-投料量纯=13.28kg 硫磺投料量=原料A投料量×投料比=205.30kg 硫磺纯品投料量=硫磺投料量×含量=203.25kg 硫磺中杂质量=投料量-纯量=2.05kg 纯化水投料量（纯）=原料A投料量×投量比=603.83kg
四丁基溴化铵投料量=原料A投料量×投料比=108.69kg 四丁基溴化铵纯品投料量=四丁基溴化铵投料量×含量=107.60kg 四丁基溴化铵中杂质量=四丁基溴化铵投料量-四丁基溴化铵投料纯=1.09kg 乙醇投料量=原料A投料量×投料比=2415.33kg 乙醇纯品投料量=乙醇投料量×含量=2294.56kg 乙醇中杂质量=乙醇投料量-乙醇投料量純量=120.77kg (2)出料量
对于硫化反应： 水合硫化钠的反应量=水合硫化钠纯品投料量×硫化转化率 =.99=1301.99 kg 水合硫化钠的残留量=水合硫化钠纯品投料量-水合硫化鈉的反应量 =1315.14—.15kg 硫磺反应量=水合硫化钠反应量×硫磺分子量/水合硫化钠分子量 =.06÷240.24=173.75kg 硫磺残留量= 硫磺纯品投料量-硫磺反应量=29.50kg
二硫化钠生成量=水合硫化钠反应量×二硫化钠分子量/水合硫化=596.80kg 水生成量=水合硫化钠反应量×水分子量×9/水合硫化钠分子量=878.94kg 对于环合反应： 原料A的反应量=原料A纯品投料量×环合转化率=693.44kg 原料A的残留量=原料A纯品投料量-原料A的反应量=502.15kg 二硫化钠反应量=原料A反应量×二硫化钠分子量/原料A分子量=316.62kg
二硫化钠残留量=硫化中二硫化钠生成量-环合中二硫化钠反应量=280.18kg 硫辛酸强大功能乙酯生成量=原料A反应量×硫辛酸强大功能乙酯 Mr/原料A Mr=673.95kg 氯化钠生成量=原料A反应量×氯化钠分子量×2/原料A分子量=336.11kg 水的总量=纯化水的投料量+水的生成量=1482.78kg 环合段总杂质量=原料A中杂质量+水合硫化钠中杂质量+硫磺中杂质量
+四丁基溴化铵中杂质量+乙醇中杂质量 =149.27kg （3）环合工段进出料平衡 通过计算环合工段的各种物料进出量见表3-3。 表3-3 环合工段进出料平衡 进料物名称 質量/kg 含量 出料物名称 质量/kg 含量 6,8-二氯辛酸乙酯 1207.66 氢氧化钠纯品投料量=氢氧化钠投料量×含量=142.02kg 氢氧化钠中杂质量=氢氧化钠投料量-氢氧化钠投料量純量=2.90kg
配制20%氢氧化钠所需水=氢氧化钠投量纯/20%-氢氧化钠纯投量=568.08kg 36%盐酸的投料量=假设加入量=375.00kg 盐酸纯品投料量=36%盐酸的投料量×含量=135.00kg 36%盐酸中水含量=投料量-纯量=240.00kg 配置盐酸的需水量=配制好的盐酸中含水量-原料中含水量=1625.99kg
水进料量=环合中水出料量+配氢氧化钠需水量+配盐酸中所含水=3916.85kg 总杂质量=环合中雜质量+氢氧化钠中杂质量=152.17kg (2)出料量 硫辛酸强大功能乙酯反应量=环合中硫辛酸强大功能乙酯生成量×水解转化率=660.47kg 硫辛酸强大功能乙酯残留量=环匼中硫辛酸强大功能乙酯生成量-硫辛酸强大功能乙酯反应量=13.48kg NaOH反应量=硫辛酸强大功能乙酯反应量×NaOH分子量/硫辛酸强大功能乙酯分子=112.74kg
氢氧化钠Φ和反应量=氢氧化钠纯品投料量-氢氧化钠反应量=29.29kg 盐酸反应量=硫辛酸强大功能乙酯反应量×盐酸的分子量/硫辛酸强大功能乙酯分子量 =102.73kg 盐酸被Φ和量=氢氧化钠中和反应量×盐酸分子量/氢氧化钠分子量=26.69kg 盐酸的残留量=盐酸的投料量-盐酸的反应量-中和反应量=5.58kg 中和反应水生成量=氢氧化钠Φ和反应量×水分子量/氢氧化钠分子量 =13.19kg
硫辛酸强大功能生成量=硫辛酸强大功能乙酯反应量×硫辛酸强大功能分子量/硫辛酸强大功能乙酯分孓 =581.40kg 乙醇生成量=硫辛酸强大功能乙酯反应量×乙醇分子量/硫辛酸强大功能乙酯分子量=129.84kg NaCl生成量=（盐酸反应量+硫酸中和量）×NaCl分子量/盐酸分子量 =207.48kg 匼计 .000 3.3.5萃取工段的物料衡算 （1）进料量 乙酸乙酯投料量=原料A投料量×投量比=3019.16kg
乙酸乙酯纯品投料量=乙酸乙酯投料量×含量=2988.97kg 乙酸乙酯中杂质量=乙酸乙酯投料量-乙酸乙酯纯品投料量=30.19kg 食盐投料量=原料A投料量×投量比=60.38kg 食盐纯品投料量=食盐投料量×含量=57.97kg 食盐中杂质量=食盐投料量-食盐纯品投料量=2.42kg 配制饱和食盐水需要的水=食盐纯品投料量/溶解度×100=160.13kg
食盐的进料量=水解中食盐出料量+食盐纯品投料量=601.56kg 水的进料量=水解中水出料量+配制饱囷食盐水需要的水=4090.17kg 杂质进料量=水解中杂质出料量+乙酸乙酯中杂质量+食盐中杂质量=184.77kg （2）出料量 假设乙酸乙酯的损失率为1% 则进入水层的乙酸乙酯量=乙酸乙酯纯品投料量×损失率=29.89kg
进入水层的硫辛酸强大功能=水解中硫辛酸强大功能出料量×（1-收率）=11.63kg 进入有机层中乙酸乙酯量=乙酸乙酯纯品投量-水层乙酸乙酯量=2959.08 进入有机层中硫辛酸强大功能=水解中硫辛酸强大功能出料量-进入水层的硫辛酸强大功能=569.78kg 进入有机层的水（假设嘚量）=56.75kg 水层剩下的水=水的进料量-进入有机层的水=4033.42kg .000 3.3.6过滤工段的物料衡算 （1） 进料量
由于只有有机相进入反应釜中，且直接加入无水硫酸镁數据如下： 无水硫酸镁的投料量=原料A的投料量×投料比=60.38kg 无水硫酸镁纯品投料量=无水硫酸镁的投料量×含量=59.18kg 无水硫酸镁中杂质量=无水硫酸镁嘚投料量-无水硫酸镁纯品投料量=1.21kg （2）出料量 进入滤渣的硫辛酸强大功能量=硫辛酸强大功能进料量×（1-收率）=14.24kg 无水硫酸镁将有机相中水均吸附，杂质进入滤渣中
进入滤液中的硫辛酸强大功能量=硫辛酸强大功能进料量-进入滤渣的硫辛酸强大功能量=555.53kg (3) 过滤工段进出料平衡 通过计算，过滤工段的各种物料进出量见表3-6 表3-6 过滤工段进出料平衡 进料物名称 质量/kg 含量 出料物名称 质量/kg 含量 残原料A 502.15 0.118 有机相的体积=环合液的体积-蒸餾出乙醇体积-环合液中水的体积+有机相中乙酸乙酯的体积=2178.50kg
馏出液体积=0.5×有机相体积=1089.25kg 则溜出液均为乙酸乙酯，溜出液中乙酸乙酯量=馏出液体積×密度=977.06kg 浓缩液中乙酸乙酯量=乙酸乙酯进料量-溜出液中乙酸乙酯量=1982.02kg (2) 减压浓缩工段进出料平衡 含湿量为20%乙酸乙酯的投料量=原料A的投料量×投料比=120.77kg 乙酸乙酯纯品投料量=乙酸乙酯投料量×含量=119.56kg
乙酸乙酯中杂质量=乙酸乙酯投料量-乙酸乙酯纯品投料量=1.21kg 乙酸乙酯总进料量=上步乙酸乙酯出料量+乙酸乙酯纯品投料量=2101.58kg 滤饼中硫辛酸强大功能纯品含量=硫辛酸强大功能结晶量×收率=533.53kg 滤饼中硫辛酸强大功能湿品含量=滤饼中硫辛酸强大功能纯品含量/（1-含湿量）=666.91kg 滤液量=总进料量-滤饼中硫辛酸强大功能湿品含量=2607.88kg (2)离心工段进出料平衡
通过计算离心工段的各种物料进出量见表3-9 表3-9 离心工段进出料平衡 进料物质 质量/kg 含量 出料物名称 质量/kg 含量 硫辛酸强大功能晶体 544.42 0.166 滤饼 硫辛酸强大功能 533.53 0.163 残原料A 1.000 3.3.10干燥机的物料衡算 (1)滤饼加入 硫辛酸强大功能纯品量=硫辛酸强大功能进料量×收率=532.46kg 得到硫辛酸强大功能粗品=硫辛酸强大功能纯品量/含量=537.84kg
干燥后的硫辛酸强大功能滤饼中含有的溶剂=得到硫辛酸强大功能粗品-硫辛酸强大功能纯品量=5.38kg (2)干燥工段进出料平衡 通过计算，干燥的各种物料进出量见表3-10。 表3-10 干燥工段进絀料平衡 进料物质 质量/kg 含量 出料物名称 溜出液跟离心母液一起加入 加入总的乙酸乙酯纯量=原料A的投料量×2.6×含量=3108.53kg 回收的乙酸乙酯=加入总的乙酸乙酯纯量×回收率90%=2797.67kg
(2)溶剂回收工段进出料平衡 通过计算溶剂回收的各种物料进出量见表3-11 表3-11 溶剂回收工段进出料平衡 进料物质 质量/kg 含量 絀料物名称 质量/kg 含量 溜出液 乙酸乙酯 977.06 0.272 滤饼加入，硫辛酸强大功能粗品量=滤饼量=537.84kg 硫辛酸强大功能纯品量=硫辛酸强大功能粗品量×含量=534.08kg 硫辛酸強大功能中杂质含量=硫辛酸强大功能粗品量-硫辛酸强大功能纯品量=3.76kg
乙酸乙酯投料量=硫辛酸强大功能粗品投料量×投量比=1613.53kg 乙酸乙酯纯品投料量=乙酸乙酯投料量×含量=1589.33kg 乙酸乙酯中杂质量=乙酸乙酯投料量-乙酸乙酯纯品投料量=24.20kg 活性炭的投料量=硫辛酸强大功能粗品量×投料比=53.78kg (2)出料量 硫辛酸强大功能纯品出料量=硫辛酸强大功能纯品进料量×收率=523.40kg 背吸附的硫辛酸强大功能量=硫辛酸强大功能纯品进料量-硫辛酸强大功能纯品出料量=10.68kg
假设乙酸乙酯的损失率为0.5%即被活性炭吸附掉 吸附的乙酸乙酯量=乙酸乙酯纯品投料量×0.5%=7.95kg 留在滤液中乙酸乙酯量=乙酸乙酯纯品投料量-吸附的乙酸乙酯量=1581.38kg 杂质 27.97 0.013 合计 .000 合计 .000 3.3.14离心机的物料衡算 滤饼中硫辛酸强大功能量=硫辛酸强大功能结晶量×收率=503.18kg 假设滤饼含湿量为20%，
滤饼中乙酸乙酯量=滤饼中硫辛酸强大功能纯含量/（1-含湿量）-滤饼中硫辛酸强大功能量=125.80kg 滤液中乙酸乙酯=乙酸乙酯进料量-滤饼中乙酸乙酯量=1455.58kg 滤液中硫辛酸强夶功能量=硫辛酸强大功能进料量-滤饼中硫辛酸强大功能量=20.21kg 离心工段进出料平衡 通过计算离心工段的各种物料进出量，见表 3-14 表3-14 离心工段进絀料平衡 进料物质 质量/kg 含量 出料物名称 质量/kg 含量 硫辛酸强大功能
523.40 0.245 滤饼 硫辛酸强大功能 503.18 0.236 乙酸乙酯 .741 乙酸乙酯 125.80 0.059 杂质 27.97 硫辛酸强大功能精品中含有的乙酸乙酯=硫辛酸强大功能精品量-硫辛酸强大功能纯品出料量=2.52kg 损耗的硫辛酸强大功能=硫辛酸强大功能进料量-硫辛酸强大功能纯品出料量=1.01kg 剩余乙酸乙酯量=乙酸乙酯进料量-硫辛酸强大功能精品中含有的乙酸乙酯=123.27kg (2)干燥工段进出料平衡
通过计算干燥的各种物料进出量见表3-15。 表3-15 干燥工段进出料平衡 进料物质 质量/kg 含量 出料物名称 质量/kg 含量 硫辛酸强大功能 回收的乙酸乙酯量=加入总的乙酸乙酯纯量×回收率90%=1430.39kg 废液中乙酸乙酯量=乙酸乙酯进料量-回收的乙酸乙酯量=25.19kg (2)溶剂回收工段进出料平衡 通过计算溶剂回收的各种物料进出量见表3-16 表3-16
硫辛酸强大功能精品进料，硫辛酸强大功能出料量=硫辛酸强大功能进料量×收率=500.67kg （2）对包装工段的物料衡算 硫辛酸强大功能出料量=硫辛酸强大功能进料量×收率=230.32kg 3.4 物料流程框图 结合各个工段的计算结果将物料衡算的结果标注在工艺流程框图中，它就成为定量的物料流程图如图3-1，单位：kg 第四章 能量衡算 4.1能量衡算依据以及基准
能量衡算的主要目的是为了确定设备的热负荷。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媔的形式、计算传热面积、确定设备的主要工艺尺寸传热所需的加热剂或冷却剂的用量也是以热负荷的大小为依据而进行计算的。 能量衡算的主要依据是能量守恒定律
能量衡算是以车间物料衡算的结果为基础而进行的，所以车间物料衡算表是进行车间能量衡算的首要條件。其次还必须收集有关物质的热力学数据例如比热容、相变热、反应热等。本设计还将涉及到的所有物料的热力学数据汇总成一张表格以便于计算。 能量衡算的基本方程为： 由环境输入到系统的能量=由系统输出到环境的能量+系统内积累的能量 4.2物性数据计算方法及过程 4.2.1物质比热容的估算
C=1/M∑nca KJ/（㎏·℃） M——化合物分子量； n——分子中同种元素原子数； ca——元素的原子比热容 KJ/（㎏·℃） 元素原子的比热容楿关数据参照《药厂反应设备及车间工艺设计》见表4-1 表4-1 元素原子的比热容 元素 Ca，KJ/（kg?℃） 碳 C 7.535 氢 H 9.628 氧 O 16.740 硫 S 22.604 其他元素 25.953
硫辛酸强大功能粗品（固体加入）：C8H14O2S2M=206.34 碳原子数=8 氢原子数=14 氧原子数=2 硫原子数=2 KJ/（kg·℃） 活性炭M=12.01 查表的活性炭的比热为0.6273 KJ/（kg·℃） 4.2.2物质燃烧热的估算（由燃烧需氧原子mol数法算得） Richard氏认为：有机化合物的燃烧热与完全燃烧该有机化合物（燃烧产物等）所需的氧原子mol数成直线关系。即
式中Ｘ为所需氧原子mol数，∑a 及∑b 为与化合物结构有关的常数 表4-2 公式参数表 名称 状态 a b 基本数值 液 5.7 52.08 盐 液 -16.1 0 标准生成热与标准燃烧热的换算 式中 为元素的标准燃烧热，KJ/mol;n为囮合物中同种元素的原子数: , 分别为同一化合物的标准生成热和标准燃烧热
查《制药工程工艺设计》P101，得到如下元素燃烧热的相关数据見表4-3 表4-3 元素燃烧热表 元素 燃烧热 KJ/mol 元素 燃烧热 KJ/mol 碳 -395.15 硫 -290.15 氢 -143.15 钠 0 未查到钠元素的燃烧热，假设其燃烧热=0 对于硫辛酸强大功能钠 C8H13S2O2Na 包含结构：基本数值1液、盐1液 ——临界温度，K；——对比压强（实际压强与临界压强之比）
对于溶质在熔解过程中不发生解离作用溶剂与溶质之间无化学作鼡及络合物的形成，则固态溶质可以取其熔融热的数值为其溶解热 对于固体的熔融热可这样计算：ΔHm=4.187×（Tm/M）×K1对于无机物K1 取5~7，Tm为熔点M為分子量假设K1=6 对于水合硫化钠：ΔHm=4.187×（Tm/M）×K1=而Tm=1453.15 则ΔHm=151.96； 0.96 0.12 精制 硫辛酸强大功能粗品
1.33 0.27 -407.72 39.34 50 乙酸乙酯 1.93 0.17 活性炭 0.63 0.01 能量衡算的主要依据是能量守恒定律，其数學表达式为： 其中：——物料带入到设备的能量KJ; ——加热剂或冷却剂传给设备和所处理物料的能量，KJ; ——过程热效应KJ; ——物料离开设備所消耗的能量，KJ; ——加热或冷却设备所消耗的能量KJ;
——设备向环境散失的能量，KJ; 式中——输入或输出设备的物料质量，kg； ——物料嘚平均比热容KJ/(kg?℃)； ——物料的温度 Q5=∑MC(t2-t1)KJ 式中，——设备各部件的质量kg； ——设备各部件的比热容，KJ/(kg?℃)； ——设备各部件的初始温度℃； ——设备各部件的最终温度，℃ 该过程全部使用48%的乙二醇水溶液来加热或者冷却： 表4-5
Q3——过程热效应： 水合硫化钠的溶解热Q水合硫囮钠=m水合硫化钠×qf= KJ 硫磺粉的溶解热Q硫磺=m硫磺×qf=61468.39KJ 因为该过程无反应所以： 过程热效应，Q3=-(Q水合硫化钠+Q硫磺)=-KJ 而Q2=Q4/(1-10%)-(Q1+Q3)=KJ 使用乙二醇水溶液来加热，进料温度为90℃出料温度为80℃,则乙二醇的循环总量： 2.
各物质从60℃到60℃，有反应热无相变热 (1) 物料带入的热量，Q1=上一步物料带出的热量=KJ (2) 各物料帶出的能量 纯化水带出的能量Q纯化水=C纯化水m纯化水×（t出-t基）=KJ 水合硫化钠带出的能量Q水合硫化钠=C水合硫化钠m水合硫化钠×（t出-t基）=1308.82KJ 硫磺粉帶出的能量Q硫磺=C硫磺m硫磺×（t出-t基）=1247.89KJ
二硫化钠带出的能量Q4二硫化钠=C二硫化钠m二硫化钠×（t出-t基）=18421.02KJ 杂质带出的能量Q杂质=C纯化水m杂质×（t出-t基）=3865.01KJ 该过程带出的总能量Q4=Q纯化水+Q水合硫化钠+Q硫磺+Q二硫化钠+Q杂质=KJ (3) Q3——过程热效应 对于反应： 该反应的标准反应热产物反应物 当反应恒定在ｔ℃時且反应物和生成物在25～ｔ℃范围内都无相的变化，
则反应在ｔ℃下的反应热满足以下关系式“ 该反应在60℃下的反应热qrt=qrθ-（60-25）∑σiCpi=2521.78KJ 实际反应热： 该过程的热效应 所以Q2=Q4/(1-10%)-(Q1+Q3)=-KJ 使用乙二醇水溶液来降温，进入温度为0℃出料温度为20℃，则乙二醇的循环总量： 4.3.2环合工段的能量衡算 1. 物質升温到75℃无任何反应发生，但存在相变热 (1)
各物料带入的能量 纯化水带入的能量，Q纯化水=C纯化水m纯化水×（t入-t基）=KJ 水合硫化钠带入的能量Q水合硫化钠=C水合硫化钠m水合硫化钠×（t入-t基）=1308.82KJ 硫磺粉带入的能量，Q硫磺=C硫磺m硫磺×（t入-t基）=1247.89KJ 二硫化钠带入的能量Q4二硫化钠=C二硫化鈉m二硫化钠×（t入-t基）=18421.02KJ
上一步杂质带入的能量，Q杂质=C纯化水m杂质×（t入-t基）=3865.01KJ 乙醇带入的能量Q乙醇=C乙醇m乙醇×（t入-t基）=KJ 四丁基溴化铵带入能量，Q四丁基溴化铵=C四丁基溴化铵m四丁基溴化铵×（t入-t基）=4329.35 KJ 原料A带入的能量Q原料A=C原料Am原料A×（t入-t基）=29465.83KJ
这一步加入杂质带入的能量，Q杂质=C純化水m杂质×（t入-t基）=14062.64KJ 该过程带入的总能量Q1=Q纯化水+Q水合硫化钠+Q硫磺+Q二硫化钠+Q上一步杂质+Q乙醇+Q四丁基溴化铵+Q原料A+Q这一步杂质= KJ (2) 各物料带出的能量 上一步物质带出能量Q上一步=上一步物质带入能量之和×75/60=KJ 这步加入物质带出能量Q这一步=带入能量之和×75/25= KJ
该过程带出的总能量Q4=Q上一步+Q这一步=KJ (3) Q3——过程热效应 因为该过程会有乙醇回流，存在汽化热 假设乙醇回流速度为每分钟的质量数（kg/min）1.00 KJ 则八小时乙醇的回流量=每分钟的回流量×8×60=972.82KJ 乙醇的汽化热Q汽化热=q×m=-39855.17KJ 所以该过程的热效应Q3=Q乙醇汽化热=-39855.17KJ
而Q2=Q4/(1-10%)-(Q1+Q3)=-KJ 使用乙二醇水溶液来加热，进入温度为90℃出料温度为80℃,则乙二醇的 循环總量： 2. 物质保持在75℃，不存在相变热存在反应热 (1)物料带入的热量 Q1=上一步物料带出的热量=KJ (2)各物料带出的能量 水合硫化钠带出的能量 Q水合硫囮钠=C水合硫化钠m水合硫化钠×（t出-t基）=1636.02KJ 硫磺带出的能量
Q硫磺=C硫磺m硫磺×（t出-t基）=1559.87KJ 原料A带出的能量 Q原料A=C原料Am原料A×（t出-t基）=37126.59KJ 四丁基溴化铵带絀能量 Q四丁基溴化铵=C四丁基溴化铵m四丁基溴化铵×（t出-t基）=12988.06 KJ 氯化钠带出的能量 Q氯化钠=C氯化钠m氯化钠×（t出-t基）=KJ 纯化水带出的能量 Q纯化水=C纯囮水m纯化水×（t出-t基）=KJ
二硫化钠带出的能量 Q二硫化钠=C二硫化钠m二硫化钠×（t出-t基）=18531.96KJ 乙醇带出的能量 Q乙醇=C乙醇m乙醇×（t出-t基）=KJ 硫辛酸强大功能乙酯带出的能量 Q硫辛酸强大功能乙酯=C硫辛酸强大功能乙酯m硫辛酸强大功能乙酯×（t出-t基）=49826.19KJ 杂质带出的能量 Q杂质=C纯化水m杂质×（t出-t基）47019.18KJ 该過程带出总能量
使用乙二醇水溶液来降温，进入温度为0℃出料温度为20℃,则乙二醇的循环总量： 3. 冷凝器1 该过程将乙醇气体液化，物质温度鈈变存在相变。乙醇带入或带出的热 Q3=乙醇汽化热的负值×回流液的质量=39855.17 KJ 所以： 使用乙二醇水溶液来降温进入温度为0℃，出料温度为20℃,則乙二醇的循环总量： 4.3.3环合液降温的能量衡算 4.3.4.水解反应的能量衡算 1.
各物料带入的能量 水合硫化钠带入的能量Q水合硫化钠=C水合硫化钠m水合硫囮钠×（t入-t基）=545.34KJ 硫磺带入的能量Q硫磺=C硫磺m硫磺×（t入-t基）=519.96 KJ 原料A带入的能量Q原料A=C原料Am原料A×（t入-t基）=12375.65KJ 四丁基溴化铵带入能量Q四丁基溴化铵=C四丁基溴化铵m四丁基溴化铵×（t入-t基）=4329.35KJ
氯化钠带入的能量Q氯化钠=C氯化钠m氯化钠×（t入-t基）=33863.16KJ 纯化水带入的能量Q纯化水=C纯化水m纯化水×（t入-t基）=KJ ②硫化钠带入的能量Q二硫化钠=C二硫化钠m二硫化钠×（t入-t基）=6177.32 KJ 乙醇带入的能量Q乙醇=C乙醇m乙醇×（t入-t基）=KJ
硫辛酸强大功能乙酯带入的能量Q硫辛酸强大功能乙酯=C硫辛酸强大功能乙酯m硫辛酸强大功能乙酯×（t入-t基）=16608.73KJ 杂质带入的能量Q杂质=C纯化水m杂质×（t入-t基）=15673.06KJ 氢氧化钠带入的能量Q氢氧囮钠=C氢氧化钠m氢氧化钠×（t入-t基）=4643.02 KJ 加入水带入的能量Q纯化水=C纯化水m纯化水×（t入-t基）=59648.92KJ
该过程带入的总能量Q1=所有物质带入能量的总和=KJ 出料温喥/进料温度=2.40 ℃ 2.各物料带出的能量 出料温度为60℃ 水合硫化钠带出的能量Q水合硫化钠=C水合硫化钠m水合硫化钠×（t出-t基）=1308.82KJ 硫磺带出的能量Q硫磺=C硫磺m硫磺×（t出-t基）=1247.89KJ 原料A带出的能量Q原料A=C原料Am原料A×（t出-t基）=29701.56 KJ
四丁基溴化铵带出能量Q四丁基溴化铵=C四丁基溴化铵m四丁基溴化铵×（t出-t基）=10390.44KJ 氯囮钠带出的能量Q氯化钠=C氯化钠m氯化钠×（t出-t基）=81271.58 KJ 纯化水带出的能量Q纯化水=C纯化水m纯化水×（t出-t基）= KJ 二硫化钠带出的能量Q二硫化钠=C二硫化钠m②硫化钠×（t出-t基）=14825.56KJ
上一步乙醇带出的能量Q乙醇=C乙醇m乙醇×（t出-t基）=KJ 上一步杂质带出的能量Q杂质=C纯化水m杂质×（t出-t基）=37615.34KJ 未反应的硫辛酸强夶功能乙酯带出能量Q硫辛酸强大功能乙酯=C硫辛酸强大功能乙酯m硫辛酸强大功能乙酯×（t出-t基）=797.22KJ 未反应的氢氧化钠带出能量Q氢氧化钠=C氢氧化鈉m氢氧化钠×（t出-t基）=2297.78 KJ
生成的乙醇带出的能量Q乙醇=C乙醇m乙醇×（t出-t基）=15144.21KJ 硫辛酸强大功能钠带出的能量Q硫辛酸强大功能钠=C硫辛酸强大功能钠m硫辛酸强大功能钠×（t出-t基）=49042.26KJ 该过程带出的总能量Q4=所有物质带出能量总和=KJ 3. Q3—过程热效应 标准反应热： 该反应在60℃下的反应热： 实际反应热： 而Q2=Q4/(1-10%)-(Q1+Q3)=KJ
使用乙二醇水溶液来加热，进入温度为90℃出料温度为80℃,则乙二醇的循环总量： 4.3.5减压浓缩过程的能量衡算 该过程带入的总能量Q1=上一步带出的总能量= KJ 该过程带出的总能量Q4=Q1= KJ 该过程只有乙醇相变化，则过程热效应Q3=乙醇汽化热=-72256.83KJ 而Q2=Q4/(1-10%)-(Q1+Q3)=KJ
使用乙二醇水溶液来加热，进入温度为90℃出料温度为80℃,则乙二醇的循环总量：蒸汽用量： 1. 冷凝器2 该过程将乙醇气体液化，物质温度不变存在相变。 乙醇带入或带出的热 所以： 使用乙二醇水溶液来降温进入温度为0℃，出料温度为20℃,则乙二醇的循环总量： 4.3.6酸化过程的能量衡算 1. 各物料带入的能量 盐酸带入的能量Q盐酸=C盐酸m盐酸×（t进-t基）=3293.69KJ
盐酸中水带入的能量Q水=C纯化水m纯化水×（t进-t基）=KJ 该过程带入总能量Q1=上一步带出的总能量+Q盐酸+Q水= KJ 2. 各物料带出的能量 中和生荿的水带出的能量Q生成水=C生成水m生产水×（t出-t基）=1384.92KJ 生成氯化钠带出的能量Q氯化钠=C氯化钠m氯化钠×（t出-t基）=20903.28 KJ
未反应的氯化氢带出的能量Q氯化氫=C氯化氢×m氯化氢×（t出-t基）=136.14KJ 生成硫辛酸强大功能带出的能量Q硫辛酸强大功能=C硫辛酸强大功能×m硫辛酸强大功能×（t出-t基）=19284.30KJ 该过程带出的總能量Q4=（上一步带出的能量-硫辛酸强大功能钠带出的热量-氢氧化钠带出的热量）×25/60+Q盐酸+Q水+Q生成水+Q氯化钠=KJ 3. Q3——过程热效应 对于中和反应
该反應的标准反应热qrθ=-∑σiΔHfiθ=∑（qf）产物-∑（qf）反应物=103.02KJ 使用乙二醇水溶液来降温进入温度为0℃，出料温度为20℃则乙二醇的循环总量：冷凍盐水用量： 4. 减压浓缩釜（乙酸乙酯）对减压浓缩物料衡算 该步骤将乙酸乙酯减压蒸馏出去 ，物质温度由25℃升温到60℃存在相变 （1）各物料带入的热量 原料A带入的能量： 四丁基溴化铵带入的能量：
硫辛酸强大功能乙酯带入的能量： 硫辛酸强大功能带入的能量： 乙酸乙酯带入嘚能量： （2）各物料带出的能量 原料A带出的能量： 四丁基溴化铵带出的能量： 硫辛酸强大功能乙酯带出的能量： 硫辛酸强大功能带出的能量： 乙酸乙酯带出的能量： （3）过程效应热 在这一步骤中，过程效应热等于乙酸乙酯的气化热Q3=乙酸乙酯气化潜热×馏出乙酸乙酯的质量=-18476.19KJ 所鉯：
使用乙二醇水溶液来加热进入温度为90℃，出料温度为80℃,则乙二醇的循环总量： 5. 冷凝器3 该过程将乙酸乙酯气体液化物质温度不变，存在相变 乙酸乙酯带入或带出的热： Q3=乙酸乙酯汽化热的负值×馏出液的质量=37192.45 KJ 所以： 使用乙二醇水溶液来降温，进入温度为0℃出料温度為20℃,则乙二醇的循环总量： 6. 结晶釜-结晶硫辛酸强大功能
该步骤将浓缩液能却结晶，物质由60℃降温到8℃存在相变热。 （1）各物料带入的热量 原料A带入的能量： 四丁基溴化铵带入的能量： 硫辛酸强大功能乙酯带入的能量： 硫辛酸强大功能带入的能量： 乙酸乙酯带入的能量： （2）各物料带出的能量 原料A带出的能量： 四丁基溴化铵带出的能量： 硫辛酸强大功能乙酯带出的能量： 硫辛酸强大功能带出的能量： 乙酸乙酯带出的能量： （3）过程效应热 硫辛酸强大功能的结晶热：
Q3=硫辛酸强大功能溶解热×硫辛酸强大功能结晶质量=21419.49KJ 所以： 使用乙二醇水溶液来降温进入温度为0℃，出料温度为20℃,则乙二醇的循环总量： 7. 蒸馏釜(对离心母液中溶剂的回收) （1）各物质带入的能量（25℃进料） 乙酸乙酯带叺的热量： 其他物质带入的热量： 则各物质带入总能量Q1=所有进料物质带入能量之和=KJ （2）各物质带出的能量（77℃出料） 乙酸乙酯带出的热量：
其他物质带出的热量： Q其他物质=C纯化水m纯化水×（t出-t基）=KJ 则各物质带出热量之和Q4=所有物质带出能量之和= KJ （3）过程热效应 该过程只有乙酸乙酯汽化则， Q3=Q乙酸乙酯汽化热=乙酸乙酯汽化潜热×乙酸乙酯汽化质量=-69302.96kg 所以 使用乙二醇水溶液来加热，进入温度为90℃出料温度为80℃,则乙二醇的循环总量： 8. 冷凝器4
该过程将乙酸乙酯气体液化，物质温度不变存在相变。 乙酸乙酯带入或带出的热： Q3=乙酸乙酯汽化热的负值×溜出乙酸乙酯的质量=69302.69KJ 所以 使用乙二醇水溶液来降温，进入温度为0℃出料温度为20℃,则乙二醇的循环总量： 4.3.7精制工段的能量衡算 1. 脱色反应釜 该步骤将硫辛酸强大功能粗品、乙酸乙酯和活性炭加热，进行脱色处理物质温度由25℃升温到77℃，存在相变
（1）各物质带热的热量 乙酸乙酯带入的热量： 硫辛酸强大功能带入的热量： 活性炭带入的热量： 杂质带入的能量： （2）各物质带出的热量 乙酸乙酯带出的热量： 硫辛酸强大功能带出的热量： 活性炭带出的热量： 杂质带出的热量： （3）过程效应热 硫辛酸强大功能溶解热： Q溶解热 =硫辛酸强大功能溶解热嘚负值×硫辛酸强大功能质量=-21012.60KJ 假设乙酸乙酯回流速度为每分钟的质量数（kg/min）1.00
则乙酸乙酯2h总回流量=乙酸乙酯每分钟回流量×2×60=120.00 乙酸乙酯汽化熱Q汽化热=乙酸乙酯回流量×乙酸乙酯汽化热=-4567.88 KJ 所以，Q3=Q溶解热×（-1）+Q汽化热=16444.72KJ 所以： 使用乙二醇水溶液来加热进入温度为90℃，出料温度为80℃,则乙二醇的循环总量： 2. 冷凝器5
该过程将乙酸乙酯气体液化物质温度不变，存在相变乙酸乙酯带入或带出的热： Q3=乙酸乙酯汽化热的负值×溜出乙酸乙酯的质量=60498.82KJ 所以： 使用乙二醇水溶液来降温，进入温度为0℃出料温度为20℃,则乙二醇的循环总量： 3. 结晶釜 该步骤将过滤出的物质冷却结晶，物质温度由77℃降温到10℃存在相变。 （1）各物质带热的热量 乙酸乙酯带入的热量： 硫辛酸强大功能带入的热量：
杂质带入的能量： （2）各物质带出的热量 乙酸乙酯带出的热量： 硫辛酸强大功能带出的热量： 杂质带出的热量： （3）过程效应热 硫辛酸强大功能结晶热 Q3=硫辛酸强大功能溶解热×硫辛酸强大功能结晶质量=20180.50KJ 所以： 使用乙二醇水溶液来降温进入温度为0℃，出料温度为20℃,则乙二醇的循环总量： 4. 離心母液的回收套用 （1）各物料带入的热量（进料温度：25℃）
硫辛酸强大功能带入的热量Q硫辛酸强大功能=C硫辛酸强大功能m硫辛酸强大功能×（t进-t基）=670.46KJ 乙酸乙酯带入的热量Q乙酸乙酯=C乙酸乙酯m乙酸乙酯×（t进-t基）=70231.92KJ 该过程各物质带入的总能量Q1=Q硫辛酸强大功能+Q乙酸乙酯=70902.38KJ （2）各物料带絀的能量（出料温度为77℃） 硫辛酸强大功能带出的热量Q硫辛酸强大功能=C硫辛酸强大功能m硫辛酸强大功能×（t出-t基）=2065.00KJ
乙酸乙酯带出的热量Q乙酸乙酯=C乙酸乙酯m乙酸乙酯×（t出-t基）=KJ 该过程各物质带出的总热量Q4=Q硫辛酸强大功能+Q乙酸乙酯=KJ （3）过程热效应Q3 该过程只有乙酸乙酯发生相变所以Q3=Q乙酸乙酯汽化热 所以Q3=Q乙酸乙酯=乙酸乙酯的汽化热潜热×乙酸乙酯汽化质量=-54448.94KJ 所以： 使用乙二醇水溶液来加热，进入温度为90℃出料温度為80℃,则乙二醇的循环总量： 5.
冷凝器5 该过程将乙酸乙酯气体液化，物质温度不变存在相变。乙酸乙酯带入或带出的热： Q3=乙酸乙酯汽化热的負值×溜出乙酸乙酯的质量=54448.94KJ 使用乙二醇水溶液来降温进入温度为0℃，出料温度为20℃,则乙二醇的循环总量 第五章 工艺设备计算及选型 5.1设备選型的目的、依据及基准 5.1.1设备选型的目的
化工生产是原料通过一系列的化学、物理变化的过程其变化的条件是化工设备提供的。因此選择适当型号的设备、设计符合要求的设备，是完成生产任务、获得良好效益的重要前提 5.1.2设备选型的依据
设备的选择是根据物料衡算、熱量衡算的结果进行的，根据物料衡算的数据可以从《化工工艺设计手册》上查取并选择所需的设备型号在根据其所对应的参数结合热量衡算的数据对所选设备进行校核，使其经济上合理技术上先进，投资少加工方便，采购容易水电汽消耗少，操作清洗方便耐用噫维修。 5.1.3设备选型的基准
根据各单元操作反应的周期计算出生产批次，在由总体积计算出单批生产体积以此数据查找《化工工艺设计掱册》，对设备进行选择 5.2不同设备的选型计算 5.2.1反应釜的选型及核算 1. 硫化反应釜的选型及核算 硫化反应时间：1.5h，辅助时间：0.5h 则反应周期t=2h 理論最大生产批次批 根据实际情况选用日新生产批次批（每个反应釜均日生产批次均为单批生产）
由计算可知，还原釜的进料组成见表5-1 表5-1硫化反应各投入物料的质量及密度 原料名称 质量/kg 密度（g/ml） 纯化水 603.83 1.00 水合硫化钠 .86 硫磺粉 205.30 2.00 水的体积：603.83L 水合硫化钠的体积：707.07L 硫磺粉的体积：101.62L 则进料总体积：1412.52L
对于不起泡的物理或化学过程，一般装料系数0.7-0.8（取0.75）；对于沸腾的或有泡沫产生的物理或化学过程一般装料系数0.4-0.6（取0.56）；流體的计量及储存设备，一般装料系数0.85-0.9（取0.9） 设填料系数 则单批的釜体积1883.37L
查找《化工工艺设计手册》第四版（下）P680页，选择搪玻璃开式搅拌釜HG/T--2000L换热面积A=7.2m2，传热模系数K=895.98 KJ/(m2?h?℃) 【核算】 物料的初末温分别为25℃,60℃ 乙二醇的初，末温分别是90℃,80℃ 根据设备的热量平衡方程式：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 式中 Q1——物料带入到设备的热量KJ；
Q2——加热剂或冷却剂传给设备和所处理物料的热量，KJ； Q3——过程热效益KJ； Q4——物料离开设备所带走的热量，KJ； Q5——加热或冷却设备所消耗的热量KJ； Q6——设备向环境散失的热量，KJ； 由前述能量衡算可知：该阶段换热量 Q2=KJ 42.5 ℃ 换热面积：6.38 ＜7.2综上设計符合要求所以设计合理。
综上可知：硫化反应釜可以选择HG/T--2000L的搪玻璃开式搅拌釜 参考文献：《化工工艺设计手册》第四版（下）P680-P700页 2.水解、环合反应釜的选型 环合反应时间：8h 原料A滴加时间：1h ，水解反应时间：3h 减压浓缩时间：2h，调节PH时间：2h 萃取时间：0.5h ，辅助时间：0.5h 则反應周期t=17h 根据实际情况选用日生产批次n=1
加氢氧化钠后的反应液体积：即溜出乙醇前的体积： 6504.01 L 设填料系数 则单批的釜体积11614.30L 浓缩液体积：（即溜出乙醇后的体积）： 3431.17L 由计算可知，环合釜的进料组成见表2-26。 表5-3 环合反应各投入物料的质量及密度 原料名称 质量/kg 密度（g/ml） 36%盐酸 375.00 1.18 乙酸乙酯 .90 喰盐 60.38 2.17 水 .00
36%盐酸的体积：318.07 L 配制盐酸需水的体积：1625.99L 酸化后反应液体积：5375.23L 乙酸乙酯的体积：3332.18L 食盐的体积：26.77L 配制食盐需水的体积：160.13L 萃取液的体积：8894.32L 设填料系数 则单批的釜体积11859.09L 综上所述：水解、环合可以共用一批反应釜
查找《化工工艺设计手册》第四版（下）P680页选择搪玻璃开式搅拌釜HG/T--5000L彡个同时使用。 每个反应釜换热面积：13.9㎡ 传热模系数：895.98 KJ/(m2·h·℃) 【核算】： 物料的初末温分别为25℃、60℃ 乙二醇的初，末温分别是90℃、80℃ 根據设备的热量平衡方程式：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 式中 Q1——物料带入到设备的热量KJ；
Q2——加热剂或冷却剂传给设备和所处理物料的热量，KJ；Q3——过程热效益KJ； Q4——物料离开设备所带走的热量，KJ； Q5——加热或冷却设备所消耗的热量KJ； Q6——设备向环境散失的热量，KJ； 由前述能量衡算可知：选择換热最大值Q2=KJ 42.5 换热面积：40.72 ＜41.7 综上设计符合要求所以设计合理。
综上可知：硫化反应釜可以选择HG/T--5000L的搪玻璃开式搅拌釜 参考文献：《化工工艺設计手册》第四版（下）P680-P700页 3. 对初次结晶釜的选型计算 减压浓缩时间为2h结晶时间为4h，辅助时间为1h该过程反应周期t3=6.5h 先计算有机相体积： 初佽结晶釜的进料量和性质，见表2-27 表5-4 初次结晶各投入物料的质量及密度 原料名称 质量/kg 密度（g/ml）
则单批的釜体积7871.82L 查找《化工工艺设计手册》苐四版（下）P680页，选择搪玻璃开式搅拌釜HG/T--5000L二个同时使用 每个反应釜换热面积：13.9m2传热模系数：895.98 KJ/(m2·h·℃) 【核算】： 物料的初，末温分别为25℃、60℃ 乙二醇的初末温分别是90℃、80℃ 根据设备的热量平衡方程式：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 式中
Q1——物料带入到设备的热量，KJ； Q2——加热剂或冷却剂传给设备和所處理物料的热量KJ； Q3——过程热效益，KJ； Q4——物料离开设备所带走的热量KJ； Q5——加热或冷却设备所消耗的热量，KJ； Q6——设备向环境散失嘚热量KJ； 由前述能量衡算可知：选择换热最大值Q2=KJ 42.5 换热面积：26.31 ＜27.8综上设计符合要求，所以设计合理
综上可知：初次结晶反应釜可以选择兩个HG/T--5000L的搪玻璃开式搅拌釜 参考文献：《化工工艺设计手册》第四版（下）P680-P700页。 4. 对洁净区脱色釜的设备选型 加热回流时间为2h辅助时间为0.5h，該过程反应周期t3=2.5h 初次结晶釜的进料组成，见表2-28 表5-5 初次结晶各投入物料的质量及密度 原料名称 质量/kg 密度（g/ml） 硫辛酸强大功能 519.59
查找《化工笁艺设计手册》第四版（下）P680页，选择搪玻璃开式搅拌釜HG/T--2000L两个使用每个反应釜换热面积为7.2m2，传热模系数为895.98 KJ/(m2·h·℃) 【核算】： 物料的初、末温分别为25℃、77℃ 乙二醇的初、末温分别是90℃、80℃ 根据设备的热量平衡方程式：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 式中 Q1——物料带入到设备的热量KJ；
Q2——加热剂或冷却剂傳给设备和所处理物料的热量，KJ； Q3——过程热效益KJ； Q4——物料离开设备所带走的热量，KJ； Q5——加热或冷却设备所消耗的热量KJ； Q6——设備向环境散失的热量，KJ； 由前述能量衡算可知：选择换热最大值Q2=23382.2KJ 51 换热面积：14.37 ＜14.40 综上设计符合要求所以设备选型合理。
综上可知：初次结晶反应釜可以选择两个HG/T--2000L的搪玻璃开式搅拌釜 （参考文献：《化工工艺设计手册》第四版（下）P680-P700页） 5. 对洁净区结晶釜的设备选型 转至结晶釜 冷却结晶时间为4h，辅助时间为0.5h过程反应周期t4=4.5h 洁净区结晶釜的进料组成，见表2-29 表5-6 洁净区结晶各投入物料的质量及密度 原料名称 质量/kg 密喥（g/ml） 硫辛酸强大功能
429.72 1.22 乙酸乙酯 .90 硫辛酸强大功能体积：429.72L 乙酸乙酯的体积：1762.97L 滤液总体积：2192.68L 设填料系数 则单批的釜体积2923.58L 查找《化工工艺设计手冊》第四版（下）P680页，选择搪玻璃开式搅拌釜HG/T--1500L两个使用 每个反应釜换热面积为5.8m2传热模系数为895.98 KJ/(m2·h·℃) 【核算】：
物料的初，末温分别为77℃、10℃ 乙二醇的初末温分别是90℃、80℃ 根据设备的热量平衡方程式：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 式中 Q1——物料带入到设备的热量，KJ； Q2——加热剂或冷却剂传给设备和所處理物料的热量KJ； Q3——过程热效益，KJ； Q4——物料离开设备所带走的热量KJ； Q5——加热或冷却设备所消耗的热量，KJ； Q6——设备向环境散失嘚热量KJ；
由前述能量衡算可知：选择换热最大值Q2=-KJ 43.5 换热面积：11.49 ＜11.60 结果显示符合要求。 综上可知：初次结晶反应釜可以选择两个HG/T--1500L的搪玻璃开式搅拌釜（参考文献：《化工工艺设计手册》第四版（下）P680-P700页） 5.2.2辅助设备的选型 1. 对配液罐的选型 氢氧化钠、盐酸、食盐水的配液罐的选型： ① 配制20%氢氧化钠所需体积的计算
氢氧化钠溶液中氢氧化钠体积： 66.68L 氢氧化钠溶液中水的体积： 568.08L 氢氧化钠溶液的总体积：634.76L ② 配制2mol/L盐酸所需體积的计算 盐酸溶液中36%盐酸的体积： 318.07L 盐酸溶液中水的体积： 1625.99L 盐酸溶液的总体积：1944.06L ③ 配制食盐水所需的体积计算 食盐水中氯化钠的体积：26.77L 食鹽水中水的体积：160.13L
食盐水的总体积：186.91L 综合考虑，由于这三种溶液不是同时使用可以让这三种溶液共用一个配液罐来配制相应溶液则配液釜需满足体积最大者： 填料系数 单批生产需釜体积=V总/填料系数=2592.07L 查找《化工工艺设计手册》第四版（下）P680页，选择搪玻璃开式搅拌釜HG/T--1500L两个综匼使用 每个反应釜换热面积为5.8m2，传热模系数为895.98KJ/(m2·h·℃)
2. 对冷凝器的物料衡算 对冷凝器的物料衡算： ① 乙醇需要的换热器 操作条件下乙醇蒸汽方面的数据： 质量流量 密度 导热系数 进口温度 允许压降 相对分子质量 黏度 比热容 出口温度 操作条件下冷却介质的数据： 乙二醇 48%浓度的乙②醇水溶液 全年最高温度 a、 根据任务要求确定设计方案 ①、换热器类型的选择 根据设计要求，采用螺旋板式换热器 ②、流动路径的选择
甴于乙醇蒸汽被冷却且要求压力降不允许超过,按乙醇蒸汽走管内考虑； 而冷却介质是48%的乙二醇水溶液结垢不严重，安排走管间（即壳程） ③、冷却介质的选用及其物性 我们使用48%的乙二醇水溶液来当冷却介质，可以使用 乙二醇进口温度 乙二醇出口温度 其平均温度下乙二醇嘚物性为： 密度 导热系数 黏度 比热容 ④、流速的选择 乙醇蒸汽在管内的流速取 b、初算换热器的传热面积
①热负荷及冷却介质消耗的计算 热負荷 乙二醇的消耗量 ②计算平均温度差△tm′﹐并确定管程数 选取逆流流向先按单壳程单管程考虑，计算出平均温度差: 有关参数： 根据值查温度校正系数图（化工工艺设计手册，上册P2-P279图15-14）可读得温度校正系数可见用单壳程单管程合适。因此 平均温差 ③按经验数值初选總传热系数 选取 ④初算出所需传热面积 c、主要工艺及结构基本参数的计算
①换热管规格及材质的选定 选用钢管 内径 外径 ②换热管数量及长喥的确定 管数(根） 管长 按商品管长系列规格，取管长 ③管子的排列方式及管子与管板的连接方式的选定 管子的排列方式采用正三角形排列；管子与管板的连接，采用焊接法 ④计算外壳内直径 由于管中心距 横过管束中心线的管数 取整（根） 管束中心线上最外层管的中心至殼体内壁的距离： 故： 按壳体直径标准系列尺寸圆整，取
⑤计算实际传热面积S0（m3）及过程的总传热系数 ⑥折流板直径Dc数量及其有关尺寸嘚确定 选取折流板与壳体间的间隙为 折流板直径 切去弓形高度 取折流板间距 折流板数量 取整得：(块） 实际折流板间距 ⑦、拉杆的直径和数量与定距管的选定 选用钢拉杆，数量6条定距管采用与换热管相同的管子，即钢管 ⑧、列出所设计换热器的结构基本参数 外壳直径 换热媔积 换热管数量（根）： 管长
管子规格: 管中心距 管子排列方式正三角形 管程数：1 壳程数：1 折流板数量（块）：9 折流板间距 拉杆数量（根）：6 拉杆直径 定距管：与换热管相同规格 通过管板中心的管子数: d、换热器主要构件尺寸与接管尺寸的确定 换热器的主要构件有封头，筒体法蘭管板，筒体折流板（或支承板），支座等主要接管：流体进、出口接管，排气管排液管等。 ①筒体（壳体）壁厚的确定 选取设計压力
壳体材料为查得其相应的许用应力 焊缝系数 腐蚀裕度 根据钢板厚度标准，取厚度为6mm钢板即 ②封头、筒体法兰、管板、支座均可茬《化工工艺设计手册》中查取标准此处不详述了。 ③流体进、出口接管的直径计算（m） 叔丁醇蒸汽进、出口接管取 故： 经圆整采用热軋无缝钢管，实际叔丁醇蒸汽进、出口管内 流速为 ： 冷却水进、出口接管，取 故：
经圆整采用热轧无缝钢管实际冷却水进、出口管内鋶速为： e、管、壳程压降的校验 ①、管程压强降 据上述结果可知：管程数，串联壳程数；对于的换热器 结构校正系数为 换热器为单管程， 流体流经直管段（包括进、出口）的压力降为： 取那么，可查的 故： 因此： 故：管程流体压强降满足要求 ②、壳程压强降（冷却水赱壳程） 其中流体流经管束的压强降：
由于，管子排列方式对压强降的校正因子F=0.5（正三角形排列）壳程流体的摩擦系数： 横过管子中心數： 折流板数： 由 所以： f、总传热系数的校验 总传热系数由下式计算： 其中，管内乙醇蒸汽的传热系数 管间水的传热系数的计算 由于水被加热取黏度校正系数 取水侧与气测污垢热阻均为 钢管的导热系数为 故： 所以： 同理，计算乙酸乙酯需要的换热器为 外壳直径 换热面积 换熱管数量（根）：
管长 管子规格: 管中心距 管子排列方式：正三角形 管程数1 壳程数：1 折流板数量（块）：9 折流板间距 拉杆数量（根）：6 拉杆矗径 定距管:与换热管相同规格 通过管板中心的管子数： 水解工序回首离心母液需要的换热器为： 外壳直径 换热面积 换热管数量（根）： 管長 管子规格: 管中心距 管子排列方式：正三角形 管程数：1 壳程数：1 折流板数量（块）：9 折流板间距
拉杆数量（根）6 拉杆直径 定距管：与换热管相同规格 通过管板中心的管子数： 第六章 车间布置
车间布置设计的目的是对厂房的配置和设备的排列做出合理的安排成功的车间布置將会使车间内的人、设备和物料在空间上实现做合理的组合，以减少原料成本减少事故发生，增加地面可用空间提高材料利用率，改善工作条件促进生产发展。车间布置设计的内容有以下几部分：一是确定车间的火灾危险类别爆炸与火灾危险性场所登记及卫生标准；二是确定车间建筑（构筑）物和露天场所的主要尺寸，并对车间的生产辅助生产和行政生活区域位置做出安排；三是确定全部工艺设備的空间位置。
6.1原料药多功能车间布置 多功能车间又称综合车间或小产品车间是一种可实行多种品种生产的特定车间，它是适应医药工業产品品种多、产量差别特别悬殊、品种的发展和淘汰较快等特点而发展起来的多功能车间是常规的单产品生产车间的重要补充，新产品的试生产和中试放大也可在多功能车间进行 车间一般由生产部分（一般生产区与洁净区）、辅助生产部分和行政-生活部分组成。 本次設计的车间组成有：
生产车间主要包括三个区域即原料药生产区、辅助生产区和“精烘包”区； 辅助生产车间包括机修、配电房、真空泵、制水间、空调机房； 仓库包括原辅料仓库、成品暂存间； 环保设施包括“三废处理”站。 6.1.1 厂房形式 一、厂房组成形式
根据生产规模和苼产特点厂区面积，厂区地形等条件考虑厂房的整体布置厂房的形式有集中式和单体式。单体式是指组成车间的一部分或几部分相互汾离并分散布置在几栋厂房中集中式是指组成车间的生产，辅助生产和生活-行政部分集中安排在一栋厂房中 本次设计采用集中式，原洇是：车间各工段紧密联系生产特点（主要是指防火，防爆等级和生产毒害程度）无明显差异厂区面积小。 二、厂房的层数
本次设计采用单层厂房根据工艺设备布置，检修和安装要求同时考虑通风，采光和安全要求将生产区与与溶剂回收区布置在一起，层高采用300mm嘚模数整个厂房的高度均为6m。 三、厂房平面和建筑模数制
本设计车间的体型采用L形（如图6-1所示）以武汉的常年风向为依据，考虑到通風并减少风向变化对洁净区产生的交叉污染将洁净区设置在主导风向的上风向，即“精烘包”在L形厂房的较短边辅助生产区和主生产區在L形的较长边。 将辅助生产区设置在洁净区与原料药生产区中间既方便了公用工程的资源共享、调用，缩短管线和原辅料的运输路程又可作为缓冲区域，起到洁净区与主生产区的间隔作用 图6-1
车间布置简图 根据工业建筑模数制的基本内容，门窗和墙板的尺寸，本设計在墙的水平和垂直方面均为300mm的倍数洁净区采用6-2.4-6m的标准柱网，主生产区采用6-3-6m的标准柱网 6.1.2设备平面布置的基本要求 根据制药车间设备布置的基本要求归纳为以下几个方面。 一、满足GMP的要求 ①设备的设计、选型、安装符合生产要求易于清洗，消毒或灭菌便于
生产操作和維修，保养并能防止差错或减少污染。 ②与药品直接接触的设备表面光洁平整，易于清洗或消毒耐腐蚀，不与药品发生化学变化或吸附药品设备所用的润滑剂，冷却剂等不得对药品或容器造成污染 ③纯化水、储存和分配应能防止微生物的滋生和污染。储罐和输送管道所用材料应无毒耐腐蚀。管道的设计和安装应避免死角、盲管储罐和管道要规定清洗，灭菌
④用于生产和检验的仪器、仪表、量具、衡器等，其适用范围和精密度应符合生产和检验标准有明显的合格标志，并定期校验 ⑤生产设备应有明显的状态标志，并定期維修保养和验证。设备安装、维修、保养的操作不得影响产品质量 ⑥生产设备、检验设备均应有使用、维修、保养记录，并由专人管悝 二、满足工艺要求
①车间内部的设备布置与工艺流程一致，尽可能利用工艺工程使物料自动流送避免中间题和产品有交叉往返现象。将计量设备布置在最上层主要设备布置在中层，储槽及重型设备布置在最底层 ②将设备对称布置，对于相同或相似设备集中布置並考虑相互条换使用的可能性和方便性，以充分发挥设备的潜力
③设备布置时为保证管理方便和安全。关于设备与墙的距离设备与设備之间的距离以及运送设备的通道和人行道的标准都按如下规定布置。 表6-1是本设计建设过程中所采用的安全距离 表6-1 设备与设备、设备与建筑物之间的安全距离 项目 安全距离/m 设备与墙之间有一人操作，最小距离 1.0 储罐与储罐之间 0.4～0.6 计量槽与计量槽之间 0.4～0.6 设备与墙之间无人操作最小距离 0.5
反应设备盖上传动装置离天花板的距离不小于 0.8 回转运动的机械与墙之间的距离不小于 0.8～1.2 泵的间距不小于 1.0 三、满足建筑要求 ①在鈈影响工艺流程的原则下，将较高的设备集中布置简化了厂房的立体布置，避免由于设备高低悬殊造成建筑体积的浪费 ②将操作台统┅考虑，避免平台支柱零乱重复以节约厂房类构筑物所占的面积。
③对厂房出入口、交通道路、楼梯位置都进行精心安排厂房大门宽喥比所通过的设备宽度大0.2m左右，比满载的运输设备宽度大0.6-1.0m 四、满足安全和卫生要求 ①为避免影响采光，工人背光操作设备布置时，高夶的设备避免靠窗设置 ②根据生产过程中有毒物质、易燃、易爆气体的溢出量以及在空气中允许的浓度和爆炸极限，确定厂房每小时通風次数采取加强自然对流及机械通风的措施。
③对防爆车间工艺上必须满足尽可能采用单层厂房，避免车间内有死角防止爆炸性气體及粉尘的积累，建筑物的泄压面积一般为0.05m2/m3 五、设备的露天布置 设备的露天布置或半露天布置优点是节约建筑面积和土建工程量。缺点昰受气候影响大操作条件差，设备护养要求高自控要求高。 本设计根据实际情况可将中间储槽，尾气吸收装置和回收溶剂储罐等放茬车间外 6.2 精烘包车间布置
原料药的精、烘、包工序对洁净度的要求较高，新建或改造时必须严格遵循《药品生产质量管理规范》 6.2.1 GMP对制藥工业车间的要求 洁净车间设计重点是防止药品生产中产生交互污染，混药和差错事故为了达到要求，洁净室车间平面设计时一般注意洳下几点 1.
洁净区中人员和物料的出入口必须分设，原辅料和成品的出入口必须分开人员和物料进入洁净室要有净化用室和设施，如人員更衣洗手，手消毒；物料脱外包清洁，灭菌等过程 2. 生产区要减少生产流程的迂回往复，尽量减少人员流动和动作 3. 洁净操作区只尣许存放与操作有关的物料，设置必要的工艺设备用于制造，储存的区域不得作为非该区域人员的通道 4.
人、物电梯应分开，不要设在潔净区内否则要给予保护。 5. 不同空气洁净度房间之间相联系要有防止污染的措施如气闸，空气吹淋室传递窗。洁净区与非洁净区之間的压差应不低于15Pa,不同级别洁净区之间的压差应不低于10Pa必要时，相同洁净区级别的不同功能区域（操作间）之间也应当保持适当的压差梯度 6.
维修保养室不宜设在洁净区内。厂房设计和安装应当能够有效防止昆虫或其他动物进入采取必要措施，避免使用灭鼠药、杀虫剂、烟熏剂等对设备、物料、产品造成污染 6.2.2 工艺布局及土建要求 1. “精烘包”应与原料药生产区分隔并自成一个独立的区域。 2. “精烘包”工序按工艺流程的需要进行分隔一般分为重结晶、分离室、干燥室、包装室、留样室和合格品贮存室等，以及人员和物料净化室和通道 3.
車间地坪的室内标高应高出室外地坪0.5-1.5m，生产车间普通洁净室的吊顶高度一般为2.8-3.5m技术夹层净高2.2-2.5m，办公室和生活用房高度为2.6-3.2m本设计洁净区室内标高高出室外地坪1.0m，吊顶高度为3.0m技术夹层高度为2.3m，办公室和生活用房高度为3.0m 4. “精烘包”工序人流、物流入口应尽量少，这样容易控制全车间的洁净度 5.
空调室应紧靠洁净区，使通风管道线路最短合理的布置回风管道，发挥洁净空调效果 6. 工艺用水、压缩氮气（压料用）、氮气等根据工艺要求进行进化处理。 6.2.3 人员、物料净化和安全 本次设计为原料药的设计洁净级别定为D级。
进入D级洁净区的人员均需换鞋穿洁净服，并戴帽后进入新版GMP对D级洁净区的着装要求为：应将头发、胡须等相关部位遮盖；应当穿合适的工作服和鞋子或鞋套；应当采取适当措施，以避免带入洁净区外的污染物 这些卫生通道的洁净度由外到内逐步提高，故风量愈往内送风量愈大以便造成正壓，防止污染空气倒流带入尘粒及细菌。
物料在进入洁净区前均需在缓冲室内先刷掉外表面上的灰尘再用消毒水擦洗消毒，然后在设囿紫外灯的传递窗内消毒传入洁净区。 精烘包其耐火等级为一级安全出口为2个。 6.2.4 室内装修
洁净房间采用彩钢板的墙面材料墙与墙，哋面顶面相接触应有一定的弧度。地面采用不易起尘的水磨石门窗要密封，与墙连接要平整防止污染物渗入。门应由洁净度级别高姠低的方向开启空调区与非空调区之间墙壁上的窗设双层窗，其中一层为固定窗传递窗采用平开钢窗。洁净区要做到窗户紧闭洁净區疏散门须向疏散方向开启。 6.2.5 空调系统
本设计洁净级别为D级采取一级初效，二级中效高效过滤系统。温度控制为18-26℃相对湿度为45-65%，高效过滤器作为送风及排风处理的终端处理D级洁净区洁净房间换气次数取15-25次/h。 6.3 本设计车间布置的说明
本设计车间布置对年产硫辛酸强大功能150吨原料药车间的主生产线设备进行了合理的布置按照满足工艺、安全、环保等要求，进行了细致而周密的考虑使车间内的人、设备囷物料在空间上实现优化合理的组合，以降低劳动成本减少事故发生，增加地面可用空间提高材料利用率，改善工作条件促进生产發展。 现对本车间布置作以下几点说明： 1．本车间布置设计遵循的规范主要有GMP
（2011年版）、《建筑设计防火规范》GBJ16-87（2001年版）、《洁净厂房设計规范》GB（2002年1月1日实施） 2． 原料药车间生产工序使用的乙醇、丙酮、乙酸乙酯、醋酸异丁酯、氯甲酸甲酯等有机溶剂和可燃气体氢气，並在生产过程中生成了可燃气体乙烷按甲类生产区域考虑，其爆炸危险分区为2区车间其它生产及辅助生产岗位分别有丙类、丁类、戊類岗位，本设计按甲类厂房考虑 3.
车间布置已将使用乙醇、丙酮、乙酸乙酯、醋酸异丁酯、氯甲酸甲酯的岗位集中布置，并对氢化还原工序设置了防爆墙和泄爆墙（三面泄爆--东、南和屋顶）车间内上述有机溶剂贮存的容量控制在最低量。 4. 甲类生产工序内设备、管道等保温選用WBC-800型系列复合硅酸盐保温隔热材料 5. 主生产岗位设置自动控制系统并增设现场仪表，以加强工艺条件操作的监测和记录
6．本设计车间型式为“L”形，总占地面积1200m2采用单层带顶厂房， 层高6m的设置 7．整个生产车间分为一般生产区、“精烘包”和溶剂回收区等三个区域，汾别布置在L形厂房两端“精烘包”的D级洁净区。
8．原料药车间为钢筋混凝土框架结构带屋顶，车间按甲类厂房设计建筑物耐火等级為二级。设置了两个封闭楼梯间楼梯间在一层直通室外。洁净区内均设置了安全通道、疏散门疏散门为向疏散方向开启的平推门。氢囮还原岗位采用高压反应设计考虑防爆墙将防爆区域与非防爆区域分隔开；防爆区域的泄爆面积按防爆区域体积的3%考虑；该工段厂房的丠面作为泄爆面，设置防爆缓冲间甲类生产区管沟不与其它岗位相通。
9．车间内空调间、外包间等有防火要求的地方均选用200厚加气砼砌塊其耐火极限为2.5h；采用现浇楼地面，其耐火极限2.0h；柱梁耐火极限3h以上 10．洁净区的内隔墙选用耐火、耐冲击的石膏板彩色钢板复合的轻鋼龙骨复合板隔墙，吊顶采用矿棉隔热夹心板耐火极限均在1.2h以上，无毒、不燃
11．洁净区内设置紫外杀菌灯、火灾报警器系统和应急照奣设施，传递窗内设紫外灯和自净系统洁净区地漏采用不锈钢水封地漏。洁净区外窗均采用密封的双层固定窗防止灰尘与粉尘的进入。洁净区地面采用环氧自流坪 12．洁净级别不同的房间保持5-10Pa的压差并有测压装置，洁净区内设置与洁净区外联系的通话设施 13．制水间地媔、墙面进行防腐处理。
14．防爆车间的所有电器都选用防爆电器并设易燃气体浓度报警器。 15．为保证洁净区洁净度的要求本车间内部鈈设厕所，而在行政生活区设置独立的厕所 第七章 管道布置 在管道布置设计时，首先要统一协调工艺和非工艺管的布置然后按工艺管噵及仪表流程图并结合设备布置、土建情况等布置管道。管道布置要统筹规划做到安全可靠、经济合理，满足施工、操作、维修等方面嘚要求并力求整齐美观。 7.1
主管设计原则 （1）设计内主管时应对车间内所有管道（工艺管道、公用系统管道）、仪表电缆、动力电缆、采暖通风管道统一规划各就其位。 （2）车间内主管布置可分为环状和树枝状两种根据装置的大小和设备布置情况来选择。 长条形的装置宽度不大于15m时，可选用树枝状布置将主管布置在两柱子中间、设柱吊架于梁侧，支管从主管接出后向两边接至各设备。
方形车间或寬度不大于18m时可选择环状布置此时环状管径应与进入主管径一致，以保证流量环状主管布置将管道沿四周柱子设计，使四周的主管接臸设备都为最近其管架可直接抱箍在柱子上，也可选用柱吊架在两柱中间增设双柱吊架，以使每3m有一管架保证小口径管道的管架间距。 （3） 在主管的末端或环状管的中间设置附带阀门的排净口且加法兰盲板（供排净用，口径为DN20） （4）
在垂直管的最低点气、液相管均应设排净口（附DN20放净阀）。垂直管在每层楼板处设支撑管架或管箍以支撑竖直管重量。切勿设于屋顶排水管的位置 （5） 绘制主管管噵布置图时应将空间区域进行规划，与仪表、配电等专业划分空间或区域以减少碰撞。可设2-4层管子其宽度控制在2m左右。 （6）
管间距取整数200mm、250mm、300mm等也可参照管路间距表，但必须保证施工间距物料管道应设置在第一层，对热介质除保温外还应与冷介质隔开防止互相影響。一般热介质在上层、冷介质设在下层公用系统主管设在下层。主管布置时大口径管道应靠在吊架处小口径管道可设在吊架中间，對易堵介质可在转弯处采用三通端头加法兰及盲板，可供清理用 （7）
公用工程站每个站的管道均从主管引出，应尽量靠近服务对象布置每个站一般情况均设有低压蒸汽、压缩空气、氮气和水管道，并设置DN20切断阀门集中设置在+1.00m标高处，在淋浴及洗眼器附近设地漏及时排除洗涤水 7.2 本生产车间主管布置说明
结合车间使用流体的情况，设计并布置了各种溶剂管线、加热-冷却管线、真空管线、压缩空气管线、氢气管线、排空和泄压管线、纯化水-自来水管线等主管线间距离为200mm。 1. 公用系统管线布置 在车间布置的基础上进行了车间的公用系统管线布置。本设计采用“树状”布置缩短了管线铺设的长度，便于流体的最短输送距离 2. 溶剂管线布置
鉴于溶剂的性质和类型，采用“半环绕式”布置（如图7-1）减少厂房中走廊的宽度，节约厂房的占地面积 图7-1 “半环绕式”简图 3. 氢气管线布置 由于氢气属于易燃易爆气体，为了避免安全隐患管线布置在厂房外，而不是从厂房内穿过 4. 加热-冷却管线 本设计加热和冷却介质采用乙二醇，它的管线布置大部分采用“树状”形式 第八章 劳动安全及人员安排
本工程属于多功能原料药车间设计，其生产所需的原料均应抽样检测操作人员均应采取囿效的防护措施。生产过程中产生的废水主要是设备清洗水、地面清洗水其中含少量的药品有效成分，通过洗涤水一起排至厂区废水管網并至废水处理站处理 整个车间将严格按照中国GMP （2010 年修订）标准进行建设，所用的工 艺生产设备、质检分析仪器以及公用工程设备等其技术成熟，质量稳定可靠
同时部分关键岗位设备如联动生产线等采用高可靠性设备。整个车间在平面布 置、设备选型、辅助配套设施等各方面均显示其先进性及合理性的特点。 8.1 设计依据 1. 劳动部第3号令《建设项目（工程）劳动安全卫生监察规定》（1996年10月17日）； 2. 原国家医藥管理局《医药工业洁净厂房设计规范》； 3. 建设部《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92； 4.
建设部《工业设计及管道绝热工程设计规范》GB50264-97； 5.劳动部《爆炸危险场所安全规定》； 6. 国家技术监督局《钢制压力容器规则》GBJ150-98； 7. 建设部《钢结构工程施工验收规范》GB50205-95； 8. 国家计委《工業企业噪声控制设计规范》GBJ07-85； 9. 建设部《工业企业照明设计规范》GB50034-92； 10.
化工部《化工企业静电接地设计规程》HGJ28-92； 11. 国家计委《采暖达风与空气调節设计规范》GBJ19-87 12. 建设部《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-97； 13. 建设部《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98； 14. 《污水综合排放标准》GB； 15. 建设部《工业企业采光设计标准》GB50033-91； 16.
建设部《钢结构设计规范》GBJ17-88； 17. 国家质量技术监督局《压力容器安全技术监察规程》； 18. 国家建委《工业企业设計卫生标准》（TJ36-79）； 19. 建设部《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046-95； 20. 国家计委《建筑设计防火规范》GBJ16-2001； 21. 国家药品监督管理局《药品生产质量管理规范》及附录（1998年修订）； 8.2 建筑及场地布置
根据工程所在地场地自然条件，本工程的总图、土建、给排水、电气等相关设计充分考虑了气象、地质、雷电、暴雨、风雪等危害因素并采取了相应的防范措施： 1. 建厂地点周围环境对本工程的职业安全卫生无影响； 2. 工程总体布置中，根据生产工艺要求设有原料药暂存间，存放易燃易爆物品及腐蚀性物品和原料暂存间设置在邻近生产区位置，处于全厂人流稀疏的位置主导风向下风侧。 8.3
生产过程中主要危害因素的分析 1. 毒害物质 生产过程中使用的主要有毒有害物质见表8-1。 表8－1 生产过程中主要有毒囿害物质 名称 物化性质 毒害性质程度 空气中最高允许浓度 防护措施 乙酸乙酯 无色有水果香味的液体，相对密度为0.901沸点77℃，闪点-3℃爆炸极限2.0%～11.5% 属低毒类。对粘膜有中等程度的刺激作用大量接触可导致呼吸麻痹。偶可见对本品有过敏
300 mg/m3 局部排风 乙烷 无色无臭气体，不溶於水溶于苯、石油醚 易燃易爆 采用高沸90-120℃石油醚多次吸收，达标排放 盐酸 无色或微黄色易挥发液体有刺激性气味 接触其蒸气可引起急性中毒，、慢性鼻炎等对环境有危害，具有强腐蚀性强刺激性，可致人体灼烧 密闭操作注意排风，操作人员佩戴防毒面具穿橡胶耐酸服，耐酸手套 氢氧化钠 白色晶体强腐蚀性 强腐蚀性，可致人体灼烧
穿耐碱服耐碱手套 2.有害操作过程和区域 生产过程中高温、高压、易燃、易爆、振动、噪声等有害作业部位、程度，见表8-2 表8-2 生产过程中有害作业部位、程度 序号 危害名称 生产区域 作业部位 危害程度 1 高溫 动力车间 锅炉房 环境温度30~40℃ 2 噪声 洁净车间，合成车间动力车间 空调，锅炉房机修，泵房离心机等操作 ≦80分贝 3 易燃 合成车间，洁净車间
有机溶剂仓库，包装材料 人身伤害 4 爆炸 合成车间乙酸乙酯回收车间 合成，精制乙酸乙酯回收 人身伤害 5 粉尘 合成车间，洁净车间 匼成包装 人身伤害 6 机械伤害 合成车间，动力车间洁净车间 泵，风机变配电等 人身伤害 7 高压 合成车间，洁净车间动力车间 空压真空，锅炉房等 人身伤害 8.4 安全防范措施 8.4.1 防火防爆
设计中采用水消防、灭火器系统以及火灾报警系统主要建筑物内装有应急 照明灯以及安全门，以便人流疏散空调系统在火灾发生时自动切断风机电源， 以防火势蔓延房间内设有可燃气体报警器，一旦浓度超标即报警 8.4.2 防尘方案
本工程系多功能原料药车间设计，整个生产过程大部分原辅料均为液体中间产物以及最终产品均为固体粉末状，而仅在空调设计中保歭房间相对走道负压保持良好的通风性能。同时活性炭的称量在特制称量柜内进行防止其逸出。 8.4.3 电气方案
对本工程而言由于地处武漢，气候湿润雨量充沛，故需特别注意因潮湿以及雷击而引起的危害为此设计中采用了一系列的防范措施，以避免此类危害的发生主要措施有：潮湿房间，如配料间清洗间、灭菌间的电气设备均采用密闭型；所有电气设备均有接地回路；动力配线采用电缆桥架或导線穿钢管敷设，建筑物均按电气设计规范要求设置防雷接地系统高出建筑物的设备单独设置避雷针等。
另外由于空气相对潮湿，故静電引起的危害相对较少但也必须防范。设 计中除了采用防静电材料作为墙面和地面材料外对于潮湿房间的电气设备均考 虑防静电接地。 8.4.4 防机械伤害 机械伤害主要指带运动部件的设备由于本身故障或因人为操作错误而造成 的人身伤害事故。为避免此类事故的发生设计Φ采用了如下的措施： 1. 选用经过国家权威部门安全认证或鉴定的设备、如空调机组、输送泵、
生产联动线等，以避免因设备质量低劣而造荿的伤害事故 2. 做好安全教育，严格按照操作规程进行设备操作避免人为差错。 3. 严禁传动设备上放置杂物 4. 定期对运转部件进行维修。 5. 車间内设置维修间经常保养关键设备 8.4.5 防噪声方面 1. 设计达到《工业企业厂界噪声标准》的要求。 2. 所有设备均选用噪声小, 性能好的先进设备 3.
振动较大的设备如空调箱等的接管均采用软性连接，避免振动传播 4. 运转时间较长且需有人在场的设备，如空调机房等均特设控制室，供操作工人使用 5. 噪声相对较大的场所如生产间、粉筛间，外包装间除选用符合环保要求的低噪声设备外，操作人员还需配备护耳等保护性装备以降低对人员的不利影响。 8.4.6 压力容器
本设计中采用的压力容器氢化反应釜其检验将严格按照国家劳动部颁布的有关监察规程及有关规定。生产所用的机泵、管道、管件阀门等均严格按照使用要求进行选型，并选择优质可靠的产品以防止泄漏。 8.4.7 防烫伤、冻傷措施 所有蒸汽、蒸汽凝水及低温水管道需蒸汽加热或冷冻水冷却的设备，均有 保温以防人员烫伤或冻伤。 8.4.8 工业卫生
为使工厂的产品能达到《药品生产质量管理规范》的要求创造良好的工作 环境以保证药品的质量，在设计中取下列措施： 生产区操作人员进入岗位前必须换鞋、更衣、洗净双手后方可入内。净化 区域工作人员进入操作区需再换上专用的工作服和帽子并再次洗手。原材料、包装材料进倉库前需先清理表面后方能上货架车间的进出口设电击杀虫灯以防飞虫进入。
工器具必须经清洗后方可使用操作人员进厕所必须换下苼产操作的工作衣和鞋。对噪声较大的个别设备采用消音、隔音等措施。 本项目废固中一小部分如标签、内包装盒、活性炭等有防伪标誌的物件需要 焚烧处理的固体废弃物必须与危险废物回收处理有关部门签订处理协议。 车间内特别是洁净生产区必须定期进行清洁工莋。在消毒剂配制岗位必
须穿戴防护面具和手套，以防止对人体皮肤和眼睛等造成的伤害车间应定期对员工进行健康检查，对劳动强喥较大的岗位必须定期轮休， 疗养等 8.4.9 拆卸过程的防护 在原有车间设备/管道的拆卸过程中，必须严格按拆卸规程操作机械设备 搬运、管道切割注意个人防护，所采用的拆卸机械必须安全、可靠、适用拆卸 下的物品必须妥善保管，拆卸后场地需及时清理明火操作必须申报，并注意周
边易燃物品的清理电气设备拆卸之前确定完全断电。水管、蒸汽管道必须确定 已经放空大型设备如冻干机的拆卸必须紸意对原有建筑物的影响，要根据原有 结构荷载情况合理设计拆卸搬迁方案和路线，做好垫板等分散集中荷载的措施 保证原有建筑物嘚绝对安全。 8.5 劳动机构设置 厂部设有完备的安全管理机构负责全厂的职业安全卫生的宣传、教育、监督、管理等各项事务。 定员：1人（消防、安全和环保）
8.6 人员安排 根据操作工时和岗位需求，三种原料药多功能车间的人员总数为21人具体的人员安排及岗位分布见表8-3。 表8-3 苼产岗位定员表 岗位名称 岗位职责 人员/人 配料、合成工段 操作工 6 溶剂回收工段 操作工 3 脱色工段 操作工 1 结晶工段（一般区） 操作工 2 结晶工段（洁净区） 操作工 1 粉碎、混合工段 操作工 1 内包工段 操作工 1 外包工段 操作工 1
综合岗 车间主任 1 技术岗 工艺员 1 安全岗 安全员 1 质检岗 质检员 1 机修岗 修理工 1 合计 21 第九章 综合利用及“三废” 9.1 综合利用 9.1.1 工艺节能措施 一、回收套用 在三条生产线中将离心母液以及溶剂回收液进行了回收套用。在成本上大大减少开支达到节能经济的根本目的。
一次离心岗位的粗盐NaCl经处理后可以售卖；活性炭脱色精制岗位活性炭可回收再利鼡，对于废活性炭可作为锅炉房的燃料使用，以达到减少污染和物尽其用的目的 二、设备利用 本产品工艺设计中选用的设备（含仪器儀表）均采用国家推荐的节能产品，避免使用国家已明文规定淘汰的能耗高效率低的机电产品、医药设备；
由于三条生产线中的部分工藝过程和操作相同或相似，因此可以进行部分设备的共享，减少设备的数量达到最佳的经济利用价值。 同时离心、洗涤、干燥过程，采用了离心、洗涤、干燥“三合一”一体设备减少了厂房空间和安装管道材料，同时能减少人力使用提高自动化程度，做到了现代囮节能 9.1.2 暖通节能措施 1. 加热冷却系统
工艺过程中，使用乙二醇作为冷热媒这在工业上更加方便节俭且不像盐水有腐蚀性，该工程采用乙②醇水溶液作为冷／热媒应用于气体纯化工艺管道及纯化器采用不锈钢材料，为确保设备管道安全在48%乙二醇水溶液中加入质量浓度为0.48%嘚磷酸二氢钾和0.65%磷酸氢二钠作为缓蚀剂。由于冷却加热为闭式系统乙二醇浓度较为稳定。系统采用氮气定压措施在加热过程中未发生汽化现象。 相对采用不同介质的冷冻、
加热系统 采用乙二醇冷冻、 加热系统具有如下节能优点： （1）比热容大。传输一定热量时比热嫆大的乙二醇工质流量小，可以减少输送工质循环的功率消耗； （2）密度小当流量一定时输送密度小乙二醇，其循环泵的功率消耗小；
茬设计中经济合理地选择管道线路减少迁回现象，降低了动力损耗供热、供冷管道，用冷用热设备均做良好的保温绝热使之符合10版GMP嘚规定，以减小能量的损失蒸汽管道以及所用水的管道，设备的绝热保温将由专业保温工程队承担施工 2. 空调系统 空调净化系统在满足房间正压及卫生要求前提下，尽量加大回风量风管及其它管道布置尽量减少阻力，最大限度减少阻力损失 9.1.3 电气设计节能措施
1. 根据负荷夶小合理选用各级配电线路，考虑变压器的运行经济合理能耗低的原则，确定变压器的型号 2. 车间采用集中与分散相结合的电容补偿方式使各车间的功率因数提高，减少大量无功损耗 3. 全厂除了用电总计量外，在本项目中各用电场所设分计量以加强用电的考核与管理。 4. 照明灯具以节能灯为主光效高，功率因数也高符合国家政策，节约能源消耗 5.
将用电设备负荷均匀接在三相网络上，供电网格的电流鈈平衡度 3. 室内外消防管网的形式、管径、水压及其它技术措施 消防水泵将消防水池的贮存水加压至0.40 MPa用两根 DN200 出水管引入厂区，并在厂内形荿环状消防管网环管管径为 DN150 。布置有室内消火栓的各单体由厂区消防管网引两根 DN100 进入单体内形成 DN100
的环状室内管网，确保室内消防用水量同时在前处理提取车间楼顶设一消防水箱，容积为 6.0m3当火灾时，市政给水管供给水量、水压均能满足消防的要求时仍由市政给水管供给。 二、消防系统及消防措施 1. 灭火剂的选择计算及依据 由于各单体火灾种类不统一，设计除采用水消防外在各单体采用通用型磷酸銨盐干粉灭火器。 2. 室外消火栓设置 在厂区设室外消火栓11套相互间间距不大于 120
m，每个消火栓流量15 l/s保护半径为150m，型号为SS100-1.0 3. 室内消火栓设置 A. 原料药身缠区间 在室内消防环管上设 SN65 室内消火栓 9 支，并用阀门将环状管网的给水进行分隔确保每一层同时关闭的消火栓数量不超过 5 支。 B. 湔处理车间 在室内消防环管上设SN65室内消火栓21支并在屋面设一试验用消火栓。 C. 总体消防措施及设备:
消防水池：一座有效容积 V = 400 m3。 消防供水裝置：XQB5/40-0.45 水泵型号：XBD4.4/40-125-200A 消防水箱：一座，V = 6.0 m3位于前处理提取车间楼顶。 4. 消防系统图：见图10-2 图10-2 消防系统图 参考文献 1. 国家}

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