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工藝流程設(shè)計(jì)教材(ppt125頁(yè))(已修改)

2025-03-13 12:53 本頁(yè)面
 

【正文】 Pharmaceutical Engineering 概述 工藝流程設(shè)計(jì)技術(shù) 工藝流程圖 第 3章 工藝流程設(shè)計(jì) 1 Pharmaceutical Engineering 工藝流程設(shè)計(jì) 概述 生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì) 試驗(yàn)工藝流程設(shè)計(jì) 僅有文獻(xiàn)資料,尚未進(jìn)行生產(chǎn) 技術(shù)成熟、大量生產(chǎn) 2 Pharmaceutical Engineering 工藝流程設(shè)計(jì)的作用 工藝流程設(shè)計(jì)的任務(wù) 工藝流程設(shè)計(jì)的基本程序 工藝流程設(shè)計(jì)的成果 概述 Go 3 Pharmaceutical Engineering 工藝流程設(shè)計(jì)是工程設(shè)計(jì)中最重要 、 最基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)步驟 , 工藝流程設(shè)計(jì)是在確定的原料路線和技術(shù)路線的基礎(chǔ)上進(jìn)行的 , 它是整個(gè)工藝設(shè)計(jì)的中心 ,對(duì)后續(xù)的 物料衡算 、 工藝設(shè)備設(shè)計(jì) 、 車間布置設(shè)計(jì)和 管道布置設(shè)計(jì) 等單項(xiàng)設(shè)計(jì)起著決定性的作用 , 并與車間布置設(shè)計(jì)一起決定著車間或裝置的基本面貌 。 工藝流程設(shè)計(jì)的作用 4 1. 確定工藝流程的組成 2. 確定載能介質(zhì)的技術(shù)規(guī)格和流向 3. 確定操作條件和控制方法 4. 確定安全技術(shù)措施 5. 繪制不同深度的工藝流程圖 Pharmaceutical Engineering 工藝流程設(shè)計(jì)的任務(wù) Go 5 Pharmaceutical Engineering 工藝流程設(shè)計(jì)的任務(wù)內(nèi)容: 確定流程中各生產(chǎn)過程的具體內(nèi)容、順序和組合方式 ,是工藝流程設(shè)計(jì)的基本任務(wù)??捎迷O(shè)備之間的 位置關(guān)系 和 物料流向 來表示。 工藝流程設(shè)計(jì)的任務(wù) 6 Pharmaceutical Engineering 常用的載能介質(zhì): 水、水蒸汽、冷凍鹽水、空氣 (真空或壓縮 )。 主要工藝參數(shù)有 溫度、壓力、濃度、流量、流速和 pH值 等。 工藝流程設(shè)計(jì)的任務(wù) 7 Pharmaceutical Engineering 設(shè)置相應(yīng)的預(yù)防和應(yīng)急措施,如阻火器、報(bào)警裝置、爆破片、安全閥、安全水封、放空管、溢流管、泄水裝置、防靜電裝置、防雷裝置和事故貯槽等。 工藝流程設(shè)計(jì)的任務(wù) 8 Pharmaceutical Engineering ?初步設(shè)計(jì) ?施工圖設(shè)計(jì) 工藝流程框圖 工藝流程示意圖 物料流程圖 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 施工階段帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 。 工藝流程設(shè)計(jì)的任務(wù) 9 1. 工藝路線的選擇 2. 確定工藝流程的組成和順序 3. 繪制工藝流程框圖 4. 繪制工藝流程示意圖 5. 繪制物料流程圖 6. 繪制初步設(shè)計(jì)階段帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 7. 繪制施工階段帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 Pharmaceutical Engineering 工藝流程設(shè)計(jì)的基本程序 Go 10 Pharmaceutical Engineering 工藝流程設(shè)計(jì)的基本程序 工藝流程設(shè)計(jì)的基本程序 ?工藝路線的選擇 ?確定工藝流程的組成和順序 工業(yè)化實(shí)施的可行性、可靠性和先進(jìn)性;關(guān)鍵設(shè)備和特殊工藝條件或參數(shù)容易實(shí)現(xiàn)或達(dá)到 明確各單元反應(yīng)和單元操作的主要設(shè)備、操作條件和基本操作參數(shù) (如溫度、壓力、濃度等 )。 確定各設(shè)備之間的連接順序以及載能介質(zhì)的技術(shù)規(guī)格和流向 11 Pharmaceutical Engineering ?繪制工藝流程框圖 方框 、 文字和箭頭 等形式定性表示出由原料變成產(chǎn)品的路線和順序 , 繪制出工藝流程框圖 。 圖例 、 箭頭和必要的文字說明 定性表示出由原料變成產(chǎn)品的路線和順序 。 ?繪制工藝流程示意圖 工藝流程設(shè)計(jì)的基本程序 12 Pharmaceutical Engineering ? 繪制物料流程圖 物料衡算和能量衡算 物料流程圖 ? 繪制初步設(shè)計(jì)階段帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 設(shè)備 、 管道的工藝計(jì)算以及儀表自控設(shè)計(jì) 初步設(shè)計(jì)階段帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 設(shè)備一覽表 工藝流程設(shè)計(jì)的基本程序 13 Pharmaceutical Engineering ? 繪制施工階段帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 對(duì)工藝流程圖中所選用的設(shè)備 、 管道 、 閥門 、 儀表等作必要的 修改 、 完善和進(jìn)一步的說明 。 在此基礎(chǔ)上 ,可繪制出施工階段帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 。 工藝流程設(shè)計(jì)的基本程序 14 Pharmaceutical Engineering 初步設(shè)計(jì)階段的主要成果是 初步設(shè)計(jì)階段帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 ; 施工圖設(shè)計(jì)階段的主要成果是 施工階段帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 。 工藝流程設(shè)計(jì)的成果 15 Pharmaceutical Engineering 工藝流程設(shè)計(jì)中的方案比較 完善工藝流程 工藝流程設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的技術(shù)問題 工藝流程設(shè)計(jì)技術(shù) Go 16 Pharmaceutical Engineering 在進(jìn)行方案比較時(shí)首先應(yīng)明確評(píng)判標(biāo)準(zhǔn) 。 許多 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) , 如產(chǎn)物收率 、 原料單耗 、 能量單耗 、 產(chǎn)品成本 、 設(shè)備投資 、 操作費(fèi)用等均可作為方案比較的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn) 。 此外 , 環(huán)保 、 安全 、 占地面積等也是方案比較時(shí)應(yīng)考慮的重要因素 。 例 3 例 3 例 3 例 34 工藝流程設(shè)計(jì)中的方案比較 17 Pharmaceutical Engineering 實(shí)例 31 在藥品 精制 中,粗品常先用溶劑溶解,然后加入活性炭脫色,最后再濾除活性炭等固體雜質(zhì)。假設(shè)溶劑為低沸點(diǎn)易揮發(fā)溶劑,試確定適宜的 過濾流程 。 解:首先選定 過濾速度 和 溶劑收率 為方案比較的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。 Example 18 Pharmaceutical Engineering 溶解脫色釜水蒸氣濾液活性炭溶劑粗品過濾器溶劑去三廢放空?qǐng)D 31 常壓過濾方案 采用常壓過濾方案雖可濾除活性炭等固體雜質(zhì),但過濾速度較慢 Scheme I: 常壓過濾 19 Pharmaceutical Engineering 溶解脫色釜水蒸氣濾液溶劑去三廢抽濾器活性炭溶劑粗品接真空 圖 32 真空抽濾方案 Scheme II: 真空抽濾 采用真空抽濾 方式,過濾速度明顯加快,從而克服了方案 I過濾速度較慢的缺陷,但由于出口未設(shè)置冷凝器,因而易造成大 量 低沸點(diǎn)溶劑的揮發(fā)損失 ,使溶劑的收率下降 20 Pharmaceutical Engineering Scheme III: 真空抽濾 — 冷凝 溶解脫色釜水蒸氣濾液溶劑去三廢抽濾器活性炭溶劑粗品冷凝器冷卻劑接真空接收罐圖 33 真空抽濾 冷凝方案 在出口設(shè)置了冷凝器,以回收低沸點(diǎn)溶劑,從而減少了溶劑的揮發(fā)損失,提高了溶劑的收率 21 Pharmaceutical Engineering Scheme IV:加壓過濾 溶解脫色釜水蒸氣壓縮空氣或氮?dú)鉃V液壓濾器活性炭溶劑粗品溶劑去三廢放空?qǐng)D 34 加壓過濾方案 在壓濾器上部通入壓縮空氣或氮?dú)?,即采用加壓過濾方式,過濾速度快,且溶劑的揮發(fā)損失 很少 22 Pharmaceutical Engineering 實(shí)例 32 用混酸硝化氯苯制備混合硝基氯苯 。 已知混酸的組成為: HNO3 47%、 H2SO4 49%、 H2O 4%;氯苯與混酸中 HNO3的摩爾比為 1: ;反應(yīng)開始溫度為 40~55oC, 并逐漸升溫至 80oC;硝化時(shí)間為 2h;硝化廢酸中含硝酸小于 %, 含混合硝基氯苯為獲得混合硝基氯苯量的 1%。 試通過方案比較 , 確定適宜的 硝化及后處理工藝流程 。 解:首先選定混合硝基氯苯的收率以及硫酸 、 硝酸及氯苯的單耗作為方案比較的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn) 。 Example 23 Pharmaceutical Engineering Scheme I: 硝化 — 分離 配酸釜冷卻水水連續(xù)分離器粗硝基物去精制硫酸氯苯硝化釜冷卻水水蒸汽硝酸分離廢酸出售硝化 分離方案 24 Pharmaceutical Engineering Scheme II: 硝化 — 分離 — 萃取 配酸釜冷卻水水連續(xù)分離器粗硝基物去精制硫酸氯苯萃取罐硝化釜冷卻水水蒸汽硝酸萃取廢酸出售硝化 分離 萃取方案 25 Pharmaceutical Engineering Scheme III: 硝化 — 分離 — 萃取 — 濃縮 配酸釜冷卻水回收硫酸冷卻水冷凝器接真空水蒸汽濃縮釜接收罐補(bǔ)充硫酸去水處理連續(xù)分離器粗硝基物去精制氯苯萃取罐硝化釜冷卻水水蒸汽硝酸回收氯苯硝化 分離 萃取 濃縮方案 26 Pharmaceutical Engineering 例 33 在加壓連續(xù)釜式反應(yīng)器中 , 用混酸硝化苯制備硝基苯 。 已知混酸組成為: HNO3 5%、 H2SO4 65%、H2O 30%;苯與混酸中 HNO3的摩爾比為 1: ;反應(yīng)壓力為 , 反應(yīng)溫度為 130oC;反應(yīng)后的硝化液進(jìn)入連續(xù)分離器 , 分離出的酸性硝基苯和廢酸的溫度約為 120oC;酸性硝基苯經(jīng)冷卻 、 堿洗 、 水洗等處理工序后送精制工段 。 試以單位能耗為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn) , 確定適宜的工藝流程 。 解:以 單位能耗 為方案比較的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn) , 確定適宜的工藝流程 。 Example 27 Pharmaceutical Engineering 配酸釜冷卻水循環(huán)廢酸酸性硝基苯連續(xù)分離器硝化釜苯 粗硝基苯去精制工段去水處理中和器稀堿、水冷卻水冷卻水冷凝器水蒸汽濃縮罐接收罐廢酸罐中間罐硝酸、硫酸循環(huán)酸罐泵 回收苯Scheme I:間接水冷 常壓濃縮 間接水冷 常壓濃縮方案 28 Pharmaceutical Engineering Scheme II:原料預(yù)熱 閃蒸濃縮 配酸釜冷卻水硝酸、硫酸循環(huán)廢酸原料苯換熱器酸性硝基苯連續(xù)分離器硝化釜熱苯去水處理中和器稀堿、水冷卻水冷卻水冷凝器接真空水蒸汽閃蒸罐接收罐廢酸罐循環(huán)酸罐中間罐泵 粗硝基苯去精制工段回收苯原料預(yù)熱 閃蒸濃縮方案 29 Pharmaceutical Engineering 例 34 甲苯用濃硫酸磺化制備對(duì)甲苯磺酸的反應(yīng)方程式為 已知反應(yīng)在間歇釜 (磺化釜 )中進(jìn)行 , 磺化反應(yīng)速度與甲苯濃度成正比 , 與硫酸含水量的平方成反比 。 為保持較高的反應(yīng)速度 , 可向甲苯中慢慢加入濃硫酸 。 同時(shí) , 應(yīng)采取措施將磺化生成的水及時(shí)移出磺化釜 。 試通過方案比較 , 確定適宜的 脫水工藝流程 。 解:磺化過程中產(chǎn)生的水能否及時(shí)移走以及脫水后的甲苯能否及時(shí)返回磺化釜可作為方案比較的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn) 。 C H 3 C H 3S O 3 H+ H 2 S O 4 + H 2 O110~ 140 0 C Example 30 Pharmaceutical Engineering Scheme I:間歇脫水 水蒸汽冷卻水間歇式脫水器磺化釜濃硫酸甲苯冷凝器水圖 310 間歇脫水方案 31 Pharmaceutical Engineering Scheme II:連續(xù)脫水 水蒸汽冷卻水連續(xù)式脫水器磺化釜濃硫酸甲苯冷凝器水 圖 3
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