1、制药工程学课件第三章 工艺流程设计化工装置控制室焦化厂中控室焦化厂中控室扬子石化股份有限公司芳烃厂中央控制室扬子石化股份有限公司芳烃厂中央控制室返回n制药厂空调机组天津开发区海光化学制药厂制药厂废水处理全套设计图广州白云山制药厂制药厂污水处理潍坊制药厂制药厂反渗透装置3.1 3.1 概述概述生产工艺流程设计生产工艺流程设计工艺流程设计工艺流程设计试验工艺流程设计试验工艺流程设计仅有文献资料，尚未进仅有文献资料，尚未进行生产行生产技术成熟、大量生产技术成熟、大量生产3.1.13.1.1工艺流程设计的作用工艺流程设计的作用n工艺流程设计是在确定的原料路线和技术路线的基础上进行的，它是整个工艺设计的
2、核心。其可工艺流程设计是在确定的原料路线和技术路线的基础上进行的，它是整个工艺设计的核心。其可靠性、合理性及先进性决定产品的高质量、低成本。靠性、合理性及先进性决定产品的高质量、低成本。n工程设计中最重要、最基础的设计步骤，车间工艺设计的其它项目受制于工艺流程。工程设计中最重要、最基础的设计步骤，车间工艺设计的其它项目受制于工艺流程。n其与车间布置设计一起决定车间或装置的基本面貌。其与车间布置设计一起决定车间或装置的基本面貌。n1.1.确定工艺流程的组成确定工艺流程的组成 工艺流程设计的任务内容：确定流程中各生产过程的具体内容、顺序和组合方式，是工艺流确定流程中各生产过程的具体内容、顺序和组合
3、方式，是工艺流程设计的基本任务。可用设备之间的位置关系和物料流向来表示。程设计的基本任务。可用设备之间的位置关系和物料流向来表示。3.1.23.1.2工艺流程设计的任务工艺流程设计的任务2.2.确定载能介质的技术规格和流向确定载能介质的技术规格和流向n3.3.确定操作条件和控制方法确定操作条件和控制方法常用的载能介质：水、水蒸汽、冷冻盐水、空气常用的载能介质：水、水蒸汽、冷冻盐水、空气(真空或压缩真空或压缩)。载能介质规格。载能介质规格和流向用文字和箭头标于图中。和流向用文字和箭头标于图中。主要工艺参数有温度、压力、浓度、流量、流速和主要工艺参数有温度、压力、浓度、流量、流速和pHpH值等。值
4、等。n4.4.确定安全技术措施及确定安全技术措施及“三废三废”治理方法治理方法 设置相应的预防和应急措施，如阻火器、报警装置、爆破片、安全阀、安全设置相应的预防和应急措施，如阻火器、报警装置、爆破片、安全阀、安全水封、放空管、溢流管、泄水装置、防静电装置、防雷装置和事故贮槽等。水封、放空管、溢流管、泄水装置、防静电装置、防雷装置和事故贮槽等。5.5.绘制不同深度的工艺流程图绘制不同深度的工艺流程图n初步设计初步设计n施工图设计施工图设计工艺流程框图工艺流程框图 工艺流程示意图工艺流程示意图 物料流程图物料流程图 带控制点的工艺流程图带控制点的工艺流程图施工阶段带控制点的工艺流程图（管道仪表流程
5、图）。施工阶段带控制点的工艺流程图（管道仪表流程图）。6.6.编写工艺操作方法编写工艺操作方法工艺流程设计的原则工艺流程设计的原则n保证产品质量符合规定要求保证产品质量符合规定要求n尽量采用成熟、先进的的技术设备尽量采用成熟、先进的的技术设备n满足满足GMPGMP的要求的要求n尽可能少的能耗尽可能少的能耗n尽量减少尽量减少“三废三废”排放量排放量n具备开车、停车条件，易于控制具备开车、停车条件，易于控制n具有柔韧性，（在不同条件下正常操作的能力）具有柔韧性，（在不同条件下正常操作的能力）n具有良好的经济效益具有良好的经济效益n确保安全生产，以保证人身和设备安全。确保安全生产，以保证人身和设备安
6、全。3.1.33.1.3工艺流程设计的基本程序工艺流程设计的基本程序n1 1、工艺路线的选择、工艺路线的选择n2 2、确定工艺流程的组成和顺序、确定工艺流程的组成和顺序工业化实施的可行性、可靠性和工业化实施的可行性、可靠性和先进性；关键设备和特殊工艺条先进性；关键设备和特殊工艺条件或参数容易实现或达到件或参数容易实现或达到在此基础上，确定各设备之间在此基础上，确定各设备之间的连接顺序以及载能介质的技的连接顺序以及载能介质的技术规格和流向术规格和流向明确各单元反应和单元操作的主要明确各单元反应和单元操作的主要设备、操作条件和基本操作参数设备、操作条件和基本操作参数(如如温度、压力、浓度等温度、压
7、力、浓度等)。3 3、绘制工艺流程框图、绘制工艺流程框图n可用方框、文字和箭头等形式定性表示出由原料变成产品的路线和顺序，绘制出工艺流程框图。可用方框、文字和箭头等形式定性表示出由原料变成产品的路线和顺序，绘制出工艺流程框图。n4 4、绘制工艺流程示意图、绘制工艺流程示意图n分析各过程的主要工艺设备，以图例、箭头和必要的文字说明定性表示出由原料变成产品的路线分析各过程的主要工艺设备，以图例、箭头和必要的文字说明定性表示出由原料变成产品的路线和顺序。和顺序。5、绘制物料流程图 n进行物料衡算和能量衡算，绘制出物料流程图。此时，设计已由定性转入定量。进行物料衡算和能量衡算，绘制出物料流程图。此时，
8、设计已由定性转入定量。n6 6、绘制初步设计阶段带控制点的工艺流程图、绘制初步设计阶段带控制点的工艺流程图 n进行设备、管道的工艺计算以及仪表自控设计。绘制出初步设计阶段带控制点的工艺流程图，并列进行设备、管道的工艺计算以及仪表自控设计。绘制出初步设计阶段带控制点的工艺流程图，并列出设备一览表。出设备一览表。7 7、绘制施工阶段带控制点的工艺流程图、绘制施工阶段带控制点的工艺流程图n初步设计阶段的工艺流程设计审批后，按审查意见，对工艺流程图中所选用的设备、管道、阀门、初步设计阶段的工艺流程设计审批后，按审查意见，对工艺流程图中所选用的设备、管道、阀门、仪表等作必要的修改、完善和进一步的说明。在
9、此基础上，绘制施工阶段带控制点的工艺流程图。仪表等作必要的修改、完善和进一步的说明。在此基础上，绘制施工阶段带控制点的工艺流程图。流程设计的基本程序可用下图表示：流程设计的基本程序可用下图表示：3.1.43.1.4工艺流程设计的成果工艺流程设计的成果n初步设计阶段的主要成果是初步设计阶段带控制点的工艺流程图；初步设计阶段的主要成果是初步设计阶段带控制点的工艺流程图；n施工图设计阶段的主要成果是施工阶段带控制点的工艺流程图。施工图设计阶段的主要成果是施工阶段带控制点的工艺流程图。3.23.2工艺流程设计技术工艺流程设计技术n3.2.13.2.1工艺流程设计中的方案比较工艺流程设计中的方案比较n进
10、行方案比较时首先应明确评判标准。许多技术经济指标，如产物收率、原料单耗、能量单耗、进行方案比较时首先应明确评判标准。许多技术经济指标，如产物收率、原料单耗、能量单耗、产品成本、设备投资、操作费用等均可作为方案比较的评判标准。此外，环保、安全、占地面积产品成本、设备投资、操作费用等均可作为方案比较的评判标准。此外，环保、安全、占地面积等也是方案比较时应考虑的重要因素。等也是方案比较时应考虑的重要因素。n选出好的技术方案、操作方式、设备型式。选出好的技术方案、操作方式、设备型式。n例例3-13-1、例、例3-23-2、例、例3-33-3、例、例3-43-4实例实例3-13-1n药品精制中，粗品常先
11、用溶剂溶解，然后加入活性炭脱色，最后再滤除活性炭等固体杂质。假设药品精制中，粗品常先用溶剂溶解，然后加入活性炭脱色，最后再滤除活性炭等固体杂质。假设溶剂为低沸点易挥发溶剂，试确定适宜的过滤流程。溶剂为低沸点易挥发溶剂，试确定适宜的过滤流程。n解：首先选定过滤速度和溶剂收率为方案比较的评判标准。解：首先选定过滤速度和溶剂收率为方案比较的评判标准。方案方案I I，常压过滤方案，常压过滤方案溶溶解解脱脱色色釜釜水水蒸蒸气气滤滤液液活活性性炭炭溶溶剂剂粗粗品品过过滤滤器器溶溶剂剂去去三三废废放放空空图图3-1 3-1 常压过滤方案常压过滤方案 采用常压过滤方案虽可滤除活性炭采用常压过滤方案虽可滤除活性
12、炭等固体杂质，但过滤速度较慢，因等固体杂质，但过滤速度较慢，因而不宜采用。而不宜采用。方案方案IIII，真空抽滤方案，真空抽滤方案 溶溶解解脱脱色色釜釜水水蒸蒸气气滤滤液液溶溶剂剂去去三三废废抽抽滤滤器器活活性性炭炭溶溶剂剂粗粗品品接接真真空空图图3-2 3-2 真空抽滤方案真空抽滤方案 方案方案IIIIII，真空抽滤冷凝方案，真空抽滤冷凝方案溶溶解解脱脱色色釜釜水水蒸蒸气气滤滤液液溶溶剂剂去去三三废废抽抽滤滤器器活活性性炭炭溶溶剂剂粗粗品品冷冷凝凝器器冷冷却却剂剂接接真真空空接接收收罐罐图图3-33-3真空抽滤真空抽滤-冷凝方案冷凝方案 方案方案IVIV，加压抽滤方案，加压抽滤方案溶溶解解脱
13、脱色色釜釜水水蒸蒸气气压压缩缩空空气气或或氮氮气气滤滤液液压压滤滤器器活活性性炭炭溶溶剂剂粗粗品品溶溶剂剂去去三三废废放放空空图图3-43-4加压过滤方案加压过滤方案 实例实例3-23-2n用混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯。已知混酸的组成为：用混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯。已知混酸的组成为：HNO3 47%HNO3 47%、H2SO4 49%H2SO4 49%、H2O 4%H2O 4%；氯苯；氯苯与混酸中与混酸中HNO3HNO3的摩尔比为的摩尔比为1 1：1.11.1；反应开始温度为；反应开始温度为404055 55，并逐渐升温至，并逐渐升温至80 80；硝化时间为；硝化时间为2h2h；硝化废酸
14、中含硝酸小于；硝化废酸中含硝酸小于1.6%1.6%，含混合硝基氯苯为获得混合硝基氯苯量的，含混合硝基氯苯为获得混合硝基氯苯量的1%1%。试通过方案比较，。试通过方案比较，确定适宜的硝化及后处理工艺流程。确定适宜的硝化及后处理工艺流程。n解：首先选定混合硝基氯苯的收率以及硫酸、硝酸及氯苯的单耗作为方案比较的评判标准。解：首先选定混合硝基氯苯的收率以及硫酸、硝酸及氯苯的单耗作为方案比较的评判标准。方案方案I I，硝化分离方案，硝化分离方案配配酸酸釜釜冷冷却却水水水水连连续续分分离离器器粗粗硝硝基基物物去去精精制制硫硫酸酸氯氯苯苯硝硝化化釜釜冷冷却却水水水水蒸蒸汽汽硝硝酸酸分分离离废废酸酸出出售售图
15、图3-5 3-5 硝化硝化-分离方案分离方案 硫酸、硝酸、氯苯单耗硫酸、硝酸、氯苯单耗高；硝基氯苯收率低；高；硝基氯苯收率低；废酸用途受限。废酸用途受限。方案方案IIII，硝化分离萃取方案，硝化分离萃取方案配配酸酸釜釜冷冷却却水水水水连连续续分分离离器器粗粗硝硝基基物物去去精精制制硫硫酸酸氯氯苯苯萃萃取取罐罐硝硝化化釜釜冷冷却却水水水水蒸蒸汽汽硝硝酸酸萃萃取取废废酸酸出出售售与与比，硝基氯苯收率比，硝基氯苯收率提高；硝酸消耗降低；提高；硝酸消耗降低；但硫酸、氯苯单耗高；但硫酸、氯苯单耗高；废酸用途受限。废酸用途受限。方案方案IIIIII，硝化，硝化-分离分离-萃取萃取-浓缩方案浓缩方案 配配酸
16、酸釜釜冷冷却却水水回回收收硫硫酸酸冷冷却却水水冷冷凝凝器器接接真真空空水水蒸蒸汽汽浓浓缩缩釜釜接接收收罐罐补补充充硫硫酸酸去去水水处处理理连连续续分分离离器器粗粗硝硝基基物物去去精精制制氯氯苯苯萃萃取取罐罐硝硝化化釜釜冷冷却却水水水水蒸蒸汽汽硝硝酸酸回回收收氯氯苯苯 废酸循环使用，硫酸单耗大大降低，氯苯可以共沸物形式回收，单耗下降，减少污染。为最佳方案。废酸循环使用，硫酸单耗大大降低，氯苯可以共沸物形式回收，单耗下降，减少污染。为最佳方案。实例实例3-33-3n在加压连续釜式反应器中，用混酸硝化苯制备硝基苯。已知混酸组成为：在加压连续釜式反应器中，用混酸硝化苯制备硝基苯。已知混酸组成为：HNO
17、3 5%HNO3 5%、H2SO4 65%H2SO4 65%、H2O 30%H2O 30%；苯与混酸中；苯与混酸中HNO3HNO3的摩尔比为的摩尔比为1 1：1.11.1；反应压力为；反应压力为0.46MPa0.46MPa，反应温度为，反应温度为130130；反应后；反应后的硝化液进入连续分离器，分离出的酸性硝基苯和废酸的温度约为的硝化液进入连续分离器，分离出的酸性硝基苯和废酸的温度约为120120；酸性硝基苯经冷却、；酸性硝基苯经冷却、碱洗、水洗等处理工序后送精制工段。试以单位能耗为评判标准，确定适宜的工艺流程。碱洗、水洗等处理工序后送精制工段。试以单位能耗为评判标准，确定适宜的工艺流程。n
18、解：以单位能耗为方案比较的评判标准，确定适宜的工艺流程。解：以单位能耗为方案比较的评判标准，确定适宜的工艺流程。方案I，图3-8 间接水冷-常压浓缩方案 配配酸酸釜釜冷却水冷却水循环废酸循环废酸酸性硝基苯酸性硝基苯连连续续分分离离器器硝硝化化釜釜苯苯 粗硝基苯粗硝基苯去精制工段去精制工段去水处理去水处理中中和和器器稀碱、水稀碱、水冷却水冷却水冷却水冷却水冷凝器冷凝器水蒸汽水蒸汽浓浓缩缩罐罐接接收收罐罐废废酸酸罐罐中中间间罐罐硝酸、硫酸硝酸、硫酸循环酸罐循环酸罐泵泵回收苯回收苯120130方案存在问题n酸性硝基苯冷却过程放热全由冷却水带走；n废酸浓缩脱水要消耗大量水蒸气。n此方案能量利用不合理。
19、方案II，图3-9 原料预热-闪蒸浓缩方案 配配酸酸釜釜冷却水冷却水硝酸、硫酸硝酸、硫酸循环废酸循环废酸原料苯原料苯换热器换热器酸性硝基苯酸性硝基苯连连续续分分离离器器硝硝化化釜釜热苯热苯去水处理去水处理中中和和器器稀碱、水稀碱、水冷却水冷却水冷却水冷却水冷凝器冷凝器接真空接真空水蒸汽水蒸汽闪闪蒸蒸罐罐接接收收罐罐废废酸酸罐罐循环酸罐循环酸罐中中间间罐罐泵泵 粗硝基苯粗硝基苯去精制工段去精制工段回收苯回收苯120130方案n用原料苯替代冷却水冷却酸性硝基苯，减少了中和器的冷却水消耗，降低了硝化釜的蒸汽消耗；n废酸浓缩改为闪蒸浓缩工艺，减少了浓缩过程蒸汽消耗。n该方案能量利用较合理。实例实例3-
20、43-4n甲苯用浓硫酸磺化制备对甲苯磺酸的反应方程式为甲苯用浓硫酸磺化制备对甲苯磺酸的反应方程式为n已知反应在间歇釜已知反应在间歇釜(磺化釜磺化釜)中进行，磺化反应速度与甲苯浓度成正比，与硫酸含水量的平方中进行，磺化反应速度与甲苯浓度成正比，与硫酸含水量的平方成反比。为保持较高的反应速度，可向甲苯中慢慢加入浓硫酸。同时，应采取措施将磺化生成反比。为保持较高的反应速度，可向甲苯中慢慢加入浓硫酸。同时，应采取措施将磺化生成的水及时移出磺化釜。试通过方案比较，确定适宜的脱水工艺流程。成的水及时移出磺化釜。试通过方案比较，确定适宜的脱水工艺流程。n解：磺化过程中产生的水能否及时移走以及脱水后的甲苯能否
21、及时返回磺化釜可作为方案比解：磺化过程中产生的水能否及时移走以及脱水后的甲苯能否及时返回磺化釜可作为方案比较的评判标准。较的评判标准。CH3CH3SO3H+H2SO4+H2O110140 0C 方案方案I I，图，图3-10 3-10 间歇脱水方案间歇脱水方案 水水蒸蒸汽汽冷冷却却水水间间歇歇式式脱脱水水器器磺磺化化釜釜浓浓硫硫酸酸甲甲苯苯冷冷凝凝器器水水回收甲苯不能及时返回回收甲苯不能及时返回磺化釜，不能保证釜内磺化釜，不能保证釜内甲苯量。甲苯量。方案方案IIII，图，图3-11 3-11 连续脱水方案连续脱水方案水水蒸蒸汽汽冷冷却却水水连连续续式式脱脱水水器器磺磺化化釜釜浓浓硫硫酸酸甲甲苯
22、苯冷冷凝凝器器水水 可及时移出磺化可及时移出磺化生成水，甲苯及生成水，甲苯及时返回磺化釜，时返回磺化釜，劳动强度低。劳动强度低。3.2.23.2.2以单元操作或单元反应为中心，完善工艺流程以单元操作或单元反应为中心，完善工艺流程n例例3-53-5工业生产中，硝化混酸的配制常在间歇搅拌釜中进行，试以搅拌釜为中心，完善硝化工业生产中，硝化混酸的配制常在间歇搅拌釜中进行，试以搅拌釜为中心，完善硝化混酸配制过程的工艺流程。混酸配制过程的工艺流程。n首先，配制混酸需有一台带有夹套的搅拌釜。首先，配制混酸需有一台带有夹套的搅拌釜。n其次，混酸配制采用间歇操作，是间歇过程。为保证硫酸与硝酸的配比，设置硫酸计
23、量罐和其次，混酸配制采用间歇操作，是间歇过程。为保证硫酸与硝酸的配比，设置硫酸计量罐和硝酸计量罐。硝酸计量罐。n第三，在工业生产中，要配制一定浓度的混酸，通常并不加水调节，而是用硝化后回收的废第三，在工业生产中，要配制一定浓度的混酸，通常并不加水调节，而是用硝化后回收的废酸来调节。因此，设置废酸计量罐。酸来调节。因此，设置废酸计量罐。n第四第四,要设置硫酸贮罐、硝酸贮罐和废酸贮罐。要设置硫酸贮罐、硝酸贮罐和废酸贮罐。n工业混酸配制过程的工艺流程如图工业混酸配制过程的工艺流程如图3-123-12。图图3-12 3-12 混酸配制过程的工艺流程示意图混酸配制过程的工艺流程示意图废废酸酸计计量量槽槽
24、搅搅拌拌釜釜冷冷却却水水硫硫酸酸计计量量罐罐泵泵硫硫酸酸贮贮罐罐硫硫酸酸硝硝酸酸计计量量罐罐泵泵硝硝酸酸贮贮罐罐硝硝酸酸泵泵废废酸酸贮贮罐罐回回收收废废酸酸混混酸酸贮贮罐罐去去硝硝化化例例3 36 6n在合成抗菌药诺氟沙星的生产中，以对氯硝基苯为原料制备对氟硝基苯的反应方程式为在合成抗菌药诺氟沙星的生产中，以对氯硝基苯为原料制备对氟硝基苯的反应方程式为 n反应拟在间歇釜式反应器中进行，试以反应器为中心，完善反应过程的工艺流程。反应拟在间歇釜式反应器中进行，试以反应器为中心，完善反应过程的工艺流程。NO2Cl +KFNO2F环丁砜170180 0C +KCl 图图3-13 3-13 氟化反应过程
25、的工艺流程示意图氟化反应过程的工艺流程示意图 氟氟化化釜釜导热油导热油环丁砜环丁砜对氯硝基苯对氯硝基苯回流冷凝器回流冷凝器冷却水冷却水氟化钾氟化钾接真空接真空去精制去精制环丁砜环丁砜去三废去三废抽滤器抽滤器(1)(1)需一带夹套的反应釜需一带夹套的反应釜(2)(2)选定合适加热介质选定合适加热介质(3)(3)设回流冷凝器，回收易挥发组分设回流冷凝器，回收易挥发组分(4)(4)设效率较高的过滤装置设效率较高的过滤装置3.2.33.2.3工艺流程设计中应考虑的技术问题工艺流程设计中应考虑的技术问题n1 1、生产方式的选择、生产方式的选择 n产品的生产方式产品的生产方式 连续生产、间歇生产、联合生产
26、方式。连续生产、间歇生产、联合生产方式。n制药工业多采用间歇生产制药工业多采用间歇生产2 2、提高设备利用率、提高设备利用率n合理的工艺流程设计，对间歇操作，应保持各设备之间的能力平衡，提高设备利用率。合理的工艺流程设计，对间歇操作，应保持各设备之间的能力平衡，提高设备利用率。n前后工序操作周期相差大时，常用中间贮槽进行缓冲。贮槽结构简单，制造易。设中间贮槽增加前后工序操作周期相差大时，常用中间贮槽进行缓冲。贮槽结构简单，制造易。设中间贮槽增加费用费用提高设备利用率而获效益。提高设备利用率而获效益。n为保持主要设备之间的能力平衡，提高设备利用率，设备台数、批生产能力和操作周期之间应满为保持主要
27、设备之间的能力平衡，提高设备利用率，设备台数、批生产能力和操作周期之间应满足下列关系：足下列关系：124 操操作作周周期期设设备备台台数数日日产产品品量量能能力力以以产产品品量量计计算算的的批批生生产产提高设备利用率，先按生产能力最小的工序确定日生产能力提高设备利用率，先按生产能力最小的工序确定日生产能力操作周期设备台数产品的批生产能力日产品量24由日生产能力和其他工序的操作周期、设备台数（或批生产能力）由前式求批生产能力（或设备台由日生产能力和其他工序的操作周期、设备台数（或批生产能力）由前式求批生产能力（或设备台数）数）24设备台数操作周期日产品量批生产能力24批生产能力操作周期日产品量设
28、备台数设备台数批生产能力操作周期日产品量闲置时间 24例例3-73-7n某产品的生产过程由磺化、冷却中和、浓缩三道工序组成，磺化液和中和液均为液态，磺化釜的某产品的生产过程由磺化、冷却中和、浓缩三道工序组成，磺化液和中和液均为液态，磺化釜的操作周期为操作周期为12h12h，冷却中和釜的操作周期为，冷却中和釜的操作周期为4h4h，浓缩釜的操作周期为，浓缩釜的操作周期为8h8h。试确定适宜的设备配置。试确定适宜的设备配置方案。方案。n 解：该产品的生产过程有多种不同的设备配置方案，部分方案列于本例附表中。解：该产品的生产过程有多种不同的设备配置方案，部分方案列于本例附表中。例例3737附表附表设备
29、名称磺化釜中和釜浓缩釜操作周期1248方案设备台数111每批操作产品量/日产品量111日总操作批数111每台设备闲置时间122016方案设备台数111每批操作产品量/日产品量0.50.50.5日总操作批数222设备闲置时间0168方案方案设备名称磺化釜中和釜浓缩釜方案设备台数111每批操作产品量/日产品量0.50.251/3日总操作批数243设备闲置时间080方案设备台数211每批操作产品量/日产品量0.251/61/3日总操作批数263每台设备闲置时间000方案设备台数212每批操作产品量/日产品量0.251/61/6日总操作批数466设备闲置时间000方案方案方案n方案 磺化釜与中和釜间及
30、中和釜与浓缩釜间需设中间贮槽n方案 磺化釜与中和釜间及中和釜与浓缩釜间需设中间贮槽n方案 磺化釜与中和釜间需设中间贮槽方案h12111212424设备台数批生产能力操作周期日产品量闲置时间磺化釜磺化釜中和釜中和釜浓缩釜浓缩釜h20114124闲置时间h16118124闲置时间方案h015.01212424设备台数批生产能力操作周期日产品量闲置时间磺化釜磺化釜中和釜中和釜浓缩釜浓缩釜h1615.04124闲置时间h815.08124闲置时间方案h015.01212424设备台数批生产能力操作周期日产品量闲置时间磺化釜磺化釜中和釜中和釜浓缩釜浓缩釜h8125.04124闲置时间h01318124闲
31、置时间方案h0225.01212424设备台数批生产能力操作周期日产品量闲置时间磺化釜磺化釜中和釜中和釜浓缩釜浓缩釜h01614124闲置时间h01318124闲置时间方案h0225.01212424设备台数批生产能力操作周期日产品量闲置时间磺化釜磺化釜中和釜中和釜浓缩釜浓缩釜h01614124闲置时间h02618124闲置时间3 3、物料的回收与套用、物料的回收与套用n物料的回收与套用，可降低原辅材料消耗，提高产品收率，降低产品成本。物料的回收与套用，可降低原辅材料消耗，提高产品收率，降低产品成本。n流程设计中，实现含有未反应原料、副产物和产物的反应母液的循环套用，能降低原辅材料消耗，流程设
32、计中，实现含有未反应原料、副产物和产物的反应母液的循环套用，能降低原辅材料消耗，提高产品收率，减少环境污染。提高产品收率，减少环境污染。n生产中经常使用各种有机溶剂，考虑这些溶剂的回收与套用，构成溶剂的闭路循环，既降低溶剂生产中经常使用各种有机溶剂，考虑这些溶剂的回收与套用，构成溶剂的闭路循环，既降低溶剂单耗，又减少环境污染单耗，又减少环境污染4 4、能量的回收利用、能量的回收利用n充分考虑能量的回收与利用，提高能量利用率，降低能耗，是降低产品成本的有效措施。充分考虑能量的回收与利用，提高能量利用率，降低能耗，是降低产品成本的有效措施。n采用工艺物料间换热以减少加热剂和冷却剂的消耗。采用工艺物
33、料间换热以减少加热剂和冷却剂的消耗。n用闪蒸浓缩代替常压浓缩回收物料的余热，降低能耗。用闪蒸浓缩代替常压浓缩回收物料的余热，降低能耗。n合理布置设备位置，减少输送流体的动能消耗。合理布置设备位置，减少输送流体的动能消耗。n热集成可提高热利用率。下面例子：热集成可提高热利用率。下面例子：n不存在热集成的系统不存在热集成的系统存在热集成的系统存在热集成的系统a存在热集成的系统存在热集成的系统b5 5、安全技术措施、安全技术措施n物料多是易燃、易爆和有毒的物质，因此安全问题十分突出。物料多是易燃、易爆和有毒的物质，因此安全问题十分突出。n所设计的设备或装置在正常运转以及开车、停车、检修、停水、停电等
34、非正常运转情况下可能产所设计的设备或装置在正常运转以及开车、停车、检修、停水、停电等非正常运转情况下可能产生的各种安全问题，应进行认真而细致的分析，制订出切实可靠的安全技术措施。生的各种安全问题，应进行认真而细致的分析，制订出切实可靠的安全技术措施。n设置：报警装置设置：报警装置 事故贮槽事故贮槽 安全水封、安全阀或爆破片安全水封、安全阀或爆破片 溢流管、溢流管、阻火器阻火器 、设置排空阀、设置排空阀 、接地、接地装置装置 、防雷装置。、防雷装置。6 6、仪表和控制方案的选择、仪表和控制方案的选择n对需要控制的工艺参数如温度、压力、浓度、流量、流速、对需要控制的工艺参数如温度、压力、浓度、流量
35、、流速、pHpH值、液位等，都要确定适宜的检测值、液位等，都要确定适宜的检测位置、检测和显示仪表以及控制方案。位置、检测和显示仪表以及控制方案。n仪表和自控水平的高低在很大程度上反映了一个制药企业的技术水平。仪表和自控水平的高低在很大程度上反映了一个制药企业的技术水平。3.3 3.3 工艺流程图工艺流程图n工艺流程图是以图解形式表示的工艺流程。工艺流程图是以图解形式表示的工艺流程。n两阶段设计两阶段设计n初步设计阶段需绘制工艺流程框图、工艺流程示意图、物料流程图和带控制点的工艺流程图。初步设计阶段需绘制工艺流程框图、工艺流程示意图、物料流程图和带控制点的工艺流程图。n在施工图设计阶段需绘制施工
36、阶段带控制点的工艺流程图。在施工图设计阶段需绘制施工阶段带控制点的工艺流程图。3.3.13.3.1工艺流程框图工艺流程框图n最简单的工艺流程图，其作用是定性表示出由原料变成产品的工艺路线和顺序，包括全部单元操最简单的工艺流程图，其作用是定性表示出由原料变成产品的工艺路线和顺序，包括全部单元操作和单元反应。作和单元反应。n以方框表示单元操作，以圆框表示单元反应，以箭头表示物料和载能介质的流向，以文字表示物以方框表示单元操作，以圆框表示单元反应，以箭头表示物料和载能介质的流向，以文字表示物料及单元操作和单元反应的名称。料及单元操作和单元反应的名称。图图3-14 3-14 阿司匹林的生产工艺流程框图
37、阿司匹林的生产工艺流程框图 酰化酰化醋酐醋酐水杨酸水杨酸结晶结晶离心脱水离心脱水气流干燥气流干燥旋风分离旋风分离过筛过筛包装包装阿司匹林阿司匹林母液母液蒸汽、水蒸汽、水冷冻盐水冷冻盐水水水3.3.23.3.2工艺流程示意图工艺流程示意图n以图例、箭头和必要的文字说明定性表示出由原料变成产品的路线和顺序，绘制出工艺流程示意以图例、箭头和必要的文字说明定性表示出由原料变成产品的路线和顺序，绘制出工艺流程示意图。图。n单元操作和单元反应的主要工艺设备以图例表示。单元操作和单元反应的主要工艺设备以图例表示。n以箭头表示物料和载能介质的流向，以箭头表示物料和载能介质的流向，n以文字表示物料、载能介质和工
38、艺设备的名称。以文字表示物料、载能介质和工艺设备的名称。图图3-15 3-15 阿司匹林的生产工艺流程示意图阿司匹林的生产工艺流程示意图醋醋酐酐、水水杨杨酸酸母母液液贮贮槽槽离离心心机机水水蒸蒸汽汽冷冷却却水水酰酰化化釜釜接接真真空空冷冷冻冻盐盐水水母母液液泵泵水水气气流流干干燥燥器器过过筛筛机机成成品品冷冷凝凝器器冷冷却却水水结结晶晶釜釜旋旋风风分分离离器器旋旋风风分分离离器器3.3.33.3.3物料流程图物料流程图n物料衡算完毕，绘制出物料流程图，是初步设计的成果，编入初步设计说明书。设计已由定性转入定量。物料衡算完毕，绘制出物料流程图，是初步设计的成果，编入初步设计说明书。设计已由定性转
39、入定量。n物料流程图绘制方法物料流程图绘制方法n（1 1）将物能衡算结果直接加在工艺流程示意图中。）将物能衡算结果直接加在工艺流程示意图中。n（2 2）用框图表示，有三纵行）用框图表示，有三纵行:n左边的表示原料、中间体和产品；左边的表示原料、中间体和产品；n中间的表示单元反应和单元操作；中间的表示单元反应和单元操作；n右边的表示副产品和右边的表示副产品和“三废三废”排放物。（为突出单元过程常把中间纵行的图框绘成双线）排放物。（为突出单元过程常把中间纵行的图框绘成双线）图图3-16 3-16 氯苯硝化的物料流程图氯苯硝化的物料流程图冷冷却却水水冷冷却却水水接接真真空空水水蒸蒸汽汽冷冷却却水水水
40、水蒸蒸汽汽序序号号 1 1序序号号 2 2序序号号 6 6序序号号 8 8序序号号1 15 5序序号号1 10 0序序号号 3 3序序号号 5 5序序号号 9 9序序号号 4 4序序号号1 14 4序序号号1 11 1序序号号1 12 2序序号号1 13 3序序号号 7 7硝硝化化釜釜R1102配配酸酸釜釜R1101连连续续分分离离器器V1105冷冷凝凝器器E1101浓浓缩缩釜釜R1104接接收收罐罐V1112萃萃取取罐罐R1103序号序号物料名称物料名称流量流量/kg/kg h h-1-1HNO3H H2 2SOSO4 4H H2 2O O氯苯氯苯硝基氯苯硝基氯苯总计总计1 1补充硫酸补充硫
41、酸2.42.40.20.22.62.62 2硝酸硝酸2302304.74.7234.7234.73 3回收废酸回收废酸237.6237.614.714.7252.3252.34 4配制混酸配制混酸23023024024019.619.6489.6489.65 5萃取氯苯萃取氯苯403.4403.418.718.7422.1422.16 6硝酸损失硝酸损失2.32.32.32.37 7硝化液硝化液909.4909.48 8粗硝基苯粗硝基苯2.42.40.20.26.16.1569.3569.3578.0578.09 9分离废酸分离废酸5.25.2237.6237.682.982.95.75.73
42、31.4331.41010氯苯氯苯416.8416.8416.8416.81111萃取废酸萃取废酸237.6237.684.484.44.14.1326.1326.11212浓缩蒸汽浓缩蒸汽73.873.81313冷凝液冷凝液73.873.81414废水废水69.769.769.769.71515回收氯苯回收氯苯4.14.14.14.1图图3-17 3-17 用框图绘制的氯苯硝化的物料流程图（用框图绘制的氯苯硝化的物料流程图（CBCB氯苯；氯苯；NCBNCB硝基氯苯；基准：硝基氯苯；基准：kgkgh-1 h-1）V 1 1 0 1 硫硫 酸酸组组 成成重重量量%H2S O4 H2O2.40.2
43、9 2.3 7.7合合 计计2.61 0 0.0V 1 1 0 2 硝硝 酸酸组组 成成重重量量%HNO3 H2O2 3 0.0 4.79 8 2合合 计计2 3 4.71 0 0V 1 1 0 8 氯氯 苯苯组组 成成重重量量%CB4 1 2.71 0 0V 1 1 0 3 萃萃取取氯氯苯苯组组 成成重重量量%NCB CB 1 8.74 0 3.4 4.49 5.6合合 计计4 2 2.11 0 0.0V 1 1 1 0 回回收收废废酸酸组组 成成重重量量%H2S O4 H2O2 3 7.6 1 4.79 4.2 5.8合合 计计2 5 2.31 0 0.0V 1 1 1 1 回回收收氯氯苯
44、苯组组 成成重重量量%CB4.11 0 0R 1 1 0 1 混混酸酸配配制制组组 成成重重量量%HNO3H2S O4 H2O2 3 0.02 4 0.0 1 9.64 74 9 4合合 计计4 8 9.61 0 0V 1 1 0 5 分分 离离硝硝基基物物层层 废废酸酸层层5 7 8.03 3 1.4合合 计计9 0 9.4R 1 1 0 3 萃萃取取分分离离萃萃取取物物料料7 4 8.2R 1 1 0 4 减减压压浓浓缩缩浓浓缩缩物物料料3 2 6.1R 1 1 0 2 硝硝化化反反应应反反应应物物料料9 1 1.7V 1 1 0 4 吸吸 收收组组 成成重重量量%HNO32.31 0 0
45、V 1 1 0 6 粗粗硝硝基基物物组组 成成重重量量%NCB CBH2S O4 H2O5 6 9.3 6.1 2.4 0.29 8.4 9 1.0 6 0.4 2 0.0 3合合 计计E 1 1 0 1 浓浓缩缩蒸蒸汽汽组组 成成重重量量%H2O CB6 9.7 4.19 4.4 5.6V 1 1 0 7 分分离离废废酸酸组组 成成重重量量%HNO3H2S O4 H2O NCB 5.22 3 7.6 8 2.9 5.7 1.5 77 1.7 02 5.0 1 1.7 2合合 计计V 1 1 0 9 萃萃取取废废酸酸组组 成成重重量量%H2S O4 H2O CB2 3 7.6 8 4.4 4.
46、17 2.8 62 5.8 8 1.2 6合合 计计3 3 1.41 0 0.0 05 7 8.01 0 0.0 03 2 6.11 0 0.0 0合合 计计7 3.81 0 0.0V 1 1 1 3 废废 水水组组 成成重重量量%H2O6 9.71 0 0V 1 1 1 2 接接 收收 罐罐冷冷凝凝液液7 3.83.3.43.3.4带控制点的工艺流程图带控制点的工艺流程图n用图示方法把工艺流程所需的全部设备、管道、阀门、管件和仪表及控制方法等。用图示方法把工艺流程所需的全部设备、管道、阀门、管件和仪表及控制方法等。表示出来。表示出来。n工艺设计中必须完成的的图样，是施工、安装和生产过程中设备
47、操作、运行和检修的依据。工艺设计中必须完成的的图样，是施工、安装和生产过程中设备操作、运行和检修的依据。（一）基本要求（一）基本要求n1 1、表示出全部工艺设备，包括设备图例、位号和名称。、表示出全部工艺设备，包括设备图例、位号和名称。n2 2、表示出生产过程中的全部工艺物料和载能介质的名称、技术规格及流向。、表示出生产过程中的全部工艺物料和载能介质的名称、技术规格及流向。n3 3、表示出全部物料管道和各种辅助管道的代号、材质、管径及保温情况。、表示出全部物料管道和各种辅助管道的代号、材质、管径及保温情况。n4 4、表示出全部工艺阀门、阻火器、视镜、管道过滤器、疏水器等附件。、表示出全部工艺阀
48、门、阻火器、视镜、管道过滤器、疏水器等附件。n5 5、表示出全部仪表和控制方案，包括仪表的控制参数、功能、位号以及检测点和控制回路等。、表示出全部仪表和控制方案，包括仪表的控制参数、功能、位号以及检测点和控制回路等。（二）图面要求（二）图面要求n1 1、图纸尺寸、图纸尺寸 n1 1号或号或2 2号图纸号图纸 00号或号或1 1号图纸号图纸 n2 2、比例、比例 n设备按相对比例绘制设备按相对比例绘制n3 3、图线和字体（附录、图线和字体（附录3 P2943 P294）n主物料、设备位号线用粗实线主物料、设备位号线用粗实线(0.9(0.91.2mm1.2mm）n辅助物料用中粗线（辅助物料用中粗线
49、（0.50.50.7mm0.7mm）设备轮廓设备轮廓 n其它用细实线（其它用细实线（0.150.150.3mm0.3mm）（三）绘制方法（三）绘制方法n1 1、设备、设备n常用设备的代号和图例见附录常用设备的代号和图例见附录4 4（P295P295）。）。n设备上的管道接头、支脚、支架、基础、平台等不需表示。设备上的管道接头、支脚、支架、基础、平台等不需表示。n流程图中，当有多台相同的设备并联时，可只画一台设备，其余设备可分别用细实线方框表流程图中，当有多台相同的设备并联时，可只画一台设备，其余设备可分别用细实线方框表示，在方框内注明设备位号，并画出通往该设备的支管。示，在方框内注明设备位号，
50、并画出通往该设备的支管。n在初步设计阶段，当有多台相同的设备串联或轮换使用时在初步设计阶段，当有多台相同的设备串联或轮换使用时,一般只画一般只画1 1台设备；而在施工阶段台设备；而在施工阶段则应根据需要画出则应根据需要画出2 2台或台或2 2台以上的设备。台以上的设备。设备位置设备位置n流程图中，机器、设备的位置一般按流程顺序自左至右排列，其相对位置一般考虑便于管道的连流程图中，机器、设备的位置一般按流程顺序自左至右排列，其相对位置一般考虑便于管道的连接和标注接和标注n对有流体自上而下并与其他设备的位置有密切关系时，设备间的相对高度应与设备布置情况相似。对有流体自上而下并与其他设备的位置有密切
