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設(shè)計(jì)說明書
“國藥工程杯”全國大學(xué)生
制藥工程設(shè)計(jì)競(jìng)賽
團(tuán)隊(duì)名稱：Fire
隊(duì)長：
成員：
多功能車間設(shè)計(jì)
目錄
第一章 總論 1
1.1設(shè)計(jì)規(guī)模 1
1.2設(shè)計(jì)思路 1
1.3 工藝分析與控制 2
1.4多功能生產(chǎn)設(shè)計(jì) 6
1.5 工藝計(jì)算 7
1.6車間設(shè)計(jì) 9
1.7防爆與安全 9
1.8車間設(shè)備布置與安裝說明 10
1.9 人流物流走向 10
1.10經(jīng)濟(jì)型評(píng)價(jià) 11
1.11 環(huán)境與保護(hù) 11
.第二章 廠址選擇 15
2.1制藥廠廠址的原則 16
2.2 選址 16
第三章 硫辛酸工藝流程設(shè)計(jì) 18
3.1工藝流程說明 19
3.2工藝流程框圖 19
3.3生產(chǎn)工藝操作時(shí)間方案 19
3.4生產(chǎn)工藝的方案設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià) 28
3.5物料衡算框圖 39
3.6硫辛酸年消耗量 39
3.7熱力學(xué)及能量衡算 39
第四章 依非韋侖的工藝流程設(shè)計(jì) 51
4.1化學(xué)反應(yīng)方程式 51
4.2 工藝流程框圖 51
4.3生產(chǎn)工藝操作時(shí)間方案 54
4.3.1依非韋倫反應(yīng)升溫計(jì)算 55
4.3.2依非韋倫減壓濃縮時(shí)間計(jì)算 55
4.3.3依非韋倫真空干燥時(shí)間計(jì)算 56
4.4生產(chǎn)工藝的方案設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià) 57
4.5物料衡算框圖 62
4.6依非韋倫年消耗量 62
4.7熱力學(xué)及能量衡算 62
第五章 纈沙坦的工藝流程 64
5.1化學(xué)反應(yīng)方程式 64
5.2工藝操作流程 64
5.3工藝操作時(shí)間確定 66
5.3.1纈沙坦的氫化加成升溫計(jì)算 67
5.3.2纈沙坦減壓濃縮時(shí)間計(jì)算 68
5.4 生產(chǎn)工藝的方案設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià) 69
5.5物料流程圖 75
5.6纈沙坦年消耗量 75
第六章 多功能車間工藝確定 84
6.1多功能車間工藝設(shè)計(jì)原則 84
6.2 工藝流程圖 84
6.3 組合方案 89
6.3.1市場(chǎng)調(diào)研 89
第七章 主要設(shè)備及管道選型 96
7.1 設(shè)備及管道選型的基本步驟 96
7.1.1設(shè)備選型的依據(jù) 96
7.1.2 制藥設(shè)備GMP設(shè)計(jì)通則的具體內(nèi)容 96
7.1.3 設(shè)備選型說明 97
7.1.4 管道選型的依據(jù)及說明 97
7.2 主要設(shè)備及管道選型 97
7.2.1基本原則 97
7.2.2設(shè)備選型計(jì)算 98
7.3管道選擇與設(shè)計(jì) 98
7.3.1管道材料選擇的一般原則 98
7.3.2管道材料的介紹 99
7.3.3管徑計(jì)算 99
7.3.4管道布置 107
7.3.5管道設(shè)計(jì) 107
7.3.6管道的閥門選擇 107
7.3.6管道布置設(shè)計(jì) 110
7.3.7施工、操作及維修 112
7.3.8安全生產(chǎn) 112
7.3.9單元設(shè)備的管道布置 113
7.4主要設(shè)備選型 115
第八章 車間布置及設(shè)計(jì) 116
8.1車間布局 117
8.1.1 車間布局的基本任務(wù) 117
8.1.2 車間設(shè)計(jì)參照標(biāo)準(zhǔn) 117
8.1.3 車間設(shè)計(jì)基本要求 117
8.1.4 車間平面布置 119
8.2 廠房防爆設(shè)計(jì) 123
8.3 車間生產(chǎn)技術(shù)要求 127
8.3.1 生產(chǎn)準(zhǔn)備階段管理 127
8.3.2生產(chǎn)過程技術(shù)管理 127
8.3.3生產(chǎn)批號(hào)的管理 128
8.3.4不合格品的管理 129
8.3.5工藝用水管理 129
8.3.6衛(wèi)生管理 129
8.3.7工作服管理 130
8.3.8使用設(shè)備管理 130
8.4 物流規(guī)劃 131
8.4.1物料規(guī)劃原則 131
8.4.2物流走向說明 132
8.5人流規(guī)劃 132
8.5.1 人流規(guī)劃原則 132
8.5.2 人流走向說明 133
第九章 公用系統(tǒng) 134
9.1 電力消耗及供應(yīng) 134
9.1.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 134
9.1.2 電力供應(yīng)規(guī)格 134
9.1.3 全車間電力消耗 135
9.1.4 防雷接地設(shè)計(jì) 135
9.2 供水與排水 136
9.2.1設(shè)計(jì)規(guī)格和依據(jù) 136
9.2.2供水規(guī)格和消耗 137
9.2.3供水 137
9.2.4排水 138
9.3 公用氣系統(tǒng) 140
9.3.1工業(yè)蒸汽 140
9.3.2壓縮空氣 140
9.3.3無菌氮?dú)庀到y(tǒng) 142
9.3.4氣體管道布局 143
9.4 空調(diào)系統(tǒng) 144
9.5 制藥用水系統(tǒng) 145
9.5.1 水系統(tǒng)制備 145
9.5.2 純化水的工藝及用量 146
第十章 建筑設(shè)計(jì)與廠房設(shè)施 147
10.1 建筑設(shè)計(jì) 147
10.1.1設(shè)計(jì)依據(jù) 147
10.1.2建筑設(shè)計(jì) 147
10.1.3建筑內(nèi)部裝飾材料 147
10.2潔凈區(qū) 149
10.3倉儲(chǔ)區(qū) 149
10.4輔助區(qū) 150
第十一章 風(fēng)險(xiǎn)分析及控制 150
11.1關(guān)鍵工藝設(shè)計(jì)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)分析和控制 150
11.2工藝設(shè)備及工藝過程風(fēng)險(xiǎn)分析 151
11.3公用工程風(fēng)險(xiǎn)分析 152
11.3.1循環(huán)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析 152
11.3.2 純化水 153
11.3.3 氮?dú)庀到y(tǒng) 153
11.3.4 壓縮空氣 153
11.4 平面設(shè)計(jì)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)分析 153
第十二章 自動(dòng)控制系統(tǒng)與維修 155
12.1自動(dòng)控制系統(tǒng) 155
12.1.1自動(dòng)控制系統(tǒng)概述 155
12.1.2車間自動(dòng)控制方案設(shè)計(jì) 156
12.2 維修 158
12.2.1 維修人員要求 158
12.2.2 維修人員職責(zé)及維修活動(dòng) 159
第十三章：確認(rèn)與驗(yàn)證 161
13.1確認(rèn)與驗(yàn)證的基本要求與原則 161
13.2多功能車間非無菌原料藥的驗(yàn)證 162
13.2.1 驗(yàn)證的目的、內(nèi)容、方法與步驟 162
13.2.2 原料藥生產(chǎn)驗(yàn)證及其要求 163
13.2.3 設(shè)備驗(yàn)證 165
13.2.4 生產(chǎn)工藝驗(yàn)證 166
13.2.5 清洗驗(yàn)證和滅菌方法與要求 167
13.2.6 檢驗(yàn)方法的驗(yàn)證 169
13.2.7 產(chǎn)品驗(yàn)證與驗(yàn)證文件 169
13.2.8 原料藥驗(yàn)證要注意的一些問題 169
第十四章 機(jī)構(gòu)人員 170
14.1車間組織 170
14.1.1車間體制 170
14.1.2組織原則 170
14.1.3部門職能說明 171
14.2 經(jīng)營管理 172
14.2.1組織管理 172
14.2.2生產(chǎn)安全及環(huán)保 172
14.2.3物流管理 172
14.2.4人力資源管理 172
14.2.5 技術(shù)管理 172
14.3 勞動(dòng)定員 173
14.3.1生產(chǎn)能力 173
14.3.2工作班制 173
14.3.3勞動(dòng)定員 173
第十五章 經(jīng)濟(jì)分析 174
15.1 項(xiàng)目成本分析 174
15.1.1項(xiàng)目投資估算 175
15.1.2資金來源 178
15.2 項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)收益 181
15.3 整體經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 184
第十六章 質(zhì)量管理體系 186
16.1 質(zhì)量管理原則 186
16.2 質(zhì)量管理的基本要求 186
16.3 質(zhì)量保證系統(tǒng) 187
16.4 質(zhì)量控制系統(tǒng) 187
16.5 質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理 187
第十七章 文件管理體系 188
17.1 文件管理體系內(nèi)容 188
17.2 文本文件操作規(guī)程 188
17.3 電子數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) 188
第十八章 環(huán)境與保護(hù) 189
18.1運(yùn)營期污染源 189
18.1.1廢污水 189
18.1.2 廢氣 189
18.1.3 噪聲 189
18.1.4 固體廢物 189
18.1.5 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別 190
18.2 環(huán)境影響評(píng)價(jià)及分析 190
18.2.1 水環(huán)境影響評(píng)價(jià) 191
18.2.2 環(huán)境空氣評(píng)價(jià) 191
18.2.3 環(huán)境噪聲評(píng)價(jià) 191
18.2.4 固體廢物評(píng)價(jià) 191
18.2.5 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析 192
18.3清潔生產(chǎn) 193
18.3.1 清潔生產(chǎn) 193
18.3.2 工藝及生產(chǎn)廢水回用的可行性 193
18.4環(huán)境污染處理 193
18.4.1 廢水處理 193
18.4.2廢氣治理措施分析 195
18.4.3噪聲污染防治對(duì)策分析 195
18.4.4固(液)體廢物污染防治對(duì)策分析 196
243
第一章 總論
項(xiàng)目背景：
多功能車間又稱綜合車間，它不同于傳統(tǒng)的原料藥車間，能夠同時(shí)或分期生產(chǎn)不同品種的多種原料藥。本次“國藥工程杯”全國制藥工程大賽要求設(shè)計(jì)出能同時(shí)生產(chǎn)硫辛酸、依非韋倫、纈沙坦三種原料藥的多功能車間。其中硫辛酸，屬于B族維生素，是人體內(nèi)不可缺少的抗氧化劑，其制劑臨床上主要用于糖尿病的微血管病變；依非韋倫是抗艾滋病毒屬人類免疫缺陷病毒-1 型（HIV-1）的選擇性非核苷逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑；纈沙坦，是血管緊張素受體拮抗劑，可用于各種類型高血壓，并對(duì)心腦腎有較好的保護(hù)作用
1.1設(shè)計(jì)規(guī)模
表1-1 三種原料藥生產(chǎn)設(shè)計(jì)規(guī)模
藥物
生產(chǎn)天數(shù)/天
批生產(chǎn)量/kg
生產(chǎn)總量/t
最大批生產(chǎn)量/kg
最大生產(chǎn)能力/t
硫辛酸
128
104
25.064
128
30.824
依非韋倫
70
207.7
25.07
246
29.8
纈沙坦
66
225
25.17
270
30．77
剩余時(shí)間
36
用于同一種原料藥三批清洗一次（GMP要求）和換藥生產(chǎn)的大清洗及生產(chǎn)方案調(diào)整
1.2設(shè)計(jì)思路
以反應(yīng)步驟最長、設(shè)備使用最多的依非韋倫為藍(lán)圖，初步計(jì)算硫辛酸、依非韋倫、纈沙坦的物料體積變化，確定體積超出2000L的“瓶頸”步驟：硫辛酸--水解反應(yīng)、依非韋倫--環(huán)合反應(yīng)、纈沙坦--精制脫色反應(yīng)。采用減少加料質(zhì)量，增加反應(yīng)設(shè)備的方法消除“瓶頸”。最終確定硫辛酸：6.8-二氯辛酸乙酯加料量為250kg/批，依非韋倫：4-氯-2-(三氟乙?；?苯胺加料量為200 kg/批，纈沙坦：N-正戊酰基纈氨酸甲酯加料量為260 kg/批。之后分別畫出三種藥物的物料平衡框圖，進(jìn)行能量衡算，主要反應(yīng)時(shí)間:加熱、冷卻、減壓濃縮、真空干燥的計(jì)算，結(jié)晶時(shí)間文獻(xiàn)查閱。然后主要設(shè)備的選型，四種設(shè)計(jì)方案（2000L反應(yīng)釜不加儲(chǔ)罐、2000L反應(yīng)釜添加儲(chǔ)罐、兩個(gè)1000L的反應(yīng)釜不同時(shí)反應(yīng)、2000L反應(yīng)釜添加儲(chǔ)罐又使用先進(jìn)的“三合一”設(shè)備）的Gantt圖對(duì)比，充分考慮到設(shè)備的公用性與利用率，最終確定硫辛酸采用“雙線并行”，使用依非韋倫的全部設(shè)備，以避免超過200天有一半設(shè)備閑置，而將2000L反應(yīng)釜添加儲(chǔ)罐作為事故發(fā)生時(shí)應(yīng)急生產(chǎn)方案，保證按時(shí)完成任務(wù)。依非韋倫和纈沙坦則采用2000L反應(yīng)釜添加儲(chǔ)罐方案。最后則是PFD、PID、車間布置圖、人流物流圖、設(shè)備平面布置圖、公用工程的繪制。
1.3 工藝分析與控制
硫辛酸 以6,8-二氯辛酸乙酯為合成原料起點(diǎn)，經(jīng)過環(huán)合、水解、結(jié)晶、重結(jié)晶等過程，工藝具有合成簡便、路線短、收率較高。且環(huán)合水解可以采用“一鍋燴”，但由于反應(yīng)時(shí)間過長，本設(shè)計(jì)不采用“一鍋燴”的策略。
根據(jù)BP2013 Thioctic Acid中主要檢查項(xiàng)為雜質(zhì)三硫辛酸（消旋體）及硫辛酸多聚物的含量、重金屬限量、有機(jī)溶劑殘留、干燥失重等。本工藝著重考慮上述的含量控制。
the mixture of Tioctic Acid Polymers
表1-2 硫辛酸工藝控制一覽
單元工藝
雜質(zhì)產(chǎn)生
操作控制要點(diǎn)
措施
Na2S2合成
Na2S3
嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度時(shí)間
及時(shí)冷卻、攪拌均勻、監(jiān)控反應(yīng)終點(diǎn)
環(huán)合反應(yīng)
三硫辛酸
控制Na2S3的含量
減少Na2S3的生成
鹽酸酸化
重金屬離子
鹽酸不與不銹鋼直接接觸
使用搪瓷反應(yīng)釜
結(jié)晶
有機(jī)溶劑殘留
控制結(jié)晶速率與粒徑
控制降溫速率（5℃/h）
緩慢結(jié)晶
真空干燥
有機(jī)溶劑殘留
硫辛酸多聚物
減少晶體結(jié)團(tuán)，保證物料溫度的均勻
干燥初期，低轉(zhuǎn)速，慢慢增大；溫控監(jiān)測(cè)
精制結(jié)晶
有機(jī)溶劑殘留
控制結(jié)晶速率與粒徑
控制降溫速率（5℃/h）緩慢結(jié)晶
真空干燥
有機(jī)溶劑殘留
硫辛酸多聚物
減少晶體結(jié)團(tuán)，保證物料溫度的均勻
干燥初期，低轉(zhuǎn)速，慢慢增大；溫控監(jiān)測(cè)
依非韋倫
本工藝路線通過催化劑堿誘導(dǎo)不對(duì)稱合成，起始原料經(jīng)加成、環(huán)合、精制三步合成依非韋倫，具有合成路線短、產(chǎn)品收率高、操作簡單的特點(diǎn)
根據(jù)國際藥典第四版 中主要檢查項(xiàng)為重金屬限量、有機(jī)雜質(zhì)。本工藝著重考慮上述的含量控制。
依非韋倫主要雜質(zhì)
C
B
A
F
E
表D
I
H
G
F
D
1-3 依非韋倫工藝控制
單元工藝
雜質(zhì)產(chǎn)生
操作控制要點(diǎn)
措施
環(huán)丙基乙炔鋰
甲基環(huán)丙基鋰
確保原料的純度合格
使用高純度的環(huán)丙基乙炔鋰
加成反應(yīng)
A、B、C、D
確保原料的純度合格
使用高純度原料
淬滅反應(yīng)
鋅與鋰離子
及時(shí)淬滅，過濾盡量除盡氫氧化鋅與氫氧化鋰
減壓濃縮后立即淬滅，使用小孔徑的濾膜過濾
環(huán)合反應(yīng)
E、F
控制加成反應(yīng)中間體的中間體質(zhì)量，避免開環(huán)反應(yīng)
使用高純度的原料，嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度，加強(qiáng)攪拌
結(jié)晶
有機(jī)溶劑殘留
控制結(jié)晶速率與粒徑
控制降溫速率，緩慢結(jié)晶
真空干燥
有機(jī)溶劑殘留
減少晶體結(jié)團(tuán)，保證物料溫度的均勻
干燥初期，低轉(zhuǎn)速，慢慢增大；溫控監(jiān)測(cè)
纈沙坦
本工藝中采用N-正戊?；i氨酸甲酯為起始原料，僅一步加成反應(yīng)，具有收率高、操作簡便，產(chǎn)品純度高的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)EP7.0 Valsartan中主要檢查項(xiàng)為重金屬限量、相關(guān)雜質(zhì)。本工藝著重考慮上述的含量。
纈沙坦相關(guān)雜質(zhì)
雜質(zhì)A
A:R1=CO2H，R2=R3=H
雜質(zhì)B
表1-4 纈沙坦工藝控制
單元工藝
雜質(zhì)產(chǎn)生
操作控制要點(diǎn)
措施
N-正戊?；i氨酸甲酯
重金屬
雜質(zhì)A、C
對(duì)原料進(jìn)行質(zhì)檢
保證原料來源
結(jié)晶
有機(jī)溶劑殘留
控制結(jié)晶速率與粒徑
控制降溫速率，緩慢結(jié)晶
真空干燥
有機(jī)溶劑殘留
減少晶體結(jié)團(tuán)，保證物料溫度的均勻
干燥初期，低轉(zhuǎn)速，慢慢增大；溫控監(jiān)測(cè)
1.4多功能生產(chǎn)設(shè)計(jì)
對(duì)三種藥物市場(chǎng)銷售的調(diào)查表明，三種藥物的季度銷售未呈現(xiàn)較大的差別，且均在第三季度出現(xiàn)高峰，故本次設(shè)計(jì)主要考慮產(chǎn)品的性質(zhì)合理安排生產(chǎn)方案。
硫辛酸生產(chǎn)溫度高于（41℃）時(shí)，會(huì)發(fā)生降解，具有熱敏性質(zhì)，主要安排在秋冬生產(chǎn)；纈沙坦目前市場(chǎng)緊需，且售價(jià)較高，故為趕上第三季度的銷售高峰，安排在第二季度生產(chǎn)，以拓寬市場(chǎng)，增加工廠效益。按照藥廠的一般管理，夏季溫度較高，停工檢修，故第一季度生產(chǎn)依非韋倫。
2015年生產(chǎn)安排300天，法定假日輪休，每年進(jìn)行兩次停產(chǎn)，第一次為年中，第二次設(shè)計(jì)為年終。實(shí)際生產(chǎn)過程中，可實(shí)際的市場(chǎng)需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)有30天為靈活調(diào)配時(shí)間，可以根據(jù)當(dāng)年市場(chǎng)具體形勢(shì)作出靈活安排。
本設(shè)計(jì)方案不僅可以靈活完成預(yù)定生產(chǎn)目標(biāo)，并能在一定范圍內(nèi)擴(kuò)增。同時(shí)在方案設(shè)計(jì)時(shí)，纈沙坦的既定生產(chǎn)方案也可以根據(jù)實(shí)際情況作出調(diào)整，以提高產(chǎn)量，或勻出時(shí)間為其他藥物生產(chǎn)提供可調(diào)性。
1-5 2015年生產(chǎn)計(jì)劃安排表
時(shí)間
安排
備注
天數(shù)
5.01-5.03
換批清洗與驗(yàn)證
勞動(dòng)節(jié)輪休
3
5.04-5.31
纈沙坦集中生產(chǎn)
端午節(jié)輪休
28
6.01-6.30
30
7.01-7.12
12
7.13-7.15
換批清洗與驗(yàn)證
3
7.16-7.31
硫辛酸生產(chǎn)
16
8.01-8.14
停產(chǎn)維護(hù)檢修
14
8.15-8.16
清洗驗(yàn)證
2
8.17-8.31
硫辛酸生產(chǎn)
15
9.01-9.30
30
10.01-10.31
國慶節(jié)輪休
31
11.01-11.30
30
12.01-12.10
10
12.11-12.13
換批清洗與驗(yàn)證
3
12.14-12.31
停產(chǎn)維護(hù)檢修
18
1.01-1.12
12
1.13-1.14
清洗驗(yàn)證
2
1.15-1.31
依非韋倫生產(chǎn)
17
2.01-2.28
春節(jié)輪休
28
3.01-3.31
31
4.01-4.30
靈活調(diào)配時(shí)間
清明節(jié)輪休
30
1.5 工藝計(jì)算
加熱與降溫，查閱《化學(xué)化工物性手冊(cè)》與附錄 基團(tuán)法計(jì)算比熱容及物料平衡框圖上的相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)附錄 計(jì)算加熱與冷卻時(shí)間，對(duì)時(shí)間進(jìn)行較正，最終確定加熱時(shí)間為30min，冷卻時(shí)間為1-1.5h.
減壓濃縮：查閱《化學(xué)化工物性手冊(cè)》與附錄 基團(tuán)法計(jì)算比熱容及物料平衡框圖上的相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算相關(guān)溶劑的蒸發(fā)焓。根據(jù)附錄 計(jì)算，對(duì)時(shí)間進(jìn)行校正，減壓濃縮時(shí)間為
表1-6 減壓濃縮時(shí)間校正總表
藥物
工段
校正時(shí)間/h
硫辛酸
水解液減壓濃縮
4
萃取有機(jī)相減壓濃縮
1.5
依非韋倫
加成液減壓濃縮
3
萃取有機(jī)相減壓濃縮
2
萃取有機(jī)相減壓濃縮
2
纈沙坦
壓濾后加成液減壓濃縮
5
萃取后有機(jī)相減壓濃縮
2
真空干燥
將物料平衡圖的濕濾餅濕分的質(zhì)量和設(shè)備參數(shù)代入附錄公式（1）、(2) ，計(jì)算真空干燥時(shí)間，加之升速干燥段的時(shí)間與降速干燥段的時(shí)間，對(duì)計(jì)算時(shí)間進(jìn)行校正。
表1-7 真空干燥時(shí)間一覽表
藥物
工段
校正時(shí)間/h
硫辛酸
硫辛酸粗品真空干燥
1.5
精制硫辛酸真空干燥
3
依非韋倫
加成物真空干燥
3
依非韋倫粗品真空干燥
3
精制依非韋倫真空干燥
3
纈沙坦
纈沙坦粗品真空干燥
2.5
精制纈沙坦真空干燥
3
反應(yīng)焓
Joback基團(tuán)增量法計(jì)算氣體的標(biāo)準(zhǔn)生成焓，Ducros法基團(tuán)增量法估算，根據(jù)附錄公式（7）計(jì)算液體的，公式（5）計(jì)算化學(xué)反應(yīng)焓
熱量平衡
通過物料平衡圖、《化學(xué)化工物性手冊(cè)》、附錄計(jì)算比熱容查找所需數(shù)據(jù)，根據(jù)附錄公式（2）計(jì)算加熱介質(zhì)與冷卻介質(zhì)的消耗量，為計(jì)算公用工程管徑及為水處理提供數(shù)據(jù)參考。
比熱容
參見附錄
1.6車間設(shè)計(jì)
本車間為矩形。車間布置采用集中式，將主生產(chǎn)區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)和行政生活區(qū)集中布置在同一棟廠房里。合成區(qū)廠房為三層建筑，便于利用高位加料，廠房一端設(shè)置貨梯便于設(shè)備的搬運(yùn)，某些量少的物料也可通過貨梯人工搬運(yùn)。為安全著想，特地將人流量多的區(qū)域如辦公室、休息室布置在精制車間二樓，，同時(shí)將公用系統(tǒng)如水系統(tǒng)、純蒸汽和氮?dú)饪刂崎g、配電室和空調(diào)機(jī)房設(shè)置在二樓?？紤]到人流物流交叉可能造成交叉污染，特將原料倉庫和主要人流出入?yún)^(qū)分別設(shè)在廠房兩端。
合成生產(chǎn)區(qū)域?yàn)槿龑訌S房，長36m，寬18m，一樓高4.5m，二樓高4.2m,三樓高3m,精制區(qū)為二層廠房，長48m,寬18m，一樓4.5m，二樓4.2m。
1.7防爆與安全
本車間屬于甲級(jí)火災(zāi)危險(xiǎn)性廠房，應(yīng)采取防火防爆措施。車間與當(dāng)?shù)氐某Ｄ曛鲗?dǎo)風(fēng)向垂直布置；氫化反應(yīng)釜布置在外墻和門窗附近，設(shè)有超溫超壓報(bào)警和高位連鎖切斷控制；緩沖罐上設(shè)置了調(diào)節(jié)閥，可根據(jù)反應(yīng)釜內(nèi)壓力，自動(dòng)調(diào)節(jié)氫氣進(jìn)料流量；現(xiàn)場(chǎng)一次性儀表均選用防爆型；氫化反應(yīng)釜放置在廠房的一、二層靠外墻處，避開廠房的梁、柱等承重構(gòu)件，并單獨(dú)隔一小房間；由于氫氣的存在不易被感官發(fā)現(xiàn)，且在氫氣中，人有被窒息的危險(xiǎn)，因而在反應(yīng)釜附件配有通風(fēng)裝置及氫氣警報(bào)儀，以對(duì)氫氣的含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)；合成生產(chǎn)區(qū)設(shè)置為帶天窗的半敞開式結(jié)構(gòu)，各層設(shè)置安全玻璃防盜窗，保證有足夠的泄壓面積。為避免儲(chǔ)存區(qū)與合成區(qū)內(nèi)有機(jī)溶劑形成爆炸性混合物，車間內(nèi)使用防爆電器設(shè)備，并在室內(nèi)安裝氣體濃度報(bào)警裝置。使用密封性良好的閥門、泵、法蘭，在設(shè)備和儲(chǔ)罐安裝阻火器。工藝管道采用無縫管道，除法蘭或螺紋連接，其余均采用焊接。管道設(shè)備或儲(chǔ)罐的導(dǎo)電不連續(xù)處采用金屬跨接，還可設(shè)置靜電緩和器和靜電消除器。人員進(jìn)入車間可佩戴防靜電手環(huán)，穿防靜電工作服、防靜電鞋或鞋套。車間內(nèi)應(yīng)維持一定的濕度。車間內(nèi)應(yīng)杜絕明火，安裝恰當(dāng)?shù)南来胧┡c避雷針，設(shè)置緊急逃離出口。樓梯間設(shè)置防火卷簾等。
1.8車間設(shè)備布置與安裝說明
合成生產(chǎn)車間為三層結(jié)構(gòu)，將主要的反應(yīng)罐布置在二樓，離心機(jī)和干燥機(jī)因震動(dòng)性較大而至于一樓，為便于加料將計(jì)量罐至于三樓。本車間大部分為中小型設(shè)備，布置在底層設(shè)備可由廠房大門進(jìn)入，位于二層以上小型設(shè)備可由貨梯提到二樓或三樓，或以最大設(shè)備的安裝孔作為吊裝孔將設(shè)備提升至二樓，具體方案由施工現(xiàn)場(chǎng)決定。設(shè)備進(jìn)入廠房后可用小車運(yùn)至設(shè)備就位處，吊裝就位。
1.9 人流物流走向
物流的走向即生產(chǎn)工藝路線，物流路線與傳料方式有關(guān)。 本次三層廠房設(shè)計(jì)，有機(jī)溶劑主要通過三樓的高位槽和計(jì)量罐垂直加入到反應(yīng)釜內(nèi)；大量固體通過室外貨梯搬運(yùn)至指定樓層后氣動(dòng)傳料，設(shè)備之間通過真空抽料；用量較少的如活性炭，主要采用密封容器運(yùn)輸直接傾入反應(yīng)釜內(nèi)。進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)的物料與成品出口分開設(shè)置；進(jìn)入潔凈區(qū)的原輔料事先清潔；廢棄物不與物料進(jìn)口合用一個(gè)氣閘。人從生產(chǎn)區(qū)中央大廳進(jìn)入，原料從一端生產(chǎn)區(qū)大門垂直、氣動(dòng)/真空、容器三種傳料方式由生產(chǎn)區(qū)流向精制車間。精制車間人則從精制車間中央大廳進(jìn)入。以確保人流物流方向相反。
圖1-1 人員進(jìn)入D級(jí)潔凈區(qū)的更衣操作流程
1.10經(jīng)濟(jì)型評(píng)價(jià)
本項(xiàng)目就經(jīng)濟(jì)角度對(duì)該車間的建設(shè)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。通過投資分析，本車間建設(shè)期為2年，第一年投入1500萬元（固定資產(chǎn)投資為1058.26萬元），第二年投入3000萬元（年總成本費(fèi)用2179萬元）。第3年投產(chǎn)，預(yù)計(jì)投產(chǎn)第1年即可達(dá)標(biāo)生產(chǎn)，從投產(chǎn)第2年起達(dá)產(chǎn)運(yùn)行12年。從第5年起，累積凈現(xiàn)金流量出現(xiàn)正值，所得稅后投資回收期從建設(shè)期算起為4.10年，小于行業(yè)基準(zhǔn)投資回收期10年。投資利潤率為165.2%，投資利稅率為139.1%，資本金利潤率47.01%均達(dá)到了本行業(yè)的平均水平。
1.11 環(huán)境與保護(hù)
本工藝生產(chǎn)期間主要產(chǎn)生有生產(chǎn)廢水、生活廢水、生活及辦公垃圾、生產(chǎn)固廢、噪聲污染、真空集成系統(tǒng)的廢氣。
廢水 原則：分流，有組織排放。生產(chǎn)產(chǎn)生的有機(jī)廢水、酸性廢水及廢棄液進(jìn)行中和、過濾等預(yù)處理后再排放，生活污水經(jīng)過化糞池處理后排放至市政管網(wǎng)；冷凝水主要用于員工浴室；反滲透濃水可用于綠化與場(chǎng)地用水。生產(chǎn)區(qū)與精制區(qū)的雨水設(shè)計(jì)兩條管道。
1.固體廢棄物
表1-8 固體廢棄物及處理一覽表
類別
污染物成分
處理方式
廢膜（精制過濾除菌）
細(xì)菌等
121度15分鐘滅活處理后，做普通垃圾處理
廢活性炭（純水制備）
廢活性炭
作為普通垃圾排放
廢活性炭（精制脫色）
廢活性炭
作為普通垃圾排放
鈀-碳
鈀-碳
裝至某一特定溶劑中密封送至指定公司回收
氫氧化鋅與氫氧化鋰
重金屬
裝于特定容器至有資質(zhì)部門處理
微濾廢膜(純水制備)
廢濾膜
121度15分鐘滅活處理后，做普通垃圾處理
包裝固廢
紙箱、包裝薄膜等
返回供應(yīng)商或送物資回收部門回收利用。
辦公及生活垃圾
各種
分類處理送市政垃圾總廠
危險(xiǎn)廢物
乙基鋅等易燃易爆
專人管理，妥善安置
2.廢氣 真空集成系統(tǒng)產(chǎn)生的廢氣分別三樓屋頂?shù)睦渌突钚蕴课剿?，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后高空排放。
3.噪聲 噪聲源主要為動(dòng)力站、車間設(shè)備。選擇低噪聲設(shè)備，合理布置噪聲源；產(chǎn)噪設(shè)備均布置在廠房各樓層的車間室內(nèi)，車間門窗均將采取降噪措施；發(fā)電機(jī)、空壓機(jī)等強(qiáng)噪聲源均布置在密閉的專用設(shè)備房內(nèi)，并要進(jìn)行降噪處理。
4.清潔生產(chǎn) 本車間建成投產(chǎn)后，將通過在內(nèi)部管理、廢物回收利用、污染治理等幾方面采取合理可行的清潔生產(chǎn)措施，有效地控制污染。
5.驗(yàn)證
圖1-2 依非韋倫工藝驗(yàn)證
圖1-3纈沙坦工藝驗(yàn)證
圖1-4 硫辛酸工藝驗(yàn)證
此外公用工程，質(zhì)量控制體系，文件管理體系，人員管理、風(fēng)險(xiǎn)控制、自動(dòng)化控制在本設(shè)計(jì)中具體章節(jié)體現(xiàn)，在此不再贅述。
.第二章 廠址選擇
廠址一般應(yīng)當(dāng)選擇在環(huán)境良好，周圍無嚴(yán)重污染源的地方，這是建設(shè)醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房的必要前提。廠址宜避開市內(nèi)工業(yè)集中的地區(qū)，遠(yuǎn)離車站、碼頭、交通要道以及散發(fā)大量粉塵、煙氣和有害氣體的地方。當(dāng)不能遠(yuǎn)離時(shí)，則應(yīng)位于嚴(yán)重空氣污染源的最大頻率風(fēng)向上風(fēng)側(cè)。
2.1制藥廠廠址的原則
1)交通運(yùn)輸便利；
2)確保水、電的供給；
3)有利環(huán)境保護(hù)；
4)有利于長遠(yuǎn)發(fā)展；
5)有利安全；
6)選擇造價(jià)相對(duì)便宜的土地；
7)廠址內(nèi)不宜留坑、穴等，以免過多的死角，擎生蟲害；
8)考慮防洪。
經(jīng)過綜合考慮，我們將廠址選在S省A市市高新區(qū)XX集團(tuán)雙華3段458號(hào)。
1：企業(yè)介紹
A市XX集團(tuán)創(chuàng)建于1986年，是由著名科技實(shí)業(yè)家薛永新先生帶領(lǐng)XX人團(tuán)結(jié)一致、勵(lì)精圖治發(fā)展起來的集科研、生產(chǎn)、貿(mào)易為一體的高科技跨國集團(tuán)企業(yè)。以“愿眾生幸福，社會(huì)吉祥”為企業(yè)理念、以“服務(wù)社會(huì)，造福人類”為企業(yè)宗旨、以道家的“無為”思想為企業(yè)精神，并以此指導(dǎo)企業(yè)的經(jīng)營。并提倡綠色制藥，服務(wù)大眾。
廠址坐落于A市平原中部，介于東經(jīng)102°54′~104°53′,北緯30°05′~31°26′之間。
2.2 選址
1）自然環(huán)境
A市多年年平均氣溫為16.2℃，年最高氣溫為37.3℃，年極端最低氣溫為-5.9℃，最熱月出現(xiàn)在7～8月，月平均氣溫為25.4和25.0℃，最冷月出現(xiàn)在1月，月平均氣溫為5.6℃；年總降水量為918.2毫米，雨量主要集中在7～8月，月降雨量分別為225和229毫米，降雨最少月份為12和1月，月降雨量分別為6毫米左右，暴雨期普遍出現(xiàn)在5～9月，常年暴雨出現(xiàn)的始終期分別在6月底7月初和8月下旬。A市市屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū),A市市常年最多風(fēng)向是靜風(fēng)；次多風(fēng)向是6、7、8月為北風(fēng)，其余各月為東北偏北風(fēng)。
A市的風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)多些，即是從西北方向吹來的風(fēng)，風(fēng)級(jí)數(shù)也不算大，而S省的西北部為青海等省，吹來的風(fēng)的含塵較少，不會(huì)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量構(gòu)成很大的威脅。
綜合各種調(diào)查證明，A市高新區(qū)自然環(huán)境優(yōu)良，大氣含塵量低，有害氣體少，空氣質(zhì)量指數(shù)為三級(jí)?？諝夂瑝m量少，空氣含有害氣體少，環(huán)境較清潔，能夠滿足GMP對(duì)藥廠外周環(huán)境的要求，由于為盆地，A市的空氣濕度相對(duì)較高，但綜合來說對(duì)產(chǎn)品影響不大，A市的地理環(huán)境較好，相對(duì)來說S省A市地震發(fā)生情況較稀疏，級(jí)數(shù)較低，臺(tái)風(fēng)、泥石流、火山噴發(fā)等劇烈自然災(zāi)害較少發(fā)生，均不構(gòu)成毀滅性的災(zāi)難，對(duì)廠的威脅不大，有利于長遠(yuǎn)的發(fā)展。
2）A市周邊環(huán)境
A市周圍的環(huán)境沒有大型的垃圾處理站，也無污染嚴(yán)重的河流和水環(huán)境，沒有空氣、水、土壤的污染源或者污染堆，無鼠類或寄生蟲等帶來不好的影響，對(duì)藥品的質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，從而大大的減少了凈化費(fèi)用的消耗。
3）交通情況
作為較發(fā)達(dá)的城市，各種交通路線包括鐵路運(yùn)輸、公路運(yùn)輸、航空運(yùn)輸?shù)染邆?，?duì)原材料的購買，儀器設(shè)備的購買，成品的輸送到全國的其他地方都十分的方便。A市也具有雙流國際機(jī)場(chǎng)，對(duì)于產(chǎn)品的外銷來說也是十分的有利。而且隨著S省未來幾年的規(guī)劃和發(fā)展，S省也將走向全中國，甚至是全世界，所以，對(duì)我們的產(chǎn)品的銷售和推廣來說是很有優(yōu)勢(shì)的，相對(duì)于其他的產(chǎn)品來說也是很有競(jìng)爭(zhēng)力的，可見，將廠址選在A市，市場(chǎng)廣闊，銷售情況必將超越同類產(chǎn)品。
4）市場(chǎng)因素
該地區(qū)最近幾年經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，而且也將不斷引入外資，寂靜的S省終將成為發(fā)達(dá)的城市，S省和很多的省份都開通了鐵路系統(tǒng)，所以，我們的產(chǎn)品有良好的途徑和渠道去開闊大片的市場(chǎng)；另一方面，S省人口密度也較大，消費(fèi)人群數(shù)量也較大，而且S省位于全國的中部地區(qū)，生產(chǎn)的成品，可以暢銷到全國的各個(gè)地方，可以具有很大的消費(fèi)市場(chǎng)和推廣的空間。
綜上，根據(jù)S省A市的各種自然環(huán)境和地理優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合XX集團(tuán)經(jīng)營理念，選擇了A市XX制藥作為總廠依附。
第三章 硫辛酸工藝流程設(shè)計(jì)
硫辛酸生產(chǎn)以硫化鈉、硫磺、6,8-二氯辛酸乙酯等為原料，經(jīng)環(huán)合、水解、精制等過程制得。
根據(jù)生產(chǎn)要求，確定硫辛酸的每批生產(chǎn)量為 104.32kg,年產(chǎn)量為25037kg，達(dá)到生產(chǎn)要求。
3.1工藝流程說明
化學(xué)反應(yīng)方程式
（1）二硫化鈉制備
（2）環(huán)合反應(yīng)
（3） 水解、酸化反應(yīng)
3.2工藝流程框圖
根據(jù)生產(chǎn)基礎(chǔ)資料，得到初步工藝流程圖。
3.3生產(chǎn)工藝操作時(shí)間方案
根據(jù)工藝流程框圖和已知基礎(chǔ)資料以及相關(guān)要求，初步確定硫辛酸每批生產(chǎn)量為104千克，并以此為基準(zhǔn)對(duì)單元操作時(shí)間進(jìn)行估算。
硫辛酸生產(chǎn)流程主要可以分為合成反應(yīng)和精制結(jié)晶兩部分，為確定其具體操作，以下敘述均按照反應(yīng)器作為分段標(biāo)準(zhǔn)。
時(shí)間確定時(shí)，統(tǒng)一考慮加料和卸料時(shí)間共計(jì)0.5h;具體操作時(shí)間見表2-3.
具體時(shí)間計(jì)算
硫辛酸的環(huán)合反應(yīng)計(jì)算過程
設(shè)備反應(yīng)釜的換熱面積為A=7.02m2 ,不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)λ=17.45；加熱套厚度δ=0.014m；
原料初始溫度為t0=20℃；
查閱《化學(xué)化工物性手冊(cè)》、附錄5計(jì)算的比熱容及硫辛酸物料流程圖，得到表2-4的數(shù)據(jù)。
圖2-1 硫辛酸環(huán)合工藝流程
圖2-2 硫辛酸精制工藝流程
表2-3 硫辛酸單元操作時(shí)間表
操作
時(shí)間（h）
備注
環(huán)合反應(yīng)釜
加料
0.5
合理假設(shè)
加熱
0.5
計(jì)算值放大-見附錄
（間壁傳熱原理）
反應(yīng)
1.5
基礎(chǔ)資料已知
加料
0.5
合理假設(shè)
加熱
0.5
計(jì)算值放大-見附錄
（間壁傳熱原理）
反應(yīng)
8
基礎(chǔ)資料已知
冷卻
1
計(jì)算值放大-見附錄
（間壁傳熱原理）
水解反應(yīng)
加熱
0.5
計(jì)算值放大-見附錄
（間壁傳熱原理）
反應(yīng)
3
已知
降溫
1
計(jì)算值放大-見附錄
（間壁傳熱原理）
減壓濃縮釜
1.5
計(jì)算值放大-見附錄
萃取干燥
4.5
已知
壓濾
0.5
根據(jù)設(shè)備估算
減壓濃縮
1
計(jì)算值放大-見附錄
結(jié)晶
7
文獻(xiàn)查閱
離心
2.5
根據(jù)設(shè)備估算
干燥
1.5
計(jì)算值放大-見附錄
脫色釜
2.5
已知
壓濾
0.5
根據(jù)設(shè)備估算
離心
2
根據(jù)設(shè)備估算
干燥
3
計(jì)算值放大-見附錄
表2-3 加熱物質(zhì)物性表
物質(zhì)
質(zhì)量（kg）
比熱容（kJ/( Kg.0C)）
純化水
250
4.183
水合硫化鈉
275
1.60
乙醇
375
2.403
四丁基溴化銨
22.5
1.56
硫
42.5
0.557(50度)
0.648(60度)
0.738(70度)
過硫化鈉
111.2
0.982(計(jì)算)
過程一：升溫至60℃
方法一：此時(shí)采用100℃的飽和水蒸汽對(duì)物料進(jìn)行加熱，飽和水蒸氣的傳熱系數(shù)為1700W/(M2.0C),根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值αi 取900 W/(M2.0C)為計(jì)算值；
忽略忽略污垢熱阻以及熱量損失，根據(jù)附錄1方法一公式（2）得
1/ K夾 =1/1700+0.014/17.45+1/900
K夾 =400 W/(M2.0C)
代入附錄1公式（3）得
Θ=（250×4183+275×1600）/(400×7.02)×LN[(100-20)/(100-60)]
=367s
=6.11min
方法2:
查閱反應(yīng)釜的參數(shù)，夾套加熱的面積A=7m2
熱量衡算計(jì)算的蒸汽用量為m=12.88kg
根據(jù)附表1 代入公式(4)得
=0.086h
=5.14min
過程二：由60升至75℃
采用120℃的飽和水蒸汽對(duì)物料進(jìn)行加熱，飽和水蒸氣的傳熱系數(shù)1700W/(M2.0C),根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值αi 取800 W/(M2.0C)為計(jì)算值，忽略污垢熱阻以及熱量損失，根據(jù)附錄1方法一公式（2）得
1/ K夾 =1/1700+0.014/17.45+1/800
K夾 =378.7 W/(M2.0C)
加入新的物料后溫度改變，忽略熱量損失，由熱量守恒，設(shè)混合后溫度為X，
則
Q前=Q后
(250×4.183+111.2×0.982)×60=(250×4.183+111.2×0.982+375×2.403+22.5×1.56)×X
X=33.140C
代入附錄
將數(shù)據(jù)代入附錄1公式（3）
Θ=（250×4.183+111.2× 0.982+375×2.403+22.5×1.56）×1000/(378.7×7.02)×LN[(100-33.14)/(100-75)]
=776s
=13.0min
總結(jié)：其中計(jì)算采用經(jīng)驗(yàn)值法，同時(shí)忽略污垢熱阻以及熱量損失
輔助計(jì)算方法2：
查閱反應(yīng)釜的參數(shù)，夾套加熱的面積A=7m2
熱量衡算計(jì)算的蒸汽用量為m=12.88kg
根據(jù)附錄 1代入公式(4)得
Θ=0.0835h
=5.01min
=5.52min
綜合以上兩種情況，考慮實(shí)際生產(chǎn)過程，對(duì)計(jì)算值進(jìn)行一定放大，選取加熱時(shí)間為30 min；在生產(chǎn)操作時(shí)，主要通過對(duì)操作點(diǎn)設(shè)置溫度檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的調(diào)控監(jiān)測(cè)。
根據(jù)球形減壓濃縮釜的設(shè)備參數(shù)，確定加熱面積為2.7m2，熱水加熱，總的傳熱系數(shù)K為300 W/(m2.K)，溫差為10度。根據(jù)附錄2
（1）
硫辛酸減壓濃縮時(shí)間計(jì)算
查詢《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》的相關(guān)數(shù)據(jù)，匯總成2-4
表2-4 物性數(shù)據(jù)表
Tc（K）
Pc（Kpa）
Pr
Tr
焓(kJ/kg）
乙酸乙酯
523
3848
0.0055
0.60
-24.52
乙醇
516.1
6378
0.0033
0.61
-18.53
水
647.15
22.043
0.96
0.069
-53.52
根據(jù)硫辛酸的物料流程框圖，減壓濃縮的數(shù)據(jù)資料匯總見下表：
表2-5 硫辛酸減壓濃縮數(shù)據(jù)表
硫辛酸
釜體積/L
加熱溫度差/℃
加熱介質(zhì)
總傳熱系數(shù)/W/(m2.K)
校正加熱時(shí)間/h
熱量損失
第1次濃縮
1000
10
45度水
300
4
6%
第2次濃縮
700
10
45度水
300
1.5
第一次蒸出水120kg,乙醇469kg
實(shí)際需要熱量=（53.52×120×1000+469×18.53×1000）/0.94=16077.6kJ
代入公式（1）得
t=0.55h
第二次蒸出乙酸乙酯358.2kg
實(shí)際需要熱量 =24.52×358.2×1000/0.94=9344kJ
代入公式（1）得
t=0.32h
圖2-7 ZX-15真空泵的工作曲線
對(duì)于體積為350L的SZG雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥設(shè)備,按照安裝要求選擇ZX-15真空泵,按照?qǐng)DZX-15真空泵的工作曲線, 忽略壓力損失，將設(shè)備內(nèi)壓力近似等于真空泵進(jìn)口壓力，選擇其Se為8L/s。按照工藝設(shè)計(jì)要求，真空度為0.08Mpa，根據(jù)則USP35-NP30 P1366-1377 Alpha lipoic Acid中干燥失重的測(cè)量，選擇真空干燥的溫度為40℃，依非韋倫結(jié)晶溶劑與硫辛酸相同，均是乙酸乙酯，溫度選擇在40℃，查閱USP35-NP30 P3010-3013 Efavirenz 紫外鑒定時(shí)在105℃干燥半小時(shí)，表明所選定的40℃不會(huì)對(duì)依非韋倫造成破壞。纈沙坦查閱文獻(xiàn)真空干燥時(shí)間為50℃，但為了工藝操作方便，選定最終的真空干燥溫度為40℃。根據(jù)附錄3
代入公式得
乙酸乙酯的恒速段干燥速率為
Mv=88X10^-3 ×8×10^-3×0.08X10^6/(8.314×(40+273.14))=0.0216kg/s=77.878kg/h
（1）
乙酸乙酯干燥時(shí)間
t---干燥時(shí)間，單位h
m---有機(jī)溶劑質(zhì)量，單位kg
丙酮的恒速段干燥速率為
（2）
Mv =58X10^-3×8×10^-3×0.08X10^6/(8.314×(40+273.14))=0.0143kg/s=51.33 kg/h丙酮干燥時(shí)間
t---干燥時(shí)間，單位h；
m---有機(jī)溶劑質(zhì)量，單位kg。
3.硫辛酸真空干燥時(shí)間計(jì)算
第一次結(jié)晶后 ：以硫辛酸粗品為干基
含有的乙酸乙酯的質(zhì)量為 m1=123.53×0.2/0.8=30.88kg
代入公式（1）得 t1=30.88/77.878=0.397h
第二次結(jié)晶后： 以硫辛酸精品為干基
含有的乙酸乙酯的質(zhì)量為 m2=111.71×0.2/0.8=27.9275kg
代入公式（1）得 t2=27.9275/77.878=0.359h
3.4 生產(chǎn)工藝的方案設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)
本項(xiàng)目為間歇生產(chǎn)，固設(shè)計(jì)時(shí)采用Gantt圖加以解釋說明。
方案設(shè)計(jì)的主要原則：保持設(shè)備的生產(chǎn)能力平衡，提高設(shè)備利用率。
方案一：
間歇操作步驟重疊循環(huán)，反應(yīng)器批與批之間不間斷生產(chǎn)，整個(gè)過程均采用較大的生產(chǎn)設(shè)備，反應(yīng)過程不涉及中間儲(chǔ)槽；該方案第一步反應(yīng)器沒有死時(shí)間，但后續(xù)操作設(shè)備死時(shí)間較長。如圖2-8.
圖2-8 硫辛酸2000L不設(shè)儲(chǔ)罐Gantt圖
圖2-9 硫辛酸1000+1000反應(yīng)釜Gantt圖
圖2-10 硫辛酸2000L反應(yīng)釜增設(shè)儲(chǔ)罐的Gantt圖
圖2-11硫辛酸2000L反應(yīng)釜增設(shè)儲(chǔ)罐+三合一Gantt圖
方案二：根據(jù)時(shí)間可利用，增加一個(gè)反應(yīng)器以提高后續(xù)設(shè)備的利用率；考慮生產(chǎn)規(guī)模，在增加最初反應(yīng)器時(shí)可相應(yīng)減小反應(yīng)釜容積。該設(shè)計(jì)方案后續(xù)設(shè)備死時(shí)間較方案一減少，但循環(huán)周期變長，同時(shí)也應(yīng)考慮增加的設(shè)備的成本。該方案的Gantt圖如2-9.
方案三：
考慮縮短后續(xù)設(shè)備死時(shí)間又不增加第一個(gè)反應(yīng)器，故考慮在時(shí)間空隙較大處增設(shè)儲(chǔ)槽。增設(shè)儲(chǔ)槽可是后續(xù)操作不完全受制于第一步反應(yīng)，操作相對(duì)靈活，同時(shí)可以極大地消除設(shè)備死時(shí)間，提高設(shè)備的利用率。但是在設(shè)置儲(chǔ)槽時(shí)應(yīng)充分考慮被儲(chǔ)存物料或料液的性質(zhì)，確保物料或料液可儲(chǔ)存。該方案的Gantt圖如圖2-10。
方案四：
根據(jù)2010版GMP的要求，精烘包設(shè)置在D級(jí)潔凈區(qū)，本方案擬采用新型的三合一設(shè)備進(jìn)行最后的精烘包，同時(shí)采用中間設(shè)置儲(chǔ)槽，既大大縮短設(shè)備的時(shí)間，提高設(shè)備的利用率，又增強(qiáng)對(duì)D級(jí)潔凈區(qū)的控制。如圖2-11.
方案評(píng)價(jià)與比較
根據(jù)三個(gè)方案的基本設(shè)計(jì)，考慮到生產(chǎn)時(shí)間和設(shè)備的利用率，方案三比較適合于硫辛酸的生產(chǎn)。方案三設(shè)計(jì)在減壓濃縮后增加儲(chǔ)槽，反應(yīng)液性質(zhì)穩(wěn)定，存放時(shí)不易發(fā)生性質(zhì)改變。但是鑒于依非韋倫生產(chǎn)時(shí)使用的設(shè)備是硫辛酸生產(chǎn)的兩倍，如果使用一套設(shè)備生產(chǎn)可以完成任務(wù)，但是纈沙坦和硫辛酸生產(chǎn)時(shí)間總共為200天，在生產(chǎn)過程中，始終存在一套流程設(shè)備廢棄，這樣設(shè)備利用率大大降低，所以最終決定使用依非韋倫的兩套反應(yīng)流程設(shè)備，設(shè)計(jì)雙線并行的設(shè)計(jì)方案。而將方案三作為某一設(shè)備出故障的生產(chǎn)切換方案。以保障產(chǎn)品能夠最終準(zhǔn)時(shí)準(zhǔn)量交付，以滿足市場(chǎng)需求。
表2-12 硫辛酸四種設(shè)計(jì)方案對(duì)比表
方案
1
2
3
4
型號(hào)
死時(shí)間
型號(hào)
死時(shí)間
型號(hào)
死時(shí)間
反應(yīng)器
型號(hào)
死時(shí)間
反應(yīng)釜
2000
0
1000x2
0
2000
0
反應(yīng)釜
2000
0
水解釜
2000
8
1000
3.5
2000
8
水解釜
2000
8
減壓濃縮
1000
1000儲(chǔ)罐
3.25
1000
1000儲(chǔ)罐
6.5
2000
9.5
減壓濃縮
1000
1000儲(chǔ)罐
3.25
萃取干燥
1500
1.75
1500
1.5
1500×2
7
萃取干燥
1500
1.75
過濾
YDL-1
5.75
YDL-1
5.75
YDL-1
12
過濾
YDL-1
5.75
減壓濃縮
500
5.5
500
5.25
1000
11.5
減壓濃縮
500
5.5
結(jié)晶
300×2
4.25
300×2
5.5
500
5.5
結(jié)晶
300×2
4.25
離心
440
4.75
440
3.75
440
10.5
離心
440
4.75
干燥
100
3.75
100
4.75
350
11
干燥
100
3.75
脫色釜
300
5.75
300×2
3.75
700
10
脫色釜
300
5.75
過濾
YDL-1
5.75
YDL-1
5.75
YDL-1
12
過濾
YDL-1
5.75
結(jié)晶
300×2
5.5
300
5.25
700
5.5
結(jié)晶
300×2
5.5
離心
440
5.25
440
4
440
10.5
三合一
480
2.25
干燥
100
3.25
100
3
350
9.5
設(shè)備
15+1
17+1
15
15+1
總時(shí)間
127
127
127
總時(shí)間
127
圖2-13硫辛酸三種方案單元操作與單元操作死時(shí)間對(duì)比
最終設(shè)計(jì)方案：雙線并行。
方案解釋：水解釜使用依非韋倫的1500的環(huán)合反應(yīng)釜，先后使用減壓濃縮罐進(jìn)行減壓濃縮后，之后分別使用依非韋倫的兩套設(shè)備同時(shí)進(jìn)行生產(chǎn)。方案充分考慮到了所有設(shè)備的利用率，是總車間的設(shè)備利用率大大提高。
圖2-14 硫辛酸最終設(shè)計(jì)方式Gantt圖
3.5物料衡算框圖
見圖冊(cè)
3.6硫辛酸年消耗量
表2-14 硫辛酸的主要物質(zhì)年消耗量（kg）
原料
總消耗量（Kg）
6,8-二氯辛酸乙酯
61200
水合硫化鈉
67320
硫磺
10404
四丁基溴化銨
5508
2mol/L鹽酸
62914
食鹽
14633
無水硫酸鎂
3060
活性炭
6120
95%乙醇
10568
乙酸乙酯
20542
純化水
102513
氫氧化鈉
11016
硫辛酸產(chǎn)量
25037
3.7熱力學(xué)及能量衡算
查閱《水和蒸汽熱力學(xué)性質(zhì)表》最終決定加熱介質(zhì)使用絕壓0.2mpa的120度的飽和水蒸氣，加熱完畢后冷凝成80度的熱水。其中水蒸氣的潛熱r=2201.7kJ/kg
硫辛酸熱量平衡計(jì)算出的冷凝介質(zhì)和加熱介質(zhì)的量
(1) 以常溫為基準(zhǔn).,加熱至60度。
代入附錄4公式（3）得
Q1 =0 kJ
代入附錄4公式（4）得
Q2=0 kJ
代入附錄4公式（2）得
0.9Q3=Q4
=29723.7kJ
=W(Cp+ Cp+r)
=（20×2.1×W+20×4.183×W+W×r）
=2327.36×W
W=12kg
表2-15 過硫化鈉生成反應(yīng)物性表
物質(zhì)
質(zhì)量（kg）
比熱容（kJ/( Kg.0C)）
水
125
4.183
水和硫化鈉
275
1.60
硫磺
42.5
0.711
(2) 常溫為基準(zhǔn)，過硫酸鈉的生成反應(yīng)
代入附錄4公式（3）得
Q1 =0 kJ
代入附錄4公式（4）得
Q2=96.6504×1011.029
=97716.36kJ
表2-17 過硫化鈉生成液的物性性質(zhì)
物質(zhì)
質(zhì)量（kg）
比熱容（kJ/( Kg.0C)
水
125
4.183
過硫化鈉
126
0.982
硫磺
5.83
0.648
代入附錄4公式（3）得
Q4=(125×4.183+126×0.982+5.83×0.711)×40
=-68810.37kJ
代入附錄4公式（2）得
Q3=68810.37kJ
=WCp
=-10×4.183×W
W=1645 kg
(2) 以60度為基準(zhǔn),硫辛酸乙酯生成前60-75度升溫
代入附錄4公式（3）得
Q1 =0 kJ
代入附錄4公式（4）得
Q2=0 kJ
表2-18 環(huán)合反應(yīng)升溫物性表
物質(zhì)
質(zhì)量/kg
比熱容（kJ/(kg.0C)
6,8-二氯辛酸乙酯
250
1.58
純化水
125
4.183
過硫化鈉
275
0.982
硫磺
5.83
0.738
四丁基溴化銨
22.5
1.56
95%乙醇
500
0.81
代入附錄4公式（3）得
Q4=24484.91kJ
代入附錄4公式（2）得
Q3=27205.46kJ
= W(Cp+ Cp+r)
=（20×2.1×W+20×4.183×W+W×r）
W=11.69kg
(3) 以60度為基準(zhǔn),硫辛酸乙酯生成反應(yīng)
代入附錄4公式（3）得
Q1 =0kJ
代入附錄4公式（4）得
Q2= 112.905×601.6598
= 67930.4kJ
表2-19 環(huán)合反應(yīng)中物質(zhì)物性表
物質(zhì)
質(zhì)量（kg）
比熱容（kJ/(kg.0C)
硫辛酸乙酯
140.79
1.627
水
341.7
4.183
硫磺
5.83
0.738
氯化鈉
70.39
0.13
四丁基溴化鈉
22.5
1.56
乙醇
468.914
0.63
6,8-二氯辛酸乙酯
105
1.58
過硫化鈉
59．86
0.982
代入附錄4公式（3）得
Q4=45876.5 kJ
代入附錄4公式（2）得
Q3= -169565.511kJ
=WCp
=-10×4.183×W
W=405.5 kg
以20度為基準(zhǔn)，冷卻過程
代入附錄4公式（3）得
Q4=0 kJ
代入附錄4公式（4）得
Q2=0 kJ
代入附錄4公式（3）得
Q1 = -135930.4kJ,
代入附錄4公式（2）得
Q3=135930.4kJ
=WCp=W×10×4.183
= 135930.4kJ
W=3249.59kg
冷卻時(shí)間為1小時(shí)，體積流速為V= 0.000897m3/s.
由計(jì)算結(jié)果可以看出，由于冷卻時(shí)體積流速很小，致使計(jì)算管徑亦會(huì)很小，即在計(jì)算的冷卻時(shí)間，很小的管徑就可以滿足設(shè)計(jì)要求，所以將冷卻過程支管的管徑的管徑定位DN15/20.
(4) 以20度為基準(zhǔn),水解反應(yīng)加熱
代入附錄4公式（3）得
Q1 =0 kJ
代入附錄4公式（4）得
Q2=0 kJ
代入附錄4公式（3）得
Q4=45876.5kJ
代入附錄4公式（2）得
Q3=50973.3kJ
= W(Cp+ Cp+r)
=（20×2.1×W+20×4.183×W+W×r）
W=19.71kg
表2-20 環(huán)合反應(yīng)物性表
物質(zhì)
質(zhì)量（kg）
比熱容（kJ /( Kg.0C)
硫辛酸乙酯
140.79
1.627
水
341.7
4.183
硫磺
5.83
0.738
氯化鈉
70.39
0.13
四丁基溴化鈉
22.5
1.56
乙醇
468.914
2.403
6,8-二氯辛酸乙酯
105
1.58
過硫化鈉
59．86
0.982
4) 以20度為基準(zhǔn)，水解反應(yīng)
代入附錄4公式（3）得
Q1 =0 kJ
代入附錄4公式（4）得
Q2=79.057×1125=88939.125kJ
表2-2