制药设备与工艺设计第3章
电子教案与课件：制药过程安全与环保 第3章 制药设备安全技术
3.1 设备安全
3.1.5 设备平面布置安全设计
3.1.5.1设备平面布置总原则
（2）制药设备的特点是易燃易爆，所以装置布置应严格遵 循安全防火和防爆规范，确定设备间的防火和防爆间距，对 于防火、防爆、防腐要求相近的设备应适当集中布置。
（3）满足工艺流程要求，按物流顺序布置设备，按照同类 设备适当集中的原则进行分区。在管廊两侧按流程顺序布置 设备、减少占地面积、节省投资。
③只考虑单一最大载荷工况，按一次施加的静力载荷处理， 没有考虑交变载荷的影响，而由交变载荷引起的疲劳失效又 是压力容器常见的失效形式。
3.1 设备安全
3.1.2.3 分析设计 （1）分析设计的理论基础
分析设计放弃了传统的弹性失效准则，采用了塑性 失效准则、弹塑性失效准则和疲劳失效准则。
• 塑性失效准则为当容器上某一点达到屈服时，不 会导致容器的失效，只有当容器整体屈服时，才是 容器承载的极限状态。
（2）低合金钢
低合金钢是在碳素钢基础上加入少量合金元素的合金钢。合 金元素的加入使其在热轧或热处理状态下除具有高的强度外， 还具有优良的韧性、焊接性能、成形性能和耐腐蚀性能。
3.1 设备安全
3.1.3 材料安全设计
3.1.3.3设备常用金属材料 （3）高合金钢 高合金钢大多是耐腐蚀、耐高温钢，主要有铬钢、铬镍钢和 铬镍钼钢。以铬镍为主要合金元素的奥氏体不锈钢是应用最 为广泛的一类不锈钢。
3.1 设备安全
3.1.5 设备平面布置安全设计
3.1.5.3静设施平面安全布置 （2）换热器的布置
换热器尽量设在地面上，应在通道侧靠近道路留出抽出管束 的空间。地上的换热器，壳体封头侧应留出1.8~3m，管箱侧 至少留出管束长度加上1.5m的空地。 （3）塔的平面布置
制药设备与工艺设计重点及答案
第一章对制药设备的要求答,1.与生产相迨应的设备能力和最经济合理,安全的生产运行2.有满足制药工艺斫要求的完善功能和多种适应性3.能保证药品加工中品质的一致性4.易于操作和维修5.易于设备内外的清理6.各种接口符合协凋,配套,组合的要求7.易于安装且易于移动,有利干组合的司能8.进行设备验证包括型式,结构,功能等;第三章设备材料与防腐2.设备材料有哪些基本性能制药生产中设备对材料有哪些基本要求答,1.力学,物理,化学,加工性能2.凡是水汽系统中的管路,管件过滤器,喷针等都应采用优质奥氏体不锈钢的材料,选用其他材料必须耐腐蚀,不生锈;3.什么是金属的化学性能答,化学性能是指材料在所处介质中的化学稳定性,即材料是否与周围介质发生化学或电化学作用而引起腐蚀;2.什么是奥氏体不锈钢答:以铬镍为主要合金元素的一类不锈钢,此类钢以及在此基础上发展起来的含铬镍更高并含钼,硅,铜等合金元素的奥氏体不锈钢;3.间晶腐蚀:是指金属或合金的晶粒边界受到腐蚀破坏的现象;3.化学腐蚀与电化学腐蚀的区别:化学腐蚀是金属表面与环境介质发生化学作用而产生的损坏,特点是腐蚀是在金属的表面上,腐蚀过程不产生电流;电化学腐蚀是金属与电解质溶液间产生电化学作用所发生的腐蚀,特点是在腐蚀过程中会产生电流;4.防腐措施:1.衬覆保护层分为金属涂层和非金属涂层两类2.电化学保护包括阴极和阳极3.加入缓蚀剂通过改变介质的性质,降低或消除对金属的腐蚀作用;第五章粉碎及分级设备4.固体药物粉碎的目的是什么答,1.降低固体药物的粒径,增大表面积以加快药物的溶出速度,提高药物利用率2.原,辅料经粉碎后,大颗粒物料破裂成细粉状态,便于使几种不同的固体物料混合均匀,提高主药在颗粒中的均匀分散性,提高着色剂或其他辅料成分的分散性;5.球磨机粉碎物料的原理是什么答,球磨机是装有研磨介质的密闭圆筒,在转动装置带动下产生回转运动,物料在筒内受到研磨及冲击作用而粉碎;2.颗粒分级的含义是什么答,1.颗粒分级是将颗粒按粒径大小分成两种或两种以上颗粒群的操作过程,可分为机械筛分与流体分级两大类流体分级是将颗粒群在流体介质中,利用重力场或离心力场中,不同粒度颗粒的运动速度差或运动轨迹的不同而实现按粒度分级的操作;主要用于细颗粒粉体或超细粉体的分级; 机械筛分是借助具有一定孔眼或缝隙的筛面,使物料颗粒在筛面上运动,不同大小颗粒的物料在不同筛孔处落下,完成物料的颗粒分级;3.粉碎的施力种类有什么分别适用于何类粉碎答,1.压缩,冲击,剪切,弯曲和摩擦等2.粗碎和中碎的施力种类以压缩和冲击为主:对于超细粉碎过程除上述两种力外,主要为摩擦力和剪切力,对脆性材料施以压缩力和冲击力为佳,而韧性材料应施加剪切力和快速冲击力为好;6.破碎比:即粉碎前后物料颗粒直径的平均比值及粒度变化程度,并能近似的反应出机械的作业情况;7.气流磨原理:利用高速弹性气流喷出时形成的强烈多相稳流场,使其中的固体颗粒在自撞中或与冲击板,器壁撞击中发生变形,破碎,而最终获得超粉碎;类型:扁平式,循环管式,对喷式,流化床对射磨;第六章混合与制粒设备8.均化设备分为机械搅拌 ,均质机,超声波均质机,胶体磨9.高效混合制粒机的原理是通过搅拌器混合得软材及高速制粒刀切割而将湿物料制成颗粒的装置;10.制粒是把粉末,熔融液,水溶液等状态的物料经加工制成具有一定形状和大小粒状物的操作;其目的是1.改善流动性2.防止各成分的离析3.防止粉尘飞扬及器壁上的黏附4.调整堆密度,改善溶解性能5.改善片剂生产中压力的均匀传递6.便于服用,携带方便,提高商品价值等;分为湿法,干法,喷雾三大类湿法制粒的设备有摇摆式颗粒机,高效混合制粒机,流化制粒机第八章换热设备11.管壳式换热器的选型:1工艺条件的选型:压降,流速,温度,物流2结构参数的选定总体设计,尺寸细长型的换热器比粗短型的要经济.换热管,包括管型,管长,管径和壁厚,换热器的排列方式折；折流板,折流板形式,折流板圆缺位置,折流板圆缺高度,折流板间距;增加混合方法:搅拌,研磨,过筛混合流型包括:径向流,轴向流,切向流轴向流与径向流对混合起主要作用,而切向流应加以抑制,采用挡板可削弱切向流,增强轴向流和径向流搅拌器按液体流动形态分为轴向流,径向流,切向流搅拌器按搅拌器结构分为平叶,折叶,螺旋叶面按搅拌用途分为低黏流体用搅拌器推进式,长薄叶螺旋桨式,开启涡轮式,圆盘涡轮式和高黏流体用搅拌器锚式,框式,锯齿圆盘式,螺旋桨式,螺带式安装挡板以改善流动状态在容器内安装4块挡板简述立式搅拌反应器的整体结构常用搅拌器的流型它主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三部分组成,其中,搅拌装置包括传动装置、搅拌轴和搅拌器；轴封是指搅拌罐和搅拌轴之间的动密封,是用来封住罐内介质不致泄露并保持器内操作压力；搅拌罐还包括罐体、传热装置、工艺接管、仪表及防爆装置等附件;搅拌器可分为轴向流搅拌器、径向流搅拌器和混合流搅拌器;上述三种流型通常同时存在,其中轴向流与径向流对混合起主要作用,而切向流应加以抑制,采用挡板可消弱切向流,增加轴向流和径向流;简述机械搅拌式发酵罐的结构组成及其结构特点都是由罐体及搅拌装置、传热装置、通气装置、传动机构等各主要部件组成;罐体：通用式发酵罐是一种既具有机械搅拌又具有压缩空气通气装置的发酵罐;搅拌装置：设置机械搅拌的作用是为了有利于液体本身的混合及气液和液固之间的混合,以及改善传质和传热过程,特别是有助于氧的溶解;通气装置：通气装置是指将无菌空气导入罐内的装置;传热装置：发酵过程中发酵液产生的净热量称为发酵热,发酵热随发酵时间而改变,发酵最旺盛时,发酵热量最大;机械消沫装置：发酵过程中,由于发酵液中含有大量蛋白质等发泡物质,在强烈的通气搅拌下将产生大量泡沫;严重时,大量的泡沫会导致发酵液外溢和造成染菌;自吸式发酵罐的工作原理及其优缺点自吸式发酵罐是一种不需空气压缩机,而在机械搅拌过程中自吸入空气的生物反应器,其共同特点是利用特殊转子或喷射器或文丘里管所形成的负压,将空气从外界吸入;自吸式发酵罐的优点：1利用机械搅拌的抽吸作用,将空气自吸入罐内,达到即通气又搅拌的目的,可节约空气净化系统中的空气压缩机、冷却器、油水分离器、空气储罐等一整套设备,减少厂房占地面积2可减少工厂发酵设备投资3节约了空压机动力消耗,使发酵总动力消耗仍比通用式低;缺点：1自吸入发酵罐的吸程一般不高,要在吸风口设置空气过滤器很困难2不适用于某些如丝状菌等对剪切作用敏感的微生物;板框压滤机结构:由多块滤板与滤框交替重叠排列组成,也可竖直排列成立式结构转筒真空过滤机的区域划分:1过滤区2.吸干区3.洗涤区4.吹松区5.滤布复原区旋风分离器的工作原理:是利用气态非均相在作高速旋转时所产生的离心力,将粉尘从气流中分离出来的干式气固分离设备;常用的非均相分离方法有哪些（1）过滤法;是非均相物料通过过滤介质,将颗粒截留在过滤介质上而得到分离;2沉降法颗粒在重力场或离心力场内,借自身的重力或离心力使之分离;3离心分离利用离心力的作用,使悬浮液中微粒分离;分离目的是:在制药生产中,常会产生含有大量尘灰或雾沫的气体及产品悬浮在液体内的悬浮液;为了回收有用物料,获得产品,净化气体,都必须进行非均相的分离操作;另外非均相的分离在环境保护,三废处理方面也有重要意义;简要说明袋式过滤器的组成答：袋式过滤器简称袋滤器是利用过滤材料,是固体颗粒从含尘气体中分离出来的一种分离设备;在一个带有锥底的矩形金属外壳内,垂直安装着若干个长米,直径大约米的滤袋,袋的下端紧套在花板的短管上,上端则悬在一个可以振动的框架上;结构由排灰阀,电磁阀,喷嘴,文丘里管,滤袋骨架,灰斗组成;机械分离设备分类机械分离设备可分为加压过滤,真空过滤离心过滤离心沉降,重力沉降,旋流分离等;其中,利用离心沉降或离心过滤操作的机械统称为离心机；利用重力沉降或旋流器操作的设备统称沉降器；真空过滤和加压过滤设备称为过滤机械;深层过滤及表面过滤原理深层过滤以颗粒层过滤器为代表,它以一定厚度的固体颗粒作为过滤层;这种过滤器的最大特点是耐高温,耐腐蚀,滤材可长期使用,分离效率比较高,但设备比较庞大;液固萃取：待处理的混合物在通常状态下是固体液液萃取设备包括三个部分:混合设备,分离设备,溶剂回收设备植物药材浸出过程有哪几种操作流程有哪些浸出方法浸出方法：煎煮法,浸渍法,渗漉法,回流提取法,水蒸气蒸馏法等;什么是超临界流体用临界下的二氧化碳做萃取剂有哪些优点答：1在临界压力和临界温度以上相区内的气体称为超临界流体;2二氧化碳优点：临界条件好,无毒,不污染环境,安全和可循环使用超临界萃取法的优点：1萃取分离效率高,产品质量好;2适合于含热敏性组分的原料3节省热能;4可以采用无毒无害气体作溶剂;11超临界萃取的工艺流程答：萃取段溶质由原料转移至二氧化碳流体和解析段溶质和二氧化碳分离及不同溶质间的分离;其原理是利用目标组分在萃取段和解析段有一定的溶解度差在萃取段要求有较大的溶解度以使溶质被溶解于二氧化碳流体中,而在解析段则要求溶质在二氧化碳流体中的溶解度较小以使溶质从二氧化碳中解析出来含夹带剂萃取：超临界二氧化碳是非极性溶剂,根据相似相容原理,它对极性的油溶性物质有较好的溶解能力,而对有一定极性的物质的溶解性就较差;通过添加极性不同的夹带剂可以调节超临界二氧化碳的极性以提高被萃取物质在二氧化碳中的溶解度;夹带剂的作用：1,增加目标组分在二氧化碳中的溶解度2增加溶质在二氧化碳中的溶解度对温度,压力的敏感性3提高溶质的选择性4可改变二氧化碳的临界参数膜分离的特点答:1一个高效的分离过程；2能耗通常比较低；3工作温度在室温附近,特别适合于对热过敏物质的处理；4设备本身没有运动的部件,工作温度在室温附近,所以很少需要维护,可靠度很高；5过程规模和处理能力可在很大范围内变化,而它的效率,设备单价,运行费用等都变化不大；6设备体积比较小,占地较少;12膜分离设备有哪些答：板框式,圆管式,螺旋卷式,中空纤维式,毛细管式12膜的分离性质答：选择性和透过性,选择性是指不同物质在两相中的浓度变化比；透过性是指单位推动力下,物质在单位时间内透过单位面积膜的量;好的膜必须具备高选择性,大透量,高强度,在分离器中可有较高的填充率,能长时间在分离条件下稳定操作等条件;膜分离过程的实质:小分子物质透过膜,而大分子物质或固体离子被阻挡;因此,膜必须是半透膜; 12板框式膜器件的特点,结构,原理答：主要用于液体分离过程;它是以隔板,膜,支撑板,膜的顺序,多层交替重叠压紧,组装在一起制成的;隔板表面上有许多沟槽,可用作原料液和未透过液的流动通道；支撑板上有许多孔,可用作透过液的流动通道;当原料液进入系统后,沿沟槽流动,一部分将从膜的一面渗透到膜的另一面,并经支撑板上的小孔流向其边缘上的导流管排出;特点:1组装比较简单2操作比较方便3膜的机械强度;电渗析是利用离子交换膜和直流电场的作用,从水溶液和其他不带电组分中分离带电离子组分的一种电化学分离过程;电渗析器主要是由阴,阳离子交换膜,隔板,电极框和上下压紧板等部分组成12. 简述电渗析工作原理答：在淡化室中通入含盐水,接上电源,溶液中带正电荷的阳离子,在电场的作用下,向阴极方向移动到阳膜,受到膜上带负电荷的基团的异性相吸引的作用而穿过膜,进入右侧的浓缩室;带负电荷的阴离子,向阳极方向移动到阴膜,受到膜上带正电荷的基团的异性相吸引的作用而穿过膜,进入左侧的浓缩室;淡化室盐水中的氯化钠被除去,得到淡水,氯化钠在浓缩室中浓集;溶液在加热管中产生爬模的必要条件：要有足够的传热温差和传热强度,使蒸发的二次蒸汽量和整齐速度大到足以带动溶液成膜上升的程度溶质从溶液中结晶出来要经历两个步骤：首先要生成微小的晶粒作为结晶的核心,然后长大成为晶体;产生晶核的过程称为成核过程;溶液达到过饱和浓度是结晶的必要条件结晶设备可改变溶液浓度的方法分为：浓缩结晶,冷却结晶,其他结晶起晶法结晶有几种方法各有什么特点答:结晶方法大致可分为三类：1蒸发结晶法：用蒸发溶剂使浓缩液进入过饱和区起晶,并不断蒸发,以维持溶液在一定的过饱和度下使晶体成长析出,结晶与蒸发同时进行,用于溶解度随温度变化较小物质的结晶2冷却结晶法：先将溶液升温浓缩,蒸发部分溶剂,再用降温方法,使溶液进入过饱和区,并不断降温,以维持溶液的一定过饱和度,使晶体成长析出3加入第三种物质改变溶质溶解度结晶法：此法不是用冷却或蒸发的方法造成溶液的过饱和,而采用加入某种物质以降低溶质在溶剂中的溶解度的方法以产生饱和;13.升膜式蒸发器原理特点答:原理：升膜式蒸发器是指在蒸发器中形成的液膜与蒸发的二次蒸汽气流方向相同,由下而上并流上升,物料从加热器下部的进料管进入,在加热管内被加热蒸发拉成液膜,浓缩液在二次蒸汽带动下一起上升,从加热器上端沿气液分离器筒内的切线方向进入分离器,浓缩液从分离器底部排出,二次蒸汽进入冷凝器; 特点：1符合物料的要求,初进入蒸发器,物料浓度较低,物料蒸发内阻较小,蒸发速度较快,容易达到升膜的要求,物料经初步浓缩,浓度较大,但溶液在降膜式蒸发中受重力作用还能沿管壁均匀分布形成膜状;2经升膜蒸发后的气液混合物,进入降膜蒸发,有利于降膜的液体均匀分布,同时也加速物料的湍流和搅动,以进一步提高降膜蒸发的传热系数3用升膜来控制降膜的物料分配,有利于操作控制4将两个浓缩过程串联,可以提高产品的浓缩比,降低设备高度13.塔设备的选型原则答:板式塔的选型原则：1处理易结垢或含有固体颗粒的物料2液体负荷过大,填料塔和板式塔的生产能力都会下降,但在板式塔中,可应用多溢流的方法予以避免3液体符合过小时,填料塔的填料表面不易被全部润湿;4高压操作的蒸馏塔推荐用5操作过程中有热量放出或吸入时,用板式塔较为有利6塔内温度有周期性变化时,对板式塔影响较小,而在填料塔中有些机械性能较差的填料将被挤坏7要求便于检修与清洗时优选填料塔的选型原则：1要求低压降时优选2易发泡的物质3处理腐蚀性的物料4传质速率受气模控制5塔的直径小于800毫米分子蒸馏的原理答:分子蒸馏的原理是在极高的真空度下,依据混合物分子运动平均自由程的差别,使液体在远低于其沸点的温度下迅速得到分离;按照热能传递给湿物料的方式可分为直接干燥,间接干燥真空,冷冻,介电加热干燥高频和微波干燥雾化器是喷雾干燥的关键部位类型：1气流式雾化器2压力式雾化器3旋转式雾化器真空干燥器特点：1能用较低的温度得到较高的干燥速率2能以低温干燥热敏性物料3可干燥易受空气氧化或有燃烧危险的物料4适于干燥含有溶剂或有毒气体的物料5能将物料干燥到很低水分真空冷冻干燥装置按系统分,由制冷系统,真空系统,加热系统和控制系统组成喷雾干燥的原理答:原理：喷雾干燥是采用雾化器将原料液分散为雾滴,并用热气体干燥雾滴而获得产品的一种干燥方法真空冷冻干燥器定义、几个阶段答:真空冷冻干燥是将物料或溶液在较低的温度下冻结成固态,然后在真空下将其中水分不经液态直接升华成气态而脱水的干燥过程;冷冻干燥可以分为预冻、升华干燥、解析干燥三个阶段;1预冻阶段：预冻是将溶液中的自由水固化,使干燥后产品与干燥前有相同的形态,防止抽空干燥时起泡、浓缩、收缩和溶质移动等不可逆变化产生,减少因温度下降引起的物质可溶性降低和生命特征的变化;2升华干燥阶段：升华干燥也称第一阶段干燥,将冻结后的产品置于密闭的真空容器中加热,其冰晶就会升华成水蒸气逸出而是产品脱水干燥;3解析干燥阶段：解析干燥也称第二阶段干燥,在第一阶段干燥结束后,在干燥物质的毛细管壁和极性基团上还吸附一部分水,这些水分是未冻结的,当它们达到一定含量,就为微生物的生长繁殖和某些化学反应提供了条件;工业用水即药品生产工艺中使用的水,包括:饮用水、纯化水、工业用水离子交换循环操作包括返洗、再生、淋洗和交换几个步骤;离子交换器的基本结构是离子交换柱;制药用水的类型答,工艺用水即药品生产工艺中使用的水,包括：饮用水、纯化水、注射用水;饮用水是制备纯化水的原料水,纯化水则是制备注射用水的原料水;纯化水为采用蒸馏水、离子交换法、反渗透法或其他适宜的方法制得供药用的水,不含任何添加剂;多效蒸馏水器的原理多效蒸馏水器为三效蒸馏水器,由每一效所蒸发出的二次蒸汽经冷凝后称为蒸馏水;为了提高蒸馏水的质量,由每一效的二次蒸汽通道上均装有除沫装置,以除去二次蒸汽中所夹带的雾沫和液滴;16-3.蒸馏水器有哪些主要部件组成各种蒸馏水器的基本要求是什么答：蒸馏水器主要由蒸发锅、除沫装置和冷凝器等三部分构成;各种类型蒸馏水器的结构应达到下述基本要求：1采用耐腐蚀性材料制成；2内部结构要求光滑,不得有死角,应能放尽内部的存水；3在二次蒸汽的通道上,装设除沫装置,以防止雾沫被二次蒸汽夹带进入成品水中,影响水质；4蒸发锅内部从水面到冷凝器的距离应适当；5必须配置排气装置,以除去水中所夹带的CO2、NH3等气体；6冷凝器应具有较大的冷凝面积,且易于拆洗;17-2.制药生产中所用的灭菌方法有哪几种答:1. 物理灭菌辐射灭菌法湿热灭菌法干热灭菌法过滤灭菌法 2.化学灭菌法气体灭菌法化学药剂灭菌法 3.无菌操作法湿热灭菌法原理：利用饱和水蒸汽或废水来杀灭细菌的方法影响湿热灭菌的因素：1细菌的数量与种类2药物性质与灭菌时间3蒸汽的性质4介质的性质手提式热压灭菌器灭菌时,必须先将铝桶取出;在锅内加足量的水,然后将桶放回灭菌器内,再放入带灭菌物品;17-5.试述干热灭菌的杀菌原理;答：热力灭菌的原理是：加热可以破坏蛋白质和核酸中的氢键,故导致核酸破坏,蛋白质变性或凝固,酶失去活性,微生物因而死亡;17-6.常用的干热灭菌设备有哪几种答：干热灭菌的主要设备有烘箱、干热灭菌柜、隧道灭菌系统等;20章药用包装设备成型泡罩方法可以分为四种：1吸塑成型2吹塑成型3冲头辅助吹塑成型4凹凸模冷冲压成型热封分为两种形式：辊压式和板压式泡罩包装机按结构形式分为平板式、辊筒式和辊板式三大类20-3．固体制剂的包装有哪几种主要形式答：1条带状包装2泡罩式包装3瓶包装或袋之类的散包装20-4.片剂包装中,可以采用哪几种计数方法答：目前广泛使用的数粒片、丸计数机构主要有两类,一类为传统的圆盘计数,另一类的光电计数机构;1圆盘计数机构圆盘计数机构也叫做圆盘式数片机构;2光电计数机构光电计数机构是利用一个旋转平盘,将药粒抛向转盘周边,在周边围墙开缺口处,药粒将被抛出转盘;20-5.说明泡罩包装机的工艺流程;答：在泡罩包装机上需要完成薄膜输送、加热、凹泡成型、加料、印刷、打批号、密封、压痕、冲裁等工艺过程;在工艺过程中对各工位是间歇过程,就整体讲是连续的;药品包装的作用答：1保护药品1.药品包装应对药品质量起着保护作用;②药品包装应与药品的临床应用要求相配合;③药品包装应便于分发和账务统计,并应符合贮运要求,能耐受运输过程中的撞市震动,保护药品不致破碎损失;2方便流通和销售①包装要适应生产的机械化、专业化和自动化的需要,符合药品社会化生产的要求;⑦要从贮运过程和使用过程的方便性出发,考虑药品包装的尺寸、规格、形态等;③既要适应流通过程中的仓储、货架、陈列的方便,也要适应临床过程中的摆设、室内的保管等④便于回收利用及绿色环保等;⑤促进销售、提高附加值;药品包装机械的组成答：药用包装机械作为包装机械的一部分,包括以下8个组成要素：1药品的计量与供送装置2包装材料的整理与供送系纺3主传送系统4包装执行机构5成品输出机构6动力机与传送系统7控制系统82机身;21章制药工程设计制药工程设计的工作程序一般分为三个阶段：设计前期工作包括项目建设书、厂址选择报告、预可行性研究报告和可行性研究报告、初步设计、施工图设计;初步设计包括文字说明、图纸和设计概算三大部分21-1制药工程设计的基本要求是什么答1格执行国家有关规范和规定以及国家药品监督管理局颁布的药品生产质量管理规范GMP的各。
GMP第三章机构和人员
• 质量管理部门工作范围在原有质量控制的基础上增加质量 保证的要求 。
• 应以文件的形式明确各级管理机构及相互关系，形成企业 组织机构图、部门岗位设置图。
• 对于质量管理部门设置的形式可以根据企业的规模、类型、 管理习惯而定。
目前欧美国家GMP发展的趋势和核心理念是“质量源于 设计”指导思想，企业可以在一定范围内（称为“设计空间 ”）对药品生产工艺进行不断的改进和调整，并鼓励运用生 产工艺的实时监控方法，以替代出厂前的质量检验。
10.确保完成自检； 11.评估和批准物料供应商； 12.确保所有与产品质量有关的投诉已经过调查，并得到及时 、正确的处理； 13.确保完成产品的持续稳定性考察计划，提供稳定性考察的 数据； 14.确保完成产品质量回顾分析； 15.确保质量控制和质量保证人员都已经过必要的上岗前培训 和继续培训，并根据实际需要调整培训内容。
某合资企业质量管理部机构图
质量经理
化学室
微生物室
质量管理室 标准室
验证室
理化分析 仪器分析 包材检测
消耗品管理
环境监测
微生物检查
实验动物 管理
取样,分样 留样
用户投诉 不良反应
现场督察
GMP自检
GMP培训
文件管理 文件审批
验证管理 计量保证
生产管理部门
药品制造
药品生产
WHO GMP定义： 原辅料的采购、产品 的加工、质量控制、 审批、贮存和发运及 有关控制的所有作业 的总称。
第二十四条 生产管理负责人和质量管理负责人通常有下列共 同的职责：
（一）审核和批准产品的工艺规程、操作规程等文件； （二）监督厂区卫生状况； （三）确保关键设备经过确认； （四）确保完成生产工艺验证； （五）确保企业所有相关人员都已经过必要的上岗前培训 和继续培训，并根据实际需要调整培训内容；
制药设备与工艺设计重点知识
概念：1.循环粉碎：在粉碎产品中若含有尚未充分粉碎的物料，通过筛分设备将粗粉料分出再返回粉碎机继续粉碎。
2.开路粉碎：在粉碎产品中，若物料只通过粉碎设备一次，即将产品排出，该粉碎称为开路粉碎。
3.干法粉碎：将药物经过适当的干燥处理，使药物中的水分含量降低至一定限度再进行粉碎。
4.低温粉碎：利用物料在低温性脆的特点，在粉碎之前或粉碎过程中将物料进行冷却的粉碎方法。
5.筛分：将松散的混合物料通过单层或多层筛面的筛孔，按照粒度分成两种或若干个不同粒级的过程。
6.混合：系指把两种以上组分的物料相互掺和而达到均匀状态的操作。
7.湿法制粒：是在药物粉末中加入粘合剂，靠粘合剂的架桥或粘结作用使粉末聚结在一起而制备颗粒的方法。
8.干法制粒：干法制粒是把药物粉末直接压缩成较大片剂或片状物后，重新粉碎成所需大小的颗粒的方法。
9.膜分离：借助于一定孔径的薄膜，将不同大小、不同形状和不同特性的物质颗粒或分子进行分离、提纯或浓缩的过程。
10.搅拌器：搅拌器又称搅拌桨或搅拌叶轮，是搅拌反应器的关键部件。
11.自吸式发酵罐：依靠的机械搅拌吸气装置或液体喷射吸气装置吸入无菌空气并同时实现混合搅拌与溶氧传质的发酵罐。
12.喷雾干燥设备：是用雾化器将溶液喷成雾滴分散于热气流中，使水分迅速蒸发直接获得干燥产品的设备。
13.沸腾干燥设备：是将湿颗粒药物处于流化沸腾状态下与载热气体进行热交换的干燥设备。
14.沉降：是指在某种力的作用下，流体与颗粒间由于密度差异产生相对运动而致分离的过程。
15.过滤：利用一种能将固体微粒截留而让流体通过的多孔介质，将固体微粒从气体中或液体中分离出来。
16.工艺流程框图；方框表示单元操作，圆框表示单元反应，箭头表示物料和介质的流向，文字表示物料、介质等的名称。
可定性地表示出由原料变成产品的生产过程。
14.工艺流示意图：各单元操作和反应过程的主要工艺设备均以图例表示，物料和载能介质的流向以箭头表示，物料、载能介质和工艺设备的名称以文字表示。
制药工程学各章习题
第一章制药工程设计概述一、名词解释1. 项目建议书2. 可行性研究报告3. 设计任务书4. 两阶段设计5. 试车二、简答题1. 简述工程项目从计划建设到交付生产所经历的基本工作程序。
2. 简述可行性研究的任务和意义。
3. 简述可行性研究的阶段划分及深度。
4. 简述可行性研究的审批程序。
5. 简述设计任务书的审批及变更。
6. 简述设计阶段的划分。
7. 简述初步设计阶段的主要成果。
8. 简述初步设计的深度。
9. 简述初步设计的审批及变更。
10. 简述施工图设计阶段的主要设计文件。
11. 简述施工图设计阶段的深度。
12. 简述制药工程项目试车的总原则。
第二章厂址选择和总平面设计一、名词解释1. 等高线2. 风向频率3. 主导风向4. 风玫瑰图5. 建筑系数6. 厂区利用系数7. 绿地率8. 生产车间9. 辅助车间10. 公用系统10. 地理测量坐标系11. 建筑施工坐标系12. 空气洁净度13. 洁净厂房二、简答题1. 简述厂址选择的基本原则。
2. 简述厂址选择程序。
3. 简述厂址选择报告的主要内容。
4. 简述总平面设计的依据。
5. 简述总平面设计的原则。
6. 简述总平面设计的内容和成果。
7. 简述GMP对厂房洁净等级的要求。
8. 简述洁净厂房总平面设计的目的和意义。
9. 简述洁净厂房总平面设计原则。
第三章工艺流程设计一、名词解释1. 报警装置2. 事故贮槽3. 安全水封4. 爆破片5. 安全阀6. 溢流管7. 阻火器8. 载能介质9. 设备位号10. 仪表位号10. 就地仪表11. 集中仪表二、简答题1. 简述工艺流程设计的作用。
2. 简述工艺流程设计的任务。
3. 简述工艺流程设计的基本程序。
4. 简述连续生产方式、间歇生产方法和联合生产方式的特点。
5. 简述工艺流程设计的成果。
三、设计题1. 离心泵是最常用的液体输送设备，常通过改变出口阀门的开度来调节其输出流量，试确定该方案带控制点的工艺流程图。
《制药设备与车间设计》教学大纲
《制药设备与车间设计》课程教学大纲一、课程的基本信息适应对象：本专科层次，制药工程专业课程代码：32E01716学时分配：18赋予学分：2.5先修课程：无机化学、有机化学、高等数学、工程数学、大学物理、制药工程原理后续课程：课程设计二、课程性质与任务本课程注重学生工程素养与工程能力的培养。
通过本课程的理论学习，对于提高学生的毕业实习和毕业设计的实践环节能力，提高学生综合运用所学基础理论和知识，解决工厂（车间）工艺设计实际问题的能力，提高学生文字表达、三算（物料衡算、能量衡算、设备工艺计算与选型）和计算机辅助计算与绘图能力是很有帮助的。
可以说，“药物制剂设备与车间工艺设计”课程是培养药物制剂专业合格人才的重要支撑课程。
本课程的主要任务是向学生传授制剂工艺设计的理论和方法，使学生完全掌握工艺流程设计、物料衡算、能量衡算、工艺设备设计和选型、车间布置设计和管路布置设计、非工艺条件设计等理论方法。
三、教学目的与要求通过本课程的学习，掌握药物制剂设备的基本结构和工作原理。
根据GMP对制药设备及洁净车间的要求，了解制药设备的设计原则及其改进或更新的基本思路，对各种设备性能进行综合评价。
理解车间设计的基本原则和要求，理解物料衡算、能量衡算与设备选型，了解洁净车间建筑设计。
四、教学内容与安排教学以制剂生产工艺流程为主线，融合分散在工业药剂学、GMP 规范和工程学中的内容，形成课程的工科特色。
随着临床用药的需要、给药途径的扩大和工业生产的机械化与自动化，我国药物剂型的发展经历了以下几个时代:第一代即经简单加工制成的膏丹丸散;第二代即片剂、注射剂、胶囊剂与气雾剂等剂型;第三代缓释、控释给药系统;第四代靶向给药系统;第五代自动释药系统。
尽管如此，第二代剂型仍是工业生产中的主要剂型，但它不断与第三、第四、第五代的新剂型、新技术相结合，形成崭新的给药系统。
结合生产实际，第一知识模块的课堂理论教学内容分两部分，第一部分:以固体和液体制剂生产的工艺流程为主线，着重阐述制剂生产原理和相关设备的基本结构;第二部分:结合GMP 规范，围绕洁净车间提出的设计思想和原则，着重阐述制剂生产车间工艺设计的原则、程序和方法，将基础理论与工程实践相结合，联系生产实际阐明原理，使学生能学以致用。
制药课程设计设备选型
制药课程设计设备选型一、课程目标知识目标：1. 理解制药过程中设备选型的基本原则和影响因素；2. 掌握常见制药设备的类型、工作原理及适用范围；3. 了解制药设备选型与工艺流程、产品质量之间的关系。
技能目标：1. 能够根据制药工艺需求，分析并选用合适的制药设备；2. 学会运用设备选型知识，对制药生产过程中的问题进行初步分析；3. 能够通过查阅资料，了解新型制药设备的发展趋势。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对制药设备选型的兴趣，提高其学习主动性和积极性；2. 增强学生的团队协作意识，使其在合作学习中发挥个人优势；3. 培养学生严谨、务实的科学态度，关注制药设备在保障药品质量方面的重要性。
课程性质分析：本课程为制药工程专业核心课程，旨在帮助学生掌握制药设备选型的基础知识和实践技能。
学生特点分析：学生为大学三年级制药工程专业学生，具备一定的制药基础知识和实践能力，对制药设备有一定了解。
教学要求：1. 结合实际案例，使学生能够将理论知识与实际应用相结合；2. 注重培养学生的动手能力和创新能力，提高其解决实际问题的能力；3. 通过小组讨论、汇报等形式，提高学生的表达、沟通和协作能力。
二、教学内容1. 制药设备选型基本原则- 设备选型的依据与影响因素- 设备选型与制药工艺的关联性2. 常见制药设备类型及工作原理- 分散设备、混合设备、干燥设备、制剂设备等- 各类设备的工作原理及适用范围3. 制药设备选型与工艺流程- 不同制药工艺对设备选型的要求- 设备选型在保障产品质量中的作用4. 制药设备选型案例分析- 分析具体案例，了解设备选型在实际生产中的应用- 学会根据工艺需求进行设备选型的方法5. 新型制药设备发展趋势- 国内外新型制药设备介绍- 新型设备在提高药品质量和生产效率方面的优势教学大纲安排：第一周：制药设备选型基本原则及依据第二周：常见制药设备类型及工作原理第三周：制药设备选型与工艺流程第四周：制药设备选型案例分析第五周：新型制药设备发展趋势教材章节关联：本教学内容与《制药工程》教材第三章“制药设备与工艺”相关，涉及第三章第一节至第五节的内容。
制药工艺与设备复习提纲及答案
2、医药洁净厂房湿度的确定。（掌握） 答：易吸潮产品（如硬胶囊、粉针等）相对湿度控制在 45-50%；片剂、颗粒剂等固体制剂 相对湿度控制在 50-65%。冬季可取低值，夏季取高值。（干球温度 23-25℃，相对湿度 20-50% 时，人体感觉最佳；相对湿度 35-50%时，细菌的存活力降低）
制药工艺学课程设计
制药工艺学课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握制药工艺学的基本概念、原理及工艺流程。
2. 了解各类药物制备方法及其特点，如合成药物、天然药物、生物技术药物等。
3. 掌握药物质量评价的标准及方法，了解药品生产过程中的质量控制要点。
技能目标：1. 培养学生运用制药工艺学知识解决实际问题的能力。
2. 提高学生实验操作技能，熟练使用制药设备，并能进行简单的设备维护。
3. 培养学生查阅文献、分析数据、撰写实验报告的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对制药工艺学的兴趣，激发学生探索药物制备新技术、新工艺的热情。
2. 增强学生的环保意识，认识到药品生产过程中的环境保护和资源利用的重要性。
3. 培养学生的团队合作精神，提高沟通与协作能力。
本课程针对高年级学生，课程性质为专业核心课程。
结合学生特点，课程目标注重理论与实践相结合，培养学生的实际操作能力和创新意识。
在教学过程中，要求教师关注学生的学习进度，针对不同学生的学习需求进行个性化指导，确保课程目标的实现。
通过本课程的学习，使学生能够为从事制药行业及相关领域的工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 制药工艺学基本概念与原理：包括药物制备工艺的定义、分类及发展趋势，药物制备过程中的质量传递、热量传递与反应动力学等基本原理。
2. 药物制备方法：介绍合成药物、天然药物、生物技术药物的制备方法及其特点，分析各类方法的优缺点及适用范围。
3. 制药工艺流程：详细讲解药物制备过程中的原料处理、反应条件控制、产品精制、干燥、制剂等工艺流程。
4. 药物质量评价与质量控制：学习药品质量标准制定、药物分析方法、质量控制指标及药品生产过程中的质量控制措施。
5. 制药设备与工艺设计：介绍常用制药设备的工作原理、操作方法及维护保养，探讨工艺设计原理及方法。
教学内容按照以下进度安排：第一周：制药工艺学基本概念与原理第二周：药物制备方法第三周：制药工艺流程第四周：药物质量评价与质量控制第五周：制药设备与工艺设计教学内容与教材关联性如下：第一章：制药工艺学概述第二章：药物制备方法第三章：药物制备工艺过程第四章：药物质量评价与质量控制第五章：制药设备与工艺设计三、教学方法本课程采用多种教学方法相结合，充分激发学生的学习兴趣和主动性，提高教学效果。
制药专业《制药工程设备及工艺设计》教学大纲
《制药工程设备及工艺设计》教学大纲课程编码：0413102903课程名称：制药工程设备及工艺设计学时/学分：48/3先修课程：《工程制图》、《生物化学》、《药物化学》适用专业：制药工程开课教研室：生化与制药教研室一、课程性质与任务1．课程性质：本课程是制药工程专业必修的一门专业核心课程。
2．课程任务：本课程将工程力学、工程材料、机械设计、化学原料药生产设备、生物制药设备、中药提取设备、制剂专用机械、制药工程设计、洁净车间设计和清洁生产与末端治理技术等内容进行了综合、分析、提炼、优化与重组，将GMP规范贯穿到整个教学过程中，并力求反映制药工业制药设备的发展前沿。
通过本课程的学习加强学生对制药设备工作原理、结构的理解和制药工程设计知识的掌握与应用。
在教学中注重对学生进行车间工艺设计能力和GMP（药品生产质量管理规范）的法规意识的培养。
二、课程教学基本要求本课程是实践性很强的专业课，工程基础部分以拓宽基础和够用为度的原则；制药设备以介绍设备的原理、结构、特点和应用为主，侧重于设备的比较和选型；制药工程设计则注重于对学生工程观念的培养。
除课堂教学外，可通过现场参观、多媒体演示及课程设计等，使学生掌握制药车间主要生产设备的构造原理和工程设计与工程验证的基本要求；熟悉药厂公用工程的组成和原理；了解洁净车间设计和清洁生产与末端治理技术，达到学会对相关设备的选择和工艺设计之目的,为工程实践打好理论基础。
成绩考核形式：期末成绩（闭卷考试）（70%）＋平时成绩（作业、期中考试、课堂提问等）（30%)。
成绩评定采用百分制，60分为及格。
三、课程教学内容第一章绪论1.教学基本要求掌握制药设备的分类、GMP及其对制药设备的要求。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章学习，使学生掌握制药设备的基本概况，包括制药设备的分类及GMP对制药设备的要求。
3.教学重点和难点教学重点是制药设备的分类、GMP及其对制药设备的要求。
制药工艺设计(4.1.3)--物料衡算习题答案
100mol 苯与 40mol 氯反应，反应产物中含 38mol 一氯苯、1mol 二氯苯以及 61mol 未反应的 苯。反应产物经分离后可回收 60mol 的苯，损失 1mol 苯，则苯的总转化率为【D】。 A、39.0% B、60% C、61% D、97.5%
第三章 物料衡算
一、填空题 1 进行物料衡算所选择的计算基准有时间基准、质量基准、体积基准和干湿基准。 2 按照物质的变化过程，可将物料衡算分为物理过程物料衡算和化学过程物料衡算；按照 操作方式不同，又可以分为连续操作和间歇操作的物料衡算。 3 复杂化工过程包括多个单元设备，循环体系有循环比、混合比、总转化率、单程转化率、总 收率和单程收率六个有关参数。循环体系的总转化率和总收率大于单程转化率，基于这一点， 才采用循环物流。 二、判断题 【×】1 对某一组分来说，反应组分消耗量与反应物料剩余量之比称为该组分的转化率。 因为：对某一组分来说，反应组分消耗量与反应物料原始量之比称为该组分的转化率。 【×】2 收率是指主要产物实际所得量与反应原料消耗的理论量之比。总收率为各个工序收率 的乘积。 因为：收率是指主要产物实际所得量与按投入原料计算的该产物理论产量之比。总收率为各 个工序收率的乘积。 【√】3 选择性是指主、副产物中，主产物生成量折算成原料消耗量所占反应消耗原料量的百 分数，一般用表示。 【×】4 在精馏过程中，将塔顶馏出液流量 D 与回流至塔的冷凝液流量 L 之比称为回流比，一 般用 R 表示 因为：在精馏过程中，将回流至塔的冷凝液流量 L 与塔顶馏出液流量 D 之比称为回流比， 一般用 R 表示。
GMP—第三章—厂房与设施
GMP对厂房设施的要求
4、厂房应当有适当的照明、温度、湿度和通风，确保生 产和贮存的产品质量以及相关设备性能不会直接或间接地 受到影响。 5、厂房、设施的设计和安装应当能够有效防止昆虫或其 它动物进入。应当采取必要的措施，避ห้องสมุดไป่ตู้所使用的灭鼠药 、杀虫剂、烟熏剂等对设备、物料、产品造成污染。 6、应当采取适当措施，防止未经批准人员的进入。生产 、贮存和质量控制区不应当作为非本区工作人员的直接通 道。 7、应当保存厂房、公用设施、固定管道建造或改造后的 竣工图纸。
洁净室控制对象
主要控制有生命微粒（细菌）与无生命微粒（尘埃） 对工作对象的污染。又可分为： A、 一般生物洁净室：主要控制微生物（细菌）对象 的污染。同时其内部材料要能经受各种灭菌剂侵蚀， 内部一般保证正压。实质上其内部材料要能经受各种 灭菌处理的工业洁净室。例：制药工业、医院（手术 室、无菌病房）食品、化妆品、饮料产品生产、动物 实验室、理化检验室、血站等。 B、 生物学安全洁净室：主要控制工作对象的有生命 微粒对外界和人的污染。内部要保持与大气的负压。 例：细菌学、生物学、洁净实验室、生物工程（重组 基因、疫苗制备）。
洁净室八大特点
第一点，采用更适合洁净室原理的圆弧转角； 第二点，系统自动控制运行，双门电子互锁，并设有光电感应器， 单向通道风淋室，从非洁净区进入，关门后红外线感应有人就吹 淋，吹淋后入门锁闭，只能从出门走出风淋室； 第三点，整体冷轧钢板制作，外表面静电喷塑处理； 第四点，门、底板、喷嘴均采用不锈钢制造，美观大方； 第五点，软键触按式时间继电器，LED显示及设置吹淋时间，范围 在10-99s可调，吹淋时双门自动锁闭； 第六点，采用初、高效两级过滤系统，有隔板高效过滤器，过滤 效率为：99.99%，确保净化级别； 第七点，风嘴出风口风速高达25m/s以上，吹到人体上风速18m/s 以上； 第八点，采用EVA密封材料，密闭性能高。（乙烯-醋酸乙烯共聚物 ）
制药设备与工程设计作业与答案
第1章绪论及制药工程材料1、与制药原料、半成品或成品直接接触的材料一般采用不锈钢。
√2、不锈钢能抵抗所有介质如强酸、强碱的腐蚀。
×3、按照GB/T 15692的规定，制药装备分为哪几类？⑴原料药机械及设备、⑵制剂机械、⑶药用粉碎机械、⑷饮片机械、⑸制药用水设备、⑹药品包装机械、⑺药用检测设备、⑻其他制药机械及设备。
4、GMP对制药装备有哪些要求？•（1）、有与生产相适应的设备能力和最经济、合理、安全的生产运行；•（2）、有满足制药工艺所要求的完善功能及多种适应性；•（3）、能保证药品加工中品质的一致性；•（4）、易于操作和维修；•（5）、易于设备内外的清洗；•（6）、各种接口符合协调、配套、组合的要求；•（7）、易安装，且易于移动、有利组合的可能；•（8）、进行设备验证(包括型式、结构、性能等) 。
5、碳钢和铸铁在成分上有何区别？各有何特点？含碳量在0.02％～2％为碳钢，大于2％为铸铁。
碳钢具有良好的力学性能和加工性能，相对价格较贵；铸铁为脆性材料，价格低廉。
6、含碳量对碳钢的力学性能有何影响？含碳量越低，钢铁塑性、延展性越高，强度、硬度低；含碳量越高，强度、硬度提高，塑性低、脆性大。
7、什么是晶间腐蚀？铬镍不锈钢为什么加Ti或Nb后能防止晶间腐蚀？所谓晶间腐蚀是在400℃～800℃的温度范围内，碳从奥氏体中以碳化铬（Cr23C6）形式沿晶界析出，使晶界附近的合金元素（铬与镍）含铬量降低到耐腐蚀所需的最低含量（12%）以下，腐蚀就在此贫铬区产生。
这种沿晶界的腐蚀称为晶间腐蚀。
表明不锈钢的长时间使用温度上线一般不超过400℃。
加入与碳亲合力比铬更强的钛、铌等元素，以形成稳定的 TiC、 NbC等，将碳固定在这些化合物中，可大大减少产生晶间腐蚀的倾向。
8、制药工业设备中常用的金属材料和非金属材料有哪些？各有何特性？金属材料：碳钢、铸铁、不锈钢、有色金属（铜、铝）等；非金属材料：无机非金属材料（陶瓷、玻璃等）；有机非金属材料：工程塑料（PVC、PE、PF）、涂料、橡胶等。
制药设备与工艺设计
14 第十三页，共69页。
V ≈ ? ? 得
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4
Di2 H
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4
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)
Di ? 3
4V0
( H Di )
V0:物料(wù liào)体积
2、将上式计算的结果( jiē guǒ)圆整为标准直径，再代入下式中克计
算出罐体的高度(gāodù)
H
?
V ? Vk
?
4
Di2
?
V0
?
? 切向流
23 第二十二页，共69页。
径向( jìnɡ xiànɡ)流
? 流体(liútǐ)的流动方垂向直(于ch搅uí拌zhí)
轴，沿径向流动，碰到容器
壁面分成 两股流体分别向上、
向下流动 ，再回到叶端，不
穿过叶片，形成 上、下两个 循环
24 第二十三页，共69页。
轴向流
? 流体(liútǐ)的流动方平向行(于pí搅ng拌x(ínjiǎgo)bàn)
什么(shén me)是发酵
? 生物化学中(sh把ē酵nɡ母w的ù无h氧uà呼x吸ué(h) ūxī)过程称作发
酵
? 微生物生理学：有机物被生物体氧化降解
成氧化产物并释放能量的过程
? 工业生产上笼统地把一切依靠微生物的生
命活动而实现的工业生产均称为“发酵”
? 发酵的菌种 —微生物，包括细菌、病毒、真菌
? 特点：装置简单( jiǎndān)、互换性大，投资低等。
◆ 管式反应器
管式反应器主要用于气相、液相、气 —液
相连续反应过程。
6 第六页，共69页。
管式反应器结构( jiégòu)示意图
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V0:物料体积
2、将上式计算的结果圆整为标准直径，再代入下式中克计
算出罐体的高度
H
V Vk
4
Di2
V0
Vk
4
Di2
Vk:封头体积
15
反应釜的高径比
液-固相、液－液相 1～1.3 一般搅拌罐 气－液相 1～2 发酵罐类 发酵液 1.7～2.5 在确定反应釜直径及高度时还应根据反应釜操
第3章 反应设备
3.1 机械搅拌反应器 3.2 发酵设备
1
3.1 机械搅拌反应器
反应设备的定义、应用 搅拌反应器的结构 搅拌器 搅拌器附件
2
反应设备的定义
用来进行化学反应的装置，通常称为反应器。
3
反应设备的应用
通过对参加反应的介质的充分搅拌，使物料混 合均匀；
强化传热效果和相间传质； 使气体在液相中作均匀分散； 使固体颗粒在液相中均匀悬浮； 使不相容的另一液相均匀悬浮或充分乳化。
TY660抛物线圆盘涡轮 TY715螺带螺杆搅拌器 衬ＰＥ的搅拌器
35
按搅拌用途分类
用于低黏流体的搅拌器
推进式 长薄叶螺旋桨式 圆盘涡轮式
用于高黏流体的搅拌器
锚式 框式 螺旋桨式 螺带式
36
搅拌器选型
根据搅拌过程的特点和主要控制因素进行选型
37
搅拌器附件
挡板 导流筒
搅拌附件的作用
作时所允许的装料程度一装料
16
传热装置 ◆ 夹套
可拆卸的夹套
不可拆卸的夹套
17
◆ 蛇管
蛇管结构
18
工艺接管 ◆ 进料管
进料管结构
19
◆ 出料管
下部出料管
20
上部出料管
搅拌器
搅拌器又称搅拌桨或搅拌叶 轮，是搅拌反应器的关键部 件
功能是提供过程所需要的能 量和适宜的流动状态。
21
流型
搅拌器旋转时把机械能传递给流体，在搅拌器附近形 成高湍动的充分混合区，并产生一股高速射流推动液 体在搅拌容器内循环流动
4
反应设备的类型
按结构型式分类，可分为：
釜式反应器 管式反应器 塔式反应器 固定床反应器 流化床反应器
5
反应设备的类型
◆ 釜式反应器 釜 式反应器也称槽式、锅式反应器。
参与反应的物料一次投入，反应完成后，产物 一次卸出的反应器。
特点：装置简单、互换性大，投资低等。
◆ 管式反应器 管式反应器主要用于气相、液相、气— 液相连续反应过程。
27
搅拌器分类
1. 按流体流动形态
轴向流搅拌器 径向流搅拌器 混合流搅拌器
2. 按搅拌器结构 3. 按搅拌的用途
29
按流体流动形态分类
30
按搅拌器结构分类
采用平叶和折叶的搅拌器
桨式 涡轮式 框式 锚式
采用螺旋面叶的搅拌器
推进式 螺杆式 螺带式
32
搅拌器型式
TY120三窄螺旋叶搅拌器 TY130推进式搅拌器 TY140四宽螺旋叶搅拌器
TY210型平直叶桨式搅拌器 TY220斜叶桨式搅拌器
33
TY240双折叶桨式
TY250复合折叶桨式 TY260椭圆叶桨式 TY340三菱锥叶开启涡轮
TY410框式搅拌器特殊框式搅拌器 TY520斜叶开启涡轮 TY530平直叶开启涡轮
34
TY610平直叶圆盘涡轮搅拌器 TY640弧叶圆盘涡轮 TY650箭叶式圆盘涡轮
这种循环流动的途径称为流型。 流型的影响因素
搅拌器的形式 搅拌容器和内构件几何特征 流体性质 搅拌器转速
22
三种基本流型
搅拌机顶插式中心安装的立式圆筒的 三种基本流型
径向流 轴向流 切向流
23
径向流
流体的流动方向垂直于搅拌 轴，沿径向流动，碰到容器 壁面分成两股流体分别向上、 向下流动，再回到叶端，不 穿过叶片，形成上、下两个 循环
6
管式反应器结构示意图
7
塔式反应器
鼓泡塔反应器结构示意图 1—分布格板；2—夹套；3—气体分布器；4—塔体；5—挡板；
6—塔外换热器；7—液体捕集器；8—扩大段
8
◆ 固定床反应器
固定床反应器是指流体通过静止不动的 固体物料所形成的床层而进行化学反应的 设备。以气- 固反应的固定床反应器最常 见。
◆ 流化床反应器
把反应器和在其中呈流态化的固体催化 剂颗粒合在一起，成为流化床反应器。流 化床反应器多用于气- 固反应过程。
9
机械搅拌反应器
用于溶解、稀释等多种传递过程； 化学反应过程。
10
搅拌反应器的结构
三大部分组成：
传动装置
搅拌装置
轴封轴封人孔搅 Nhomakorabea罐压出管
搅拌轴
夹套 罐体 搅拌器
11
24
轴向流
流体的流动方向平行于搅拌 轴，流体由叶桨推动，使流 体向下流动，遇到容器底面 再翻上，形成上下循环流。
25
切向流
无挡板的容器内，流体绕轴 作旋转运动，流速高时的液 体表面会形成漩涡，这种流 型称为切向流
混合效果很差
26
三种流型同时存在 轴向流与径向流对混合起主要作用 切向流应加以抑制 挡板可削弱切向流, 增强轴向流和径向流
13
◆直径及高度确定
● 装料系数 若物料在反应过程中产生泡们沫或呈沸腾状态，取装料 系数0.6～0.7； 若物料反应较平稳，则取装料系数0.8～0.85。 ● 直径及高度确定
1、在初步确定H/Di后，可先忽略封头的容积，近似
计算出罐体的容积。
14
V ≈ 得
4
Di2 H
4
Di3
(
H Di
)
Di
3
4V0
罐体尺寸确定
◆ 高径比 ●确定罐体高径比的考虑因素
＊从减少搅拌功率的角度考虑，高径比可取得 大一些。 ＊从传热角度看，希望高径比可取得大一些； 当容积一定时，高径比大、罐体就高，盛料部 分表面积大、传热面积也就大。 ＊要考虑物料的状态，对发酵类物料，为了使 通入罐内的空气与发酵物料充分接触，高径比 应取得大一些。
搅拌反应器的挡板结构
40
导流筒
上下开口圆筒，安装于容器内， 在搅拌混合中起导流作
导流筒的直径约为容器直径的 70%
涡轮式或桨式搅拌器，导流筒 置于桨叶的上方
推进式搅拌器，导流筒套在桨 叶外面
改善反应器内流体的流动状态
改变径向流, 提高混合效果
保护搅拌器
减少剧烈旋转的液体结合漩涡作用对搅拌轴产生冲击作 用
38
挡板
安装4块挡板，其宽度为容器直径的1/12~1/10。 传热蛇管可代替挡板（垂直换热管时可不再安装
挡板）
39
挡板的作用
避免旋涡现象，增大被搅 拌液体的湍流程度
切向流动变为轴向和径向 流动，强化反应器内液体 的对流和扩散，改善搅拌 效果。