4工艺流程设计与设备选型
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工艺流程设计的任务主要是在初步设计阶段完成。
制药工艺流程设计的任务主要内容：
① 方案设计，确定生产方法及生产流程，是全部工艺设计的 基础。
② 物料热量衡算。主要包括物料衡算、热量衡算以及设备计 算、设备选型等。
③ 车间布置设计。主要任务是确定整个工艺流程中的全部设 备在平面和空间中的具体位置，相应地确定厂房或框架的 结构形式。
• 掌握工艺流程框图和工艺流程简图，熟悉物料流程图和 带控制点的工艺流程图。
• 掌握工艺设备设计与选型的阶段划分及内容，熟悉工艺 设备设计选型的主要依据。了解制药设备GMP设计的内 容。
22.1 制药工艺流程设计
一、制药工艺过程及制药工艺流程设计的任务
工艺就是选择切实可靠的生产技术路线，由原料到产品 的加工过程。 （1）制药工艺过程 典型的制药工艺过程 化学制药生产过程的心脏。
③ 在工业生产中，要配制一定浓度的混酸，通常不加水调 节，而是用硝化后回收的废酸来调节。因此，还应设置 废酸计量罐。
④ 在工业生产中，原料硫酸和硝酸须有一定的贮存量，因 此，要设置硫酸贮罐和硝酸贮罐。此外，还需设置废酸 贮罐以贮存硝化后回收的废酸。
⑤ 考虑将硫酸、硝酸和废酸由贮罐送入计量罐的方式。可 以采用泵输送，为防止工作人员失误使酸溢出计量罐， 可在计量罐和贮罐之间设置溢流管。
方案2 硝化－分离－萃取方案
与方案1比回收了废 酸中的硝酸，降低 了硝酸的单耗；提 高了混合硝基氯苯 的收率。但该方案 仍有1.2%~1.3%的原 料氯苯，将其直接 出售，不仅使硫酸 的单耗居高不下， 而且会增加氯苯的 单耗。此外，存在 于废酸中的氯苯也 会使废酸的用途受 到限制。
方案3 硝化－分离－萃取－浓缩方案
（2）制药工艺流程设计的任务
工艺流程设计的任务是在确定的原料路线和技术路线 的基础上，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。
工艺流程设计是车间工艺设计的核心，是车间设计最 重要、最基础的设计步骤。
工艺流程设计是工程设计所有设计项目中最先进行的 一项设计，但随着车间布置设计和其他专业设计的进 展，还要不断地做一些修改和完善，结果几乎是最后 完成。
实例1 工业生产中，硝化混酸的配制常在间歇搅拌釜中进 行，试以搅拌釜为中心，完善硝化混酸配制过程的工艺流 程。
① 配制混酸需要有一台搅拌釜，并考虑到混酸配制过程是 一个放热过程，搅拌釜还应有夹套，以便操作时向夹套 中通入冷却水冷却。
② 混酸配制采用间歇操作，为保证硫酸与硝酸的配比，应 设置硫酸计量罐和硝酸计量罐。
首先选定过滤速度和溶剂收率为方案比较的评判标准。
方案I 常压过滤方案。 方案II 真空抽滤方案。
虽可滤除活性炭等固体杂质， 但过滤速度较慢。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
过滤速度明显加快，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。
方案III 真空抽率－冷凝方案。 方案Ⅳ 加压过滤方案。
出口设置了冷凝器，以回收低 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。
在压滤器上部通入压缩空气或 氮气，即加压过滤方式，过滤 速度快，且溶剂的挥发损失很 少，因而最为合理。
（2）实例2 用混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯。已知混 酸的组成为HNO3 47％、H2SO4 49％、H2O 4％；氯苯与混 酸中HNO3的摩尔比1：1.1；反应开始温度为40～55℃，并 逐步升温至80 ℃ ；硝化时间为2h；硝化废酸中含硝酸小 于1.6%，含混合硝基氯苯为获得混合硝基氯苯量的1％。 试通过方案的比较，确定适宜的硝化及后处理工艺流程。
应通过方案比较来确定一条最优的 技术方案，进行工艺流程的设计。
方案比较评判标准：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。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。
方案的比较
（1）实例1 在药品精制中，粗品常先用溶剂溶解，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。
④ 管路设计。确定装置全部管线、阀件、管件以及各种管架 的位置，以满足工艺生产的要求。
⑤ 提供设计条件。工艺专业设计人员向其他专业提供设计条 件。
⑥ 编制概算书及编制设计文件。
（3）选择生产方法
➢或 不对能参于随数制 的给意，药 原定改如生 始的变反产 信工。应方 息艺温案不路度线变比、，。较压工的力艺前、方提流法：量所保、规持流定工速的艺等基—过本—程操设作计条人件员 ➢为实现工艺所规定的基本操作条件或参数——设计人员 可以采用不同的技术方案。
首先选定混合硝基氯苯的收率以及硫酸、硝酸 及氯苯的单耗作为方案比较的评判标准。
方案1 硝化－分离方案
可生产出合格的混合硝基 氯苯，但将分离后的废酸 直接出售，要消耗大量的 硫酸，使硫酸的单耗居高 不下，另一方面，由于废 酸中含有未反应的硝酸以 及少量的硝基氯苯，直接 出售不仅使硝酸的单耗增 加，混合硝基氯苯的收率 下降，而且存在于废酸中 的硝酸和硝基氯苯还会使 废酸的用途受到限制。
与方案2比，方案3萃取之后的废酸经减压浓缩后可循环使用，从而大大降 低了硫酸的单耗。同时，由于氯苯与水形成低共沸混合物，浓缩时氯苯将 随水一起蒸出，经冷却后可回收其中的氯苯，从而降低了氯苯的单耗。
以单元操作或单元反应为中心，完善工艺流程
各种不同的生产过程都是由若干个反应（包括化学反应 和生物转化反应等）和若干个基本的物理操作串联而成， 每一个基本的物理操作过程都称为一个单元操作，每个基 本的反应称为一个单元反应。在工艺流程设计中，常以单 元操作或单元反应为中心，建立与之相适应的工艺流程。
工艺流程设计与设备选型
第22章 P282
本章内容
• 22.1 制约工艺流程设计 • 22.2工艺设备的设计、选型与安装
基本要求
• 熟悉工艺流程设计的任务、内容、基本程序和成果；了 解工艺流程设计的原则、依据。
• 掌握工艺流程设计中的方案比较以及单元操作或单元反 应为中心，完善工艺流程的设计技术，掌握工艺流程设 计中应考虑的技术问题。
制药工艺流程设计的任务主要内容：
① 方案设计，确定生产方法及生产流程，是全部工艺设计的 基础。
② 物料热量衡算。主要包括物料衡算、热量衡算以及设备计 算、设备选型等。
③ 车间布置设计。主要任务是确定整个工艺流程中的全部设 备在平面和空间中的具体位置，相应地确定厂房或框架的 结构形式。
• 掌握工艺流程框图和工艺流程简图，熟悉物料流程图和 带控制点的工艺流程图。
• 掌握工艺设备设计与选型的阶段划分及内容，熟悉工艺 设备设计选型的主要依据。了解制药设备GMP设计的内 容。
22.1 制药工艺流程设计
一、制药工艺过程及制药工艺流程设计的任务
工艺就是选择切实可靠的生产技术路线，由原料到产品 的加工过程。 （1）制药工艺过程 典型的制药工艺过程 化学制药生产过程的心脏。
③ 在工业生产中，要配制一定浓度的混酸，通常不加水调 节，而是用硝化后回收的废酸来调节。因此，还应设置 废酸计量罐。
④ 在工业生产中，原料硫酸和硝酸须有一定的贮存量，因 此，要设置硫酸贮罐和硝酸贮罐。此外，还需设置废酸 贮罐以贮存硝化后回收的废酸。
⑤ 考虑将硫酸、硝酸和废酸由贮罐送入计量罐的方式。可 以采用泵输送，为防止工作人员失误使酸溢出计量罐， 可在计量罐和贮罐之间设置溢流管。
方案2 硝化－分离－萃取方案
与方案1比回收了废 酸中的硝酸，降低 了硝酸的单耗；提 高了混合硝基氯苯 的收率。但该方案 仍有1.2%~1.3%的原 料氯苯，将其直接 出售，不仅使硫酸 的单耗居高不下， 而且会增加氯苯的 单耗。此外，存在 于废酸中的氯苯也 会使废酸的用途受 到限制。
方案3 硝化－分离－萃取－浓缩方案
（2）制药工艺流程设计的任务
工艺流程设计的任务是在确定的原料路线和技术路线 的基础上，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。
工艺流程设计是车间工艺设计的核心，是车间设计最 重要、最基础的设计步骤。
工艺流程设计是工程设计所有设计项目中最先进行的 一项设计，但随着车间布置设计和其他专业设计的进 展，还要不断地做一些修改和完善，结果几乎是最后 完成。
实例1 工业生产中，硝化混酸的配制常在间歇搅拌釜中进 行，试以搅拌釜为中心，完善硝化混酸配制过程的工艺流 程。
① 配制混酸需要有一台搅拌釜，并考虑到混酸配制过程是 一个放热过程，搅拌釜还应有夹套，以便操作时向夹套 中通入冷却水冷却。
② 混酸配制采用间歇操作，为保证硫酸与硝酸的配比，应 设置硫酸计量罐和硝酸计量罐。
首先选定过滤速度和溶剂收率为方案比较的评判标准。
方案I 常压过滤方案。 方案II 真空抽滤方案。
虽可滤除活性炭等固体杂质， 但过滤速度较慢。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
过滤速度明显加快，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。
方案III 真空抽率－冷凝方案。 方案Ⅳ 加压过滤方案。
出口设置了冷凝器，以回收低 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。
在压滤器上部通入压缩空气或 氮气，即加压过滤方式，过滤 速度快，且溶剂的挥发损失很 少，因而最为合理。
（2）实例2 用混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯。已知混 酸的组成为HNO3 47％、H2SO4 49％、H2O 4％；氯苯与混 酸中HNO3的摩尔比1：1.1；反应开始温度为40～55℃，并 逐步升温至80 ℃ ；硝化时间为2h；硝化废酸中含硝酸小 于1.6%，含混合硝基氯苯为获得混合硝基氯苯量的1％。 试通过方案的比较，确定适宜的硝化及后处理工艺流程。
应通过方案比较来确定一条最优的 技术方案，进行工艺流程的设计。
方案比较评判标准：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。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。
方案的比较
（1）实例1 在药品精制中，粗品常先用溶剂溶解，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。
④ 管路设计。确定装置全部管线、阀件、管件以及各种管架 的位置，以满足工艺生产的要求。
⑤ 提供设计条件。工艺专业设计人员向其他专业提供设计条 件。
⑥ 编制概算书及编制设计文件。
（3）选择生产方法
➢或 不对能参于随数制 的给意，药 原定改如生 始的变反产 信工。应方 息艺温案不路度线变比、，。较压工的力艺前、方提流法：量所保、规持流定工速的艺等基—过本—程操设作计条人件员 ➢为实现工艺所规定的基本操作条件或参数——设计人员 可以采用不同的技术方案。
首先选定混合硝基氯苯的收率以及硫酸、硝酸 及氯苯的单耗作为方案比较的评判标准。
方案1 硝化－分离方案
可生产出合格的混合硝基 氯苯，但将分离后的废酸 直接出售，要消耗大量的 硫酸，使硫酸的单耗居高 不下，另一方面，由于废 酸中含有未反应的硝酸以 及少量的硝基氯苯，直接 出售不仅使硝酸的单耗增 加，混合硝基氯苯的收率 下降，而且存在于废酸中 的硝酸和硝基氯苯还会使 废酸的用途受到限制。
与方案2比，方案3萃取之后的废酸经减压浓缩后可循环使用，从而大大降 低了硫酸的单耗。同时，由于氯苯与水形成低共沸混合物，浓缩时氯苯将 随水一起蒸出，经冷却后可回收其中的氯苯，从而降低了氯苯的单耗。
以单元操作或单元反应为中心，完善工艺流程
各种不同的生产过程都是由若干个反应（包括化学反应 和生物转化反应等）和若干个基本的物理操作串联而成， 每一个基本的物理操作过程都称为一个单元操作，每个基 本的反应称为一个单元反应。在工艺流程设计中，常以单 元操作或单元反应为中心，建立与之相适应的工艺流程。
工艺流程设计与设备选型
第22章 P282
本章内容
• 22.1 制约工艺流程设计 • 22.2工艺设备的设计、选型与安装
基本要求
• 熟悉工艺流程设计的任务、内容、基本程序和成果；了 解工艺流程设计的原则、依据。
• 掌握工艺流程设计中的方案比较以及单元操作或单元反 应为中心，完善工艺流程的设计技术，掌握工艺流程设 计中应考虑的技术问题。