年产12亿片米屈肼薄膜衣片剂车间物料衡算与设备选型

摘要

本课程设计的任务是设计年产12亿片米屈肼薄膜衣片的车间工艺设计。设计深度为医药工程的初步设计。根据《药品生产质量管理规范》和我在药厂的实习经验，联系我们所学的专业课各方面知识，参照了《药物制剂》、《药剂学》、《药物分析》、《化工原理》、《制药工程》、《化工工艺设计手册》、《制剂单元操作》、《制剂工程设计》、《制药工业的洁净与空调》、《药物制剂工程》等文献，严格按照2010年版GMP、《GMP实施指南》、《医药工业洁净厂房设计规范》、《建筑设计防火规范》、《建筑给排水规范》、《工业企业照明设计标准》、《工业企业采暖通风和空气调节设计规范》等多种设计规范和管理规范进行，在老师们的帮助下共同努力成功完成了本次毕业工程设计。经过准确的计算和筛选，我设计了合理的工艺流程路线，设备选型，车间布置设计。此外，我们还做了严格的物料衡算、公共系统消耗、工艺管道计算。为了达到GMP的标准，我们还在生产制度，消防及卫生、劳动安全、“三废”处理、环境保护等多方面设计了详细的设施和制度。这次设计是专业知识和工程设计实践的完美结合，整个过程中得到了老师和同学们的大力支持和帮助，它培养了我们分析和解决工程中实际问题的综合能力，提高了应用AUTOCAD绘制工程图纸的能力和，增强了在中英文文献中收集有用信息的能力，同时也培养了我们的团队合作精神。

关键词：片剂；米屈肼薄膜衣片；车间设计;

Abstract

This graduation project duty is designed depth for medicine project preliminary design. According to and our practice in pharmaceutical factory , relates the professional course various aspects knowledge which we studies, referred to,, ,, ,, and so on the literature, Strictly according to GMP, Have completed this graduation engineering design after our group four members joint effort successes. After the accurate computation and screening, we have designed the reasonable technical process route, the equipment shaping, the workshop arrangement design. In addition, we also did have been strict the public system consumption、the process tube computation. In order to achieve GMP the standard, we also in the productive system, the fire prevention and the health、the labor safety、three wastes processing, the environmental protection and so on have variously designed the detailed facility and the system. This design is the specialized knowledge and the engineering design practice perfect union, it trained us to analyze with the solution project in the actual problem synthesizing capacity ,enhanced has applied the AUTOCAD plan project blueprint the ability and, simultaneously has also raised our team's cooperation spirit.

Key words: Tablet；mildronate；Workshop Design

目录

摘要 ............................................................ I Abstract ....................................................... II 第一章概述 (5)

1.1设计要求 (5)

1.1.1任务 (5)

1.1.3文字部分 (6)

1.1.4选题依据及意义 (6)

1.1.5设计依据 (6)

1.1.6产品规格及设计基准 (7)

1.1.7设计内容 (7)

1.1.7.1 文字部分 (7)

1.1.7.2 图纸部分 (7)

1.2产品简介 (7)

1.2.2米屈肼 (8)

1.2.3米屈肼的作用机制 (8)

1.2.4米屈肼的适应症 (8)

1.3设计方案选定 (8)

1.3.1片剂的特点 (8)

1.3.3 质量检查 (9)

1.3.4片剂处方设计 (10)

1.3.5辅料的选择 (10)

1.3.6 剂型的选择 (11)

第二章工艺流程设计 (11)

2.1工艺设计依据 (11)

2.2工艺流程设计原则 (11)

2.3工艺流程与单元操作 (12)

2.3.1工艺流程的选择 (12)

2.3.2 产品的工艺流程 (12)

2.3.3 单元操作 (12)

2.3.4 生产过程控制分析 (18)

2.4生产工艺验证 (19)

2.4.1验证的目的和意义 (19)

2.4.2工艺验证的要求 (19)

2.4.3验证内容及标准 (19)

第三章物料衡算 (21)

3.1物料衡算 (21)

3.1.1基础计算数据 (21)

3.1.2物料衡算内容 (21)

3.2 原辅料用量衡算 (22)

3.3 包装材料衡算 (23)

第四章工艺设备计算与选型 (24)

4.1工艺设备选型与设备选型原则 (25)

4.2工艺设备设计与选型的步骤 (25)

4.3主要设备选型与计算 (25)

4.3.1粉碎设备 (25)

4.3.2 筛分设备 (27)

4.3.3总混 (28)

4.3.4 压片 (29)

4.3.5包衣 (30)

4.3.6包装 (31)

4.3.6.1内包装 (31)

4.3.6.2包装纸盒的印字机械 (32)

4.3.6.3外包装 (33)

4.3.6.4封箱机 (34)

4.3.7设备一览表 (35)

第五章车间工艺设计 (36)

5.1车间区划和工艺设备布置 (36)

5.1.1车间总体规划 (36)

5.1.2车间平面布置 (37)

5.2 车间岗位定员 (39)

5.3设备安装及维修 (40)

5.3.1设备安装 (40)

5.3.2设备维修 (41)

5.3.3设备维修定员 (41)

5.4仓储 (41)

5.4.1设计原则 (41)

5.4.2原辅料及产品品种、性质、包装规格及方式 (41)

5.4.3装卸方式与储存方式及机械设备的选型 (41)

5.4.4仓库布置 (42)

5.4.5消防设施 (42)

参考文献 (42)

总结 (43)

第一章概述

1.1设计要求

本次设计是在毕业实习过程中搜集到相关的设计参数做为基础。参考已有SFDA和制药行业执行的《药品注册管理办法》、《医药设计技术规定》、《医药工程设计文件质量特性和质量评定实施细则》、2010年版《GMP》等多种设计规范，汲取所学的工业药剂学，制剂车间设计等方面的知识，应用到理论设计中. 设计任务为年产年产12亿片米屈肼薄膜衣片的车间工艺设计.这里先简要介绍产品的药理性质和设计规划。

1.1.1任务

①工艺路线选择及工艺流程设计；

②工艺计算：

物料概算：按年生产工作日300天；年产12亿片米屈肼薄膜衣片生产规模计算（作为平均数据）。

设备计算与选型：参照物料衡算结果，确定相应设备；

能量计算：计算各设备及辅助公用工程的蒸汽及电能总耗。

非工艺项目计算（公用系统）；

③图纸绘制：

车间平面布置设计（1号图纸），工艺流程框图（2号图纸），带控制点工艺流程图绘制（1号图纸）；

1.1.2 设计范围

本设计为初步阶段，设计过程中考虑到武汉地区的环境气候，对空调系统进行全封闭的设计，厂房采取封闭式。需要用到本地区的水文资料及其他一些要求因实际条件所限故略去不加以考虑。当然，对于有关的更深入设计，只能提出要求交相关专业人士去作进一步设计，核算。譬如，设计中所需达到的洁净度要求，给排风的选择方式及控制条件；空调设计中的具体给风，排风，选型等等。

1.1.3文字部分

编写设计说明书和设计任务书，其包括以下部分的内容：

1.文献综述，选题依据及其意义

2.研究内容及其设计方案

3.设计参数的确定

4.物料衡算及设备选型

5.带控制点的工艺流程图

6.车间平面布置图

1.1.4选题依据及意义

米屈肼是肉毒碱的结构类似物，能竞争抑制丁酸甜菜碱羟化酶，从而抑制肉毒碱的生物合成，直接抑制肉毒碱依赖的脂肪酸在线粒体的转运。但由于米屈肼原料吸湿性强，目前主要是研制成注射剂和口服液，但注射剂需要临床使用，口服剂不易携带，因而研制并生产口服固体制剂是很有必要的。本次设计选用了一种米屈肼薄膜衣片的制法，采用隔离衣和防潮衣双层包衣，直接压片工艺，克服了一般湿法制粒导致的原料药溶解以及成品的保存，运输，携带中的片芯溶解。

1.1.5设计依据

（1）老师下达的设计任务书。

（2）GMP实施指南、《医药工业洁净厂房设计规范》、《建筑设计防火规范》、《建筑给排水规范》、《工业企业照明设计标准》、《工业企业采暖通风和空气调节设计规范》等多种设计规范和管理规范。

（3）有关的设计基础资料。如设计规模、产品方案、生产工艺流程、车间组成、运输要求、劳动定员等生产工艺资料等。

1.1.6产品规格及设计基准

（1）产品设计规格见表1-1

表1.1 产品设计规格

产品名称规格包装规格产量米屈肼薄膜衣片0.5g/片7片/板(2板/合) 12亿片/年（2）设计基准

表 1.2 设计基准

产品名称班次工作时间工作日米屈肼薄膜衣片3班6小时300天/年

1.1.7设计内容

1.1.7.1 文字部分

（1）设计任务书

（2）设计说明书

1.1.7.2 图纸部分

（1）工艺流程框图

（2）带控制点的工艺流程图

（3）平地面布置图

1.2产品简介

【化学名】3-（2，2，2-三甲基联氨）丙酸盐二水合物

英文名 mildronate

1.2.2米屈肼

米屈肼（又称THP，MET-88和mildronate）为一种新型心脏保护药。是一种白色或类白色结晶性粉末，易溶于水，微溶于乙醚，几乎不溶于丙酮。

1.2.3米屈肼的作用机制

米屈肼是哺乳动物能量代谢中必需的体内天然物质，其主要功能是促进脂类代谢。它既能将长链脂肪酸带进线粒体基质，并促进其氧化分解，为细胞提供能量，又能将线粒体内产生的短链脂酰基输出。本品的补充可缓解其因体内缺乏引起的脂肪代谢紊乱、骨骼肌和心肌等组织的功能障碍。

1.2.4米屈肼的适应症

适用于慢性肾衰长期血透病人因继发肉碱缺乏产生的一系列并发症状，临床表现如心肌病、骨骼肌病、心律失常、高脂血症，以及低血压和透析中肌痉挛等。

1.3设计方案选定

1.3.1片剂的特点

片剂有许多优点：如：①剂量准确，片剂内药物的剂量和含量均依照厨房的规定，含量差异较小，病人按片服用准确；药片上又可压上凹纹，可以分成两半或四分，便于取用较小剂量而不失其准确性；②质量稳定，片剂在一般的运输贮存过程中不会破损或变形，主药含量在较长时间内不变。片剂系干燥固体剂型，压制后体积小，光线、空气、水分、灰尘对其接触的面积比较小，故稳定性影响一般比较小；③服用方便，片剂无溶媒，体积小，所以服用便利，携带方便；片剂外部一般光洁美观，色、味、臭不好的药物可以包衣来掩盖；④便于识别，药片上可以压上主药名和含量的标记，也可以将片剂染上不同颜色，便于识别；⑤④成本低廉，片剂能用自动化机械大量生产，卫生条件也容易控制，包装成本低。但是片剂也有不少缺点，如：①儿童和昏迷不醒病人不易吞服；②制备贮存不当时会逐渐变质，以致在胃肠道内不易崩解或不易溶出；③含挥发性成分的片剂贮存较久含量下降。

1.3.2 片的规格和质量

片剂的生产与储藏期间均应符合“中华人民共和国药典”下列有关规定：

①原料与辅料应混合均匀，小剂量或含有毒性药的片剂，可根据药物的性质用适宜的方法使药物分散均匀；②凡属挥发性或遇热分解的药物，在制片过程中

应防止受热损失。制片的颗粒应控制水分，并防止成品在贮存期间潮解、发霉、变质或失效；③凡具有不适的臭味、刺激性、易潮解或遇光易变质的药物，制成片剂后可包糖衣或薄膜衣；④外观应完整光洁，色泽均匀，应有适量的硬度，以免在包装，贮运过程中发生碎片。除另有规定外，片剂应密封贮存。

1.3.3 质量检查

①外观性状：片剂的表面应色泽均匀、光洁，无杂斑，无异物，并在规定的有效期内保持不变；②片重差异：应符合现行药典对片重差异限度的要求，见表1-3；③硬度和脆碎度：反映药物的压缩成形性一般能承受30-40N的压力即认为合格；④崩解度：一般口服片剂的崩解度检查见表1-4检查方法见《中国药典》2000版；⑤溶出度或释放度：溶出度检查用于一般的片剂，而释放度检查用于缓控释制剂；⑥含量均匀度。

表1.3 《中国药典》2000版规定的片重差异限度

片剂的平均片重（g）片重的差异限度（%）

<0.30 ≥0.30±7.5 ±5.0

表1.4《中国药典》2000版规定的片剂的崩解时限

片剂普通片浸膏片糖衣片薄膜包衣片肠溶包衣片

崩解时限（min）15 60 60 60

人工胃液中2h不得

有裂缝、崩解或软化

等，人工肠液中

60min全部溶或崩解

并通过筛网

1.3.4片剂处方设计

一种米屈肼薄膜包衣片，填充剂为微晶纤维素，乳糖，磷酸氢钙，羟丙纤维素中的一种或几种；助流剂为二氧化硅，滑石粉中的一种或几种；润滑剂为硬脂酸镁，聚乙二醇，亮氨酸中得一种或几种；包衣层中的隔离衣层为羟丙基甲基纤维素，乙基纤维素，聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种预混料；包衣层的防潮衣层为乙基纤维素，聚乙烯醇，甲基丙烯酸共聚物中的一种或几种预混料。

以上所述各组分重量百分比为左卡尼汀45-55%，填充剂40-50%，助流剂0.5-5%，润滑剂0.5-3%，包衣层分为隔离衣层和防潮衣层。

(1)配方（1000片）

序号组分重量

1 米屈肼500g

2 微晶纤维素40g

3 二氧化硅10g

4 硬脂酸镁5g

【规格】0.5g /片。

【储藏】密闭保存

1.3.5辅料的选择

任片剂在制备过程中都要添加一些辅料。根据需要加入稀释剂、润滑剂、崩解剂等附加剂，不同辅料可提供不同作用，即充填作用、粘合作用、吸附作用、崩解作用和润滑作用等，根据需要还可加入着色剂、矫味剂等，以提高患者的顺应性。由于剂型因素对药物吸收及生物利用度等有很大的影响，片剂中药物及添入的附加剂均能影响主药的释放与吸收。因此辅料也是制备片剂的重要材料，它不仅是原料赋形的基础，还由于本身具有的性质，对片剂的制备工艺、稳定性、安全性、产品质量、疗效等有重要影响。

选择辅料一般基于以下原则：

①加入辅料应增加药物的物理及化学稳定性。

②辅料与药物混合后所得的混合物料应有适当的流动性和分散性。

③选用辅料应能提高至少不妨碍制剂的药效。

④辅料的加入不会增添制剂的毒副反应，最好能改善制剂。

本设计药品的处方中涉及到得辅料有填充剂、崩解剂、粘合剂、润滑剂

1.3.6 剂型的选择

米屈肼吸湿性较高，具有热不稳定性，不易于制备成药物口服剂型。针对米屈肼物理性质的特点，经过处方设计，发现将米屈肼采用直接压片工艺制成片芯，易于操作控制，减少原料粉碎和过筛过程，避免了原料粉碎后易吸湿，简化工艺，降低生产成本，提高生产效率。

第二章工艺流程设计

2.1工艺设计依据

（1）课堂上所学的专业知识

（2）《药品生产质量管理规范》

（3）《医药工程设计文件质量特性和质量评定实施细则》

（4）《医药设计技术规定》

（5）生产实习所学到的知识

2.2工艺流程设计原则

工艺设计原则仍然是《药品生产质量管理规范》。GMP是药品生产质量管理的基本规范和行为准则,其实质在于对影响药品质量的各种因素实施全面控制,核心是保证药品生产全过程在质量控制之下,把药品生产质量事故几率降到最低点零位,确保药品的安全有效。所以工艺设计必须严格按照GMP来设计。

（1）本初步设计为片剂GMP车间，在设计中严格遵守《药品生产质量管理规范（GMP）》和《洁净厂房设计规范》等标准进行设计。

（2）工艺流程设计在能满足生产要求的前提下参考同类生产工艺予以优化；（3）工艺设备采用国内先进、成熟且符合GMP要求的高质量的设备；

（4）车间布置遵循流程短、无折返原则，相同功能区尽量集中布置，洁净区域设计严格执行GMP规范要求；

2.3工艺流程与单元操作

2.3.1工艺流程的选择

制剂的工艺流程是以保证实现处方的功能主治为目的，紧紧围绕功能主治的要求，对药物的处理原则、方法和程序所作的最基本的规定。它决定着制剂质量的优劣，也决定着该制剂大生产的可行性和经济效益。工艺流程的选择要根据药物的性质、制剂剂型以及药物的类别要求、生产可行性、生产成本等因素来决定。

片剂的生产方式有三种：粉末直接压片、干颗粒压片和湿颗粒压片。

粉末直接压片法具有省时节能，工艺简单，工序少，适用于湿热不稳定的药物等突出优点，但也存在粉末的流动性差，片重差异大，粉末压片容易造成裂片等弱点，致使该工艺的应用受到了一定限制。

湿法制粒的颗粒具有外形美观，流动性好，耐磨性较强，压缩成形性好等优点，但对于热敏性，湿敏性，极易溶性等无了物料可采用其他方法。

干法制粒压片法常用于热敏性物料，遇水易分解的药物，方法简单，省时省工，但采用干法制粒时，应注意由于高压引起的晶型转变及活性降低等问题。

2.3.2 产品的工艺流程

（1）称取处方量的米屈肼及填充剂，助流剂，润滑剂混合均匀，测定混合物含量；

（2）采用粉末直接压片法制成片芯

（3）将隔离层包衣材料溶解于乙醇溶液中，配制成隔离层包衣液，通过喷枪均匀喷雾于米屈肼片芯表面，制成左米屈肼隔离衣片。

（4）将防潮层包衣材料分散于水中配制成防潮层包衣液，通过喷枪均匀喷雾于米屈肼隔离衣片表面，制成米屈肼防潮衣片。

（5）检测，包装。

2.3.3 单元操作

（1）粉碎

固体药物的粉碎是将大块物料借助机械力破碎成适宜大小的颗粒或细粉的操作。通常要对药粉后的物料进行过筛，以获得均匀粒子。粉碎机理是依靠外加机械力的作用破坏物质分子间的内聚力来实现。粉碎的目的主要在于减小粒度，增加比表面积，其意义如下：

① 有利于提高难溶性药物的溶出度和生物利用度。 ② 有利于提高制剂质量，如提高药物稳定性。 ③ 有利于制剂中各成分的混合均匀等。

粉碎的方式根据被粉碎物料的性质、产品粒度的要求、粉碎设备的形式等不同条件有多种粉碎方式，有：

① 自由粉碎与闭塞粉碎； ② 循环粉碎与开路粉碎； ③ 干法粉碎与湿法粉碎； ④ 低温粉碎； ⑤ 混合粉碎等。

粉碎可减小粒径，增加比表面积，这对于制剂加工操作和制剂质量有重要的意义，粉碎是药物制剂工程的一个重要单元操作，①它有助于增加难溶性药物的溶出度，提高吸收和生物利用度，从而提高疗效。②有助于改善药物的流动性，促进制剂中各成分的混合均匀，便于加工制成多种分计量剂型。③有助于提高制剂质量。④有利于药材中有效成分的提取。

本次设计中采用混合粉碎，可使粉碎与混合操作同时进行，混合粉碎还可提高粉碎效果。

粉碎器械类型很多，依据粉碎原理，有机械式和气流式粉碎机之分，可根据对粉碎产物的粒度要求和其他目的选择适宜的粉碎机。

%100?=

粉碎前的物料重量

粉碎后的物料重量

粉碎收率

(2) 筛分

筛分是借助筛网孔径大小将物料进行分离的方法。筛分的目的是为了获得有较均匀粒度的物料。这对药品质量以及制剂生产的顺利进行都有重要的意义。在混合、制粒、压片等单元操作中筛分对混合度、粒子的流动性、充填性、片重

差异、片剂的硬度、裂片等具有明显的作用。筛分的药筛按制作方法分冲眼筛、编织筛两种，因为所涉及原辅料硬度都不大，设计中一般选择编织振荡筛。

一般筛分造尘较多，所以现在许多粉碎机械都已经具备了一般筛分的要求，这样能更容易对车间进行GMP 控制。 (3) 混合

混合就是把两种以上组分的物质均匀混合的操作。混合操作以含量均匀一致为目的。混合的机理有对流混合，剪切混合和扩散混合。影响混合的因素有： ① 物料粉体性质的影响，物料的粉体性质如粒度分布、粒子形态及表面状态、粒子密度及堆密度、含水量、流动性、粘附性、团聚性等；

② 设备类型的影响，混合机的形状尺寸，内部插入物,材质及表面情况等可以影响混合效果；

③ 操作条件的影响，如物料的填充性、装料方式、混合比、混合机的转灯速度及混合时间 （4） 压片

压片是片剂成型的主要过程，也是整个片剂生产的关键部分，压片操作由压片机完成，故压片机的精密设计与正确使用直接影响片剂的质量与生产效率。

%100?=

理论片数

实际片数

压片收率

① 片重的计算

压片前需进行片重的计算与干颗粒的预处理，干颗粒的整粒与总混在前面已经讲过了。片重的计算方法有两个：

a. 每片颗粒重 =

每片含主药量(标示量）

颗粒中的主药的百分含量（实测值）

b. 片重 =

+干颗粒重压片前加入的辅药量

预定的应压片数

② 压片设备及压片过程

目前片剂生产车间使用的主要压片设备为旋转式多冲压片机，其型号有多种。按冲数来说有19冲，27冲，33冲，55冲等。按流程来说有单，双流程两种。旋转式压片机主要由动力部分，传动部分以及工作部分组成，它是在旋转过

程中连续完成填充，压片，推片等动作的。旋转式多冲压片机的工作中有绕轴旋转的机台，机台的上层装有上冲，中层装有模圈，下层装有下冲，另有上下压轮，片重调节器，饲料器，干粉器，推片调节器以及吸尘器和防护装置。机台装于机器的中层上并绕轴而转动，上下冲随机台转动沿固定的上，下冲轨道有规律的上下运动。其压片过程为：下冲转动到饲料器之下时，其位置最低，颗粒流满模孔，下冲转动到片重调节器时，再上升到适当的高度，经刮粉器将多余的颗粒刮去，当上下冲转动到两个压轮之间时两个冲之间的距离最小，将颗粒压缩成片当下冲继续转到推片器时，下冲拾起并与机台中层的上平面平齐，药片被刮粉器推开。

③压片过程中常出现的问题及解决办法

在压片机压片过程中，会遇到一些问题，如重量差异超限、硬度不足、顶裂、崩解时间延长等。上述问题，有的在压片开始时出现；有的在压片的某一时段出现。既有物料方面的原因，又有设备方面的原因。

⑴裂片:片剂的弹性恢复力及压力分布不均匀。用单冲时，片剂的上半部压力较大;用旋转压片机片剂的上下两面的压力较大。解决办法：换用塑性较强的辅料，改用粘合力较强的粘合剂;在万不得已的情况下换压片机，延长压片时间;换用二次压缩，增加药物被压缩时塑性变形的比例，减少弹性内应力，适当的减少压力。

⑵崩解超时限或溶出速度小:引起崩解超时限或溶出速度小的原因为原辅料物质的疏水性较强；压片工艺：一般压片力大，则药物的溶出速率愈小；药物在辅料中分散面积愈大，则药物的溶出速度快。解决办法：加入较多的崩解剂；选择适宜的混合方法。

⑶松片:引起松片的原因为药物弹性恢复力大，可压性差。解决办法为加入易塑性形变的成分。

⑷片重差异超限:颗粒的粗细相差太悬殊或颗粒的流动性差。解决办法为减少颗粒的粗细差异或加入助流剂，改善药物颗粒的流动性。

（5）包衣

片剂的包衣是指在素片（或片芯）外层包上适宜的意料，使片剂与外界隔离。本次设计采用的是糖衣片。

1.片剂包衣的目的及分类

包衣是指在片剂表面上包上适宜材料的衣层，使之与外界隔离。

片剂的包衣达到以下的目的：

①掩盖药物的不良气味，降低药物对胃肠道的刺激性；

②使药品与空气、光线等隔绝，起防潮，防光，防变质的作用；

③使药物发挥定向作用；

④使药物发挥长效作用；

⑤改善片剂外观，使患者赏心悦目，乐于接受，起精神疗法的作用。

片剂的包衣有三种：薄膜衣、糖衣和肠溶衣。我们本次设计中米屈肼片选用薄膜衣。薄膜衣工艺优于包糖衣，其操作简单，能节省包衣材料，缩短包衣时间，且片重无明显增加，但具有良好的保护性能，不会遮盖片面上的标志，故应用广泛。

2包薄膜衣的设备及过程

包衣对片心的要求：

用于包衣的压制片，在弧度，硬度及崩解度方面应与一般压制片有不同的要求：

①在外形必须具有适宜的弧度，否则边缘部覆盖衣层发生困难，甚至包括在边缘处撕裂。

②片心的硬度：不但必须承受包衣过程的滚动，碰撞和摩擦，还要使片心对包衣过程中应用的溶剂的吸收降至最低程度。

③片心的设计必须最小，以免碰撞中破碎。

④片心较一般压制片坚实，空隙率低以防止溶剂的渗入。

包衣设备:

在包衣的五个工序中，一般的过程是将包衣材料用适当的溶剂溶解做成溶液，用喷洒或泼浇的方法使溶液附着在药片的表面，在包衣锅旋转时，包衣材料在药片上涂均匀，用热空气吹过使溶剂蒸发，包衣材料附着在药片上。为了涂包均匀，每一层都要分次进行。包衣时注意的问题是：a. 包衣前应用鼓风机将附着在药物片剂上的药物粉末吹干净；b. 要控制适当的加热空气的温度及热空气的流速等。

包薄膜衣中常见问题，原因及解决办法:

包衣过程中由于不同的原因而引起各种问题，下面就包衣中出现的问题、原因及解决方法做简要的说明。

表2.1 包薄膜衣中常见问题表

问题原因解决办法

起泡固化条件不当，干

燥速度过快

掌握成膜条件，控制干燥速度和温度皱皮选择衣料不当，干

燥条件不当

更换衣料，改善成膜温度

剥落选择衣料不当，两次包衣的加料间隔过短

更换衣料，调节间隔时间，调节干燥温度并适当降低包衣液的温度

花斑增塑剂，色素等选择不当。干燥时，溶剂将

可溶成分带到衣膜表面

改变包衣处方，调节空气温度和流量，减慢干燥速度

(8) 包装

包装是片剂生产中最后一道工序，是产品的重要组成部分，包括内包装、中包装、外包装、说明书等。片剂一般均应密封包装，以防潮、隔绝空气等以防止变质和保证卫生标准合格；某些对光敏感的药片，应采用避光容器。一般分为多剂量包装和单剂量包装。本设计采用单剂量包装。包装成品可有多种形状，本设计采用泡罩式包装。是用优质铝箔为背景材料，背面上可印上药品名称、用法、用量等。用聚氯乙烯制成泡罩，将片密封于泡罩内。单剂量包装方式较好，它不因在应用时启开包装而对剩余药片产生影响，并可防止片与片之间的摩擦与碰撞等。

（1）内包装、外包装

内包装采用铝塑包装，外包装采用纸盒及纸箱。

（2）标签、说明书

根据药品管理法的规定：药品包装必须按照规定贴有标签并附有说明书。标签或者说明书上必须注明药品的品名、规格、生产企业、批准文号、产品批号、主要成分、适应症、用法、用量、禁忌、不良反应和注意事项。

标签应色调鲜明，字迹清晰，易于辨别，防止混淆。

说明书应印有药品的主要成分、药理作用、毒副反应等。

（3）包装设计

药品包装由容器和装潢两部分组成。容器涉及到选用的材料和造型。装潢主要是指标签和说明书的颜色、图案、形状及文字。从部位讲，药品包装可分为单包装、中包装、外包装

根据米屈肼片的用法和用量，决定本次设计采用单剂量包装容器，选用泡罩式包装。是用优质铝箔为背景材料，背面上可印上药品名称、用法、用量等。7片/板，2板/小盒，每盒中含说明书一份；外包装为纸箱，400盒/箱，每箱中含出厂合格证一张

(9) 工作操作安全备忘录

根据生产工艺要求，制粒工序中用有机溶剂乙醇作为润湿剂，工艺设计将该工序按甲类防火进行考虑，在设备、建筑、机构、电气、通风等诸方面都提出了具体要求。此外，对产生粉尘较集中的区域或设施如一步制粒机和沸腾干燥机均采用防爆设备。以上这些所有工序的生产操作均必须按有关的要求制定严格的操作规程，并经安全教育考核合格后方能上岗操作。

2.3.4 生产过程控制分析

表2.2盐酸克苯磺酸左旋氨氯地平片生产过程控制分析项目一览表

工序质量控制点质量控制项目频次

粉碎原辅料异物每批

粉碎过筛细度，异物每批

配料投料品种，数量1次/批

一步制粒颗粒粘合剂浓度温度筛网；含量，水分1次/批，班

压片片子平均片重定时/班

片重差异3-4次/班

硬度，崩解时限1次以上/班外观随时/班

含量，均匀度，溶解度每批

包衣包衣

外观随时/班

崩解时限定时/班

包装铝塑包装随时/班装盒数量，说明书，标签随时/批装箱数量，装箱单，印刷内容每箱

2.4生产工艺验证

2.4.1验证的目的和意义

对生产工艺过程进行验证是十分重要的，为保证产品质量的均一性和有效性，在产品开发阶段要筛选合理的处方和工艺，然后进行工艺验证，并通过稳定性试验获得必要的技术参数，以确认工艺处方的可靠性和重现性。众所周知，小试和中试成功后，在投入常规生产时出现各种问题，甚至无法生产的情况屡见不鲜，其原因就是在开发阶段没有进行必要的工艺验证。

2.4.2工艺验证的要求

验证是GMP的重要组成部分，生产工艺的确立应以验证的结果为基础，并需定期进行再验证，以确保达到预期结果。工艺验证的具体要求：

（1）关键工艺应该进行前验证或回顾性验证；

（2）采用新的工艺规程前，应验证其对常规生产的适用性；使用指定原料和设备的某一确定生产工艺应能够连续一致地生产出符合质量要求的产品；

（3）生产工艺的重大变更(包括可能影响产品质量或工艺重现性的设备或物料变化)都必须经过验证。

2.4.3验证内容及标准

有关片剂验证项目、标准、结果判定等见表2.3。

表2.3. 片剂工艺验证项目及标准

验证项目标准验证结果结论

粉碎过筛药粉全部通过5号（80目）且过6号筛

（100目）的药粉≥95%粗碎过筛收率及

物料平衡应符合工艺规程要求

粉碎药粉粒度检

查符合要求，粉碎

过筛收率及物料平衡

达到标准规定

制粒纯水用量13%，排风温度40℃；进风

温度70℃，干燥时间40±5min，颗粒水

分0.5%～1.5%，松密度0.550～0.558

水分、筛目、松密度

符合规定

配料、总混

混合时间为10分钟，混合后总混收率

及物料平衡均应达到工艺规程要求收率及物料平稀达到标准要求

压片转速转/分钟，素片外观光洁、整齐、

无花色、裂片、桧片等，片重差异±%，

收率及物料平衡符合工艺规程的要求

工艺参数达到要求，

片重、在规定范围内

收率及物料平衡在规

定范围内

包装铝塑水泡眼饱满，不与药物粘连；铝塑

板裁切规整，铝箔面平整无皱褶热合均

匀，紧密，数量准确批号清晰，准确、

端正、整齐药品外观符合标准，排片误

差≤0.1%

外观合格，排片误差

在规定范围内，包装

收率及物料平衡，在

规定范围内

成品质量1、成品外观符合质量标准

2、成品质量符合质量标准

3、印刷性包装材料平衡

应符合工艺规程要求

包装材料是现存版本

质量检验合格，批号

有效期等打印正确、

端正、清晰、成品经

检验符合质量标准，

说明书、标签、小盒

和大箱的物料平衡应

在规定范围内

物料衡算与能量衡算

物料衡算与能量衡算 5.1概述 工艺通过甲苯和甲醇采用纳米ZSM-5分子筛催化下通过烷基化反应制得对二甲苯，得到了高纯度的对二甲苯，并且在工艺流程中实现了甲苯和甲醇的循环利用，达到了经济环保的要求。 设计过程中利用Aspen Plus 对全流程进行模拟，并在此基础上完成物料衡算、能量衡算。以工段为单位进行物流衡算，全流程分为甲苯甲醇烷基化反应工段、闪蒸——倾析工段、脱甲苯工段、对二甲苯提纯工段。 5.2物料衡算 5.2.1物料衡算基本原理 系统的物料衡算以质量守恒为理论基础，研究某一系统内进出物料量及组成的变化，即： 系统累计的质量=输入系统的质量-输入系统的质量+反应生成的质量-反应消耗的质量 假设系统无泄漏： R R O U T IN C G F F dt dF -+-=/ 当系统无化学反应发生时： O U T IN F F dt dF -=/ 在稳定状态下： 0/=-=O U T IN F F dt dF ，O U T IN F F = 注：IN F —进入系统的物料流率； OUT F —流出系统的物料流率； R G —反应产生物料速率； R C —反应消耗物料速率。

5.2.2 物料衡算任务 通过对系统整体以及部分主要单元的详细物料衡算，得到主、副产品的产量、原料的消耗量、“三废”的排放量以及最后产品的质量指标等关键经济技术指标，对所选工艺路线、设计流程进行定量评述，为后阶段的设计提供依据。 5.2.3系统物料衡算 详见附录，物料衡算一览表。 5.3能量衡算 5.3.1基本原理 系统的能量衡算以能量守恒为理论基础，研究某一系统内各类型的能量的变化，即： 输入系统的能量=输出系统的能量+系统积累的能量 对于连续系统： ∑∑-=+IN O U T H H W Q 注：Q —设备的热负荷； W —输入系统的机械能； ∑OUT H —离开设备的各物料焓之和； ∑IN H —进入设备的各物料焓之和。 本项目的能量衡算以单元设备为对象，计算由机械能转换、化学反应释放能量和单纯的物理变化带来的热量变化。 5.3.2能量衡算任务 (1) 、确定流程中机械所需的功率，为设备设计和选型提供依据。 (2) 、确定精馏各单元操作中所需的热量或冷量及传递速率，确定加热剂和冷剂的用量，为后续换热和公用工程的设计做准备。 (3) 、确定反应过程中的热交换量，指导反应器的设计和选型。

物料及热量衡算

第1章物料及热量衡算 本工艺采用草酸二甲酯和为原料制乙二醇，其中有未反应的、过量的氢气及中间产物乙醇酸甲酯。采用加氢反应合成并借助高效催化剂提高转化率和反应速率，在精馏分离工段中，利用复合式精馏塔进行多元物质的分离。 工艺流程的物料衡算以的流程模拟结果为基础所得到的。以工段为单位进行物料衡算，全流程分为两个工段：加氢反应工段、精馏分离工段。下面为两个工段的物流平衡表。 1.1物料衡算 1.1.1加氢反应工段 原料和经混合器混合后并在换热器中加热然后进入反应器中进行合成反应。 表 1-1 加氢反应工段的物料平衡表 项目MDO原料H2原料循环气粗乙醇温度℃165.00 70.00 40.00 40.00 压力bar 25.00 25.00 20.00 20.00 气化率0 1 1 0 质量流率kg/hr 1.19E+05 8.01E+03 1.38E+05 1.27E+05 DMO 1.19E+05 0 1.44E+00 2.37E+02 MG 0 0 2.48E+01 2.70E+03 EG 0 0 2.76E+01 6.07E+04 H2 0 8.01E+03 1.14E+05 5.98E-04

MEOH 0 2.37E+04 6.36E+04 质量分率 DMO 1 0 1.04E-05 1.86E-03 MG 0 0 1.80E-04 2.12E-02 EG 0 0 2.00E-04 4.77E-01 H2 0 1 8.27E-01 4.70E-09 MEOH 0 0 1.72E-01 5.00E-01 1.1.2精馏分离工段 反应所生成的乙二醇、甲醇以及中间产物和未完全反应的进入精馏分离工段进行精馏，此工段主要包括两个精馏塔。 表 1-2精馏工段物料平衡表 项目粗乙醇纯甲醇纯乙二醇回收原料温度℃40.00 15.00 171.62 104.61 压力bar 20.00 0.30 0.45 0.40 气化率0 0 0 0 质量流率 1.27E+05 6.36E+04 6.07E+04 2.99E+03 kg/hr DMO 2.37E+02 2.65E-10 7.34E+01 5.47E-02 MG 2.70E+03 1.69E-06 1.01E+02 8.68E-01 EG 6.07E+04 5.13E-23 6.05E+04 5.64E-02

物料衡算与热量衡算讲解

第4章物料衡算与热量衡算 4.1 物料衡算 物料衡算即是利用物料的能量守恒定律对其进行前后操作后物料总量与产品以及物料损失状况的计算方法，也就是进入设备用于生产的物料总数恒等于产物与物料损失的总量。物料衡算与生产经济效益有着直接的关系。 物料衡算需要在知道产量和产品规格的前提下进行所需的原、辅材料量、废品量以及消耗量的计算。 物料衡算的意义： （1）知道生产过程中所需的热量或冷量； （2）实际动力消耗量； （3）能够为设备选型、台数、决定规格等提供依据； （4）在拟定原料消耗定额基础上，进一步计算日消耗量、时消耗量，能够为所需设备提供必要的基础数据。 4.1.1 年工作日的选取 （1）年工作时间365-11（法定节假日）=354×24=8496（小时） （2）设备大修 25天/年=600小时/年 （3）特殊情况停车 15天/年=360小时/年 （4）机头清理、换网过滤 6次/年 8小时/次 [354-(25+15)]×1/6次/天×8小时/次=396小时=16.5天=17天 （5）实际开车时间 365－11－25－15－17=297天 8496－600－360－396=7140小时 （6）设备利用系数 K=实际开车时间/年工作时间=7140/8496=0.84 4.1.2 物料衡算的前提及计算 （1）挤出成型阶段 物料衡算的前提是应在已知产品规格和产量的前提下进行许多原辅材料量、废品量及消耗量的计算。 1 已知：PVC片材的年生产量为28500吨，其中物料自然消耗率为0.1%，产品合格率为94%，回收率为90%。每年生产297天，二班轮流全天24小时生产。物料衡算如下： 年需要物料量 M=合格产品量/合格率=28500/0.94≈30319.15t 1年车间进料量 M= M/（1-物料自然消耗率）=30319.15t /（1-0.1%）≈30349.50t 12年自然消耗量M=M-M=30349.50-30319.15=30.35t 132年废品量 M=M-合格产品量=30319.15-28500=1819.15t 14每小时车间处理物料量 M=30319.15/297/24h≈4.25t 5年回收物料量

物料衡算与热量衡算讲解

第 4 章物料衡算与热量衡算 4.1物料衡算物料衡算即是利用物料的能量守恒定律对其进行前后操作后物料总量与产品以及物料损失状况的计算方法，也就是进入设备用于生产的物料总数恒等于产物与物料损失的总量。物料衡算与生产经济效益有着直接的关系。 物料衡算需要在知道产量和产品规格的前提下进行所需的原、辅材料量、废品量以及消耗量的计算。 物料衡算的意义： （1）知道生产过程中所需的热量或冷量； （2）实际动力消耗量； （3）能够为设备选型、台数、决定规格等提供依据； （4）在拟定原料消耗定额基础上，进一步计算日消耗量、时消耗量，能够为所需设备提供必要的基础数据。 4.1.1 年工作日的选取 （1）年工作时间365-11 （法定节假日）=354×24=8496（小 时） （2）设备大修25 天/ 年=600 小时/ 年 （3）特殊情况停车15 天/年=360 小时/ 年 （4）机头清理、换网过滤6次/年8 小时/次 [354-（25+15）] ×1/6 次/天×8 小时/次=396小时=16.5 天=17 天（5 ）实际开车时间 365－11－25－15－17=297 天8496－600－360－396=7140 小 时 （6 ）设备利用系数 K= 实际开车时间/ 年工作时间=7140/8496=0.84 4.1.2 物料衡算的前提及计算 （1）挤出成型阶段物料衡算的前提是应在已知产品规格和产量的前提下进行许多原辅材 料量、废品量及消耗量的计算

已知：PVC 片材的年生产量为28500 吨，其中物料自然消耗率为 0.1% ，产品合格率为94%，回收率为90% 。每年生产297 天，二班轮流全天24 小时生产。物料衡算如下： 年需要物料量 M 1=合格产品量/合格率=28500/0.94 ≈30319.15t 年车间进料量 M2= M 1/（1-物料自然消耗率）=30319.15t / （1-0.1% ） ≈30349.50t 年自然消耗量 M3=M 2-M 1=30349.50-30319.15=30.35t 年废品量 M4=M 1-合格产品量=30319.15-28500=1819.15t 每小时车间处理物料量M 5=30319.15/297/ 24h≈4.25t 年回收物料量 M6=M 4×回收率=1819.15 ×90%≈1637.23t 新料量 M7=M 2-M 6=30349.50-1637.23=28712.27t 2）造粒阶段 ① 确定各岗位物料损失率塑化造粒工段物料损耗系数

化工中的物料衡算和能量衡算

化工中的物料衡算和能量衡算 化72 王琪2007011897 在化工原理的绪论课上，戴老师曾强调过化工原理的核心内容是“三传一反” 即传质、传动、传热和反应，而物理三大定律——质量守恒、动量守恒、能量守 恒正是三传的核心与实质，因此这三大定律在化工中统一成一种核心的方法：衡 算。正是衡算，使原本复杂的物理定律的应用变得简单，实用性强，更符合工程 学科的特点。为此化工中的物料衡算和能量衡算很重要，本文将分别从物料衡算、 能量衡算讨论化工中的衡算问题，然后将讨论二者结合的情况。 物料衡算在台湾的文献中称为“质量平衡”，它反映生产过程中各种物料 之间量的关系，是分析生产过程与每个设备的操作情况和进行过程与设备设计的 基础。一般来说物料衡算按下列步骤进行，为表示直观，做成流程图。 绘制流程图时应注意： 1.用简洁的长方形来表达一个单元，不必画蛇添足； 2.每一条物质流线代表一个真实的流质流动情况； 3.区别开放与封闭的物质流 4.区别连续操作与分批操作（间歇生产） 5.不必将太复杂的资料写在物质流线上 确定体系也比较重要，对于不同体系，衡算基准和衡算关系会有不同。 合适的基准对于衡算问题的简化很重要，根据过程特点通常有如下几种： 1.时间基准：连续生产，选取一段时间间隔如1s，1min，1h，1d；间歇生产以一釜或一批料的生产周期为基准，对于非稳态操作，通常以时间微元dt为基准。 2.质量基准，对于固相、液相体系，常采用此基准，如1kg，100kg，1t，1000lb

等。 3.体积基准（质量基准衍生）：适用于气体，但要换成标准体积；适用于密度无变化的操作。 4.干湿基准：水分算在内和不算在内是有区别的，惯例如下： 烟道气：即燃烧过程产生的所有气体，包括水蒸气，往往用湿基； 奥氏分析：即利用不同的溶液来相继吸收气体试样中的不同组分从而得到气体组分，往往用干基。 化肥、农药常指湿基，而硝酸、盐酸等则指干基。 选取基准后，就要确定着眼物料了。通常既可从所有物料出发，也可根据具体情况，从某组分或某元素着眼。对于有化学反应的过程，参加反应的组分不能被选作着眼物料。 列物料衡算方程式时计算中要注意单位一致。列方程时，要注意：物料平衡是关于质量的平衡，而不是关于体积或者摩尔数的平衡。只有密度相同时才可列关于体积的方程，根据元素守恒可列相应的关于摩尔数的方程。 物料衡算方程的基本形式为：（以下均为质量，若密度不变，也可用体积或体积流速） 输入+产生=输出+积累+消耗。 对于无反应的物理过程，没有产生和消耗，所以输入=输出+积累，如果是稳态过程，积累=0，则方程变为：输入=输出。以下分别对特定的单元操作讨论物料衡算关系。 1.输送：连续性方程，进管液体=出管液体；进泵液体=出泵液体 2.过滤：总平衡：输入的料浆=输出的滤液+输入的滤饼； 液体平衡：料浆中的液体=滤液中的液体+滤饼中的液体 3.蒸发：原料液=积累+母液+晶体+水蒸气 其他过程类似。值得注意的是，如果对于每个组分列物料衡算方程，则总衡算方程不用列出，因为其不独立。一般来说，对于无反应的物理过程，如果有n 个组分，就可以列出n个方程。 对于有化学反应的过程，物料衡算要更复杂一些，因为反应中原子重新组合，消耗旧物质，产生新物质，所以每一个物质的摩尔量和质量流速不平衡。此外，在化学反应中，还涉及化学反应速率、转化率、产物的收率等因素。为了有利于反应的进行，往往一种反应物要过量。因此在进行反应过程的物料衡算时，应考虑以上因素。对于不参加反应的惰性物质列衡算方程通常比较方便。通常来讲，总质量衡算和元素衡算用得较多，组分衡算对于有化学反应的过程不可以用。 有化学反应的过程物料衡算通常有以下几种方法：直接计算法、利用反应速率进行物料衡算、元素衡算法、化学平衡常数法、结点衡算法、联系组分衡算法等。

物料衡算和热量衡算

3 物料衡算 依据原理：输入的物料量=输出的物料量+损失的物料量 3.1 衡算基准 年生产能力：2000吨/年 年开工时间：7200小时 产品含量：99% 3.2 物料衡算 反应过程涉及一个氧化反应过程，每批生产的产品相同，虽然有原料对叔丁基甲苯和溶剂甲苯的循环，第一批以后循环的物料再次进入反应，但每批加料相同。在此基础上，只要计算第一个批次的投料量，以后加料一样。 反应釜内加热时间2h、正常的反应时间18h、冷却时间1h。加上进料和出料各半个小时，这个生产周期一共2+18+1+1=22h。所以在正常的生产后，每22小时可以生产出一批产品。每年按300天生产来计算，共开工7200小时，可以生产327个批次。要求每年生产2000吨对叔丁基苯甲酸，则每批生产2000÷327＝6.116吨。产品纯度99 %( wt %) 实际过程中为了达到高转化率和高反应速率，需要加入过量对叔丁基甲苯做溶剂，反应剩余的原料经分离后循环使用。 3.2.1 各段物料 (1) 原料对叔丁基甲苯的投料量 设投料中纯的对叔丁基甲苯为X kg，则由 C11H16C11H14O2 M 148.24 178.23 m x 6054.8 得x=6054.8×148.24÷178.23=5036.0 kg 折合成工业原料的对叔丁基甲苯质量为5036.0÷0.99=5086.9kg 实际在第一批生产过程加入的对叔丁基甲苯为6950.3kg （2）氧气的通入量 生产过程中连续通入氧气,维持釜内压力为表压0.01MPa,进行氧化反应。实

际生产过程中,现场采集数据结果表明,通入的氧气量为1556.8 kg，设反应消耗的氧气量为x kg 3/2O2C11H14O2 M 31.99 178.23 m x 6054.8 得x= 3/2×6054.8×31.99÷178.23=1630.1kg 此时采用的空气分离氧气纯度可达99%，因此折合成通入的氧气为1630.1÷0.99=1646.6 kg即在反应过程中，需再连续通入1646.6kg氧气。 （3）催化剂 催化剂采用乙酰丙酮钴(Ⅲ)，每批加入量10.4 kg （4）水的移出量 设反应生产的水为x kg H2O C11H14O2 M 18.016 178.23 m x 6054.8 得x=6054.8×18.016÷178.23=612 kg 产生的水以蒸汽的形式从反应釜上方经过水分离器移出。 3.2.2 设备物料计算 （1）计量槽 对叔丁基甲苯计量槽： 一个反应釜每次需加入的对叔丁基甲苯质量为3475.1÷2=3475.15 kg 对叔丁基甲苯回收计量槽：每批反应结束后产生母液1834.8kg 甲苯计量槽：每批需加入甲苯做溶剂，加入量为396.1 kg （2）反应釜：反应结束后，经过冷却、离心分离后，分离出水612kg，剩余的对叔丁基甲苯1834.8kg循环进入下一批产品的生产。分离出来的固体质量为：6950.3+10.4+1646.6-612-1834.8=6160.5 kg 。 （3）进入离心机的物料：6950.3＋10.4＋1646.6－1834.8－612=6160.5kg （4）脱色釜：分离机分离出来的粗产品移入脱色釜，加入甲苯做溶剂，加入量为396.1 kg，搅拌升温将产品溶解，再加入76.5 kg活性碳进行脱色。进入

化工原理(天大版)干燥过程的物料衡算与热量衡算

1 8.3干燥过程的物料衡算与热量衡算 干燥过程是热、质同时传递的过程。进行干燥计算，必须解决干燥中湿物料去除的水分量及所需的热空气量。湿物料中的水分量如何表征呢？ 湿物料中的含水量有两种表示方法 1.湿基含水量w 湿物料总质量 湿物料中水分的质量= w kg 水/kg 湿料 2.干基含水量X 量 湿物料中绝干物料的质湿物料中水分的质量= X kg 水/kg 绝干物料 3.二者关系 X X w +=1w w X -=1 说明：干燥过程中，湿物料的质量是变化的，而绝干物料的质量是不变的。因此，用干基含 水量计算较为方便。 图8.7 物料衡算 符号说明： L ：绝干空气流量，kg 干气/h ； G 1、G 2：进、出干燥器的湿物料量，kg 湿料/h ； G c ：湿物料中绝干物料量，kg 干料/h 。 产品 G 2, w 2, (X 2), θ2 G 1, w 1, (X 1), θ1 L, t 2 , H 2

目的：通过干燥过程的物料衡算，可确定出将湿物料干燥到指定的含水量所需除去的水分量及所需的空气量。从而确定在给定干燥任务下所用的干燥器尺寸，并配备合适的风机。 1.湿物料的水分蒸发量W[kg 水/h] 通过干燥器的湿空气中绝干空气量是不变的，又因为湿物料中蒸发出的水分被空气带 走，故湿物料中水分的减少量等于湿物料中水分汽化量等于湿空气中水分增加量。即： [])]([][)(1221221121H H L W X X G w G w G G G c -==-=-=- 所以：1212221 1 2111w w w G w w w G G G W --=--=-= 2.干空气用量L[kg 干气/h] 1212) (H H W L H H L W -=∴-=Θ 令121H H W L l -== [kg 干气/kg 水] l 称为比空气用量，即每汽化1kg 的水所需干空气的量。 因为空气在预热器中为等湿加热，所以H 0＝H 1，0 21211H H H H l -=-=，因此l 只与空气的初、终湿度有关，而与路径无关，是状态函数。 湿空气用量：)1(0'H L L += kg 湿气/h 或)1(0'H l l += kg 湿气/kg 水 湿空气体积：H s L V υ= m 3湿气/h 或H s l V υ=' m 3湿气/kg 水 通过干燥器的热量衡算，可以确定物料干燥所消耗的热量或干燥器排出空气的状态。作为计算空气预热器和加热器的传热面积、加热剂的用量、干燥器的尺寸或热效率的依据。 1.流程图 温度为，湿度为H 0，焓为的新鲜空气，经加热后的状态为t 1、H 1、I 1，进入干燥器与湿物料接触，增湿降温，离开干燥器时状态为t 2、H 2、I 2，固体物料进、出干燥器的流量为G 1、G 2，温度为θ1、θ2，含水量为X 1、X 2。通过流程图可知，整个干燥过程需外加热量有两处，预热器内加入热量Q p ，干燥器内加入热量Q d 。外加总热量Q ＝Q p ＋Q d 。将Q 折合

啤酒糖化车间物料衡算与热量衡算

# 30000t/a12°淡色啤酒糖化车间物料衡算与热量衡算） 二次煮出糖化法是啤酒生产常用的糖化工艺，下面就以此工艺为基准进行糖化车间的热量衡算。由于没有物料数量等基础数据，因此，从物料计算开始。 已知物料定额的基础数据如表，绝对谷物的比热容为1.55Kj/kg*K, 12°麦汁在20℃时的相对密度为1.084，100℃时热麦汁的体积是20℃时的1.04倍；煮沸温度下（常压100℃）水的气化潜热为I＝2257.2 Kj/kg，加热过程热损失取15％，0.3MPa的饱和水蒸气I＝2725.2 Kj/kg，相应冷凝水的焓为561.47 Kj/kg，蒸汽热效率为0.95， I物料衡算 啤酒厂糖化车间的物料衡算主要项目为原料（麦芽、大米）和酒花用量，热麦汁和冷麦汁量，废渣量（糖化糟和酒花糟）等。 1.糖化车间工艺流程示意图 2.工艺技术指标及基础数据 我国啤酒生产现况决定了相应的指标，有关生产原料的配比、工艺指标及生产过程的损失等数据如上表所示。 根据基础数据，首先进行100kg原料生产12°淡色啤酒的物料计算，然后进行100L12°淡色啤酒的物料衡算，最后进行30000t/a啤酒厂糖化车间的物料平衡计算。 3. 100kg原料（75％麦芽，25％大米）生产12°淡色啤酒的物料计算 （1）热麦汁量 麦芽收率为：0.75（100－6）÷100＝70.5％ 大米受率为：0.92（100－13）÷100＝80.04％ 混合原料受得率为： （0.75×70.5％+0.25×80.04％）98.5％＝71.79％ 由此可得100kg混合原料可制得的12°热麦汁量为： （71.79÷12）×100＝598.3kg 12°麦汁在20℃时的相对密度为1.084，而100℃热麦汁的体积是20℃时的1.04倍，故热麦汁（100℃）的体积为： （598.3÷1.084）×1.04＝574 （L） （2）冷麦汁量为 574×（1－0.075）＝531 （L） （3）发酵液量为： 531×（1－0.016）＝522.5 （L） （4）过滤酒量为：

物料衡算和热量衡算

物料衡算和热量衡算 物料衡算 根据质量守恒定律，以生产过程或生产单元设备为研究对象，对其进出口处进行定量计算，称为物料衡算。通过物料衡算可以计算原料与产品间的定量转变关系，以及计算各种原料的消耗量，各种中间产品、副产品的产量、损耗量及组成。 物料衡算的基础 物料衡算的基础是物质的质量守恒定律，即进入一个系统的全部物料量必等于离开系统的全部物料量，再加上过程中的损失量和在系统中的积累量。 ∑G1=∑G2+∑G3+∑G4 ∑G2：——输人物料量总和； ∑G3：——输出物料量总和； ∑G4：——物料损失量总和； ∑G5：——物料积累量总和。 当系统内物料积累量为零时，上式可以写成： ∑G1=∑G2+∑G3 物料衡算是所有工艺计算的基础，通过物料衡算可确定设备容积、台数、主要尺寸，同时可进行热量衡算、管路尺寸计算等。 物料衡算的基准 (1)对于间歇式操作的过程，常采用一批原料为基准进行计算。 (2)对于连续式操作的过程，可以采用单位时间产品数量或原料量为基准进行计算。物料衡算的结果应列成原材料消耗定额及消耗量表。 消耗定额是指每吨产品或以一定量的产品(如每千克针剂、每万片药片等)所消耗的原材料量；而消耗量是指以每年或每日等时间所消耗的原材料量。 制剂车间的消耗定额及消耗量计算时应把原料、辅料及主要包装材料一起算入。 热量衡算 制药生产过程中包含有化学过程和物理过程，往往伴随着能量变化，因此必须进行能量衡算。又因生产中一般无轴功存在或轴功相对来讲影响较小，因此能量衡算实质上是热量衡算。生产过程中产生的热量或冷量会使物料温度上升或下降，为了保证生产过程在一定温度下进行，则外界须对生产系统有热量的加入或排除。通过热量衡算，对需加热或冷却设备进行热量计算，可以确定加热或冷却介质的用量，以及设备所需传递的热量。 热量衡算的基础

物料衡算和热量衡算

物料衡算和热量衡算 以下计算部分将对石灰石-石膏法的脱硫工艺进行物料衡算、热量衡算、反应器的设计和换热器的设计等具体的步骤 物料衡算简化运算条件：物料衡算主要针对脱硫装置系统（即喷淋塔）和制浆系统（石灰石浆液）来进行的，两个系统之间来联系的纽带是在脱硫塔内进行的脱硫反应，即钙硫比（Ca/S）（选择为1.02,下面将详细论述）。以下条件在计算方法中被简化 （1）不包括吸收塔的损失 （2）假设烟气带入的粉尘为零 （3）假设工艺水和石灰石不含杂质 （4）假设原烟气和净烟气没有夹带物代入和带出系统 （5）假设没有除雾器冲洗水 （6）假设没有泵的密封水 （7）假设工艺系统是封闭的，没有环境物质的进入和流出 3.1吸收系统物料衡算和相关配置 喷淋塔内主要进行脱硫反应，由锅炉引风压机引来的烟气，经过增压风机升压后，从吸收塔中下部进入吸收塔，脱硫除雾后的净烟气从吸收塔顶部侧向离开吸收塔，塔的下部为浆液池。 前面已经详细地介绍了脱硫反应的机理，由此可知反应的物料比例为 CaCO3s Ca s 1.02S s 1.02SO2 1.02 : 1.02 : 1 : 1 设原来烟气二氧化硫SO2质量浓度为 a （mg/m3）,根据理想气体状态方程 PV二nRT 可得：7700mg/m3273K amg/m3(273 145)K 求得： 4 4 a=1.18X 104mg/m4 而原来烟气的流量（145C时）为20X 104（m3/h）换算成标准状态时（设为V a） 200000m3/h (145 273)K V a273K 求得 V a=1.31 X 105 m3/h=36.30 m3/s 故在标准状态下、单位时间内每立方米烟气中含有二氧化硫质量为

干燥过程的物料衡算和热量衡算

第三节 干燥过程的物料衡算和热量衡算 对干燥流程的设计中，物料衡算解决的问题： （1）物料气化的水分量W （或称为空气带走的水分量）； （2）空气的消耗量（包括绝干气消耗量L 和新鲜空气消耗量L 0）。 而热量衡算的目的，是计算干燥流程的热能耗用量及各项热量分配（即预热器换热量 p Q ，干燥器供热量D Q 及干燥器热损失L Q ）。 一、湿物料中含水率表示法 湿物料＝水分＋绝干物料 （一）湿基含水量w %100?= 总质量 水 m m w （８－１２） 工业上常用这种方法表示湿物料的含水量。 （二）干基含水量X X ＝湿物料中水分质量／湿物料中绝干料质量 （８－１３） 式中 X ――湿物料的干基含水量，kg 水分.(kg 绝干料)-1。 两者关系： X X w += 1 （８－１４） 或 w w X -= 1 （８－１５）

二、干燥器的物料衡算 图８－７ 各流股进、出逆流干燥器的示意图 图８－７中，G ――绝干物料流量，kg 绝干料.s -1； L ――绝干空气消耗量，kg 绝干气.s -1； H 1 ,H 2――分别为湿空气进、出干燥器时的湿度，kg.（kg 绝干气）-1； G 1 ,G 2――分别为湿物料进、出干燥器时的流量，kg 湿物料.s -1； X 1 ,X 2――分别为湿物料进、出干燥器时的干基含水量，kg 水分.（kg 绝干料）-1。 （一）水分蒸发量W )()(122121H H L G G X X G W -=-=-= （８－１６） 其中 )1()1(2211w G w G G -=-= （８－１７） （二）空气消耗量L 对干燥器作水分物料衡算：2211GX LH GX LH +=+ 则： ()121221H H W H H X X G L -= --= （８－１８） 若设： 121 H H W L l -= = （８－１９） 式中 l ――每蒸发１kg 水分消耗的绝干空气量，称为单位空气消耗量，kg 绝干 气.(kg 水分)-1； L ――单位时间内消耗的绝干空气量，kg 绝干气.s -1。

干燥过程的物料衡算和热量衡算.教程文件

干燥过程的物料衡算和热量衡算.

第三节 干燥过程的物料衡算和热量衡算 对流干燥过程利用不饱和热空气除去湿物料中的水分，所以常温下的空气通常先通过预热器加热至一定温度后再进入干燥器。在干燥器中热空气和湿物料接触，使湿物料表面的水分气化并将水气带走。在设计干燥器前，通常已知湿物料的处理量、湿物料在干燥前后的含水量及进入干燥器的湿空气的初始状态，要求计算水分蒸发量、空气用量以及干燥过程所需热量，为此需对干燥器作物料衡算和热量衡算，以便选择适宜型号的风机和换热器。 7-3-1 物料中含水量的表示方法 1．湿基含水量 湿物料中所含水分的质量分率称为湿物料的湿基含水量。 湿物料总质量 湿物料中水分的质量=w （7-21） 2．干基含水量 不含水分的物料通常称为绝对干料或干料。湿物料中水分的质量与绝对干料质量之比，称为湿物料的干基含水量。 量 湿物料中绝对干物料质湿物料中水分的质量=X （7-22） 上述两种含水量之间的换算关系如下： w w X -=1 kg 水/kg 干物料 X X w +=1 kg 水/kg 湿物料 （7-23） 工业生产中，通常用湿基含水量来表示物料中水分的多少。但在干燥器的物料衡算中，由于干燥过程中湿物料的质量不断变化，而绝对干物料质量不变，故采用干基含水量计算较为方便。 7-3-2 干燥器的物料衡算 通过物料衡算可求出干燥产品流量、物料的水分蒸发量和空气消耗量。对图7-8所示的连续干燥器作物料衡算。 设 G 1——进入干燥器的湿物料质量流量，kg/s ； G 2——出干燥器的产品质量流量，kg/s ； G c ——湿物料中绝对干料质量流量，kg/s ； w 1，w 2——干燥前后物料的湿基含水量，kg 水/kg 湿物料；

物料衡算和热量衡算

3 物料衡算和热量衡算 3.1计算基准 年产4500吨的二氯甲烷氯化吸收，年工作日330天，每天工作24小时，每小时产二氯甲烷： 4500×103 330×24 =568.18kg/h 3.2物料衡算和热量衡算 3.2.1反应器的物料衡算和热量衡算 本反应为强放热反应，如不控制反应热并移走，温度会急剧升高，产生强烈的燃烧反应，是氯化物发生裂解反应。由此可以通过加入过量的甲烷得到循环气，以之作为稀释剂移走反应热。 （一）计算依据 （1）二氯甲烷产量为：568.18 kg/h，即：6.69 kmol/h； （2）原料组成含: Cl2 96%，CH495%； （3）进反应器的原料配比（摩尔比）: Cl2：CH4：循环气=1：0.68：3.0 （4）出反应器的比例: CH2Cl2：CHCl3=1：0.5（质量比） (CHCl3+CCl4)/CH2Cl2=0.38（摩尔比）； （5）操作压力: 0.08MPa（表压）； （6）反应器进口气体温度25o C，出口温度420o C。 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl 假设循环气不参与反应，只起到带走热量的作用。则设进口甲烷为X kmol/h，出反应器的一氯甲烷Y kmol/h，氯化氢Z kmol/h。 由进反应器的原料配比（摩尔比）Cl2：CH4：循环气=1：0.68：3.0 原料组成含: Cl2 96%，CH495%。 可知：Cl2 96% ? X 95% ? =1 0.68 得进口Cl2为1.48X kmol/h 由CH2Cl2：CHCl3=1：0.5（质量比） 可得CHCl3每小时产量为：568.18×0.5/119.5=2.38kmol/h 由(CHCl3+CCl4)/CH2Cl2=0.38（摩尔比） 可得CCl4的量为0.38×6.69－2.38=0.162kmol/h 用元素守衡法 则：Cl元素守衡 2.96X=Y+6.69×2+2.38×3+0.162×4+Z ① H 元素守衡4X=3Y+6.69×2+2.38+Z ② C 元素守衡X=Y+6.69+2.38+0.162 ③解方程①①③得 X=24.87kmol/h

3-物料衡算和热量衡算

3 物料衡算和热量衡算 3.1计算基准 年产4500吨的二氯甲烷氯化吸收，年工作日330天，每天工作24小时，每小时产二氯甲烷： 4500×103 330×24 =568.18kg/h 3.2物料衡算和热量衡算 3.2.1反应器的物料衡算和热量衡算 本反应为强放热反应，如不控制反应热并移走，温度会急剧升高，产生强烈的燃烧反应，是氯化物发生裂解反应。由此可以通过加入过量的甲烷得到循环气，以之作为稀释剂移走反应热。 （一） 计算依据 （1） 二氯甲烷产量为：568.18 kg/h ，即：6.69 kmol/h ； （2） 原料组成含: Cl 2 96%，CH 495%； （3） 进反应器的原料配比（摩尔比）: Cl 2：CH 4：循环气=1：0.68：3.0 （4） 出反应器的比例: CH 2Cl 2：CHCl 3=1：0.5（质量比） (CHCl 3+CCl 4)/CH 2Cl 2=0.38（摩尔比）； （5） 操作压力: 0.08MPa （表压）； （6） 反应器进口气体温度 25o C ，出口温度420o C 。 3Cl 2Cl 2 3 4 假设循环气不参与反应，只起到带走热量的作用。则设进口甲烷为X kmol/h ，出反应器的一氯甲烷 Y kmol/h ，氯化氢 Z kmol/h 。 由进反应器的原料配比（摩尔比） Cl 2：CH 4：循环气=1：0.68：3.0 原料组成含: Cl 2 96%，CH 495%。 可知：Cl296%? X 95%?=1 0.68 得进口Cl 2为1.48X kmol/h 由 CH 2Cl 2：CHCl 3=1：0.5（质量比） 可得 CHCl 3每小时产量为：568.18×0.5/119.5=2.38kmol/h 由 (CHCl 3+CCl 4)/CH 2Cl 2=0.38（摩尔比） 可得 CCl 4的量为 0.38×6.69－2.38=0.162kmol/h 用元素守衡法 则： Cl 元素守衡 2.96X=Y+6.69×2+2.38×3+0.162×4+Z ① H 元素守衡 4X=3Y+6.69×2+2.38+Z ② C 元素守衡 X=Y+6.69+2.38+0.162 ③ 解方程①①③得 X=24.87kmol/h

干燥过程的物料衡算和热量衡算

第三节 干燥过程的物料衡算和热量衡算 对干燥流程的设计中，物料衡算解决的问题： （1）物料气化的水分量W （或称为空气带走的水分量）； （2）空气的消耗量（包括绝干气消耗量L 和新鲜空气消耗量L 0）。 而热量衡算的目的，是计算干燥流程的热能耗用量及各项热量分配（即预热器换热量 p Q ，干燥器供热量D Q 及干燥器热损失L Q ）。 一、湿物料中含水率表示法 湿物料＝水分＋绝干物料 （一）湿基含水量w %100?= 总质量 水 m m w （８－１２） 工业上常用这种方法表示湿物料的含水量。 （二）干基含水量X X ＝湿物料中水分质量／湿物料中绝干料质量 （８－１３） 式中 X ――湿物料的干基含水量，kg 水分.(kg 绝干料)-1。 两者关系： X X w += 1 （８－１４） 或 w w X -= 1 （８－１５）

二、干燥器的物料衡算 图８－７ 各流股进、出逆流干燥器的示意图 图８－７中，G ――绝干物料流量，kg 绝干料.s -1； L ――绝干空气消耗量，kg 绝干气.s -1； H 1 ,H 2――分别为湿空气进、出干燥器时的湿度，kg.（kg 绝干气）-1； G 1 ,G 2――分别为湿物料进、出干燥器时的流量，kg 湿物料.s -1； X 1 ,X 2――分别为湿物料进、出干燥器时的干基含水量，kg 水分.（kg 绝干料）-1。 （一）水分蒸发量W )()(122121H H L G G X X G W -=-=-= （８－１６） 其中 )1()1(2211w G w G G -=-= （８－１７） （二）空气消耗量L 对干燥器作水分物料衡算：2211GX LH GX LH +=+ 则： ()121221H H W H H X X G L -= --= （８－１８） 若设： 121 H H W L l -= = （８－１９） 式中 l ――每蒸发１kg 水分消耗的绝干空气量，称为单位空气消耗量，kg 绝干气.(kg 水分)-1；

物料衡算及热量衡算

第二章硫酸干吸系统设计的计算2.1 干燥塔物料计算[16] 2.1.1 干燥塔入口炉气成分 表2.1 转化气进口气体成分 表2.2 电除雾器出口气体成分

2419.05 2.1.2 干燥塔入口炉气含水量 设补加空气全部在电除雾器之后加入，空气温度20摄氏度、相对湿度75%，由湿含图查得水含量为103 干空气，则补加空气带水量为： g/m 2419.05×0.01=24.19kg/h=1.34kmol/h=30.8m3/h 2.1.3 干燥塔入口气体带水 设出塔气体中含水量为3 0.1g/m，则干燥后气体带水量为： (0.1÷1000)×19372.98=1.94kg/h 2.1.4 循环酸量 决定循环酸量的方法一般有两种，一种是根据进出口酸浓度差决定，酸浓度差一般选在0.2%~0.4%范围内，第二个是根据塔的喷淋密度来决定，喷淋密度一般选在14~20m3/(m2·h)的范围内。在这里采用浓度差计算循环酸量。 H SO比重 1.7993 入塔酸：浓度93.00% 24 m/h 温度50O C 酸量x3 出塔酸：浓度92.7% 干燥塔吸收水量=(1115.81＋24.19)－1.94=1138.06kg/h 由物料平衡得：X×1.7993×1000×93%=(X×1.7993×1000＋1146)×92.7% X=195.44m3/h 所以采用扬量为200m3/h酸泵,型号为IHIHF125-100-250酸泵。 2.2 干燥塔热量衡算 2.2.1 炉气带入热量Q1 t=40O C时 SO2带入热量：q1=76.98×40×41.57=127997.80KJ/h O2带入热量：q2=69.28×40×29.37=81389.60KJ/h

物料衡算与热量衡算讲解

第 4 章物料衡算与热量衡算 4.1 物料衡算物料衡算即是利用物料的能量守恒定律对其进行前后操作后物料总量与产品以及物料损失状况的计算方法，也就是进入设备用于生产的物料总数恒等于产物与物料损失的总量。物料衡算与生产经济效益有着直接的关系。物料衡算需要在知道产量和产品规格的前提下进行所需的原、辅材料量、废品量 以及消耗量的计算。 物料衡算的意义： ( 1) 知道生产过程中所需的热量或冷量； ( 2) 实际动力消耗量； ( 3) 能够为设备选型、台数、决定规格等提供依据； ( 4) 在拟定原料消耗定额基础上，进一步计算日消耗量、时消耗量，能够为所需设备提供必要的基础数据。 4.1.1 年工作日的选取 (1)年工作时间365-11 (法定节假日)=354X 24=8496 (小时) (2)设备大修25 天/年=600小时/年 (3)特殊情况停车15 天/年=360小时/ 年 ( 4)机头清理、换网过滤 6 次/ 年8 小时/ 次 [354-(25+15)] X 1/6 次/ 天X 8 小时/ 次=396小时=16.5 天=17 天 ( 5)实际开车时间 365－11－25－15－17=297天 8496－600－360－396=7140小时 ( 6)设备利用系数 K=实际开车时间/年工作时间=7140/8496=0.84 4.1.2 物料衡算的前提及计算 ( 1 )挤出成型阶段 物料衡算的前提是应在已知产品规格和产量的前提下进行许多原辅材料量、废品量及消耗量的计算。 1 已知：PVC片材的年生产量为28500吨，其中物料自然消耗率为0.1%，产品合格率为94%，回收率为90%。每年生产297天，二班轮流全天24小时生产。物料衡算如下：年需要物料量 M=合格产品量/合格率=28500/0.94"30319.15t 1年车间进料量 M= M/ (1-物料自然消耗率)=30319.15t /(1-0.1%)"30349.50t 12年自然消耗量M=M- M=30349.50-30319.15=30.35t132 年废品量 M=M -合格产品量=30319.15-28500=1819.15t14每小时车间处理物料量 M=30319.15/297/24h"4.25t 5年回收物料量 M=M X 回收率=1819.15X 90%~ 1637.23t 46 新料量 M=M -M=30349.50-1637.23=28712.27t 627 合格率94%合格产品量28500t