用户50791008
范文一：制药工程课程设计
《化工原理》课程设计
管壳式换热器设计
学生姓名 孙国良
学生学号 1343114
学科专业 制药工程
院部名称 工学院
设计时间 2016.05.15至2016.06.14
二零一六 年 六 月
目录
引 言................................................................................................................................................. 3
一、 传热原理及用途 ....................................................................................................................... 3
二、 换热器的分类与特点 ............................................................................................................... 3
三、 结构设计的重要性 ................................................................................................................... 3
四、 设计的普遍标准与要求 ........................................................................................................... 4
设计任务..................................................................................................................................................... 4
设计步骤与基本原则 ................................................................................................................................. 5
一、设计步骤 ..................................................................................................................................... 5
二、列管式换热器种类选取 ............................................................................................................. 5
三、管程与壳程的选取 ..................................................................................................................... 5
三、流体流速的选择 ......................................................................................................................... 5
四、管程结构的选择 ......................................................................................................................... 6
五、管程和管壳数的确定 ................................................................................................................. 7
六、 折流挡板 ................................................................................................................................... 7
七、 其他主要部件 ........................................................................................................................... 7
设计方案的确定 ......................................................................................................................................... 8
一、 设计方案的确定 ....................................................................................................................... 8
1.选择换热器类型 ..................................................................................................................... 8
2.选定流体流动空间及流速 ..................................................................................................... 8
流程草图及说明 ......................................................................................................................................... 8
设计计算..................................................................................................................................................... 8
一、物性数据的确定 ......................................................................................................................... 8
二、计算逆流的平均温度差 ............................................................................................................. 9
三、初选总传热系数K ...................................................................................................................... 9
标准化的管壳式换热器设计方案 ................................................................................................... 10
一、换热器初步选型 ............................................................................................................... 10
二、换热器核算 ....................................................................................................................... 10
............................................................................................... 14
非标准化管壳式换热器的设计方案
一、工艺结构尺寸 ................................................................................................................... 14
二、 换热器核算 ..................................................................................................................... 16
其他零部件的设计 ................................................................................................................................... 20
一、壁厚的确定 ............................................................................................................................... 20
二、 封头的确定 ............................................................................................................................. 21
换热器装配图 ........................................................................................................................................... 21
设计评述................................................................................................................................................... 21
一、 设计总结 ................................................................................................................................. 21
二、 设计感想 ................................................................................................................................. 21
参考资料................................................................................................................................................... 22
致谢 .......................................................................................................................................................... 22
引 言
一、传热原理及用途
换热器是一种在两种或两种以上不同温度的流体间实现物料之间热量传递的设
备，其功能是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程
规定的指标，以满足过程工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。
在换热器中要实现热交换至少要有两种不同温度的流体，一种流体温度高，放热；另
一种流体温度低，吸热。根据具体的换热要求，换热器中有时也会有两种以上流体参
与换热，但其基本原理与两种流体是一致的。
自然界存在三种基本传热方式，即热传导、对流传热、及热辐射。在管壳式换热
器中，实现高、低温流体的热量交换至少包括三个基本步骤，即对流传热—热传导—
对流传热。若传热壁面两侧存在污垢层，还应加上通过两壁面污垢层的热传导过程。
目前，换热器已成为化工、石油、动力、食品等行业中广泛使用的通用设备，
占有十分重要的地位。其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发
器和再沸器等，应用广泛。
二、换热器的分类与特点
1.按用途划分
按照其用途不同可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器、深冷器、
过热器等。加热器是把流体加热到必要的温度而使用的热交换器，被加热的流体没有
相变化；冷却器是用于把流体冷却到必要的温度的热交换器；冷凝器是用于冷却凝结
性气体，并使其凝结液化的热交换器，若使气体全部冷凝，则称为全凝器，否则称为
分凝器；再沸器是用于再加热装置中冷凝了的液体使其蒸发的热交换器；深冷器是用
于把流体冷却到0℃以下的很低温度的热交换器；过热器是将流体（一般是气体）加
热到过热状态的热交换器。
2.按热量交换原理和方式划分
按照冷、热流体热量交换的原理和方式不同，换热器可分为3大类：
（1）混合式换热器：冷、热流体直接接触和混合进行换热。这类换热器结构简
单，价格便宜，常做成塔状。
（2）蓄热式换热器：冷热流体交替通过格子砖或填料等蓄热体以实现换热。这
类换热器由于少量流体相互掺和，易造成流体间的“污染”。
（3）间壁式换热器：冷热流体通过隔开它们的固体壁面进行换热，这是工业上
应用最为广泛的一类换热器。按照传热面的形状及结构特点又可将其分为：
① 管式换热器，如管壳式、套管式、螺旋管式、热管式等；
② 板面式换热器，如板式、螺旋板式等；
③ 扩展表面式换热器，如板翅式、管翅式等。
三、结构设计的重要性
换热器是制药生产、化工、石油、动力、食品等行业中广泛使用的通用设备，
在生产过程中起着重要作用，一个合适的换热器可以更好的达到生产要求。在化工厂
的建设中，换热器约占工程总投资的11%；通常换热器约占炼油及化工设备总投资的
40%。再者，在生产工艺流程中使用着大量的换热器，提高其换热效率，可以减少能
源的消耗；用换热器来回收工业余热，也可以显著的提高流程整体的热效率。随着工
业的迅速发展，能源消耗量量不断增加，能源紧张已成为一个全球性问题，为缓解生
产和人民生活的方方面面。因此，换热器的设计、制造、结构改进及传热机理研究，
在节省投资、降低能耗等方面发挥着日益重要的作用
四、设计的普遍标准与要求
1、设计的普遍标准
工程设计是一项政策性很强的工作，要求设计人员必须严格遵循国家的有关
方针政策和法律法规以及有关的行业规范，特别是国家的工业经济法规、环境保
护法规和安全法规。此外，由于设计本身是一个多目标优化问题，对于同一个问
题，常会有多种不同的解决方案，设计者常常要在相互矛盾的选项中进行判断和
选择，作出科学合理的决策，为此一般应遵循如下一些普遍标准：①技术的先进
性和可靠性；②过程的经济性；③过程的安全性；④清洁生产；⑤过程的可操作
性和可控制性；⑥尽可能采用标准系列。
2、设计的基本要求
①、查阅文献资料，了解换热设备的相关知识，熟悉换热器设计的方法和步骤；
②、根据设计任务书给定的生产任务和操作条件，进行换热器工艺设计及计算；
③、根据换热器工艺设计及计算的结果，进行换热器结构设计；
④、以换热器工艺设计及计算为基础，结合换热器结构设计的结果，绘制换热器
装配图；
⑤、编写设计说明书对整个设计工作的进行书面总结，设计说明书应当用简洁的
文字和清晰的图表表达设计思想、计算过程和设计结果。
设计任务
以某工段C9产品冷却器设计为例。该冷却器利用公用工程冷却水使
C9产品降温，达到工艺要求。其设计条件如表1所列。
设计步骤与基本原则
一、设计步骤
根据任务书给定的冷热流体的温度，选择设计列管式换热器中的浮头式换热器；
再依据冷热流体的性质，判断其是否易结垢，来选择管程走什么，壳程走什么。在这
里，由于冷却水易结垢，若流速太低会加快污垢增长的速度，使换热器的热流量下降，
总体考虑，冷却水走管程，C9产品走壳程。从手册中查得冷热流体的物性数据，如密
度，比热容，导热系数，黏度。计算出总传热系数，再计算出传热面积。根据管径管
内流速，确定传热管数，标准传热管长，算出传热管程，传热管总根数等等。随后校
正传热温差以及壳程数。确定传热管排列方式和分程方法。根据设计步骤，计算出壳
体内径，选择折流板，确定板间距，折流板数等，再设计壳程和管程的内径。分别对
换热器的热量，管程对流系数，传热系数，传热面积进行核算，再算出面积裕度。最
后，对传热流体的流动阻力进行计算，如果在设计范围内就能完成任务。最后，根据
设计好的换热器类型选择合适的相关零部件即可。
二、列管式换热器种类选取
根据固定管板式的特点：结构简单，造价低廉，壳程清洗和检修困难，壳程必
须是洁净不易结垢的物料。U形管式特点：结构简单，质量轻，适用于高温和高压的
场合。管程清洗困难，管程流体必须是洁净和不易结垢的物料。浮头式特点：结构复
杂、造价高，便于清洗和检修，完全消除温差应力，应用普遍。根据设计任务，两流
体温度变化情况如下：热流体进口温度188℃，出口温度52℃；冷流体进口温度30℃，
出口温度40℃；温差较大。我们设计的换热器中流体有冷却水易结垢，再根据可以完
全消除热应力原则我们选用浮头式换热器。
三、管程与壳程的选取
根据以下原则：
1).不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。
2).腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，且管子也便于清洗和
检修。
3).压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。
4).饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数
与流速关系不大
5).被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。
6).需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小
于壳程，且可采用多管程以增大流速。
7).粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间
又因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低
Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数，且冷却水易结垢，污垢会影响传
热效率，所以选择冷却水走管程，C9产品走壳程。
三、流体流速的选择
当流体不发生相变时，增加流体在换热器中的流速，将加大对流传热系数，减
少污垢在管子表面上沉积的可能性，即降低了污垢热阻，使总传热系数增大，从而可
减小换热器的传热面积，使换热器结构紧凑，降低制造成本。但是流速过大也会带来
一些不利的影响，如压降增加，泵功率增大，且加剧了对传热面的冲刷。此外，在选
择流速时，还需考虑结构上的要求。例如，选择高的流速，使管子的数目减少，对一
定的传热面积，不得不采用较长的管子或增加程数，而管子太长不易清洗，一般管长
都有一定的标准；单程变为多程又会使平均温度差下降。因此需要选择适当的流速范
围，已达到较好的传热效果。同时也要考虑流体本身的特性，如易燃易爆液体或气体
应控制其流速不能过大等。
换热器常见流体及不同黏度液体的流速范围如下表：
表2-换热器中常见流体的流速范围
表3-不同黏度液体的流速（以普通钢壁为例）
四、管程结构的选择
选择管径时，应尽可能使流速高些，但一般不应超过前面介绍的流速范围。常
用的列管式换热管规格有φ19mm×2mm、φ25×2.5mm及φ25×2mm。在选择管径规格
时，通常选用外径为φ19mm的管子；在这里，冷却水易结垢，为了方便清洗，选择 φ
25×2.5mm管子。管长的选择是以清洗方便及合理使用管材为原则。长管不便于清洗，
且易弯曲。一般出厂的标准钢管长为6m，则合理的换热器管长应为1.5、2、3或6m。
此外，管长和壳径应相适应，一般取L/D为4～6(对直径小的换热器可大些)。
管子在管板上的排列方法有等边三角形、正方形直列和正方形错列等，等边三
角形排列的优点有:管板的强度高；流体走短路的机会少，且管外流体扰动较大，因
而对流传热系数较高；相同的壳径内可排列更多的管子。正方形直列排列的优点是便
于清洗列管的外壁，适用于壳程流体易产生污垢的场合；但其对流传热系数较正三角
排列时为低。正方形错列排列则介于上述两者之间，即对流传热系数(较直列排列的)
可以适当地提高。
管子在管板上排列的间距 (指相邻两根管子的中心距)，随管子与管板的连接方
法不同而异。通常，胀管法取t=(1.3～1.5)d，且相邻两管外壁间距不应小于6mm，
即t≥(d+6)。焊接法取t=1.25d
换热管管心距通常按表4选取。
五、管程和管壳数的确定
当流体的流量较小或传热面积较大而需管数很多时，有时会使管内流速较低，
因而对流传热系数较小。为了提高管内流速，可采用多管程。但是程数过多，导致管
程流体阻力加大，增加动力费用；同时多程会使平均温度差下降；此外多程隔板使管
板上可利用的面积减少，设计时应考虑这些问题。列管式换热器的系列标准中管程数
有1、2、4和6程等四种。采用多程时，通常应使每程的管子数大致相等。
六、折流挡板
安装折流挡板的目的，是为了加大壳程流体的速度，使湍动程度加剧，以提高
壳程对流传热系数。最常用的为圆缺形挡板，切去的弓形高度约为外壳内径的10～
40％，一般取20～25％，过高或过低都不利于传热。两相邻挡板的距离(板间距)B为
外壳内径D的(0.2～1)倍。系列标准中采用的B值为:固定管板式的有150、300和
600mm三种，板间距过小，不便于制造和检修，阻力也较大。板间距过大，流体就难
于垂直地流过管束，使对流传热系数下降。这次设计选用圆缺形挡板。
换热器壳体的内径应等于或稍大于(对浮头式换热器而言)管板的直径。初步设
计时，可先分别选定两流体的流速，然后计算所需的管程和壳程的流通截面积，于系
列标准中查出外壳的直径。
七、其他主要部件
1.缓冲板与导流筒 在壳程进口接管处常装有防冲挡板，或称缓冲板。它可防止进
口流体直接冲击管束而造成管子的侵蚀和管束振动，还有使流体沿管束均匀分布的作
用。也有在管束两端放置导流筒，不仅起防冲板的作用，还可改善两端流体的分布，
提高传热效率。
2.拉杆和定距管 折流板用拉杆和定距管连接在一起。拉杆的数量取决于壳体的直
径，从4根到10根，直径10 ~ 12mm。定距管直径一般与换热管相同。又是也可将
折流板与拉杆焊在一起而不用定距管。
3.旁流挡板与假管 当管束与壳体之间的间隙较大时，会形成旁流，影响传热，其
间应设置旁流挡板，或称密封条。当管束中间由于管程分程隔板而引起较大的空隙时，
可装一些假管，以减少旁流。假管是一些不穿过管板的管子，他们的一端或两段都是
封闭的，没有流体通过，不起换热作用。
设计方案的确定
一、设计方案的确定
1.选择换热器类型
根据设计任务，两流体温度变化情况如下：热流体进口温度188℃，出口温度52℃；
冷流体进口温度30℃，出口温度40℃；因考虑冷、热流体温度差较大，初步确定选
用浮头式换热器。
2.选定流体流动空间及流速
由于循环冷却水易结垢，若流速太快会加速污垢增长速度，式换热器的热流量下
降，总体考虑，冷却水走管程，C9产品走壳程。同时选用φ25mm×2.5mm的较高级冷
拔碳钢管，管内流速ui=1.10m/s。
流程草图及说明
标准换热器流程草图如下： C9产品出口冷却水进口冷却水出口C9产品进口
其中，循环冷却水走管程，其进口温度为30℃，出口温度为40℃；C9产品走壳程，
其进口温度为188℃，出口温度为50℃；从整体上分析两流体处于逆流状态。
设计计算
一、物性数据的确定
1.定性温度
可取流体进口温度的平均值，则壳程流体的定性温度为：
T=
管程流体的定性温度为 188+50=119℃ 2
30+40T==35℃ 2
2.根据定性温度，由Aspen Exchanger Design and Rating 中自带的物性数据
库可查得操作条件下管程即壳程的物性数据如表4所示。
表4 管程与壳程的定性温度及相关物性数据
3.换热器的热负荷
换热器的热负荷可根据热流体的流量及温度变化情况计算：
Φ=Wh?cp，h(T1-T2)=8500?1.37?(188-50)/3600kW=446.39（kW）
4.冷流体质量流量：
qm,c=Φ446.39?3600=kg/h=38500（kg/h）cp，（）4.174?(40-30)ht2-t1
二、计算逆流的平均温度差
设C9产品冷却器壳程物料进出口温度分别为T1,T2,管程冷却水进出口温度分别
为t1，t2，则逆流的平均温度差为
?t'
m?t2-?t1(T1-t2）-(T2-t1)(188-40）-(50-30)====63.95（℃）?tT-t188-40lnln2ln12
50-30?t1T2-t1
三、初选总传热系数K
根据物系、操作条件及传热手册，初步假设传热系数K=350 W/(m2?℃)。 5.估计总传热面积
总传热方程为Φ=KS?tm，则
Φ446.39?10002S===19.949(m)'350?63.95K??tm
考虑非标准换热器设计需要留有裕度，则
S=1.15?S=22.93(m)
'2
标准化的管壳式换热器设计方案
一、换热器初步选型
换热器形式的确定有两种，一种将换热器作为标准化的管壳式换热器进行选型，
另一种是自行设计非标准化的换热器。这里将换热器做为标准化换热器通过选型完成
设计任务。
根据壳程及管程流体温度的变化和传热面积，并考虑一定的裕度，在浮头式换
热器系列中选择型号为BES 500-0.6-28.3-3/25-1 I 的内导流浮头式换热器，根据
二、换热器核算
1.传热能力的核算
（1）.壳程流体传热系数
α0=0.36λ0
de.551/3Re0Pr(0μ0.14)μw
根据克恩公式有
其中当量直径由于正三角形排列，则
de=4(3
22t2-d)4(40=πd032?0.0322-4?0.0252)=0.02(m)3.14?0.025
壳程流通面积，由于D=500mm,B=0.33D=165mm,则
A0=B?D?(1-
u0=壳程流速 d0)t2=0.165?0.5?(1-0)=0.018(m).032Vh8500/3600==0.141(m/s)A0931.7?0.018
雷诺数
Re0=
普朗特数
deu0ρ00.02?0.141?931.7
=?1000=3091.05μ00.85
Pr=
cpμ0
=
1.37?0.85
=5.60
0.208
λ0
黏度校正
所以，
μ
=1μw
α=0.36λ0Re0.55Pr1/3(μ)0.14
00
deμw
=0.36?
0.208
?3091.050.55?5.601/3?10.14W/(m2?℃)
0.02
=552.45W/(m2?℃)
（2）.管程流体传热系数
根据迪特斯-贝尔特公式有
αi=0.023
其中，管程流通面积
λi
Ai
Re0.8Pr0.4
Ai=0.0215m2
管程流速
ui=
雷诺数
Vc38500/3600==0.500(m/s)Ai994.3?0.0215
Re=
普朗特数
diuiρi
μi
0.02?0.500?994.3=?1000=13400.27
0.742
cpμi
4.174?0.742
=4.96
0.624
Pr=
所以
λi
=
αi=0.023
=0.023?
λi
di
Re0.8Pr0.4
0.624
?13400.270.8?4.960.4W/(m2?℃)0.02
=2727.5W/(m2?℃)
（3）.污垢热阻和管壁热阻
查阅《化工工艺物性手册》得：
管内侧污垢热阻 0.000344 m2·℃/W 管外侧污垢热阻 0.000200 m2·℃/W 管壁导热系数 50 m2·℃/W （4）.总传热系数
K=
=
1
d0ii
+Rsi
d0i
+
bd0m
+RS0+0
0.025
0.025
+0.000344?1
0025?0.025+0.+0.000200+=338.53W/(m2?℃)
（5）.传热面积裕度
换热所需传热面积
S=
Φ446.39?1000
==20.62(m2)
K??tm338.53?63.95
2
实际传热面积 S 0 = 28 . 3 m 则 裕度
F=
S0-S28.3-20.62
?100%=?100%=37.24%S20.62
所以该换热器能完成任务
2.壁温核算
由于管内侧污垢热阻较大，会使传热管壁温降低，降低了壳体与传热管壁之间的温度差，但在操作初期，污垢热阻较小，壳体和传热管壁温度差会较大。计算中，应按最不利的操作条件考虑，因此，取两侧污垢热阻为零计算传热管壁温。
所以，传热管平均壁温
Tm/αc+tm/αh105.2/2727.5+34/552.45t==℃=45.99℃
1/αc+1/αh1/2727.5+1/552.45
壳体因有良好的保温层，可近似取壳程流体的平均温度，即t=105.2℃。所
（以， ? t = 105 . 2 - 45 . 99 ）℃ = 59 . 21 ℃ ≥ 50 ℃ ，温差较大，且任务要求中壳
程流体压力较高，因此，选用浮头式换热器是可行的
3.换热器的阻力损失 （1）.管程阻力损失
∑?pi=(?p1+?p2)FtNpNs
其中，对φ25mm×2.5mm的管子有
Ft=1.4，且Np=2，NS=1
004由Re=13740.61，传热管相对粗糙取 = 0 . ，查莫迪摩擦系数图得
d
ε
λi=0.033W/(m2?℃)
0 .500 管程流速 u i = m / s ，管程流体密度 ρ i = 994 .3kg/m
3
则
lρiui230.5002
?p1=λi??=0.033???994.3Pa=615.2Pa
d20.022
?p2=ξ?
ρiui2
20.5002
=3??994.3=372.9Pa
2
则，∑ ?pi=(?p1+?p2)FtNpNs=(615.2+372.9)?1.4?1?2Pa=2767Pa≤5kPa
因此，管程流体阻力损失在允许范围之内。 （2）.壳程阻力损失
'''
∑?p1=(?p1+?p2)FsNs
流体流经管束的阻力
'
?p1
=Ff0nc(N+1)
3
2ρ0u0
2
ρ0=931.7kg/m,u0=0.141m/s其中，F=0.5，
f0=5?(3091.05)-0.228=0.800
nc=1.NT=1.1?206≈16
NB=
'
?则， p1
传热管长3000
-1=-1=17
折流板间距165
=Ff0nc(NB+1)
ρ
2u00
2
931.7?0.1412
=0.5?0.8?16?(17+1)?=1066.9Pa
2
流体流过挡板缺口的阻力
22ρu2B2?0.165931.7?0.141'00 ?p2=NB(3.5-)?=17?(3.5-)?=447.1PaD20.52
因此壳程总阻力
'
∑?p0=（?p1+?p'2）FsNs=(1066.9+447.1)?1?1=1514Pa
因此，壳程流体阻力损失也在允许范围之内 初选的标准化换热器能满足工艺要求。
非标准化管壳式换热器的设计方案
一、工艺结构尺寸
（1）.管径和管内流速
已选定，管径为φ25mm×2.5mm，管内流速为ui=1.10m/s。 （2）.管程数和传热管数
根据传热管内径和流速确定单程传热管数ns
V38500（/994.3?3600）
ns===31.14≈32（根）22
0.785diui0.785?0.02?1.1 按单程管计算所需换热管的长度L
S'22.93
L===9.13(m)
nsπd032?3.14?0.025
按单程管设计，传热管过长，根据本任务的实际情况，取传热管长L=4.5m，
则该换热器的管程数为
L9.13Np==≈2(管程)
l4.5
传热管总根数NT=32?2=64(根)
（3）.平均传热温差校正及壳程数 首先计算P和R的参数：
P=
T-T1188-50t2-t140-30
==13.8 ==0.063 R=2
t2-t140-30T1-t1188-30
按公式获取??t并求取?tm 单壳程双管程属于1-2折流，现用1-2折流的
公式计算温差校正系数和传热平均温差。
??t=
R2+11-P2-P(1+R-
?ln/ln
R-11-PR2-P(1+R+
R2+1)R+1)
2
=0.929
?tm=??t?t'm=0.929?63.95=59.41（℃）
由于温度校正系数大于0.8，同时壳程流量亦较大，故取单壳程较合适。
（4）.传热管排列和分程方法
采用组合排列，即每层内按正三角形排列，隔板两侧按正方形排列。取管心距
t=1.25d0，则
t=1.25?25=32(mm)
隔板中心到其最近一排管中心的距离C：按净空不小于6mm的原则确定，亦可按下式来求取： C
=t/2+6=32/2+6=22（mm）
分程隔板两侧相邻排管之间的管心距
ta
=2C=2?22=44(mm)
ta的计算结果与表4给出的数据完
管中心距t与分隔板槽两侧相邻管排中心距
全一致，证明可用。
（5).壳体内径
采用两管程结构，取管板利用率η=0.7，则壳体内径
D=1.05tN/η=1.05?3264/0.7=322(mm)
圆整取D=400mm。 (6).折流板
采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为h=0.25?400=100(mm)，取h=100mm。 取折流板间距为B=0.33D=0.33×400=132mm，则折流板数
NB
传热管长4500=-1=-1=33（块）
折流板间距132
折流板圆缺水平面安装。
（7）.其他附件
拉杆直径为φ12mm，其数量不少于4根。壳程入口应设置防冲挡板。 （8）.接管
① 壳程流体（C9产品）进出口接管 取接管内流体流速为4m/s,则接管内径
d=
u
=
4?8500/(3600?931.7)
.?=0.027m
取标准管径为φ
② 管程流体（循环水）进出口接管 取接管内循环水的流速2.5m/s,则接管内径
4?38500/(3600?994.3)
3.14?2.5
d=
取标准管径为φ
u
==0.074m
二、换热器核算 （1）.传热能力核算
① 壳程对流给热系数 对于圆缺形折流板，可采用克恩公式
α0=0.36
当量直径由正三角形排列得
λ0
de
.55
Re001/3
Pr0(
μ0.14
)μw
de=
4(
32
t2-d)4(0
=
πd0
3?0.0322-?0.0252)
=0.02(m)
3.14?0.025
由于D=400mm,B=132mm，壳程流通截面积
A0=B?D?(1-
d0
)t
2=0.132?0.4?(1-0)=0.012(m).032
壳程流体流速、雷诺数及普朗特常数分别为
u0=
Vh8500/3600
==0.211(m/s)A0931.7?0.012
Re0=
deu0ρ0
μ0
Pr0=
=
0.02?0.211?931.7
?1000=4625.61
0.85
cpμ0
λ0
=
1.37?0.85
=5.60
0.208
0.208
?4625.610.55?5.601/3?1=689.56W/(m2?℃) 0.020
② 管程给热系数
根据迪特斯-贝尔特公式有
α0=0.36?
αi=0.023
λi0.80.4
RePrAi
管程流通面积
Ai=
πdi2NT
3.14?0.020264
?=?=0.010m2 4242
管程流体流速、雷诺数及普朗特数分别为
ui=1.10m/s
Rei=
diuiρi0.020?1.10?994.3=?1000=29481>10000μi0.742
cp,iμi4.174?0.742Pri===4.96
λi0.624
0.624
?294810.8?4.960.4=5126.6W（/m2?℃）0.020
故，管程给热系
αi =0.023
λi
Ai
Re0.8Pr0.4=0.023?
③ 污垢热阻与管壁热阻 查阅《化工工艺物性手册》得：
管内侧污垢热阻 0.000344 m2·℃/W 管外侧污垢热阻 0.000200 m2·℃/W
管壁导热系数 碳钢的热导率：45 m2·℃/W
④ 总传热系数
d0dbd011=+Rsi0++Rs0+Kαididiλdmα0
=
0.0250.0250.0025?0.0251
+0.000344?++0.0002+
5126.6?0.0200.02045?0.0225689.56
2K=419W/(m℃)/W=0.00239m2··℃
所以
⑤ 传热面积
理论传热面积
Q446.39?103
S===17.9m2
K?tm419?59.41
该换热器的实际换热面积
Sp=πd0LNT=3.14?0.025?(4.5-0.1)?64=22.1m2
面积裕度为
F=
Sp-SS
=
22.1-17.9
=23.4%
17.9
换热面积裕度合适，能够满足设计要求。 （2）核算壁温
因管壁很薄，且管壁热阻很小，故管壁壁温按下式计算：
t=
Tm(+R)+t?(cmh+Rh)c
c
+Rc++Rh
h
Tm=0.4T1+0.6T2=0.4?188+0.6?50=105.2℃tm=0.4t2+0.6t1=0.4?40+0.6?30=34℃
取两侧污垢与热阻为零计算壁温，得传热管平均壁温:
t=
Tm/αc+tm/αh105.2/5126.6+34/689.56
==42.4℃
1/αc+1/αh1/5126.6+1/689.56
壳体平均壁温，近似取壳程流体的平均温度，即105.2℃
壳体平均温度与传热管平均壁温之差：105.2-42.4=62.8℃
该温差较大，故需设置温度补偿装置。由于换热器壳程流体压力较高，因此，选用浮头式换热器是可行的。
（3）换热器内流体的流动阻力
① 管程流动阻力
∑?pi=(?p1+?p2)FtNpNs
取换热管粗糙度为0.01mm,则ε/d=0.005，而
Rei=29481,查图得λi=0.024,流速ui=1.10m/s,密度ρ=994.3kg/m3
所以，
Lρiui24.5994.3?1.12
?p1=λi=0.024??=3248.4Pa
di20.022?p2=ξ
ρiui2
2994.3?1.12
=3?=1804.7Pa
2
对φ25mm?2.5mm的管子有Ft=1.4，且NP=2，NS=1
∑?pi=(?p1+?p2)FtNpNs=(3248.4+1804.7)?1.4?2?1=14148.7Pa
''
∑?p0=(?p1+?p2)FsNs
② 壳程流动阻力
流体流经管束的阻力
'?p1
=Ff0nc(NB+1)
2ρu0
2
式中：F为管子排列方式对压力降的校正系数，正三角形排列F=0.5，正方形直列F=0.3，正方形错列F=0.4
nc为横过管束中心线的管数,nc=NT=1.1?64≈9折流板间流板=0.132mm,折流板数NB=34，4
'Δp1
=0.211m/s
931.7?0.2112
=0.5?0.7299?9?(34+1)?=2384.3Pa
2
流体流经体流经折流板阻力
22ρu2B2?0.132931.7?0.211
Δp'2=NB(3.5-)0=34?(3.5-)?=2002.7Pa
D20.42
∑Δp0=(2384.3+2002.7)?1.15?1=5045.1Pa
-0.228
,当Re0>500时，f0=5.0Re0=0.7299 f0为壳程流体的摩擦系数
流体流经管壳式换热器是由于流动阻力而产生一定的压力降，所以换热器的设计
必须满足工艺要求的压力将。一般合理的压力降的范围见表5
表5 合理压力降的选取
其他零部件的设计 一、壁厚的确定
壳体、管程壳体和封头共同组成了管壳式换热器的外壳。管壳式换热器的壳体
通常是由管材或板材卷制而成的。当直径小于400mm时，通常采用管材和管箱壳体。当直径不小于400mm时，采用板材卷制壳体和管箱壳体。其直径系列应与封头、连接法兰的系列匹配，以便于法兰和封头的选型。一般情况下，当直径小于1000mm时，其直径相差100mm为一个系列：当直径大于1000mm时，直径相差200mm为一个系列，若采用旋压封头，其直径系列的间隔时间可取100mm。常用碳素钢或低合金钢圈圆筒的最小壁厚见表6。
表6 碳素钢或低合金钢圆筒的最小厚度
由之前的计算可知，壳体和管箱壳体外径为500mm。选用Q235-A碳素钢板材制壳体和管箱壳体，在90℃时[σ]=113MPa 。下面确定其壁厚。
t
取工作压力等于设计压力，则pc=0.6MPa，焊接接头系数ψ=0.85。 计算壁厚：
S=
2σφ-pc
t
pcD0
=
0.69?500
=1.8mm
2?113?0.85-0.69
设计壁厚：由于不知道C9产品的腐蚀性，取腐蚀裕度C=1mm，则
Sd=S+C=1.8+1=2.8mm
名义壁厚：Sn=Sd+?=2.8+?，可取名义壁厚为3mm
考虑到安全系数，以及开孔补强等措施，故按表6取壳体和箱管壳体壁厚为8mm。
二、封头的确定
椭圆形封头是由长短半轴分别为a、b的半椭圆和高度为h0的段圆筒（通称为直边）两部分构成。直边的作用是保证封头的制造质量，避免筒体与封头间的环向焊缝受到边缘应力的作用。
受内牙（凹面受压）的椭圆形封头的计算壁厚为：
S=2σφ-0.5pctKpcDi=2σφ-0.5pc+2tKpcD0
?Di1?K=?2+ 2h6?i??
而对标准椭圆形封头，K=1.00，故
S=????????2 2σφ-0.5pc+2tKpcD0=0.69?500=1.8mm 2?113?0.85-0.5?0.69+2
表7 标准椭圆形封头的直边高度h0 单位：mm
择的封头厚度为8mm，直边高度25mm。
换热器装配图
标准浮头式换热器装配图在设计数据及相关标准规定下，使用CAD制图可得。由于图片过大，在word中显示不清晰，故以附件展示，见文件夹中附件文件。
设计评述
一、设计总结
经过独立完成此次课程设计，对化工原理和机械设备有进一步的认识，提高了自身查阅文献，分析数据的能力。在设备装配图的绘制过程中也逐渐做到熟练使用CAD绘图软件。完成此次涉及也对化工生产过程设计的重要性有一定的认识，对其设计过程和要求有一人了解。但是，由于时间等不可抗因素影响，本次设计做的不算完美，例如：对相关零部件的设计不全面；对流体在管内流动方式没有做具体分析与猜想；由于各个资料对面积裕度的标准不同，参考后仍对面积裕度的分析不确定。总体来说，完成了基本任务，但仍有较大的提升空间。
二、设计感想
在此次的课程设计中，首先，本校相关设计课程我们是第一届实践学生，没有学长学姐的资料作为参考，所以在做本次课程设计之前，首先温习了化工原理中关于
传热部分的知识点；其次，处理的数据量庞大，公式编辑繁琐，对换热器一块的知识量需求较大也较深入，在做课程设计的过程中，又查阅大量资料，对比不同的设计方法，参照文献设计标准与经验。由于所学知识有限，在设计过程会遇到各种各样的问题，比如不同的参考书中对一个公式的解释或描述就有很大的不同，这时就必须参考更多的书籍或者从设计手册中查阅，使得自身的查阅文献能力得到提高；在设计过程中，有以下感想：
1.数据必须自己查，并且尽可能保证数据的同一来源。
2.对各公式的单位必须清楚，否则必然导致严重错误。
3.对设计来说，耐心和细心同样重要，缺一不可。
4.如果有条件，尽量与他人设计参照对比，检查纠正错误。
5.出现问题要认真找出其所在，再根据理论调节各参数的取值范围以达到要求。
6.独立解决问题的能力有所提高
7.学会将理论与实际问题相结合的，解决设计问题
参考资料
[1] 柴诚敬, 贾绍义 主编. 化工原理课程设计[M]. 北京: 高等教育出版社, 2015.
[2] 王国胜 主编. 化工原理课程设计[M]. 大连: 大连理工大学出版社, 2013.
[3] R.Mukherjee 刘民强译 双弓形折流板管壳换热器[J]. Chemical engineering progress;Nvember 1992:47-51.
[4] 付家新，王为国，肖稳发 主编. 化工原理课程设计[M]. 北京：化学工业出版社,2010.
[5] 李同川 主编.化工原理课程设计[M]. 北京：北京工业出版社，2014.11
[6] 杨长龙 主编.化工原理课程设计[M]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2009.8
致谢 首先，我要感谢的是我的指导老师黄德春老师，黄老师平日里工作繁多，但在我做课程设计的过程，都给予我悉心的指导和帮助，经过本次课程设计，学到了很多知识，增强了自身能力。其次我要感谢学校图书馆,是它为我提供了丰富的文献资料。再者，我要感谢我的同学，他们帮我指出了设计中的一些错误，提出了自己的意见。最后，再次感谢我的指导老师黄德春老师，谢谢老师的悉心指导。
范文二：制药工程课程设计
西北师范大学生命科学学院
（制药工程课程设计）
课 程 设 计
班 级： 2009级
姓 名： 陈 霞
学 号： 200974050104
指导教师：
二○一三年4月28日
制药设备与工程设计课程设计任务书
西北师范大学生命科学学院
课 程 设 计 说 明 书
题 目：
课 程：
系 （部）：
专 业：
班 级：
学生姓名：
学 号：
指导教师：
完成日期： 年产100万瓶藿香正气口服液的工厂设计 制药设备与工程设计 制药工程系 制药工程 2009级 陈霞 200974050104 梁俊玉 2013年4月28日
课 程 设 计 简 介
由中药制剂制成的藿香正气口服液具有解表化湿，理气和中。用于外感风寒、内伤湿滞或夏伤暑湿所致的感冒，症见头痛昏重、胸膈痞闷、脘腹胀痛、呕吐泄泻；胃肠型感冒见上述证候者。且由于藿香正气类药物的主要成分是藿香、陈皮、茯苓、甘草等，大都是平时可以吃的野草、野菜，因此是比较安全的，老人、孩子都可以服用。藿香正气类药物，比较方便的剂型是水剂和口服液，由于藿香正气水是采用酒精提取的，味道比较刺激，高血压患者、酒精过敏者以及儿童不太适合服用该剂型，藿香正气口服液经过改进不含酒精，口感也比较好，适用范围广泛。临床试验证明，该口服液的功效是可信的，因其投用经济简便，给药途径为口服，无创伤性，且无明显副作用，及早使用该口服液有利于缩短治疗时间，减少病情变化，所以，该口服液是一种值得推广的治疗外感风寒、内伤湿滞或夏伤暑湿所致的感冒的良药，同时也是一种很有开发前景的中药复方制剂口服液。 据以上所述，决定。在兰州市安宁区刘家堡建立年产100万瓶藿香正气水口服液的工厂。
课 程 设 计 说 明 书 目 录
一、设计资料
1. 设计产品简介 ??????????????????7
2. 建设规模与处理目标 ???????????????7
二、工艺设计和说明
1.工艺流程图 ????????????????????7
2.生产原料 ?????????????????????8
3.工艺流程设计原则 ?????????????????8
4.工艺流程概述 ???????????????????8
5.工艺方案的分析 ??????????????????8
三、物料衡算
1.总物料衡算 ????????????????????9
四、设备的选型
1.设备的选型 ????????????????????11
五、工厂总体设计及选图
1.厂址的选择 ????????????????????14
2.厂房总体布置 ???????????????????14
3.工厂的总体平面设计 ????????????????15
4.生产车间设计及布置原则 ??????????????16
六、废液的处理及其防治
1.废液的处理方法 ??????????????????17
七、参考文献 ???????????????????17
制药设备与工程设计设计说明书
一、设计资料
1. 设计产品的简介 1.藿香正气水口服液简介
藿香正气口服液来源于千年古方＂藿香正气散＂，精选明方,采用地道药材，10万级净化，低温萃取工艺，有效成分倍增。其解表祛暑，化湿和中。用于外感风寒，内伤湿滞，夏伤暑湿，头痛昏重，脘腹胀痛，呕吐泄泻;胃肠型感冒。还可用于解痉、镇痛、镇吐、增强细胞免疫功能、抑菌等作用。快速吸收，快速起效，是治疗和预防流感，感冒的一线用药！
本品以苍术、陈皮、厚朴(姜制)、白芷、茯苓、大腹皮、生半夏、甘草浸膏、广藿香油、紫苏叶油共同提取制的
2.藿香正气口服液的优越性
西药治疗流感、感冒的弊端和危害
A治标不治本——西药对于流感、感冒只能缓解症状，不能从根本上治疗感冒。
B 抗生素滥用——西医对流感、感冒的治疗，存在严重的抗生素滥用现象，造成“超级病毒”等耐药菌的出现，且容易造成人体菌体失调。
C 毒副作用大——西药对人体的肝肾功能均有不同程度的损害，毒副作用大。
D易反弹——西药治疗流感、感冒，症状易反复。
中药防治流感、感冒的优越性
A经典方剂，疗效显著——，藿香正气口服液来源于千年古方＂藿香正气散＂是经典方剂与现代医药创新科技的完美结合，治疗感冒疗效显著。
B 扶正祛邪，标本兼治——中医治疗原则遵循扶正祛邪，标本兼治，既可增强机体抵抗力，又可使身体恢复健康。
C 提高免疫力——藿香正气口服液假入含有特效免疫成分的中药，填补西药感冒成分上的空白。
D安全无毒副——中药选材均源自天然，植物药不含刺激、有害成分。 E无反弹——中药治疗感冒高烧，效果较安稳持久，无反弹现象。 治疗感冒
藿香正气软胶囊不只是用于感冒，中暑，肠胃炎，同时，它能调整机体的平衡状态。更体现出它的特色及优越性。快节奏的现代生活，使得人们离大自然越来越远。健康也被现代人赋予了新的内涵。看来，只有积极适应时令的变化，才
能确保身体不受疾病侵扰。平日里家中也多储备一些常用医药才能应一时之需。同时，新世纪的健康理念对古老的中医也提出了新的要求。毕竟，服务于人类的健康，才是所有中医药工作者的最终目标。藿香正气软胶囊的诞生，正是他们朝着这个目标迈进过程中所留下的闪光足迹。
3.藿香正气口服液的功效
口服液秉承传统、汲古创新，它运用传统优秀古方调理了人们的身体平衡，开拓出的新剂型又符合了现代人的口感需求。藿香正气的功效也从治疗夏天阴暑感冒、条理肠胃不和，拓展到治疗有脾胃症状的肝炎病症等等方面。藿香正气这一古老方剂，必将发挥它更广泛的功效，服务于人类。
2. 建设规模和处理目标
1） 建设规模
以生产100万支10ml藿香正气口服液生产工艺设计
2）藿香正气口服液
口服液一般制备过程是；：浸提→精制→浓缩→配液→分装→灭菌。
选用正常藿香正气口服液的包装，无须花样，建设厂房与生产线，设计工艺。以处方为准
二、工艺设计和说明
1. 工艺流程简图
图
2. 生产原料及制法
苍术80g，陈皮80g，厚朴（姜制）80g，白芷120g，茯苓120g，大腹皮120g，生半夏80g，甘草浸膏10g，广藿香油0.8ml，紫苏叶油0.4ml
【制法】以上十味，厚朴加60％乙醇加热回流1小时，取乙醇液备用；苍术、陈皮、白芷加水蒸馏，收集蒸馏液，蒸馏后的水溶液滤过，备用；大腹皮加水煎煮二次，滤过；茯苓加水煮沸后于80℃温浸二次，滤过；生半夏用水泡至透心后，另加干姜6.8g，加水煎煮二次，滤过。合并上述各滤液，浓缩至相对密度为1.10-1.20（50℃），加入甘草浸膏，混匀，加入2倍量乙醇使沉淀，滤过，滤液与厚朴乙醇提取液合并。回收乙醇，加入广藿香油、紫苏叶油及上述蒸馏液，混匀，加水使全量成1025ml，用氢氧化钠溶液调节pH值至5.8-6.2，静置，滤过．灌装，灭菌，即得。
3.工艺流程设计原则
（1） 尽可能采取先进设备，先进生产方法及成熟的科学技术成就，以保证产品质量。
（2）就地取材、充分利用当地材料，以便获得最佳的经济效果
（3）所采用的设备效率高、降低原材料消耗及水电气消耗。以使产品的成本降低。
（4）按GMP要求对药物的剂型进行工艺流程设计。
（5）药材的前处理、提取、浓缩等生产操作，按单独设立的前处理车间进行前处理工艺流程设计。
4、工艺流程的概述
此次设计任务是生产藿香正气口服液。
1、首先，对各种主料和辅料进行清洗、烘干以及粉碎
2、按生产工艺对原料进行提取、浓缩得到粗产品
3、加入辅料、配滤制成口服液
4、灭菌采用快速冷却蒸汽高温灭菌器，缩短操作时间并能消除由于爆瓶带来的不便
5、对产品进行质量检测及包装。
5. 工艺方案的分析
此工艺的优点在于：
1）采用加热回流，蒸馏萃取、热水煎提原料液中的有效成分，包合率可以达到40%~85%、保证了产品的质量，增加了有效成分的稳定性；
2）改善了藿香正气口服液的口感，提高了产品的疗效；
3）产品的生产工艺简单，适合工业上大批量生产。
三、物料衡算
1.总物料衡算
生产任务：年产100万支抗病毒口服液，每支10ml。
口服液物料计算过程，根据制法配料，每1000ml 需要苍术80g，陈皮80g，厚朴（姜制）80g，白芷120g，茯苓120g，大腹皮120g，生半夏80g，甘草浸膏10g，广藿香油0.8ml，紫苏叶油0.4ml
根据物料衡算，一套生产线，生产能力为1000支每分钟，生产时间251天，一班制，每天生产8小时，每天为一批次，生产任务量糖浆需要：
根据设备能力，每一分钟生产1000支，每天生产10×1000×60×8=4800000ml 因此:每批填料量是每1000ml的：4800000/1000=4800倍
例：苍术每批填料量=4800×80=384kg
其他物料量如下：
原料 每天理论每批填料量（kg或ml） 苍术： 384
陈皮： 384
厚朴： 384
白芷： 576
茯苓： 576
大腹皮： 576
生半夏： 384
甘草浸膏： 48
广藿香油： 3840
紫苏叶油: 1920
以上八味中药物料量共计：3312kg、5760ml
+ +
图3-1物料计算过程
四、主要设备选型说明
1.主要设备参数及特点
设备
机器特点
LP-100型自动理瓶机，系最新设计，采用机械曲线翻瓶，先进的过载安全装置，不用气泵、杜绝污染、操作简单方便、性能稳定、理瓶效率高、完全取代手工
LP-100理瓶机
操作、整体自动化程度高，是集机电一体化的自动整理塑料瓶的最佳设备，完全符合GMP规范。
操作直观方便、装量精准。变频控制、生产速度任意调整、自动计数，多种故障提示功能，自动
BZGX八泵灌装机
停机功能，无瓶不灌装。
生产能力：80-200瓶/分钟
机器参数
装量：20-100ml 装量误差：≤1.5% 旋盖合格率：≥98% 电源：220V 50HZ I、
功率：2.8 kw
重量：约2000kg
具有自动对标、自动标签检阅、 瓶子到位检测等功能，适用于圆柱型直管瓶、塑料瓶、口服液瓶
GLT贴标机
及安瓿瓶的贴标。
设备
机器特点
机器参数
该机器是制剂生产线中主要不可缺少的设备，是清洗西林瓶的专用设备，该设备是按照医药无菌粉针，冻干及口服液体产品设计而成，该设备主要采用超声波清洗，高压水喷淋、反冲、空气
全自动HDXP超声波清洗机
适应范围：西林瓶 2-50ml（100-800只/min） 工作电压：380V 50HZ 消耗功率：4KW 超声波功率：2KW
去离子水：350L/H压力
吹干，无极变频调整，运行平稳。0.3-0.4MPa 破瓶率低，能洗各种规格的瓶子，更换品种十分方便。
注射水：300L/H0.3-0.4MPa
压缩空气：压力0.3MPa 参考尺寸：2800×800×1850mm
压力
离子交换水处理设备—本产品适用于中小型去离子水，高纯
离子交换水处理设备
水，超纯水处理系统。通过有机玻璃可以观察树脂运行状况。在线电导仪随时监测水质，水的回收率较高，比较节约能耗。 在国内率先采用隧道式多层往复输送结构，使物料在干燥过程中呈准动态状态，可多次翻转、
SWG-40五层干燥灭菌机
移位。使物料干燥均匀得到了很大的提高，改善了长期以来中药丸剂应用微波技术干燥不均的状态.
流量立方/小时：0.5 流量立方/小时：≤300 出水电导（μs/cm）：0.5-10 配制：阳床-阴床-混合床
一般微波频率在 300MHZ－300GHZ
2.设备选择
由上述物料衡算及设备参数说明，选择结果如下：
1.口服液生产线选用吉首市中成制药机械厂生产的口服液灌装机。
2.型号：YG-10B 口服液灌装机适用于制药厂小剂量的酊水，糖灌装和轧盖工序，全机可完成理瓶、输瓶、定量灌装、理盖、送盖、轧盖工序。
3.全自动HDXP超声波清洗机，由济宁市亨达超生设备有限公司生产。 4.制药用水设备：离子交换水处理设备，由温州市海川机械厂生产。
5.灭菌干燥设备：SWG-40五层干燥灭菌机，由黑龙江迪尔制药器械有限公司生产。 工艺设备一览表
表4-1工艺设备一览表
序
位号
设备名称 灌装机 输液灌 输送泵 过滤器 高位灌
型号规格 YG-10B 1500L 25FB-25
0.15m HDXP SZA420/20 BAGX SWG-40 自制 GLT 2000L 25FB-25
LP-100 型号规格 HHGX
3
外形尺寸 1300×700×1400 Ф1400×3010 760×350×350
Ф200×800 2800×800×1850 3050×1200×1920 2850×1400×1570 8500×1100×1900 1200×600×800 2110×1120×1150 3000×800×800 Ф1600×3160 786×350×350
外形尺寸 1800×900×2450
数量 单机重量 单机电量/kw 1 1 2 1 1 2 2 2 1 6 1 1 1 1 1 1
140 1200 40 1800 1600 1300 50 100 1500
1.5 3.0 2.2 12.35 27 0.6 0.5（220V） 100W/220V 3.0 3 2.2 0.55
1 V0101 2 V0102 3 P0103 4 M0104 5 V0105
6 M0106 全自动洗衣机 7 M0107 远红外杀菌洗8 M0108
衣机 八泵灌装机
9 M0109 五层干燥灭菌10 T0110
机 灯检工作台
11 L0111 不干胶贴标记 12 T0112 14 V0118 15 P0119 16 M0220 17 M0221 序
位号
包装工作台 配液灌 输送泵 过滤器 理瓶机 设备名称
数量 单机重量 单机电量/kw /台1
/kg
7.5
号 W0222 液筒式洗衣机 18
19 M0223 序
位号
灌装旋盖机 设备名称 集瓶台 推瓶机 贮瓶台 灭菌柜 灯检工作台
HHG100 型号规格
J-00 CRD1 MQ-3.0 自制 GLT
外形尺寸
3030×1850×2450 1200×600×800 2000×930×1580
1 1.2
数量 单机重量 单机电量/kw 1 1 2 1 1
50
5.5 0.5(220V) 100W/220V 1.85
20 M0224 21 M0225 22 M0226 23 V0227 24 T0228
25 M0229 不干胶制动贴
签机
五、工厂总体设计及选图
1）.厂址的选择
我厂拟建于兰州市安宁区刘家堡，原因如下：
1．刘家堡环境优美，大气含尘、含菌浓度低，无有害气体，自然环境好，对药品质量无有害因素，卫生条件较好。
2．刘家堡在居民区最大频率风向的下风口，药厂所产生的废气不会对居民健康造成影响。
3．要预见的市政区域规划，药厂建在市政区域规划不影响药品质量的影响。 4．刘家堡处于兰州市，交通发达，且离原材料产地很近，方便原材料的购买与产品的出售。
5．刘家堡水、电资源丰富，将不会出现能源不足的情况。
2).厂房总体布置
1．根据《建筑设计防火规范》GBJ1s-87等规范，我厂总图布置符合防火、安全和卫生的要求。各建筑物之间离有一定的距离，生产药品的车间类别不同，它们之间的间距也设置不同。
2．我厂区内的主要道路要径直短捷 ，而且有考虑消防通道。厂区道路环形相通，厂内的主要道路为双车道。人流和物流之间 ， 货流和货流之间尽可能避免了交叉和迂回。
3．我厂生产厂房布置在厂区环境清洁区域，不让厂区的地面、路面及运输不对药品的生产造成污染。
4．根据产品的工艺特点和防止秤时交叉污染，合理布局、间距恰当。我厂原料药生产区应置于制剂秤区的下风侧。车间仓库等的分布是根据药物的流程安排的。
5．我厂厂房与道路之间应有一定距离的卫生缓冲带，缓冲带种植了草坪，绿化设计做到“土不见天”。最大限度的减少空气中的微粒，防止污染药物。 6. 我厂车辆的停车场设在办公区前，远离药品生产厂房，防止发生爆炸。 7. 本厂涉及到中药提取，有残渣生成，为防止污染，生产废弃物的回收是独立设置的。
3).工厂的总体平面设计
根据生产发展需要，首先要进行厂区划分，确定全厂建筑厂房，构建物，道路，堆场管路管线及绿化美化等设施在厂区平面上的相互位置。
工厂的总体平面设计不仅需要如下依据： 1审批的设计任务书。 2厂址的选择报告。
3厂址总体平面布置方案草图。 4生产工艺流程简图。 平面的设计还需要一些要求： 1符合生产流程的要求。
2生产主厂房处于占地面积较大的中心地带。 3考虑地区主风向的影响。
4人流货流通道的分开，避免交叉。 5遵循城市规划的要求。 6符合国家有关规范和规定。
4).生产车间设计及布置原则
1、要求
(1)生产设备要按工艺流程的顺序配置，在保证生产要求、安全及环境卫生的前提下，尽量节省厂房面积与空间，减少各种管道的长度。
(2）保证车间尽可能充分利用自然采光与通风条件，使各个工作地点有良好的劳动条件。
(3）保证车间内交通运输及管理方便。万一发生事故，人员能迅速安全地疏散。 (4）厂房结构要紧凑简单，并为生产发展及技术革新等创造有利条件。 2、原则
(1）各工序的设备布置要与主要流程顺序相一致，是生产线路成链状排列而无交叉迂回现象，并尽可能自流输送，力求管线最短。
(2）注意改善操作条件，对劳动条件差的工段要充分考虑朝向、风向、门窗、排气、除尘及通风设施的安装位置。设备的操作面应迎着光线，使操作人员背光操作。
(3）辅料制备车间应与适用设备靠近，但如液氯汽化、制漂等有污染和粉尘部分，应有墙与车间隔开，应有通风等必要的设施。
(4）冬天无严重冰冻地区的工厂可考虑把不适宜在车间内布置的设施，布置在室外。高压容器等有爆炸危险的设备应布置在室外。并有安全报警和事故排空等安全措施。
(5）相互联系的设备在保证正常运行、操作、维修、交通方便和安全条件下，尽可能靠近。
(6）设备与墙柱之间的间距，无人通过最小500mm，有人通过最小800mm (7）泵与泵之间间距一般1000mm，泵组之间间距约1500mm。 (8）设备的安装位置不应骑在建筑物的伸缩缝或沉降缝上。
(9）发散有害物质、产生巨大噪音和高温的生产部分应同一般的生产部分适当的隔开，以免互相干扰。
(10）要统一安排车间所有操作平台、各种管路、地沟、地坑及巨大的或震动大的设备基础，避免同厂房基础发生矛盾。
(11）操作平台的宽度应大于500mm，平台向上距梁底或楼板的距离应大于2000mm，平台下若走人或有设备需检修，平台底部净高不应小于2000mm。 (12）合理安排厂房的出入口，每个车间出入口不应少于2个，厂房大门的宽度应比所需通过的设备宽度大200mm左右，比满载的运输工具宽度要大600~1000mm，总的宽度不应小于2000~2500mm。 (13）要考虑必要的锥料面积。
(14）遵守国家的有关劳动卫生及防火安全等方面的各项规定，《建筑设计防火规范》。
(15）要考虑到厂房扩建的需要。
(16）在满足生产工艺需要的同时，设备布置要尽量符合建筑结构标准化要求，18m以下，采用3m的倍数，18m以上采用6m的倍数，多层厂房跨度和柱距均以6m进位，高度应为300mm的倍数。 (17）车间布置相关专业的要求。
六、废液的处理及其防治
废液的处理方法
选用国进口整套的污水处理循环系统，最大量的减少了污水的排放，同时，我厂排放的污水也将符合国家级相关标准。
七、参考文献
《中国药典2010》版 国家药典委员会 编. 中国医药出版社 《中国药典2005》版 国家药典委员会 编. 中国医药出版社 王志祥.制药工程学. 北京:化学工业出版社.2008:202-210.
娄爱娟,吴志泉,吴旭梅.化工设计.上海:华东理工大学出版社，2002:179-196. 唐艳辉，梁伟.药物制剂生产专用设备及车间工业设计.北京:化学工业出版 社,2002:109-123. 万方数据库
中国化工机械网 中国机械设备网 中国制药装备协会 中华制药机械网
范文三：制药工程课程设计
题目(中文): 年产【520】万支国内销售产品B冻干制剂车间设计
学生姓名:李彩红、朱巧丹、邓康、陈冬梅
学 号: 1111402026、 1111402027、
1111402028、 1111402029
系 别: 化学与化学工程系
专 业: 制药工程
指导教师: 刘 艳
起止日期: 2013.11.04——2013.11.28
2013年11月04日
设计任务书
一、 设计题目
年产【520】万支国内销售产品B冻干制剂车间设计 二、 项目背景
某药业股份有限公司注射制剂工厂2期新建项目,计划在2018
年建设完成化学冻干注射制剂生产车间工程项目。该车间拟生产
新品种,市场预测2018年国内外销售量如下表1,
表1 拟生产计划
品种 剂型 国内销售 海外销售
— 产品B 冻干制剂 520万支
三、 设计目标
适用,设计和工程能够避免冻干制剂的产品污染、混淆与人为差错的发生,对生产物流与人流进行优化设计。
高效,根据现有2个产品的特性,分析确定不同生产班次,3班制或2班制,的生产运行策略,对生产运行模式进行优化设计,最大程度提高设备利用率。
方便,便于生产操作、物料与产品转运,公用系统便于监控和维护。
经济,尽可能采用民族品牌设备,采用标准或改装工艺设备,运用精益原则进行车间布置及相关配套基础设施的设计,最大程度降低项目投资与运行费用。
扩展,应有扩展生产能力的可能。
集成,布置设计中能够将生产运行模式、物料转运方式、设备及辅助设备、公用工程系统与建筑结构进行高度集成。 四、 设计内容
,1,设计说明书,内容至少包括以下信息,
a.设计方案的理念与整体思路
b.项目团队人员组成,人员名单、简介与工作分工,
c.设计方法说明
d.项目设计的工作周计划
e.生产班次设计,3班制或2班制,,生产运行策略分析,2种生产班次的产品批量设计、年生产能力计算、批产品生产周期安排作业排序等计算。确定各生产工序,如配液,CIP,SIP,、灌装机、冻干机及转运系统、扎盖机的设备能力及设备数量,在此分析基础上选择一种生产班次作为后续设备选型与工艺布置设计基准,并说明选择的理由。
f.根据确定生产批量与灌装速度,对不同配液系统,CIP/SIP,、冻干机及进出料方式的实现方法进行设计,设计内容包括工艺流程、工艺原理、工艺设备模式与系统设计,应有2种以上实现方案的论证评价对比分析,并对选定系统与设备编制相应的设备用户要求文件,URS,。
g.编制设备表,包括生产工艺设备的名称、型号、供应商名称、性能、设备外型尺寸、安装工序等信息。
h.阐述布置方案的形成过程,如设施布置区域功能及相互关系分析,生产区域房间的功能分析与房间清单,对最终布置的工艺方案进行设计说明,并对最终布置方案的可行性、符合性、经济性等方面进行评价。
,2,设计图纸,内容至少包括以下信息,
a.各个楼层的工艺平面设备布置图,图纸上应当包括生产工艺房间、工艺设备的信息,包括相关的安装位置、设备与房间尺寸标注信息,对于公用工程可采用方框标示其安装外置与设备数量等信息,并有一定的合理性。
b.生产人流与物流图,标注出物料、产品、成品与人员的流向。
c.生产区域的洁净等级分区图,并用不同的颜色标示,并注明不同洁净等级之间压差。
d.生产车间立面布置图,标示各个楼层的立面设备布置信息。 ,3,文档软件要求,
a.设计说明书,使用Word文件采用A4页面。
b.各种图纸AUTOCAD2006版以上软件制作,图幅采用A2。
目录
一( 项目设计 ................................................................................................................................ 1
1.1设计思想 .............................................................................................................................. 1
1.1.1设计原则 ........................................................................................................................... 1
1.1.2设计依据 ........................................................................................................................... 1
1.1.3产品规格及特性 ............................................................................................................... 2
1.1.4 工艺流程图 ............................................................................................................................ 3
二( 物料衡算 .................................................................................................................................. 5
2.1 计算基准..................................................................................................................... 5
2.2基础计算数据 .............................................................................................................. 5
2.3 物料衡算 ................................................................................................................... 5
2.4 生产班次设计 .................................................................................................................... 10
三( 生产工艺描述 ...................................................................................................................... 11
3.1胶塞的洗涤硅化灭菌与干燥 ............................................................................................. 11
3.2西林瓶的清洗和灭菌 ......................................................................................................... 12
3.3铝盖的准备 ........................................................................................................................ 13
3.4工器具的灭菌消毒处理 ..................................................................................................... 13
3.4.1灌装机零部件的处理 ...................................................................................................... 13
3.4.2维修工具灭菌处理 .......................................................................................................... 14
......................................................................................................................... 14 3.4.3其它处理
3.5 灌装 ................................................................................................................................ 14
3.6 冷冻干燥 ........................................................................................................................... 15
3.7轧盖 ................................................................................................................................... 15
3.8灯检 ................................................................................................................................... 16
3.9贴标签 ............................................................................................................................... 16
3.10包装 ................................................................................................................................. 16
3.11清场.................................................................................................................................. 17
四(工艺设备计算与选型 ............................................................................................................... 18
4.1工艺设备选型与设备选型原则 .................................................................................. 18
4.2工艺设备设计与选型的步骤 ...................................................................................... 18
4.3主要设备选型与计算 ................................................................................................. 19 4.4主要操作间的位置和要求.......................................................................................... 24 4.5主要生产设备及型号一览表 ................................................................................................. 25
五( 车间工艺平面布置说明 ......................................................................................................... 27
5.1车间设置 ............................................................................................................... 27
5.2车间设计GMP要求 ....................................................................................................... 275.3车间技术要求 ...................................................................................................................... 29
六(参考文献 .................................................................................................................................. 31
七,附录,图纸...........................................................................31
八,人员分工............................................................................36.
一( 项目设计
1.1设计思想
1.1.1设计原则
,1,本设计为冻干车间,在设计中应严格遵照《GMP》和《医药工业洁净厂房设计规范》等相关标准进行设计。
,2,制剂车间在厂区中布置应合理。应使车间人流、物流出人口尽量与厂区人流、物流道路相吻合,交通运输方便。
,3,为保证控制区的洁净度要求,采用全封闭的空调系统。
,4,车间平面布置在满足工艺生产,GMP、安全、防火等方面的有关标准和规范条件下尽可能做到人、物流分开,工艺路线通顺、
[1]物流路线短捷、不返流。
,5,对设备的选择,应考虑其是否能够完成生产任务,且具有节能高效,经济方便,实用可行,符合GMP生产等优点。
,6,遵守防火,安全,卫生,环保,劳动保护等相关规范制度。[2]
,7,严格质量管理制度,推行质量责任制,严格工艺设计质量。
,8,安全门的设置,设置参观走廊和洁净走廊时就要考虑相应的安全门,它是制药工业洁净厂房所必须设置的,其功能是出现突然情况时迅速安全疏散人员,因此开启安全门必须迅速简捷。 1.1.2设计依据
,1,根据老师下达的设计任务书。
,2,GMP实施指南、《医药工业洁净厂房设计规范》、《建筑设
- 1 -
计防火规范》、《建筑给排水规范》、《工业企业照明设计标准》、《工业
[2]企业采暖通风和空气调节设计规范》等多种设计规范和管理规范。 ,3,有关的设计基础资料。如设计规模、产品方案、生产工艺
流程、车间组成、运输要求、劳动定员等工业生产工艺资料等。
1.1.3产品规格及特性
表1 拟生产计划
品种 剂型 国内销售 海外销售
— 产品B 冻干制剂 520万支
一般特性
颜色 无色
~1 密度
7~10.5 pH值
粘度 类似于水的液体
稳定性 有相应数据
气味 无味
物理-化学-机械-生物特性,
温度 准备和储存需要冷藏环境,产品
B?7?
光敏性 不敏感,不需要深色玻璃 氧化性 配制,灌装工艺过程用氮气保护 不锈钢或其他常用材质 不敏感
- 2 -
机械剪切 无要求 其它 无要求 清洁特性
水溶性 易溶
清洁性 WFI(8?)和WFI(80?)
主要包装材料
5mL(?16?0.15mm) 西林瓶
标示装量
产品B 1mL,5mL西林瓶,
产品冻干周期
18h 产品B
1.1.4 工艺流程图
- 3 -
- 4 -
二( 物料衡算
2.1 计算基准
物料衡算的计算基准,药物制剂车间通常以一日产量为基准,年生产日视具体情况而定,该工厂每年根据节假日、设备维护与无菌工艺验证时间,全年生产时间为40周,以此为基准进行物料衡算。 2.2基础计算数据
倒班方式一,3班制,天,每天生产时间24h,0:00-24:00,,每周工作5天,
年工作日 200天/年 8小时/班 3班/天
倒班方式二,2班制,天,每天工作时间16h,7:00-23:00,,每周工作7天,
年工作日 280天/年 8小时/班 2班/天 2.3 物料衡算
? 冻干注射制剂车间产量,三班倒,
年产量,520万支/年
倒班方式一,每天产量=520万支/200天=2.6万支
每小时产量=2.6万支 /24小时=0.108万支
选用5 mL制西林瓶, 1 mL /瓶。
每天冻干注射制剂产量=1 mL×26000=26000ml=26.0L
各步损耗,灌装0.5,,轧盖0.6%,目检与包装1.25,。
计算每天投料如下,
每天的冻干注射制剂产量,26.0 L
- 5 -
目检与包装过程,26?(1-1.25%)=26.329 L
2.6万?(1-1.25%)=2.633万
损失,26.329×1.25%=0.329 L 轧盖过程,26.329?(1-0.6%)=26.488 L
2.633万?(1-0.6%)=2.649万
损失,26.329×0.6%=0.158 L 灌装过程,26.488?(1-0.5%)=26.621 L
2.649万?(1-0.5%)=2.662万
损失,26.488×0.5%=0.132L
因此每天的投料为26.621 L
2.6621万瓶/天
按每天24小时计算,各设备的生产能力约等于1109瓶/h,即可满足生产需求。
每天的投料量不应少于26.63L才能满足年生产需求。
损耗,西林瓶 0.6% 纸盒 0.6%
日消耗西林瓶,26621?(1-0.6%)=26783个
- 6 -
日消耗纸盒,26783?10?2679个,10支/盒,
? 冻干注射制剂车间产量,两班倒,
年产量,520万支/年
倒班方式二,每天产量=520万支/280天=1.857万支
每小时产量=1.857万支 /16小时=0.116万支 选用5 mL制西林瓶, 1 mL /瓶。
每天冻干注射制剂产量=1 mL×18570=18570ml=18.57L
各步损耗,灌装0.5,,轧盖0.6%,目检与包装1.25,。 计算每天投料如下,
每天的冻干注射制剂产量,18.57 L
目检与包装过程,18.57?(1-1.25%)=18.81 L
1.857万?(1-1.25%)=1.881万
损失,18.81×1.25%=0.235 L 轧盖过程,18.81?(1-0.6%)=18.924L
1.881万?(1-0.6%)=1.892万
损失,18.81×0.6%=0.113L 灌装过程,18.924?(1-0.5%)=19.019 L
- 7 -
1.892万?(1-0.5%)=1.902万
损失,18.924×0.5%=0.095 L
因此每天的投料为19.019L
1.9019万瓶/天
按每天16小时计算,各设备的生产能力约等于1189瓶/h,即可满足生产需求。
每天的投料量不应少于19.02L才能满足年生产需求。
损耗,西林瓶 0.6% 纸盒 0.6%
日消耗西林瓶,19019?(1-0.6%)=19134个
日消耗纸盒,19134?10=1913.4个,10支/盒,
在两种倒班方式各步损耗,灌装0.5,,轧盖0.6%,目检与包装1.25,都一样的情况下,三班制的原计算每天投料量为26.0L,在考虑到损耗情况下为每天投料26.63L,其间误差为,26.63-26.0,/26.63×100%=2.366%,两班制的原计算每天投料量为18.57L,在考虑到损耗情况下为每天投料19.02L,其误差为,19.02-18.57,/19.02×100%=2.367%
- 8 -
按照物料衡算得知三班制的为2.662万瓶/天,按每天24小时计算,各设备的生产能力约等于1109瓶/h,二班制的为1.902万瓶/天,按每天16小时计算,各设备的生产能力约等于1189瓶/h。
西林瓶和纸盒的消耗,三班制日消耗西林瓶,
26620?(1-0.6%)=26783个; 纸盒,26783?10=2678.3个,10支/盒,
则在200天后,共消耗26783×200=5356600个西林瓶,纸盒2678.3×200=535660个
两班制日消耗西林瓶,19020?(1-0.6%)=19134个
日消耗纸盒,19135?10=1913.4个,10支/盒,
则在280天后,共消耗19134×280=5357520个西林瓶,纸盒1913.4×280=535752个
西林瓶消耗,两班制比三班制多920个,按照阿里巴巴批发价一角钱一个则需多花92元,纸盒多92个,总共多出100元左右。
假设员工工资按照十元每小时,且都只算工作日的工资,则三班制的需要80×3×200=48000元,两班制的为80×2×280=44800元,两班制比三班制少花费3200元。
- 9 -
2.4 生产班次设计
采取倒班方式二, 2班制,天,每天生产时间16h,7:00-23:00,,每周工作7天。(计算如上)
原因,通过上述计算可得知按经济效应来说,选择二班制比选择三班制总体花钱要少,当然是除仪器维修费外等。就每小时的生产能力来说,二班制的比三班制的要强。就工作机器来说,适当的让机器休息比连续高强度运转5天好点等等,因此选择两班制。
- 10 -
三( 生产工艺描述
3.1胶塞的洗涤硅化灭菌与干燥
,1,粗洗,首先经过滤的注射用水进行喷淋粗洗3-5分钟,喷淋水直接由箱体底部排水阀排出。然后进行混合漂洗15-20分钟即可,混洗后的水经排污阀排出。
,2,漂洗1:粗洗后的胶塞经注射用水进行10-15分钟漂洗。
,3,中间控制,漂洗1结束后从取样扣取洗涤水检查可见异物应合格,如果不合格,则继续用注射用水进行洗涤合格。
,4,硅化,加硅油量为,0-20ml/箱次。硅化温度为>=80?
,5,漂洗2,硅化后,排完墙体内的水后,再用注射用水漂洗10-15分钟。
,6,中间控制,漂洗2结束惠普从取样扣取洗涤水检查可见异物,如果不合格,则继续用注射用水进行洗涤至合格。
,7,灭菌,蒸汽湿热灭菌,温度大于121,时间大于15分钟。
,8,真空干燥,启动真空水泵使真空压力不大于0.09Mpa抽成真空,抽抽成后打开进气阀,这样反复操作直至腔体内温度达55方可停机。
,9,出料,将洁净胶塞盛于洁净不锈钢桶内并贴上标签,标明品名、清洗编号、数量、卸料时间、有效期,并签名,灭菌后胶塞应在24 小时内使用。
,10,打印,自动打印记录并核对正确后,附于本批生产记录中。
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在瓶塞使用前应该进行其可见异物,经检查合格后方可使用,QA取胶塞样品,检查其干重无菌。
3.2西林瓶的清洗和灭菌
,1,理瓶,将人工理好的西林瓶慢慢放入分瓶区。
,2,粗洗,瓶子首先经超声波清洗,温度范围50-60.
,3,精洗,用压缩空气将瓶内、外壁水吹干,用循环水进行西林瓶内、外的清洗,再用压缩空气将西林瓶内、外壁吹干,然后用注射用水进行两次内壁冲洗,再用洁净压缩空气把西林瓶外壁上的水吹净。
,4,检查,操作过程中,一定要控制以下项目
——检查各喷水、气的喷针管有无堵塞,如有急事用1mm铜针通透。
——检查西林瓶内外所有冲洗部件是否正常。
——检查纯化水和注射用水的过滤器应符合要求
——检查注射用水冲瓶时的温度和压力
——检查压缩空气的压力和过滤器。
,5,洗瓶中间控制,在洗瓶开始时,取洗净后10个西林瓶目检洁净度符合要求,要求每班检查两次,并将检查的结果记录于此批生产记录中。
,6,灭菌洗净的西林瓶在层流保护下送至隧道灭菌烘箱进行干燥灭菌,灭菌温度>=350,灭菌时间5分钟以上,灭菌完毕后出瓶,
- 12 -
要求出瓶温度<=45.>
,7,查看,灭菌过程中不断查看
——预热段,灭菌段,冷却段的温度是否正常。
——个阶段过滤器的性能,风速和风压有无变化。 3.3铝盖的准备
,1,工作区已清洁,不存在任何与现场操作无关的包装材料,残留物与记录,同时审查该批生产记录及物料标签。
,2,根据批生产指令领取铝盖,并检查其是否有检验合格证,包装完整,在十万级环境下,检查铝盖,将已变形,破损,边缘不齐等铝盖拣出存放在指定地点。
,3,将铝塑盖放于臭氧灭菌柜中,开启臭氧灭菌柜70分钟。灭菌结束后将铝盖放入带盖容器中,贴上标签,标明品名,灭菌日期,有效期待用。
3.4工器具的灭菌消毒处理
3.4.1灌装机零部件的处理
,1,灌装机的可拆卸且可干热灭菌的零部件用注射用水清洗干净后,放入对开门百级层流灭菌烘箱干热灭菌,温度180oC以上保持2小时,取出备用。
,2,灌装机可拆卸不可热压灭菌的零部件用注射用水冲洗干净后,用75,乙醇擦洗浸泡消毒处理。设备不可拆卸的表面部分每天
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用75%消毒液进行擦试消毒处理。
,3,其它不可干热灭菌的工器具在脉动真空灭菌柜中121?灭菌30分钟,后转入无菌室。
3.4.2维修工具灭菌处理
进无菌室的维修工具零件不能干热灭菌的,必须经消毒液消毒或紫外照射30min以上方可进无菌室。
3.4.3其它处理
纸张、眼镜经紫外照射30min以上方可进入无菌室。 3.5 灌装
(1,按下主电机驱动按钮,观察各运动部位转动情况是否正常,充填轮与装粉箱之间有无漏粉,并及时给予调整。
,2,调试装量,调整好装量后,每台机器抽取每个灌装头各5瓶,检查装量情况,调试合格后方可正式生产。
,3,西林瓶灭菌后由隧道烘箱出口至转盘,目视检查将污瓶破瓶捡出,倒瓶用镊子扶正。
,4,西林瓶在百级层流的保护下直接用于药粉的灌装,灌装后压塞,操作人员发现落塞用镊子人工补齐。
,5,装量差异检查,每隔30分钟取5瓶进行检查,装量应在合格范围。如发现有飘移,在线微调,如检查超过标准装量范围,通知
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现场QA,对前一阶段产品进行调查。如发现不合格的应将前10分钟的瓶子全部退回按规定处理。
,6,在灌装过程,发现灌装后的产品是有落塞和装量不合格等现象,及时挑出,作为不合格品处理。
,7,灌装期间,操作人员要求每30分钟用75%酒精手消毒一次。
,8,装量的计算,标准装量。
,或者在灌装时以干燥消毒灭菌的空瓶在灌装传送带先经检查,将不合格挑出,合格瓶送至灌装机进行装粉及压橡胶塞, 3.6 冷冻干燥
经灌装后,将产品送入冻干机,进行冷冻干燥。将处理好的产品溶液在干燥向箱内预冻,温度应低于产品的低共熔点10?~20?C,同时将冷凝器温度下降至-45?C以下,启动真空泵,当真空度达到13.33?Pa以下时关闭冷冻机,通过搁板下的加热系统缓缓升温,以提供制品升华过程中所需的热量,制品的温度逐渐升高至温度逐渐升高至低共熔点一下约3?~7?C时,为此温度直至除去自由水。然后再进行一次解析干燥,除去部分结合水。
3.7轧盖
已灌粉盖塞的合格的中间产品随网带传出无菌间,在轧盖间轧盖,要求轧盖要平滑,无皱褶、无缺口,并用三手指直立捻不松动为合格,若发现轧口松动、歪盖、破盖应立即停机调整。
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3.8灯检
逐瓶灯检轧好盖的中间产品,将不合格品挑出,每1小时将灯检情况记录于批生产记录中,在灯检岗位必须查出破瓶、轧坏、异物、色点、松口、量差等不合品。
3.9贴标签
将检验合格的产品送到贴标签工序上,由贴标签操作员将半成品送到贴签机进行贴标签操作,并将没有贴好标签的半成品剔除,然后由操作人员将半成品送到未包装品暂存室。
3.10包装
,1,装小盒,或中盒,、小盒,或中盒,打印,按批包装指令在小盒,或中盒,上打印产品批号、生产日期和有效期至,并将第一个打码合格并经班长QA核对签名的小盒,或中盒,附于批记录中。然后在每个小盒,或中盒,上手工盖箱号。装塑托时需装好说明书,装中盒时应贴好封口签
,2,装大箱,打包,单支包装产品需先过塑后装箱,打包。大箱打印,按批包装指令在包材打印记录上打印产品批号、生产日期、有效期至。将包材打印记录交班组长及QA核对签名,附于批生产记录,并正式打印大箱。
,3,将大箱用胶带封底后放上垫板。胶带长度为每边5,10cm,不得盖住打印内容,
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,4,装大箱,将包装好的中盒放于大箱内,不得倒置,放入核对正确的产品合格证一张。包装完毕,将包装记录附入本批批记录中。
,6,包装检查,包装质检员对已装箱的每箱产品按要求进行检查。检查完一箱,在产品合格证上签名。全部检查完毕,将包装检查记录附入本批批记录中。
,7,封箱,用胶带对检查合格后的产品封箱,胶带长度为每边5,10cm,不得盖住打印内容,
,8,打包,平行打包两条打包带,打包带距边10,15cm,松紧适宜,按顺序码放于托盘上,批号朝外。
,9,入库待检,填写成品完工单和请验单,成品入库待检。 注,对于部分产品,在装盒后,还需进行塑封,然后再装箱。 3.11清场
每一批生产结束之后每一个工序与岗位都必须进行清场,配液岗位、灌封岗位由该岗位操作人员按照清场SOP进行清场,并填写生产记录与签名,洗瓶洗胶塞岗位按洁净区D区要求进行清场,外包岗位按一般生产区清场要求进行清场,整理填写批包装记录与签名。由清场负责人检查合格后,悬挂清场合格牌后方可离开岗位。
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四(工艺设备计算与选型
工艺设备设计、选型与安装是工艺设计的重要内容,所有的生产工艺都必须有相应的生产设备同时所有的生产设备都是根据生产工艺要求而设计选择确定的。所以设备的设计与选型是在生产工艺确定以后进行。
制药设备可分为机械设备和化工设备两大类,一般说来,药物制剂生产以机械设备为主(大部分为专用设备),化工设备为辅。目前制剂生产剂型有片剂、针剂、粉针、胶囊、冲剂、口服液、栓剂、膜剂、软膏、糖浆等多种剂型,每生产一种剂型都需要—套专用生产设备。 4.1工艺设备选型与设备选型原则
,1,满足设计产品生产规模并适当考虑建设专业主要发展需要,
,2,满足《药品生产质量管理规范》中有关设备选型的要求,
,3,设备先进可靠,节能安全,环境污染少,操作维修方便,
,4,设备材质的选择应满足物料的要求,如耐腐蚀,及不对物料造成污染,无毒副作用,
,5,对有洁净需求的设备,与物料直接接触部分材质应为不锈钢。
4.2工艺设备设计与选型的步骤
设备选型应该以下步骤,首先了解所需设备的大致情况,国产还是引进,使用厂家的使用情况,生产厂家的技术水平等,其次是搜集所需资料,目前国内外生产制剂设备的厂家很多,技术水平和先进程度也各不一样,要做全面比较,再次,核实与本设计所要求的是否一
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致,最后到设备制造厂家了解其生产条件和技术水平及售后服务等。总之,首先要考虑设备的适用性,使用能达到药品生产质量的预期要求。
4.3主要设备选型与计算
先进的工艺优良的产品必须有精良的设备作保证,GMP也要求使用符合其标准的设备。设备是根据我们的生产任务和设备的生产能力的对比而选定的。一般情况下,所选设备的生产能力应大于生产任务。本设计所选设备大部分是从网上搜索、比较得出的。主要设备选
[11-12] 择如下,
,1, 过滤器
药液过滤器达到提纯,灭菌、澄清等精滤、脱活性碳、除微粒、半精滤的要求,直接选用微孔滤膜,可不经微孔薄膜过滤器过滤可达到无菌过滤之目的,在医药行业广泛应用。外壳材料为不锈钢,符合GMP标准。可选用常宏制药机械设备厂生产的药液过滤器,主要参数,
Ф100 规格mm
10 层数
0.8 水流量,T/h,
600*300*600 外形尺寸,mm,
0.15 工作压力,Mpa,
0.8 滤膜孔径,um,
,2,隧道灭菌烘干箱
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在制药、医药行业GMP管理中,对药品及与药品接触的器具进
行灭菌、消除热源。可选用上海旭发制药机械有限公司生产的
GMSU隧道灭菌烘干箱,设备参数如下,
名称 GMSU-6208 设备规格 生产能力10000瓶/时
4880*1220*2100 外形尺寸,mm,
工作温度,?, 常温-250
100 净化等级,级,
30 电加热功率,kw,
1 数量,台,
厂家 上海旭发制药机械有限公司
,3,全自动胶塞清洗机
根据计算每天处理量为1.9万支,故可选一台由济宁盛源超声电子有限公司生产的型号为XYJS的全自动胶塞清洗机,具体参数如下,
生产厂商 机器型号 处理能力 基本尺寸
,mm)
XYJS 2500*2100*2400 济宁盛源超铝盖,1-4W/
声电子有限次
公司 胶塞,1-10W/
次
,4,洗瓶机
洗瓶机自动完成从进瓶、注射用水清洗、瓶外壁精洗、瓶内
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壁精洗到出瓶的全套生产过程。其方法是采用全自动超声波清洗机,然后通过一系列喷针、喷嘴对玻璃瓶的内壁外壁喷射循环用水、注射用水和压缩空气。可选用济宁万和超声电子设备有限公的全自动超声波清洗机,设备参数如下,
QCL80A 型号
2-100ml 适用规格
生产能力 2-100ml,200-1000瓶/分,
0.3-0.4Mpa 注射用水压力,300L/h,
2-4kw 功率
0.3Mpa 气流压力
,5,灌装机
灌装机适用于各制药厂、化工厂等对安瓿瓶拉丝封口之包装装使用。结构简单,操作方便,在使用中遇到有缺瓶时,有自动止灌装置,可避免药液浪费。可选择湖南省长沙市常宏制药机械设备厂生产的CHJX-10系列西林瓶灌封机,设备参数如下,
CHJX-10 型号
5-30ml 适用规格
生产能力 2800瓶/小时
1300×700×1400mm 尺寸
380V/0.37KW 电源/功率
140kg 重量
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,6,冷冻干燥机
选取上海玉成干燥设备有限公司的药用真空冷冻干燥机,其生产能力是2000瓶/时,日产2000*16=32000,选取一台即可。
设备名称 设备规格 尺寸,mm, 公司名称 药用真空冷冻生产能力20001800*1020*2190 上海玉成干燥干燥机 瓶/时 设备有限公司
,7,轧盖机
DZG-I西林瓶轧盖机均为不锈钢材料制造,滚轮强度大,耐磨损,使用寿命长,所轧的瓶铝盖密封性好。适合口服液瓶铝盖、二毫升瓶铝盖、太太口服液瓶铝塑盖、青霉素瓶铝盖、喷雾管铝盖、喷雾管铝盖等轧盖。符合GMP要求。可选用吉首市中诚制药机械厂的西林瓶压盖机。
DZG-I 型号
适用范围 6-33mm玻璃瓶封口 生产能力 20-40瓶/分钟
0.6Mpa 气压
450*400*600 外型尺寸(mm)
35kg 重量
,8,灯检机
西林瓶灯检机是粉针产生线上不可缺少的专用设备,它能进一步
- 22 -
检查灭菌后的西林瓶体内部,由操作人员目测有缺陷的西林瓶,进一步保证药品的质量。可选用长沙市岳麓区创正机械有限公司的西林瓶灯检机。
可检异物 玻璃屑、纤维、毛发、不溶物
外观检测 顶部形状缺陷
5-20ml 适用规格
?40μm 检测精度
生产能力 10-300瓶/分钟
360W 功率
,9,贴标机
贴标机,是以粘合剂把纸或金属箔标签粘贴在规定的包装容器上的设备。贴标签机是现代包装不可缺少的组成部分。目前我国生产贴标机的种类正在逐步增加,技术水平也有了很大的提高,已从手动、半自动贴标的落后局面,转向自动化高速贴标机占据广大市场的格局。可应选用上海依沃机械有限公司EV-TS200A全自动双面贴标机。
EV-TS200A 型号
60-200pcs/min 贴标速度
110/220V 1.5HP 50/60HZ 电源
印字机用气源 5kg/c?
2800*1450*1360 外型尺寸(mm)
,10,包装机
采用PLC可编程控制器,使整机运行程序化,并配有打码机在
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包装时能在外包装上打上生产批号、生产日期、有效期至等文字。该机和手工制袋包装相比,每袋可节约成本20%。我公司科研人员还设计了一种能够适合各种规格铝塑药版的自动加料器,并装有缺版、压版废版剔除装置,提高该机的全自动化程度,实行流水作业。各项性能指标符合"GMP"规格要求。可选用瑞安市昊腾机械有限公司的GZB药品包装机。
GZB 型号
生产能力 30-120包/分钟
220V 电源
680kg 机器重量
3500*640*1600 外型尺寸(mm)
4.4主要操作间的位置和要求
序号 工艺步骤 洁净级别
药液配制 C级 1
除菌过滤 B级背景下A级 2
C级,洗瓶,
洗瓶 3
C级背景下A级,隧道烘箱,
灌封半加塞 B级背景下A级 4
冻干 B级背景下A级 5
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出箱 B级背景下A级 6
轧盖 C级背景下A级 7
灯检、贴签 D级 8
包装 D级 9
4.5主要生产设备及型号一览表
设备名称 型号 数量
\ 1 过滤器
CHJX-10 1 灌封机
QCL80A 1 洗瓶机
DZG-I 1 压盖机
GMH-I 1 灭菌烘干箱
\ 1 灯检机
EV-TS200A 1 贴标机
GZB 1 包装机
XYJS 1 全自动胶塞清洗机
1 药用真空冷冻干燥机 编号6502
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1 冷冻干燥传送带 编号6501
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五( 车间工艺平面布置说明
5.1车间设置
厂房是药品生产的根本条件,在GMP认证检查中占据重要的位置。WHO的GMP对厂房要求的原则是,厂房选址、设计、施工、改造和保养适合生产操作。其布局及设计必须以降低差错的危险性和能有效地清洁和保养为目标,为的是避免交又污染。
避免对产品质量有任何不良影响。《药品生产质量管理规范,2010年修订,》,以下简称GMP)第九条明确指出,“厂房应按生产工艺流程及所要求的空气洁净级别进行合理布局”。这就要求厂房工艺布局按生产过程和操作程序,做到物顺其流,人行其畅。既物料按生产流程顺序,以最短的路线传递,避免往返交叉。工作人员上岗路线尽量短,不穿岗,避免迂回曲折。最大限度地减少差错和交叉污染。工艺布局不当不仅会导致操作不便,人流物流混乱,造成差错、污染,也不利于设备的安装、清洗、维护、检修,而巨影响净化空调的气流组织,增加能源消耗和建设成本。
5.2车间设计GMP要求
,1,粉针剂的生产工序包括,原辅料的擦洗消毒、西林瓶粗洗、精洗、灭菌干燥、胶塞处理及灭菌、铝盖洗涤及灭菌、分装、轧盖、灯检、包装等步骤,按GMP规定其生产Z域空气洁净度级别分为100级、1万级和10万级。其中无菌分装、西林瓶出隧道烘箱、胶塞出
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灭菌柜及其存放等工序需要局部100级层流保护,原辅料的擦洗消毒、瓶塞精洗、瓶塞干燥灭菌为1万级,瓶塞粗洗、轧盖为10万级环境。
,2,车间设计要做到人、物流分开的原则,按照工艺流向及生产工序的相关性,有机地将不同洁净要求的功能区布置在一起,使物料流短捷、顺畅。粉针剂车间的物流基本上有以下几种,原辅料、西林瓶、胶塞、铝盖、外包材及成品出车间。进入车间的人员必须经过不同程度的更衣分别进入1万级和10万级洁净区。进出粉针剂车间人、物流路线,见图,所示。
,3,车间设置净化空调和舒适性空调系统能有效控制温、湿度,并能确保培养室的温、湿度要求,若无特殊工艺要求,控制区温度为18,26?,相对湿度为45,,65,。各工序需安装紫外线灯灭菌。区域划分药品生产厂房不得用于生产对药品质量有不利影响的非药用产品。洁净区的称量室、备料室和仓储室的取样室的空气洁净级别应与生产要求一致。
,4,车间内需要排热、排湿的工序一般有洗瓶区隧道烘箱灭菌间、洗胶塞铝盖间、胶塞灭菌间、工具清洗间、洁具室等。粉针分装车间应按生产和空气洁净度级别的要求在适当的位置设置器具清洗问和沽具清洗间以及相应的存放问。由于粉针分装车间的洗瓶、洗胶寨在十万级洁净区,灌装在无菌万级洁净区,扎盖在普通万级洁净区,洁净级别比较多,每一个区域内都需要设置清洗间、存放间。清洗间
- 28 -
和存放间的设置应避免设备、容器具最终清洗后的二次污染,对于清洗间和存放间要采用顺流布置,使彼此之间不相互交叉。根据GMP规范要求,无菌区内的设备、密封件及容器具宜在本区域外清洗。
,5,级别不同洁净区之间保持5一lOPa的正压差每个房间应有测压装置。如果是生产青霉素或其他高致敏性药品,分装室应保持相对负压。 该工艺选用联动线生产,瓶子的灭菌设备为远红外隧道烘箱,瓶子出隧道烘箱后即受到局部100级的层流保护。胶塞处理选用胶塞清洗灭菌一体化设备,出胶塞及胶塞的存放设置100级层流保护。铝盖的处理另设一套人流通道,以避免人、物流之间有大的交叉。具体布置如图所示,
5.3车间技术要求
a 室内装修水、电、汽,气,管道敷设,照明灯具设计按照GMP要求设计。
b 本车间类别为甲类耐火等级二级。
c 洁净区外窗均采用双层固定窗,并要求密封防止灰尘和粉尘进入。
d 洁净室内设置火灾报警系统及应急照明设施。
e 图中一般生产车间区域内,控制温度为18,26?,相对湿度45,,63,。
- 29 -
f 车间宜南北向布置,避免阳光暴晒而引起局部过热产生爆炸的可能。
g 车间的泄压面应避开人员集中的场所和主要交通道路。
h 车间应严格按照《建筑设计防火规范》要求,与各类建、构建物保持安全的防火间距,特别注意与散火花的地点间距应大于30m。
i 车间应考虑良好通风,其厂房宜与主导风向垂直或不小于45?交角布置,并位于厂区主导风向的下风侧或平行风向侧。
- 30 -
六,参考文献
[1]张绪桥,药物制剂设备与车间设计,北京,中国医药科技出版社,2000
[2]吴蓬主编,药事管理学,第二版,,北京,人民卫生出版社,1999
[3]谭群友,孟德胜,陈亮,吴畏,张景勍,王如文,蒋耀光;国产氨磷汀预防顺铂肾毒性
的临床研究[J];中国医院用药评价与分析;2002年06期
[4]SHAW LM,GLOVER D,TURRISI A,et al. Pharmacokinetics of WR-2721[J]. Pharmacol Ther,1988,39,1-3,,195-201.
[5]List AF,Heaton R Glinsmann GB,et a1,Amifostine stimulates formarion of muhipotent and erythroid bone marrow progenitors[J],Leukemia,1998,12,1596,
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[7]崔福德主编,药剂学,第6版,,北京,人民卫生出版社,2008
[8]国家食品药品监督管理局,药品生产质量管理规范,2010年修订版,
[9]电子工业部,洁净厂房设计规范,GBJ73-84,,1985
[10]国家医药管理局上海医药设计院,化工工艺设计手册,上、下册,,上海,
化学工业出版社,1985
[11]张洪斌,药物制剂工程技术与设备,北京,化学工业出版社, 2003
[12]赵宗艾:药物制剂机械第1版,北京,化学工业出版社,1998
- 31 -
七(附录
底层工艺平面图
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- 33 -
第二层工艺平面图
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- 35 -
第三层平面图
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八(人员分工
此次课程设计中,李彩红负责流程设计与数据处理,邓康负责画平面布置图,朱巧丹与陈冬梅负责排版及检查。通过小组成员的团结与努力,我们从一开始面对课程设计时的手足无措与茫然到现在的胸有成竹,和终于要把成果上交时的欣慰,还有不懂时的积极讨论,都让我们记忆深刻。不管结果如何,终究我们是认真对待且付出了也得到了意想不到的经验。
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范文四：制药工程课程设计
四川理工学院
年产3000万支益气养血口服液生产车间
工艺设计说明书
学 生： 熊 璐
学 号：10131040227
专 业：制 药 工 程
班 级：2010级2班
四川理工学院化学与制药工程学院
二0一三年九月
年产3000万支益气养血口服液生产车间工艺设计说明书
目 录
一、工艺概述
1.1口服液概述??????????????????????????1
1.2生产工艺流程设计的重要性???????????????????1
1.3工艺流程设计的成果及任务???????????????????1
二、工艺论证
2.1益气补血口服液处方??????????????????????1
2.2工艺流程设计
2.2.1工艺过程简述 ??????????????????????2
2.2.2口服液生产工艺流程具体步骤 ???????????????2
三、物料衡算
3.1计算条件 ???????????????????????????4
3.2计算过程 ???????????????????????????4
四、主要设备选型说明
4.1口服液制剂生产工艺各工段要求 ?????????????????7
4.2设备选型
4.2.1配液灌的选型???????????????????????7
4.2.2过滤器的选型???????????????????????8
4.2.3洗瓶设备选型???????????????????????8
4.2.4干燥灭菌设备选型?????????????????????8
4.2.5灌装设备的选型??????????????????????9
4.2.6灭菌设备的选型??????????????????????9
4.2.7灯检设备的选型??????????????????????9
4.2.8贴签机的选型???????????????????????9
4.2.9包装设备的选型??????????????????????10
4.3设备一览表 ??????????????????????????10
五、制药用水设计
5.1纯化水制备工艺?????????????????????????11
5.2每天饮用水的总耗量计算?????????????????????11
六、车间工艺平面布置说明
6.1布置说明????????????????????????????12
6.2布置原则????????????????????????????12
6.3辅助设施????????????????????????????12
6.4车间布置
6.4.1周围环境 ?????????????????????????12
6.4.2厂房 ???????????????????????????12
6.4.3人员要求 ?????????????????????????13
七、车间技术要求
7.1限额领料 ????????????????????????????13
7.2根据处方正确计量称量 ??????????????????????13
7.3置与过滤 ????????????????????????????13
7.4洗瓶和干燥灭菌 ?????????????????????????14
7.5灌封于封口 ???????????????????????????14
7.6灭菌消毒 ????????????????????????????14
7.7灯检和印包 ???????????????????????????14
参考文献????????????????????????????????15
一、工艺概述
1.1口服液概述
口服液大部分指的是中药口服液体制剂。如无特别说明，下文均指中药口服液体制剂。是在中药汤剂、注射剂基础上发展起来的新剂型。是将中药汤剂进一步精制、浓缩、灌封、灭菌而得到的。口服液最早是以保健品的一种形式出现于市场的，如西洋参口服液、太太口服液等；而最近，许多治疗性的口服液已在制剂中大量涌现，如柴胡口服液、玉屏风口服液、银黄口服液、抗病毒口服液、清热解毒口服液等。
口服液具有服用剂量小、吸收较快、质量稳定、携带和服用方便、易保存等优点，尤其适合工业化生产。有些品种可适于中医急症用药，如四逆汤口服液、银黄口服液，故近几年来多将片剂、颗粒剂、丸剂、汤剂、中药合剂、注射剂等改制成口服液，使之成为药物制剂中发展较快的剂型之
一。但口服液的生产设备和工艺条件要求都较高，成本较昂贵。应从主药含量、细菌检查、装量差异、澄明度及药液pH等方面进行控制。
1.2生产工艺流程设计的重要性
1.工艺流程设计是化工工艺设计的核心
2.工艺流程设计和车间布置设计决定整个装置的基本面貌
3.工艺流程设计与设备的设计选型与布置，工艺计算和管路设计密切相关
1.3工艺流程设计的成果及任务
1.工艺流程设计的任务
(1)确定生产流程中各生产过程的具体内容、顺序和组合方式
(2)绘制各设计阶段的工艺流程图
2.工艺流程设计成果
工艺流程设计图——用图解形式来表示整个生产工艺过程
二、工艺论证
2.1益气补血口服液处方
【名 称】益气补血口服液 ( Yi qi yang xue oral liquid )
【主要成份】人参(去芦)8.3g 黄芪83.4g 党参75g 麦冬50g 当归33.3g 白术(炒)33.3g 地黄33.3g 制何首乌30g 五味子25g 陈皮 33.3g 地骨皮25g 鹿茸 1.7g 淫羊藿 50g(《中国药典》[1])
【性 状】本品为棕黄色的液体；味甜、微苦。
【简介/商品功效】益气养血。用于气血不足所致的气短心悸、面色不华、体虚乏力。
【规格型号】10毫升×10支/盒
【用法用量】口服，一次15~20毫升，一日3次。
【贮 藏】密封，置阴凉处。
【用药分类】内科用药；虚症类药。
【作用类别】本品为虚症类非处方药药品。
【注意事项】
1、忌不易消化食物。2、感冒发热病人不宜服用。3、糖尿病及有高血压、心脏病、肝病、肾病等慢性病严重者应在医师指导下服用。4、儿童、孕妇、哺乳期妇女应在医师指导下服用。5、服药4周症状无缓解，应去医院就诊。6、对本品过敏者禁用，过敏体质者慎用。7、本品性状发生改变时禁止使用。8、儿童必须在成人监护下使用。9、请将本品放在儿童不能接触的地方。10、如正在使
用其他药品，使用本品前请咨询医师或药师。
【制 法】以上十三味，鹿茸切片，加水煎煮二次，每次3小时，合并煎液，滤过，滤液浓缩至相对密度1.20-1.25（20oC)，加3倍量乙醇，沉淀，滤过，回收乙醇，备用；其余党参等十二味，加水煎煮二次，第一次3小时，第二次2小时，合并煎液，滤过，滤液浓缩至相对密度1.19（20 oC)与上述备用液合并，加入蔗糖133g、炼蜜267g，煎煮30分钟，冷却后加入香精，对羟基苯甲酸乙酯适量，调整总量至1000ml，搅匀，即得。
【检 查】相对密度：应为1.15-1.19。
PH
【剂 型】口服液。
【鉴 别】取本品20ml，加稀硫酸5ml，煮沸5分钟，放冷，滤过，取滤液加乙醚15ml，振摇提取，提取液浓缩至2ml，加20%氢氧化钠溶液1ml，振摇，放置，碱液层显红色，醚液层转为无色。
2.2工艺流程设计
2.2.1工艺过程简述
口服液生产采用联动机组，该机组由超声波清洗机、灭菌干燥机、口服液灌轧机组成，可完成超声波清洗、冲水、冲气、烘干消毒、灌装、轧盖等工序，实现了机电一体化，自动化程度高，性能达到国内先进水平。
灭菌采用快速冷却蒸汽高温灭菌器，缩短操作时间并能消除由于爆瓶带来的不便。
2.2.2口服液生产工艺流程具体步骤
1.瓶子的准备。口服液核心包装材料是装药小瓶和封口盖，现在常用的4种形式：塑料瓶、直口瓶、螺口瓶、易折塑料瓶。
(1) 洗涤：为保证产品达到无菌或基本无菌状态，防止微生物污染和滋长导致药液变质，除应确保药液无菌外，还应对包装进行清洗和灭菌。所以，在制备口服液前必需对口服液瓶进行充分的洗涤以确保口服液达到无菌或基本无菌。为防止交叉污染，瓶的内外壁均需清洗，而且每次清洗后，必须除去残水。清洗一般包括粗洗和精洗两步。
(2) 干燥灭菌：洗净的口服液瓶还需进行灭菌干燥。
(3) 冷却：在使用灭菌隧道灭菌时，最后都设计有冷却区对灭菌后的口服液进行冷却。防止温度过高，影响药物的稳定性。
2.溶液配制。中药口服液的配制过程一般为：中药材的浸出—浸出液的净化—浓缩—配液。
3.过滤。药液在提取、配液过程中，由于各种因素带入的各种异物，以及中药提取液中所含的树脂、色素、凝质及胶体等均需滤除，以使药液澄明，再通过精滤除去微粒及细菌。
4.灌装。口服液配制完毕后，需按剂量灌入玻璃瓶或塑料瓶中，便于储存和服用。
5.封口。密封保存溶液剂，更有利于保持药物的稳定性，延长储存期。
6.灭菌。灭菌是指对灌封好的瓶装口服液进百分之百的灭菌，以求杀灭包装物和药液中的所有微生物，保证药品的稳定性。现在已采用的灭菌方法有辐射灭菌法、微波灭菌法。
7.检查。口服液生产过程中，为避免有漏灌、异物落入溶液等意外情况的发生，均需进行检漏和灯检。确定合格后，方可包装。
8.包装。为便于运输和销售，口服液瓶需包装入盒。
口服液生产工艺流程图[2]如下图1所示：
图 1 口服液工艺流程框图
衡算
物料三、
3.1计算条件：
年产量为2000万支的益气补血口服液
年产量为：2000万支
每支标量容量：10ml
溶剂：纯化水
设整个过程口服液瓶损耗为2%
药液损耗为1%
原料纯度为100%
3.2计算过程[3]
每年实际所需口服液瓶量：3000/98%=3061.22万支
年产益气补血口服液的量：3000?10?10/99%=303030303.0ml
每年所需人参（去芦）：303030303.0/1000?8.3=2515151.25g
每年所需黄芪：303030303.0/1000?83.4=25272727.27g
每年所需党参：303030303.0/1000?75=22727272.73g
每年所需麦冬：303030303.0/1000?50=15151515.15g
每年所需当归：303030303.0/1000?33.3=10090909.09g
每年所需白术（炒）：303030303.0/1000?33.3=10090909.09g
每年所需地黄：303030303.0/1000?33.3=10090909.09g
每年所需制何首乌：303030303.0/1000?30=9090909.09g
每年所需五味子：303030303.0/1000?25=7575757.58g
每年所需陈皮：303030303.0/1000?33.3=10090909.09g
每年所需地骨皮：303030303.0/1000?25=7575757.58g
每年所需鹿茸：303030303.0/1000?1.7=515151.52g
每年所需淫羊藿：303030303.0/1000?50=15151515.15g
假定每年有300个工作日，每天分3班工作24小时，则：
每天所需口服液瓶的量：3061.22/300=10.20万支
每天实际生产口服液的量：303030303.0/10/300=101010万支
4
每天所需人参（去芦）：25.1515203/=g4.38
每天所需黄芪：25272727.27/300=84242.42g
每天所需党参：22727272.73/300=75757.58g
每天所需麦冬：15151515.15/300=50505.05g
每天所需当归：10090909.09/300=33636.36g
每天所需白术（炒）：10090909.09/300=33636.36g
每天所需地黄：10090909.09/300=33636.36g
每天所需制何首乌：9090909.09/300=30303.03g
每天所需五味子：7575757.58/300=25252.53g
每天所需陈皮：10090909.09/300=33636.36g
每天所需地骨皮：7575757.58/300=25252.53g
每天所需鹿茸：515151.52/300=1717.17g
每天所需淫羊藿：15151515.15/300=50505.05g
每班所需口服液瓶的量：10.20/3=3.4万支
每班所需人参（去芦）：8383.84/3=2794.61g
每班所需黄芪：84242.42/3=28080.81g
每班所需党参：75757.58/3=25252.53g
每班所需麦冬：50505.05/3=16835.02g
每班所需当归：33636.36/3=11212.12g
每班所需白术（炒）：33636.36/3=11212.12g
每班所需地黄：33636.36/3=11212.12g
每班所需制何首乌：30303.03/3=10101.01g
每班所需五味子：25252.53/3=8417.51g
每班所需陈皮：33636.36/3=11212.12g
每班所需地骨皮：25252.53/3=8417.51g
每班所需鹿茸：1717.17/3=572.39g
每班所需淫羊藿：50505.05/3=16835.02g
每小时所需口服液瓶的量：3.4/8=0.425万支
每分钟所需安瓿的量：0.452/60=0.0071万支
物料消耗一览表，见如下表1所示：
表 1 物料消耗一览表
四、主要设备选型说明
按照口服液的生产要求，生产益气补血口服液所需的设备[3]包括：配料设备、过滤设备、洗瓶设备、灌封设备、灭菌检漏设备、灯检设备、药品包装设备。设备的选择将依据物料衡算的结果进行，并选择生产任务匹配的相关设备。
4.1口服液制剂生产工艺各工段要求
口服液体制剂的配制、过滤、灌封、封口、灭菌、包装等工序，除严格接处方及工艺规程的制药工程课程设计要求外，还应注意以下要求和措施。
1.配制与过滤在药液配制前，要求配制工序必需有清场合格证，配料锅及容器、管道必需清洗
干净。此后，必需按处方及工艺规程和岗位技术安全操作法的要求进行。配制过程中所用的水(去离子水)必需是新鲜制取的，去离子水的贮存时间不能超过24h，若超过24h，必需重新处理后才能使用。在配制过程中如果需要加热保温则必需严格加热到规定的温度和保温至规定时间。当药液与辅料混匀后，若需要调整含量、pH值等，调整后需经重新测定和复核。药液经过含量、相对密度、pH值、防腐剂等检查复核后才能进行过滤。应注意按工艺要求合理选用无纤维脱落的滤材2，不能够使用石棉作为滤材。在配制和过滤中应及时、正确地做好记录，并经过复核。滤液放在清洁的密闭容器中，及时灌封。在容器外应标明药液品种、规格、批号、生产日期、责任人等。
2.灌装与封口在药液灌装前，精滤液的含量、色泽、纯明度等必须符合要求，直形玻璃瓶必须清洁可用；灌装设备、针头、管道等必须用新鲜蒸馏水冲洗干净和煮沸灭菌；此外，工作环境要清洁，符合要求。配制好的药液一般应在当班灌封、封口。经灌封或灌装、封口的半成品盛器内应放置生产卡片，标明品名、规格、批号、日期、灌装机号及操作者工号。
根据《药品生产质量管理规范》和《药品GMP认证检查项目》中对设备的要求，除了设备的设计、结构应符合生产工艺的要求外，最重要的原则是设备应能防止交叉污染，设备本身不影响产品质量，并便于清洁和维护，设备的设计和选型，布局能使产生差错的危险减至最低限度。
在《药品生产质量管理规范实施指南》中明确规定：口服液因药物性能不同，其制剂工艺及生产环境的洁净级别也不同。非最终灭菌口服液体药品的暴露工序洁净度为10万级，最终灭菌口服液体药品的暴露工序洁净度为30万级。在口服液制剂工艺要求下，其设备配置可有洗瓶机、隧道烘箱、灌轧机、铝盖消毒柜以及双扉灭菌柜等。其中：对洗瓶机来说，主要考虑到不溶性微粒的控制；对隧道烘箱来说，主要考虑到热分布试验和风口过滤效果；对灌轧机来说，主要考虑到灌装精度和轧盖效果；对双扉灭菌柜来说，主要考虑到热分布和热穿透试验。 但是，口服液制剂生产工艺和设备合理配置的前题是非无菌药品类生产，其最高洁净级别也只有10万级。通常用于暴露工序洁净度为30万级。我们只有以此前题为出发点，才能合理有效地把设备与工艺结合起来。
由物料衡算的结果可得：
每年实际所需口服液瓶量：
3000/98%=3061.22万支
则每小时生产或灌装口服液瓶的量为：
3061.22/300/24=0.425万支
每分钟生产或灌装口服液瓶的量为：
0.425/60=0.0071万支=71支
4.2设备选型[4]
4.2.1配液灌的选型
假设每天配液一次，装量系数为0.75，由物料衡算得出每天所生产口服液的量为101010.1支，此时每天配液量为：101010.1×10=1010101ml，则配液罐实际所需容积1010101/0.75=1346801.33ml。
故选择2m3的配料罐可以满足生产需要，因所配药液应不挂料、光滑及物料清静，所以选择搪玻璃反应罐。
4.2.2过滤器的选型
由每天需配1010101ml，可估算出每小时需过滤1010101/3/8=28058ml=42.087L，可选用移动式过滤器1台。它主要用于粗滤、半精滤过程。设备材质为不锈钢，接触药液部分为316L不锈钢材质，避免了污染，过滤介质一般为滤布、滤纸或滤膜。板框过滤机其主要技术参数如下：过滤面积为1m2，过滤流量为7m3/h。
4.2.3洗瓶设备选型
选用QCL型立式超声波清洗机，本机符合“GMP”要求，整机与瓶子接触部位采用316L与304
材料制作，适用于1~20ml小容量玻璃瓶的内、外清洗。
首先将待洗的瓶子放入本机供瓶网带上，经网带运行带动瓶子进入水槽，采用自来水或离子水经超声波粗洗，瓶子经超声波“空化”作用后，使附着在瓶子上的异物脱落。然后瓶子经不等距螺杆协同提升机构自动上瓶，机械手夹瓶翻转180度，瓶口向下，进行瓶外壁的冲洗，使瓶外壁的异物不进入瓶内，然后进入内壁冲洗工位。针头自动插入瓶子内部，进行水、气压力精洗、吹干，最后由出瓶轮机构将清洗后的瓶子送出本机，完成瓶子清洗工作。
本机水气管路相互独立且带有压力控制，既保证瓶子清洗时所需的水气压力（水气压力不到设定值时，设备自动停车报警），又避免了各管路的交叉污染，而且设备的清洗区域与动力区域完全隔离，同时还具有与瓶子接触部位在线清洗的功能。
本机可单机使用，也可与灭菌烘箱、AGF型自动安瓿灌封机组成洗、烘、灌装联动线，实现生产过程全部自动化。主要技术参数如下：
生产能力：12000支/小时
纯化水耗量：600kg/h
压缩空气耗量：45m3/h
外形尺寸：2044 mm×1900 mm×1300mm
4.2.4干燥灭菌设备选型
选用GSM- 500隧道式灭菌干燥机，本机采用完整的100级层流净化系统，进风口和冷却段都为100级层流保护，杜绝外界空气进入机内，确保工作室内保持100级状态进行。采用链轮机构传网带，消除一般网带易跑偏的缺陷。本设备达到并超过YY0217—1995医药行业标准要求，符合GMP规范指标。主要技术参数如下：
生产能力：10000~20000瓶/h
适用瓶子规格：2ml~500ml
灭菌时间: >5~7min
网带速度：50~250mm/min
瓶温度：室温±15oC
净化等级：100级
冷却方式：100级垂直层流冷却
风机：YDF型低噪声风机2台
电源:380V 50Hz
电加热管：镀金双孔石英管
单机噪声：<>
用电功率：50KW
外形尺寸：4500 mm×145 mm×1900 mm
4.2.5灌装设备的选型
选用KGZ-8型口服液灌轧机，本机可完成理瓶、输瓶、定量灌装、理盖、送盖、轧盖等工序，凡与药物接触的零件均采用不锈钢或聚四氟乙烯制造，对待灌装药液几乎不会造成污染。除此之外，本机特设无瓶不送盖及无极调速等功能，简化了生产工艺。主要技术参数如下：
生产能力：180瓶/min
适应规格：10~20ml
计量误差：<>
灌装精度：>99%
消耗功率：1.5KW
外形尺寸：2400 mm×1000 mm×1700mm
4.2.6灭菌设备的选型
由每小时益气补血口服液的生产量为0.425万支，质量标准规定其相对密度不低于1.20，可估算出每小时生产的益气补血口服液的质量为:4250×10×1.20=50940g=50.94kg。
据此可知生产能力为240~480 kg/h的KMY-2000系列微波液体灭菌机可以满足要求。它主要用于口服液、糖浆等药剂快速灭菌保鲜处理。与常规方法相比，微波处理时间短，效率高，清洁卫生；而且长期储存不霉变，有效成分损失少。微波发生器采用特制水冷磁控管和工业用变压器，有利于长期稳定工作；优化设计的微波反映箱体加热均匀性良好；设备操作简单，抗干扰能力；系统可以控制微波输出功率、物料温度、流量；自动监测每只磁控管工作状态，监测 炉门、冷却水状态。技术参数如下：
设备规格：KMY-2024
微波频率：(2450±15) MHz
微波功率：24Kw
输入功率：40KW
生产能力：240~480kg/h
微波泄漏：符合国际标准
外型尺寸：2000mm×1100 mm×1700 mm
4.2.7灯检设备的选型
选用TT21-YB-II型号澄明度检测仪。外形美观，操作方便。适用于各类针剂和瓶装药液的澄明度检测。采用三基色专用荧光灯，电子镇流器，和遮光装置组成的光路系统消除了频闪，照度可调，提高了目测分辨率，并减小视觉疲劳。 采用数字式电子照度计、读数直观，稳定可靠，检测时间可任意设定，并且有声光报警功能。性能指标如下：
功率：30W
灯管：20W（专用荧光灯）
照度范围：1000－4000LX
时限范围：1－79S任意设定
外形尺寸：703mm×175mm×513mm
4.2.8贴签机的选型
由每小时益气补血口服液的生产量为0.425万支，可选用SH2570B高速贴签机，包括理瓶转台，贴签，装盒工作台。贴签能力为300瓶/min（直径12mm），外形尺寸：4810 mm×1200 mm×1250 mm。
4.2.9包装设备的选型
生产能力为0.425万支/h，根据生产能力可选择印字频率为7860-1200/h的DPP型全自动针剂印字铝塑泡罩包装机包装设备2台，其生产能力为2~4万支/h。它取消了原传统的纸盒包装，采用国外先进铝（纸）塑包装，并简化生产工艺，提高产品档次。适用于1毫升、2毫升针剂、口服液、西林新形式等印字及铝塑包装。其外形尺寸：1300 mm×400 mm×1070mm
4.3设备一览表[6]
设备选型一览表见下表2：
表2 设备选择一览表
5.1纯化水制备工艺纯化水制备工艺如下图1所示：
图 1 纯化水制备工艺 典型纯化水系统装置包括聚凝剂投加装置、机械过滤器、活性炭纤维过滤器、一级保安过滤器、
一级高压泵、一级RO装置、淡水箱、淡水泵、pH调整装置、二级保安过滤器、二级高压泵、二级
RO装置、纯水箱、纯水泵、紫外线杀菌器、0.2um微孔过滤器等。
5.2每天饮用水的总耗量计算
本设计所用的制药用水包括饮用水和纯化水，下面分别对其用量进行计算。
(1) 车间所耗饮用水量
洗瓶用水量：假定用水损耗为12%
3000×104/98%×10×10-6/300/ (1-12%) =1.16m3
灌封用水量：假定用水损耗为10%
3000×104/98%×10×10-6/300/ (1-10%) =1.14m3
统计设备型号及数量并预估需洗设备的容积，设定如下表3：
表 3 设备型号及数量
假设设备用前要先用饮用水洗两次。洗一次需注入设备容积2/3的水。则粗洗设备耗水量为： 2/3×(0.1×2+5×1+0.75×3+0.3+0.2+0.1)×2×3=32.2m3
则车间每天总饮用水用量为：
1.16+1.14+32.2=34.5m3
每天总饮用水用量为34.5 m3
(2) 精洗耗用的纯化水量
假定用水损耗为12%，
精洗瓶子所用的纯化水量：
3000×104/98%×10×10-6/300/ (1-12%) =1.16m3
精洗设备耗用的纯化水水量：
2/3×(0.1×2+5×1+0.75×3+0.3+0.2+0.1)×3=16.1m3
备用的纯化水：2m3
每天纯化水的耗量：1.16+16.1+2=19.26m3
综上得，每天饮用水的总耗量为：34.5+19.26=53.76m3
六、车间工艺平面布置
6.1布置原则
根据《药品生产质量管理规范》及本项目生产工艺特点，确定了以下布置原则：
1.按生产工艺流向合理布置，避免人物流交叉，减少污染；
2.车间内区域划分清楚，洁净区域相对集中，使生产、管理方便；
3.充分利用厂房高度，利用位差使物料在管道内垂直输送，尽量缩短物料输送距离，节约能源，降低消耗。
6.2生产区域
生产区域与设备应按工艺流程合理布局，车间布局应考虑合理分区，保证工艺流程顺畅。有原料存放、称配区、瓶存放区、洗烘区、配液区、灌装区、灭菌区、灯检区、外包区、洗涤区等。生产区要有与生产规模相适应的面积和空间安排生产设备和物料，保证生产操作衔接合理。
6.3辅助设施
辅助设施包括办公、检验、器具清洗和存放、洁具清洗和存放、饮水间等，辅助设施要能满足生产要求，不妨碍生产操作，方便生产管理。纯化水制备、压缩空气设备、空调等设施应尽量几种布置并靠近其服务的生产区域。生产区要相对集中，设有足够的安全疏散，同时可以兼其参观走廊的作用。
6.4车间布置
6.4.1周围环境
口服液制剂药厂周围的大气条件良好，另外水源要充足且洁净，从而保证制出的纯水符合药典规定标准生产厂房应远离发尘量大的交通频繁公路，烟囱和其他污染源，并位于主导风向的上风侧。洁净厂房周围应绿化，尽量减少厂区内的露土面积。绿化有利于保护生态环境，改善小气候，净化空气，起滞尘、杀菌、吸收有害气体和提供氧气的作用。
6.4.2厂房
生产厂房应根据工艺要求合理布局，人、物流分开。人流与货流的方向最好相反进行布置，并将货运出入口与工厂主要出入口分开，以消除彼此的交叉。生产车间上下工序的连接要方便。
能热压灭菌的口服液制剂的生产按GMP要求，药液的配置、瓶子精选和干燥与冷却、灌封或分装及封口加塞等工序应控制在30万级，可根据周围环境空气中含尘浓度及制剂要求，采用初、中、中或初、中、亚高或初、中、高三级洁净空调。不能热压灭菌的口服液体制剂的配置、过滤、灌封控制在10万级，可采用初、中、高三级洁净空调。其他工序为“一般生产区”，无洁净级别要求，但也要注意洁净卫生、文明生产、符合要求。有洁净度要求的洁净区域的天花板、墙壁及地面应平整光滑、无缝隙、不脱落、散发或吸附尘粒，并能耐受清洗或消毒。洁净厂房的墙壁与天花板、地面的交界处宜成弧形。控制区还应有防蚊蝇、防鼠等五防设施。
6.4.3人员要求
人员进入洁净室必须保持个人洁净卫生、不得化妆、佩戴首饰，应穿戴本区域的工作服，净化服经过空气吹淋室或气闸室进入洁净室。进入控制区域的物料，需除去外包装，如外包装脱不掉则需擦洗干净或室内包装桶，并经物料通道送入室内。
车间的人流、物流应分开设置，不能从同一个入口进入车间，最好能在相反的方向或位置设置人流和物流入口。当从同方向设置人流、物流入口时，二者之间应保持相对较远距离，不得相互影响和妨碍。安排生产厂房的人流、物流入口时，应与厂区总平面人流、物流通道的设置一起考虑，必要时要与总图设计人员协商，使其负荷厂区总平面布置的要求。生产厂房成品的出口可以与物流入口共用，但当生产厂房运输量较大或当需要考虑尽量减少原辅料、包装材料等对产成品的污染时要分开设置。
生产厂房内应设人流、物流专用通道，人员流动路径与物流流动路径要做到尽量不交叉、往返或少交叉、往返，避免无关人员或物流通过正在操作的区域。
当人和物分别经过各自合理的净化程序进入洁净生产区后，洁净生产区内不必过分强调设置人流和物流专用通道，应该注意不得将生产操作区当做物料传递的通道使用，生产操作场所的空间应尽量减少开门，以利于保证操作室的气密性和洁净度。
七、车间技术要求
口服液体制剂的配置、过滤、灌装、封口、灭菌、包装等工序，除严格按处方及工艺规程的要求外，还应注意以下要求和措施。
7.1限额领料
车间应按生产要求，限额领取原料。所领取的原材料必须是合格产品，不合格原材料不得发放。进出车间的原材料必须有质检部门的合格证或检验报告单，并确保包装完好，品名、批名、数量、规格等相符，有记录人、领料人和发料人签字。在运输过程中，外面加保护罩，容器需贴有配料的标志。
7.2根据处方正确计量称量
按规定要求称重计量，并填写称重记录。称重前，必须再次核对原辅料的品名、批名、数量、规格、生产厂家及合格证等，核对处方的计算数量，检查衡器量是否经过校正或校验。然后正确称取所需要的原辅料置于清洁容器中，做好记录并经人工符合签字。剩余的原辅料应封口贮存，并在容器外标明品名、数量、日期及使用人等，在指定地点保管。
7.3置与过滤
在药液配置前，要求配置工序必须有清场合格证，配料锅以及容器、管道必须清洗干净。此后，必须按处方及工艺规程和岗位技术安全操作法的要求进行。配置过程中所用的水(去离子水)必须是新鲜制取的，去离子水的贮存时间不能超过24h ，若超过24h ，必须重新处理后才能使用。如果使用了压缩空气或惰性气体，使用前也必须进行净化处理。在配置过程后，若需要加入保温则必须严格加热到规定的温度并保温至规定时间。当药液与辅料混匀后，若需要调整含量、PH值等，调整后须经重新测定和复核。药液经过含量、相对密度、PH值、防腐剂等检查复核后才能进行过滤。应注意按工艺要求合理选用无纤维脱落的材料，不能够使用石棉作为滤材。在配置和过滤中应及时、正确的做好记录，并经工人复核。滤液放在清洁的密闭容器中，及时灌封。在容器外应标明药液品种、规格、批号、生产日期、责任人等。
7.4洗瓶和干燥灭菌
直行玻璃瓶等口服的液体制剂瓶应首先必须用饮用水把外壁洗刷干净，然后用饮用水冲洗内壁1~2次，最后用纯水冲洗至符合要求。洗净的玻璃应及时干燥灭菌，符合制剂要求。洗瓶和干燥灭菌设备应选用符合GMP标准的设备。灭菌后的玻璃应置于符合洁净度要求的控制区域冷却备用，一般应当在一天内用完。若贮存超过1d ，则需重新灭菌后使用，超过2d应重新洗涤灭菌。
直行玻璃塞（与药液接触的内容）也要用饮用水洗净后用纯水漂洗。然后干燥或清毒灭菌备用。
7.5灌封于封口
在药液灌装前，精滤液的含量、 色泽、纯明度等必须符合要求，执行玻璃瓶必须清洁才可使用；灌装设备、针头、管道等必须用新鲜蒸馏水冲洗干净和煮沸灭菌。此外，工作环境要清洁，符合要求。配置好的药液一般应在当班灌装、封口、如有特殊情况，必须采取有效的防污措施，可适当延长待灌时间，但不超过48h。经灌封或灌装、封口的半成品盛器内应放置生产卡片，标明品名、规格、批号、日期、灌装(封)机号及操作者工号等。
操作工人必须经常检查灌装及封口后的半成品质量，随时调整灌装(封)机器，保证装量差异及灌封等质量。
7.6灭菌消毒
若需灭菌的成本，从灌封至灭菌时间应控制在12h以内。在灭菌时应及时
记录灭菌的温度、压力和时间，在有条件情况下，在灭菌柜上安装温度、时间等自动检测设备，并和操作人员的记录相对照。灭菌后必须真空检漏，真空度应达到规定要求。对已灭菌和未灭菌产品，可采用生物指示剂、热敏指示剂及挂牌等有效方法与措施，防止漏灭。灭菌后必须逐柜取样，按柜编号作生物学检查。
灭菌设备宜选用双扉式灭菌柜，并对灭菌柜内温度均一性、重复性等定期做可靠性验证，对温度、压力等检测设备定期验证。
7.7灯检和印包
对直行玻璃瓶等瓶装的口服液体制剂原则上都需要进行登灯检，以便发现异物并去除有各种异物的瓶子及瓶子破碎等。每批灯检结束，必须做好清场工作，被剔除品应标明品名、规格、批号，置于清洁容器中交给专人负责处理。经过检查后的半成品应注明称、规格、批号及检查者的姓名等，并由专人抽查，不符合要求者必须要返工重检。
经过灯检和车间检验合格的半成品要印字或贴签。操作前，应当对半成品应注明名称、规格、数量和所领用的标签及包装材料是否相符进行核对。在包装过程中应随时抽查印字贴及包装质量。印字应清晰，标签应当贴正、贴牢固；包装应当符合要求。包装结束后，应当准确统计标签的领用数和实用数，对破损和剩余标签应及时做销毁处理，并做好记录。包装成品经厂检验室检验合格后及时移送成品库。
参考文献
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[3]王志祥.制药工程学[M].北京：化学工业出版社，2002
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[5]朱思明，汤善甫等.化工设备机械基础[M].上海：华东理工大学出版社，1998
[6]姚日生.制药工程原理与设备[M].北京：高等教育出版社，2007
范文五：制药工程课程设计
第一章 确定设计任务
1.1设计题目
?2-氧代-2-糠基乙酸(4)的制备:
在反应瓶中，加入(3)24.5g(0.20mol), 浓盐酸160mL，于25?搅拌24h，反应完毕，加入80mL水，搅拌5min，过滤，向滤液中加入氯化钠至饱和，用乙醚-乙酸乙酯(1:1)120mL，5提取，合并有机层，无水硫酸镁干燥，过滤，滤液于30?减压(2.0KPa)回收溶剂，析出固体得粗品(4)，用甲苯重结晶，得(4)11.5g，收率41%。
?2-甲氧亚氨基-2-糠基乙酸(5)的制备:
在反应瓶中，加入(4)4.5g(0.032mol), 50%乙醇40mL，搅拌溶液后加入甲氧亚胺盐3.1g(0.037mol)和水60mL的溶液，用10%的氢氧化钠溶液调至pH4-5, 于25?搅拌24h，反应完毕，减压回收溶剂，剩余物用50%的氢氧化钠溶液调至
，pH7-8, 乙醚50mL5提取，合并有机层，饱和氯化钠溶液洗至pH=7，无水硫酸镁干燥，过滤，滤液减压回收溶剂后，剩余物于冷水浴冷却1h，加入正己烷研磨，析出晶体，过滤，干燥，得黄色结晶粗品(5)3.1g，收率57%。甲苯重结晶，得(5)，熔点85-87? 。
1.2 设计任务及操作条件
1.2.1 处理能力
年产量:30吨/年
1.2.2 设备形式
连续操作的反应釜
1.2.3 操作条件
年工作日为300天，热损失为总进入热量的15%，反应器的装料系数为75%，所有物质的转化率0.90 ，采用水浴加热。
1.2.4 确定反应釜的生产能力
-甲氧亚胺基-2-糠基乙酸的生产能力为30吨/年，年工作日根据设计任务，2
为300天，每天的生产能力为
330，10 ,100Kg/天300
设第?步主反应过程中消耗的2-氧代-2-糠基乙酸为x ，根据以下方程式计算其消耗量
140 167
x 100Kg/天
转化率为90% ，收率为57%，
1
?2-氧代-2-糠基乙酸的消耗量为
140，100,147.1Kg/天(1050.7mol)x = 167，57%
设第(3)步主反应过程中消耗的2-氧代-2-糠基乙腈为y ，
121 140
y 147.1Kg/天
转化率为90% ，收率为41% ，
? 2-氧代-2-糠基乙腈的消耗量为
121，147.1,310.1Kg/天(2562.8mol)y = 140，41%
1.3 工艺路线
物料 反应釜 离心机 提取罐 反应釜 结晶釜
离心机 反应釜 提取罐 结晶釜 产品 第二章 设计方案简介
2.1 第?步反应:2-氧代-2-糠基乙酸，4，的制备
在反应釜中加入2-氧代-2-糠基乙腈310.1Kg(2562.8mol)，浓盐酸2050.2L，于25?搅拌24h. 查标准可选择搪玻璃连续操作的全混流反应釜，设计过程如下: 2.1.1 物料衡算
该步反应为一级反应，将2-氧代-2-糠基乙腈记为A，将2-氧代-2-糠基乙酸记为B，转化率为x=90% ，则该反应的速率方程为(-γ)=kC(1-x) ，AAAA0
,1k=0.92()。 h
1. 组分A的初始浓度C的计算 A0
2562.8C= mol/L,1.25mol/LA02050.2
2. 对组分A就整个反应器做物料衡算
100Cv,C=,x,v= ，其中，v为物料的体积流量，由此可得 A00BA0024MB
2
147.13= v,0.039m/h024，140，1.25，90%
CxxVAA0A由τ==可计算得反应釜的体积 ? ,vkC(1,x)k(1,x)0AAA0
90%x3AV===0.382 ，0.039vm,382L0k(1,x)0.92，(1,90%)A
2.1.2 热量衡算
前面已求出，每天需要的生成物体积为0.382m?，2-氧代-2-糠基乙酸密度71.15kg/m?，它的摩尔质量为1050.7mol(147.1Kg),需要2-氧代-2-糠基乙腈310.1Kg(2562.8mol),需要浓盐酸2050.2L(2460.24Kg，24.6mol)。
又查资料得2-氧代-2-糠基乙腈和盐酸的比热容分别为1.42kJ/(kg??)、0.84kJ/(kg??)
7 ,,T，,T,1.42，310100，7，0.84，2460240，7,1.75，10KJQcmcmaabb1
查资料得，反应放热 ,H,283.61KJ/mol
6反应总放热 Q,,H，n,283.61，1050.7,2.5，10KJ2
7所以需冷却释放的能量为: Q',Q，Q,2.0，10KJ12
7 本次设计1个反应釜，则反应釜需要传热量Q= 2.0，10KJ
0.84，7.9，1.42反应釜中加料完成后，混合物中:比热Kj/(Kg,K) C,,4.03p2
,根据经验，取总传热系数K为493.82w/(?K)
由公式
' V,Q,Cx(1,x),v,,,C,(T,T)，u,A,(T,T)AAA0P0m0
有
70.382，2.0，10，1.25，90%(1,90%),0.039，71750，4.03，(25,10)，34193.82A(25,18)计算得传热面积A=2.88?
2校核 符合设计要求。 A,,DH,3.14，1.0，1.0,3.14m
2.2 第?步反应:2-甲氧亚胺基-2-糠基乙酸，5，的制备
在反应釜中加入2-氧代-2-糠基乙酸147.1Kg(1050.7mol)，50%乙醇1313.4L，
3
搅拌溶液后加入甲氧亚胺盐101.3g(1214.9mol)和水1.96L的溶液，用10%的氢氧化钠溶液调至pH4-5, 于25?搅拌24h，查标准可选择搪玻璃连续操作的全混流反应釜，设计过程如下:
2.2.1 物料衡算
-氧代-2-糠基乙酸记为B，将2-甲氧亚氨基-2-糠该步反应为一级反应，将2
基乙酸记为C，转化率为=90% ，则该反应的速率方程为(-γ)=k(1-) ，CxxBBBB0
,1k=0.92()。 h
1. 组分B的初始浓度的计算 CB0
1050.7= Cmol/L,0.799mol/LB01313.4，1.96
2. 对组分B就整个反应器做物料衡算
100== ，其中，为物料的体积流速，由此可得 Cv,C,x,vvB00CB0024MC
1003= v,0.035m/h024，167，0.799，90%
CxxVBBB0? 由τ==可计算得反应釜的体积 ,kC(1,x)k(1,x)vBB0B0
90%x3B，0.035V===0.342 vm,342L0k(1,x)0.92，(1,90%)B
2.2.2 热量衡算
前面已求出，每天需要的生成物体积为0.342m?，2-甲氧亚氨基-2-糠基乙酸密度76kg/m?，它的摩尔质量为598.8mol(100Kg),需要2-氧代-2-糠基乙酸147.1Kg(1050.7mol),需要甲氧亚胺盐101.3Kg(1214.9mol)。
又查资料得2-氧代-2-糠基乙酸和甲氧亚胺盐的比热容分别为 2.1kJ/(kg??)和2.45kJ/(kg??)
6 ,,T，,T,2.1，101300，7，2.45，147100，7,4.01，10KJQcmcmaabb1
查资料得，反应放热 ,H,1838.1KJ/mol
6反应总放热 Q,,H，n,1838.1，598.8,1.1，10KJ2
6所以需冷却释放的能量为: Q',Q，Q,5.11，10KJ12
6 本次设计1个反应釜，则反应釜需要传热量Q= 5.11，10KJ
4
2.13，1.45，2.45反应釜中加料完成后，混合物中:比热Kj/(KgK) ,C,,2.77p2
,K) 根据经验，取总传热系数K为493.82w/(?
由公式
' V,Q,Cx(1,x),v,,,C,(T,T)，K,A,(T,T)BBB0P0m0
有
60.342，5.11，10，0.799，90%(1,90%),0.035，79000，2.77，(25,10)，493.82A(25,18)
计算得传热面积A=3.12?
2校核 符合设计要求 A,,DH,3.14，1.0，1.0,3.14m
3m第三章 容积为0.382反应釜釜体的设计
3m，反应器的装料系数为75%，所以反应器的操作容积反应釜容积为0.382
3mV=V'/0.75=0.382/0.75=0.51,搅拌装置配置的电机功率为3.0Kw，搅拌轴转速为
80r/min，搅拌桨形式为框式;
3.1 釜体DN、PN的确定
3.1.1 釜体DN的确定
对于直立的反应釜来说，釜体的设备容积通常是指圆柱形筒体及下封头所包
含的容积，即 V=V+V TF
3式中 V—设备筒体部分容积，m T
3V—封头容积，m F
根据V及选定的L/D值，将釜体视为圆柱形筒体，可以初步估算筒体内径，i
2D根据以往经验可认为L/=1.2，且=0.382 ， V,(,D/4),Lii
V44，0.3823D则=3,,0.74,圆整后D=800mm， iiL3.14，1.2,Di
根据规定DN取800mm。
3.1.2 釜体PN得确定
因操作压力为P=0.1MPa，查标准得PN=0.25MPa W
3.2 釜体筒体壁厚的设计
3.2.1 设计参数的确定
5
，因釜体上装有安全阀，取P=1.1 , P=1.1=1.10.1=0.11MPa PPww
-6==151.3101.2×0.810=0.0015MPa ，，，P,ghL
0.0015，由于=100%=1.4%<>
(100%无损探伤)，=0.25 ，因带有夹套，双面腐蚀=1,查表得筒体材料CC12
t=108Mp 。 [,]
3.2.2 筒体壁厚的设计
PDci=得 由公式,，Cnt2[,],,Pc
PD0.11，800ci由==+0.25+1=1.66mm ,，Cnt2，108，1.0,0.112[,],,Pc
取=4mm。 ,n
3.3 釜体封头的设计
3.3.1 封头的选型
由题目可得该反应釜的封头采用标准椭圆形封头，类型是EHA。
3.3.2 设计参数的确定
，P=1.1P=1.10.1=0.11MPa，=0.0015MPa(可忽略，道理同上) PwL
压力同釜体P=P=0.11MPa，=1.0(100%无损探伤)，=0.25 ，因带有夹套，,CC1
t双面腐蚀C=1,查表得封头材料=108Mp 。 [,]2
3.3.3 封头的壁厚的设计
由公式得
PD0.11，800ci,==+0.25+1=1.66mm ，Cnt2，108，1.0,0.5，0.5,,2[],0.5Pc
取封头,与筒体一致，则,=3mm。因为,=3mm EHA椭球形封头不生产，所以釜nnn体筒体厚度和封头厚度为6mm。
3.4 筒体长度H的设计
3.4.1 筒体长度H的设计 3由DN=800mm查EHA标准可知V=0.0796m筒体每米高容积F
,32V==0.503 m ，则: ，0.8，114
0.382,0.0796,VVF筒高估算为H== ,0.6012mV0.5031
6
圆整取H=770mm。
Di3.4.2 釜体长径比L/的复核
11釜体长度为L=H+h+=770+25+(225-25)=861.7mm hi33
900L圆整后L=900mm ,长径比复核为==1.13 800Di
3.5 外压筒体壁厚的设计
反应在常压下反应，所以外压筒体壁厚和内压筒体一致，取=3mm ,n
=3mm。 综上所述，取内压和外压两者中最大壁厚，即筒体与封头,n第四章 反应釜夹套的设计
4.1 夹套釜体DN,PN得确定
4.1.1 夹套釜体DN得确定
D=D+200=800+200=1000mm ，根据规定，DN=1000mm ji
4.1.2 夹套釜体PN得确定
因操作压力为常压 ，查得PN=0.25MPa 4.2 夹套筒体的设计
4.2.1 设计参数的确定
，PP=1.1=1.10.1=0.11MPa w
计算反应物静压
-6，，，P=gh=151.3101.2×0.810=0.0015MPa ,L
0.0015，由于PP=100%=1.4%<5%，因此可以忽略p,取=p=0.11mpa，>
=0.85(由于检测不便，作局部检测)，C=0.25 ，C=1(夹套外有保温层，,12
t为单面腐蚀)，查表得筒体材料[,]=108Mp 。 4.2.2 夹套筒体壁厚的设计
PDcj,,设夹套筒体壁厚=3mm ，由公式=得 ，Cnnt2[],,,Pc
0.11，1000,= ，1.25,1.85mmn2，108，0.85,0.11
,圆整=3mm ，假设合理 n
7
按刚度条件重新校核 ，由于=1000<3800mm，则=2 000且?dd,,jjminmin2mm,于是="2mm，?+" =3mm="" ，圆整="3mm" 。因为="3mm">
形封头不生产，所以釜体筒体厚度和封头厚度为6mm。
4.2.3 夹套筒体的长度确定
VV0.51,0.0796,,F= H,0.856m,856mm,jV0.5031
圆整 =1000mm Hj
4.3 夹套封头的设计
4.3.1 封头的选型
。 由所给题目可得封头采用椭圆形封头，类型是EHA4.3.2 设计参数的确定
计算反应物静压
-6==151.3，10，1.2×0.8，10=0.0015MPa Pgh,L
0.0015，由于=100%=1.4%<>
=0.85(由于检测不便，作局部检测)，=0.25 ，=1(夹套外有保温,CC12
t层，为单面腐蚀)，查表得筒体材料=108Mp 。 [,]
4.3.3 封头的壁厚的设计
设夹套封头的壁厚=3mm ,n
PD0.11，1000ci由公式 ,== ，1.25,1.85mm，Cnt,,2[],0.5P2，108，0.85,0.5，0.11c
圆整,=3mm，因此假设合理。 n
因为=3mm EHA椭球形封头不生产，所以釜体筒体厚度和封头厚度为6mm。 ,n
4.3.4 直边尺封头的寸、体积及重量的确定 3 封头直边尺寸h=25mm，查文献1知DN为1000的体积为0.1505 m。 4.3.5 封头的结构与尺寸的确定
23 容积V/m 公称直径DN/mm 总深度H/mm 内表面积A/m
1000 275 1.1625 0.1505
4.3.6 带折边的锥形封头壁厚的确定
8
o,,45 半顶角
过渡部分
KPD0.82，0.11，1000ci，C,= ,，1.25,1.67mmnt2[,],0.5,P2，108，1.0,0.5，0.11c
锥体部分
fPD0.645，0.11，1000ci，C,= ,，1.25,1.91mmnt2[,],0.5,P2，108，1.0,0.5，0.11c
圆整后取较大者，则=3mm，为了与筒体保持一致取=6mm。 ,,nn
4.4 传热面积的校核
2 DN=1000釜体下封头的内表面积 = 1.1625 Fmh
2 DN=800筒体(1m高)的内表面积= 2.51 Fm1
2夹套包围筒体的表面积1.1625+2.51=3.68 F,F，H,ms1i
2 1.1625+2.51=3.68 F，F,mhs
由于釜内进行的反应是放热反应，产生的热量不仅能够维持反应的不断进行，且会引起釜内温度升高。为防止釜内温度过高，在釜体的上方设置了冷凝器进行换热，因此不需要进行传热面积的校核。如果釜内进行的反应是吸热反应，
2F，F,mhs则需进行传热面积的校核，即:将3.68与工艺需要的传热面积F进
F，FhsF行比较。若?，则不需要在釜内另设置蛇管;反之则需要蛇管。 第五章 反应釜釜体及夹套的压力试验
5.1 釜体的水压试验
5.1.1 水压试验压力的确定
,,[],, 水压试验的压力:p,1.25p且不小于MPa，当,1.8(p，0.1)Ttt,[],,,时取1.8。
，，P=1.250.111.8=0.2475MPa>P+0.1=0.2MPa T
？ P=0.2475MPa T
5.1.2 液压试验的强度校核
9
,p(D，,C)0.2475，800，6,1.25，，Tin, ,,,20.97MPamax，，,2(,C)2，6,1.25n
对于不锈钢，=203MPa ， ,s
,max得=20.97MPa<>
因此液压强度足够。
,Cl5.1.3 压力表得量程、水温及水中浓度的要求
，压力表的最大量程:=2=20.2475=0.495MPa PPT表
,,,,或1.54 即 0.37125MPa0.99MPa PPPPTT表表
,水温:t15?
,Cl,水中浓度:b25mg/L
5.1.4 水压试验的操作过程
在保持釜体表面干燥的条件下，首先用水将釜体内的空气排空，再将水的压
min力缓慢升至0.2475MPa，保压不低于30，然后将压力缓慢降至0.11MPa，并保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄露和明显的残留变形。若质量合格，缓慢降压，将釜体内的水排净，用压缩空气吹干釜体。若质量不合格，修补后重新试压直至合格为止。
5.2 釜体的气压试验
5.2.1 气压试验压力的确定
,[]，，由公式得=1.150.111=0.1265MPa P,1.15PPTTt,[]
气压试验的强度校核:
,p(D，,C)0.1265，800，6,1.25，，Tin, ,,,10.72MPamax，，,2(,C)2，6,1.25n
,对于不锈钢，=203MPa ， s
,max得=10.72MPa<0.9,,,0.9，203，1.0,182.7mpa>
因此气压强度足够。
第六章 反应釜附件的选型及尺寸设计
6.1 釜体法兰联接结构的设计
10
设计内容包括:法兰的设计、密封面形式的选型、垫片设计、螺栓和螺母的设计。
6.1.1 法兰的设计
(1)法兰的选型:甲型平焊法兰
法兰的标准代号:法兰FF1200-0.6 JB/T4701
法兰的材料:0Cr18Ni10Ti
法兰的结构与尺寸
公称
螺栓 法兰/mm直径
DN/
DDD DD规格 数量 , d 1324 mm
800 800 M20 48 6.1.2 密封面形式的选型
因为PN=0.25MPa<1.6mpa,介质温度:130? 查文献[1]p331表16-14="" 知密封面采用光滑面或凹凸面。="">
6.1.3 垫片的设计
垫片法兰的选型、材料
垫片选用耐油橡胶石油垫片，材料为耐油橡胶石棉板
(2)垫片的结构与尺寸
内径d/mm 外径D/mm 厚度S/mm
800 840 2
6.2 工艺接管的设计
(1)温度计接口
,76，4 采用无缝钢管，伸入釜体内一定长度。配用突面板式平焊管法兰:HG20592 法兰 PL65-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。
(2)工艺物料进口
,573.5，45 采用无缝钢管，管的一端切成，伸入罐内一定长度。配用的突面板式平焊管法兰:HG20592 法兰 PL50-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。 (3)放料口
11
,1084， 采用无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰:
PL100-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。与其配套的是手动下展式铸不HG20592 法兰
锈钢放料阀，标记:放料阀6-100 HG5-11-81-3. (4)安全阀接口
,323.5，采用无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰:HG20592 法兰 PL25-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。
(5)冷凝器接口
,1084，采用无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰:HG20592 法兰 PL100-0.6 RF 0Cr18Ni10Ti。
6.3 管法兰尺寸的设计
6.3.1 管法兰的选型
突面板式平焊法兰
代号PL 标准号HG20593
6.3.2 管法兰的尺寸
查文献[2]填下表
连 接 尺 寸 密封
公称接管法兰法兰坡口面厚接管名称 直径外径厚度内径宽度度 n dTh DKL
DNCb A B
f安全阀接口 25 32 100 75 58 11 4 10 14 3 33 — M
工艺物料进口 50 57 140 110 88 14 4 12 16 2 59 — M
温度计接口 65 76 160 130 118 14 4 12 16 2 78 — M
冷凝器接口
100 108 210 170 144 18 4 M16 18 2 110 — 放料口
6.4 垫片尺寸及材质
查文献填下表
密封面形式及垫片尺寸
密封面型式 接管名称 垫片尺寸() 垫片材质 mm
12
Dd外径 内径 厚度 ,Oi
安全阀接口 RF 64 34 2 耐油石棉橡胶板 工艺物料进口 RF 96 61 2 耐油石棉橡胶板 温度计接口 RF 160 77 2 耐油石棉橡胶板 冷凝器接口、放料口 RF 152 115 2 耐油石棉橡胶板 6.5 固体物料进口的设计
固体物料进口的尺寸
公称直螺栓 公称压力 密封面 d，S D 径DN DABw1() 形式 MPa 直径长度 数量 ，
250 ，70 12 390 350 M20273，8
) 总重(kg HHbb1.0MPa 突面 db L2112
190 84 20 26 18 —— 40.9
固体物料进口的明细表
件号 名称 数量 材料 1 人孔接管 1 0Cr18Ni10Ti 2 螺母 16 25 3 螺栓 16 35 4 法兰 1 1Cr18Ni9Ti 5 垫片 1 耐油石棉橡胶板 6 法兰盖 1 1Cr18Ni9Ti 7 手柄 1 Q235-A 8 销轴 1 45 9 开口销 2 35 10 垫圈 2 100HV 11 轴耳 4 Q235-A 6.6 视镜的设计
6.6.1 视镜的选型
带颈视镜
6.6.2 视镜的结构
视镜主要用来观察设备内物料及其反应情况，也可以作为页面指示镜。常用的视镜有视镜、带颈视镜和压力容器视镜(分别有带颈和不带颈两种)几种。
视镜的尺寸
13
视镜玻璃 单头螺柱
DN DbdHb h D直径×长度 112H1 Db，数量 2
125 205 175 20 16 50 133 88 8 M1238 ，
视镜的材料
件名称 数量 材料 件号 名称 数量 材料 号
1 视镜玻璃 1 钢化硼硅玻璃4 压紧环 1 A3
(HGJ501-1986-0)
2 衬 垫 2 石棉橡胶板5 单头螺柱 8 A3(GB901-76)
(GB3985-1983)
接 缘 1 1Cr18Ni9Ti 6 螺母 16 A3(GB52-76) 3
6.7 支座的选型及设计
6.7.1 支座的选型
由于设备外部设置有100mm的保温层，所以选耳式B型支座，支座数量为4个。
6.7.2 支座载荷计算及尺寸的初步设计
(1)筒体质量:DN=800，=6mm，每米质量118.7kg,则: ,n
=1.37，118.7=162.6kg Q1
(2)筒体封头质量:DN=800，=6mm的椭圆形封头质量为50.9kg,则: ,n
=250.9=101.9kg ，Q2
3(3)介质质量:介质密度以水计，容积为0.382，则质量为: m
Q,1000，0.382,382kg3
(4)夹套筒体质量:DN=1000，=6mm，每米重148.7kg,，则 ,n
Q,1.0，148.7,148.7kg3
(5)夹套封头质量:DN=1000，,=6mm的椭圆形封头质量为78.5kg,则: n
=78.5kg Q5
(6)附件质量:人孔约42kg，其它附件约31kg，则:=73kg Q6
(7)冷凝器重量:=1200kg Q7
则重质量为:2146.7kg Q,Q，Q，Q，Q，Q，Q，Q,1234567
Q,支座最大载荷为:=1073.35kg11KN 2
14
根据公称直径和最大载荷，查文献1得支座尺寸如下表:
B型耳式支座的尺寸(mm)
H 底板 筋板 垫板 地脚螺栓 支座重量
l b δ S l b δ l b δ e d 规格 kg 1111222333
250 200 140 14 70 290 160 10 315 250 8 40 30 M24 15.7 第七章 搅拌装置的选型与尺寸设计
7.1 搅拌轴直径的初步计算
7.1.1 搅拌轴直径的设计
, 电机的功率P,3.0KW ，搅拌轴的转速n,85r/min，材料为45钢 ， []
4,,40MPa，剪切弹性模量G,MPa，许用单位扭转角[],1.0?/m。 8，10
P366Nmmm由得:() ,9.553，10m,9.553，10，,337164.7n85
36Nmm利用截面法得: () M,m,9.553，10，,337164.7Tmax85
337164.7MMTT由 得: ,,,8429.1 ,,,,,,W,max,,,40W,
W8429.1,333,,搅拌轴为实心轴，则: 得=34.8mm W,0.2dd,0.20.2
圆整后考虑腐蚀裕量，取d=40mm 。
7.1.2 搅拌轴刚度校核
M180T3max, 得 ,，，10maxGJ,,
337164.118:: ,,,,，,0.9433/m,,1.0/mmax48，0.1，40,
所以圆轴的刚度足够，考虑到搅拌轴与联轴器配合，取d=50mm 。 7.2 搅拌轴临界转速校核计算
nr/minr/min由于反应釜的搅拌轴转速=85,200，故不作临界转速校核计算。
7.3 联轴器的型式及尺寸的设计
7.3.1 联轴器型式的确定
由于选用摆线针轮减速机，所以联轴器的型式选用立式夹壳联轴节(D型)。
15
标记为:DN 50 HG5-213—65，结构如图。由文献分别确定联轴节的尺寸和零件及材料，尺寸如表，零件及材料如表。由于联轴节轴孔直径DN=50mm，因此搅拌轴的直径d调整至50mm。
7.3.2 联轴器的结构及尺寸
查文献填下表
夹壳联轴节的尺寸
螺栓 dl ddll LD331212轴孔数量 规格 直径135 62 42 90 190 34 83 6 6 M12
DN llllfδ b R4567
50 94 5 70 100 18 16 0.6 0.4 7.3.3 联轴节的零件及材料
夹壳联轴节的零件及材料
件名 称 材 料 件 名 称 材 料
号 号
1 左、右ZG-1Cr18Ni9Ti(GB2100) 4 螺 0Cr18Ni9Ti(GB/T
夹壳 母 6170)
2 吊 环 0Cr18Ni9Ti(GB4385 ?) 5 螺 A2-70(GB/T
栓 5782)
3 垫 圈 A-140(GB/T 97.2) 7.4 搅拌桨尺寸的设计
7.4.1 框式搅拌桨的结构
框式搅拌桨的结构如图所示。由文献表确定不锈钢框式搅拌桨的尺寸见表，零件明细表见表。
7.4.2 框式搅拌桨的尺寸
框式搅拌桨的尺寸
螺栓 螺孔 螺栓 螺孔
Da δ djd ddd数量 数量 3124
1140 50 M16 2 16.5 M12 8 13 4 70
cem f hfh重量 Pn/H 121
910 285 420 170 5 120 35 — 19 不大于0.088 7.4.3 框式搅拌桨零件明细表
零件明细表
件名称 数量 材料 件名称 数材料 号 号 量
1 桨叶 2 Cr18Ni12Mo2Ti 5 螺母 8 Cr18Ni12Mo2Ti
16
2 横梁 2 Cr18Ni12Mo2Ti 6 穿轴螺栓 2 Cr18Ni12Mo2Ti 3 筋板 4 Cr18Ni12Mo2Ti 7 螺母 4 Cr18Ni12Mo2Ti 4 连接螺栓 8 Cr18Ni12Mo2Ti 7.5 搅拌轴的结构及尺寸的设计
7.5.1 搅拌轴长度的设计
搅拌轴的长度L近似由釜外长度、釜内未浸入液体的长度、浸入液体LL12的长度三部分构成。即:L=++,其中=H-M (H:机架高;M:减速机输LLLLL33121
出轴长度)
=500-76=424mm L1
(:釜体筒体长度;:封头深度;:液体的装填高度) ,H，H,HHLHHTFiTFi2
液体装料高度的确定: Hi
VV,cFH,1,2Di4
式中—操作容积(m3);—釜体封头容积(m3);—筒体的内径(m) DVVicF
0.51,0.0796m H,,0.53142，0.8,
液体的总装填高度=530+225+25=780mm HH，h，h,i112
=861.7+2×(25+225)-780=581.7mm L2
浸入液体搅拌轴的长度的确定: L3
搅拌桨的搅拌效果和搅拌效率与其在釜体的位置和液柱高度有关。搅拌桨浸
22入液体内的最佳深度为:(见文献[4]215) S,D,Hii33
当D=时为最佳装填高度;当D<时，需要设置两层搅拌桨。>
由于=780mm
， 搅拌桨浸入液体内的最佳深度为:S=2/3=2780/3=520mm Hi
故浸入液体的长度=520mm L3
17
搅拌轴的长度L为:L=424+581.7+520=1525.7mm
圆整 取L=1540mm 。
7.5.2 搅拌轴的结构
由于搅拌轴的长度较大，考虑加工的方便，将搅拌轴设计成两部分。与减速
'机相联的搅拌轴轴长为:=H-M+(:搅拌轴深入釜内的长度，d=50mm时取LLL44
350mm)
''=500-76+350=775mm 取=775mm LL
'''搅拌轴下部分的轴长为=L-=1500-775=725mm 。 LL
第八章 传动装置的选型与尺寸设计
8.1 电动机的选型
由于反应釜里的物料具有易燃性和一定的腐蚀性，故选用隔爆型三相异步电机(防爆标志d?AT4)。根据电机的功率P,3.0KW、转速n,1500r/min，由文献[5]选用的电机型号为:YB100L2-4。
8.2 减速器的选型
8.2.1 减速器的选型
i根据电机的功率P,3.0Kw、搅拌轴的转速n,85r/min、传动比为1500/ 85,17.65，选用直联型一级摆线针轮减速机(HG5-745-78)，标记ZLD3.0—4A—17。由文献[6]确定其安装尺寸，直联摆线针轮减速机的外形见图、安装尺寸如表。
8.2.2 减速机的外形安装尺寸:
减速机的外形安装尺寸
DD DD n,dPD 3M24
6-11 ,260 230 200 50 4
eB C hbE MF
15 218 53.5 14 76 61 8.3 机架的设计
由于反应釜传来的轴向力不大，减速机输出轴使用了带短节的夹壳联轴节，
18
且反应釜使用不带内置轴承的机械密封，故选用XD型D单支点机架(HG21566—95)。由搅拌轴的直径d,50mm可知，机架的公称直径DN250。尺寸如表。
XD型D单支点机架尺寸
n+,D D D D D H 辅型号 机架质量A iL345
8-22 ,245 295 340 330 360 220 46210 44kg 8.4 底座的设计
对于不锈钢设备，本设计采用图底座的结构，其上部与机架的输出端接口和轴封装置采用可拆相联，下部伸入釜内，结构与尺寸如图。
8.5 反应釜的轴封装置设计
8.5.1 反应釜的轴封装置的选型
反应釜中应用的轴封结构主要有两大类，填料箱密封和机械密封。考虑到釜内的物料具有易燃性和一定的腐蚀性，因此选用机械密封。根据PW,0.58MPa、t,120?、n=85r/min、d=50mm。由文献[4]表7-3-79选用双端面型小弹簧UB型釜用机械密封(206)。
8.5.2 轴封装置的结构及尺寸
轴封装置的结构:选用双端面小弹簧UB型釜用机械密封(206型)
mm釜用机械密封的主要尺寸()
轴径 D DD H h h h h h n-Φ M 1 21234
50 245 210 175 315 45 28 14 200 190 8-18 16 第九章 选择设备
9.1 第?步反应的设备
9.1.1 反应釜
根据计算结果可选择两个公称容积为K200的搪玻璃开式搅拌容器作为反应釜，其相关参数如下:
19
公称 计算 传热 减速机 搅拌转主要尺寸mm h mm 容积 容积 面积 型号 速r/min
浆式 浆式 32 DHH DDHH mmD H 3301212
K200 247 1.50 BLD1.1-1-i 63~80 700 800 948 300 770 380 355 1022 2195 60 9.1.2 提取罐
310.1，1203由题目要求计算出需要的提取液为，根据经,1518.9L,1.52m24.5
验选择三个公称容积为K500的搪玻璃开式搅拌容器作为提取罐，相关参数如下:
公称 计算 传热 减速 搅拌转主要尺寸mm h mm 容积 容积 面积 机 速r/min
型号 浆式 浆式 32 DHH DDHH mmD H 3301212
K500 588 2.60 BLD3.0-3-i 80~125 900 1000 1172 350 1075 400 415 1154 2720 160 9.1.3 离心机
本次设计选用三足式离心机，机体用摆杆悬挂在 3根柱脚上的立式离心机。转鼓直径为255,2000毫米，间歇工作。主轴上端的转鼓由电动机通过三角皮带驱动旋转，悬浮液经加料管从上部加入转鼓，分离出的滤液由转鼓外的机壳收集并从滤液管排出。转鼓壁上的滤渣在分离结束停机后用人工铲下，从转鼓上部卸出。有的三足式离心机转鼓底部有卸渣孔，铲下的滤渣经卸渣孔由下部卸出。这种离心机也可配上刮刀机构和程序控制装置实现自动操作。三足式离心机除了可以分离悬浮液外，还可以用于成件物品(如纺织品)的脱水。人工卸渣的三足式离心机结构简单，但操作的劳动强度较大。 9.1.4 结晶釜
据经验选择三个公称容积为K500的搪玻璃开式搅拌容器作为结晶釜，相关参数如下:
公称 计算 传热 减速 搅拌转主要尺寸mm h mm 容积 容积 面积 机 速r/min
型号 浆式 浆式 32D HHD D H H mmD H 3301212
K500 588 2.60 BLD3.0-3-i 80~125 900 1000 1172 350 1075 400 415 1154 2720 160
20
9.2 第?步反应的反应釜
根据计算结果可选择一个公称容积为K300的搪玻璃开式搅拌容器作为反应釜，其相关参数如下:
公称 计算 传热 减速 搅拌转速主要尺寸mm h 容积 容积 面积 机 r/min mm
型号 锚32 DHH DDHH mmD H 3301212锚(框)式 (框
)式 K300 369 1.90 BLD3.0-3-i 63~80 800 900 1048 350 875 380 390 1120 2440 80
课程设计心得
这次课程设计让我明白了设计一个反应装置真不容易，很多的资料数据都需要靠自己去查找，很多地方设计都不是很好，对于很多查数据的地方都查得不是很精确，有些地方的设计运用的公式更是需要翻阅大量的文献才能找到，这对设计的难度进一步加大，但是同时更使我明白了我还需要学习的地方还有很多，不是那么一本书就能解决遇到的问题。在完成这次设计的最后我要感谢我们的李老师的指导和帮助。
参考文献
[1]刘俊明.课程设计指导书[M].山西:太原理工大学出版社，2010、8 [2]申迎华、郝晓刚.化工原理课程设计.北京:化学工业出版社，2009、5 [3]夏清、陈常贵.化工原理(上册)[M].天津:天津大学出版社，2005、1 [4]夏清、陈常贵.化工原理(下册)[M].天津:天津大学出版社，2005、1
21
