工艺流程设计

工艺流程设计

一、工艺流程设计的作用

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中心。

工艺流程设计是工程设计中最重要、最基础的设计步骤，对后续的物料衡算、工艺设备设计、车间布置设计和管道布置设计等单项设计起着决定性的作用，并与车间布置设计一起决定着车间或装置的基本面貌。因此，设计人员在设计工艺流程时，要做到认真仔细，反复推敲，努力设计出技术上先进可靠、经济上合理可行的工艺流程。 二、工艺流程设计的基本程序

工艺流程设计是一项非常复杂而细致的工作，除极少数非常简单又比较成熟的工艺流程外，都要经过由浅入深、由定性到定量、反复推敲和不断完善的过程。一般地，工艺流程设计可按以下基本程序进行： 1. 工艺路线的选择

当一种产品存在若干种不同的工艺路线时，应从工业化实施的可行性、可靠性和先进性的角度，对各工艺路线进行全面细致的分析和研究，并确定一条最优的工艺路线，作为工艺流程设计的依据。

在选择工艺路线时，应特别注意工艺路线中所涉及的关键设备和特殊工艺条件或参数。一些工艺路线常常因为解决不了工业化时的关键设备或难以满足所需的操作条件或参数，而不能实现工业化。 2. 确定工艺流程的组成和顺序

根据选定的工艺路线，确定工艺流程的组成，包括全部单元反应和单元操作，并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(如温度、压力、浓度等) 。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术规格和流向。 3. 绘制工艺流程框图

当工艺路线及工艺流程的组成和顺序确定之后，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。 4. 绘制工艺流程示意图

在工艺流程框图的基础上，分析各过程的主要工艺设备，在此基础上，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。

5. 绘制物料流程图

当工艺流程示意图确定之后，即可进行物料衡算和能量衡算。在此基础上，可绘制出物料流程图。此时，设计已由定性转入定量。 6. 绘制初步设计阶段带控制点的工艺流程图

当物料流程图确定之后，即可进行设备、管道的工艺计算以及仪表自控设计。在此基础上，可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。

7. 绘制施工阶段带控制点的工艺流程图

初步设计阶段的工艺流程设计经审查批准后，按照初步设计的审查意见，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。在此基础上，可绘制出施工阶段带控制点的工艺流程图。 四、带控制点的工艺流程图

（一）带控制点的工艺流程图应达到下列基本要求：

1. 表示出生产过程中的全部工艺设备，包括设备图例、位号和名称。 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。 3. 表示出全部物料管道和各种辅助管道(如水、冷冻盐水、蒸汽、压缩空气及真空等管道) 的代号、材质、管径及保温情况。

4. 表示出生产过程中的全部工艺阀门以及阻火器、视镜、管道过滤器、疏水器等附件，但无需绘出法兰、弯头、三通等一般管件。

5. 表示出生产过程中的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。

LG V1201P1201V1202蒸馏罐

E1201再沸器

T1201精馏塔

P1202E1202V1203V1203V1204V1205V1206

V1207P1203真空泵

氯化液贮槽加料泵循环泵全凝器对氯甲苯罐对氯甲苯罐2,4二氯甲苯罐中间罐3,4二氯甲苯罐缓冲罐

(二) 图面要求 1. 图纸尺寸

带控制点的工艺流程图一般在1号或2号图纸上绘制。按车间或工段，原则上一个主项绘制一张图，若流程过于复杂，也可分成几部分进行绘制。A3=420*297（mm ） 标题栏的大小都是相同的(180mm*56mm).

2. 比例

在带控制点的工艺流程图中，各种设备图例一般按相对比例进行绘制。为了使图面协调、美观，允许将实际尺寸过高或过大的设备比例适当缩小，而将实际尺寸过小或过低的设备比例适当放大。此外，对同一车间或装置的流程，绘制时应采用统一比例(图上不注比例) 。 3. 图线和字体

在带控制点的工艺流程图中，主要工艺物料管道、主产品管道和设备位号线用粗实线(0.9~1.2mm)表示，辅助物料管道用中粗线(0.5~0.7mm)表示。设备轮廓、阀门、仪表、

管件等一般用细实线(0.15~0.3mm)绘制。仪表引出线及连接线用细实线。此外，流程图中一般无需标注尺寸，但当需要注明尺寸时，尺寸线用细实线表示 (三) 绘制方法

1. 设备

(1) 常用设备的代号和图例见下图。对于图例中没有表示的设备，则在流程图中可绘出其象征性的几何图形，以表明该设备的几何特征即可。

(2) 为使图形简单明了，设备上的管道接头、支脚、支架、基础、平台等一般不需表示。

(3) 在流程图中，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。在初步设计阶段的工艺流程图中，当有多台相同的设备串联或轮换使用时，一般只画1台设备；而在施工阶段的工艺流程图中则应根据需要画出2台或2台以上的设备，以表示清楚。 (4) 在带控制点的工艺流程图中要表示出设备的名称和位号，其中设备位号的表示方法如下图所示。

R

1

2

02

A

相同设备尾号设备序号工段或工序序号车间或装置序号

设备分类代号

2. 管道、管件和阀门

在带控制点的工艺流程图中，应对每一根管道进行标注。管道的标注方法可按HG20519的标准执行，也可根据本单位的标准执行，但应易于区别和记忆，满足施工和安装要求。一般情况下，管道应注明介质代号、管道编号、管道尺寸和管道等级，若为隔热或隔声管道还应增加隔热或隔声代号。管道的标注方法如下图所示。

介质代号

管道编号

管道尺寸

管道等级

隔热或隔声代号

(a) 普通管道

套管介质/内管介质管道编号

C W S /P L -

管道尺寸管道等级隔热或隔声代号

H

φ7R 120303-6×4/57×3.5-E 1M -

(b) 套管

表3-1 常见介质的代号

表示。如R120303即可表示位号为R1203的反应器上编号为3的管道。

管道尺寸以mm 为单位，只注数字，不注单位。管道尺寸一般只标注管径，可用公称直径表示，也可用外径和壁厚表示，如φ57⨯3.5等。

管道等级由管材代号、单元顺序号和公称压力等级代号组成，如下图所示。

M

1

B

管材代号单元顺序号公称压力等级代号

管道等级的标注方法

管道的公称压力等级代号和管材代号均用大写英文字母表示。

我国的管道标准压力等级代号

管道的单元顺序号用阿拉伯数字表示，由1开始。

几种管材的代号

管道的隔热或隔声代号

题 目：课 程：专 业：班 级：学生姓名：学 号：指导教师：完成日期：制药工艺设计说明书

设 计 说 明 书 目 录

设计任务书………………………………………………………………… 阿司匹林的生产工艺设计………………………………………………

第一章 主要原料及产品的性质、规格、用途…………………………… 第二章 生产工艺选择及流程设计………………………………………… 第三章 工艺方案选择……………………………………………………… 第四章 生产工艺流程确定…………………………………………………

文献资料…………………………………………………………………… 设计总结…………………………………………………………………… 附图1 带工艺控制点的工艺流程图（酰化釜自动控温系统）

第一章 生产工艺选择及流程设计

一、生产工艺选择

本项目生产阿司匹林采用的是化学合成法，以水杨酸作为起始原料，经过酰化、粗制、精制等化学、物理过程生产阿司匹林产品。

本设计主要分为四个工段：第一工段为反应阶段、第二工段为粗制阶段、第三工段为精制阶段、第四工段为干燥阶段。

化学反应方程式为：

二、工艺流程设计

1 配料比：水杨酸：醋酸酐=1：1.4

本设计选择间歇式操作，将原料投入酰化釜中，升温1个小时，釜温达到75摄氏度左右时，打开搅拌桨搅拌，反应放热，打开冷凝器，使反应物料保持在液态，反应温度控制在75摄氏度至80摄氏度之间，过低的温度会使反应不完全，反应时间过长；升高温度，易产生许多副产物，是产品质量下降，因此控制反应时间与温度很重要，反应时间为6小时，当反应液中水杨酸含量低于0.02%时，停止反应（可通过取样检验获得）。关闭冷凝器，通入冷却水冷却至室温，搅拌至晶体析出（投入结晶釜内结晶），用离心机过滤，收集乙酰水杨酸粗品，收集母液，供下批反应使用。将粗品投入结晶釜内，通过计量罐进入结晶釜内，通入蒸汽加热到40摄氏度，打开搅拌桨搅拌，均匀混合后，通入冷却水冷却至结晶，用离心机过滤，干燥，过筛后得乙酰水杨酸成品。废液进行处理并回收。

在制备的过程中涉及到的单元操作过程有： 1．酰化反应 2．冷冻结晶 3．精制

4．离心及洗涤 5．干燥（干燥） 6．过滤

每个单元操作均有各种典型的设备组合型式，通过以上各单元操作的合适设备组合形成了相应的生产流程。每个单元操作的设备类型选择要根据生产工艺性质需要和设计者经验来确定，而设备的大小则需要进行物料衡算和能量衡算，并考虑设备的制备性能

第二章 工艺方案选择

一、工艺方案分析

（一）满足《药品生产质量管理规范》（2010年修订）中有关设备选型的要求。 （二）根据该厂生产的特点，结合企业的生产经验，以保证产品质量为前提，充

分利用公司现有的符合GMP 要求的设备。 二、主要设备选型

1. 酰化釜：直径1100 mm，高1200 mm ，筒体壁厚为7mm 。

2. 搅拌器：此类操作要求搅拌器具有较强的剪切作用和较大的循环流量，所以涡轮式最为合适，并且乙酸酐属于低黏度糊流体。叶轮直径一般为釜径的0.2～0.5倍，取300mm 。转速为125ｒ/min。

3. 储罐：槽钢支脚，回收罐直径1200-1400 mm，角钢支脚数4，规格290*8 4. 离心机：型号SS600，直径600mm ，高度315mm ，工作容积45L ，装料限量40kg, 转速 1500r/min。

5.干燥器:型号SZG, 罐内容积（L ）100， 罐内设计压力（mpa ）-0.1-0.15，回转高度（mm ）1750，占地面积长×宽 2160×800。

第三章 生产工艺流程

文献资料

1. 制药工艺设计基础 厉明蓉主编 化学工业出版社 2. 毕业设计指导书 李丽娟主编 校本

3. 制药工程学 王志祥主编 化学工业出版社 4. 制药工艺学 元英进主编 化学工业出版社

工艺流程设计

一、工艺流程设计的作用

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中心。

工艺流程设计是工程设计中最重要、最基础的设计步骤，对后续的物料衡算、工艺设备设计、车间布置设计和管道布置设计等单项设计起着决定性的作用，并与车间布置设计一起决定着车间或装置的基本面貌。因此，设计人员在设计工艺流程时，要做到认真仔细，反复推敲，努力设计出技术上先进可靠、经济上合理可行的工艺流程。 二、工艺流程设计的基本程序

工艺流程设计是一项非常复杂而细致的工作，除极少数非常简单又比较成熟的工艺流程外，都要经过由浅入深、由定性到定量、反复推敲和不断完善的过程。一般地，工艺流程设计可按以下基本程序进行： 1. 工艺路线的选择

当一种产品存在若干种不同的工艺路线时，应从工业化实施的可行性、可靠性和先进性的角度，对各工艺路线进行全面细致的分析和研究，并确定一条最优的工艺路线，作为工艺流程设计的依据。

在选择工艺路线时，应特别注意工艺路线中所涉及的关键设备和特殊工艺条件或参数。一些工艺路线常常因为解决不了工业化时的关键设备或难以满足所需的操作条件或参数，而不能实现工业化。 2. 确定工艺流程的组成和顺序

根据选定的工艺路线，确定工艺流程的组成，包括全部单元反应和单元操作，并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(如温度、压力、浓度等) 。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术规格和流向。 3. 绘制工艺流程框图

当工艺路线及工艺流程的组成和顺序确定之后，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。 4. 绘制工艺流程示意图

在工艺流程框图的基础上，分析各过程的主要工艺设备，在此基础上，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。

5. 绘制物料流程图

当工艺流程示意图确定之后，即可进行物料衡算和能量衡算。在此基础上，可绘制出物料流程图。此时，设计已由定性转入定量。 6. 绘制初步设计阶段带控制点的工艺流程图

当物料流程图确定之后，即可进行设备、管道的工艺计算以及仪表自控设计。在此基础上，可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。

7. 绘制施工阶段带控制点的工艺流程图

初步设计阶段的工艺流程设计经审查批准后，按照初步设计的审查意见，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。在此基础上，可绘制出施工阶段带控制点的工艺流程图。 四、带控制点的工艺流程图

（一）带控制点的工艺流程图应达到下列基本要求：

1. 表示出生产过程中的全部工艺设备，包括设备图例、位号和名称。 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。 3. 表示出全部物料管道和各种辅助管道(如水、冷冻盐水、蒸汽、压缩空气及真空等管道) 的代号、材质、管径及保温情况。

4. 表示出生产过程中的全部工艺阀门以及阻火器、视镜、管道过滤器、疏水器等附件，但无需绘出法兰、弯头、三通等一般管件。

5. 表示出生产过程中的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。

LG V1201P1201V1202蒸馏罐

E1201再沸器

T1201精馏塔

P1202E1202V1203V1203V1204V1205V1206

V1207P1203真空泵

氯化液贮槽加料泵循环泵全凝器对氯甲苯罐对氯甲苯罐2,4二氯甲苯罐中间罐3,4二氯甲苯罐缓冲罐

(二) 图面要求 1. 图纸尺寸

带控制点的工艺流程图一般在1号或2号图纸上绘制。按车间或工段，原则上一个主项绘制一张图，若流程过于复杂，也可分成几部分进行绘制。A3=420*297（mm ） 标题栏的大小都是相同的(180mm*56mm).

2. 比例

在带控制点的工艺流程图中，各种设备图例一般按相对比例进行绘制。为了使图面协调、美观，允许将实际尺寸过高或过大的设备比例适当缩小，而将实际尺寸过小或过低的设备比例适当放大。此外，对同一车间或装置的流程，绘制时应采用统一比例(图上不注比例) 。 3. 图线和字体

在带控制点的工艺流程图中，主要工艺物料管道、主产品管道和设备位号线用粗实线(0.9~1.2mm)表示，辅助物料管道用中粗线(0.5~0.7mm)表示。设备轮廓、阀门、仪表、

管件等一般用细实线(0.15~0.3mm)绘制。仪表引出线及连接线用细实线。此外，流程图中一般无需标注尺寸，但当需要注明尺寸时，尺寸线用细实线表示 (三) 绘制方法

1. 设备

(1) 常用设备的代号和图例见下图。对于图例中没有表示的设备，则在流程图中可绘出其象征性的几何图形，以表明该设备的几何特征即可。

(2) 为使图形简单明了，设备上的管道接头、支脚、支架、基础、平台等一般不需表示。

(3) 在流程图中，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。在初步设计阶段的工艺流程图中，当有多台相同的设备串联或轮换使用时，一般只画1台设备；而在施工阶段的工艺流程图中则应根据需要画出2台或2台以上的设备，以表示清楚。 (4) 在带控制点的工艺流程图中要表示出设备的名称和位号，其中设备位号的表示方法如下图所示。

R

1

2

02

A

相同设备尾号设备序号工段或工序序号车间或装置序号

设备分类代号

2. 管道、管件和阀门

在带控制点的工艺流程图中，应对每一根管道进行标注。管道的标注方法可按HG20519的标准执行，也可根据本单位的标准执行，但应易于区别和记忆，满足施工和安装要求。一般情况下，管道应注明介质代号、管道编号、管道尺寸和管道等级，若为隔热或隔声管道还应增加隔热或隔声代号。管道的标注方法如下图所示。

介质代号

管道编号

管道尺寸

管道等级

隔热或隔声代号

(a) 普通管道

套管介质/内管介质管道编号

C W S /P L -

管道尺寸管道等级隔热或隔声代号

H

φ7R 120303-6×4/57×3.5-E 1M -

(b) 套管

表3-1 常见介质的代号

表示。如R120303即可表示位号为R1203的反应器上编号为3的管道。

管道尺寸以mm 为单位，只注数字，不注单位。管道尺寸一般只标注管径，可用公称直径表示，也可用外径和壁厚表示，如φ57⨯3.5等。

管道等级由管材代号、单元顺序号和公称压力等级代号组成，如下图所示。

M

1

B

管材代号单元顺序号公称压力等级代号

管道等级的标注方法

管道的公称压力等级代号和管材代号均用大写英文字母表示。

我国的管道标准压力等级代号

管道的单元顺序号用阿拉伯数字表示，由1开始。

几种管材的代号

管道的隔热或隔声代号

题 目：课 程：专 业：班 级：学生姓名：学 号：指导教师：完成日期：制药工艺设计说明书

设 计 说 明 书 目 录

设计任务书………………………………………………………………… 阿司匹林的生产工艺设计………………………………………………

第一章 主要原料及产品的性质、规格、用途…………………………… 第二章 生产工艺选择及流程设计………………………………………… 第三章 工艺方案选择……………………………………………………… 第四章 生产工艺流程确定…………………………………………………

文献资料…………………………………………………………………… 设计总结…………………………………………………………………… 附图1 带工艺控制点的工艺流程图（酰化釜自动控温系统）

第一章 生产工艺选择及流程设计

一、生产工艺选择

本项目生产阿司匹林采用的是化学合成法，以水杨酸作为起始原料，经过酰化、粗制、精制等化学、物理过程生产阿司匹林产品。

本设计主要分为四个工段：第一工段为反应阶段、第二工段为粗制阶段、第三工段为精制阶段、第四工段为干燥阶段。

化学反应方程式为：

二、工艺流程设计

1 配料比：水杨酸：醋酸酐=1：1.4

本设计选择间歇式操作，将原料投入酰化釜中，升温1个小时，釜温达到75摄氏度左右时，打开搅拌桨搅拌，反应放热，打开冷凝器，使反应物料保持在液态，反应温度控制在75摄氏度至80摄氏度之间，过低的温度会使反应不完全，反应时间过长；升高温度，易产生许多副产物，是产品质量下降，因此控制反应时间与温度很重要，反应时间为6小时，当反应液中水杨酸含量低于0.02%时，停止反应（可通过取样检验获得）。关闭冷凝器，通入冷却水冷却至室温，搅拌至晶体析出（投入结晶釜内结晶），用离心机过滤，收集乙酰水杨酸粗品，收集母液，供下批反应使用。将粗品投入结晶釜内，通过计量罐进入结晶釜内，通入蒸汽加热到40摄氏度，打开搅拌桨搅拌，均匀混合后，通入冷却水冷却至结晶，用离心机过滤，干燥，过筛后得乙酰水杨酸成品。废液进行处理并回收。

在制备的过程中涉及到的单元操作过程有： 1．酰化反应 2．冷冻结晶 3．精制

4．离心及洗涤 5．干燥（干燥） 6．过滤

每个单元操作均有各种典型的设备组合型式，通过以上各单元操作的合适设备组合形成了相应的生产流程。每个单元操作的设备类型选择要根据生产工艺性质需要和设计者经验来确定，而设备的大小则需要进行物料衡算和能量衡算，并考虑设备的制备性能

第二章 工艺方案选择

一、工艺方案分析

（一）满足《药品生产质量管理规范》（2010年修订）中有关设备选型的要求。 （二）根据该厂生产的特点，结合企业的生产经验，以保证产品质量为前提，充

分利用公司现有的符合GMP 要求的设备。 二、主要设备选型

1. 酰化釜：直径1100 mm，高1200 mm ，筒体壁厚为7mm 。

2. 搅拌器：此类操作要求搅拌器具有较强的剪切作用和较大的循环流量，所以涡轮式最为合适，并且乙酸酐属于低黏度糊流体。叶轮直径一般为釜径的0.2～0.5倍，取300mm 。转速为125ｒ/min。

3. 储罐：槽钢支脚，回收罐直径1200-1400 mm，角钢支脚数4，规格290*8 4. 离心机：型号SS600，直径600mm ，高度315mm ，工作容积45L ，装料限量40kg, 转速 1500r/min。

5.干燥器:型号SZG, 罐内容积（L ）100， 罐内设计压力（mpa ）-0.1-0.15，回转高度（mm ）1750，占地面积长×宽 2160×800。

第三章 生产工艺流程

文献资料

1. 制药工艺设计基础 厉明蓉主编 化学工业出版社 2. 毕业设计指导书 李丽娟主编 校本

3. 制药工程学 王志祥主编 化学工业出版社 4. 制药工艺学 元英进主编 化学工业出版社