年处理500吨玉竹提取车间初步设计设

齐齐哈尔大学毕业（） 齐 齐 哈 尔 大 学 毕业设计（论文） 题 目 年处理500吨玉竹提取车间初步设计 学 院 化学与化学工程学院 专业班级 制药工程061班 摘 要 本次设计题目为“年处理500吨玉竹提取车间的初步设计”，由于玉竹中的大多数有效成分，如生物碱盐、苷、有机酸盐，氨基酸，多糖等易溶于水和醇的特性[1]，用水提出，并将提取液浓缩，加入适当的乙醇反复数次沉淀，除去其不溶物质，得到澄明液体。 本次设计采用的方法是水提醇沉法[3]，这次设计主要任务是选择一条科学，简便，经济，创新的工艺路线来完成年处理量是500吨玉竹的提取。此外还包括相应的物料计算，热量衡算，主要设备计算，公用工程计算，三废处理，厂址选择，车间设备布置等等。还需要手绘一张带控制点的工艺流程图，车间布置图，主要设备图，其中车间布置图、主要设备图需要CAD绘图软件绘制。 关键词： 玉竹；提取；车间设计 Abstract The topic of this design is “the preliminary design process of yearly produced 500 ton jade bamboo extraction workshop”, The most effective ingredients in jade bamboo，such as alkaloid glycosides, salt, salt and organic acids, amino acids, polysaccharide are easily desolved in water and alcohol,so in this design water extraction was used ,then concentrating the extract ,add proper ethanol for precipitating repeatedly to remove the insoluble substances,at last clear liguid was achieved from the experiment.,so water extract-alcohol method were adopted in this paper. The main task of this design is to choose a simple, economical, scientific, the innovated process which can complete annual capacity of 500 tons jade bamboo extraction . In addition materials and heat calculation, main equipments and public engineering calculation, "three wastes" treatment, factory site selection and workshop equipment layout and so on. are included .That is all, hand-painted process flow chart with control points workshop layout ,main equipments figure are needed,and the last two chart need use CAD to complete. Key words：Jade Bamboo；Extraction； Workshop Design 目 录 I摘 要 IIAbstract 第1章 绪论 1 1.1 概述 1 1.1.1 生产方法简介 1 1.1.2 设计原则及要求 1 21.1.3 设计依据 21.1.4 车间概况 31.2 厂址选择 31.2.1 厂址选择原则 31.2.2 建厂条件 41.2.3 比较 51.3 原材料、产品主要技术规格 51.3.1 原材料技术规格 51.3.2 产品技术规格 51.4 原材料消耗定额及消耗量 6第2章 工艺流程设计 62.1 生产方法选择 62.1.1浸渍法提取工艺 72.1.2渗漉法浸提工艺 72.1.3煎煮法浸提工艺 72.1.4回流提取法 72.2 工艺流程示意图 82.3 工艺流程叙述 82.3.1提取工段 82.3.2减压浓缩工段 92.3.3醇沉工段 92.3.4乙醇回收 10第3章 化工计算 103.1 物料计算 103.1.1 提取工段的物料计算 133.1.2 浓缩工段物料衡算 133.1.3 醇沉工段物料衡算 143.1.4 乙醇回收工段物料衡算 153.2 设备工艺计算 173.3 热量计算 183.3.1 多功能提取罐热量计算 193.3.2 双效浓缩器热量计算 203.3.3 醇沉段热量计算 3.3.4 21乙醇回收塔热量计算 22第4章 主要设备设计 224.1 基础数据 224.2 计算 224.2.1 体积计算 234.2.2 直径、高度计算 244.2.3 壁厚设计 264.2.4 搅拌器设计 283.4.3 附件的选择 30第5章 车间设备布置设计 305.1 车间设备布置设计概述 305.1.1 车间设备布置设计原则 315.1.2 车间组成 315.2 车间设备布置方案 32第6章 公用工程 326.1 动力（水、电、汽、气） 326.1.1.蒸汽用量计算 336.1.2电力用量计算 346.1.3水用量计算 356.2 空调部分 356.2.1 车间洁净级要求 356.2.2 车间湿、温度要求 36第7章 环境保护 367.1 三废产生 377.2 三废治理 377.2.1 废水处理 377.2.2 废渣处理 377.2.3 废气处理 377.2.4 噪声处理 38第8章 防火安全 388.1 防火措施 388.2 劳动安全措施 39结语 40参考文献 41附录 42致谢 第1章 绪论 1.1 概述 1.1.1 生产方法简介 1.生产规模 年处理量500吨玉竹提取车间初步设计 2.生产方法 提取工艺是中药制剂生产中常用的单元操作之一。通过提取可以把有效成分或有效部位与无效成分分离，降低药物服用量，有利于药物吸收，还可以消除原药材引起的副作用[4]。 中药材所含的的成分十分复杂，概括起来可分为：①有效成分，指其有主要药效的物质，如生物碱、苷类、挥发油等；②辅助成分，指本身没有特殊疗效，但能增强或缓和有效成分作用的物质；③无效成分，指本身无效甚至有害的成分，她们往往影响溶剂的浸出效果及制剂的稳定性、外观及药效；④组织物，使之构成药材的细胞或其他不溶物质，如纤维素、石细胞、栓皮等[2]。 浸提是利用适当的溶剂和方法，将有效成分从原料药中提取出来的过程，通常也称为浸出过程。在浸提过程中应根据临床治疗的需要，处方中有关药物成分提取的工艺特性，拟制备的剂型，并结合生产的设备条件等，选用合适的浸提工艺，将有效成分及辅助成分尽可能的提取出来，而使无效成分及组织物尽量少混入或不混入浸提物中。影响浸提的因素有粉碎度，浸提温度，浸提时间，浓度差，浸提压力，浸提成分，原料的干燥程度和浸提溶剂[5]。 常用的浸提方法有：浸渍法，渗漉法，煎煮法，回流提取法；相应常用的浸出设备有：渗漉器，多级逆流渗漉器，连续浸取器，多功能提取罐。中药现代提取新技术有：超临界流体萃取，超声提取技术，微波提取技术，生物酶解技术，半仿生提取法。 通过上述方法所得的中药材的提取液往往是混合物，需要加以分离纯化以除去所含的各种杂质，工业生产中长用的分离纯化技术有水提醇沉，醇提水沉，离心分离，膜分离等技术[6]。 1.1.2 设计原则及要求 本次设计总的原则：流程简便可行，方法最优，适合生产。最重要的是能节省开支，具有很高的经济效益。在车间设计时确保尽可能的不铺张，不浪费，安全。 本次设计的要求：确保年处理量500吨的玉竹提取任务的顺利完成，其次要保证设计的工艺流程简便，经济，可行。设备的选择与安置能满足特殊的维护要求，满足工艺一般要求。最重要的是设备投资要少。 1.1.3 设计依据 1.设计依据： （1）《齐齐哈尔大学毕业设计任务书》 （2）2008年《齐齐哈尔大学本科生毕业设计（论文）工作手册》 （3）《过程设备机械基础》 （国防工业出版社出版） （4）《中药提取工艺与设备》 （化学工业出版社出版） （5）《化工工艺设计手册》 （上海医药设国家医药管理局设计院编著） （6）《化工原理》 （天津大学出版社出版） （7）《制药工程工艺设计》 （化学工业出版社出版） （8）《化学工程CAD技术应用及实例》 （化学工业出版社出版） （9）《中药制药工艺与设备》 （化学工业出版社出版） 2.设计范围： 本次设计的范围从处理好的净药材开始，通过水体醇沉直至精馏出膏的工艺流程设计，物料计算，热量衡算，车间布置，设备选型，主要设备计算。本次设计的重点是：工艺流程的设计选择，带控制点的流程图的绘制。 1.1.4 车间概况 1.车间概况 提取车间共分四个工段，分别是提取工段、浓缩工段、醇沉工段、乙醇回收工段。为了操作的方便把每一个工段的设备尽量安置于相对集中的区域，由于本次设计任务是年处理500吨玉竹浸膏的提取车间初步设计，流程相对来说比较简单，设备也较少。针对合理化布局要求，我设计的车间采用单层敞开式设计，单程楼高考虑到本次设计车间的是年产200吨的葛根浸膏提取车间的初步设计，生产规模属于中小等规模，生产车间采用单层敞开式设计，单层楼高10 m，操作台高4 m，总跨度为18 m，宽12 m，柱距为6 m。柱网采用6 m × 6 m，建筑面积216 m2。(由文献[7,8]可知) 2.工作及人员安排 提取车间工作时间为300 d，岗位实行三班倒的工作制度，按一天24小时，每班工作时间为法定工作日8小时。因此设备年运转7 200 h，按各工段操作情况人员设置见1-1。 表1-1 车间定员表 序号 工序名称 每班定员 管理人员 操作人员 轮休人员 合计 备注 1 提取 4 1 2 4 7 2 浓缩 4 1 2 4 7 3 醇沉 4 1 2 4 7 4 回收 4 1 2 4 7 1.2 厂址选择 1.2.1 厂址选择原则 厂址选择的好坏对工程的进度、建设投资、产品生产、经济效益以及环境保护等方面具有重大影响。因此进行厂址选择时应遵循以下基本原则：水资源丰富，电力发达，原料运输方便且远离闹市区，并且还要考虑到厂区所在地的气候特征、地质地貌、土壤的土质及植被等系列因素，地势要有利于防洪防涝。当厂址靠近江河、湖泊或水库地段时，厂区场地的最低设计标高应高于计算最高洪水水位0.5m。 1.2.2 建厂条件 基于以上选场原则的考虑，结合周围现实环境的考虑以下几点： 1、因为药品的生产要求一定的洁净度，故此不能将药厂建立在一些重工业或化工厂附近。 2、厂址选择还必须考虑原料药材，水源，电力等方面客观条件。水在药品生产中是保证药品质量的关键因素，因此，在选择厂址时应考虑建在水质良好、水量充沛、电力和燃料供应充足、原料地近的地区，有利于降低产品生产成本，确保生产正常运行。 3、厂址的选择应考虑到交通运输，制药厂运输较频繁，厂区附近应有已建成或即将建成的市政道路设施，能提供便捷的公路、铁路或水路等运输条件。 4、厂址选择还应考虑到占地面积和土地质量，由于中国人多地少这一现状，因此在选择厂址时还必须考虑到远离耕地，且又不能地处偏远，而且尽量减少场地面积。 5、应符合在建城市或地区的近远期发展规划。由于制药生产企业品种多、更新换代较频繁，在总体规划时应留有发展的余地并合理利用土地资源。 6、厂址选择最重要的要考虑到三废和噪声的妥善处理，综合利用。厂房不能建在闹市区，应建在人流稀少的郊区或城镇。却又不能过于偏远。（由文献[9]可知） 1.2.3 方案比较 综合上述因素的考虑我确定了以下四个厂址：（1）是位于齐齐哈尔市嫩江畔。这里相对水源充足，空气清新，居民居住相对稀疏，风向，空气温度，湿度等都适宜，最重要的是交通便利，因为齐齐哈尔铁路运输相对发达。况且还远离闹市区，更为重要的是齐齐哈尔大学坐落于齐市建华区，相对来说算是人才济济，人力资源颇为丰富。齐齐哈尔的一些重工业区，例如一些具有污染性的也有段距离。综合来说齐齐哈尔市嫩江畔是最佳选择厂址。（2）是位于齐齐哈尔市富拉尔基区，富拉尔基也位于嫩江畔，且是工业区相对聚集的地方，在电力，运输，原料供应方面相对便捷。唯一不足的是这里重工业区聚集，空气清洁度无法保证。（3）绥化下属的肇东市，这里相对来说，人少地多，而且可以有大量的中药材供应，这里紧邻哈尔滨，大庆等繁华城市，交通也很便利。美中不足之处是水源缺乏。（4）选择在哈尔滨市的江北地区，这里紧邻松花江，水资源丰富，而且水路业发达，运输也方便。但是这里地价较高，处于经济因素不予考虑。综合以上因素列出了表1-2。 表1-2方案比较表 项 目 方案1 方案2 方案3 方案4 地理位置 齐齐哈尔市 富拉尔基 肇东 哈尔滨江北 地 形 平原 平原 平原 平原 水利条件 良好 良好 一般 良好 交通运输 一般 便利 便利 便利 人才密度 良好 一般 良好 较好 地价 较高 一般 一般 高 1.3 原材料、产品主要技术规格 1.3.1 原材料技术规格 原材料技术规格见表1-3： 表1-3原材料技术规格 序号 名称 规格 标准 备注 1 玉竹根茎 净药材 500 000 kg 2 乙醇溶液 浓度为95% 611 442 kg 可循环利用 1.3.2 产品技术规格 表1-4产品技术规格 序号 名称 规格 标准 备注 1 提取药液 密度 1.0×103 kg/m3 2 浓缩浸膏 密度 1.25×103 kg/m3 3 醇沉药液 密度 1.10×103 kg/m3 4 回收乙醇 密度 0.8×103 kg/m3 1.4 原材料消耗定额及消耗量 表1-5原材料消耗 序号 名称 规格 单位 消耗定额 消 耗 量 备注 每 年 每 批 1 玉竹 净药材 kg 500 000 1 111.11 2 乙醇溶液 95% kg 611 442 1 755.60 第2章 工艺流程设计 2.1 生产方法选择 浸提是指利用适当的溶剂和方法，将有效成分从原料药中提取出来的过程，通常也称为浸出过程。在浸提过程中应根据临床治疗的需要，处方中有关药物成分提取的工艺特性，拟制备的制剂，并结合生产的设备条件等，选用合适的浸提工艺，将有效成分及辅助成分尽可能的提取出来。而使无效成分及组织物尽量少混入或不混入浸提物种。浸提方法有浸渍法，渗漉法，煎煮法，回流提取法。对提取出来的混合物需要加以分离纯化以除去所含的各种杂质，工业生产中常用的分离纯化技术有水体醇沉，醇提水沉，大孔吸附树脂，离心分离，膜分离等工艺技术。 本次设计采用水煮醇沉工艺，及水体醇沉工艺。其依据为，利用中药中的大多数成分，如生物碱盐，、苷、有机酸盐，氨基酸，多糖等易溶于水和醇的特性，用水提出，并将提取液浓缩，加入适当的乙醇反复数次沉淀，除去其不溶物质，最后得到澄明的液体。加入乙醇时，应使药液含醇量逐步提高，防止一次加入过量的乙醇，使其有效成分一起沉出。通常当含醇量达到50%-60%时即可除去淀粉等杂质，含醇量达75%时，可除去蛋白质等杂质，当含醇量达80%时，几乎可除去全部蛋白质、多糖、无机盐类等杂质，从而保留了既溶于水，又溶于醇的生物碱、苷、氨基酸、有机酸等有效成分。药液经上述步骤处理后，大部分蛋白质、糊化淀粉、粘液质、油脂、脂溶性色素、树脂等杂质均被除去，同时某些水中难溶性的成分，如多种苷，香豆精，内酯，黄酮，芳香酯等在水提液中的含量本来就不高，经几次处理后，绝大部分会沉淀而滤除。（有文献[10]可知） 2.1.1 浸渍法提取工艺 浸渍法是简单且最常用的一种浸出方法，除特别规定外，浸渍法一般在常温下进行。浸渍法提取液的澄明度一般比煎煮液好，适用于粘性药材、无组织结构药材及易膨胀药材的浸出，尤其适用于有效成分遇热易挥发和易破坏的药材，但该法浸出时间较长，且往往不宜完全浸出有效成分，不宜用于贵重或有效成分含量低的药材的浸提。 2.1.2 渗漉法浸提工艺 渗漉法是往容器中药物粗粉上方不断地添加浸提溶剂，使其渗过药粉而自容器下部流出浸提液的操作方法。在渗漉时，浸提溶剂渗入药材细胞中溶解大量可溶性成分后，浓度增高，向外扩散，浸提液的密度增大，向下移动。渗漉法对药材的粒度及工艺技术要求较高，操作不当，会影响渗漉的正常进行。 2.1.3 煎煮法浸提工艺 煎煮法是应用最早，使用最普遍的浸提方法。适用于有效成分能溶于水，且对湿热较稳定的药材。除用于制备汤剂外，还用于制备中药片剂、丸剂、散剂、冲剂及注射剂等。该法操作简便易行，能浸提出大部分所需成分，但煎出液的杂质多，容易霉变和腐败变质，含有不耐热或挥发性有效成分的药物，在煎煮过程中易被破坏或损失。 2.1.4 回流提取法 回流提取方法可分为：①回流热提取法，在应用乙醇等易挥发的有机溶剂进行有效成分提取时，为了减少溶剂的消耗，提高进出效率而采用回流热浸法；②循环回流冷浸法，采用少量溶剂，通过连续循环回流进行提取，使药物有效成分充分提出的浸出方法。 2.2 工艺流程示意图 工艺流程示意图： 2.3 工艺流程叙述 本设计任务为年处理量500吨玉竹提取车间的初步设计，本提取车间共分四个工段：提取、浓缩、醇沉、乙醇回收。 2.3.1 提取工段 打开压缩空气阀，按排渣门关门按钮，关闭排渣门，然后按排渣门锁紧按钮，锁紧排渣门，关掉压缩空气阀。用纯化水冲洗罐内壁、底盖，然后放掉。把经筛选，清洗，切割好的一次进料量的玉竹干、净药材从投料口依此投入多功能提取罐中，并加入6倍量的水，按照工艺要求的浸渍温度浸渍5个小时后，开始向夹套里通入低压蒸汽开始进行第一次的提取，待温度达到90ºC后，达到了微沸之后减慢通蒸汽量，在此操作的同时打开通冷凝器循环水使药液蒸气先后通过泡沫捕集器再进入冷凝器，冷却器之后再进入相分离器将一些不凝气体排出，剩余药液返回到提取罐中，同时打开罐底出液阀使药液通过管道过滤器后，再被管道泵打回到提取罐中形成反复回流确保药液被煮的均匀，充分。在此期间不断观察罐中动态，防止爆沸冲料。保持该温度3小时关闭回流阀，并关闭蒸汽阀门，开启放料阀门打入储罐进行储存。然后再向罐中通入四倍量的纯化水重复上述操作，煎煮2小时后一并打入储罐中。提取结束后，将出渣车开至使用罐下面，打开压缩空气阀，按排渣门脱钩按钮、打开出渣门按钮，开门放药渣。最后用纯化水清洁提取罐及其管道。 提取工段主要设备有：升降机、纯化水计量罐、多能提取罐、过滤器、药液储罐、管道泵。多功能提取罐上配有：泡沫捕集器、冷却器、冷凝器、相分离器。 提取操作周期：16 h 2.3.2 减压浓缩工段 首先用纯化水清洗浓缩器，之后开启真空泵、视镜照明灯，开启真空阀门，使蒸发器真空度达-0.03MPa上。其次，打开进料阀，将上工段的药液打入浓缩罐中，当药业上升到两个蒸发器下属第二个视镜的2/3处时，关闭进料阀门。然后开启蒸汽阀门，升温加热，调节真空度，使两个个蒸发器真空度保持在-0.03MPa—0.09MPa之间，要求第二个蒸发器的真空度大于第一个蒸发器，控制蒸汽表表压不高于0.1MPa，使药液正常蒸发，控制温度达80ºC，当药液受热蒸发、数量减少至蒸发器下数第二个视镜1/3处时，可进行补加药液至蒸发器的下数第二个视镜2/3处。当冷凝水储罐水位达到玻璃视镜2/3处时，关闭冷凝水分离阀门，开启排气阀，使空气进入冷凝水储罐，当罐内压力与外界相等时，开启冷凝水储罐底出水阀门，排空冷凝水阀门，排放冷凝水至纯化水计量罐中，用以提取工段的提取用水。最后，当药液浓缩至工艺要求的相对密度，关闭蒸汽阀，真空泵，打开排空阀回复常压。清洁放料口，打开双效减压浓缩器阀门，将浸膏放入清洁桶内。 本工段主要设备有：双效减压浓缩器、射流真空泵、冷凝水贮罐、浓缩液周转桶。 浓缩操作周期：8 h 2.3.3 醇沉工段 清洗醇沉罐, 关闭醇沉罐出药口，将浓缩膏转入醇沉罐中，并从乙醇计量罐向醇沉罐中加含量为95%的乙醇。并向夹套内通入低压蒸汽进行间接加热，当温度达到80ºC后，调节蒸汽阀减少通气量。保持该温度，并开启搅拌器搅拌，再向醇沉罐内继续加乙醇并不断用酒精计测量药液含醇量，直至醇沉罐中药液含醇量至65%，当浓度达到工艺要求后停止加醇，继续搅拌待药膏完全溶解澄清后，关闭蒸汽阀。停止通入蒸汽，静置8小时，开启醇沉罐侧面药液出口阀使上清液经醇沉泵打入到醇沉液储罐中。打完之后，关闭出液阀，打开醇沉罐底部出渣口，将药渣及部分药液打入板框过滤器进行过滤，将滤液经泵一并打入醇沉液贮罐。最后用纯化水清洗醇沉罐。 本工段的设备有：醇沉罐、转液泵、不锈钢板框过滤器。 醇沉操作周期：16 h 2.3.4 乙醇回收 先用纯化水清洗乙醇回收塔，之后打开乙醇回收塔进液口，将醇沉液转移至塔内进行间歇精馏，开启蒸汽阀，进行加热，温度控制在80℃左右。打开通往冷凝器的阀门，当药液中的乙醇加热到沸点后就会进入精馏塔，部分蒸汽进入冷凝器，平衡器，在平衡器中观察乙醇是否符合规格，符合的话继续进入冷却器，回到乙醇储罐中。如果不符合标准，将会被继续打回到精馏塔中继续回流。而另一部分上升蒸汽与部分冷凝后的回流液相遇之后，部分冷凝也又会返回到再沸器中，然后再次沸腾的乙醇蒸汽又会继续上升，经过不断的反复，直至药膏中不再有乙醇的味道，并且达到了所需乙醇浓度时，停止加热。关闭冷凝水进出的水阀门，并在再沸器底部回收浸膏。对乙醇回收塔进行清洗。 本工段的设备有：乙醇回收塔、乙醇贮罐、乙醇配液罐。 乙醇回收操作周期：16 h 第3章 化工计算 3.1 物料计算 物料衡算是物料的平衡计算，是进行药物生产工艺设计、物料查定，过程经济评估以及过程控制、过程优化的基础。它以质量守恒定律和化学计量关系为基础。简单地讲，它是指“在一个特定的物系中，进入物系的全部物料质量加上所有生成量之和必定等于离开该系统的全部产物质量加上消耗掉的和积累起来的物料质量之和”，用式子表示为：∑G进料+∑G生成=∑G出料+∑G累积+∑G消耗 式中 ∑G进料——所有进入物系质量之和； ∑G生成——物系中所有生成质量之和； ∑G出料——所有离开物系质量之和； ∑G消耗——物系中所有消耗质量之和（包括损失）； ∑G累积——物系中所有积累质量之和。 物料衡算是所有工艺计算的基础，通过物料衡算可确定设备容积、台数、主要尺寸，同时可进行热量衡算、管路尺寸计算等。 物料衡算的基准 (1)对于间歇式操作的过程，常采用一批原料为基准进行计算。 (2)对于连续式操作的过程，可以采用单位时间产品数量或原料量为基准进行计算。 3.1.1 提取工段的物料计算 1 基础数据 (1) 计算基准：以每批投料量计算 (2) 生产规模：年处理500吨玉竹净药材提取 (3) 批操作周期 年生产时间：300 天 批操作周期 =16 h，具体时间如下： 清洗 50 min 加净药 40 min 第一次加6倍量纯化水 40 min 浸泡药材 300 min 加热升温 40 min 第一次提取 180 min 浸提液抽至储罐 40 min 第二次加4倍量纯化水 40 min 加热升温 30 min 第二次提取 120 min 浸提液抽至储罐 20 min 冷却、出渣70 min (4) 工艺参数 水提工艺： 提取工段分两次煎煮，每次净药材与纯化水质量比如下： 第1次提取投料比为净药材m：纯化水m=1：6 第2次提取投料比为净药材m：纯化水m=1：4 排除药渣含水量20% 合并两次提取液进入提取液贮罐，药材提取液中有效成分含量75% 浸出有效成分90% 水提过程中损失总药液量为2% (5) 物性参数 浸提液密度1 000 kg/m3 净药材密度1 000 kg/m3 2 确定计算任务 提取罐中物料损失可忽略不计，提取罐各物料关系见图3-1 净药材量 提取液量 第一次加水用量 药渣量 第二次加水用量 损失量 图3-1提取罐各物料关系 根据质量定律： 净药材量+2次提取纯化水用量=药渣量+提取药液量＋损失量 其中净药材量m用处理量求出，2次提取水溶液总量，根据投料比为10m； 设提取液量x，则损失量为2%x； 因为药材提取液中有效成分含量75%，0.75x， 所以药渣量为m/80% 提取液量x可求出。 3 具体计算 （1）加入到提取罐中的净药材质量m，可由生产规模求出 已知： 生产规模：年处理量500吨 年生产时间300 天，300×24＝7 200 h 批操作周期 =16 h 年操作批数：年生产时间÷批操作周期=批数／a = 7 200÷16 = 450； 批投料净药材质量为m= 年处理量÷年操作批数＝500000 kg÷450＝1111.11 kg (2) 提取用水溶液量，可由投料比计算求出 1111.11 ×10＝11111.1 kg (3) 提取药液量x， 由等式计算： 净药材量+2次提取水溶液量=药渣量+提取药液量＋损失量 m +10m = (m×25%+m×75%×10%)/80%+x+x/0.98×0.02 x ＝ 11700.83 kg (4) 药渣量 (m×25%+m×75%×10%)/80%=451.39 kg （5）损失量 2%x=2%×11700.83=237.22 kg 4 提取罐平衡表 见表3-1 表3-1提取罐物料平衡表 物料名称 进料m/kg 出料m/kg 净药材 纯化水 提取药液量 药渣量 杂质量 合计 1 111.11 11 111.11 ​—— —— —— 12 222.22 —— —— 11 463.61 451.39 237.22 12 222.22 3.1.2 浓缩工段物料衡算 1 基础数据 浓缩周期：8 h 粗浸膏得率：1.25 损失率：4% 2 具体计算 浸膏量： W = 1.25m = 1.25×1111.11 =1 388.89 kg 损失量： 4%W=4%×1 388.89=55.56 kg 打入下工段浸膏量：1 388.89-55.56=1 333.33 kg 根据质量守恒定律： 提取药液量 = 浸膏量 + 水蒸发量+损失量 蒸发水液量： 11 533.61-1 388.89=10 144.72 kg 3 浓缩液平衡表 见表3-2 表3-2浓缩物料平衡表 物料名称 进料m / kg 出料m / kg 提取液量 11 533.61 —— 浸膏量 —— 1 333.33 水蒸发量 —— 10 144.72 损失量 —— 55.56 合计 11 533.61 11 533.61 3.1.3 醇沉工段物料衡算 1 基础数据 醇沉周期：16 h 浓缩液密度：ρ = 1.25×103 kg / m3 进料量：W 加醇浓度：C1 = 95％ 达到浓度：C2 = 65％ 95%醇的密度为0.768×103 kg / m3 醇沉时的排污系数为6% 板框过滤滤液比：40% 2 具体计算 加醇体积：V C1V=（W/ρ+V）×C2 V = W/ρ = 1 333.33 / 1 250 = 1.07 m3 V = 1.07 × 65％ /（95％ -65％）= 2.31 m3 加醇量： 2.31 × 760 = 1 755.60 kg 加入总量： 浓缩液量 + 加醇量 = 1 333.33 + 1 755.60 = 3 088.93 kg 排污量： 3 088.93×6%= 185.34 kg 醇沉液量： 3 088.93-185.34 = 2 903.59 kg 板框过滤滤液量： 185.34×0.4=74.14 kg 滤渣量： 185.34-74.14=111.20 kg 打入醇沉储罐的药液量： 2 903.59+74.14=2 977.62 kg 3 醇沉段物料平衡表 见表3-3 表3-3醇沉物料平衡表 物料名称 进料m / kg 出料m / kg 浓缩液量 1 333.33 —— 加醇量 1 755.60 —— 杂质 —— 111.20 醇沉液 —— 2 977.73 合计 3 088.93 3 088.93 3.1.4 乙醇回收工段物料衡算 1 基础数据 乙醇回收周期：16 h 浸膏比重：1.20 浸膏损失率：1% 2 具体计算 醇沉液 – 损失量 = 乙醇回收量 + 成品浸膏量 浸膏量： 1.20m=1.20× 1111.11 = 1 333.33 kg 损失量： 1%×1 333.33=13.33 kg 最终成品膏量： 1 333.33-13.33=1 320.00 kg 乙醇回收量： 2 977.73-13.33-1 320=1 644.40 kg 3 乙醇回收工段物料平衡表 见表3-4 表3-4乙醇回收工段物料平衡表 醇沉液量 2 977.73 —— 成品浸膏量 —— 1 320.00 浸膏损失量 —— 13.33 乙醇回收量 —— 1 644.40 合计 2 977.73 2 977.73 3.2 设备工艺计算 3.2.1 多功能提取罐 投料量：1111.11 kg 假设药材密度1 000 kg/m3 提取加水10倍量(第一次6倍量 第二次4倍量) 。 ρ水 = 1000 kg/m3 装料系数0.7 总体积 V总 = 1111.11 / 1 000 + 1111.11 × 6 / 1 000 = 7.778 m3 提取罐体积 V设 = V总 / 0.7 = 11.111 m3 所以型号选择为蘑菇式提取罐：TQ-6.0 容积： 6 000 L 蘑菇段直径（φ1）：1 600 mm 加热段直径（φ2）：1 200 mm 设备总高H：4 860 mm 3.2.2 提取液储罐 提取药液量：11 463.61 kg 药液密度：1 000 kg/m3 储罐装料系数：0.8 提取液总体积V总=11.46 m3 储罐总体积V罐=11.46 /0. 8 = 14.42 m3 所以选用两个型号为：ZG-8000L的储罐 容积：8 000 L 设备重量：2 600 kg 外形尺寸：φ1 800×3 000（mm） 3.2.3 双效浓缩器 水蒸发量 ： 10 144.72 kg 周期：8 h 所以每小时蒸发量为 10 144.72 / 8 =1268.09 kg/h 所以选择型号DZWN2-1500 蒸发量：1 500 kg/h 蒸汽压力<0.09 Mpa 真空度0.08 3.2.4 醇沉罐 浓缩液量1 333.33 kg 密度1 250 kg/m3 加醇量1 755.60 kg 醇密度760 kg/m3 投料系数0.75 周期：16小时 浓缩液体积 1 333.33 / 1 250 = 1.07 m3 加醇体积 1 755.60/ 760 = 2.31 m3 总体积V总 1.07+ 2.31 = 3.38 m3 设备体积V罐 3.38/0.75=4.51 m3 可选型号为 JC-5 000 的醇沉罐 换热面积：8.5 m3 公称容积/ m3：5.0 直径φ1：1 600 mm 夹套φ2：1 700 mm 总高H：4 650 mm 罐体高：2 000 mm 3.2.5 醇沉液贮罐 打入醇沉罐的醇沉液量：2 977.62 kg 设贮罐投料系数为：0.75 乙醇药液密度为：1 100 kg/m3 V总 = 2 977.62/ 1 100 = 2.71 m3 V总 / 0.75 = 3.61 m3 可选ZG-4 000 尺寸（φ1 600 × 2 500） 3.2.6 乙醇回收塔 周期：16 h 回收量 ：1 644.40 kg 乙醇回收能力: 1 644.40 /16 = 102.75 kg/h 可选型号为：JH-400 塔容积（L）：1 450 回收能力（kg/h）：150-160 外形尺寸（mm）（2 500 × 1 000 × 9 000） 3.2.7 纯化水计量罐 每批加入提取罐中的纯化水量是：6 666.67+4 444.44=11 111.11 kg 选用型号为：ZG-3 000 外形尺寸：φ1 500×2 200 容积：3 000 L 设备重量：705 kg 表3-5设备一览表 序号 设备位号 设备名称 技术规格 材料 数量 备注 1 101 过滤器 DN 500×350 1Cr18Ni9Ti 2 管道式 2 102 纯化水计量罐 Φ 1 200×2000 1Cr18Ni9Ti 2 3 103 泡沫捕集器 DN 200 1Cr18Ni9Ti 2 4 104 多功能提取罐 Φ1 600×4650 1Cr18Ni9Ti 2 蘑菇式 5 105 泵 DN 500×350 1Cr18Ni9Ti 2 6 106 相分离器 1Cr18Ni9Ti 1 7 107 冷凝器 DN 500×1500 1Cr18Ni9Ti 2 8 108 冷却器 DN 500×1500 1Cr18Ni9Ti 1 9 109 提取液储罐 Φ1800×2 800 1Cr18Ni9Ti 1 10 111 双效浓缩器 6000×3500×5500 1Cr18Ni9Ti 1 夹套式 11 113 醇沉罐 Φ1 600×2 500 1Cr18Ni9Ti 1 12 114 板框过滤器 500×500×720 1Cr18Ni9Ti 1 13 117 醇沉液储罐 Φ1 600×2 500 1Cr18Ni9Ti 1 14 119 乙醇回收塔 2500×1 000×9 000 1Cr18Ni9Ti 1 15 123 乙醇储罐 Φ1 400×2200 1Cr18Ni9Ti 1 3.3 热量计算 热量衡算的主要依据是能量守恒定律，实际生产中传热设备的热量衡算可由下式表示： 式中： —物料带入设备的热量，kJ； —加热剂或冷却剂传给设备或所处理物料的热量，kJ； —过程热效应，kJ；（放热为正，吸热为负） —物料离开设备所带走的热量，kJ； —加热或冷却设备所消耗的热量，kJ； —设备向环境散失的热量，kJ； 设车间最低温度在10℃ 以0℃为基准温度 设备损失热量为10%的通入蒸汽量即： =10% 压强：1.013×103 Pa 式中： —物料质量，kg； —定压比热容，kJ · kg-1 · ℃-1； △t—温度变化量，℃。 3.3.1 多功能提取罐热量计算 1 基础数据 C药 = 1.5 kJ · kg-1 · ℃-1 进料量1 111.11 kg C渣=2.9 kJ · kg-1 · ℃-1 C水 = 4.2 kJ · kg-1 · ℃-1 加水量11 111.11 kg C液=3.4 kJ · kg-1 · ℃-1 C设备 = 0.45 kJ · kg-1 · ℃-1 设备质量2 600 kg 2 具体计算 Q1药 = 1 111.11 × 1.5 ×（10 - 0）= 16 666.65 kJ Q1水 = 11 111.11 × 4.2×（10 - 0）= 466 666.62 kJ Q3=0 Q4渣 = 2.9 × 90 × 451.39 = 117 812.79 kJ Q4液 =11463.61×3.4×90＝3 507 864.66 kJ Q5 = 2600 × 0.45 × (90 - 0) =105 300.00 kJ Q6 = 10%Q2 则 Q2 = 7 520 024.03 kJ Q6 = 7 52 002.40 kJ 热量平衡表如下表3-8 表3-8多功能提取罐热量平衡表 物料名称 输入热量 / kJ 输出热量 / kJ 药材 16 666.65 —— 水 466 666.62 —— 蒸汽加热 3 608 493.53 —— 带出设备热 —— 3 625 677.45 设备升温热 —— 105 300.00 损失热 —— 360 849.35 总热量 4 091 826.80 4 091 826.80 3.3.2 双效浓缩器热量计算 1.基础数据 基准温度取0℃， C药 = 3.4 kJ · kg-1 · ℃-1 浓缩液进料量11 533.61kg C水 = 4.2 kJ · kg-1 · ℃-1 水蒸发量10 144.72 kg C膏 = 2.5 kJ · kg-1 · ℃-1 C设备 = 0.45 kJ · kg-1 · ℃-1 设备质量2 600 kg 浓缩液量1 388.89 kg 2 具体计算 设备向环境散失的热量为10% Q2 Q = WCp△T Q1 = 11 533.61×3.4×10＝392 142.74 kJ Q3 = 0 Q4水 = 10 144.72× 4.2 × 80 = 3 408 625.92 kJ Q4药 = 1 388.89 × 2.5 × 80 = 277 778.00 kJ Q5 =2 600 × 0.45 × (80 - 0) = 93 600.00 kJ Q6 = 10%Q2 Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q5 + Q6 则 Q2 = 3 764 290.20 kJ Q6 =376 429.02 kJ 热量平衡表如下表3-9 表3-9双效浓缩器热量平衡表 物料名称 输入热量 / kJ 输出热量 / kJ 提取液热量 392 142.74 —— 外加热 3 764 290.2 —— 水蒸发量 —— 3 408 625.92 设备升温热 —— 93 600.00 浓缩液带出 —— 277 778.00 热损失 —— 376 429.02 总热量 4 156 432.94 4 156 432.94 3.3.3 醇沉段热量计算 1.基础数据 C醇沉液 = 2.30 kJ · kg-1 · ℃-1 醇沉液量2977.73 kg C醇 = 2.10 kJ · kg-1 · ℃-1 乙醇加入量1 755.60 kg C浸膏 = 2.50 kJ · kg-1 · ℃-1 浸膏加入量1 333.33 kg C设备 = 0.45 kJ · kg-1 · ℃-1 设备质量2 800 kg C药渣 = 3.20 kJ · kg-1 · ℃-1 杂质重量111.20 kg 2 具体计算 基准温度取0℃， 设备向环境散失的热量为10% Q2 Q1膏 = 1333.33×2.50×(10-0) = 33333.25 kJ Q1醇 = 1755.60×2.10×(10-0) = 36867.60 kJ Q3 = 0 Q4药液 = 2977.73 × 2.30 × 80 =547902.32 kJ Q4浸膏 = 111.20 × 3.2 × 80 = 28467.20 kJ Q5 = 2 800 × 0.45 × (80 - 0) = 100800.00 kJ Q6 = 10%Q2 Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q5 + Q6 则 Q2 = 674409.63 kJ Q6 = 67440.96 kJ 热量平衡表如下表3-10 表3-10乙醇回收塔热量平衡表 物料名称 输入热量 / kJ 输出热量 / kJ 加入浸膏热量 33 333.25 —— 乙醇加入热量 36 867.60 —— 外加入热量 674 409.63 —— 醇液升温热 —— 547 902.32 药渣升温热 —— 28 467.20 设备升温热 —— 100 800.00 热损失 —— 67 440.96 总热量 744 610.48 744 610.48 3.3.4 乙醇回收塔热量计算 1.基础数据 C醇沉液 = 2.30 kJ · kg-1 · ℃-1 醇沉液量2 977.73 kg C醇 = 2.00 kJ · kg-1 · ℃-1 乙醇回收量1 644.60kg C浸膏 = 2.50 kJ · kg-1 · ℃-1 浸膏量1 333.33 kg C设备 = 0.45 kJ · kg-1 · ℃-1 设备质量3 000 kg 基准温度取0℃， 2 具体计算 设备向环境散失的热量为10% Q2 Q1醇沉液 = 2 977.73×2.30×(10-0) = 68 487.79 kJ Q3 = 0 Q4乙醇 = 1 644.60 × 2.00× 80 = 263 136.00 kJ Q4浸膏 = 1 333.33× 2.50 × 80 =266 666.00 kJ Q5 = 3 000 × 0.45 × (80 - 0) = 108 000.00 kJ Q6 = 10%Q2 Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q5 + Q6 则 Q2 = 632 571.34 kJ Q6 = 63 257.13 kJ 热量平衡表如下表3-10 表3-10乙醇回收塔热量平衡表 物料名称 输入热量 / kJ 输出热量 / kJ 醇沉液热量 68 487.79 —— 外加热 632 571.34 —— 醇液升温热 —— 263 136.00 浸膏升温热 —— 266 666.00 设备升温热 —— 108 000.00 热损失 —— 63 257.13 总热量 701 059.13 701 059.13 第4章 主要设备设计 4.1 基础数据 醇沉加热罐的工作压力：常压101.325 KPa 工作温度：常温25 ℃ 计算压力Pc = 0.3 MPa 设计温度T = 100 ℃ 选材：不锈钢0Cr18Ni9Ti 查表[σ]t = 137 Mpa 取焊缝系数φ = 0.85 (φ≤1.0) ρ浸膏 = 1 250 kg/m3 ρ乙醇 = 760 kg/m3 4.2 计算 4.2.1 体积计算 物料体积： V物 = V浸膏 + V乙醇 = 1.07 + 2.31 = 3 380 L 取装料系数Φ = 0.75 水沉加热罐所需体积应为： V需 = V物 / Φ = 3 380 / 0.75 = 4 506.67 L 出于实际考虑，可取5.00 m3 4.2.2 直径、高度计算 封头形式为无折边锥形底、标准椭圆形盖 锥形封头 h锥 = V锥 = 底面积 × 高 = = 0.131 D3 椭圆封头 h椭 = V椭 = 0.131D3 设备总高度为： H = h筒体 + h锥 + h椭 = h筒体 + 设备容积为： V总 = V筒体 + V锥 + V椭 = + 2 × 0.131D3 取H / D = 2.0 H = 2.0D = h筒体 + h = 1.25D 则 V总 = + 2 × 0.131D3 = 1.243D3 = 5.00 m3 D = 1.59 m 按工程尺寸，根据体积为5.00 m3，设备直径取1 600 mm，筒体高度为2 000 mm。 则设备总高度 H = h筒体 + = 2 000 + × 1 600 = 3 200 mm 核算： 设备实际体积： V实 = + 2 × 0.131D3 V实 = 3.14 × 0.7952 × 2 + 2 × 0.131 × 1.593 = 5.022 m3 实际高径比： H / D = 3 200 / 1 600 = 2.0 Φ = V物 / V总 = 3 450 / 5 022= 0.69 4.2.3 壁厚设计 1 筒体壁厚 = 2.06 mm 由于设计压力较低时，由内压强度计算公式算出的计算厚度 较小，往往不能满足制造、运输和吊装等方面的要求，因而对容器的筒体规定了最小壁厚 ，我国设计规范筒体的最小壁厚不锈钢δmin= 2 mm。 取腐蚀裕量C2 = 2 mm 设计厚度 = + C2 = 2 + 2 = 4 mm 查表得C1 = 0.189 名义厚度 = + C1 + Δ = 4 + 0.189 + 1.811 = 6 mm 有效厚度 = - C1 - C2 = 6 – 0..189 – 2 = 3.811 mm 最大允许工作压力： MPa 2 标准椭圆封头壁厚 m= mm 当m>2时，椭球壳体赤道圆上出现很大的环向压应力，其绝对值将大于椭球壳顶部的应力。为此引入椭圆封头形状系数K来替代Di/(4h1)项，故可得： 查表得标准型封头k = 1.00 = = = 2.0mm 同筒体壁厚一样，封头也规定了最小壁厚 ，标准椭圆形封头最小壁厚为封头内直径的0.15%，即 = Di0.15% = 1 600 × 0.15% = 2.40mm 取腐蚀裕量C2 = 2 mm 设计厚度 = + C2 = 2.0 + 2 = 4.0 mm 查表得C1 = 0.189 名义厚度 = + C1 + Δ = 4.0 + 0.189 + 1.811 = 6 mm 有效厚度 = - C1 - C2 = 6 - 0.189 – 2 = 3.811 mm 最大允许工作压力： MPa 3 锥形封头壁厚（无折边锥形封头）： ① 封头大端 （需要加强厚度） Q=2.0 r = (Q为形状系数) 与过渡段相接处锥壳厚度为： = ＝ 0.90 mm 锥形封头大端最小壁厚亦取4.12 mm 取腐蚀裕量C2 = 2 mm 设计厚度 = + C2 = 4.12 + 2 = 6.12 mm 查表得C1 = 0.189 名义厚度 = + C1 + Δ = 6.12 + 0.189 + 0.691 = 7 mm 有效厚度 = - C1 - C2 = 7- 0.189 - 2 = 4.811 mm 最大允许工作压力： MPa ② 封头小端 封头小端的联接是需要加强，应在锥壳和筒体之间设置加强段，二者加强段的厚度应相同，其计算式为： Q=3.1, Dis=350mm 则 r = 锥形封头小端最小壁厚亦取2.93 mm 取腐蚀裕量C2 = 2 mm 设计厚度 = + C2 = 2.93 + 2 = 4.93 mm 查表得C1 = 0.189 名义厚度 = + C1 + Δ = 4.93 + 0.189 +1.881 = 7 mm 有效厚度 = - C1 - C2 =7- 0.189 - 2 = 4.811 mm 最大允许工作压力： MPa 封头尺寸查表可得 4.2.4 搅拌器设计 根据醇沉罐内径为1 600 mm及罐内液体黏度相对较高，选用桨式搅拌器，利于对流循环，高粘度液混合、传热、溶解、结晶，材料可采用不锈钢制，桨叶形式为平直叶。 b/Dj = 0.1～0.25 桨叶数Zj ＝ 2 Dj / Di ＝ 0.35～0.80 取0.5 Di ＝1 600 mm Dj ＝ 750 mm 取800 mm 表4-1 零件明细表 件号 名称 数量 材料 备注 1 2 3 4 5 桨叶 螺栓 螺母 垫圈 螺钉 2 2 2 2 1 A3F扁钢 A4F A3F A0 A5 GB18-66 GB45-66 JB29-59 GB82-58 表4-2 零件尺寸表 单位：mm Dj D b 质量 P/n不大于 800 50 90 12.11 0.075 P/n为搅拌器桨叶强度所允许的数值，其计算温度 ≤ 200 ℃。 P－计算功率（kW） n－搅拌器每分钟转数 由于水沉加热罐中需加热搅拌的物料稀于粥状液体，即黏度较低密度较小，且根据搅拌容积2.5 m3查诺漠图可选择搅拌功率为3.0 kW，转速为70 r/min。 4.2.4 附件的选择 1.法兰(法兰-PⅡ 1 600-1.0 HG20 635-97) 由于反应器压力等级较小，筒体直径较小，所以选用甲型平焊法兰。 可由反应器压力 PN = 0.25 MPa, 筒体直径为1 600 mm，按压力容器法兰标准（HG20 635-1 997）对法兰尺寸进行选型： 表4-3 法兰尺寸表 单位：mm 公称通径DN 法兰盘厚度 理论质量/kg 螺柱规格 螺柱数量 1 600 76 166.8 M24 40 垫片选择使用压力容器法兰用非金属垫片JB4704-92,材料为耐油石棉橡胶板。此材料耐高温、耐化学腐蚀，且价格低廉，耐高压。 故选用垫片标准：1 600-1.0 JB4704-92 2.视镜 视镜选取普通不带颈视镜，结构简单，不易结料，有比较广阔的观察范围。视镜玻璃选用钢化硼硅玻璃（HGJ501-86）。 表4-4 视镜尺寸表 单位：mm 公称直径Dg 公称压力Pg D D1 螺柱数量n 螺柱直径d 质量/㎏ 150 0.98 MPa 250 215 12 M16 17.6 3.管法兰 根据管子规格选择使用板式平焊钢制管法兰（标准号HG20593）。 公称压力PN选用0.25MPa，管法兰尺寸表如下： 表4-5 管法兰尺寸表 单位：mm 名称 公称通径DN 钢管 外径A1 法兰 外径 D 法兰内径B1 螺孔 数量 n 螺纹Th 法兰 厚度 C 法兰 质量/kg 进料口管法兰 32 42.4 120 43.5 4 M12 16 1.19 出料口 管法兰 32 42.4 120 43.5 4 M12 16 1.19 4.传动装置 桨式搅拌器500-40 凸缘法兰：选择R型凸面凸缘法兰。公称直径：D1 = 200 mm。螺栓数量：8。螺纹：M20。不锈钢衬里材料质量：21 kg。 安装底盖：安装底盖、机架、传动轴(HG21 565-1 995)轴径组配。传动轴轴径为40 mm，故安装底盖公称直径DN = 200 mm 机架：选用单支点机架。机架公称直径：DN = 200 mm。轴承型号：46 210 传动轴：根据单支点机架形式选择采用AXF型传动轴。 轴封：根据介质性质选择使用不带内置轴承的2 001型机械密封。 减速器：根据机架的公称直径选择LC75型减速器。 电动机：搅拌转速70 r/min功率为3.0 kW电动机。 5.支座 选择使用标准悬挂式支座（JB1/65-81），选用A型耳式支座,支座数目为4个。 根据容器公称直径为1 600mm, 选择支座尺寸如下表。 表4-6 支座尺寸表 单位：mm 适用容器公称直径DN 底板l1 底板δ1 筋板l2 筋板δ2 垫板l3 垫板δ3 螺栓d 螺纹规格 支座质量/kg 1 300-2 600 250 16 200 10 10 10 30 M24 21.6 6.手孔 选择标准号为HG21529-1995手孔，具体尺寸如下。 由于容器开孔直径越大，则应力集中系数也越大。因此容器上开孔直径受到一定限制，要求开孔的最大直径d不超过以下数值： 当Dg＞1 500mm时，d≤1/3Dg，故选择公称直径为150mm的手孔。 表4-7 手孔尺寸表 单位：mm 公称压力PN（MPa） 公称直径Dg 法兰 盖 筒节dws 螺栓直径 手孔高度H1 支座质量/kg 0.98 150 280 240 159×5 M20 160 40.9 第5章 车间设备布置设计 5.1 车间设备布置设计概述 5.1.1 车间设备布置设计原则 提取车间设备布置的基本要求可归纳为以下几个方面： 一、满足GMP的要求列出有关规范、原则及要求。 ①设备的设计、选型、安装应符合生产要求，易于清洗、消毒或灭菌，便于生产操作和维修、保养，并能防止差错或减少污染。 ②与设备连接的主要固定管道应标明管内物料名称、流向。 二、满足工艺要求。 ①必须满足生产工艺要求是设备布置的基本原则，即车间内部的设备布置尽量与工艺流程一致，并尽可能利用工艺过程使物料自动流送，避免中间体和产品有交叉往返的现象。为此，一般可将计量设备布置在最高层，主要设备布置在中层，储罐及重型设备布置在最底层。 ②在操作中相互有关联的设备应布置的彼此靠近，并保持必要的间距。这里除了要照顾到合理的操作通道和活动空间、行人的方便、物料的输送外，还应该考虑在设备周围留有检修场地。 ③设备的布置尽可能对称。对相同的或相似的设备应集中布置，并考虑相互调换使用的可能性和方便性，以充分发挥设备的潜力。 ④设备布置时必须保证管理方便和安全。布置设备时，使操作人员处于上风口，高大设备避免靠窗位置，以免影响通风采光。　 5.1.2 车间组成 该车间分为提取、浓缩、醇沉、乙醇回收四个工段。提取时物料的出渣过程会对车间造成污染，因此在开门的时候尽量开在提取罐的附近，减少药渣的污染。此外在浓缩工段，由于药膏的浓度较大，不能直接用泵打入下个工段，因此在操作完毕后，将浸膏转入洁净筒内后，人力运送到下个工段。由于乙醇回收设备太高，因此设备可以穿过房顶，避开主梁。在设备布置时，将主要的提取、浓缩和醇沉工段的制药设备都设在二层的操作平台上，将药液储罐，过滤器，泵设在车间第一层。 5.2 车间设备布置方案 生产车间采用单层敞开式设计，单层楼高10 m，操作台高4 m，总跨度为18 m，宽12 m,柱距为6 m，柱网采用6 m×6 m，建筑面积216 m2。药材通过升降机运到操作平台上，药渣用小车运到处理场进行统一处理。 主要设备中多功能提取罐要距离物料门近，这样便于物料的进入。多功能提取罐要尽量保持在统一操作直线上，尽量保持对称布置，这样便于操作，但之间距离不能太近，要确保操作人员可以背靠背操作。主要设备布置也要尽量紧凑，这样可以防止原料带入的灰尘等杂质污染到其他设备生产出的物料，还要注意的是多功能提取罐和单效浓缩器之间还有提取液贮罐在一楼，虽然在一楼，但便于提取液进入单效浓缩器中，将提取液贮罐放置于多功能提取罐和单效浓缩器之间。 为了方便操作，我将浓缩液贮罐置于单效浓缩器下方，这样便于检查浓缩液情况，如发现不合格，可及时调整。设备与设备之间距离遵循3m-4m的安全距离。根据这个安全距离我尽量的取整数，便于计算，也考虑到设备和设备之间需要的操作空间。 设计车间大门一共四个。一个人流，三个物流。其中物流的三个门中，一个是物料入口，一个是排渣门，一个是物料出口。排渣门要在多功能提取罐旁边，这样便于两个罐排出的废渣运输出去，且减少污染。 第6章 公用工程 6.1 动力（水、电、汽、气） 6.1.1 蒸汽用量计算 间接蒸汽加热时的蒸汽用量由下式可得： 式中：T为冷凝水的最终温度，K; D为加热蒸汽消耗量，kg； H为水蒸气的热焓，kJ/kg;(取2 750.7 kJ/kg) C为冷凝水的比热容，可取4.18 kJ/（kg*k）; η为热利用率，保温设备为0.97 1.水提段蒸汽用量： =1417.02 kg 2.浓缩段蒸汽用量： =1478.20 kg 3.醇沉段蒸汽用量： =264.83 kg 4.乙醇回收段蒸汽用量： =248.40 kg 根据热量衡算得知： 每批蒸汽总用量为 D = 1 417.02 + 1 478.20+ 264.83 +248.20 = 3 408.25 kg 所以年蒸汽消耗量： D总 = 3 408.25 × 450 = 1 533 712.50 kg 6.1.2 电力用量计算 (1)泵用电量 功率：3.0 kw/h 每天工作3 h 数量7台 年耗电量： 3.0 × 3 ×7 × 300 = 18 900 kw (2)升降机用电量 功率:4.0 kw/h 每天工作2 h 数量1台 年耗电量： 4.0 × 2 × 300 = 2 400 kw (3)搅拌器用电量 功率：3.0 kw/h 每天工作2 h 数量1台 年耗电量： 3.0 × 2 × 300 = 1 800 kw (4)厂房照明用电量 功率:4.0 kw/h 每天工作12 h 年耗电量： 4.0 × 12 × 300 = 14 400 kw 年总耗电量： 24 300 + 2 400 + 1 800 + 14 400 = 42 900 kw 6.1.3 水用量计算 (1)提取用水 批用水量 11 111.11-10 000.11=1 111.00 kg 年用水量 1 111.00 × 450 = 499 950.00 kg (2)清洗用水： 取流速为1.5 m/s ρ = 1 000 kg/m3 管径为25 mm 根据公式: Vs = d2 ×π×μ/4 = 0.000 74 m3/s Ws = Vs ×ρ = 0.000 74 × 1 000 = 0.74 kg/s 提取工段：清洗时间50 min = 3000 s m水 = 0.74 × 3 000 × 2 = 4 440 kg 由于浓缩工段、醇沉工段、乙醇回收工段清洗时间相同，都为50 min 所以年耗量为： 4440 × 4 × 450 = 7 992.00 t 乙醇回收工段 Q水 = 1 352.68 × 2.45 × (80 - 40) = 132 562.64 W水 = 132 562.64 / 4.212 ×(35 - 5) = 1.05 t 年消耗量 (4.74 + 1.05) ×450 = 2 605.50 所以水的年消耗总量为 1 600.02 + 7 992.00 + 2 605.50 = 12 197.52 t 表6-1动力（水、电、汽、气）消耗定额及消耗量 序号 名称 规格 单位 消耗定额 1 蒸汽 热蒸汽 t 514.950 2 水 纯化水 t 12 197.52 3 电 工业用电 kw 42 900 6.2 空调部分 所谓空调净化系统是指送入洁净室的空气，不但有洁净度的要求，还要有温度和湿度的要求，所以除了对空气滤尘净化外，还需进行加热或冷却，加湿或去湿等各种处理。 6.2.1 车间洁净级要求 中药提取车间室内空气洁净度要求不高，级别较低，多为300 000级。要求空调换气次数为10-15（次/h）。车间内的新风主要用于满足室内压差或工作人员所需的新鲜空气量，经验取值为系统总风量的10%-30%。因为本次设计车间内有少量乙醇，因此室内循环的风量需要全部排出，本次设计在新风的取值上要超过系统总风量的30%，取值40%[9]。 6.2.2 车间湿、温度要求 目前根据国家颁布的GMP管理规定300 000级洁净室温度取18-28ºC，相对湿度在50%-65%[9]。 第7章 环境保护 7.1 三废产生 本设计中所产生三废有废渣、废汽、废水。此外还有噪声，因此在设计时要尽量减少三废的污染，设计合理，妥善处理废水，废汽，废渣的排放。在本次设计中主要涉及到的就是玉竹根茎的药渣，还有就是清洗设备时的污水排放，同时还有在生产过程中产生的废气的排放。最重要的是醇沉过程中会用到大量高浓度的乙醇，而且乙醇具有很强的挥发性，易燃，易爆等特性。因此在本次设计重要考虑到上述三废的排放和处理问题，还有噪声的控制，易燃气体的处理。严格遵照国家和地方有关环境保护的法规、标准。设计中所遵循的法律法规有： 1.《药品生产质量管理规范》（1998年修订） 2.《地面水质量环境标准》（GB 3838-88） 3.《大气环境质量标准》（GB 3095-96） 4.《污水综合排放标准》（GB 8978-96） 5.《工业“三废”排放标准》（GB J 4-73） 6.《建筑设计防火规范》（GBJ 16-1987） 7.《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-9） 7.2 三废治理 7.2.1 废水处理 由于药厂产生的废水中危害最为严重，严重影响生产可持续发展。因此对污水的无害化处理是一项非常艰巨的任务。首先采用清污分流，以利于清水的循环套用和废水的专项治理，此外针对废水采用各项技术手段，将废水中的污染物分离出来，或将其转化为无害物质，从而使废水得到净化。 7.2.2 废渣处理 药厂废渣是在制药过程中产生的固体、半固体或浆状废物，也是制药工业的主要污染源之一。因此在防治废渣污染应遵循“减量化、资源化和无害化”的“三化”原则。目前对废渣常采用的处理方法有化学法、焚烧法、热解法和填埋发等。因此对生产中排出的药渣可以经过无害化处理后统一运送到处理厂进行处理，不得私自排放，以防造成环境污染。对于可再利用的药渣，可以将其处理回收，进行再利用。 7.2.3 废气处理 对于废汽即生产中产生的废蒸汽，在处理中可采用冷凝法、吸收法、吸附法、燃烧法和生物法等技术处理，并达到国家排放标准后直接排放到大气中[11]。 7.2.4 噪声处理 噪声也是一种污染，来源很多且强度较高。如电动机、水泵、离心机、空调机、通风机等设备运作时都会产生噪声。通常噪声控制技术也很多，例如有吸声、隔声、消声和减振等，使其符合工业企业噪声卫生标准[11]。 7-1三废排放表 序号 排放物名称 排放点 排放物性状 排放标准 1 废水 厂区循环利用水池 液体 工业“三废”排放试行标准 2 废药渣 处理厂 固体 工业“三废”排放试行标准 3 废气 处理后排放到大气 气体 工业“三废”排放试行标准 第8章 防火安全 8.1 防火措施 车间防火要求应满足国家标准。本设计中的乙醇属于易燃易爆的物质，因此火灾的危险的级别的较高。因此在操作时就要消除引起爆炸和燃烧的直接原因和间接原因，例如：明火、静电导致的火花、转动电气设备可能造成的火花、设备管道的操作压力超过允许值都是导致灾难的直接原因。操作时生产工艺过程要在爆炸极限范围之外进行操作尽量减少爆炸。此外在设计时仍要根据《建筑设计防火规范》和本设计的特点采取措施，为防止起火与方便疏散人员和扑救创造条件。 在本次设计中有可能起火危险的生产过程（主要是醇沉工段和乙醇回收工段），应在醇沉罐和乙醇回收塔及乙醇计量罐、乙醇储罐等设备上安装阻火器，以防止火灾发生。必要时还要安装紧急安全排放装置。各个设备布置的防火间距也达到了国家标准。操作过程中随时查看防火器材，如有漏洞，及时处理，做到以防为主的原则。熟悉和掌握防火器具的使用和修理，预防和减少火灾的危害[11]。 8.2 劳动安全措施 在生产中要注意安全操作，避免操作人员直接接触可能产生危险的设备及物料。在意外事故发生时尽量避免人员伤亡。即使操作人员在操作失误时导致发生故障的情况下也不要造成事故发生。操作人员必须按照操作规程进行操作，避免发生意外事故。 针对职业危害发生的类型：例如 ①设备因素：由于设备机械保养不佳、为定期实施检查、没有配备适当的安全维护装置等。② 环境因素：由于工作场所照明、通风不良、安全设施不足等。所以在工人操作时要严格穿戴个人防护用品，减免危险的发生[13]。 结语 对设计的技术先进性、经济合理性作出结论性的评论，突出说明设计的优缺点及存在的主要问题。结论要明确、精炼、完整、准确，突出自己的创造性成果或新见解。应严格区分本人的设计与他人的界限。 本设计为年处理量500吨玉竹提取车间初步设计，本设计主要亮点是投资少、人力资源运用合理，水源、蒸汽源和电力等方面的便捷。车间设备的布置、操作流程清晰简便化，员工操作要方便化、合理化、人性化。设计中采用了设备密集式操作，操作简单安全。设备选用上也是本着节省资源的原则来选取的。车间设备的布置简单合理，做到了人流和物流不交叉。而且设备的位置都容易检查和维修。 本次设计中，采用了水提醇沉的方法来提取。这种方法比传统的提取方法得到的浸膏浓度大，量多[12]。水提醇沉法，操作简单，危险性相对传统方法低。所以采用此方法来提取玉竹浸膏。在厂址的选择上也是则有选取的，最终确定在齐齐哈尔嫩江附近，这里各项资源丰富，交通便利。整个设计中安全问题始终是重要的环节，本设计安全可靠，在发生意外情况时，附近人流稀少，人员能及时撤离车间，不会造成严重事故。这比传统的提取方法个安全。操作流程简单清晰，可以让操作人员快速熟练掌握。设备方面选取最经济最适合的，这可以在投资上减少成本。综合以上优势，本设计可以顺利完成年处理500吨的玉竹的提取。 本设计中的创新点在于对纯化水的循环利用上，由于双效浓缩器冷凝水中含有部分有效成分与水分一起蒸出，然后将冷凝水一再次打入水提罐中，不仅可以节省水资源，还可以更有效提取有效成分。 参考文献 [1] 李尘远，潘兴瑜，张明策，等．玉竹提取物B抗肿瘤机制的初步研究[J] ．中国免疫学杂志,2003,19(4)． [2] 冯育林，谢平，孙叶兵等．中药提取工艺应用进展[J] ．中药材，2002,12（10）：17-19． [3] 吕阳成, 骆广生, 戴猷元．中药提取工艺研究进展[J] ．中国医药工业杂质，2001,32（5）：28-30． [4] 林辉,李盛春,李熙灿,周玖瑶．玉竹水提液体内外抗氧化的实验研究[J]．中药材.2008,31(5)：16-19． [5] 韩丽，杨荣平，韦娟等．中药动态提取现状与展望[J] ．时珍国医国药，2009,20（12）：64-70． [6] 刘塔斯 ,杨先国, 龚力民等,郭英.药食两用中药玉竹的研究进展[J] ．中国药学，2008,6(2)：21-27． [7] 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February 1939:47-49. 附录 设计图纸 附录1 带控制点工艺流程图 附录2 车间平面布置图（CAD出图） 附录3 主要设备图（CAD出图） 致谢 从设计初到现在的结束我要感谢一直以来给予我们指导的李欢老师,同时也要感谢邢老师,张匀老师,高老师给予我的指导和帮助！在此向各位老师表示深深的敬意和衷心的感谢!在整个设计过程中我由一窍不通到后来的熟练掌握全部依赖于李老师，以及邢老师，张老师等的悉心指导，和正确引导。还要感谢邢老师和张老师以及我们这组所有的同学，大家在一起互相交流学习心得，互相讨论，互相交换学习资料，互相纠正改错。大家在一起不但没有感到学习的压力和困惑，反而充满了学习的乐趣，大家互相激励互相加油，真正体会到了大家庭的温暖！此外我还要感谢黑龙江省福和华星制药股份有限公司给我提供了宝贵的实习经验，使我这次设计能够顺利的进行乃至完成。最后还是要真诚的感谢所有帮助过我的老师及同学，真挚的说一句：老师们，你们辛苦了！ 最终浸膏 乙醇浓度调配 乙醇回收 中 贮 药 渣 醇 沉 粗浸膏 中 贮 浓 缩 中 贮 药 渣 水 提 净药材 提 取 罐 2 _1273749843.unknown _1306398527.unknown _1333886606.unknown _1334381935.unknown _1334382029.unknown _1334382062.unknown _1334382100.unknown _1334381984.unknown _1333981807.unknown _1333982742.unknown _1333982979.unknown _1333982214.unknown _1333887164.unknown _1333885351.unknown _1333886078.unknown _1333886211.unknown _1333885515.unknown _1333883573.unknown _1333884773.unknown _1306491214.unknown _1273749953.unknown _1306397728.unknown _1306398498.unknown _1273749983.unknown _1273749870.unknown _1273749886.unknown _1273749857.unknown _1273749812.unknown _1273749829.unknown _1243344879.unknown _1243355801.unknown _1273749676.unknown _1243434915.unknown _1243355715.unknown _1243352949.unknown _1243354209.unknown _1243354399.unknown _1243354418.unknown _1243354230.unknown _1243354196.unknown _1243352712.unknown _1243352882.unknown _1243345423.unknown _1243341222.unknown _1243342841.unknown _1243343050.unknown _1243342210.unknown _1180471042.unknown _1242735137.unknown