年处理300吨甘草生产车间初步设计毕业设计说明书Word下载.doc
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摘要 I
ABSTRACT II
第１章绪论 1
1.1概述 1
1.1.1生产方法简介 1
1.1.2设计原则及要求 2
1.1.3设计依据 2
1.1.4车间概况 2
1.2厂址选择 3
1.2.1厂址选择原则 3
1.2.2建厂条件 3
1.2.3方案比较 4
1.3原材料、产品主要技术规格 5
1.3.1原材料技术规格 5
1.3.2产品技术规格 5
1.4原材料消耗定额及消耗量 5
第2章工艺流程设计 6
2.1生产方法选择 6
2.1.1浸渍法提取工艺 6
2.1.2渗漉法浸提工艺 6
2.1.3单罐间歇循环提取工艺 6
2.1.4回流提取法 7
2.2工艺流程示意图 7
2.3工艺流程叙述 8
2.3.1提取工段 8
2.3.2减压浓缩工段 8
2.3.3水沉工段 9
2.3.4二次减压浓缩工段 9
2.3.5乙醇回收塔工段 9
第3章化工计算 11
3.1物料计算 11
3.1.1醇提取罐的物料计算 11
3.1.2浓缩工段物料衡算 13
3.1.3水沉工段物料衡算 14
3.1.4乙醇回收工段物料衡算 15
3.1.5二次浓缩的物料计算 15
3.2设备工艺计算 16
3.3热量计算 20
3.3.1多功能提取罐热量计算 20
3.3.2双效浓缩器热量计算 21
3.3.3乙醇回收塔热量计算 22
3.3.4水沉段热量计算 23
3.3.5二次浓缩热量计算 24
第4章主要设备设计 26
4.1基础数据 26
4.2直径、高度计算 26
4.3壁厚设计 27
4.3.1筒体壁厚 27
4.3.2标准椭圆封头壁厚 28
4.3.3锥形封头壁厚：
29
4.4夹套设计 31
4.5附件的选择 31
4.5.1视镜 31
4.5.2管法兰 31
4.5.3耳室支座 32
4.5.4清洗球 32
4.5.5椭圆形封头尺寸 32
4.5.6.锥形封头尺寸 32
4.5.7人孔 32
4.5.8温度计\压力表接管 33
第5章车间设备布置设计 34
5.1车间设备布置设计概述 34
5.1.1车间设备布置设计原则 34
5.2车间设备布置方案 35
5.2.1车间组成 36
第6章公用工程 37
6.1动力（水、电、汽、气） 37
6.1.1蒸汽用量计算 37
6.1.2电力用量计算 37
6.1.3水用量计算 38
6.2空调部分 39
6.2.1车间洁净级要求 39
6.2.2车间湿、温度要求 39
第7章环境保护 40
7.1三废产生 40
7.2治理方法 40
7.2.1废水的处理 41
7.2.2废气的处理 41
7.2.3废渣的处理 41
7.2.4噪声处理 41
第8章防火安全卫生 42
8.1防火措施 42
8.2生产安全措施 42
8.3车间卫生管理 43
结语 44
参考文献 45
附录 46
致谢 47
47
第１章绪论
1.1概述
1.1.1生产方法简介
1.生产规模
年处理300吨甘草生产车间初步设计
2.生产方法
广义的中药提取也称为分离，是指从中药材原料开始，经过一道或多道操作工序，最终得到所需要的药物或其半成品的全过程。
包括从原料前处理、溶质分离、浓缩到得到某一物质的整个生产过程，可以分成很多个工序或单元操作过程，包括前处理、溶质分离、澄清、过滤、蒸发和干燥等。
狭义的提取仅指溶质分离操作，即从固体药材中分离出有效成分的操作过程[1]。
即将溶质由固相转移到液相中，从而得到含有溶质的提取过程。
因此，提取过程实质上是溶质由固相传递到液相的传质过程。
中药材所含的的成分十分复杂，概括起来可分为：
①有效成分，指其有主要药效的物质，如生物碱、苷类、挥发油等；
②辅助成分，指本身没有特殊疗效，但能增强或缓和有效成分作用的物质；
③无效成分，指本身无效甚至有害的成分，她们往往影响溶剂的浸出效果及制剂的稳定性、外观及药效；
④组织物，使之构成药材的细胞或其他不溶物质，如纤维素、石细胞、栓皮等[2]。
浸提是利用适当的溶剂和方法，将有效成分从原料药中提取出来的过程，通常也称为浸出过程。
在浸提过程中应根据临床治疗的需要，处方中有关药物成分提取的工艺特性，拟制备的剂型，并结合生产的设备条件等，选用合适的浸提工艺，将有效成分及辅助成分尽可能的提取出来，而使无效成分及组织物尽量少混入或不混入浸提物中。
影响甘草提取的因素有粉碎度，乙醇的浓度，提取时间，溶剂的倍量，提取次数，浸提温度，浸提时间，浸提压力，浸提成分，原料的干燥程度和浸提溶剂[3]。
常用的浸提方法有：
浸渍法，渗漉法，煎煮法，回流提取法；
相应常用的浸出设备有：
渗漉器，多级逆流渗漉器，连续浸取器，多功能提取罐。
中药现代提取新技术有：
超临界流体萃取，超声提取技术，微波提取技术，生物酶解技术，半仿生提取法等技术。
通过上述方法所得的中药材的提取液往往是混合物，需要加以分离纯化以除去所含的各种杂质，工业生产中长用的分离纯化技术有水提醇沉，醇提水沉，离心分离，蒸馏技术，大孔树脂吸附分离技术，膜分离等技术[4]。
1.1.2设计原则及要求
本次设计总的原则：
流程简便可行，方法最优，适合生产。
最重要的是能节省开支，具有很高的经济效益。
在车间设计时确保尽可能的降低生产成本，要求安全可靠，操作稳定弹性好，无事故隐患，对工艺和建筑、地基、厂房等无苛刻要求。
本次设计的要求：
确保年处理300吨的甘草生产任务的顺利完成，其次要保证设计的工艺流程简便，设备的选择与安置能满足特殊的维护要求，尽量满足自控水平、生产能力、转化率、收率、效率要尽可能达到先进水平。
最重要的是设备投资省，易于加工、维修、更新，没有特殊的维护要求，运行费用减少。
1.1.3设计依据
1.设计依据：
（1）《齐齐哈尔大学毕业设计任务书》
（2）2013年《齐齐哈尔大学本科生毕业设计（论文）工作手册》
（3）《过程设备机械基础》（国防工业出版社出版）
（4）《中药提取工艺与设备》（化学工业出版社出版）
（5）《化工工艺设计手册》（上海医药设国家医药管理局设计编著）
（6）《化工原理》（天津大学出版社出版）
（7）《制药工程工艺设计》（化学工业出版社出版）
（8）《化学工程CAD技术应用及实例》（化学工业出版社出版）
（9）《中药制药工艺与设备》（化学工业出版社出版）
2.设计范围：
本次设计是先从处理好的净药材，通过醇提水沉直至二次浓缩出产品的工艺的选择与方框流程图的确定；
物料计算，热量衡算，设备选型，主要设备计算，生产工艺流程设计，工艺管路的设计，主要设备绘制，车间平面布置。
本次设计的重点是：
工艺流程的设计选择，车间设备布置，带控制点的流程图的绘制。
1.1.4车间概况
1.车间概况
提取车间共分五个工段，分别是提取工段、浓缩工段、水沉工段、乙醇回收工段，二次浓缩工段。
为了操作的方便把每一个工段的设备尽量安置于相对集中的区域，由于本次设计任务是年处理300吨甘草的生产车间初步设计，流程相对来说比较简单，设备不多。
针对合理化布局要求，设计的车间采用单层敞开式设计，生产车间采用单层敞开式设计，单层楼高12m，操作台为钢板，操作台高6m，总跨度为30m，宽12m，柱距为6m。
柱网采用6m×
6m，建筑面积360m2[5]。
2.工作制度及人员安排
提取车间工作时间为300d，岗位实行三班倒的工作制度，按一天24小时，每班工作时间为法定工作日8小时。
因此设备年运转7200h，按各工段操作情况人员设置见表1-1。
表1-1车间定员表
序号
工序名称
每班定员
管理人员
操作人员
轮休人员
合计
备注
1
2
3
4
5
提取
浓缩
水沉
精馏
二次浓缩
8
——
1.2厂址选择
1.2.1厂址选择原则
厂址选择是指在一定范围内，选择和确定拟建项目的地点和区域，并在该区域内具体地选定项目建设的坐落位置。
厂址选择的好坏对工程的进度、建设投资、产品生产、经济效益以及环境保护等方面具有重大影响。
厂址选择时应严格按国家的有关规定、规范执行，并结合建厂的实际情况，进行调查、分析、比较、论证，最终得出理想的厂址。
因此进行厂址选择时应遵循以下基本原则：
环境卫生，水资源丰富，电力发达，原料运输方便且远离闹市区，并且还要考虑到厂区所在地的气候特征、地质地貌、土壤的土质及植被等系列因素，地势要有利于防洪防涝。
同时，从总体布局看，也应有发展的余地，综合考虑到地理位置、地质状况、常年主导风向，少占耕地等因素，应注意到周围几公里以内无污染排放源，水源未受污染、大气降尘量少，特别是避开大气中二氧化硫、飘尘和降尘浓度大的化工区，生产厂房及周围应无污染源。
1.2.2建厂条件
基于以上选场原则的考虑，结合周围现实环境的考虑以下几点：
1、因为药品的生产要求一定的洁净度，故此不能将药厂建立在一些重工业或化工厂附近。
2、厂址选择还必须考虑原料药材，水源，电力等方面客观条件。
水在药品生产中是保证药品质量的关键因素，因此，在选择厂址时应考虑建在水质良好、水量充沛、电力和燃料供应充足、原料地近的地区，有利于降低产品生产成本，确保生产正常运行。
3、厂址的选择应考虑到交通运输，制药厂运输较频繁，厂区附近应有已建成或即将建成的市政道路设施，能提供便捷的公路、铁路或水路等运输条件。
4、厂址选择还应考虑到占地面积和土地质量，由于中国人多地少这一现状，因此在选择厂址时还必须考虑到远离耕地，且又不能地处偏远，而且尽量减少场地面积。
5、应符合在建城市或地区的近远期发展规划。
由于制药生产企业品种多、更新换代较频繁，在总体规划时应留有发展的余地并合理利用土地资源。
6、厂址选择最重要的要考虑到三废和噪声的妥善处理，综合利用。
厂房不能建在闹市区，应建在人流稀少的郊区或城镇。
却又不能过于偏远。
1.2.3方案比较
综合上述因素的考虑我确定了以下三个厂址：
（1）是位于齐齐哈尔市嫩江畔。
这里相对水源充足，空气清新，居民居住相对稀疏，风向，空气温度，湿度等都适宜，最重要的是交通便利，因为齐齐哈尔铁路运输相对发达。
况且还远离闹市区，更为重要的是齐齐哈尔大学坐落于齐市建华区，相对来说算是人才济济，人力资源颇为丰富。
齐齐哈尔的一些重工业区，例如一些具有污染性的也有段距离。
综合来说齐齐哈尔市嫩江畔是最佳选择厂址。
（2）绥化下属的肇东市，这里相对来说，人少地多，而且可以有大量的中药材供应，这里紧邻哈尔滨，大庆等城市，交通也很较便。
美中不足之处是水源缺乏。
（3）选择在哈尔滨市的江北地区，这里紧邻松花江，水资源丰富，而且水路业发达，运输也方便。
但是这里地价较高，处于经济因素不予考虑。
综合以上因素列出了表1-2。
表1-2方案比较表
项目方案1方案2方案3
地理位置哈尔滨市江北地区肇东市齐齐哈尔市
地形平原平原平原
占地面积获取度难较易易
水利条件优越一般优越
资源条件较好较好较好
气候条件良良良
交通方便较便方便
人力资源丰富良好良好
产品销售情况很好很好较好
综合评价中等良优
1.3原材料、产品主要技术规格
1.3.1原材料技术规格
原材料技术规格见表1-3：
表1-3原材料技术规格
序号名称规格标准 备注
1甘草净药材 符合药品生产标准——
2乙醇溶液浓度为60% 符合药品生产标准可循环利用
3水沉用水纯化水 符合药品生产标准 可循环利用
1.3.2产品技术规格
表1-4产品技术规格
序号名称规格标准备注
1提取药液密度0.95×
103kg/m3——
2浓缩浸膏密度1.10×
103kg/m3——
3水沉药液密度1.00×
103kg/m3——
4浸提液密度0.89×
1.4原材料消耗定额及消耗量
表1-5原材料消耗
序号名称规格单位消耗定额消耗量备注
每年每批
1甘草净药材kg300000666.667——
2乙醇溶液60%乙醇kg2401351.25336.336——
3水沉用水纯化水kg1920000.64266.668——
第2章工艺流程设计
2.1生产方法选择
浸取是指利用适当的溶剂和方式把药材中的有效成分提取出来的过程，也称为浸出或浸提，所得到的液体称为浸出液。
由于中药材的药性、有效成分的不同，所适用的浸取方式也不同，选择适宜浸取方法与工艺对浸出生产时保持中药有效成分的生物活性非常重要。
目前浸取生产的传统方法按固液接触状态可分为静态方式和动态方式，具体有浸渍法，渗漉法，煎煮法，回流提取法等，具体的设备流程又分为单级间歇式、多级半连续式和连续式操作。
下面介绍目前常用提取工艺的操作方法与特点。
2.1.1浸渍法提取工艺
浸渍法属于静态提取方法，浸渍法一般在常温或在加热的条件下浸泡药材，使其所含的有效成分被浸出的方法，是一种简单且最常用的出方法。
浸渍法所得到的的浸出液在不低于浸渍温度下能较好的保持其澄清度；
操作简单易行，但所需的时间长，溶剂用量大，出液系数较高，有效成分浸出率低。
另外，浸渍状态下固液通常呈静止状态，溶剂利用率低，有效成分浸出不完全。
适用于粘性药材、无纤维组织结构药材、新鲜及易于膨胀药材、价格低廉的芳香性药材的提取，如尤其适用于有效成分遇热易挥发和易破坏的药材，不适于贵重药材、毒性药材及制备高浓度的制剂。
2.1.2渗漉法浸提工艺
将药材粉碎后装入特制得渗漉罐中，往容器中药物粗粉上方不断地添加浸提溶剂，使其渗过罐内药材积层，发生固液传质的作用，从而浸出的有效成分，自罐体下部出口排出浸出液，这种浸出的方法称为渗漉法，所得的浸出液称为渗漉液。
在渗漉时，浸提溶剂渗入药材细胞中溶解大量可溶性成分后，浓度增高，向外扩散，浸提液的密度增大，向下移动。
渗漉法不需加热，可常温操作；
溶剂用量少，过滤要求较低；
但对药材的粒度及工艺技术要求较高，操作不当，会影响提取效率。
适用于热敏性、易挥发性或剧毒类中药物料；
适用于提取有效成分含量低或要求浸出浓度较高的中药药物；
对于一些粘性的提取物、不易流动的物料，不宜使用本法。
2.1.3单罐间歇循环提取工艺
单罐间歇循环提取工艺流程由多功能提取罐、泡沫捕集器、冷凝器、冷却器、油水分离器和过滤器等组成。
多功能提取罐的特点是能在全封闭的条件下进行常温常压提取，也可用于高温高压提取或真空度低温提取，也可进行不同溶剂的提取，且保持着传统煎煮工艺的特点。
在操作组合方面，多功能提取罐可进行强制循环提取、回流提取、及提取挥发油等操作，因此多功能提取罐比传统的中药煎煮锅和中药提取罐操作方便、安全可靠、提取时间短、效率高。
生产时在提取罐夹套通入蒸汽加热，浸出液中的蒸汽经冷凝、冷却，进入油水分离器分离出挥发油或直接回流入罐，在过滤器过滤后用泵将浸出液泵回原罐可进行循环提取[6]。
2.1.4回流提取法
回流提取方法可分为：
①回流热浸法，在应用乙醇等易挥发的有机溶剂进行有效成分提取时，为了减少溶剂的消耗，提高进出效率而采用回流热浸法；
②循环回流法，采用少量溶剂，通过连续循环回流进行提取，使药物有效成分充分提出的浸出方法。
回流法是一种热浸渍法，但因为溶剂的循环使用，回流法较渗漉法的溶媒用量少，浸提较完全。
由于本法提取需要连续的加热，浸出液受热时间长，故不适用于热敏感型有效成分的浸出。
通常适用于质地坚硬、浸提较难的中药原料的浸取处理。
由于甘草中含有甘草酸，是一种三萜皂甙，是甘草的主要成分，甘草酸易溶于乙醇，难溶于水，甘草酸采用8倍
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