制药工程工艺设计第二章-工艺流程设计.ppt
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1、第二章工艺流程设计第二章工艺流程设计第二章工艺流程设计第二章工艺流程设计基本要求:基本要求:(1)了解工艺流程是车间设计的关键步骤;)了解工艺流程是车间设计的关键步骤;(2)掌掌握握流流程程设设计计的的程程序序和和方方法法,会会选选定定判判据据进进行方案比较;行方案比较;(3)从从回回收收、套套用用、节节能能、安安全全、控控制制等等方方面面,掌握流程技术处理、完善流程的方法;掌握流程技术处理、完善流程的方法;(4)掌掌握握各各种种流流程程图图。特特别别是是带带控控制制点点流流程程图图的的内容和绘制方法。内容和绘制方法。第二章工艺流程设计第二章工艺流程设计第一节、概述第一节、概述一、工艺流程设计
2、的重要性一、工艺流程设计的重要性工艺流程设计是车间工艺设计的中心与核心。工艺流程设计是车间工艺设计的中心与核心。包包括括实实验验工工艺艺流流程程和和生生产产工工艺艺流流程程设设计计两两部部分分。对对于于国国内内已已大大规规模模生生产产、技技术术比比较较简简单单以以及及中中试试已已通通过过的的产产品品,其其工工艺艺流流程程设设计计一一般般属属于于生生产产工工艺艺流流程程设设计计;而而对对于于只只有有文文献献资资料料依依据据、国国内内尚尚未未进进行行实实验验和和生生产产以以及及技技术术比比较较复复杂杂的的产产品品,其其工工艺艺流流程程设计一般属于实验工艺流程设计。设计一般属于实验工艺流程设计。二、
3、工艺流程设计的任务和成果二、工艺流程设计的任务和成果、工艺流程设计的任务、工艺流程设计的任务(1)确确定定流流程程的的组组成成(单单元元反反应应和和单单元元操操作作内容及连接)内容及连接)(2)确确定定载载能能介介质质(蒸蒸汽汽、水水、冷冷冻冻盐盐水水、压压缩空气及真空缩空气及真空)的技术规格和流向的技术规格和流向(3)确确定定生生产产控控制制方方法法(工工艺艺参参数数的的检检测测点点、仪表安装位置仪表安装位置)(4)确定)确定“三废三废”的治理方法的治理方法(5)制定安全技术措施)制定安全技术措施对对生生产产过过程程中中(特特别别是是停停水水、停停电电、开开车车、停停车车以以及及检检修修等等
4、过过程程中中)可可能能存存在在的的安安全全问问题题,应应确确定定预预防防、预预警警及及应应急急措措施施,如如报报警警装装置置、事事故故贮贮槽槽、防防爆爆片片、安安全全阀阀、泄泄水水装装置置、水封、放空管、溢流管等措施。水封、放空管、溢流管等措施。(6)绘制工艺流程图)绘制工艺流程图PID(pipingandinstrumentdiagram)图图(7)编写工艺操作方法)编写工艺操作方法在在设设计计说说明明书书中中阐阐述述从从原原料料到到产产品品的的每每一一个个过过程程的的具具体体的的生生产产方方法法,包包括括原原辅辅料料及及中中间间体体的的名名称称、规规格格、用用量量;工工艺艺操作条件操作条件
5、(如温度、时间、压力等如温度、时间、压力等);控制方法;设备名称等。;控制方法;设备名称等。、工艺流程设计的成果、工艺流程设计的成果(1)初步设计阶段工艺流程设计的成果:)初步设计阶段工艺流程设计的成果:、初步设计阶段带控制点的工艺流程图、初步设计阶段带控制点的工艺流程图、工艺操作说明、工艺操作说明(2)施工图设计阶段的工艺流程设计成果)施工图设计阶段的工艺流程设计成果施施工工图图阶阶段段的的带带控控制制点点工工艺艺流流程程图图即即工工艺艺管管道道及及仪仪表表流流程程图图(pipingandinstrumentdiagram,PID)。两两者者的的要要求求和和深深度度不不同同,施施工工阶阶段段
6、的的带带控控制制点点流流程程图图是是根根据据初初步步设设计计的的审审查查意意见见,并并考考虑虑到到施施工工要要求求,对对初初步步设设计计阶阶段段的的带带控控制制点点工工艺艺流流程程图图进进行行修修改改完完善善而而成成。两两者者都都要要作作为为正正式式设计成果编入设计文件中。设计成果编入设计文件中。三、工艺流程设计的原则三、工艺流程设计的原则、保证产品质量符合规定的标准。、保证产品质量符合规定的标准。、尽量采用成熟、先进的技术和设备。、尽量采用成熟、先进的技术和设备。、满足、满足GMP要求。要求。、使用尽可能少的能耗。、使用尽可能少的能耗。、尽量减少、尽量减少“三废三废”排放量。排放量。、具备开
7、车、停车、易于控制。、具备开车、停车、易于控制。、具有柔韧性,即在不同条件下、具有柔韧性,即在不同条件下(如进料组成和产品要求如进料组成和产品要求的改变的改变)能够正常操作的能力。能够正常操作的能力。、具有良好的经济效益。、具有良好的经济效益。、确保安全生产,以保证人身和设备的安全。、确保安全生产,以保证人身和设备的安全。第二节、工艺流程设计的基本程序第二节、工艺流程设计的基本程序一、对选定的生产方法进行工程分析及处理一、对选定的生产方法进行工程分析及处理对对中中、小小试试实实验验工工艺艺报报告告或或工工厂厂实实际际生生产产工工艺艺及及操操作作控控制制数数据据进进行行工工程程分分析析。在在确确
8、定定产产品品方方案案、设设计计规规模模及及生生产产方方法法的的条条件件下下,将将产产品品的的生生产产工工艺艺过过程程按按制制药药类类别别和和制制剂剂品品种种要要求求分分解解成成若若干干个个单单元元反反应应、单单元元操操作作或或若若干干个个工工序序,并并确确定定每每步步的的基基本本操操作作参参数数(又又称称为为原原始始信信息息,如如温温度度、压压力力、时时间间、进进料料速速度度、浓浓度度、生生产产环环境境、洁洁净净级级别别、人人净净物物净净措措施施要要求求、制制剂剂加加工工、包包装装、单单位位生生产产能能力力、运运行行温温度度与与压压力力、能能耗耗、型型式式、数数量量等等)和和载载能能介介质质的
9、的技技术术规格。规格。二、绘制工艺流程框图二、绘制工艺流程框图生生产产方方法法和和规规模模确确定定后后,即即可可绘绘制制工工艺艺流流程程框框(草草)图图,是是以以方方框框或或圆圆框框、文文字字和和带带箭箭头头的的线线条条的的形形式式定定性性地地表表示示出出由由原原料料变变成成产产品品的的生生产产过程。过程。三、进行方案比较三、进行方案比较 从从成成本本、收收率率、能能耗耗、环环保保、安安全全及及关关键键设设备备使使用用等等方方面面对对提提出出的的几几种种方方案案进进行行比比较较,从从中中确定最优方案。确定最优方案。四、四、绘制设备工艺流程图绘制设备工艺流程图(简图)(简图)五五、绘绘制制初初步
10、步设设计计阶阶段段的的工工艺艺管管道道及及仪仪表表流流程程图图(带带控制点流程图控制点流程图)设设备备工工艺艺流流程程图图绘绘制制后后,就就可可进进行行车车间间布布置置和和仪仪表表自自控控设设计计。根根据据车车间间布布置置和和仪仪表表自自控控设设计计结结果果,绘绘制制初初步步设设计计阶阶段段的的工艺管道及仪表流程图。工艺管道及仪表流程图。六、绘制施工图阶段的工艺管道及仪表流程图六、绘制施工图阶段的工艺管道及仪表流程图 初初步步设设计计的的流流程程图图经经过过审审查查批批准准后后,按按照照初初步步设设计计的的审审查查意意见见进进行行修修改改完完善善,并并在在此此基基础础上上绘绘制制施施工工阶阶段
11、段的的工工艺艺管管道道及及仪表流程图。仪表流程图。实验研究报告实验研究报告生产方法工程分析处理生产方法工程分析处理工艺流程草图工艺流程草图方案比较方案比较工艺管道及仪表流程图工艺管道及仪表流程图工艺流程图工艺流程图物料流程图物料流程图生产方法的单元操作和单元反应生产方法的单元操作和单元反应确定单元反应和操作的原始信息确定单元反应和操作的原始信息确定载能介质确定载能介质原始信息不变原始信息不变中间判据(能耗、收中间判据(能耗、收率、成本等)率、成本等)物料衡算物料衡算设备设计设备设计车间布置车间布置生产过程控制方法生产过程控制方法图图21工艺流程设计程序框图工艺流程设计程序框图/P七、流程设计的
12、基本程序七、流程设计的基本程序一、一、生产生产工艺流程框(草)图工艺流程框(草)图 常常以以圆圆框框表表示示单单元元反反应应,方方框框表表示示单单元元操操作作(反反之之亦亦可可),以以箭箭头头表表示示物物料料的的流流向向,用用文文字字表表示示单单元元反反应应、单单元元操操作作以以及及物物料料的的名名称称。它它是是一一种种定定性性图图纸纸,便便于于方方案案比比较较和和物料衡算,但不编入设计文件中。物料衡算,但不编入设计文件中。二、设备工艺流程图二、设备工艺流程图(简图简图)是是以以设设备备的的几几何何图图形形表表示示单单元元反反应应和和单单元元操操作作,以以箭箭头头表表示示物物料料和和载载能能介
13、介质质的的流流向向,用用文文字字表表示示设设备备、物物料料和和载能介质的名称。载能介质的名称。第三节、工艺流程图第三节、工艺流程图 三三、生生 产产 工工 艺艺 物物 料料 流流 程程 图图(Process Process Flow Flow Diagram,PFDDiagram,PFD图)图)物物料料流流程程图图是是初初步步设设计计的的成成果果,编编入入初初步步设设计计说说明明书中。书中。物物料料流流程程图图有有三三纵纵行行,左左边边表表示示原原料料、中中间间体体和和成成品;品;中中间间的的表表示示单单元元反反应应和和单单元元操操作作;右右边边的的表表示示副副产产品和品和“三废三废”排放物。
14、排放物。四、工艺管道及仪表流程图(带控制点工艺流程图)四、工艺管道及仪表流程图(带控制点工艺流程图)是以工艺管道及仪表为主体的流程图。是以工艺管道及仪表为主体的流程图。用用图图示示的的方方法法把把工工艺艺流流程程所所需需要要的的全全部部设设备备(机机器器)、管管道道、阀阀门门、管管件件和和仪仪表表及及其其控控制制方方法法等等表表示示出出来来,是是工工艺艺设设计计中中必必须须完完成成的的图图样样,也也是是施施工工、安安装装和和生生产产过过程程中中设设备备操操作作、运运行行和检修的依据。和检修的依据。、工艺管道及仪表流程图的基本要求、工艺管道及仪表流程图的基本要求用用设设备备图图形形表表示示单单元
15、元反反应应和和单单元元操操作作;要要反反映映物物料料及及载载能能介介质质的的流流向向及及连连接接;要要表表示示出出生生产产过过程程中中的的全全部部仪仪表表和和控控制制方方案案;要要表表示示出出生生产产过过程程中中的的所所有有阀阀门门和和管管件件;要要反反映映设设备备间间的的相对空间关系。相对空间关系。2、工艺流程图由四部分组成、工艺流程图由四部分组成(1)物料流程;)物料流程;(2)图例;)图例;(3)图签;)图签;(4)图框。)图框。工艺流程图中各部分的具体要求分述如下:工艺流程图中各部分的具体要求分述如下:(1)物料流程)物料流程物料流程要求包括物料流程要求包括:设备示意图(设备工艺流程图
16、和设备示意图(设备工艺流程图和PID图要求不同)图要求不同);设备流程号(或设备位号,设备工艺流程图不要求);设备流程号(或设备位号,设备工艺流程图不要求);物物料料及及水水、汽汽、真真空空、压压缩缩空空气气、冷冷凝凝剂剂等等管管线线和和流流动动方方向向;(设备工艺流程图要求主要的,(设备工艺流程图要求主要的,PID图要求所有的)图要求所有的)管线上阀门等(同上);管线上阀门等(同上);设备及管道上的附件(同上)设备及管道上的附件(同上)计量计量控制仪表(同上)控制仪表(同上);必必要要的的文文字字注注解解(如如:物物料料名名称称、设设备备名名称称、物物料料来来自自何何处处和和趋向何处、三废及
17、半成品、副产品的去向等)。趋向何处、三废及半成品、副产品的去向等)。(2 2)图例)图例图图例例是是将将工工艺艺流流程程中中画画出出的的有有关关管管线线、阀阀门门、设设备备附附件件、计量计量控制仪表等图形用文字予以对照。控制仪表等图形用文字予以对照。()图签(标题栏()图签(标题栏)图图签签的的作作用用是是表表明明图图名名、设设计计单单位位、设设计计、制制图图、审审核核人人员员签签名名、图图纸纸比比例例尺尺、图图号号等等。其其位位置置一一般般在在流流程程图图右右下下角角,其尺寸依据其尺寸依据发酵工厂工艺设计概论习题集发酵工厂工艺设计概论习题集中的标准。中的标准。()图框(边框线)()图框(边框
18、线)图图框框采采用用粗粗线线条条,给给整整个个流流程程图图(包包括括物物料料流流程程、图图例例、图图签签)以以框框界界。幅幅面面一一般般宽宽度度依依据据发发酵酵工工厂厂工工艺艺设设计计概概论论习习题集题集中的标准。中的标准。三、工艺流程图的绘图步骤及三、工艺流程图的绘图步骤及要求要求图框、图签;图框、图签;把地面线用单细线绘出。把地面线用单细线绘出。根根据据设设备备所所处处的的相相对对高高度度,自自左左至至右右用用细细实实线线画画出出各各设设备备的的外外形形轮轮廓廓,设设备备之之间间留留有有一一定定间间距距。(设设备备外外形形尺尺寸寸可可按按相相对对比比例例画画,按按设设备备图图例例画画,还还
19、要要画画出出设设备备主主要要管管口口等,)并标明其流程号(设备位号)。等,)并标明其流程号(设备位号)。主主物物料料管管线线用用粗粗实实线线画画出出,用用箭箭头头标标明明流流向向。用用中中粗粗实实线线(草草图图用用细细实实线线)画画出出水水、汽汽、真真空空、压压缩缩空空气气、冷冷冻冻剂剂等等管管线线和和流流动动方方向向,用用细细实实线线画画出出管管线线上上的的阀阀门门及及管管路路附件附件(草图是主要的)(草图是主要的);画画出出设设备备和和管管道道上上附附件件(如如过过滤滤器器、疏疏水水器器等等)、计计量量和和控制仪器以及阀门等(设备工艺流程图画主要的)。控制仪器以及阀门等(设备工艺流程图画主
20、要的)。标注设备流程号(设备位号)和辅助线(位号线)。标注设备流程号(设备位号)和辅助线(位号线)。PID要要标标明明有有关关控控制制点点,即即画画出出计计量量器器具具和和控控制制仪仪表表(设设备备工工艺艺流流程程图图是是画画出出最最主主要要的的),如如转转子子流流量量计计、玻玻璃璃计计量管、流量计、压力表、温度计等。量管、流量计、压力表、温度计等。最最后后写写上上必必要要的的文文字字说说明明和和图图例例,对对必必要要的的部部分分,而而又又不不能能用用图图线线表表达达时时,用用文文字字注注释释,如如废废水水的的下下水水道道,废废料料、废气及半成品、副产品的去向等。废气及半成品、副产品的去向等。
21、1、图幅、图幅工工艺艺管管道道及及仪仪表表流流程程图图采采用用一一号号(1)图图幅幅,横横幅幅绘绘制制,数数量量不不限限,流流程程简简单单的的可可用用二二号号(2)图图幅幅,但但一一套套图图纸纸的的图图幅幅宜宜一一样样。流流程程图图可可按按主主项项分分别别绘绘制制;也也可可按按生生产产过过程程分分别别绘绘制制,原原则则上上一一个个主主项项绘绘制制一一张张图图,若若流流程程很很复复杂杂,可可分分成成几几部部分绘制。分绘制。2、比例、比例不不按按比比例例绘绘出出,一一般般设设备备(机机器器)图图形形只只取取相相对对比比例例。对对于于过过大大的的设设备备(机机器器)比比例例适适当当缩缩小小,同同样样
22、对对于于过过小小的的设设备备(机机器器)比比例例适适当当放放大大,但但设设备备间间的的相相对对大大小小不不能能改改变变。并并相相对对示示意意出出各各设设备位置的相对高低。整个图面要匀称协调和美观。备位置的相对高低。整个图面要匀称协调和美观。四、工艺流程图绘图的具体要求四、工艺流程图绘图的具体要求3、图例、图例 将将设设计计中中所所画画出出的的有有关关管管线线、阀阀门门、设设备备附附件件、计计量量-控控制制仪仪表表等等图图形形符符号号,用用文文字字予予以以说说明明,以以便便了了解解流流程程图图内容。图例一般包括:内容。图例一般包括:a.流流体体代代号号;b.设设备备名名称称代代号号;c.管管道道
23、等等级级号号及及管管道道材材料料等等级级表表;d.隔隔热热及及隔隔声声代代号号;e.管管件件阀阀门门及及管管道道附附件件;f.检测和控制系统的符号、代号等。检测和控制系统的符号、代号等。图图例例要要位位于于第第一一张张流流程程图图的的右右上上方方。图图例例多多时时,给给出出首页图,见首页图,见HG20519.4-92。见见“发酵工厂工艺设计概论习题集发酵工厂工艺设计概论习题集”4、相同系统的绘制方法、相同系统的绘制方法当当一一个个流流程程图图中中包包括括有有两两个个或或两两个个以以上上的的完完全全相相同同的的局局部部系系统统时时,可可以以只只绘绘出出一一个个系系统统的的流流程程,其其它它系系统
24、统用用细细双双点点划线的方框划线的方框表示,框内注明系统名称及其编号。表示,框内注明系统名称及其编号。当当整整个个流流程程比比较较复复杂杂时时,可可以以绘绘一一张张单单独独的的局局部部系系统统流流程程图图,在在总总流流程程图图中中各各系系统统均均用用细细双双点点划划线线方方框框表表示示。框框内内注明系统名称、编号和局部系统流程图图号。注明系统名称、编号和局部系统流程图图号。如:如:5、图形线条、图形线条图形线条宽度分三种:图形线条宽度分三种:、粗线、粗线0.91.2mm,主物料管道用粗线;,主物料管道用粗线;、中粗线、中粗线0.50.7mm,辅助物料管道用中粗线;,辅助物料管道用中粗线;、细线
25、、细线0.150.3mm,其它用细线。,其它用细线。6、字体、字体图纸和表格中所有文字写成长仿宋体图纸和表格中所有文字写成长仿宋体。复用设计复用设计 对对于于在在工工艺艺流流程程中中局局部部复复用用定定型型设设计计或或者者采采用用制制造造厂厂提提供供的的成成套套设设备备(机机组组)的的管管道道及及仪仪表表流流程程图图时时,在在图图上上对对复复用用部部分分或或者者成成套套部部分分以以双双点点划划线线框框图图表表示示出出,框框内内注注明明名名称称、位位号号或或编号,填写有关图号,必要时加文字予以说明。编号,填写有关图号,必要时加文字予以说明。*表表21字体高度字体高度书书写内容写内容推荐字号推荐字
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