【正文】 密度 (kg/L) 體積 (L) 進(jìn)料 克拉霉素中間體 水 雜質(zhì) 洗液水 總計(jì) —— 出料 克拉霉素中間體 水 雜質(zhì) 總計(jì) —— 江西科技師范大學(xué)本科畢業(yè)論文 23 干燥 (1) 進(jìn)料量 ①濾餅 克拉霉素中間體的量： 水的量 ： 雜質(zhì)含量： 水雜質(zhì)： += 濾餅總重量： ++= (2) 出料量 ①克拉霉素中間體成品 克拉霉素中間體： 99%= 雜質(zhì)含量： 干物料總量： += 產(chǎn)品總量 (純度 98%)： 產(chǎn)品含水量： = ②蒸出水汽的量： = 結(jié)果：干燥后的克拉霉素中間體產(chǎn)品純度 98%，含水量 %，雜質(zhì)含量%。 在濃縮工段時(shí)將物料分至兩濃縮釜中進(jìn)行，其投料量分兩次計(jì)算（即 2 批），因此，最后得到的克拉霉素中間體干燥品質(zhì)量為 2=。 表 311 干燥工序的物料衡算一覽表 操作過程 物料名稱 質(zhì)量（ kg) 質(zhì)量百分比 (%) 密度 (kg/L) 體積（ L） 進(jìn)料 克拉霉素中間體 水雜質(zhì) 總計(jì) —— 出料 克拉霉素中間體 水雜質(zhì) 水蒸汽 總計(jì) —— 江西科技師范大學(xué)本科畢業(yè)論文 24 第 4 章 熱量衡算 熱量衡算依據(jù) 能量衡算的主要依據(jù)是能量守恒定律，以車間物料衡算的結(jié)果為基礎(chǔ)而進(jìn)行的。因此，車間物料衡算表是進(jìn)行熱量衡算的首要條件。 設(shè)備的熱量平衡方程式 能量衡算的主要依據(jù)是能量守恒定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)形式為能量守恒基本方程： 環(huán)境 輸入到系統(tǒng)的能量 =系統(tǒng)輸出到環(huán)境的能量 +系統(tǒng)內(nèi)積累的能量 對(duì)于制藥車間工藝設(shè)計(jì)中的能量衡算，許多項(xiàng)目可以忽略，車間能量衡算的目的是要確定設(shè)備的熱負(fù)荷，而且在藥品生產(chǎn)過程中熱能是最常用的能量表現(xiàn)形式，所以能量衡算可簡化為熱量衡算。 當(dāng)內(nèi)能、動(dòng)能、勢能的變化量可以忽略且無軸功時(shí)，根據(jù)能量守恒方程式可以得出以下熱量平衡方程式： Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 式中 Q1— 物料帶入設(shè)備的熱量 .KJ Q2— 加熱劑或冷卻劑傳給設(shè)備所處理物料的熱量 .KJ Q3— 過程熱效應(yīng) .KJ Q4— 物料離開設(shè)備所帶走的熱量 .KJ Q5— 加熱或冷卻設(shè)備所消耗的熱量 .KJ Q6— 設(shè)備內(nèi)環(huán)境散失的熱量 .KJ 說明： (1) 放熱過程 Q3 為正值，吸熱過程 Q3 為負(fù)值； (2) 在熱量衡算過程中的 Q2，即設(shè)備熱負(fù)荷，是衡算的主要目的。 Q2 正值表示需對(duì)設(shè)備加熱；負(fù)值表示需冷卻； (3) 選擇基準(zhǔn)溫度為 0℃，以液態(tài)為基準(zhǔn)態(tài)，并且假設(shè)本設(shè)計(jì)中所涉及到的雜質(zhì)都視為惰性組分，不考慮其熱效應(yīng)。 熱量衡算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的計(jì)算和查取 熱量衡算中大部分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)依據(jù)《化學(xué)工程手冊》和《 化工工藝設(shè)計(jì)手冊》而得。對(duì)于手冊中無法查到的數(shù)據(jù)通過相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算獲得。 江西科技師范大學(xué)本科畢業(yè)論文 25 總體能量衡算 說明： (1) 以下計(jì)算所用的數(shù)據(jù)均依據(jù)第三章中物料衡算的結(jié)果進(jìn)行，以日生產(chǎn)總量為準(zhǔn)； (2) 有關(guān)各物質(zhì)的物化參數(shù)均一總表述，后面只作直接飲用； (3) 計(jì)算過程中單位君安以下標(biāo)準(zhǔn)：質(zhì)量： kg ；能量： kJ ；比熱： kJ/(kg ℃ ) ；溶解熱 /汽化熱 /燃燒熱： kJ/kg ；溫度： ℃。 能量衡算目的 能量衡算主要目的是為了確定設(shè)備的熱負(fù)荷，根據(jù)設(shè)備熱負(fù)荷的大小、所處理物料的性質(zhì)及工藝要求再選擇傳熱 面的型式、計(jì)算傳熱面積、確定設(shè)備的主要工藝尺寸。 干燥工序的熱量衡算 由干燥工序的溫度變化過程可知，干燥工序的熱量衡算只有一個(gè)過程，即物料由 25℃進(jìn)料，升溫至 90℃，直至水分含量符合檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為止。 該熱量衡算涉及的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)查取與計(jì)算： 表 41 干燥工序熱量衡算相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表 物料項(xiàng)目 平 均 比 熱 容 [kJ/（ kg℃ )] 汽化熱（ kJ/kg） 25℃ 90℃ 克拉霉素中間體 —— 水 水汽 —— —— 查《 制藥設(shè)備與車間設(shè)計(jì)》第二版得： 表 42 元素原子比熱容表 元素 Ca kJ/(kg℃ ) 元素 Ca kJ/(kg℃ ) C N H Si O —— —— 查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》第二版得： 化合物的比熱容計(jì)算公式 ?? aP ncMC 1 )( CkgkJ ?? 式中 M— 化合物分子量； 江西科技師范大學(xué)本科畢業(yè)論文 26 n— 分子中同種元素原子數(shù)； Ca — 元素的原子比熱容 )( CkgkJ ?? ； 那么由上述公式即可得： 克拉霉素中間體的比熱容 7 9 25 8 0 4 2 3 ?????????? ? 該過程無化學(xué)反應(yīng)熱，只有水的汽化熱，因此 P?3 。各物料進(jìn)出量見干燥工段物料衡算表中相關(guān)數(shù)據(jù)。 (1) 1Q 的計(jì)算 ?? p1 mTCQ 水中間體 ?? = 25 + 25 = (2) 3Q 的計(jì)算 水的汽化熱 3Q vbQ? vb1qm?? =－ =－ (3) 4Q 的計(jì)算 ?? p4 mTCQ 水汽水中間體 39。39。39。 Q ??? = 90 + 90 + 90 = (4) 5Q 與 6Q 的計(jì)算 根據(jù)經(jīng)驗(yàn) )( 65 ? 一般為 )( 654 Q ?? 的 5%～ 10%，即取 Q5+Q6=10%Q 總。因此， )( 65 ? 取 )( 654 Q ?? 的 10%計(jì)算。 即 )( 65 ? = )( 654 Q ?? 10% 則 )( 65 ? = 4Q /9= (5) 2Q 的計(jì)算 2Q = )( 654 Q ?? － )( 31 ? = (+)－ (+(－ )) = 由以上計(jì)算過程可知： 2Q 0,說明該過程需要加熱 ,所需熱量為 。 江西科技師范大學(xué)本科畢業(yè)論文 27 第 5 章 設(shè)備選型和計(jì)算 工藝設(shè)備選型概述 設(shè)備型是工業(yè)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，國內(nèi)制藥企業(yè)積極推進(jìn) GMP 認(rèn)證，但對(duì)國內(nèi)生產(chǎn)藥機(jī)設(shè)備卻沒有權(quán)威部門給予認(rèn)證是否符合 GMP，而國外生產(chǎn)的 藥機(jī)設(shè)備價(jià)格昂貴，因此在設(shè)備選型上應(yīng)堅(jiān)持按 GMP 的要求，力求先進(jìn)、質(zhì)量可靠、運(yùn)行平穩(wěn)、符合國情和企業(yè)實(shí)際情況。力求符合技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理以及生產(chǎn)上安全。 GMP 對(duì)設(shè)備選型和安裝的要求 新版 GMP 第 五 章對(duì)設(shè)備的設(shè)計(jì)、選型、安裝 和維護(hù) 作出了原則性規(guī)定，為了保證藥品質(zhì)量，更好地執(zhí)行 GMP 規(guī)范 ，在設(shè)備選型 及安裝 方面應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1) 設(shè)備的設(shè)計(jì)、選型、安裝、改造和維護(hù)必須符合預(yù)定用途，應(yīng)當(dāng)盡可能降低產(chǎn)生污染、交叉污染、混淆和差錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)，便于操作、清潔、維護(hù)，以及必要時(shí)進(jìn)行的消毒或滅菌。 (2) 應(yīng) 當(dāng)建立設(shè)備使用、清潔、維護(hù)和保養(yǎng)的操作規(guī)程，并保存相應(yīng)的操作記錄。 (3) 應(yīng)當(dāng)建立并保存設(shè)備采購、安裝、確認(rèn)的文件和記錄。 (4) 生產(chǎn)設(shè)備不得對(duì)藥品質(zhì)量產(chǎn)生任何不利影響。與藥品直接接觸的生產(chǎn)設(shè)備表面應(yīng)當(dāng)平整、光潔、易清洗或消毒、耐腐蝕，不得與藥品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、吸附藥品或向藥品中釋放物質(zhì)。 (5) 應(yīng)當(dāng)配備有適當(dāng)量程和精度的衡器、量具、儀器和儀表。 (6) 應(yīng)當(dāng)選擇適當(dāng)?shù)那逑?、清潔設(shè)備，并防止這類設(shè)備成為污染源。 (7) 設(shè)備所用的潤滑劑、冷卻劑等不得對(duì)藥品或容器造成污染，應(yīng)當(dāng)盡可能使用食用級(jí)或級(jí)別相當(dāng)?shù)?潤滑劑。 (8) 生產(chǎn)用模具的采購、驗(yàn)收、保管、維護(hù)、發(fā)放及報(bào)廢應(yīng)當(dāng)制定相應(yīng)操作規(guī)程，設(shè)專人專柜保管，并有相應(yīng)記錄。 計(jì)算依據(jù) 每天生產(chǎn) 2 批產(chǎn)品，每臺(tái)設(shè)備每天只投 2 批料。 江西科技師范大學(xué)本科畢業(yè)論文 28 設(shè)備的容積公式：???? ??? n24 TVV 總 ε —— 設(shè)備裝料系數(shù)； γ —— 設(shè)備生產(chǎn)能力的后備系數(shù)， % n—— 設(shè)備安裝的臺(tái)數(shù)； 對(duì)于不起泡的物理或化學(xué)過程，一般裝料系數(shù)ε =～ ； 對(duì)于起泡或沸騰的物理或化學(xué)過程，一般裝料系數(shù)ε =～ ； 流體的計(jì)量或儲(chǔ)存設(shè)備 ，一般裝料系數(shù)ε =～ ； 生產(chǎn)周期： T=12h 主要反應(yīng)設(shè)備選型 反應(yīng)釜 (1) 游離反應(yīng)和萃取洗滌釜 由于反應(yīng)料液不產(chǎn)生泡沫，故取裝料系數(shù)：ε = 游離反應(yīng)釜的個(gè)數(shù)為： n=1,后備系數(shù)：γ = 從肟鹽游離反應(yīng)工段的物料衡算一覽表可知，游離反應(yīng)罐每天處理的物料總體積為： V 總 = L，根據(jù)公式 ???? ??? n24 TVV 總 4 8 0 .7 2 ?? ??? = L 查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》 (第四版， P697)，選擇公稱容積為 1200L 的搪玻璃開式攪拌釜，傳動(dòng)裝置選用機(jī)型 I CWS125300，無須加熱，攪拌器為槳式，人孔為帶視鏡人孔，機(jī)械軸密封，溫度計(jì)套管選用帶測溫頭的溫度計(jì)套。 型號(hào)： HG/T237120xx 表 51 游離和萃取反應(yīng)設(shè)備參數(shù) (R0101/R0102) 數(shù) 量 公稱 容積 公稱 直徑 換熱 面積 攪拌 功率 攪拌 轉(zhuǎn)速 工作 壓力 設(shè)備 總重 攪 拌 形式 容器 類別 2 臺(tái) 1200L 1000mm 178。 80r/min 1910kg 槳式 搪玻璃 (2) 冷卻濃縮釜 由于料液經(jīng)加熱后沸騰，故去取裝料系數(shù) :ε = 從肟鹽濃縮工段的物料衡算一覽表可知，濃縮釜每天處理的物料總體積為： V 總 = 濃縮釜的個(gè)數(shù)為： n=1，濃縮釜后備系數(shù)：γ = 江西科技師范大學(xué)本科畢業(yè)論文 29 根據(jù)公式根據(jù)公式???? ??? n24 TVV 總 8 5 6 .8 1 ?? ???= L 查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》 (第四版，下冊 )P702，選擇公稱容積為 20xxL 的 K型搪玻璃蒸餾器，可用于溫度范圍 0～ 200℃的介質(zhì)。 型號(hào)： K20xx HG/T 31261998 表 52 冷卻濃縮反應(yīng)設(shè)備參數(shù) (R0103) 數(shù) 量 公稱 容積 公稱 直徑 換熱 面積 攪拌 功率 攪拌 轉(zhuǎn)速 工作 壓力 設(shè)備 總重 攪拌 形式 容器 類別 1 臺(tái) 20xxL 1600mm 178。 80r/min 3450kg 槳式 搪玻璃 【校核計(jì)算】 裝料系數(shù)校核：根據(jù)上述選型計(jì)算可知，每臺(tái)釜每天操作 2 批，共計(jì) 2 批。則每天的進(jìn)料體積為 V=V 總 /2= L，那么ε 39。=ε =,故符合要求。 (3) 醚化和硅烷化反應(yīng)釜 由于反應(yīng)料液不產(chǎn)生泡沫，故取裝料系數(shù)：ε = 5181 反應(yīng)釜的個(gè)數(shù)為： n=1,后備系數(shù)：γ = 從 5181反應(yīng)工段的物料衡算一覽表可知，反應(yīng)釜每天處理的物料總體積為：V 總 = L,根據(jù)公式 ???? ??? n24 TVV 總 8 8 .4 7 ?? ??? = 。 查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》，選擇公稱容積為 1000L 的搪玻璃開式攪拌釜，傳動(dòng)裝置選用機(jī)型 I CWS125300，設(shè)置夾套需加熱，攪拌器為槳式，人孔為帶視鏡人孔，機(jī)械軸密封，溫度計(jì)套管選用帶測溫頭的溫度計(jì)套。 型號(hào)： L1000 HG/Y 237120xx 表 53 醚化和硅烷化反應(yīng)設(shè)備參數(shù) (R0104) 數(shù) 量 公稱 容積 公稱 直徑 換熱 面積 攪拌 功率 攪 拌 轉(zhuǎn)速 工作 壓力 設(shè)備 總重 攪拌 形式 容器 類別 1 臺(tái) 1000L 1100mm 178。 80r/min 1610kg 槳式 搪玻璃 【校核計(jì)算】 裝料系數(shù)校核：根據(jù)上述選型計(jì)算可知，每臺(tái)釜每天操作 2 批，共計(jì) 2 批。則每天的進(jìn)料體積為 V=V 總 /2= L，那么ε 39。=ε =,故符合要求。 (4) 分層萃取釜 江西科技師范大學(xué)本科畢業(yè)論文 30 生產(chǎn)周期： T=12h 由于料液不產(chǎn)生泡沫，故取裝料系數(shù)：ε = 5181 萃取釜的個(gè)數(shù)為： n=1,后備系數(shù) ：γ = 從 5181萃取工段的物料衡算一覽表可知，萃取釜每天處理的物料總體積為：V 總 = L, 根據(jù)公式 ???? ??? n24 TVV 總 9 2 9 .4 1 ?? ???= L 查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》 (第四版， P679)，選擇公稱容積為 3000L 的搪玻璃開式攪拌釜，傳動(dòng)裝置選用機(jī)型 I CWS125300，無須加熱，攪拌器為槳式，人孔為帶視鏡人孔，機(jī)械軸密封，溫度計(jì)套管選