江西科技师范大学本科毕业论文
第5章 设备选型和计算
5.1 工艺设备选型概述
设备型是工业设计的重要内容，国内制药企业积极推进GMP认证，但对国内生产药机设备却没有权威部门给予认证是否符合GMP，而国外生产的药机设备价格昂贵，因此在设备选型上应坚持按GMP的要求，力求先进、质量可靠、运行平稳、符合国情和企业实际情况。力求符合技术上先进，经济上合理以及生产上安全。
5.2 GMP对设备选型和安装的要求
新版GMP第五章对设备的设计、选型、安装和维护作出了原则性规定，为了保证药品质量，更好地执行GMP规范，在设备选型及安装方面应注意以下几点：
(1) 设备的设计、选型、安装、改造和维护必须符合预定用途，应当尽可能降低产生污染、交叉污染、混淆和差错的风险，便于操作、清洁、维护，以及必要时进行的消毒或灭菌。
(2) 应当建立设备使用、清洁、维护和保养的操作规程，并保存相应的操作记录。
(3) 应当建立并保存设备采购、安装、确认的文件和记录。
(4) 生产设备不得对药品质量产生任何不利影响。与药品直接接触的生产设备表面应当平整、光洁、易清洗或消毒、耐腐蚀，不得与药品发生化学反应、吸附药品或向药品中释放物质。
(5) 应当配备有适当量程和精度的衡器、量具、仪器和仪表。 (6) 应当选择适当的清洗、清洁设备，并防止这类设备成为污染源。 (7) 设备所用的润滑剂、冷却剂等不得对药品或容器造成污染，应当尽可能使用食用级或级别相当的润滑剂。
(8) 生产用模具的采购、验收、保管、维护、发放及报废应当制定相应操作规程，设专人专柜保管，并有相应记录。
5.3 计算依据
每天生产2批产品，每台设备每天只投2批料。
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设备的容积公式：V?V总?T??
24?n??ε——设备装料系数；
γ——设备生产能力的后备系数，% n——设备安装的台数；
对于不起泡的物理或化学过程，一般装料系数ε=0.7～0.8； 对于起泡或沸腾的物理或化学过程，一般装料系数ε=0.4～0.6； 流体的计量或储存设备，一般装料系数ε=0.85～0.9； 生产周期：T=12h
5.4 主要反应设备选型
5.4.1 反应釜
(1) 游离反应和萃取洗涤釜
由于反应料液不产生泡沫，故取装料系数：ε=0.80 游离反应釜的个数为：n=1,后备系数：γ=1.12
从肟盐游离反应工段的物料衡算一览表可知，游离反应罐每天处理的物料总体积为：V总=1480.72L，根据公式V?V总?T??1480.72?12?1.12?= 1036.50 L
24?1?0.824?n??查《化工工艺设计手册》(第四版，P697)，选择公称容积为1200L的搪玻璃开式搅拌釜，传动装置选用机型I CWS125-300，无须加热，搅拌器为桨式，人孔为带视镜人孔，机械轴密封，温度计套管选用带测温头的温度计套。
型号：LI0.25-1200-mPDJ HG/T2371-2003
数
量 2台
表5-1 游离和萃取反应设备参数(R0101/R0102)
公称 公称 换热 搅拌 搅拌 工作 设备 容积 直径 面积 功率 转速 压力 总重 1200L 1000mm 5.8m2 4.0kw 80r/min 0.25MPa 1910kg
搅拌
形式 桨式
容器 类别 搪玻璃
(2) 冷却浓缩釜
由于料液经加热后沸腾，故去取装料系数:ε=0.50
从肟盐浓缩工段的物料衡算一览表可知，浓缩釜每天处理的物料总体积为： V总=1856.81L
浓缩釜的个数为：n=1，浓缩釜后备系数：γ=1.0
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根据公式根据公式V?V总?T??1856.81?12?1.0?= 1856.81 L
24?1?0.524?n??查《化工工艺设计手册》(第四版，下册)P702，选择公称容积为2000L的K型搪玻璃蒸馏器，可用于温度范围0～200℃的介质。
型号：K-2000 HG/T 3126-1998
数
量 1台
公称 公称 容积 直径
表5-2 冷却浓缩反应设备参数(R0103)
换热 搅拌 搅拌 工作 设备 面积 功率 转速 压力 总重
80r/min 0.6MPa 3450kg
搅拌
形式 桨式
容器 类别 搪玻璃
2000L 1600mm 8.61m2 5.5kw
【校核计算】
装料系数校核：根据上述选型计算可知，每台釜每天操作2批，共计2批。则每天的进料体积为V=V总/2=928.41 L，那么ε'=1503.99/3000=0.31<ε=0.5,故符合要求。
(3) 醚化和硅烷化反应釜
由于反应料液不产生泡沫，故取装料系数：ε=0.80 518-1反应釜的个数为：n=1,后备系数：γ=1.12
从518-1反应工段的物料衡算一览表可知，反应釜每天处理的物料总体积为：V总=888.47 L,根据公式V?V总?T??888.47?12?1.12?= 821.93L。
24?1?0.824?n??查《化工工艺设计手册》，选择公称容积为1000L的搪玻璃开式搅拌釜，传动装置选用机型I CWS125-300，设置夹套需加热，搅拌器为桨式，人孔为带视镜人孔，机械轴密封，温度计套管选用带测温头的温度计套。
型号：L1000 HG/Y 2371-2003
数
量 1台
表5-3 醚化和硅烷化反应设备参数(R0104)
公称 公称 换热 搅拌 搅拌 工作 设备 容积 直径 面积 功率 转速 压力 总重 1000L 1100mm 4.6m2 4.0kw 80r/min 0.6MPa 1610kg
搅拌
形式 桨式
容器 类别 搪玻璃
【校核计算】
装料系数校核：根据上述选型计算可知，每台釜每天操作2批，共计2批。则每天的进料体积为V=V总/2=410.97 L，那么ε'=410.97/1000=0.41<ε=0.80,故符合要求。
(4) 分层萃取釜
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生产周期：T=12h
由于料液不产生泡沫，故取装料系数：ε=0.80 518-1萃取釜的个数为：n=1,后备系数：γ=1.12
从518-1萃取工段的物料衡算一览表可知，萃取釜每天处理的物料总体积为：V总=3929.41 L, 根据公式V?V总?T??3929.41?12?1.12?=2750.59 L
24?1?0.824?n??查《化工工艺设计手册》(第四版，P679)，选择公称容积为3000L的搪玻璃开式搅拌釜，传动装置选用机型I CWS125-300，无须加热，搅拌器为桨式，人孔为带视镜人孔，机械轴密封，温度计套管选用带测温头的温度计套。
型号：L-3000 HG/T2371-2003
表5-4 分层萃取反应设备参数(R0105/R0106)
数 公称 公称 换热 工作温搅拌 工作 设备 搅拌 容器 量 容积 直径 面积 度 转速 压力 总重 形式 类别
-20～ 80r/min 0.25MPa 5275kg 桨式 搪玻璃 1台 3000L 1750mm 13.4m2
200℃
【校核计算】
装料系数校核：根据上述选型计算可知，每台釜每天操作2批，共计2批。则每天的进料体积为V=V总/2=3774.06L，那么ε'=3774.06/5000=0.75< ε=0.80,故符合要求。
(5) 顶蒸浓缩釜 【设备选型】
由于料液经加热后沸腾，故取装料系数:ε=0.50 浓缩釜的个数为：n=2，浓缩釜后备系数：γ=1.0
从 518-1浓缩工段的物料衡算一览表可知，两台浓缩釜每天处理的物料总体积为：V总=376.54×2=753.08L
根据公式根据公式V?V总?T??753.08?12?1.0=753.08 L ?24?n??24?1?0.5查《化工工艺设计手册》（第四版，下册）P702，选择公称容积为800L的K型搪玻璃蒸馏器，设置夹套需要加热，可用于温度范围0～200℃的介质。
型号：K-800 HG/T 3126-1998
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数 量 2台
表5-5 顶蒸浓缩反应设备参数(R0107/R0108)
公称 公称 换热 搅拌 容器内 夹套内 容积 直径 面积 功率 设计压力 设计压力 800L 1100mm 8.61m2 5.5kw 0.25 MPa 0.6MPa
设备
总重 826kg 容器 类别 不锈钢
【校核计算】
装料系数校核：根据上述选型计算可知，每台釜每天操作2批，共计2批。则每天的进料体积为V=V总/2=376.54 L，那么ε'=376.54/800=0.47 < ε=0.50,故符合要求。
(6) 离心机
离心机操作工时：1h ,离心机操作周期：0.5h . 从离心过程的物料衡算表可知，每批的产量为：254.87kg，则每台离心机的生产能力为：254.87/(1/0.5)=127.44。
根据待离心料液的特性和间歇操作方式，选用三足式离心机可以满足生产要求，查《化工工艺设计手册》，所选三足式离心机主要性能参数如下：
型号：SSW1000
数量 2台
公称容积 140L
表5-6 离心步骤设备参数(M0201/M0202)
公称直径 电机功率 高度 材质 1000mm
7.5kw
400mm
碳钢
设备总重 170kg
虽然根据生产能力每批一台离心机即可，但结合“工艺流程”为便于装料，每台浓缩釜均需配有一台离心机，而我们有两台浓缩釜，每天分两批进行，故而所需离心机的总台数n=2台。
(7) 干燥机
操作工时：1h ,从干燥过程的物料衡算表可知，每批干燥物料量为：352.09kg。 根据待干燥物料的特性和间歇操作的操作方式，选用高效沸腾干燥机可以满足生产要求，查《化工工艺设计手册》，所选干燥机主要性能参数如下：
型号：GFG系列高效沸腾干燥机
表5-7 干燥步骤设备参数
数量 2台
最大装料量 500 kg
搅拌功率 1.1 kW
风机功率 45 kw
风机风量 10800 m3/h
材质 不锈钢
主机高度 3650mm
5.4.2 计量罐
(1) 氨水计量罐
根据工艺需要，每个反应釜单独配置一个计量罐，其体积取决于每一批操作
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