第十八章 制药工艺设计

(10)编写工艺说明书。
(11)绘制有关图纸、工艺流程图、管道图等。
第二节
产品方案及年产量的确定
一、产品方案
产品方案即为生产纲领，其内容是将工厂全年生 产的品种、产量、生产时间、生产班次等作一个 安排。
确定产品方案首先要调查研究，分析收集资料， 确定产品、产量和生产班次。
全年实际生产日数：300-330天。每天三班生产。 季节性生产的工厂，按实际情况而定。
二、工艺设计的内容
(1)确定工厂生产的顺序。即由原料到各个生产过程，说明生 产过程的物质变化及流向，包括反应过程及设备的利用。 (2)绘制工艺流程。 具体设计步骤如下： (1)根据产品质量要求，确定产品规格、产品方案及生产规格。 (2)生产方法的选择。
(3)生产工艺流程设计。
二、工艺设计的内容
(4)物料衡算。 (5)能量衡算(热量、耗冷量、耗电量、给水量计算)。 (6)设备工艺设计与选择。 (7)车间布置设计。 (8)化工管路设计。 (9)其他非工艺设计。
(5)生产过程尽量机械化和自动化，实现 稳产、高产。
第四节
生产工艺流程设计
生产方法确定后，即开始工艺流程的设计。 工艺流程设计方案有如下内容。
一、确定生产线数目
当产品方案及生产规模确定后，就要 视生产实际情况，确定生产线。如产 量大，则可采用几条生产线。
二、确定操作方法
• 一般有间歇和连续两种生产方法。在确定 操作方法时，可根据材料特性及应用特点、 生产规模、工业化条件是否成熟等因素来 考虑。一般是采用先进、经济、合理可行 的操作方法。
二、工艺流程设计原则
工艺流程设计工作是一项重要而复杂的 工作，它涉及的范围大，直接影响建厂 的效益，因此必须考虑以下几个原则： (1)设计的工艺流程所生产的产品必须符合 国家质量标准，外销产品必须满足销售 地区的质量要求。
二、工艺流程设计原则
(2)尽量采用成熟、先进的技术和设备。在 设计工艺流程时，可以引进设备来装备 我国发酵工业，以缩短我国工业生产水 平与国际水平的差距。但引进时要考虑 国内是否消化吸收，是否适合我国生产 状况，以后的备品、备件、供应和设备 的维修、保养是否有保证等等。这类问 题要在工艺流程设计时加以研究。
第三章
制药工艺设计
第一节
工艺设计内容及其重要性
一、重 要 性
• 生产工艺设计和车间布置设计是工艺设计 的两个最重要的内容，是决定工厂的工艺 计算车间组成、生产设备及其布置的关键 步骤。
一、重 要 性
工艺设计是整个设计的主体和中心。工艺 设计的好环直接影响全厂生产和技术的合 理性，并且对建厂的费用和生产的产品质 量、产品成本、劳动强度有密切的关系， 工艺设计又是非工艺设计所需资料的依据。 所以，工艺设计在整个设计中占有非常重 要的地位。
一、重 要 性
生产工艺流程的选择，在可行性调查阶段时已开 始进行，但随着设计工作的深入以及非专业设计 的展开，对流程要作进一步的修改。所以，它是 最先开始而最后完成的工作。生产工艺设计所选 择的工艺在技术上要先进可行，经济上合理，能 达到高产、优质、低耗的目的。同时它又与其他 专业设计息息相关，因此要由浅入深分阶段进行， 经过反复推敲，精心设计，不断完善，才能完成 设计。
二、表示方法
1．比例与图幅
(2)图幅
由于图样采用展开图形式，图形多呈长条 形，因而幅面也常采用标准幅面加长的规 格。但不宜太长，以阅读方便为前提。
二、表示方法
2．设备的画法
(1)图形
设备在图上一般按比例用细线(b／3)绘制，画出设 备的主要轮廓，有时也画出具有工艺特征的内件 示意结构。如塔板、填无物、搅拌器、加热器、 冷却器、插入管等。这些可以用细虚线绘制。设 备上的传动装置用简单示意画出，有些过大过小 的设备可适当缩小或放大比例。
一、生产方法的选择
(4)技术水平
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生产方法的选择要考虑技术水平，要对方 案进行技术上先进性与可能性比较，做到 既要先进，又要保证切实可行。先进性就 是尽量采用先进工艺、先进设备，而不用 落后工艺、陈旧设备。可能性是指工厂采 用的生产方法，从现阶段是否有条件承受、 使用和管理。
一、生产方法的选择
(5)建厂地区的自然环境
一、生产方法的选择
(2)产品的质量和规格 产品的质量和规格要执行国 家标准，以国家制定的各项标准为标准，设计生 产方法。如酒精工厂的设计，产品规格为三级酒 精，可采用双塔气相过塔蒸馏流程；如产品规格 为二级酒精，则采用三塔式的生产蒸馏流程。 (3)生产规模 生产规模对工艺流程的选择也有影响， 规模小时，可考虑分批发酵法。规模大，则采用 连续发酵工艺进行自动化生产计算机管理。
一、视图内容
(1)图形 将各设备的形式按工艺流程次序展开在 同一平面上，配以连续的主辅管线及管件、阀门、 仪表控制点符号等。 (2)标准 注写设备位号、名称、管线编号、控制 点代号、必要的尺寸、数据等。 (3)图例 代号(符号)及其他标注的说明，有时还 有设备位号的索引等。 (4)标题栏 注写图名、图号、设计阶段等。
三、工艺流程图的设计
①图形：设备的示意图和流程图。
②标准：设备的位号、名称及特性数据。
②标题栏：图名、图号、设计阶段等。
三、工艺流程图的设计
(2)工艺流程草图由生产工艺流程图、图例、设备一 览表和必要的文字说明四个部分组成，其制图要 求如下： ①表示出厂房各层楼面的标高。 ②用细实线画出设备尔意图，并标明其流程号。 ③将物料流程管线用粗实线条画，并画出流向箭 头。将水、汽、空气等动力管线用细实线画出流 向箭头。
三、工艺流程图的设计
④画出设备和管道上主要的阀门、控制仪表及管 路附件，如流量计、压力表、温度计、过滤器等。 ⑤用文字注释，如废水的下水道、废料、废气及 半成品、副产品的去向等。 ⑥附注图例，并按国家规定画出。比例1：100。 如设备过大或过小，可采用1：200或1：50。
三、工艺流程图的设计
(3)绘制工艺流程草图时图样采取展开图形式， 技工艺流程次序，由左至右画出一系列设备的图 形。具体步骤为： ①把各层楼面的地面线用双细线绘出，注上标高。 ②根据设备所处的相对高度，从左至右画出各设 备的外形，设备之间留有间距。
二、年产量(班产量)确定
生产规模的大小可根据可行性报告研究，以及对 市场的调查预测来确定。有如下几个方面： (1)国内外对产品需求的预测和同地区同类产品生产 工厂的能力的估计。 (2)原料供应情况预测。 (3)规模经济分析。 规模经济是指生产多大时，成本最低，利润最高， 或投资效益最好。
第三节 生产方法的选择和工艺 流程的设计原则
三、工艺流程图的设计
工艺流程图的设计通常要经历生产工艺流程示意 图、生产工艺流程草图、生产工艺流程图三个阶 段。
1．生产工艺流程示意图
生产工艺流程示意图又称方框流程图。是在物料 衡算前进行的。其任务是定性表示由原料转变为 半成品到成品的过程，以及应用的设备。由于没 有进行计算，绘制时，不要求正确的比例。
二、工艺流程设计原则
(3)尽量减少“三废”排除量，有完善的 “三废”治理措施，以减少环境污染， 并做好“三废”的回收和综合利用。 发酵工厂的“三废”主要是菌丝体等废 渣和经提取产品后的发酵废水，在选择 工艺流程中要尽可能妥善处理这些“三 废”。
二、工艺流程设计原则
(4)确保安全生产，以保证人身和设备安 全。
③物料线用粗实线，辅助线用细实线画出，并用 箭头标明流向。
三、工艺流程图的设计
④画出各设备流程号和辅助线。
⑤标注设备流程号和辅助线。 ⑥最后写上必要的文字说明。
三、工艺流程图的设计
3．工艺流程图的设计
生产工艺流程图也称带控制点的工艺流程图， 是初步设计需要完成的图纸。它使在经过多次 反复按顺序审查后，确认设计合理无误后绘制 的生产工艺流程草图更加全面、完整和合理。
二、表示方法
1．比例与图幅
带控制点工艺流程图可以以车间(装置)或工 段(分区或工序)为主项进行绘制，原则上一 个主项绘制一张图样。若流程复杂，一个 主项也可以分成数张(或分系统)绘制。但仍 算一张图样，且需使用一个图号。必要时， 可适当缩小比例进行绘制。
二、表示方法
1．比例与图幅
(1)比例 图上的设备图形及其高低之间相对 位置大致按1：100或1：200的比例进行绘 制。流程简单时可用1：50的比例，也可不 完全按比例绘制。因此，在标题栏中的比 例一栏，不予注明。
一、生产方法的选择
• 选择生产方法时，要认真仔细研究所收集到的工艺 流程资料、数据加以论证，方可确定选择一条切实 可行的工艺流程。它主要依据如下几个方面： (1)原料来源，种类和性质 主要原料供应尽可能立 足国内和建厂地区，这样可减少运输费用，降低成 本。如需要应用进口原料，则要采取先进的生产方 法和技术，以保证高质量产品的生产。原料种类、 性质不同，其生产方法、工艺条件也要有相应的改 变。
三、工艺流程图的设计
• 在设计时，要考虑原料变成产品所需经过 哪些单元操作，各单元操作中的流程、方 案及所需的型式。其次确定是采用间歇还 是连续的操作方式。 • 生产流程示意图可以用文字表达，也可以 用设备流程图的形式来绘制。
三、工艺流程图的设计
2．工艺流程草图的设计 工艺流程草图又称物料流程图，它是在完 成平衡计算，求出原料、半成品、产品、 副产品、废水、废料的量，进行设备选型 及计算的基础上进行绘制的。 设备设计分两步进行： 第一阶段：计算确定计量、贮存设备的容 量，并决定这些容积形式、尺寸和台数等。
(2)物料流程图 物料流程图是在全厂工艺流程图基础上完 成工艺平衡计算后，分别表达各车间内部 工艺物料流程的图样。制图时图样采用展 开图形式，按工艺从左至右画出一系列设 备和图形。在流程上标注出物料的组成、 流量以及设备特性数据等，这是这种图样 的一个特点。
(3)带控制点工艺流程图 带控制点工艺流程 图是表示生产工艺过程的主要图纸，是以 物料流程为依据，内容较为详细的一种工 艺流程图。在管线和设备上画出配置的某 些阀门、管件、自控仪表等有关符号，是 这种图样的一个持点。
一、产品方案
在安排产品方案时，应尽量做到“三个满足”：
(1)满足主要产品产量的要求。
(2)满足经济效益的要求。
(3)满足淡旺季平衡生产的要求。
二、年产量(班产量)确定
• 设计上的年产量就是生产能力，或生产规 模。工厂生产规模的确定正确与否直接影 响到工厂投产后的经济效益。同时它也是 工艺设计中主要的计算基础，决定设备的 大小、车间布置、面积的大小、劳动人员 的定员等。
三、工艺流程图的设计
第二阶段：解决生物反应过程和单位操作的问题。 如传热面积、搅拌功率等，并进行初步平面布置。 (1)工艺流程草图是一种以图形与表格相结合的形 式来反映设计计算某些结果的图样。 它既可用作提供审查的资料，又可作为进一步设 计的依据，并且还可以供今后生产操作时参考。 一般包括如下内容：
它是设备布置和管道布置等设计的依据，并可 以供施工安装、生产操作时参考。 作为正式设计成果，工艺流程将编人设计文件， 供上级部门审批和今后施工使用。
第五节
生产工艺流程图的绘制
生产工艺流程图是表示工艺生产过程的图样，一 般有下列几种： (1)全厂总工艺流程图或物料平衡图 总工艺流程 图(图3—1)，有些厂改称全厂物料平衡图。制图 时各车间用细实线画成长方框来示意流程线，只 画出主要物料有关线表示。流程方向用箭头画出 在流程图上。图上注明车间名称，各车间原料、 半成品的名称，平衡数据和来源去向等。
我国地域范围广，温差比较大，气候等 自然条件也存在很大的差异。设计工艺 流程时，要考虑当地的气候条件进行设 计。如在热带地区建厂，就必须采用冷 冻系统设计，才能保证发酵温度的要求。
一、生产方法的选择
(6)经济合理性
经济效益是评价生产工艺方法优劣的 一个重要方面。要切实做好技术经 济，选用投资省、效益高，能耗低 的生产方法。
一、生产方法的选择
• 选择生产方法就是选择工艺路线，是发酵工厂设计的关 键步骤。
• 一个发酵产品的生产过程，大致经过培菌、发酵、后处理 等步骤。对同一发酵制品的生产因采用不同的菌种，其发 酵工艺条件不同，提取方法也有几种。如柠檬酸的提取可 采用离子交换法、钙盐沉淀法和溶媒萃取法。这三种方法 都可以从发酵液中提取柠檬酸，但差别都十分大且需设备 不同。这就需要我们进行分析比较，设计出—个合理、先 进、优质、高产的工艺路线来。由此可见，生产方法的选 择不但是整个工艺设计的基础，而且，对建成投产后的生 产有长远影响。