毕业设计（论文）-年产10吨水样酸乳膏生产工艺设计

南华大学化学化工学院毕业设计前 言全套图纸加扣3012250582 乳膏剂是软膏剂的一种, 软膏剂是指药物与适宜基质制成的一种容易涂布于皮肤、黏膜或创面的半固体外用制剂。其中采用乳剂型基质制成的软膏剂称为乳膏剂。乳剂基质系指油相与水相借乳化剂的作用而形成的半固体乳剂基质。乳膏剂主要有保护创面、润滑皮肤和局部治疗作用, 某些软膏剂中的药物透皮吸收后, 亦能产生全身治疗作用乳膏剂是一种老剂型, 但因其使用方便、性质稳定、溶解性能较好等优点越来越受到人们的关注, 很多新的医药原料正在尝试着制成乳膏通过透皮吸收达到较好的治疗效果, 特别是近几年来, 随着中药产业化的发展, 很多中药制剂也朝着这个方向发展, 显现着较好的发展态势乳膏剂大致分为三种:以西药成分为主药的乳膏剂; 以中药成分为主的乳膏剂;其他化学原料为主药制成的乳膏剂.而水杨酸乳膏是以其他化学原料为主药制成的乳膏剂乳膏剂除去主要药理成分外，对其基质也有一定的要求，其基质的要求有，润滑无刺激，稠度适宜，易于涂布；性质稳定，与主要不发生配伍变化；具有吸水性，能吸收伤口分泌物；不妨碍皮肤的正常功能，具有良好释药性能；易洗除，不污染衣服.水杨酸的性质如下英文名称：salicylic acid;SA 其他名称：邻羟基苯甲酸 定义：植物的次生代谢产物，由苯甲酸经羟基化而生成或由反式肉桂酸通过侧链氧化而生成。在植物体内以游离态和葡糖苷的形式存在。有生理调节作用，如诱导开花及抗病性等理化性质；水杨酸为白色结晶性粉末，无臭，味先微苦后转辛。熔点157-159,在光照下逐渐京变色。相对密度1.44。沸点约211/2.67kPa。76升华。常压下急剧加热分解为苯酚和二氧化碳。1g水杨酸可分别溶于460ml水、15ml沸水、2.7ml乙醇、3ml丙酮、3ml乙醚、42ml氯仿、135ml苯、52ml松节油、约60ml甘油和80ml石油醚中。加入磷酸钠、硼砂等能增加水杨酸在水中的溶解度。水杨酸水溶液的pH值为2.4。水杨酸与三氯化铁水溶液生成特殊的紫色。分子式：C7H6O3 结构式:相对分子质量 ：138质量指标：外观3白色粉末，允许略带黄色和粉红色 苯酚含量 0.20% 水分 0.40%(质量分数) 水杨酸的质量分数 99.0% 灰分 0.30% 干品初熔点 156.0 国外牌号有Retarder W(美国)、Vulcatard SA(英、法)作用与用途：水杨酸是医药、香料、染料、橡胶助剂等精细化学品的重要原料。在医药工业，水杨酸本身用作消毒防腐药，用于局部角质增生及皮肤霉菌感染。作为医药中间体，用于止痛灵、利尿素、乙酰水杨酸)、水杨酸钠、水杨酰胺、优降糖、氯硝柳胺、水杨酸苯酯、对羟基苯甲酸乙酯、次水杨酸铋、柳氮磺胺吡啶等药物的生产。在染料工业中，用于生产直接黄GR、直接耐晒灰BL、直接耐晒棕RT、酸性媒介棕G、酸性媒介黄gG等染料、媒介纯黄酸性铬黄。水杨酸的各种酯类可用作香料，例如水杨酸甲酯可作牙膏等的口腔用香料及其他调味香料和食品香料等。在橡胶工业中用于生产防焦剂、紫外线吸收剂和发泡助剂等。水杨酸还可用作酚醛树脂固化剂、纺织印染的浆料防腐剂、合成纤维染色时的膨化剂（促染剂）等。4水杨酸可用于敏感、脂溢肌肤去角质：水杨酸有脂溶特性，分子量也较大，可以将作用锁定在浅层角质中，不会影响活性表皮细胞，在稳定性、刺激程度方面都相对优越，产生累积性刺激的机会与发炎程度比一般的果酸少。水杨酸可用于清除粉刺、缩小毛孔：水杨酸的脂溶特性可以通过与脂质融合的方式，渗透进入角质层及毛孔深处，却不会对真皮组织造成刺激。它可以顺着分泌油脂的皮脂腺渗入毛孔的深层，有利于溶解毛孔内老旧堆积的角质层，改善毛孔阻塞，因此可阻断粉刺的形成并缩小被撑大的毛孔及清除毛孔中黑头粉刺水杨酸具有软化角质和抗真菌等作用, 通常配成软膏使用, 用于治疗各种浅部霉菌、牛皮癣及鱼鳞病、破裂性湿疹、老年性瘙痒症和角质增生等病症,具有软化角质, 抑制霉菌、止痒、抗菌等作用。目前,水杨酸软膏多采用凡士林作基质, 这种软膏比较油腻, 药效慢, 其中的水杨酸以结晶形态存在, 不利于药物作用的发挥 1 。有的水杨酸软膏则制成水包油型膏霜 2, 3, 能克服凡士林基质油腻的缺点, 但加入水杨酸的方式基本上还是采用直接添加固体水杨酸的方式, 软膏中的水杨酸还是以微小晶体形态存在于软膏中, 药效发挥不理想。因此, 对水杨酸软膏的配制工艺进行研究, 以克服以上方法的不足, 具有实际意义。水杨酸的乳化问题, 是水杨酸软膏制造的关键。 第1章 设计指导思想和设计原则1.1 指导思想年产10吨水杨酸乳膏的设计来源于生活中的实际需求。其原料来源广泛，市场需求大，生产工艺比较简单可靠，适合各类制药企业生产。通过毕业设计使制药专业的学生初步地掌握制药工艺设计的一般程序和方法并具有一定的设计能力，对制药过程有更深的了解，为今后走向工作岗位打好基础。1.2 设计原则1.2.1 厂址选择据GMP规范，对于药厂的选择应考虑以下因素：环境、供水、能源、交通、自然条件、环保、符合城市发展规划、协作条件等。工业区应设在城镇常年主导风向的下风向 ，药厂厂址应设在工业区的上风位置，厂址周围应有良好的卫生环境，无有害气体、粉尘等污染源，也要远离车站、码头等人流、物流比较密集的区域。确定厂区后，据药厂的组成和使用需要，结合有关技术要求，遵循国家的方针政策，按照对药品生产质量管理要求，结合厂区的具体条件、厂区的卫生、防火技术要求等进行分析综合，做到工艺流程合理，总体布置紧凑，以达到投资省、建设周期短、生产成本低、效率高的效果。具体规范见医药工业洁净厂房设计规范。1.2.2工艺流程工艺流程设计是整个设计中最重要的一部分，是车间设计的核心，且是车间布置设计的依据，工艺流程的设计是否合理、可靠、先进，决定了车间设计的成败与否。本设计工艺流程的设计是在一些已投入生产的成熟的工艺流程的基础上，据GMP规范和具体生产需要，进行的一些改造和完善，且对不同的剂型进行不同的工艺路线设计。1.2.3设备的选型在制剂生产中，设备对工艺的先进性，对洁净影响都很大。对设备的选择除了材质外，还要尽量选择密闭、自动化、联动化，以减少操作工序和操作人员，清楚污染来源，并且设备一定要便于清洗和拆除，这样才能符合GMP要求。据GMP规范，对于本厂品的制剂所需设备应满足以下规定：洁净室内应采用具有防尘、防微生物污染的设备和设施；设备的容量尽可能与生产的批量相适应；设备保温层表面必须平整、光洁，不得有颗粒性物质脱落，表面宜用金属外壳保护；对生产噪声、振动的设备，应分别采用消声、隔振装置，改善操作环境；设备应能满足产品验证的有关要求，合理设置有关参数的测试点。1.2.4制剂车间的布置据GMP规范，设计应遵循的原则有：车间应按工艺流程合理布局，布置合理、紧凑，有利于生产操作，并能保证对生产过程进行有效的管理。车间布置要防止人流、物流之间的混杂和交叉污染，防止原材料、中间体、半成品的交叉污染和混杂。做到人流、物流协调；工艺流程协调；洁净级别协调。车间应设有相应的中间贮存区域和辅助房间。厂房应有与生产量相适应的面积和空间，建设结构和装饰要有利于清洗和维护；车间内应有良好的采光、通风，按工艺要求可增设局部通风。1.2.5空调净化系统其首要任务是控制室内浮游微粒及细菌对生产的污染。使室内的生产环境的空气洁净度符合工艺要求，据GMP对洁净厂房的环境控制要求，做出相应措施。据药品生产环境对洁净度的具体分区，并确定换气次数。确立其他环境参数，如温度与湿度、洁净压力、噪声、新风量。1.2.6 设计准备设计开始前要充分查阅相关资料，做好笔记，纪录每天的进展。一是可以清晰地看到自己的设计进度，二是可以清楚地进行对照，较快速和明了地知道自己的遗漏和欠缺，可以及时地改进。第2 章生产工艺的选择2.1 工艺的意义 药品生产工艺流程设计的目的是通过图解的形式，表示出在生产过程中，由原、辅料制得成品过程中物料核能料发生的变化及流向，以及表示出生产中采用哪些药物制剂加工过程及设备（主要是物理过程、物理化学过程及设备），为进一步进行车间布置、管道设计及计量控制设计等提供依据。按GMP要求对不同的药物制剂型进行分类的工艺流程设计2.1 工艺技术方案2.1.1 一般规定1为了保证乳膏剂生产质量，防止生产环节对乳膏剂的污染，生产区域必须满足规定的环境参数标准2乳膏生产区域应以空气洁净度为主要控制对象，同时还要应对其温度、湿度、新鲜空气量、压差、照度、噪声等做出必要的规定，且要对起进行验证以满足GMP标准。2.2 工艺设计参数(1) 设计项目：年产10吨水杨酸乳膏剂的车间工艺设计(2) 产品名称： 水杨酸乳膏剂(3) 生产计划：1-12月生产水杨酸乳膏剂（10g/支）(4) 原料规格：水杨酸 99%（质量分数）；二甲基亚砜99%（质量分数）；单硬脂酸甘油 99%（质量分数）；十二烷基硫酸钠 90%（质量分数）；甘油 99%（质量分数）；羟苯乙脂 99%（质量分数） (5) 产品规格：水杨酸乳膏剂（10%）(6)设计参数：年生产时间：2400h(300天) 年生产能力：水杨酸乳膏10吨2.3生产过程简述2.3.1 软管的选择 乳膏的容器时药用软管，软膏剂对灌装使用的软管有严格的要求；软管的材料与软膏机制不能发生理化作用，不能经挤压后有回吸现象，管内壁要求干净清洁，管壁要求不透气，管外壁能容易涂上色彩鲜艳的图案和商标，而且不易脱落。目前常用的软管有内壁涂膜铝管，塑料管和复合材料管。过去曾用过的铝锡管等落后的包装材料已淘汰不在使用。 常用的药用软管的规格及尺寸 直径/mm管长/mm241014 11 13 16 19 50 62 84 96本设计根据生产规格需要选用10/g 16/mm 84/mm的内壁涂膜铝管。2.3.2 乳膏的生产2.3.2.1工序 此次乳膏剂采用 基质制备、主药制备、混合制备、灌装、装盒、贴标、装箱、成品检验等2.3.2.2基质制备凡士林、石蜡等油性基质在低温时常处于半固体状态，与主药混合之前需要加热减低其黏稠度。一般采用蛇管蒸汽加热器加热，在蛇管加热器中央安装有一个浆式搅拌器，低粘稠基质被加热后一般使用真空管将其从加热灌底部吸出，而后进行下一步的处理。在其制备过程中需要充分加热、保温和搅拌，才能保证基质的完全熔融。2.3.2.3主药制备本设计所用水杨酸为工厂生产水杨酸2.4 工艺研究2.4.1处方的组成水杨酸10g，单硬脂酸甘油酯7g，硬脂酸10g白凡士林12g，液状石蜡10g，甘油12g，十二烷基硫酸钠10g，尼泊金乙酯0.1g,纯化水29ml制备：将水杨酸研细后过刷，备用。称取处方量的单硬脂酸甘油酯.白凡士林及液状石蜡，加热熔化得基质A；另将甘油及纯化水加热至90，再加入十二烷基硫酸钠及尼泊金乙酯，溶解后得基质B；在加温（80左右）下将基质B与基质A混合.搅拌，直至冷凝，及得乳白色细腻的基质C.将研细的水杨酸加入基质中搅拌均匀，即得。2.5工艺流程图2.5.1生产工艺流程图 清洁区油性基质外包装标签检验内包装批号.装量消毒乳化剂药用软管配制消毒乳化制膏灌装封口灭菌成品表2-1工艺流程图第3章 物料衡算3.1 生产能力计算根据设计任务，除去季保养、月保养、修理、放假等总计65天，则年工作日为：365-65 =300天根据生产需要，本设计定1天（8小时）为一生产日，生产一批产品，则每批的生产能力为1000103300=3334 .每支规格为10g则每批乳膏剂的重量为3334支10g =33340g=33.34kg。 3.2 质量守恒定律质量守恒定律是“进入一个系统的全部物料量必等于离开这个系统的全部物料量，再加上过程中损失量和在系统中积累量。”依据质量守恒定律，对研究系统作物料衡算，可用下式表示：G进=G出+ G损+G积 （3-1）式中 G进输入物料量总和； G出离开物料量总和； G损总的损失量； G积系统中积累量。由设计任务书知,在1-12月份生产水杨酸乳膏产品的规格10% 10g/支 水杨酸浓度99% .单硬脂酸甘油酯99%.十二烷基硫酸钠90%.甘油99%.硬脂酸99%.白凡士林99%，液状石蜡99%.3.2.1一天的理论用量水杨酸：33.3410%=3.334kg单硬脂酸甘油酯：33.347%=2.334kg十二烷基硫酸钠：33.3410%=3.334kg甘油：33.3412%=3.995kg硬脂酸：33.3410%=3.334kg白凡士林：33.3412%=3.995kg液状石蜡：33.3410%=3.334kg尼泊金乙酯：33.340.1%=0.033kg纯化水：33.3429%=9.666kg3.2.2一天的实际用量由于配料罐的回收率为99.5% 胶体磨回收率99.5%水杨酸 33.3410%99%99.5%=3.384kg单硬脂酸甘油酯：33.347%99%99.5%99.5%=2.381kg十二烷基硫酸钠：33.3410%90%99.5%99.5%=3.741kg甘油： 33.3412%99%99.5%99.5%=4.082kg硬脂酸：33.3410%99%99.5%99.5%=3.400kg白凡士林：33.3412%99%99.5%99.5%=4.082kg液状石蜡：33.3410%99%99.5%99.5%=3.741kg尼泊金乙酯：33.340.1%99.5%99.5%=0.0336kg纯化水：33.3429%99%99.5%99.5%=9.864kg3.2.3一天的实际损耗 水杨酸规格为99%的损耗 实际量-理论量=3.384-3.334=0.05kg单硬脂酸甘油酯规格为99%的损耗：实际量-理论量=2.381-2.334=0.047kg十二烷基硫酸钠规格为90%的损耗实际量-理论量=3.741-3.334=0.407kg甘油规格为99%的损耗：实际量-理论量=4.082-3.995=0.087kg硬脂酸规格为99%的损耗实际量-理论量=3.400-3.334=0.066kg白凡士林规格为99%的损耗：实际量-理论量=4.082-3.995=0.087kg液状石蜡规格为99%的损耗实际量-理论量=3.741-3.334=0.407kg尼泊金乙酯：实际量-理论量=0.0336-0.0333=0.0003kg纯化水：实际量-理论量=9.864-9.666=0.198kg故一天的总损耗为：水杨酸损耗+单硬脂酸甘油酯损耗+十二烷基硫酸钠损耗+甘油损耗+硬脂酸损耗+白凡士林损耗+液状石蜡损耗+尼泊金乙酯损耗+纯化水损耗=0.05+0.047+0.407+0.087+0.066+0.087+0.407+0.0003+0.198=1.3493kg表3.1进出反应釜的物料衡算表（千克/天）输入/kg损耗/kg输出/kg原料水杨酸3.3840.053.384单硬脂酸甘油酯2.3810.0472.381十二烷基硫酸钠3.7410.4073.741甘油4.0820.0874.082硬脂酸3.4000.0663.400白凡士林4.0820.0874.082液状石蜡3.7410.4073.741尼泊金乙酯0.03360.00030.0336纯化水9.8640.1989.864第4章 设备设计和选型4.1 反应釜设计计算4.1.1 反应釜（转化器）釜体计算水杨酸乳膏因采用设备上用到了加热罐，本次设计用反应釜代替。水杨酸乳膏一次投入完成配料，所以在计算时应取实际的纯化水计算即986.4L，由于我国反应釜生产厂家较多，技术也较成熟。大型罐可按其每次的容量值直接去设备厂选型。a、 确定筒体和封头型式从工艺参数来看，所列出的工作压力及温度以及该设备之工艺性质，可以看出它是属于带搅拌的常压反应釜类型，根据惯例，选择圆柱形筒体和椭圆形封头。b、 确定筒体和封头直径首先计算加入反应釜物料的总体积，计算份额最多的主要进料，其他的物料可忽略不计；再计算反应后体积变化，其中纯化水为主要成分，下面以水杨酸乳膏每批（一天）的计算为基准。表4.1水杨酸乳膏中主要成分的质量，体积物质质量（kg）密度(k/m3)体积(m3)纯化水9.8610000.00986V0=0.00986又因投料后体积略有增大，还有其他进料的估算，故操作容积V0取1m3。设备容积V与操作容积V0的关系为V0=V，因配液过程中无泡沫或沸腾情况，粘度也不大，故取装料系数=0.8，故设备容积V=V0/=1 /0.8=1.25m3，1.25m3。对于带搅拌器的反应釜来说，设备容器V为主要的决定参数。由于搅拌功率与搅拌直径的五次方成正比，而搅拌器的直径往往需随容器直径的加大而增大，因此在同样的容器下，反应釜的直径不宜太大。根据化工设备设计基础表51几种反应釜的H/值如下表4.2所述：表4.2几种反应釜的H/Di 值 种类釜内物料类型H/ Di值一般反应釜液-固相或液-液相物类1-1.3气-液相物料1-2发酵釜类1.7-2.5从上表可看出H/值为1-1.3，设备容积为1.25m3，考虑到容器不大，可取H/=1，这样可使直径不至太小。反应釜直径计算式如下： （4-1）圆整至公称直径标准系列，取=1100mm。封头取相同的内径，其曲面高度根据化工设备机械基础表16-6查得=275mm，直边高度根据化工设备机械基础表16-6，初步取为40mm。c、确定筒体高度当Dg=1100mm，直边高度h2=40mm时，从化工设备机械基础表16-6 中查的椭圆形封头的容积=0.212，从化工设备机械基础表16-5查的筒体每一米高的容积=0.950，则筒体高度估算为：H=(V-)/=(1.25-0.212)/0.9501.09（m） （4-2）圆整，取H=1.1m，于是H/=1100/1100=1,与选定的1相符合，符合要求4.1.2 确定夹套a、确定夹套直径,根据化工设备机械基础表18-3，即如下表4.3所述：表4.3 夹套直径与筒体直径的关系(mm)500600700180020003000 +50 +100 +200从表4.3得=+100=1100+100=1200mm,符合压力容器公称直径。夹套封头也采用椭圆形，并与夹套筒体取相同直径。b、确定夹套高度夹套高度主要取决于传热面积A的要求，夹套的高度一般不应低于料液的高度，以保证充分传热。夹套筒体的高度估算如下： =（V- ）/=（0.81.25-0.212）/0.950=0.829(m)圆整，则取为800mm。c、校核传热面积当=1100mm时，根据化工设备机械基础表16-5、16-6查得：筒体每一米高的内表面积=3.46，以内径为公称直径椭圆形封头的内表面积=1.45，则有：F=+=1.45+0.83.46=4.22（）为计算所得的传热面积。取传热面积为4.22m2,则夹套的高度为：=（F-）/F1=（4.22-1.45）/3.46=0.8005m0.8m。 （4-3）因为夹套的高度高于料液的高度，所以满足设计要求。估计未被夹套保护的筒体高度为则Ho=H-=1100-800=300mm，符合夹套与筒体法兰之间的经验距离，而此部分的表面积也是反应釜向空气散热面积为0.33.46=1.038m2，取反应釜向空气散热面积为1.1m2。（反应釜见附图）4.1.3 釜体及夹套的计算a、确定夹套的材料以及内筒和夹套的受力分析 选用Q235A（即A3钢）为夹套材料，釜体内筒工作压力0.2 MPa，夹套内工作压力0.3 MPa，则夹套筒体和夹套封头为承受0.3 MPa内压，而内筒的筒体和下封头为既0.2 MPa内压，同时又承受0.3 MPa外压，其最恶劣的工作条件为：停止操作时，内筒无压而夹套仍有蒸汽压力，此时内筒承受0.3 MPa外压。b、计算夹套筒体、封头厚度夹套筒体与内筒的环焊缝，因无法探伤检查，故根据化工设备机械基础表14-4即下表4.4所述：表4.4焊缝系数接头型式焊缝系数全面无损探伤局部无损探伤不做探伤双面焊或相当于双面焊的全焊透对接焊缝1.000.85等势板的单面对接焊缝0.900.80不带垫板单面的环向对接焊缝0.60查得=0.60，从安全计算考虑夹套上所有焊缝均取=0.60，封头采用由钢板拼制的标准椭圆形封头，材料均为A3钢，查手册得A3钢设计温度为常温下的许用应力 t=113MPa，选取夹套设计内压力P=0.3 MPa。又因为上述已经求得夹套的公称直径为1200mm,根据化工设备机械基础表14-5 即下表4.5所述：表4.5钢板厚度常用规格及其负偏差（mm）钢板厚度2、2.2、2.52.8、3.0、3.2、3.5、3.8、4.04.0、5.0、5.56、78、9、10、12、14、16、18、20、22、2526、28、3032、3436、4042、46、5052、56、60负偏差0.20.30.50.60.80.91.01.11.21.3选取钢板厚度负偏差=0.6根据化工设备机械基础表14-6即下表4.6所述：表4.6腐蚀裕量（mm）介质对容器器壁腐蚀速度腐蚀裕量单面腐蚀双面腐蚀小于或等于0.05mm/年120.050.10mm/年24大于0.10mm/年根据腐蚀速度和使用期限决定考虑到反应器为主要容器，一般使用寿命按照20年计算，且盐酸辛可卡因原料危险品标志是Xn，危险类别码是2241，安全说明是2639，综合考虑，选择单面腐蚀2故夹套厚度计算如下：d2.93+0.6+2=5.53（mm）夹套头的厚度计算如下：=2.92+0.6+2=5.52（mm）圆整至钢板规格厚度并查阅封头标准，夹套筒体与封头厚度均取为d =6mmc、计算内筒筒体厚度承受0.2MPa内压时筒体的厚度：1.26+0.6+2=3.86（mm）式中0.85（双面对接焊，局部无损探伤由，表4.4查得）承受0.3 MPa外压时筒体的厚度：因内筒筒体受双面腐蚀作用，由表4.4、表4.5可选取c1=0.6mm，c2=4mm，为简化起见，首先假设8mm，则筒体有效壁厚e =80.64=3.4(mm) （4-4）由于夹套顶部距容器法兰实际定为150mm，因此内筒体承受外压部分的高度为H-150，并以此决定LD0及D0e之值：1100+28=1116（mm）内筒受外压作用的计算长度L为被夹套包围的筒体部分加椭圆形型封头高的13。L=H-150+ =1100-150+25+275=1066.67（mm）式中：椭圆封头直边高度，根据=1100mm、=8mm从化工设备机械基础表167查得=25mm椭圆封头曲面高度，根据=1100mm、=8mm从化工设备机械基础表166查得=275mm因此 LD0=1066.6711160.96；D0e=11163.4328由化工设备机械基础图154 查的A=0.00027，据此查化工设备机械基础图155 得B=38，则许用压力可计算如下：= =0.12MPa0.3 MPa因此，当名义厚度为8mm时，不能满足稳定要求。在假设，e =100.84=5.2mm，而LD0=1082/11200.97；D0e=1120/5.2215由化工设备机械基础图154查的A=0.0005，据此查化工设备机械基础图155得B=70，则许用压力可计算如下： =0.325MPa0.3MPa因此名义厚度时，筒体能满足0.3MPa外压要求。由于筒体既可能承受内压，又可能只承受外压。因此筒体壁厚应选两者中之较大值，即确定筒体厚度为10mm。a、 确定内筒封头厚度承受0.2MPa内压=+4=1.26+0.6+4=5.86(mm)承受0.3MPa外压，设=10mm，则e =100.84=5.2mm，而A=0.00064由化工设备机械基础图155查得B=90 ,则=0.46 MPa0.3 MPa满足稳定要求。4.1.4 零部件选用和设计（1）容器法兰因设备公称直径=1100mm设备操作温度100，筒体内操作压力为0.3MPa，则所需法兰的公称直径必须为1100mm，结合化工设备机械基础表16-10：各类压力容器法兰使用范围查得该设备使用甲型平焊法兰（JB/T4702-2000）最为合适，选定该法兰后，又因为在此范围内，甲型平焊法兰的公称压力仅有两种选择一种是0.25MPa，一种是0.59MPa，再根据化工设备机械基础表16-9：法兰、双头螺柱、螺母材料表以及表16-12：甲型平焊法兰的公称压力与允许工作压力表，结合筒体内操作压力为0.3MPa、操作温度100，发现在公称压力为0.25MPa的情况下，无论选用哪种法兰材料，在操作温度100的情况下，无法满足筒体操作压力设计需要，因此，因选用0.59MPa的规格，综合考虑，选定法兰材料为A3R，此时，在公称压力=0.59MPa的情况下的A3R甲型平焊法兰在100时的允许工作压力为0.5MPa，因0.5MPa0.3MPa，所以满足设计需要，并从表16-9 中可查得，甲型平焊法兰的双头螺柱的材料为A3、螺母的材料为A2、因法兰的为1100mm，根据化工设备机械基础表16-13 ：甲型平焊法兰的尺寸表中查得在公称压力=0.59MPa的情况下，需要规格M20的螺柱44个。根据原料水杨酸危险类别码在2241这个范围内的特性，根据化工设备机械基础表16-8 ：垫片选用表，选择石棉橡胶垫片和凹凸面密封。（2）容器的开孔为了使设备能够正常操作和维修，在筒体和封头上需要有各种开孔。当采用局部补强时，筒体及封头开孔的最大直径，不允许超过以上数值：筒体内径1500，孔最大直径d，且d500mm； 因设备直径为1100mm，所以有d=550，且d500mm解得设备开孔的最大直径d500mm。人孔的确定 因为当设备直径超过了900mm，应开设人孔，人孔的形状有圆形和椭圆形两种。圆形人孔的直径一般为450600mm，一般情况下容器直径大于1000-1600mm时选用450人孔，公称压力=0.59MPa，根据化工设备设计基础表2-29综合考虑，选用公称直径DN=450mm的回转盖人孔（标准号：JB580-79）平面A型。该人孔标记为：AIVPN0.6DN450 JB580-79标记中第一项是人孔法兰和法兰盖的密封型式，A为平面型；B为榫槽型；C为凹凸型。第二项是材料类别，标记符号见下表4.7表4.7标记符号标记符号人孔各零件所用材料接管与法兰盲板螺栓螺母Q235-AF20Q235-AFQ235-AFQ235-A20Q235-AQ235-AQ235-A203530Q235-A203530第三项是人孔主要零件所适用的公称压力第四项是人孔的公称直径，即人孔筒节的内径、本设计DN=450mm，用10mm钢板卷制。第五项是人孔标准号人孔的补强由于人孔的筒节不是采用无缝钢管，故不能直接选用补强圈标准。本设计选用的人孔筒节内径d=450mm,厚=10mm，补强圈尺寸确定如下：内径=484mm，外径=760mm补强圈厚度估算：=8.80mm考虑到稀配罐罐体与人孔筒节都有一定的壁厚裕量，故补强圈取8mm厚。视镜选用凸缘构成的视镜即不带颈视镜，因它结构简单，不易粘料，有比较宽阔的视察范围。（3）支架支架的选择反应釜因需外加保温，故选用A型悬挂式支座支架的负荷与个数支架的负荷估算：稀配罐的总质量：=+ 式中：筒体质量封头质量夹套壳体 夹套封头 料液质量 附件质量a、 筒体质量筒体厚度为=10mm，筒体公称直径= 1100mm，查化工设备机械基础表16-5可有：每米质量=274kg/m= H=2741.1=301.4(kg)b、 封头质量封头厚度=10mm，封头公称直径= 1100mm，直边高度=40mm，查化工设备机械基础表16-7可有：每米质量=116kg/m=2=2116=232(kg)c、 夹套壳体夹套的公称直径=1200mm，夹套高度H=0.8m，夹套筒体厚度d =6mm，查化工设备机械基础表16-5可有：每米质量=178kg/m=H=1780.8=142.4(kg)d、 夹套封头封头厚度d =6mm，夹套封头的公称直径=1200mm，直边高度=25mm，查化工设备机械基础表16-7可有：每米质量=89.2kg/m=89.2kge、料液质量=f、附件质量 包括：电动机、减速机、搅拌装置、法兰、保温层等附件重量电动机和减速机总重约400kg，搅拌装置约50kg 筒体法兰约重 150kg，保温层约100kg，人孔约重100kg，其他接管附件总和按约重200kg计，由此：=400+50+150+100+100+200=1000kgg、设备总重量=+ =301.4+232+142.4+89.2+1000+1000=2765（kg） （4-5）即总重力为28KN。负荷较小，反应釜安装四个支座，但按两个支座承载计算，查化工设备机械基础表16-18 ，选用承载能力为14.7kN的支座两个支座。4.1.5 搅拌器选形因为原料乳化剂易溶于水（1份该品溶于0.5份水），考虑到此设计乃加热罐配制，料液层比较高，为了将物料搅拌均匀，故采用单层桨式搅拌器，安装位置如下：一层安装在下封头焊缝线高度上。 考虑到桨式搅拌器直径D约取反应釜内径的，不宜过大的因素，因反应釜的公称直径为1100mm，故桨式搅拌器直径D选取的范围在：=366.7mm733.3mm，且因为搅拌器的消耗功率与桨叶直径的五次方成正比，故在此范围内，故选定桨式搅拌器直径D=385mm。4.1.6 计算搅拌器的转速粒子悬浮临界转速可采用下面的公式进行计算：nc=(dt/d)ag0.45(s-L)0.450.1ds0.2(100R)0.13/d 10.85L0.55式中：ds固体颗粒直径m,s固体颗粒密度kg/m3,L液体密度kg/m3 ，液体粘度pas，d搅拌直径m，d1搅拌釜内径m，g重力加速度m/s ，R固体对液体的重量比。和a是与叶轮形式和安装位置有关的系数。一般取12，a近似取1.4，查资料计算得n=80r/min 4.1.7 搅拌轴的直径计算考虑到温度以及基质腐蚀，且釜内物料不允许被铁离子污染的因素，搅拌轴材料选用不锈耐酸钢1Cr18Ni9Ti ，圆钢冷拉，GB905-82，其直径一般在8250mm。搅拌轴的直径可按下式估算：dA式中p轴传递的功率，kw；n轴的转速，r/min；d轴的最小计算直径，mm；A随许用剪应力变化系数；轴材料的许用剪应力，MPa。根据化工设备设计基础表5-12 ：几种常用轴材料的和A值的表中，查得材料1Cr18Ni9Ti其=1525MPa. A=148125，结合操作条件、轴径大小等实际情况综合考虑，取15MPa为宜；故随许用剪应力变化系数A取147，搅拌器由于摩檫损耗功率不大，选用电动机（YB-5.5）功率： =5.5kw，为电动机的功率，轴的转速n=80r/min,故搅拌轴的直径：dA=147=60.2mm，考虑到开链键、钻孔、轴径要适当加大，为了选用标准机械密封件，并和减速机轴径一致，搅拌轴直径取69mm。4.1.8 密封形式选择选择机械密封，它的功耗小、泄露低、密封性能可靠，使用寿命长。本设备采用单端面，小弹簧，平衡形，其标准号为HG21571-95。4.1.9 计算电机功率电动机的功率主要根据搅拌功率及传动装置的传动效率等而定，此设计的工艺要求中搅拌所需的功率P=5.5kw，通常已考虑到物料搅拌启动时的需要，但根据化工计算所得到的搅拌轴计算功率有时与实际情况出入较大，传动效率根据所选减速装置的类型的不同而不同，其数值可在减速机技术特性表查到。此外尚应考虑搅拌轴通过轴封装置时因摩擦而损耗的功率等因素，因此，反应釜搅拌所需电动机的功率P可由下式表示：P=，式中工艺要求的搅拌功率，kw传动装置的总效率，包括减速装置、搅拌轴功率计算误差、轴封摩擦损耗和其他损耗。已知工艺要求的搅拌功率为5.5kw，假定传动装置的总效率为90%，则反应釜搅拌所需电动机的功率P=6.2(kw)4.1.10 电动机和减速机选型反应釜的电动机大部分与减速机配用，只有在搅拌转速很高的时候，才会有电动机不经减速而直接驱动搅拌轴。因此，电动机的选取一般应与减速机的选用配合考虑。在很多场合中，电动机与减速机配套供应，设计时可根据选定的减速机配套的电动机。已知搅拌轴转速n=80r/min,电动机使用功率=6.2kW，由此选择电动机，减速器形式：电动机（三相异步电动机YB132M-4 型，急隔暴型异步电动机，额定功率7.5kw，同步转速1500r/min.）；减速机（谐波减速机，额定功率6kw，同步转速1380r/min,立式，功称减速比为90，标准号为BLD-3）。4.1.11 机座与连轴器的选择由于反应釜传来的轴向力不大，故采用不带支撑的机座，其标准号为JQ-4。连轴器公称直径Dg为65mm，夹壳式其标准号为HG5-213-65。表4.8反应釜数据一览表配液釜材料不锈钢 釜内压力（MPa）0.2 釜外压力（MPa）0.3釜内温度25夹套内温度110加热形式夹套加热加热介质水蒸气筒体高度（mm）1100筒体直径 (mm)1100筒体壁厚 (mm)10夹套高度 (mm)800夹套直径 (mm)1200夹套壁厚 (mm)6封头直边高度 (mm)40封头曲面高度 (mm)275筒体封头壁厚 (mm)10封头容积 (m3)0.212操作容积 (m3)1反应釜容积 (m3)1.25搅拌器型式桨式搅拌器直径 (mm)385搅拌轴直径 (mm)694.2 乳膏生产中其他主要设备的选取4.2.1 电加热搅拌桶 型号： 50L100L电加热搅拌桶主要参数： 容量：100L；加热面积：0.75；搅拌转速：60r/min 外型尺寸：500mm1500mm780mm 生产单位：广州市南方轻工机械有限公司 主要特点：具有节能、消声、耐腐、生产能力强、清洗方便等优点。搅拌电机为无极变速，恒温控制系统。4.2.2 配制罐型号：100L200L配制罐生产单位：温州天富机械有限公司主要参数：容积：200L; 内直径:700mm ;外直径：800mm；内高：500mm;总高：1650mm。主要特点：所有接口处采用圆角过渡焊接，无死角、易于清洗，保温采取聚氨酯整体发泡，附件配置可根据要求配置CIP清洗口，无菌空气呼吸口，入孔、温度计、取样口，进料口、备用口等。4.2.3胶体磨 型号：L50-L100TFJM胶体磨生产单位：温州天富机械有限公司主要参数：粒径2um；产量：0.010.050.53t/h;功率：0.75/1.15.5kw；电压：220/380380V；转速：2900r/min;内口径：5/8lin;外口径：1/42in；冷却水口径：01/4in；重量：40180kg.主要特点：性能稳定、操作方便、效率高具有良好的耐腐性和耐磨性.4.2.4泵 型号：TFZZP20凸轮转子泵 生产单位：温州天富机械有限公司 主要参数：排量：20L；管径：2mm 主要特点：对物料的处理特别缓和，运输速率可调，也可用来做计量泵.4.2.5灌装机型号：BGFL-80铝管灌装封尾机生产公司：上海三槐包装有限公司主要参数：功率：1.5kw；软管规格：1638mm；生产能力80支/min；标定位精准度：1.5mm；灌注定量精准度：0.2%0.5%主要特点：微电脑控制，变频调速，色标定位准确，灌注定量准确，尾管打码。第5章 车间布置设计5.1 车间布置概述车间布置设计的任务 就是合理安排全车间的设备及一切辅助设施和配置车间厂房等。车间布置设计是车间工艺设计的两个重要环节之一，它还是工艺专业向其他非工艺专业提供开展车间设计的基础资料之一 。一个布置不合理的车间，基建时工程造价高，施工安装不便，车间建成后又会带来生产和管理问题，造成人流和物流紊乱，设备维护和检修不便等问题。因此，车间布置设计时应遵守设计程序，按照布置设计的基本原则，进行细致而周密的考虑。医药工业制剂洁净车间设计除需遵循一般车间常用的设计规范和规定外，还需遵照医药工业洁净厂房设计规范和药品生产质量管理规范进行车间设计。5.1.1 车间组成车间一般由生产部分、辅助生产部分和行政生活部分组成。 产部分包括生产区、洁净区及洁净室。 辅助生产部分包括物料净化用室，原辅料外包装清洁室，包装材料清洁室，灭菌室；称量室，配料室，设备容器具清洁室，清洁工具洗涤存放室，洁净工作服洗涤干燥室；动力室（真空泵盒压缩机室），配电室，分析化验室，维修保养室，标签管理室,通风空调室，原料、辅料和成品仓库等。生活、行政部分。包括人员净化室有：雨具存放间、管理间、管理间、换鞋室、存外衣室、盥洗室、洁净工作服室、空气吹淋室等；生活用室包括办公室、会议室、卫生间、淋浴室与休息室，女工保健室和吸烟室等。 其他特殊用房。车间布置设计就是把上述各设施、车间各工段进行组合布置，并对车间内各设备进行布置和排列。5.2 设计依据（1）工艺流程设计（2）物料衡算数据（3）设备选型数据5.3 车间的总体布置本设计按照生产过程中所使用、产生和贮存的物质，按照上述设计规范确定了车间火灾危险性类别为，属于甲级。5.3.1车间厂房的组成形式厂房组成形式有集中式和单体式。“集中式”是指组成车间的生产、辅助生产和生活-行政部分集中安排在一栋厂房中；“单体式”是指组成车间的一部分或几部分相互分离并分散布置在几栋厂房中。由于本设计的车间生产规模属于中小型，车间各工段联系紧密，且生产特点（主要指防火防爆等级和毒害程度）无显著差异，故采用集中式布置形式。5.3.2 厂房的层数和高度根据工艺流程的需要，防火级别、综合考虑占地和工程造价，厂房采用单层。根据设备的尺寸及工艺安装和检修要求，厂房的高度宜为4.5m。5.3.3 厂房平面和建筑模数制厂房的平面形式主要有长方形、L形、T形、形，其中长方形厂房具有结构简单、施工方便、设备布置灵活、采光和通气效果好等优点，因此本设计采用长方形。因本设计采用单层厂房结构，所以单层厂房应尽可能符合建筑模数制的要求。工业建筑模数制的基本内容是：基本模数为100mm，建筑物的有关尺寸应是基本模数的倍数；门、窗和墙板的尺寸，在墙的水平或垂直方面的尺寸均为300mm的倍数；一般采用6m柱距（或6-6的柱网），若柱网的跨度因生产及设备要求必须加大时，一般不应超过12m。此设计中按车间距为6m，跨距按6m布置。5.4 车间平面布置（1）厂房总平面面积根据投资省、上马快、能耗少、工艺路线紧凑等要求，参考国内外新建的符合GMP厂房的设计，制剂车间以建造单层大框架、大面积的厂房最为合适。又根据制备水杨酸乳膏的单元操作以及所要用到的设备选型的大小、尺寸，此设计中按车间距为6m，跨距按6m布置，厂房的总平面面积为5436（）（2）洁净室车间平面布置走廊：3m，墙壁厚0.3m10万级洁净区：缓冲、男二更、洗手消毒、贮料称配、女二更、洗衣、整衣、洁具室、工具清洗，工具存放、灌装封尾、化验；面积为223，10万级走廊面积为：75普通洁净区：缓冲、旋盖、冷却上瓶、标签管理室、外清外包、检验、理管、中转库、不合格存放、办公、发电、空调。面积为262.5，普通洁净区：67.55.5 制剂洁净厂房布置设计在满足工艺条件的前提下，为提高净化效果，有空气洁净度要求的房间宜按下列要求布置：（1）空气洁净度的房间或区域布置人最少到达的地方，并靠近空调机房，布置在上风侧。（2）原材料，半成品和成品分别设置在待验室，合格品区和不合格区。（3）合理安排生产辅助区。（4）卫生通道与洁净室分层设置。（5）物料净化与人员净化流程人员净化流程：出进气闸室 空气吹淋室乳膏剂生产区穿洁净服换鞋卫生间浴室脱外衣洗手手消毒图5.1人员净化程序5.6 车间布置的方法、步骤和成果车间布置一般是根据已经确定的工艺流程和设备，车间在总平面图中的位置、车间防火防爆等级和建筑结构类型，非工艺专业的设计要求等。车间平面图是表示车间的生产和辅助设备以及非生产部分在厂房建筑内外布置的图样，它是车间平面布置设计的主要成果。第6章 生产车间空调净化系统的设计6.1 空气净化系统的设计6.1.1 设计参数（一）室内温湿度根据产品的吸湿性和操作人员的服装以及设备的热负荷等情况及经济效果，此乳膏生产车间确定的温湿度为：夏季为22-26，冬季18-24，相对湿度为45%-55%。（二）洁净室换气次数一般而言，100级洁净室的换气次数要达到垂直层流0.3m/s，水平层流的房间断面风速取0.4m/s ，洁净度1万级的换气次数为20次/h，洁净度10万级的换气次数为15次/h，洁净度30万级的换气次数12次/h ，不同洁净级别的换气次数如下表6.1 ：表6.1换气次数洁净度100级10000级100000级段面流速（m/s）垂直0.3m/s，水平0.4m/s换气次数（次/h）30040050802050（三）洁净室压力为使室外污染空气不渗入洁净室，洁净室必须维持一定的正压，洁净室和邻室的压差不小于4.9Pa，洁净室与室外的压差不应小于9.81Pa。此车间设计不同洁净级别区域之间的正压差为12.45Pa。6.1.2 风量计算（一）生产工艺平面图及技术要求从车间平面图中可以了解到洁净区的范围、设备布置、人员分布、人流和物流路线、空调机房位置，从工艺技术要求中可了解到洁净级别、洁净区域高度、有无温湿度要求等。在保证空调净化效果，同时节约能源，降低成本。从车间平面图知（厂房高度为4.5m），各洁净室的面积约为：10万级洁净区：223+75=298 体积：=2984.5=1341 洁净室总面积为：298m2，（二）风量计算净化空调的设计计算主要包括冷热负荷和风量平衡两大部分，前者是确保室内温湿度满足要求，而后者则与换气次数、工作区截面风速、静压差和新风量密切来联系，从中也可以看到风量平衡计算直接影响洁净区内的洁净度。风量是设计的关键，合理的风量+高效过滤器+合理气流组织就能得到好的洁净度；只有足够的风量，加以空调设备冷却量足够的处理能力，才能达到要求的温湿度。送风量：（1）由换气次数计算乱流洁净室送风量L1，均按其换气次数计算：L1=nV 式中 n换气次数，次/h；V洁净室的体积，m3。（2）由工作区截面风速计算单向流洁净室送风量L2均按其工作区截面风速计算： 式中 全室单向流量，工作区截面平均风速m/s。若为局部单向流，则应考虑速度衰减率。F室截面积，（3）由冷热负荷计算如果洁净室的余热量很大，则送风量L3一般按夏季最大室内冷负荷由下式计算： 式中，室内总全冷负荷总显冷负荷，kw；室内空气焓值，KJ/Kg送风焓值，KJ/Kg室内温度，室风温度，c空气定压比热容，,其值一般取1.01空气密度，kg/，标准状况下一般取其值为1.02至于春、秋、冬季送风量一般比夏季少20%-50%，除非特殊情况，不再计算（4）由湿负荷计算如果洁净室的余湿量很大，该洁净室必须除湿，则其送风量按其最大散湿量由下式计