《设计任务书》剖析与要求-张长银

为什么定为拉西地平、阿奇沙坦
• 有很多的文献报道，是实际运作的项目 • 通过融合相关文献、专利，修改工艺路线和操作过程 • 较好的体现制药工程学科的特色
– – – – – – – 工艺流程 物料能量平衡计算 设备选型 车间布局 管路设计 辅助设施要求 对非工艺专业要求以及环保、消防、劳动安全卫生、节能、工程经济中包含 的部分工艺设计的措施和内容
能量平衡
大多数队能够应用能量守恒定律进行计算，但还停留在书本上，在实际设备应用 上不知道怎么用
• 但对反应器换热面积复核验算没有，对浓缩器、换热器等换热面积复核验算较少 • 氢化罐Q2=Q4+Q5+Q6-Q3- Q1=（1.02×104 +1.02×105+0-9.98×104-7.59×105)kJ=7.47×105 KJ • Q2=Q4+Q5+Q6-Q3-Q1=1.37×104+1.35×103-1.19×104-3.99×103-2.23×105=2.24×105kJ
• 采取消除、预防或降低装置危险性、提高装置安全运行等级的安全卫生具体措施 • 采取可行的具体措施，以减少对环境的不利影响
• 要求
• 安全措施：氮气保护、阻火器、联锁、紧急泄放等 • 易燃易爆介质：二氯甲烷、乙醇、乙酸乙酯、乙醚等等 • 危险工艺：反应、浓缩等 • 消除、预防或降低装置危险性、提高装置安全运行和自动化控制的措施要在平面 图、PID、设计说明书相关章节中体现 – 事故应急处理装置：错开阀门、控制流量、紧急泄放、超压超温、事故接 受等 – 氮气系统 – 防爆区域集中布置在车间外侧 – 设置合理的疏散通道及出口 – 泄爆设施 – 缓冲门斗 – 接地
• 难度：第六届<第四届<第五届
– 命题组基于减小设计工作量以及知识产权保护等方面的考虑，对工艺过程做 了很多合理的简化处理。应该说简化后的设计任务，只要学生掌握了制药工 程专业学科知识，团队协作意识强，通过分工合作，加之编制组和老师进行 一定的培训和辅导，完全能够在规定的时间内完成设计任务。
– 限制条件
• 劳动卫生措施：通风、除尘、减噪，洗眼器、淋浴、防护面罩 等
• 本项目实施可能产生的对环境有影响的危害物质
• 如何处理这些危害物质（废气、废水和废固的就地处理，要在 PID、平面图、设计说明书相关章节中说明）。
• 问题
– 什么是危险性特征？
• 高温高压，辐射，有毒有害，腐蚀性，易燃易 爆，粉尘；生物危害（细菌、病毒）等
之上的，所以要想在竞赛中取得好成绩必须打好基础。我过去想参加数学竞赛，连资格都没 有。当然有些需要经验的积累）
• •
按照工序排班的时候，如果此工序需要十小时那么需要两班，那么第二班剩余的 六小时干什么？ 如果一道工序四个小时，需要安排一班，可是剩下的四个小时工人干什么呢？
– 你是老板你怎样做？有没有可能一班就干4个小时？有没有一年只生产1-2个月的？
两班/三班、8小时/班如何理解？
某一个岗位或设备假如需要13个小时才能完成投入产出，需要按两班生 产 如果在8小时内能完成投入产出也可以安排两班生产 假如某一个岗位或设备需要16个小时以上才能完成投入产出，该岗位就 必须安排三班生产 问题（一些问题属于基础问题，都应该在平时学习时掌握。其实竞赛都是建立在一定基础
• • • 回收利用或资源化应尽量在车间内进行或专门的车间内进行。 粉尘、溶媒排气、紧急事故排放 预处理后的“三废”由厂区集中处理
– 问题
• 一昼夜的使用量怎么计算，最大量？ • 预处理到什么程度？
–答
• 根据物料平衡，每天用量就是一昼夜使用量，再由这个量，计算中 间储罐大小。
• 预处理到什么程度真不好说，原则是简化去污水处理站（厂）污染 物组成的复杂性，不要不经处理都送往污水处理站（厂），一方面 加大了处理负荷，另一方面增加了处理难度甚至不可能处理达标。 所以只要是能就地预处理的三废就在车间处理。
第六届大学生制药工程设计竞赛命题 方向：非无菌化学原料药车间设计 酝酿时间：年初协作组成 • 第四届是多功能车间 第五届是无菌原料药车间 第六届则是同一车间多产品类型 以上三种类型是目前化学原料药项目常见的建设模式
产品：拉西地平、阿奇沙坦 设计规模：25*2 t/a
•
前两年的作品是按一步步工序排班的，一道工序一个小时就能完成，他安排两班 ，这是不是不合理？任务书给的3/2班，一班可以吗，一定是两班或者三班吗？
– 任务书要求：两班/三班、8小时/班。你觉得一班可以还是不可以？
• 工序具体生产班制按操作周期确定，如何定？
– 工序确定后，操作周期取决于设备、物料性质和工艺过程以及辅助时 间等
拉西地平和阿奇沙坦生产线独立设置，并布置在同一车间内。车 间要考虑空调机房、冷冻机房、纯化水制备间、真空泵房、车间 检验、配电室、车间办公室、清洗间等公用和辅助用室，其中空 调机房、冷冻机房、配电室由相关专业具体设计。 车间室外可布置部分辅助设备，如中和池、中间储罐、吸收塔等
• 其它要求
– 在设计范围内：
车间布局 要求车间建筑占地面积不大于2000m2、建筑总高度小于24m 拉西地平和阿奇沙坦生产线独立设置，并布置在同一车间内 车间室外可布置部分辅助设备 要求 要求车间建筑占地面积不大于2000m2、建筑总高度小于24m
• 建筑占地面积改为不大于2000m2，会给大家带来什么？车间外形的多样性 • 可以一层、二层、三层、四层布置，但总高度不能超过24米。布置要充分考虑 建筑设计防火规范的要求（防火分区、疏散距离，这些不光是建筑专业的事， 是工艺专业必须掌握的法律法规知识）
• 前二届竞赛没有给有关厂房等限制条件 • 原限制条件：建筑外形长不大于72米、宽不大于18米， 建筑总高小于24米 • 正式限制条件：车间建筑占地面积不大于2000平方米、 建筑总高度小于24米
• 限制条件是命题组基于学生的能力、建设用地条件和设 计工作量的考虑，给出的适宜的简化。
• 命题组部分人员就对物料计算、设备选型和布置做了预 案，绝不是拍脑袋而为，本次竞赛题目限制条件是合理 适宜的 • 作品只要是合理的，都会给与认真评阅
感谢关注和支持
自设计任务书发布以来，老 师和同学认真研读，提出了很 好的意见
践行国药“关
爱生命、呵护健
康”的社会责任
感谢中南大学
作为本次竞赛题目和评分标准的 组织者、制定者，我在这里向参 加竞赛的各个学校的老师承诺： 我们一定会做到公平公正公开， 保证各参赛队平等竞争，绝不泄 露答案或帮他人作答。
– 干燥器的型式，如热风循环干燥、真空干燥、沸腾干燥、气流干燥、 带式干燥、双锥干燥、冷冻干燥等等 – 干燥时间与物料的装量/批有关 – 蒸馏浓缩等等都是如此
– 确定操作周期首先要考虑采用什么型式的设备是合适的，操作条件如 何，物料的特征怎样。然后，在参照设备说明书或类似物料确定操作 时间 – 辅助时间的估计，如加料/卸料时间、抽真空时间等等都与作业方式相 关。加料可以是高位罐、泵打、真空抽、气体输送等等，而且与物料 性质有关，如密度
– 建议说明主要反应是否存在大量放热或吸热。以便判断公用工程的配置。 – 建议提供中间产品的物性数据。常规物质，参赛人员可以自行查阅。但是 中间产品的物性在现实中都应有业主提供，也就是出题者提供。如：文中 较多工序有真空干燥，但是却没有给出中间产品的堆密度。让参赛者如何 判断真空干燥设备的大小？ – 张：1 推理有道理，但结论不是唯一的。 – 2 方案优化。
为本次培训会议
作出的精心安排
设计任务书的要求 第一部分 总说明
生产制度
（1）年工作日：250天。 （2）生产班次：两班/三班、8小 时/班。工序具体生产班制按操作 周期确定。 （3）生产方式：间歇式生产。
年工作日为何确定为250天？
问题
两班/三班、8小时/班如何理解？ 间歇式生产是怎么生产的？
第六届“国药工程杯”全国大学生制药工程设计竞赛 《设计任务书》剖析与要求
张长银
中国医药集团联合工程有限公司
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言
设计任务书的要求
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设计任务书的内容剖析
问题解答

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前
言
• 前二届大学生制药工程设计竞赛回顾
– 题目：化学原料药多功能车间设计工程设计 – 产品：硫辛酸、依非韦伦和缬沙坦 – 设计规模：25*3 t/a – 题目：无菌化学原料药车间设计 – 产品：美罗培南 – 设计规模：25 t/a
要求
第一轮通知原文：该车间设计范围含拉西地平、阿奇沙坦两个产品的工艺生产系统、纯化 水制备系统、及与其配套的物料暂存、真空系统、废气的预处理系统等。 第二轮通知分解为车间内设计范围（3个部分），生产所需的动力系统 多功能车间考虑中试生产车间的柔性和灵活性，以完成中试研究任务。 本次设计内容是考察二个产品独立生产线布置，互不干扰，以满足生产调度计划。不可以 二头一尾、一头二尾或二头一中二尾等。 车间原辅料、有机溶媒暂存设施包括暂存、称量、投料、周转、计量。固体、液体原辅料 如何考虑？溶媒如何处置？ 车间“三废”预处理：先分类，如酸碱性、有毒无毒（清污）、固液气三态；预处理，如 中和、沉淀、吸收、蒸馏、萃取。
工作主要内容 及基本要求
（1）工艺流程设计 （2）设备选型及设计 （3）车间设备布置设计 （4）设计说明书、设计图纸和表 格内容深度
要点
（1）工艺流程设计要点 （2）设备选型及设计要点 （3）车间设备布置设计要点 （4）设计说明书、设计图纸和表格 内容深度要求
工艺流程设计要点
工艺流程设计要点
系统流程的合理、控制方案明确
– 问题
• 阿齐沙坦精制工序，搅拌析晶并没有给出操作时间 • 任务书里的干燥和过滤的操作时间是自己进行估算吗？ • 拉西地平的中和工序的氢氧化钠的滴加时间没有给出，其他工序里的滴加 时间给出了，这里是否也应该给出？
– 问题
– 建议提供批产量信息。如果按原题只提供25t/a，250天/年的提法，只能让参赛 者假设一天一批，或者一天两批，再推算批产量。假设前提不一样，导致设备 选型不同。如果批产量不定，则原题中很多时间描述就是错误的。如：文中许 多工序描述了滴加时间，但是一天一批，或者一天两批，显然滴加时间是不一 样的。 – 在提供批产量信息的基础上，细化每个操作的时间信息。比如：冷却时间、加 热时间、滴加时间、过滤时间、滤饼洗涤时间、真空干燥时间等等，时间信息 对工艺公用工程耗量、设备数量均存在较大影响。 – 应明确原辅料的提供方式。如：哪些物料是管道输送至车间，哪些物料是桶装 运输至车间。 – 根据原文描述，各反应的终点判断均是以反应时间来定？如果均是以时间判断 终点，那么批量的确定更加重要。建议根据实际情况，增加每个反应实际的反 应终点是如何判断的内容，更加接近生产现实。
设计范围
拉西地平、阿奇沙坦两个产品的工艺生产系统 车间原辅料、有机溶媒暂存设施。暂存设施的储存量按一昼夜的使用量考虑 车间“三废”预处理系统。预处理后的“三废”由厂区集中处理，本设计 不予考虑 生产所需的动力系统（蒸汽、循环水、冷媒、压缩空气、氮气等）由厂区动力中 心提供， 本设计不予考虑
• 说法1，25Kg为一批，1批/8小时或12.5Kg为一批，2批/d有何不同？前者单台设备能力是后者 二倍（包括水电气冷等单台消耗，真实情况不一定呀），但总产能和消耗是大致持平的，后 者有时消耗还会高一点。显然，前者人工时也较为经济。 • 说法2，25Kg为一批，1批/8小时或12.5Kg为一批，2台同样的设备同时生产，1批/8小时，又有 何不同？前者设备很大的时候或后者很小的时候怎样选择设备？产能和消耗又如何（总/单）？ • 说法3，假如真空干燥干燥一批物料600千克，时间大约要3小时，是选择一台干燥能力600千 克/批的干燥器干燥一批，还是选择一台干燥能力300千克/批的干燥器干燥二批？前者生产时 间（包括辅助时间）8小时，后者为4小时。 • 说法4 …….
进料
• 固体物料，液体物料，溶媒，气体物料（N、CA） 固体、液体、气体（含溶媒、非溶媒） 控制（温度、压力、流量…），载能介质（蒸汽、冷却水、盐水、乙二 醇…），危险工艺控制（安全泄放、紧急切断、收集…）
出料
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反应
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三废处理 • 废气、废液、废固 控制方案
设备选型及设计要点
物料平衡