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1、CHAPTER3TECHNOLOGICALPROCESSDESIGNPharmaceuticalEngineering3.1Introduction3.2TechnologyofProcessDesign3.3ProcessFlow-sheetChapter3TechnologicalProcessDesignPharmaceuticalEngineering工艺流程设计工艺流程设计3.1Introduction生产生产工艺流程工艺流程设计设计试验工艺流程设计试验工艺流程设计仅有文献资仅有文献资料，尚未进料，尚未进行生产行生产技术成熟、技术成熟、大量生产大量生产PharmaceuticalEn
2、gineering4.1.1RoleofProcessDesign4.1.2ContentofProcessDesign4.1.3FundamentalProgramofProcessDesign4.1.4AchievementofProcessDesign3.1IntroductionPharmaceuticalEngineering工工艺艺流流程程设设计计是是在在确确定定的的原原料料路路线线和和技技术术路路线线的的基础上进行的，它是整个工艺设计的中心。基础上进行的，它是整个工艺设计的中心。工工艺艺流流程程设设计计是是工工程程设设计计中中最最重重要要、最最基基础础的的设设计计步步骤骤，对对后
3、后续续的的物物料料衡衡算算、工工艺艺设设备备设设计计、车车间间布布置置设设计计和和管管道道布布置置设设计计等等单单项项设设计计起起着着决决定定性性的的作作用用，并并与与车车间间布布置置设设计计一一起起决决定定着着车车间间或或装装置置的的基本面貌。基本面貌。3.1.1RoleofProcessDesignPharmaceuticalEngineering工艺流程设计的任务内容：工艺流程设计的任务内容：1.确定工艺流程的组成确定工艺流程的组成确定流程中各生产过程的确定流程中各生产过程的具体内容、顺序和组合方式具体内容、顺序和组合方式，是工艺流程设计的基本任务。是工艺流程设计的基本任务。可用设备之间
4、的可用设备之间的位置关系位置关系和和物物料流向料流向来表示。来表示。3.1.2ContentofProcessDesignPharmaceuticalEngineering2.确定载能介质的技术规格和流向确定载能介质的技术规格和流向常用的载能介质：常用的载能介质：水、水蒸汽、冷水、水蒸汽、冷冻盐水、空气冻盐水、空气( (真空或压缩真空或压缩) )。3.确定操作条件和控制方法确定操作条件和控制方法主要工艺参数有主要工艺参数有温度、压力、浓度、温度、压力、浓度、流量、流速和流量、流速和pHpH值值等。等。3.1.2ContentofProcessDesignPharmaceuticalEngine
5、ering4.确定安全技术措施确定安全技术措施设置相应的预防和应急措施设置相应的预防和应急措施，如阻，如阻火器、报警装置、爆破片、安全阀、火器、报警装置、爆破片、安全阀、安全水封、放空管、溢流管、泄水安全水封、放空管、溢流管、泄水装置、防静电装置、防雷装置和事装置、防静电装置、防雷装置和事故贮槽等。故贮槽等。3.1.2ContentofProcessDesignPharmaceuticalEngineering5.5.绘制不同深度的工艺流程图绘制不同深度的工艺流程图u初步设计初步设计u施工图设计施工图设计工艺流程框图工艺流程框图工艺流程示意图工艺流程示意图物料流程图物料流程图带控制点的工艺流程
6、图带控制点的工艺流程图施施工工阶阶段段带带控控制制点点的的工工艺流程图。艺流程图。 3.1.2ContentofProcessDesignPharmaceuticalEngineering3.1.3FundamentalProgramofProcessDesign工艺流程设计的基本程序工艺流程设计的基本程序u工艺路线的选择工艺路线的选择u确定工艺流程的组成和顺序确定工艺流程的组成和顺序工业化实施的可行工业化实施的可行性、可靠性和先进性、可靠性和先进性；关键设备和特性；关键设备和特殊工艺条件或参数殊工艺条件或参数容易实现或达到容易实现或达到明确各单元反应和单元明确各单元反应和单元操作的主要设备、
7、操作操作的主要设备、操作条件和基本操作参数条件和基本操作参数( (如如温度、压力、浓度等温度、压力、浓度等) )。在此基础上，确定在此基础上，确定各设备之间的连接各设备之间的连接顺序以及载能介质顺序以及载能介质的技术规格和流向的技术规格和流向PharmaceuticalEngineeringu绘制工艺流程框图绘制工艺流程框图 当当工工艺艺路路线线及及工工艺艺流流程程的的组组成成和和顺顺序序确确定定之之后后，可可用用方方框框、文文字字和和箭箭头头等等形形式式定定性性表表示示出出由由原原料料变变成成产产品品的的路路线线和和顺顺序序，绘制出工艺流程框图。绘制出工艺流程框图。在在工工艺艺流流程程框框图
8、图的的基基础础上上，分分析析各各过过程程的的主主要要工工艺艺设设备备，以以图图例例、箭箭头头和和必必要要的的文文字字说说明明定定性性表表示示出出由由原原料料变变成成产产品品的的路线和顺序。路线和顺序。u绘制工艺流程示意图绘制工艺流程示意图3.1.3FundamentalProgramofProcessDesignPharmaceuticalEngineeringu绘制物料流程图绘制物料流程图当当工工艺艺流流程程示示意意图图确确定定之之后后，即即可可进进行行物物料料衡衡算算和和能能量量衡衡算算。在在此此基基础础上上，可可绘绘制制出出物物料料流流程程图图。此此时时，设设计计已已由由定定性性转入定量
9、。转入定量。u绘制初步设计阶段带控制点的工艺流程图绘制初步设计阶段带控制点的工艺流程图当当物物料料流流程程图图确确定定之之后后，即即可可进进行行设设备备、管管道道的的工工艺艺计计算算以以及及仪仪表表自自控控设设计计。在在此此基基础础上上，可可绘绘制制出出初初步步设设计计阶阶段段带带控控制点的工艺流程图，并列出设备一览表。制点的工艺流程图，并列出设备一览表。3.1.3FundamentalProgramofProcessDesignPharmaceuticalEngineeringu绘制施工阶段带控制点的工艺流程图绘制施工阶段带控制点的工艺流程图初初步步设设计计阶阶段段的的工工艺艺流流程程设设计
10、计经经审审查查批批准准后后，按按照照初初步步设设计计的的审审查查意意见见，对对工工艺艺流流程程图图中中所所选选用用的的设设备备、管管道道、阀阀门门、仪仪表表等等作作必必要要的的修修改改、完完善善和和进进一一步步的的说说明明。在在此此基基础础上上，可可绘绘制制出出施施工工阶阶段段带带控控制制点点的的工工艺流程图。艺流程图。3.1.3FundamentalProgramofProcessDesignPharmaceuticalEngineering在在通通常常的的两两阶阶段段设设计计即即初初步步设设计计和和施施工工图图设设计计中中，初初步步设设计计阶阶段段的的主主要要成成果果是是初初步步设设计计阶
11、阶段段带带控控制制点点的的工工艺艺流流程程图图；施施工工图图设设计计阶阶段段的的主主要要成成果果是是施施工工阶段带控制点的工艺流程图。阶段带控制点的工艺流程图。3.1.4AchievementofProcessDesignPharmaceuticalEngineering4.2.1ComparisonofDifferentSchemes4.2.2PerfecttheTechnologicalProcess4.2.3TechnologyProblemsinvolvedinDesigning3.2TechnologyofProcessDesignPharmaceuticalEngineering在
12、在进进行行方方案案比比较较时时首首先先应应明明确确评评判判标标准准。许许多多技技术术经经济济指指标标，如如产产物物收收率率、原原料料单单耗耗、能能量量单单耗耗、产产品品成成本本、设设备备投投资资、操操作作费费用用等等均均可可作作为为方方案案比比较较的的评评判判标标准准。此此外外，环环保保、安安全全、占占地地面面积积等等也也是是方方案案比比较较时时应应考考虑虑的的重重要要因素。因素。例例3-1、例例3-2、例例3-3、例例3-43.2.1ComparisonofDifferentSchemesPharmaceuticalEngineering实例实例3-1在药品精制中，粗品常先用溶剂在药品精制中
13、，粗品常先用溶剂溶解，然后加入活性炭脱色，最后再滤除活溶解，然后加入活性炭脱色，最后再滤除活性炭等固体杂质。假设溶剂为性炭等固体杂质。假设溶剂为低沸点易挥发低沸点易挥发溶剂溶剂，试确定适宜的过滤流程。，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解：首先选定过滤速度和溶剂收率为方案比较的评判标准。比较的评判标准。Example3.1PharmaceuticalEngineering图图3-1常压过滤方案常压过滤方案 采用常压过滤采用常压过滤方案虽可滤除活性方案虽可滤除活性炭等固体杂质，但炭等固体杂质，但过滤速度较慢，因过滤速度较慢，因而不宜采用。而不宜采用。 SchemeI：A
14、tmosphericFiltrationPharmaceuticalEngineering 图图3-2真空抽滤方案真空抽滤方案SchemeII：VacuumFiltration 该方案采用真空抽滤该方案采用真空抽滤方式，过滤速度明显加快，方式，过滤速度明显加快，从而克服了方案从而克服了方案I过滤速度较过滤速度较慢的缺陷，但由于出口未设慢的缺陷，但由于出口未设置冷凝器，因而易造成大置冷凝器，因而易造成大量低沸点溶剂的挥发损失，量低沸点溶剂的挥发损失，使溶剂的收率下降，故该方使溶剂的收率下降，故该方案不太合理案不太合理。PharmaceuticalEngineeringSchemeIII：Vacu
15、umFiltrationCondensation图图3-3真空抽滤真空抽滤-冷凝方案冷凝方案 同方案同方案II相比，相比，该方案在出口设该方案在出口设置了冷凝器，以置了冷凝器，以回收低沸点溶剂，回收低沸点溶剂，从而减少了溶剂从而减少了溶剂的挥发损失，提的挥发损失，提高了溶剂的收率，高了溶剂的收率，因而较为合理。因而较为合理。 PharmaceuticalEngineeringSchemeIV：PressureFiltration图图3-4加压过滤方案加压过滤方案 该方案是该方案是在压滤器上部通入压在压滤器上部通入压缩空气或氮气，即采缩空气或氮气，即采用加压过滤方式，过用加压过滤方式，过滤速度快
16、，且滤速度快，且溶剂的挥发损失溶剂的挥发损失很少，因而最为很少，因而最为合理。合理。PharmaceuticalEngineering 实实例例3-2用用混混酸酸硝硝化化氯氯苯苯制制备备混混合合硝硝基基氯氯苯苯。已已知知混混酸酸的的组组成成为为：HNO347%、H2SO449%、H2O4%；氯氯苯苯与与混混酸酸中中HNO3的的摩摩尔尔比比为为1：1.1；反反应应开开始始温温度度为为4055oC，并并逐逐渐渐升升温温至至80oC；硝硝化化时时间间为为2h；硝硝化化废废酸酸中中含含硝硝酸酸小小于于1.6%，含含混混合合硝硝基基氯氯苯苯为为获获得得混混合合硝硝基基氯氯苯苯量量的的1%。试试通通过过方方案案比比较较，确确定定适适宜的硝化及后处理工艺流程。宜的硝化及后处理工艺流程。 解解：首首先先选选定定混混合合硝硝基基氯氯苯苯的的收收率率以以及及硫硫酸酸、硝硝酸酸及氯苯的单耗作为方案比较的评判标准。及氯苯的单耗作为方案比较的评判标准。Example3.2PharmaceuticalEngineeringSchemeI：NitrationSeparation图图3-5硝化硝化-分离方案分离方案
