題目：年產(chǎn)4億片阿奇霉素片的精烘包及車(chē)間設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u10903摘要 頁(yè)年產(chǎn)4億片阿奇霉素片的精烘包及車(chē)間設(shè)計(jì)摘要：阿奇霉素是一種新型的大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素,用于各種感染疾病治療。本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)4億阿奇霉素片的精烘包及車(chē)間設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括阿奇霉素精烘包和片劑工藝流程圖的選擇、物料衡算、能量衡算、設(shè)備選型、丙酮回收設(shè)計(jì)、精烘包車(chē)間和丙酮車(chē)間帶控制點(diǎn)的工藝流程圖繪制，主要設(shè)備平面布置圖以及冷卻結(jié)晶釜裝備圖繪制等。主要工藝流程分為阿奇霉素粗品的預(yù)處理，通過(guò)精制工序制成阿奇霉素精制原料藥，再通過(guò)總混、制粒、壓片和包裝等階段制成片劑。設(shè)計(jì)過(guò)程采用多處自動(dòng)控制方案，同時(shí)采用AspenPlus模擬精餾塔回收丙酮。關(guān)鍵詞：阿奇霉素；精烘包；片劑；車(chē)間設(shè)計(jì)；AspenPlusFine

Baking

Package

and

Workshop

Design

with

an

Annual

Output

of

400

Million

Pieces

of

Azithromycin

TabletsAbstract：Azithromycinisanovelmacrolideantibioticusedinthetreatmentofvariousinfectiousdiseases.Thisdesignisafinebakingpackageandworkshopdesignwithanannualoutputof400millionazithromycintablets.Thedesigncontentmainlyincludestheselectionofazithromycinfinebakingpackageandtabletprocessflowchart,materialbalancecalculation,energybalancecalculation,equipmentselection,acetonerecoverydesign,finebakingpackageworkshopandacetoneworkshopwithcontrolpointflowchartdrawing.Equipmentfloorplanandcoolingcrystallizationkettleequipmentdrawingandsoon.Themainprocessisdividedintopretreatmentofcrudeazithromycin,andtheazithromycinrefinedrawmaterialispreparedthrougharefiningprocess,andthenmadeintoatabletbythestagesoftotalmixing,granulation,tabletingandpackaging.ThedesignprocessusesmultipleautomatedcontrolschemeswhileusingtheAspenPlusanalogrectificationcolumntorecoveracetone.Keywords：Azithromycin;finebakingpackage;tablet;workshopdesign;AspenPlus前言阿奇霉素是一種新型的大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素，具有2~4天的抗衰老周期和廣譜抗菌活性。它廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)，特別是社區(qū)獲得性肺炎球菌、霍亂弧菌、副溶血性弧菌等均有良好的抗菌作用，尤其對(duì)呼吸道感染和泌尿道感染的治療效果更佳。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括阿奇霉素精烘包和片劑工藝流程圖的選擇、物料衡算、能量衡算、設(shè)備選型，丙酮回收設(shè)計(jì)，精烘包車(chē)間和丙酮車(chē)間帶控制點(diǎn)的工藝流程圖繪制，主要設(shè)備平面布置圖以及冷卻結(jié)晶釜裝備圖繪制等。主要工藝流程分為阿奇霉素粗品的預(yù)處理，通過(guò)精制工序制成阿奇霉素精制原料藥，再通過(guò)總混、制粒、壓片和包裝等階段制成片劑。本次設(shè)計(jì)中，添加有自己的設(shè)計(jì)特色，使用了Aspen模擬精餾塔，丙酮純度達(dá)到99%，做到盡可能回收丙酮從而加以利用，降低經(jīng)濟(jì)成本，減少丙酮排放保護(hù)環(huán)境。采用了半自動(dòng)化的生產(chǎn)模式，并且強(qiáng)化自動(dòng)控制，極大地提高了工作的精確度，減少了設(shè)備的經(jīng)費(fèi)，提高了工作效率。還在一定程度上增加了工廠的經(jīng)濟(jì)效益。1阿奇霉素概述1.1產(chǎn)品簡(jiǎn)介阿奇霉素，又名為阿紅霉素，是一種大環(huán)內(nèi)類(lèi)抗生素，是在紅霉素化學(xué)結(jié)構(gòu)上修飾后得到的一種廣譜抗生素。阿奇霉素化學(xué)名稱(chēng)為（2R，3S，4R，5R，8R，10R，11R，12S，13S，14R）-13-[（2，6-二脫氧-3-O-甲基-α-L-核-己吡喃糖基）氧]-2-乙基-3，4，10-三羥基-3，5，6，8，10，12，14-七甲基-11-[[3，4，6-三脫氧-3-（二甲氨基）-β-D-木-己吡喃糖基]氧]-1-氧雜-6-氮雜環(huán)十五烷-15-酮。分子式為C38H72N2O12，其分子結(jié)構(gòu)為：1.1.1阿奇霉素理化性質(zhì)阿奇霉素為白色或類(lèi)白色的晶體，無(wú)臭，味苦，稍有吸濕性。在甲醇、丙酮、氯仿、無(wú)水乙醇或酸性條件下都易溶，在水中幾乎不溶，熔點(diǎn)113-115℃，比旋光度為-45℃至-49℃[2]。1.1.2阿奇霉素藥理及臨床用途阿奇霉素為氮雜內(nèi)酯類(lèi)抗生素，臨床上主要用于呼吸道感染、泌尿系統(tǒng)感染、皮膚及軟組織感染等疾病。以下是阿奇霉素臨床應(yīng)用：（1）紀(jì)慧[1]將60例接受抗感染治療的患者，隨機(jī)分為觀察組和對(duì)照組，每組30例，對(duì)照組患者給予紅霉素治療，觀察組患者給予阿奇霉素治療，觀察比較兩組患者的臨床治療效果和不良反應(yīng)發(fā)生情況，結(jié)果觀察組的治療有效率為93.33%，明顯高于對(duì)照組的73.33%，觀察組的不良反應(yīng)發(fā)生率為3.33%，明顯低于對(duì)照組的20.00%，結(jié)論阿奇霉素對(duì)于上呼吸道感染、泌尿生殖系統(tǒng)感染、等均有非常好的臨床治療效果，且治療過(guò)程中不良反應(yīng)較少，安全性和可靠性高，值得在臨床上加以推廣和應(yīng)用。（2）王文文[3]將在鄭州市第七人民醫(yī)院收診的患者168例按照隨機(jī)原則分為試驗(yàn)組與對(duì)照組，每組患者各84例，兩組患者服藥方式均為口服，試驗(yàn)組患者服用阿奇霉素，對(duì)照組患者服用紅霉素，對(duì)比兩組患者臨床應(yīng)用效果，結(jié)論阿奇霉素對(duì)比紅霉素抗菌譜更廣，對(duì)于呼吸道感染、泌尿系統(tǒng)感染以及軟組織感染均有很好的效果，且不良反應(yīng)更少，值得推廣。（3）王桂桃[4]選取94例在江西省吉安市青原區(qū)濱江社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心接受治療的急性腸炎患者，分為參照組、研究組，各47例，均予以常規(guī)治療，研究組加用阿奇霉素，對(duì)比兩組患者癥狀改善時(shí)間、不良反應(yīng)發(fā)生情況，評(píng)價(jià)阿奇霉素應(yīng)用效果及安全性，結(jié)論阿奇霉素具有廣譜抗菌作用，代謝快，毒副作用小，用于急性腸炎治療當(dāng)中可迅速改善患者的臨床癥狀、優(yōu)化療效，效果可靠，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。1.1.3緣起與意義阿奇霉素是一種半衰期長(zhǎng)、生物利用度高的半合成大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素。研究表明阿奇霉素是一種相對(duì)安全的抗生素。阿奇霉素對(duì)呼吸道感染、泌尿生殖道感染、皮膚感染等有較好的治療效果，不良反應(yīng)發(fā)生率不明顯。近年，隨著環(huán)境和生活方式的變化，感染癥狀逐年增多，威脅著人類(lèi)健康，尤其是呼吸道感染。目前，國(guó)內(nèi)有許多阿奇霉素生產(chǎn)企業(yè)，但由于生產(chǎn)工藝和儀器水平與外國(guó)藥廠相差很大，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力很強(qiáng)。通過(guò)此次設(shè)計(jì)，了解了阿奇霉素精烘包及片劑的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，并進(jìn)行了合理有效的設(shè)計(jì)，為今后從事藥廠的設(shè)計(jì)工作奠定了基礎(chǔ)。.1.2阿奇霉素精制及制劑設(shè)計(jì)任務(wù)1.2.1設(shè)計(jì)題目年產(chǎn)4億片阿奇霉素片的精烘包及車(chē)間設(shè)計(jì)1.2.2設(shè)計(jì)基礎(chǔ)條件（1）阿奇霉素原料藥及制劑名稱(chēng)與設(shè)計(jì)規(guī)模，設(shè)計(jì)規(guī)模詳見(jiàn)下表1-1。表1-1阿奇霉素設(shè)計(jì)規(guī)模產(chǎn)品名稱(chēng)設(shè)計(jì)規(guī)模產(chǎn)品質(zhì)量阿奇霉素原料藥（二水合物）與本設(shè)計(jì)阿奇霉素片劑設(shè)計(jì)規(guī)模匹配含量≥98%阿奇霉素片4億片/年藥典標(biāo)準(zhǔn)（2）阿奇霉素工藝路線阿奇霉素精制工序：以阿奇霉素粗品，活性炭，丙酮等為原料，進(jìn)行溶解、脫色、結(jié)晶、干燥得到阿奇霉素精制原料藥。阿奇霉素片劑：合格阿奇霉素（二水合物）原料藥、輔料經(jīng)稱(chēng)量、粉碎、過(guò)篩、濕法制粒、干燥、整粒、總混后得到顆粒，顆粒壓制成相應(yīng)的規(guī)格的片劑，合格的片劑由鋁鋁包裝機(jī)進(jìn)行內(nèi)包裝。裝盒外包之后入庫(kù)待檢。（3）生產(chǎn)制度1）年工作日：250天。2）生產(chǎn)班次：兩班、8小時(shí)一班。3）生產(chǎn)方式：間歇式生產(chǎn)。1.3設(shè)計(jì)要求及原則1.3.1設(shè)計(jì)依據(jù)（1）《中華人民共和國(guó)藥典》2015版（2）《化工原理課程設(shè)計(jì)》2016版（3）《化工原理課程設(shè)計(jì)》2016版（4）《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理工程》（第二版）2017版（5）《制藥工程學(xué)》（第三版）2008版1.4阿奇霉素片劑產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路與步驟阿奇霉素精制包及制劑設(shè)計(jì)思路： 設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)題目精烘包和片劑工藝流程工藝流程框圖精烘包和片劑工藝流程工藝流程框圖精烘包及片劑物料衡算物料衡算精烘包及片劑物料衡算物料衡算精烘包能量衡算丙酮精餾塔物料計(jì)算精烘包能量衡算丙酮精餾塔物料計(jì)算設(shè)備工藝計(jì)算及型號(hào)確定設(shè)備工藝計(jì)算及型號(hào)確定工藝流程設(shè)計(jì)精烘包和丙酮帶控制點(diǎn)流程圖工藝流程設(shè)計(jì)精烘包和丙酮帶控制點(diǎn)流程圖工藝設(shè)備平面布置圖車(chē)間設(shè)備布置圖工藝設(shè)備平面布置圖車(chē)間設(shè)備布置圖人流物流流向圖人流物流流向圖Aspen模擬丙酮回收Aspen模擬丙酮回收設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)編寫(xiě)2阿奇霉素片劑精制及制劑工藝說(shuō)明2.1阿奇霉素原料藥精制工序阿奇霉素精制工藝配比:表2-1阿奇霉素精制工藝配比原輔料名稱(chēng)規(guī)格質(zhì)量比阿奇霉素（二水合物）粗品95%1.00丙酮≥99%2.8活性炭醫(yī)用級(jí)0.05純化水符合藥典標(biāo)準(zhǔn)10.0將230.23kg的阿奇霉素（二水合物）粗品經(jīng)過(guò)稱(chēng)量后由小推車(chē)（X101A）送至并投入脫色釜（R101）中，活性炭稱(chēng)量間用防爆電于秤（B101）稱(chēng)取活性炭11.51kg，置于調(diào)炭桶（V102）中，通過(guò)小推車(chē)（X101B）送至脫色釜（R101）中。打開(kāi)丙酮計(jì)量罐（V103）（丙酮來(lái)自廠區(qū)儲(chǔ)罐）的（VA105、VA106、VA107）閥門(mén)，通過(guò)計(jì)量罐液位顯示儀表計(jì)量644.64L，加入脫色釜中；打開(kāi)攪拌器，攪拌溶解；加入調(diào)炭桶中的活性炭，打開(kāi)蒸汽閥門(mén)（VA112、VA113、VA114），蒸汽通過(guò)脫色釜的夾套中進(jìn)行加熱，并通過(guò)溫度自動(dòng)控制儀表控制溫度達(dá)到65℃?；亓髅撋捍蜷_(kāi)冷凝器（E101）的冷凍鹽水閥門(mén)（VA136、VA138），釜內(nèi)丙酮蒸氣經(jīng)冷凝后回流，回流脫色1h；回流脫色結(jié)束后，打開(kāi)循環(huán)水閥門(mén)（VA116、VA117、VA118），循環(huán)水通過(guò)脫色釜的夾套對(duì)進(jìn)行冷卻；冷卻半小時(shí)后，打開(kāi)氮?dú)忾y門(mén)，脫色液被氮?dú)鈮褐粱钚蕴窟^(guò)濾器（F107）初步去除活性炭，再經(jīng)過(guò)精密過(guò)濾器（F101）過(guò)濾，濾渣定期送市政處理；打開(kāi)脫色釜上放空閥門(mén)，釜內(nèi)氮?dú)馀胖粮呖铡?/p>

濾液通過(guò)泵（P101）分別進(jìn)入結(jié)晶釜（R102A、B）中，再向兩臺(tái)結(jié)晶釜中分別投入978.48kg的純化水，打開(kāi)冷凍鹽水閥門(mén)（VA142），冷凍鹽水通過(guò)結(jié)晶釜夾套進(jìn)行降溫，并通過(guò)溫度自動(dòng)控制儀表控制緩慢降溫并最終維持0-5℃，攪拌結(jié)晶2h；結(jié)晶完成后打開(kāi)壓縮空氣閥門(mén)（VA146），將結(jié)晶液送至“過(guò)濾、洗滌、干燥三合一”設(shè)備（D101），進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾后的母液進(jìn)入儲(chǔ)罐（V104），過(guò)濾完畢后，打開(kāi)純化水閥門(mén)（VA158），投入345.34kg的純化水，進(jìn)行淋洗操作，淋洗完畢過(guò)濾，過(guò)濾后的母液進(jìn)入儲(chǔ)罐（V104），打開(kāi)蒸汽閥門(mén)（VA154、VA155、VA156），蒸汽進(jìn)入“過(guò)濾、洗滌、干噪三合一”設(shè)備（D101）進(jìn)行加熱，并通過(guò)溫度自動(dòng)控制儀表控制干煩溫度在40℃，打開(kāi)冷凝器閥門(mén)（VA162、VA163），同時(shí)打開(kāi)真空閥門(mén)（VA160）開(kāi)始真空干燥操作，干燥時(shí)產(chǎn)生的尾氣通過(guò)尾氣管道排出，微量丙酮經(jīng)過(guò)冷凝器（E102）冷凝后進(jìn)入儲(chǔ)罐（V104），結(jié)束后送至精餾塔回收丙酮，真空干燥時(shí)間為3h，真空干燥完畢，得阿奇霉素（二水合物）原料藥（阿奇霉素含量98%）212.22kg。2.2精制工序粉碎包裝將精制工序得到的阿奇霉素（二水合物）通過(guò)小推車(chē)（X102）中帶蓋的不銹鋼桶（V105）轉(zhuǎn)運(yùn)至粉碎過(guò)篩機(jī)（X103）進(jìn)行粉碎過(guò)篩；經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)后，通過(guò)料斗（X104），經(jīng)提升上料送至混合機(jī)（H101）進(jìn)行總混；總混后的產(chǎn)品在帶蓋的不銹鋼周轉(zhuǎn)桶中運(yùn)至內(nèi)包車(chē)間，加入全自動(dòng)包裝機(jī)（X105）中，全自動(dòng)包裝機(jī)完成自動(dòng)稱(chēng)重、包裝工作，并貼好內(nèi)標(biāo)簽，包材為塑料袋，規(guī)格為25kg包。內(nèi)包密封后的產(chǎn)品由小車(chē)（X106）移交到精制產(chǎn)品暫儲(chǔ)車(chē)間，供下一步操作使用。（詳情見(jiàn)附錄一：阿奇霉素帶控制點(diǎn)PID圖）2.3阿奇霉素片劑生產(chǎn)工序阿奇霉素片劑工藝配比表2-2阿奇霉素片劑工藝配比原輔料名稱(chēng)規(guī)格質(zhì)量比阿奇霉素原料藥符合藥典標(biāo)準(zhǔn)1.0羧甲基淀粉鈉符合藥典標(biāo)準(zhǔn)0.1微晶纖維素符合藥典標(biāo)準(zhǔn)0.27交聯(lián)聚維酮符合藥典標(biāo)準(zhǔn)0.27聚乙烯吡咯烷酮—純化水4wt%0.25十二烷基硫酸鈉符合藥典標(biāo)準(zhǔn)0.097二氧化硅符合藥典標(biāo)準(zhǔn)0.005（1）原輔料的預(yù)粉碎通過(guò)人工搬運(yùn)將儲(chǔ)罐（V201、V202、V203、V204、V205、V206）的原輔料21.18kg的羧甲基淀粉鈉、57.19kg的微晶纖維素、57.19kg的交聯(lián)聚維酮、2.12kg的聚乙烯吡咯烷酮、20.54kg的十二烷基吡咯烷酮、1.06kg的二氧化硅分別投入粉碎過(guò)篩一體機(jī)（X201A-B-C）中，開(kāi)啟粉碎過(guò)篩裝置粉碎后經(jīng)100目過(guò)篩，0.5h后將原輔料送至檢查車(chē)間檢查。（2）配料分裝根據(jù)配料程序，用小推車(chē)（X202）、周轉(zhuǎn)桶（V207）送至電子秤（B201）稱(chēng)量，并將稱(chēng)量好的物料分裝至儲(chǔ)罐（V208A-B-C-D-E-F）中，打印稱(chēng)量標(biāo)簽。（3）聚乙烯吡咯烷酮—純化水溶液的配置將儲(chǔ)罐（V203）中的2.1kg的聚乙烯吡咯烷酮與50.83kg純化水按照配比加入配料罐（X203）中，打開(kāi)攪拌器進(jìn)行攪拌，攪拌0.5h，配制聚乙烯吡咯烷酮-純化水溶液裝入周轉(zhuǎn)桶（V208D）中。（4）濕法制粒、干燥及整粒通過(guò)人工搬運(yùn)將儲(chǔ)罐（V208A-B-C-D-E）中粉碎后的原輔料投入料斗（X204）中，開(kāi)啟提升料斗混合機(jī)（H201）混合0.5h，將中間產(chǎn)物用小推車(chē)（X205）、周轉(zhuǎn)桶（V209）濕法制粒機(jī)（X206）中。啟動(dòng)攪拌電機(jī)攪拌0.5h，啟動(dòng)切粒電機(jī)開(kāi)始制粒，0.5h后關(guān)閉，將制好的濕顆粒放出，轉(zhuǎn)移至周轉(zhuǎn)桶（V210）中，由小推車(chē)（X207）送至篩分機(jī)（X208）中。隨后由小推車(chē)（X209）上裝有396.07kg濕顆粒的周轉(zhuǎn)桶（V211）轉(zhuǎn)移真空干燥機(jī)（D202）中進(jìn)行干燥，打開(kāi)真空閥門(mén)（VA177）及熱水供應(yīng)閥門(mén)（VA169、VA170、VA171）將溫度控制在55-60℃，設(shè)定時(shí)間為1h，將干燥后的顆粒放出，得351.48kg干顆粒轉(zhuǎn)移至周轉(zhuǎn)桶（V212）。用小推車(chē)（X210）將周轉(zhuǎn)桶（V212）中的干顆粒轉(zhuǎn)移至粉碎過(guò)篩一體機(jī)（X211）中進(jìn)行粉碎過(guò)篩，粉碎0.5h后經(jīng)16目篩制得到干顆粒，將干顆粒裝入料斗（X212）。（5）總混將儲(chǔ)罐（V208F）中的二氧化硅及干顆粒投入提升料斗混合機(jī)（H202）中進(jìn)行混合，打開(kāi)混合機(jī)的開(kāi)關(guān)，設(shè)定時(shí)間為0.5h，將混合后的產(chǎn)品卸料至料斗（X212），送至產(chǎn)品檢查車(chē)間檢查。（6）壓片、檢驗(yàn)將檢查后的產(chǎn)品送至壓片機(jī)（X213、X214）進(jìn)行壓片處理，隨后送至金屬檢測(cè)稱(chēng)重機(jī)（X215）進(jìn)行檢測(cè)。藥片裝入周轉(zhuǎn)桶（V213）中，取樣檢測(cè)，其余送至原輔料車(chē)間暫存。（7）阿奇霉素片劑內(nèi)包裝將藥片投入料斗（X217）中，轉(zhuǎn)移至螺旋上料機(jī)（X218）上料至雙鋁包裝機(jī)（X219）進(jìn)行內(nèi)包裝，將鋁箔安裝在包裝機(jī)上。（8）阿奇霉素片劑外包裝將內(nèi)包裝后的合格中間產(chǎn)物經(jīng)小推車(chē)（X220）送至裝盒機(jī)（X221）進(jìn)行裝盒，裝入藥板的同時(shí)自動(dòng)塞入藥品說(shuō)明書(shū)。將已印刷產(chǎn)品信息的半成品小盒經(jīng)傳送帶送至金屬檢測(cè)稱(chēng)重機(jī)（X222）進(jìn)行金屬檢測(cè)以及稱(chēng)重。將檢測(cè)后的合格中間產(chǎn)物進(jìn)行激光打碼，將產(chǎn)品經(jīng)傳送帶送至激光打碼機(jī)（X223）進(jìn)行激光打碼，將合格后的小盒經(jīng)傳送帶送至薄膜包裝機(jī)（X224）進(jìn)行多盒包裝裝箱封箱，入庫(kù)檢驗(yàn)。（詳情見(jiàn)附錄一：阿奇霉素帶控制點(diǎn)PID圖）2.4阿奇霉素工藝流程圖阿奇霉素精制過(guò)程流程圖：廢渣廢渣回收濾液市政處理活性炭丙酮精制脫色阿奇霉素（二水合物）粗品過(guò)濾濾餅淋洗過(guò)濾真空干燥阿奇霉素（二水合物）原料藥粉碎混合內(nèi)包入庫(kù)D級(jí)潔凈區(qū)淋洗液丙酮冷凝母液廠區(qū)污水處理過(guò)濾控溫潔晶純化水殘留物圖2-1阿奇霉素原料藥工藝流程圖粉碎阿奇霉素粉碎阿奇霉素（二水合物）原料藥稱(chēng)量配料*制粒干燥整粒*羧甲基淀粉鈉、交聯(lián)聚酮、微晶纖維素、聚乙烯吡咯烷酮—純化水十二烷基硫酸鈉二氧化硅總混*壓片*中間產(chǎn)品檢測(cè)中間產(chǎn)品檢測(cè)內(nèi)包裝*外包裝*待檢產(chǎn)品儲(chǔ)存成品檢測(cè)外部裝材料內(nèi)部裝材料清潔成品入庫(kù)*質(zhì)量控制點(diǎn)*質(zhì)量控制點(diǎn)D級(jí)潔凈區(qū)D級(jí)潔凈區(qū)圖2-2阿奇霉素片劑工藝流程圖3阿奇霉素精制及制劑物料衡算3.1計(jì)算依據(jù)（1）年工作日為250天（第一天不生產(chǎn)），采用兩班，8小時(shí)每班，一天生產(chǎn)2批；（2）產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力100t每年，計(jì)算的基準(zhǔn)為每批的生產(chǎn)量，物料單位為千克；（3）有關(guān)計(jì)算的數(shù)據(jù)：對(duì)于物理過(guò)程，可通過(guò)以下衡算方程式（3-1）進(jìn)行衡算：ΣGI=ΣGO+ΣGA（3-1）式中：ΣGI——輸入體系的總物料量；ΣGO——輸出體系的總物料量；ΣGA——物料在體系中的總積累量；若組分在體系中沒(méi)有積累，則式（3-1）可簡(jiǎn)化為ΣGI=ΣGO（3-2）純阿奇霉素年產(chǎn)量=4×108×250×10-6=1×105kg純阿奇霉素批產(chǎn)量=1×105÷2÷（250-1）=200.804kg（4）各個(gè)工序的收率：精制收率：96%（脫色過(guò)濾99.0%、結(jié)晶過(guò)濾99.0%、淋洗99.0%、過(guò)濾干燥三合一99.0%）；粉碎包裝收率：99.8%；片劑生產(chǎn)總收率：98.8%（預(yù)粉碎99.7%、濕法制粒99.7%、總混99.7%、壓片99.7%）3.2阿奇霉素精制原料藥精烘包物料衡算阿奇霉素片劑年產(chǎn)量4億片，每片含有阿奇霉素250mg，則一年產(chǎn)量阿奇霉素100t，每天投料2次，可生產(chǎn)片劑2批。第一天不生產(chǎn)，則一年有498批。阿奇霉素總年產(chǎn)純品量:4×108×250mg×10-6=100t工作日250天，第一天不生產(chǎn)，每天精烘包生產(chǎn)2批，以下計(jì)算均以批為基準(zhǔn)[9]。工藝配比如表3-1：表3-1原料藥工業(yè)配比產(chǎn)品名稱(chēng)規(guī)格質(zhì)量比阿奇霉素（二水合物）粗產(chǎn)品95%1.00丙酮≥99%2.8活性炭醫(yī)用級(jí)0.05純化水符合藥典標(biāo)準(zhǔn)10.0阿奇霉素純品批產(chǎn)量：1×105÷2÷（250-1）=200.804kg片劑生產(chǎn)前純品量（總收率99.4%）：200.804÷0.994=202.016kg折二水合物的阿奇霉素純品量為：202.016×785.03÷749=211.734kg包裝粉碎前純品量（收率99.8%）：211.734÷0.998=212.158kg精制前純品量（收率97%）：212.158÷0.97=218.72kg粗品量W（含量95%）：218.72÷0.95=230.23kg由此可知，精制工序中工藝配比活性炭投料量（0.05W）：230.23×0.05=11.51kg丙酮投料量（2.8W）：230.23×2.8=644.64kg純化水的總量（10W）：230.23×10=2302.3kg其投料用量表如下表3-2：表3-2原料藥投料表產(chǎn)品名稱(chēng)規(guī)格質(zhì)量比批投料量（kg）批純品的量（kg）阿奇霉素（二水合物）粗產(chǎn)品95%1.00230.23218.72丙酮≥99%2.80644.64638.19活性炭醫(yī)用級(jí)0.0511.5111.51純化水符合藥典標(biāo)準(zhǔn)10.002302.3230脫色、過(guò)濾過(guò)程脫色A.阿奇霉素粗品脫色A.阿奇霉素粗品B.丙酮C.活性炭過(guò)濾D.濾渣E.濾液圖3-1脫色、過(guò)濾流程框圖（1）輸入：加熱回流1h，脫色釜中各物質(zhì)含量：A阿奇霉素（二水化合物）粗品質(zhì)量=230.23kg其中含有阿奇霉素（二水化合物）純品質(zhì)量=218.72kg阿奇霉素雜質(zhì)質(zhì)量=230.23-218.72=11.51kgB丙酮粗質(zhì)量=644.64kg其中含有丙酮純質(zhì)量=638.19kg丙酮雜質(zhì)質(zhì)量=644.64-638.19=6.45kgC活性炭質(zhì)量=11.51kg（2）輸出：D濾渣質(zhì)量=活性炭+阿奇霉素產(chǎn)品雜質(zhì)+丙酮雜質(zhì)+其他=20.26kg其中含有活性炭質(zhì)量=11.51kg阿奇霉素產(chǎn)品=218.72×（1-0.99）=2.19kg丙酮雜質(zhì)質(zhì)量=638.19×（1-0.99）=6.38kg其他雜質(zhì)質(zhì)量=（11.51+6.45）×（1-0.99）=0.18kgE濾液質(zhì)量=阿奇霉素+丙酮+其他=866.12kg其中含有阿奇霉素質(zhì)量=218.72×99%=216.53kg丙酮質(zhì)量=638.19×99%=631.81kg其他質(zhì)量=（11.51+6.45）×99%=17.78kg由衡算結(jié)果可編制脫色過(guò)濾過(guò)程的物料平衡表，如表3-3所示：表3-3脫色過(guò)濾過(guò)程的物料平衡表輸入物料質(zhì)量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%輸出物料質(zhì)量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%阿奇霉素230.2325.97濾液阿奇霉素216.5324.43丙酮631.8171.28丙酮644.6472.73其他17.782.01濾渣活性炭11.511.3活性炭11.511.3阿奇霉素2.190.25丙酮6.380.72其他0.180.01總計(jì)886.38100總計(jì)886.381003.2.2結(jié)晶過(guò)濾為簡(jiǎn)化物料衡算過(guò)程，以結(jié)晶過(guò)濾、淋洗過(guò)濾為衡算范圍，其流程框圖如下：A、BC過(guò)濾結(jié)晶A、BC過(guò)濾結(jié)晶DD圖3-2結(jié)晶過(guò)濾流程框圖（1）輸入：A.脫色后的濾液質(zhì)量=866.12kgB.結(jié)晶純化水質(zhì)量（批總量的85%）=2302.3×85%=1956.96kg（2）輸出C.濾餅質(zhì)量=阿奇霉素+丙酮+純化水+其他=257.864kg其中含有阿奇霉素質(zhì)量=216.53×99%=214.36kg丙酮質(zhì)量=631.81×（1-0.99）=6.31kg純化水質(zhì)量=1956.96×（1-0.99）=19.57kg其他質(zhì)量=17.78×99%=17.6kgD.濾液質(zhì)量=阿奇霉素+丙酮+純化水+其他=2565.23kg其中含有阿奇霉素質(zhì)量=216.53-214.36=2.17kg丙酮質(zhì)量=631.81-6.31=625.5kg純化水質(zhì)量=1956.96-19.57=1937.39kg其他質(zhì)量=17.78-17.6=0.18kg由衡算結(jié)果可編制結(jié)晶過(guò)濾過(guò)程的物料平衡表，如表3-4所示。表3-4結(jié)晶過(guò)濾過(guò)程的物料平衡表輸入物料質(zhì)量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%輸出物料質(zhì)量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%阿奇霉素216.537.67濾液阿奇霉素2.170.077丙酮625.522.16丙酮631.8122.38純化水1937.3968.63其他0.180.0064濾餅阿奇霉素214.367.6其他17.780.63丙酮6.310.224純化水1956.9669.32純化水19.570.69其他17.60.6126總計(jì)2823.08100總計(jì)2823.081003.2.3淋洗為簡(jiǎn)化物料衡算過(guò)程，以淋洗為衡算范圍，其流程框圖如下：BBC淋洗AC淋洗ADD圖3-3淋洗流程框圖（1）輸入A濾餅質(zhì)量=阿奇霉素+丙酮+純化水+其他=257.84kg其中含有阿奇霉素質(zhì)量=214.36kg丙酮質(zhì)量=6.31kg純化水質(zhì)量=19.57kg其他質(zhì)量=17.6kgB淋洗純化水質(zhì)量（批總量的15%）=2302.3×15%=345.34kg（2）輸出C含濕量15%的濾餅質(zhì)量=阿奇霉素+純化水+其他=254.55kg其中含有阿奇霉素質(zhì)量=214.36×99%=212.22kg其他質(zhì)量=212.22÷0.99-212.22=2.14kg純化水質(zhì)量=214.36÷0.80×15%=40.19kgD濾液質(zhì)量=阿奇霉素+純化水+其他=348.17kg其中含有阿奇霉素質(zhì)量=214.36-212.22=2.14kg純化水質(zhì)量=345.34+19.57-40.19=324.72kg其他質(zhì)量=17.6+6.31-2.14=21.77kg由衡算結(jié)果可編制淋洗過(guò)程的物料平衡表，如表3-5所示。表3-5淋洗過(guò)程的物料平衡表輸入物料質(zhì)量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%輸出物料質(zhì)量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%阿奇霉素214.3635.54淋洗液阿奇霉素2.140.36丙酮6.311.05純化水324.7253.97其他17.62.92其他21.773.52純化水364.9160.49濾餅阿奇霉素212.2235.14純化水40.196.65其他2.140.3660總計(jì)603.18100總計(jì)603.181003.2.4真空干燥三合一干燥C干燥CAB圖3-4干燥流程框圖（1）輸入A含濕量15%的濾餅質(zhì)量=254.55kg（2）輸出B蒸出液質(zhì)量=40.19×99%=39.79kgC阿奇霉素原料藥質(zhì)量（98%）=阿奇霉素純品質(zhì)量+其他=（212.22+2.14）×99%=212.22kg由衡算結(jié)果可編制干燥過(guò)程的物料平衡表，如表3-6所示。表3-6干燥過(guò)程的物料平衡表輸入物料質(zhì)量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%輸出物料質(zhì)量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%阿奇霉素212.2283.37原料藥阿奇霉素純品210.182.54純化水40.1915.79其他2.120.83其他2.140.84蒸出液39.7915.63損失量2.541總計(jì)254.55100總計(jì)254.551003.2.5粉碎包裝B粉碎包裝B粉碎包裝A圖3-5粉碎包裝流程框圖（1）輸入A阿奇霉素原料藥=212.22kg（2）輸出B阿奇霉素原料藥質(zhì)量=212.22×99.8%=211.8kg阿奇霉素純品質(zhì)量=210.1×99.8%=209.68kg折合為無(wú)水阿奇霉素質(zhì)量=209.68×749/785.03=200.06kg需阿奇霉素原料藥質(zhì)量（含量97%）=200.06÷0.97=206.24kg由衡算結(jié)果可編制粉碎包裝過(guò)程的物料平衡表，如表3-7所示。表3-7粉碎包裝的物料平衡表輸入物料質(zhì)量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%輸出物料質(zhì)量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%阿奇霉素純品210.199阿奇霉素211.899.8其他2.121殘留物0.420.2總計(jì)212.22100總計(jì)212.221003.3阿奇霉素片劑物料衡算根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的工藝配比，對(duì)片劑過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)物料衡算[9]。總投料批次為498批。工藝配比如下表3-8所示。表3-8片劑原輔料投料量序號(hào)原輔料名稱(chēng)規(guī)格質(zhì)量kg質(zhì)量比1阿奇霉素原料藥符合藥典標(biāo)準(zhǔn)211.81.02羧甲基淀粉鈉符合藥典標(biāo)準(zhǔn)21.180.13微晶纖維素符合藥典標(biāo)準(zhǔn)57.190.274交聯(lián)聚維酮符合藥典標(biāo)準(zhǔn)57.190.275聚乙烯吡咯烷酮-純化水溶液4wt%52.950.256十二烷基硫酸鈉符合藥典標(biāo)準(zhǔn)20.540.0977二氧化硅符合藥典標(biāo)準(zhǔn)1.060.005注釋?zhuān)壕垡蚁┻量┩橥?純化水溶液中：聚乙烯吡咯烷酮質(zhì)量=2.12kg純化水質(zhì)量=50.83kg3.3.1粉碎過(guò)篩分裝為簡(jiǎn)化物料衡算過(guò)程，以粉碎分裝為衡算范圍。假設(shè)粉碎和分裝收率，此處運(yùn)算為99.7%，物質(zhì)衡算示意圖如下：粉碎過(guò)篩粉碎過(guò)篩A、B分裝C圖3-6粉碎過(guò)篩流程框圖（1）輸入A阿奇霉素原料藥質(zhì)量=211.8kg阿奇霉素純品質(zhì)量=209.68kgB輔料總質(zhì)量=135.56kg其中含有：羧甲基淀粉鈉=21.18kg微晶纖維素=57.19kg交聯(lián)聚維酮=57.19kg（2）輸出C阿奇霉素原料藥質(zhì)量=211.8×99.7%=211.16kg其中含有：阿奇霉素純品質(zhì)量=208×99.7%=207.38kg輔料總質(zhì)量=135.15kg羧甲基淀粉鈉：21.18×99.7%=21.12kg微晶纖維素：57.19×99.7%=57.02kg交聯(lián)聚維酮：57.19×99.7%=57.02kg由衡算結(jié)果可編制粉碎過(guò)篩分裝過(guò)程的物料平衡表，如表3-9所示。表3-9粉碎過(guò)篩分裝過(guò)程的物料平衡表輸入物料質(zhì)量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%輸出物料質(zhì)量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%阿奇霉素211.860.98阿奇霉素211.1660.8羧甲基淀粉鈉21.186.1羧甲基淀粉鈉21.126.1微晶纖維素57.1916.46微晶纖維素57.0216.41交聯(lián)聚維酮57.1916.46交聯(lián)聚維酮57.0216.41總計(jì)347.36100殘留物1.040.28總計(jì)347.361003.3.2溶液配制為簡(jiǎn)化物料衡算過(guò)程，以溶液配制為衡算范圍，假設(shè)溶液配制過(guò)程無(wú)損失，物質(zhì)衡算示意圖如下：配液配液A、B聚乙烯吡咯烷酮-純化水溶液圖3-7溶液配制流程框圖（1）輸入A聚乙烯吡咯烷酮質(zhì)量=2.12kgB純化水質(zhì)量=50.83kg（2）輸出聚乙烯吡咯烷酮-純化水溶液=52.95kg3.3.3濕法制粒、真空干燥、整粒過(guò)程為簡(jiǎn)化物料衡算過(guò)程，以濕法制粒為衡算范圍，假設(shè)此處以99.7%計(jì)算，物料衡算示意圖如下：濕法制粒、干燥、整粒濕法制粒、干燥、整粒A、BC、D圖3-8濕法制粒、真空干燥、整粒流程框圖（1）輸入原輔料=346.32kg聚乙烯吡咯烷酮-純化水溶液=52.95kg（2）輸出軟材質(zhì)量（含水量2%）=（346.32+52.95-50.83）×102%×99.7%=354.34kg其中含有：阿奇霉素=211.16×99.7%=210.53kg羧甲基淀粉鈉=21.12×99.7%=21.06kg微晶纖維素=57.02×99.7%=56.85kg交聯(lián)聚維酮=57.02×99.7%=56.85kg聚乙烯吡咯烷酮=2.12×99.7%=2.1kg純化水=8.983×99.7%=6.95kg廢水質(zhì)量=346.32+52.95-354.34=44.93kg由衡算結(jié)果可編制濕法制粒、真空干燥、整粒過(guò)程的物料平衡表，如表3-10所示。表3-10濕法制粒、真空干燥、整粒過(guò)程的物料平衡表輸入物料質(zhì)量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%輸出物料質(zhì)量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%阿奇霉素211.1652.89軟材阿奇霉素（含水）217.4854.38羧甲基淀粉鈉21.125.3羧甲基淀粉鈉21.065.27微晶纖維素57.0214.28微晶纖維素56.8514.24交聯(lián)聚維酮57.0214.28交聯(lián)聚維酮56.8514.24聚乙烯吡咯烷酮-純化水溶液52.9513.25聚乙烯吡咯烷酮2.10.53廢水44.9311.34總計(jì)399.27100總計(jì)399.271003.3.4總混為簡(jiǎn)化物料衡算過(guò)程，以總混過(guò)程為衡算范圍，假設(shè)此處以99.7%計(jì)算，物料衡算示意圖如下：總混總混AB圖3-9總混流程框圖（1）輸入A.軟材質(zhì)量（含水量2%）+混合輔料質(zhì)量=354.34+20.54+1.06=375.94kg其中混合輔料含有輔料含有十二烷基硫酸鈉=20.54kg二氧化硅=1.06kg（2）輸出B.軟材質(zhì)量=375.94×99.7%=374.81kg由衡算結(jié)果可編制總混過(guò)程的物料平衡表，如表3-11所示。表3-11總混過(guò)程的物料平衡表輸入物料質(zhì)量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%輸出物料質(zhì)量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%阿奇霉素（含水）217.4857.85軟材阿奇霉素（含水）216.8357.67羧甲基淀粉鈉21.065.6羧甲基淀粉鈉215.59微晶纖維素56.8515.12微晶纖維素56.6815.08交聯(lián)聚維酮56.8515.12交聯(lián)聚維酮56.6815.08聚乙烯吡咯烷酮2.10.56聚乙烯吡咯烷酮2.090.56十二烷基硫酸鈉20.545.47十二烷基硫酸鈉20.485.45二氧化硅1.0570.281二氧化硅1.060.28殘留物1.130.289總計(jì)375.94100總計(jì)375.941003.3.5壓片壓片壓片AB圖3-10壓片流程框圖（1）輸入藥片總質(zhì)量=374.81kg阿奇霉素純品=208.22×99.7%=207.6kg（2）輸出片總質(zhì)量=374.81×99.7%=373.69kg其中含有阿奇霉素純品=207.6×99.7%=207kg片劑一批生產(chǎn)803212粒，則一粒重量373.69mg，直徑為10mm由衡算結(jié)果可編制壓片過(guò)程的物料平衡表，如表3-12所示。表3-12壓片過(guò)程的物料平衡表輸入物料質(zhì)量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%輸出物料質(zhì)量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%阿奇霉素（含水）216.8357.85阿奇霉素片阿奇霉素純品20755.23總輔料157.9842.15總輔料157.5142.02殘留物10.32.75總計(jì)374.81100總計(jì)374.811004能量衡算4.1熱量衡算依據(jù)說(shuō)明熱量衡算的主要依據(jù)是能量守恒定律，以車(chē)間物料衡算的結(jié)果為基礎(chǔ)而進(jìn)行的，所以車(chē)間物料衡算表是進(jìn)行車(chē)間熱量衡算的首要條件，本次設(shè)計(jì)能量能算主要設(shè)計(jì)阿奇霉素精烘包部分。本次衡算對(duì)一些未知的物性進(jìn)行估算，對(duì)一些常見(jiàn)物料，可以查物性手冊(cè)。而對(duì)工序中的雜質(zhì)，將其視為與量最多的物質(zhì)為同等物，對(duì)于稀溶液，將其視為水處理。在比熱容取值上，默認(rèn)為25℃時(shí)比熱，為了簡(jiǎn)化衡算，假定物料的定壓比熱不隨溫度變化或者變化很小，統(tǒng)一取25℃時(shí)比熱。關(guān)于物理變化熱，能查到熔點(diǎn)的物料可以根據(jù)熔融熱估算溶解熱。對(duì)于不能查到的，可以忽略不計(jì)，因?yàn)楦鶕?jù)本工藝的物性了解，物理變化熱并不大，不明顯。根據(jù)物料的物性取值以及衡算方便，本次工藝的基準(zhǔn)溫度全部取25℃，同時(shí)也滿(mǎn)足有化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程盡量取0℃為基準(zhǔn)的規(guī)律，以簡(jiǎn)化計(jì)算[9]。忽略?xún)?nèi)能、動(dòng)能、位能的變化量且無(wú)軸功時(shí)，輸入系統(tǒng)的熱量與離開(kāi)系統(tǒng)熱量平衡，則傳熱設(shè)備的熱量平衡方程如下：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6（4-1）式中：Q1—物料帶入設(shè)備的熱量，kJ；Q2—設(shè)備熱負(fù)荷，kJ；Q3—過(guò)程熱效應(yīng)，kJ；Q4—物料帶出設(shè)備熱量，kJ；Q5—加熱或冷卻設(shè)備所消耗的熱量或冷量，kJ；Q6—設(shè)備向環(huán)境散失的熱量，kJ；4.2基本物性數(shù)據(jù)常見(jiàn)化合物比熱容可以通過(guò)手冊(cè)查詢(xún)，列表如下：表4-1純化水、活性炭、丙酮比熱容表名稱(chēng)數(shù)據(jù)純化水（l）溫度/℃02040純化水（l）kJ/（kg﹒℃）4.2164.1834.178活性炭（S）溫度/K250298.2400活性炭（S）kJ/（kg﹒℃）0.570..710.99丙酮（l）溫度/℃02040丙酮（l）kJ/（kg﹒℃）2.1092.1612.225簡(jiǎn)單化合物不作闡述，對(duì)于復(fù)雜化合物，此次工藝只涉及到阿奇霉素的比熱容的求法，比熱容在不同溫度不同壓力相差不大，我們只計(jì)算固體狀態(tài)下的比熱容。查資料得：阿奇霉素的熔點(diǎn)為114℃，所以此次工藝只用到阿奇霉素固體比熱容。固體比熱容計(jì)算公式：Cp=1/MΣnicikJ/（kg﹒℃）式中：M－化合物的摩爾質(zhì)量，kg/kmolni－分子中i元素原子數(shù)ci－元素i的原子的熱容，kJ/（kmol﹒℃）表4-2元素原子的摩爾熱容/kcal/（kmol﹒℃）原子CHON固態(tài)的Cp2.3化合物阿奇霉素－分子式C38H72N2O12﹒2H2O，分子量785.03Cp=Cp=1/MΣnici=（1.8×38+76×2.3+4.0×16+2.3×2）×4.187/785.03=1.624kJ/（kg﹒℃）4.3阿奇霉素原料藥精制能量衡算4.3.1脫色過(guò)程脫色釜釜內(nèi)物料組成如下：表4-3脫色釜內(nèi)進(jìn)出口的物料性質(zhì)進(jìn)料（25℃）出料（40℃）物料名稱(chēng)質(zhì)量（kg）物料名稱(chēng)質(zhì)量（kg）阿奇霉素230.23kg阿奇霉素215.81丙酮644.64丙酮631.81活性炭11.51活性炭11.51由內(nèi)插法可知：25℃時(shí)丙酮比熱容，Cp=（40-20）/（25-20）×（2.225-2.161）+2.161=2.201kJ/（kg﹒℃）Q1=ΣmCpt=（230.23×1.624+644.64×2.201+11.51×0.71）×（25-0）=45022.96kJ此過(guò)程不涉及化學(xué)反應(yīng)及相變熱，但存在溶解熱，阿奇霉素溶解于丙酮時(shí)不發(fā)生解離作用，也無(wú)化學(xué)變化，所以阿奇霉素溶解熱可估算為阿奇霉素的熔融熱。阿奇霉素熔融熱為：ΔHm=4.187（K1Tm）/M=4.187×135×（114+237.15）/785.03=27.88kJ/kgQ3=27.88×230.23=6418.81kJ（溶解吸熱，記為負(fù)值）Q4=ΣmCpt=（230.23×1.624+644.64×2.201+11.51×0.71）×（40-0）=72036.74kJQ5+Q6=Q4÷9=72036.74÷9=8004.08kJ根據(jù)能量衡算平衡方程Q2=Q6+Q5+Q4-Q3-Q1=8004.08+72036.74-（-6418.81）-45022.96=41436.67kJQ2>0，表明脫色過(guò)程需要供熱，每批需要供能量41436.67kJ。使用低壓飽和水蒸氣間接加熱，設(shè)備熱效率為0.97。W=Q2/[（H-CpT）η]=16.91kgW（總）=8421.18kg4.3.2結(jié)晶工序結(jié)晶釜釜內(nèi)物料組成如下：表4-4結(jié)晶釜內(nèi)進(jìn)出口的物料性質(zhì)進(jìn)料（25℃）出料（0℃）物料名稱(chēng)質(zhì)量（kg）物料名稱(chēng)質(zhì)量（kg）阿奇霉素215.80阿奇霉素215.80丙酮631.81丙酮631.81純化水1956.96純化水1956.9625℃和20℃純化水的比熱容變化很小，忽略不計(jì)。Q1=ΣmCpt=（215.80×1.624+631.81×2.201+1956.96×4.183）×25=248175.92kJ此過(guò)程不涉及相變化，但存在阿奇霉素從溶液中結(jié)晶熱。結(jié)晶熱與溶解熱數(shù)值相等，正負(fù)相反。阿奇霉素的熔融熱為：ΔHm=27.88kJ/kgQ3=27.88×215.80=6016.50kJQ4=ΣmCpt=（215.80×1.624+631.81×2.201+1956.96×4.183）×（0-0）=0kJ/（kg﹒℃）Q5+Q6=Q4÷9=0kJ根據(jù)能量衡算平衡方程Q2=Q6+Q5+Q4-Q3-Q1=0-6016.50-248175.92=-254192.42kJQ2<0，表明結(jié)晶過(guò)程需要冷卻，每批需移走熱量254192.42kJ。冷卻使用冷凍鹽水，進(jìn)口溫度為-15℃，出口溫度為-5℃。比熱容為3.06kJ·kgˉ1·℃ˉ1。W=Q2/Cp（TK-TH）=8306.95kgW（總）=4.14×106kg4.3.3干燥工序“三合一”設(shè)備內(nèi)物料組成如下：表4-5“三合一”設(shè)備內(nèi)進(jìn)出口的物料性質(zhì)進(jìn)料（25℃）出料（40℃）物料名稱(chēng)質(zhì)量（kg）物料名稱(chēng)質(zhì)量（kg）阿奇霉素211.51阿奇霉素213.65純化水40.06純化水40.06Q1=ΣmCpt=（211.51×1.624+40.06×4.183）×（25-0）=12776.58kJ查手冊(cè)，40℃，純化水的氣化熱為2401.1kJ/kg，水蒸氣的比熱容為1.867kJ/（kg﹒℃）Q3=2401.1×40.06=96188.07kJ（汽化吸熱，記為負(fù)值）Q4=ΣmCpt=（211.51×1.624+40.06×1.867）×（40-0）=16731.37kJQ5+Q6=Q4÷9=16731.37÷9=1859.04kJ根據(jù)能量衡算平衡方程Q2=Q6+Q5+Q4-Q3-Q1=1859.04+16731.37-（-96188.07）-12776.58=102011.90kJQ2>0，表明干燥過(guò)程需要供熱，每批需要供能量102011.90kJ。使用低壓飽和水蒸氣間接加熱，設(shè)備熱效率為0.97。W=Q2/[（H-CpT）η]=41.59kgW（總）=20711.82kg5生產(chǎn)制度及設(shè)計(jì)方案5.1設(shè)計(jì)規(guī)模要求表5-1產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)模產(chǎn)品名稱(chēng)設(shè)計(jì)規(guī)模（t/a）產(chǎn)品質(zhì)量阿奇霉素原料藥（二水合物）與本設(shè)計(jì)阿奇霉素精烘包及片劑設(shè)計(jì)規(guī)模匹配含量≥99%阿奇霉素片4億片/年藥典標(biāo)準(zhǔn)5.2生產(chǎn)制度設(shè)計(jì)思路本次設(shè)計(jì)包括阿奇霉素精烘包及片劑生產(chǎn)車(chē)間設(shè)計(jì)。生產(chǎn)工作日為250天，這就需要我們來(lái)確定阿奇霉素4億片每批的投料量，充分考慮投料的間隙時(shí)間，和生產(chǎn)設(shè)備的利用率，來(lái)更好更快的完成生產(chǎn)目標(biāo)，通過(guò)對(duì)各個(gè)成產(chǎn)工序的生產(chǎn)時(shí)間的計(jì)算，來(lái)進(jìn)行合理的安排。我們采用兩班制，間歇式生產(chǎn)，為了方便企業(yè)管理，選擇在每天的8點(diǎn)進(jìn)行投料第一班為8:00-16:00、第二班為16:00-24:00，投料的間歇時(shí)間為4.5小時(shí)，使設(shè)備能夠充分利用。也方便對(duì)于生產(chǎn)排班的設(shè)計(jì)，使排班更加清晰明了，見(jiàn)阿奇霉素工序時(shí)間表5-1及生產(chǎn)甘特圖5-2：表5-2阿奇霉素工序時(shí)間表（時(shí)間：h）阿奇霉素原料藥精致工序精致脫色投料加熱回流冷卻脫色過(guò)濾轉(zhuǎn)移合計(jì)0.53控溫結(jié)晶投料析晶攪拌過(guò)濾轉(zhuǎn)移合計(jì)0.54真空干燥淋洗過(guò)濾干燥冷卻轉(zhuǎn)移合計(jì)0.50.530.50.55粉碎包裝粉碎混合粉碎總混合計(jì)10.51.5包裝內(nèi)包入庫(kù)合計(jì)0.50.51阿奇霉素片劑儲(chǔ)存儲(chǔ)存轉(zhuǎn)移暫存合計(jì)11粉碎粉碎過(guò)篩粉過(guò)篩碎合計(jì)0.50.5配料配料分裝轉(zhuǎn)移稱(chēng)量合計(jì)0.50.51溶液配制溶液配制轉(zhuǎn)移投料攪拌合計(jì)0.50.51濕法制粒、干燥及整粒制粒轉(zhuǎn)移投料混合過(guò)20目篩合計(jì)1.5干燥轉(zhuǎn)移干燥合計(jì)0.511.5整粒轉(zhuǎn)移粉碎過(guò)16目篩裝器轉(zhuǎn)移合計(jì)0.52總混混合投料混合轉(zhuǎn)移檢驗(yàn)合計(jì)0.50.51壓片壓片及檢驗(yàn)壓片除塵檢驗(yàn)裝器轉(zhuǎn)移合計(jì)0.52包裝包裝內(nèi)包外包稱(chēng)重多盒包裝裝箱封箱入庫(kù)合計(jì)3總計(jì)29圖5-1阿奇霉素甘特圖（詳情見(jiàn)附錄二：阿奇霉素生產(chǎn)排班甘特圖）6非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)6.1設(shè)計(jì)任務(wù)（1）設(shè)計(jì)課題：丙酮-水混合液的分離；（2）原料組成：丙酮-水混合液常溫進(jìn)料（丙酮質(zhì)量百分比24.41%）；（3）分離要求：塔頂丙酮含量不低于99%，丙酮回收率不低于97%；6.2設(shè)計(jì)概述本設(shè)計(jì)需對(duì)制藥生產(chǎn)中產(chǎn)生的丙酮一水溶液進(jìn)行精餾回收，要求餾出液丙酮濃度達(dá)99%，回收率97%，為此需設(shè)計(jì)整套精餾設(shè)備——除主要設(shè)備精餾塔外還需塔底的再沸器、塔頂?shù)睦淠?。故本次設(shè)計(jì)采用浮法塔對(duì)丙酮進(jìn)行回收[11]。6.3設(shè)計(jì)方案的確定精餾塔回流方式及介質(zhì)一覽表表6-SEQ表6-\*ARABIC1精餾塔回流方式及介質(zhì)一覽表精餾方式操作壓力進(jìn)料狀態(tài)加熱方式回流比塔頂回流塔類(lèi)型冷凝介質(zhì)連續(xù)精餾常壓泡點(diǎn)進(jìn)料間接蒸汽R=1.5min全器淋浮法塔板自來(lái)水6.4物料衡算根據(jù)本設(shè)計(jì)物料衡算，將精制工序產(chǎn)生的丙酮一水二元液體進(jìn)行精餾處理以便回收套用，此時(shí)進(jìn)料液為丙酮:625.5kg（24.41%）；水:1937.39kg（75.59%），由于其他雜質(zhì)量少忽略不計(jì)。精餾目標(biāo)為餾出液中丙酮含量≥99%，回收率97%。為進(jìn)行精餾塔設(shè)計(jì)，進(jìn)一步計(jì)算如：（1）丙酮摩爾分率及平均摩爾質(zhì)量計(jì)算:X1=（α1/Mr1）/（α1/Mr1+α2/Mr2）M1=X1×Mr1+（1-X1）×Mr2原料液：Xf=（0.2441/58.08）/（0.2441/58.08+0.7559/18.02）=0.091Mf=0.091×58.08+（1-0.091）×18.08=21.72kg/kmol塔頂：Xd=（0.99/58.08）/（0.99/58.08+0.01/18.02）=0.9685Md=0.09685×58.08+（1-0.9685）×18.08=56.82kg/kmol塔釜：Xw=（0.01/58.08）/（0.01/58.08+0.99/18.02）=0.003124Mw=0.003124×58.08+（1-0.003124）×18.08=18.15kg/kmol（2）全塔物料衡算F=D+WF×Xf=D×Xd+W×XwF=2562.89÷21.72×0.5=235.99kmol/hD+W=235.99D×Xd+W×Xw=235.99×0.091=21.48η=（D×Xd）/（F×Xf）×100%=0.97D=21.51kmol/hW=214.48kmol/h（3）進(jìn)料條件丙酮水混合進(jìn)料：丙酮（24.41%）+水（75.59%）泡點(diǎn)進(jìn)料：q=1進(jìn)料壓力：101.325KPa冷凝器壓力：101KPa再沸器壓力：120KPa回收率：97%餾出液丙酮含量：6.5精餾塔設(shè)計(jì)6.5.1精餾塔簡(jiǎn)捷計(jì)算模擬采用化工設(shè)計(jì)常用的通用流程模擬軟件

Aspen

plus對(duì)丙酮一水精餾過(guò)程進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)，通過(guò)精餾塔的簡(jiǎn)捷計(jì)算與嚴(yán)格計(jì)算得到塔相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)[13]。精餾塔簡(jiǎn)捷計(jì)算選擇

DSTWU精餾模型進(jìn)行簡(jiǎn)捷計(jì)算，

DSTWU模型假設(shè)精餾過(guò)程各塔板具有恒定的摩爾流量，組分間有恒定揮發(fā)度。首先創(chuàng)建精餾塔模塊并繪制物流（圖6-1），輸入進(jìn)料物性參數(shù)及摩爾收率等（圖6-2、6-3），匯總計(jì)算結(jié)果（圖6-4、6-5）。圖6-1精餾塔模塊圖圖6-2精餾塔進(jìn)料物性參數(shù)圖圖6-3精餾塔進(jìn)料物性參數(shù)圖結(jié)果如下：圖6-4簡(jiǎn)捷計(jì)算結(jié)果圖圖6-5簡(jiǎn)捷計(jì)算結(jié)果圖簡(jiǎn)捷計(jì)算結(jié)果顯示，精餾塔實(shí)際回流比為1.31，，最小理論塔板數(shù)3.56，實(shí)際塔板數(shù)為7.03，進(jìn)料板為5.97。進(jìn)料、塔頂、及塔底溫度分別為68.9℃、57.3℃、102.4℃。塔頂產(chǎn)品與進(jìn)料摩爾流率比為0.116。但此時(shí)塔頂餾出液丙酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為76.4%，不滿(mǎn)足99%的要求，需要再?lài)?yán)格計(jì)算中進(jìn)行進(jìn)一步的校核和調(diào)整。6.5.2精餾塔嚴(yán)格計(jì)算分離數(shù)據(jù)計(jì)算，通過(guò)Radfrac模塊對(duì)精餾塔進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算，可得到各塔板上具體氣液物性數(shù)據(jù)及塔徑等詳細(xì)參數(shù)。首先創(chuàng)建Radfrac模塊、繪制物流：圖6-6精餾塔Radfrac模塊圖首先為達(dá)到餾出液中丙酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)99%，回收率達(dá)97%，用

Design

specs進(jìn)行校核，如下結(jié)果：圖6-7精餾塔Radfrac參數(shù)圖模擬得到餾出液中丙酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)99.7%，符合要求。再進(jìn)行校核得到新建兩個(gè)模塊，模塊1錄入數(shù)據(jù)如下:圖6-8精餾塔Radfrac參數(shù)圖運(yùn)行結(jié)果如下圖：圖6-9精餾塔Radfrac結(jié)果圖運(yùn)行結(jié)果顯示，塔頂產(chǎn)品流率為29.46kmol/hr，冷凝器和再沸器的熱負(fù)荷分別為-491KW、696KW。如下TPFQ頁(yè)面為精餾塔各塔板的溫度分布及兩相流率分布：圖6-10精餾塔各塔板的溫度分布及兩相流率分布圖根據(jù)Aspen繪制塔內(nèi)溫度分布曲線和組成分布曲線：圖6-11塔內(nèi)溫度分布曲線和組成分布曲線圖6.5.3塔徑及塔盤(pán)計(jì)算

簡(jiǎn)捷計(jì)算中得實(shí)際理論塔板數(shù)為8，設(shè)塔板效率為65%，則實(shí)際塔板數(shù)（8-2）/0.65+2=12，加料板為第10塊。此時(shí)初步計(jì)算塔徑首先重新設(shè)置塔板數(shù):圖6-12塔板數(shù)重置圖運(yùn)行后塔徑為0.56m，側(cè)偃長(zhǎng)為0.41m，整合計(jì)算得到塔徑0.8m圖6-13精餾塔計(jì)算結(jié)果圖如下為塔流體力學(xué)驗(yàn)算結(jié)果的最大液泛因子、塔段壓降和最大板間距：圖6-14精餾塔流體力學(xué)驗(yàn)算圖最大液泛因子0.48、塔段壓降3.57KPa和最大降液管液位/板間距為0.34。如下Hydrautics頁(yè)面為各塔板物料的氣液密度、粘度、液體表面張力：圖6-15Hydrautics物料物性圖嚴(yán)格計(jì)算得精餾塔具體物性分離數(shù)據(jù)，餾出液中丙酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)0.99，滿(mǎn)足題目要求。6.5.4塔板設(shè)計(jì)和計(jì)算各塔板氣液物性數(shù)據(jù)表：表6-2各塔板氣液物性數(shù)據(jù)塔板液體流量kg/h氣體流量kg/h流體密度kg/m3氣體密度kg/m3表面張力N/m13123.499143123.49914760.8810021.830411090.0292672672.2225122024.38551852.4872271.322193920.05695323511.8249741863.98984913.2208781.227434070.060210124506.4224531858.58766915.0902581.241099120.059831355506.099741858.26526914.6659961.261364540.059722736506.0196451858.18513914.1458161.281966920.059633157505.9537011858.11875913.627211.302569410.059545778505.889941858.05447913.115061.323154550.059459649505.8277071857.99191912.6094291.343721950.05937469105051.177261291.08878912.1101330.818597310.05929088114976.767341216.67887913.789560.712821860.05771604123760.088440912.95114300.05730366根據(jù)AspenPlus的計(jì)算得到各塔板的物性數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果如下：精餾段：Pvm=0.76kg/m3Ρlm=912.59kg/m3=0.058N/mVm=1253.88m3/h得：Vs=Vm/3600pvm=0.46m3/sLm=4596m3/h得：Ls=Lm/3600lvm=0.0014m3/s提餾段：Pvm=1.35kg/m3Plm=890kg/m3=0.056N/mVm=2017.89m3/h得：Vs’=Vm/3600pvm=0.42m3/sLm=815.97m3/h得：Ls’=Lm/3600lvm=0.00025m3/s（1）溢流裝置的計(jì)算因塔徑D=0.8m，選用單溢流弓形降液管，凹形受液盤(pán)，各項(xiàng)計(jì)算如下:

A.堰長(zhǎng)Lw取Lw=0.7D=0.56m;

B.溢流堰高度hw取hw=50-hw’，選用平直堰，堰上液層高度hw’由弗蘭西斯經(jīng)驗(yàn)公式求得，，E為液流收縮系數(shù)，取E=1，則算得hw’=12.2mm，故hw=50-12.2=37.8mm;

C.弓形降液管寬度Wd和截面積Af由=Lw/D=0.7，查弓形降液管參數(shù)圖得Af/A1=0.09，Wd/D=0.158，即可算得Af=0.045m2，Wd=0.198m2;

由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算保留時(shí)間θ=Af×Hr/Vl=11.4>5s，滿(mǎn)足要求降液管設(shè)計(jì)合理。D.降液管底隙高度hoho=Vl/（3600lw×uo）=0.031>0.006，設(shè)計(jì)合理因?yàn)镈≧800mm，故塔板采用分塊式塔板，篩孔按正三角形排列，取孔中心距t=0.065mm，選用不銹鋼板，篩孔直徑為0.04m。（2）浮板數(shù)確定取閥孔動(dòng)能因素Fo=10閥孔氣速浮閥塔篩板直徑?。好繉铀迳细￠y個(gè)數(shù)：開(kāi)孔率θ=0.555/Uo=5.83%，結(jié)果在5%-15%之間，符合要求。每層板開(kāi)孔面積為A=AT×θ=0.503×0.0583=0.0293m2。6.6塔輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算6.6.1預(yù)熱器根據(jù)以上嚴(yán)格計(jì)算結(jié)果，得料液需達(dá)68.9℃后才能進(jìn)料，故進(jìn)料前需在預(yù)熱器中預(yù)熱至該溫度后再進(jìn)料，可采用

Aspen

plus的

HEATX模塊進(jìn)行該換熱器的計(jì)算，設(shè)置還要換熱器模塊后，標(biāo)出料液及低壓蒸氣進(jìn)出股流并分別定義兩股流性質(zhì)。步驟如下:圖6-18HEATX模塊圖圖6-19精餾塔進(jìn)料物性參數(shù)圖圖6-20精餾塔進(jìn)料物性參數(shù)圖結(jié)果如下：圖6-21精餾塔進(jìn)料結(jié)果圖結(jié)果顯示，預(yù)熱器熱負(fù)荷292.17KW，根據(jù)換熱實(shí)際面積3.93m3，傳熱系數(shù)0.85kg/sec-sqm-c，傳熱溫差87.4℃，據(jù)此選擇列管式式換熱器。6.6.2冷凝器可采用

Aspen精餾塔嚴(yán)格計(jì)算進(jìn)行該冷凝器的計(jì)算：得冷凝器熱負(fù)荷Q=491kw，總傳熱系數(shù)取700Kcal/hr-sqm-k，在冷凝器進(jìn)行熱交換的兩物質(zhì)分別為:餾出液：出料溫度57.3℃（氣相）→57.3℃（液相）自來(lái)水：25℃→35℃熱交換逆流操作：△t1=32.3℃、△t2=22.3℃得：△tm=（△t1-△t2）/ln（△t1÷△t2）=27.03℃?zhèn)鳠崦娣e：A=Q/k△tm=22.35m2A1=1.2A=26.82m26.6.3再沸器可采用

Aspen精餾塔嚴(yán)格計(jì)算進(jìn)行該再沸器的計(jì)算：得再沸器熱負(fù)荷Q=696KW，總傳熱系數(shù)取700Kcal/hr-sqm-k，在再沸器進(jìn)行熱交換的兩物質(zhì)分別為:低壓飽和蒸汽：120℃→120℃釜液：68.9℃→102.4℃熱交換逆流操作：△t1=51.1℃、△t2=17.6℃得：△tm=（△t1-△t2）/ln（△t1÷△t2）=31.31℃?zhèn)鳠崦娣e：A=Q/k△tm=31.37m2A1=1.2A=38.05m26.6.4管道選型由公式知，接管道尺寸由蒸汽速度、體積和流量決定，此處u=10m/s。查表得蒸汽接管速度得：（1）頂蒸汽出口管徑：根據(jù)工藝標(biāo)準(zhǔn)選取φ245×7規(guī)格的熱軋無(wú)縫鋼管。（2）回流管管徑：根據(jù)工藝標(biāo)準(zhǔn)，將其圓整到D=0.043，選取φ43×2規(guī)格的熱軋無(wú)縫鋼管。（3）塔底進(jìn)氣管管徑：根據(jù)工藝標(biāo)準(zhǔn)，將其圓整到D=0.232m。選取中φ232×6規(guī)格的熱軋無(wú)縫鋼管。（4）加料管管徑：根據(jù)工藝標(biāo)準(zhǔn)，將其圓整到D=0.05m。選取中φ50×2.5規(guī)格的熱軋無(wú)縫鋼管。（5）料液排出管管徑，此處u=1m/s根據(jù)工藝標(biāo)準(zhǔn)，將其圓整到D=0.056m。選取中φ60×6規(guī)格的熱軋無(wú)縫鋼管。6..6.5塔總高度計(jì)算人孔：人孔是設(shè)備安裝及檢修時(shí)工作人員進(jìn)出塔的唯一通道，設(shè)計(jì)應(yīng)方便出入任何一層塔板。本設(shè)計(jì)精餾塔塔徑為800mm，塔板數(shù)為12，所以擬在進(jìn)料板下方開(kāi)設(shè)一處0.6m的人孔塔頂空間與塔底空間結(jié)合實(shí)際及安裝除沫器等需求，塔頂空間HD=1m，塔底空間取HB=1.5m。裙座：塔底常用裙座支撐，群座高度為3m，選用圓筒群座.塔板高度計(jì)算：一般板間距為0.5m，進(jìn)料處板間距為0.8m，則塔板高度為H=（12-1-1-1）×0.5+0.8+1+1.5+3=10.8m。（詳情見(jiàn)附錄四：精餾塔平面、立面和帶控制點(diǎn)圖）7標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備選型7.1主要工藝設(shè)備選擇依據(jù)有與生產(chǎn)相適應(yīng)的設(shè)備能力和最經(jīng)濟(jì)、合理、安全的生產(chǎn)運(yùn)行；有滿(mǎn)足制藥工藝所要求的完善功能及多種適應(yīng)性；能保證藥品加工中品質(zhì)的一致性；易于操作和維修；易于設(shè)備內(nèi)外的清洗；各種接口符合協(xié)調(diào)、配套、組合的要求；易安裝，易于移動(dòng)、有利組合的可能；進(jìn)行設(shè)備驗(yàn)證。7.2阿奇霉素精制工序的設(shè)備選型7.2.1脫色釜（1）投入脫色釜內(nèi)物料組成如下：表7-1脫色釜內(nèi)物料組成表物料名稱(chēng)投入質(zhì)量（kg）阿奇霉素（二水化合物）粗品230.23丙酮644.64活性炭11.51體積：1100L總計(jì)：886.38kg取裝料系數(shù)ε=0.75，則需要的體積為1500L。耐腐蝕，初步選用淄博太極工業(yè)搪瓷有限公司KF系列1500L搪玻璃開(kāi)式攪拌容器。圖7-1脫色釜（2）設(shè)備介紹表7-2KF-1500搪玻璃開(kāi)式攪拌容器參數(shù)表名稱(chēng)參數(shù)公稱(chēng)容積L1500計(jì)算容積L1714公稱(chēng)直徑㎜1500盤(pán)管傳熱面積㎡5.8攪拌軸公稱(chēng)直徑㎜80攪拌軸公稱(chēng)轉(zhuǎn)速rpm80攪拌器錨式M軸封機(jī)械密封設(shè)計(jì)壓力MPa0.2