年產(chǎn)10噸水楊酸乳膏生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】
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前 言
乳膏劑是軟膏劑的一種, 軟膏劑是指藥物與適宜基質(zhì)制成的一種容易涂布于皮膚、黏膜或創(chuàng)面的半固體外用制劑。其中采用乳劑型基質(zhì)制成的軟膏劑稱(chēng)為乳膏劑。乳劑基質(zhì)系指油相與水相借乳化劑的作用而形成的半固體乳劑基質(zhì)。乳膏劑主要有保護(hù)創(chuàng)面、潤(rùn)滑皮膚和局部治療作用, 某些軟膏劑中的藥物透皮吸收后, 亦能產(chǎn)生全身治療作用
乳膏劑是一種老劑型, 但因其使用方便、性質(zhì)穩(wěn)定、溶解性能較好等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到人們的關(guān)注, 很多新的醫(yī)藥原料正在嘗試著制成乳膏通過(guò)透皮吸收達(dá)到較好的治療效果, 特別是近幾年來(lái), 隨著中藥產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展, 很多中藥制劑也朝著這個(gè)方向發(fā)展, 顯現(xiàn)著較好的發(fā)展態(tài)勢(shì)
乳膏劑大致分為三種:①以西藥成分為主藥的乳膏劑; ② 以中藥成分為主的乳膏劑;③其他化學(xué)原料為主藥制成的乳膏劑.
而水楊酸乳膏是以其他化學(xué)原料為主藥制成的乳膏劑
乳膏劑除去主要藥理成分外，對(duì)其基質(zhì)也有一定的要求，其基質(zhì)的要求有，①潤(rùn)滑無(wú)刺激，稠度適宜，易于涂布；②性質(zhì)穩(wěn)定，與主要不發(fā)生配伍變化；③具有吸水性，能吸收傷口分泌物；④不妨礙皮膚的正常功能，具有良好釋藥性能；⑤易洗除，不污染衣服.
水楊酸的性質(zhì)如下
英文名稱(chēng)：salicylic acid;SA
其他名稱(chēng)：鄰羥基苯甲酸
定義：植物的次生代謝產(chǎn)物，由苯甲酸經(jīng)羥基化而生成或由反式肉桂酸通過(guò)側(cè)鏈β氧化而生成。在植物體內(nèi)以游離態(tài)和葡糖苷的形式存在。有生理調(diào)節(jié)作用，如誘導(dǎo)開(kāi)花及抗病性等
理化性質(zhì)；水楊酸為白色結(jié)晶性粉末，無(wú)臭，味先微苦后轉(zhuǎn)辛。熔點(diǎn)157-159℃,在光照下逐漸京變色。相對(duì)密度1.44。沸點(diǎn)約211℃/2.67kPa。76℃升華。常壓下急劇加熱分解為苯酚和二氧化碳。1g水楊酸可分別溶于460ml水、15ml沸水、2.7ml乙醇、3ml丙酮、3ml乙醚、42ml氯仿、135ml苯、52ml松節(jié)油、約60ml甘油和80ml石油醚中。加入磷酸鈉、硼砂等能增加水楊酸在水中的溶解度。水楊酸水溶液的pH值為2.4。水楊酸與三氯化鐵水溶液生成特殊的紫色。
分子式：C7H6O3
結(jié)構(gòu)式:
??
相對(duì)分子質(zhì)量 ：138
質(zhì)量指標(biāo)：
外觀[3]白色粉末，允許略帶黃色和粉紅色
苯酚含量 ≤0.20%
水分 ≤0.40%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))
水楊酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù) ≥99.0%
灰分 ≤0.30%
干品初熔點(diǎn) ≥156.0℃
國(guó)外牌號(hào)有Retarder W(美國(guó))、Vulcatard SA(英、法)
作用與用途：水楊酸是醫(yī)藥、香料、染料、橡膠助劑等精細(xì)化學(xué)品的重要原料。在醫(yī)藥工業(yè)，水楊酸本身用作消毒防腐藥，用于局部角質(zhì)增生及皮膚霉菌感染。作為醫(yī)藥中間體，用于止痛靈、利尿素、乙酰水楊酸)、水楊酸鈉、水楊酰胺、優(yōu)降糖、氯硝柳胺、水楊酸苯酯、對(duì)羥基苯甲酸乙酯、次水楊酸鉍、柳氮磺胺吡啶等藥物的生產(chǎn)。在染料工業(yè)中，用于生產(chǎn)直接黃GR、直接耐曬灰BL、直接耐曬棕RT、酸性媒介棕G、酸性媒介黃gG等染料、媒介純黃酸性鉻黃。水楊酸的各種酯類(lèi)可用作香料，例如水楊酸甲酯可作牙膏等的口腔用香料及其他調(diào)味香料和食品香料等。在橡膠工業(yè)中用于生產(chǎn)防焦劑、紫外線吸收劑和發(fā)泡助劑等。水楊酸還可用作酚醛樹(shù)脂固化劑、紡織印染的漿料防腐劑、合成纖維染色時(shí)的膨化劑（促染劑）等。[4]水楊酸可用于敏感、脂溢肌膚去角質(zhì)：水楊酸有脂溶特性，分子量也較大，可以將作用鎖定在淺層角質(zhì)中，不會(huì)影響活性表皮細(xì)胞，在穩(wěn)定性、刺激程度方面都相對(duì)優(yōu)越，產(chǎn)生累積性刺激的機(jī)會(huì)與發(fā)炎程度比一般的果酸少。水楊酸可用于清除粉刺、縮小毛孔：水楊酸的脂溶特性可以通過(guò)與脂質(zhì)融合的方式，滲透進(jìn)入角質(zhì)層及毛孔深處，卻不會(huì)對(duì)真皮組織造成刺激。它可以順著分泌油脂的皮脂腺滲入毛孔的深層，有利于溶解毛孔內(nèi)老舊堆積的角質(zhì)層，改善毛孔阻塞，因此可阻斷粉刺的形成并縮小被撐大的毛孔及清除毛孔中黑頭粉刺
水楊酸具有軟化角質(zhì)和抗真菌等作用, 通常配成軟膏使用, 用于治療各種淺部霉菌、牛皮癬及魚(yú)鱗病、破裂性濕疹、老年性瘙癢癥和角質(zhì)增生等病癥,具有軟化角質(zhì), 抑制霉菌、止癢、抗菌等作用。目前,水楊酸軟膏多采用凡士林作基質(zhì), 這種軟膏比較油
膩, 藥效慢, 其中的水楊酸以結(jié)晶形態(tài)存在, 不利于藥物作用的發(fā)揮[ 1] 。有的水楊酸軟膏則制成水包油型膏霜[ 2, 3], 能克服凡士林基質(zhì)油膩的缺點(diǎn), 但加入水楊酸的方式基本上還是采用直接添加固體水楊酸的方式, 軟膏中的水楊酸還是以微小晶體形態(tài)存在于軟膏中, 藥效發(fā)揮不理想。因此, 對(duì)水楊酸軟膏的
配制工藝進(jìn)行研究, 以克服以上方法的不足, 具有實(shí)際意義。
水楊酸的乳化問(wèn)題, 是水楊酸軟膏制造的關(guān)鍵。
第1章 設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想和設(shè)計(jì)原則
1.1 指導(dǎo)思想
年產(chǎn)10噸水楊酸乳膏的設(shè)計(jì)來(lái)源于生活中的實(shí)際需求。其原料來(lái)源廣泛，市場(chǎng)需求大，生產(chǎn)工藝比較簡(jiǎn)單可靠，適合各類(lèi)制藥企業(yè)生產(chǎn)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)使制藥專(zhuān)業(yè)的學(xué)生初步地掌握制藥工藝設(shè)計(jì)的一般程序和方法并具有一定的設(shè)計(jì)能力，對(duì)制藥過(guò)程有更深的了解，為今后走向工作崗位打好基礎(chǔ)。
1.2 設(shè)計(jì)原則
1.2.1 廠址選擇
據(jù)GMP規(guī)范，對(duì)于藥廠的選擇應(yīng)考慮以下因素：環(huán)境、供水、能源、交通、自然條件、環(huán)保、符合城市發(fā)展規(guī)劃、協(xié)作條件等。
工業(yè)區(qū)應(yīng)設(shè)在城鎮(zhèn)常年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向 ，藥廠廠址應(yīng)設(shè)在工業(yè)區(qū)的上風(fēng)位置，廠址周?chē)鷳?yīng)有良好的衛(wèi)生環(huán)境，無(wú)有害氣體、粉塵等污染源，也要遠(yuǎn)離車(chē)站、碼頭等人流、物流比較密集的區(qū)域。
確定廠區(qū)后，據(jù)藥廠的組成和使用需要，結(jié)合有關(guān)技術(shù)要求，遵循國(guó)家的方針政策，按照對(duì)藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理要求，結(jié)合廠區(qū)的具體條件、廠區(qū)的衛(wèi)生、防火技術(shù)要求等進(jìn)行分析綜合，做到工藝流程合理，總體布置緊湊，以達(dá)到投資省、建設(shè)周期短、生產(chǎn)成本低、效率高的效果。具體規(guī)范見(jiàn)《醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》。
1.2.2工藝流程
工藝流程設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)中最重要的一部分，是車(chē)間設(shè)計(jì)的核心，且是車(chē)間布置設(shè)計(jì)的依據(jù)，工藝流程的設(shè)計(jì)是否合理、可靠、先進(jìn)，決定了車(chē)間設(shè)計(jì)的成敗與否。本設(shè)計(jì)工藝流程的設(shè)計(jì)是在一些已投入生產(chǎn)的成熟的工藝流程的基礎(chǔ)上，據(jù)GMP規(guī)范和具體生產(chǎn)需要，進(jìn)行的一些改造和完善，且對(duì)不同的劑型進(jìn)行不同的工藝路線設(shè)計(jì)。
1.2.3設(shè)備的選型
在制劑生產(chǎn)中，設(shè)備對(duì)工藝的先進(jìn)性，對(duì)潔凈影響都很大。對(duì)設(shè)備的選擇除了材質(zhì)外，還要盡量選擇密閉、自動(dòng)化、聯(lián)動(dòng)化，以減少操作工序和操作人員，
清楚污染來(lái)源，并且設(shè)備一定要便于清洗和拆除，這樣才能符合GMP要求。
據(jù)GMP規(guī)范，對(duì)于本廠品的制劑所需設(shè)備應(yīng)滿足以下規(guī)定：①潔凈室內(nèi)應(yīng)采用具有防塵、防微生物污染的設(shè)備和設(shè)施；②設(shè)備的容量盡可能與生產(chǎn)的批量相適應(yīng)；③設(shè)備保溫層表面必須平整、光潔，不得有顆粒性物質(zhì)脫落，表面宜用金屬外殼保護(hù)；④對(duì)生產(chǎn)噪聲、振動(dòng)的設(shè)備，應(yīng)分別采用消聲、隔振裝置，改善操作環(huán)境；⑤設(shè)備應(yīng)能滿足產(chǎn)品驗(yàn)證的有關(guān)要求，合理設(shè)置有關(guān)參數(shù)的測(cè)試點(diǎn)?！?
1.2.4制劑車(chē)間的布置
據(jù)GMP規(guī)范，設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則有：①車(chē)間應(yīng)按工藝流程合理布局，布置合理、緊湊，有利于生產(chǎn)操作，并能保證對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行有效的管理。②車(chē)間布置要防止人流、物流之間的混雜和交叉污染，防止原材料、中間體、半成品的交叉污染和混雜。做到人流、物流協(xié)調(diào)；工藝流程協(xié)調(diào)；潔凈級(jí)別協(xié)調(diào)。③車(chē)間應(yīng)設(shè)有相應(yīng)的中間貯存區(qū)域和輔助房間。④廠房應(yīng)有與生產(chǎn)量相適應(yīng)的面積和空間，建設(shè)結(jié)構(gòu)和裝飾要有利于清洗和維護(hù)；⑤車(chē)間內(nèi)應(yīng)有良好的采光、通風(fēng)，按工藝要求可增設(shè)局部通風(fēng)。
1.2.5空調(diào)凈化系統(tǒng)
其首要任務(wù)是控制室內(nèi)浮游微粒及細(xì)菌對(duì)生產(chǎn)的污染。使室內(nèi)的生產(chǎn)環(huán)境的空氣潔凈度符合工藝要求，據(jù)GMP對(duì)潔凈廠房的環(huán)境控制要求，做出相應(yīng)措施。據(jù)藥品生產(chǎn)環(huán)境對(duì)潔凈度的具體分區(qū)，并確定換氣次數(shù)。確立其他環(huán)境參數(shù)，如溫度與濕度、潔凈壓力、噪聲、新風(fēng)量。
1.2.6 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備
設(shè)計(jì)開(kāi)始前要充分查閱相關(guān)資料，做好筆記，紀(jì)錄每天的進(jìn)展。一是可以清晰地看到自己的設(shè)計(jì)進(jìn)度，二是可以清楚地進(jìn)行對(duì)照，較快速和明了地知道自己的遺漏和欠缺，可以及時(shí)地改進(jìn)。
第2 章生產(chǎn)工藝的選擇
2.1 工藝的意義
藥品生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)的目的是通過(guò)圖解的形式，表示出在生產(chǎn)過(guò)程中，由原、輔料制得成品過(guò)程中物料核能料發(fā)生的變化及流向，以及表示出生產(chǎn)中采用哪些藥物制劑加工過(guò)程及設(shè)備（主要是物理過(guò)程、物理化學(xué)過(guò)程及設(shè)備），為進(jìn)一步進(jìn)行車(chē)間布置、管道設(shè)計(jì)及計(jì)量控制設(shè)計(jì)等提供依據(jù)。按GMP要求對(duì)不同的藥物制劑型進(jìn)行分類(lèi)的工藝流程設(shè)計(jì)
2.1 工藝技術(shù)方案
2.1.1 一般規(guī)定
1．為了保證乳膏劑生產(chǎn)質(zhì)量，防止生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)乳膏劑的污染，生產(chǎn)區(qū)域必須滿足規(guī)定的環(huán)境參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)
2．乳膏生產(chǎn)區(qū)域應(yīng)以空氣潔凈度為主要控制對(duì)象，同時(shí)還要應(yīng)對(duì)其溫度、濕度、新鮮空氣量、壓差、照度、噪聲等做出必要的規(guī)定，且要對(duì)起進(jìn)行驗(yàn)證以滿足GMP標(biāo)準(zhǔn)。
2.2 工藝設(shè)計(jì)參數(shù)
(1) 設(shè)計(jì)項(xiàng)目：年產(chǎn)10噸水楊酸乳膏劑的車(chē)間工藝設(shè)計(jì)
(2) 產(chǎn)品名稱(chēng)： 水楊酸乳膏劑
(3) 生產(chǎn)計(jì)劃：1-12月生產(chǎn)水楊酸乳膏劑（10g/支）
(4) 原料規(guī)格：水楊酸 99%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；二甲基亞砜99%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；單硬脂酸甘油 99%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；十二烷基硫酸鈉 90%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；甘油 99%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；羥苯乙脂 99%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）
(5) 產(chǎn)品規(guī)格：水楊酸乳膏劑（10%）
(6)設(shè)計(jì)參數(shù)：
年生產(chǎn)時(shí)間：2400h(300天)
年生產(chǎn)能力：水楊酸乳膏10噸
2.3生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)述
2.3.1 軟管的選擇
乳膏的容器時(shí)藥用軟管，軟膏劑對(duì)灌裝使用的軟管有嚴(yán)格的要求；軟管的材料與軟膏機(jī)制不能發(fā)生理化作用，不能經(jīng)擠壓后有回吸現(xiàn)象，管內(nèi)壁要求干凈清潔，管壁要求不透氣，管外壁能容易涂上色彩鮮艷的圖案和商標(biāo)，而且不易脫落。
目前常用的軟管有內(nèi)壁涂膜鋁管，塑料管和復(fù)合材料管。過(guò)去曾用過(guò)的鋁錫管等落后的包裝材料已淘汰不在使用。
常用的藥用軟管的規(guī)格及尺寸
直徑/mm
管長(zhǎng)/mm
2
4
10
14
11
13
16
19
50
62
84
96
本設(shè)計(jì)根據(jù)生產(chǎn)規(guī)格需要選用10/g 16/mm 84/mm的內(nèi)壁涂膜鋁管。
2.3.2 乳膏的生產(chǎn)
2.3.2.1工序
此次乳膏劑采用 基質(zhì)制備、主藥制備、混合制備、灌裝、裝盒、貼標(biāo)、裝箱、成品檢驗(yàn)等
2.3.2.2基質(zhì)制備
凡士林、石蠟等油性基質(zhì)在低溫時(shí)常處于半固體狀態(tài)，與主藥混合之前需要加熱減低其黏稠度。一般采用蛇管蒸汽加熱器加熱，在蛇管加熱器中央安裝有一個(gè)漿式攪拌器，低粘稠基質(zhì)被加熱后一般使用真空管將其從加熱灌底部吸出，而后進(jìn)行下一步的處理。在其制備過(guò)程中需要充分加熱、保溫和攪拌，才能保證基質(zhì)的完全熔融。
2.3.2.3主藥制備
本設(shè)計(jì)所用水楊酸為工廠生產(chǎn)水楊酸
2.4 工藝研究
2.4.1處方的組成
水楊酸10g，單硬脂酸甘油酯7g，硬脂酸10g白凡士林12g，液狀石蠟10g，甘油12g，十二烷基硫酸鈉10g，尼泊金乙酯0.1g,純化水29ml
制備：將水楊酸研細(xì)后過(guò)刷，備用。稱(chēng)取處方量的單硬脂酸甘油酯.白凡士林及液狀石蠟，加熱熔化得基質(zhì)A；另將甘油及純化水加熱至90℃，再加入十二烷基硫酸鈉及尼泊金乙酯，溶解后得基質(zhì)B；在加溫（80℃左右）下將基質(zhì)B與基質(zhì)A混合.攪拌，直至冷凝，及得乳白色細(xì)膩的基質(zhì)C.將研細(xì)的水楊酸加入基質(zhì)中攪拌均勻，即得。
2.5工藝流程圖
2.5.1生產(chǎn)工藝流程圖
清潔區(qū)
油性基質(zhì)
外包裝
標(biāo)簽
檢驗(yàn)
內(nèi)包裝
批號(hào).裝量
消毒
乳化劑
藥用軟管
配制
消毒
乳化制膏
灌裝
封口
滅菌
成品
表2-1工藝流程圖
第3章 物料衡算
3.1 生產(chǎn)能力計(jì)算
根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，除去季保養(yǎng)、月保養(yǎng)、修理、放假等總計(jì)65天，則年工作日為：365-65 =300天
根據(jù)生產(chǎn)需要，本設(shè)計(jì)定1天（8小時(shí)）為一生產(chǎn)日，生產(chǎn)一批產(chǎn)品，則每批的生產(chǎn)能力為1000×103÷300=3334 .每支規(guī)格為10g則每批乳膏劑的重量為3334支×10g =33340g=33.34kg。
3.2 質(zhì)量守恒定律
質(zhì)量守恒定律是“進(jìn)入一個(gè)系統(tǒng)的全部物料量必等于離開(kāi)這個(gè)系統(tǒng)的全部物料量，再加上過(guò)程中損失量和在系統(tǒng)中積累量?！币罁?jù)質(zhì)量守恒定律，對(duì)研究系統(tǒng)作物料衡算，可用下式表示：
∑G進(jìn)=∑G出+ ∑G損+∑G積 （3-1）
式中 ∑G進(jìn)—輸入物料量總和；
∑G出—離開(kāi)物料量總和；
∑G損—總的損失量；
∑G積—系統(tǒng)中積累量。
由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)知,在1-12月份生產(chǎn)水楊酸乳膏產(chǎn)品的規(guī)格10% 10g/支 水楊酸濃度99% .單硬脂酸甘油酯99%.十二烷基硫酸鈉90%.甘油99%.硬脂酸99%.白凡士林99%，液狀石蠟99%.
3.2.1一天的理論用量
①水楊酸：33.34×10%=3.334kg
②單硬脂酸甘油酯：33.34×7%=2.334kg
③十二烷基硫酸鈉：33.34×10%=3.334kg
④甘油：33.34×12%=3.995kg
⑤硬脂酸：33.34×10%=3.334kg
⑥白凡士林：33.34×12%=3.995kg
⑦液狀石蠟：33.34×10%=3.334kg
⑧尼泊金乙酯：33.34×0.1%=0.033kg
⑨純化水：33.34×29%=9.666kg
3.2.2一天的實(shí)際用量
由于配料罐的回收率為99.5% 膠體磨回收率99.5%
①水楊酸 33.34×10%÷99%÷99.5%=3.384kg
②單硬脂酸甘油酯：33.34×7%÷99%÷99.5%÷99.5%=2.381kg
③十二烷基硫酸鈉：33.34×10%÷90%÷99.5%÷99.5%=3.741kg
④甘油： 33.34×12%÷99%÷99.5%÷99.5%=4.082kg
⑤硬脂酸：33.34×10%÷99%÷99.5%÷99.5%=3.400kg
⑥白凡士林：33.34×12%÷99%÷99.5%÷99.5%=4.082kg
⑦液狀石蠟：33.34×10%÷99%÷99.5%÷99.5%=3.741kg
⑧尼泊金乙酯：33.34×0.1%÷99.5%÷99.5%=0.0336kg
⑨純化水：33.34×29%÷99%÷99.5%÷99.5%=9.864kg
3.2.3一天的實(shí)際損耗
①水楊酸規(guī)格為99%的損耗
實(shí)際量-理論量=3.384-3.334=0.05kg
②單硬脂酸甘油酯規(guī)格為99%的損耗：
實(shí)際量-理論量=2.381-2.334=0.047kg
③十二烷基硫酸鈉規(guī)格為90%的損耗
實(shí)際量-理論量=3.741-3.334=0.407kg
④甘油規(guī)格為99%的損耗：
實(shí)際量-理論量=4.082-3.995=0.087kg
⑤硬脂酸規(guī)格為99%的損耗
實(shí)際量-理論量=3.400-3.334=0.066kg
⑥白凡士林規(guī)格為99%的損耗：
實(shí)際量-理論量=4.082-3.995=0.087kg
⑦液狀石蠟規(guī)格為99%的損耗
實(shí)際量-理論量=3.741-3.334=0.407kg
⑧尼泊金乙酯：
實(shí)際量-理論量=0.0336-0.0333=0.0003kg
⑨純化水：
實(shí)際量-理論量=9.864-9.666=0.198kg
故一天的總損耗為：水楊酸損耗+單硬脂酸甘油酯損耗+十二烷基硫酸鈉損耗+甘油損耗+硬脂酸損耗+白凡士林損耗+液狀石蠟損耗+尼泊金乙酯損耗+純化水損耗=0.05+0.047+0.407+0.087+0.066+0.087+0.407+0.0003+0.198=1.3493kg
表3.1進(jìn)出反應(yīng)釜的物料衡算表（千克/天）
輸入/kg
損耗/kg
輸出/kg
原料
水楊酸
3.384
0.05
3.384
單硬脂酸甘油酯
2.381
0.047
2.381
十二烷基硫酸鈉
3.741
0.407
3.741
甘油
4.082
0.087
4.082
硬脂酸
3.400
0.066
3.400
白凡士林
4.082
0.087
4.082
液狀石蠟
3.741
0.407
3.741
尼泊金乙酯
0.0336
0.0003
0.0336
純化水
9.864
0.198
9.864
第4章 設(shè)備設(shè)計(jì)和選型
4.1 反應(yīng)釜設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1.1 反應(yīng)釜（轉(zhuǎn)化器）釜體計(jì)算
水楊酸乳膏因采用設(shè)備上用到了加熱罐，本次設(shè)計(jì)用反應(yīng)釜代替。水楊酸乳膏一次投入完成配料，所以在計(jì)算時(shí)應(yīng)取實(shí)際的純化水計(jì)算即986.4L，由于我國(guó)反應(yīng)釜生產(chǎn)廠家較多，技術(shù)也較成熟。大型罐可按其每次的容量值直接去設(shè)備廠選型。
a、 確定筒體和封頭型式
從工藝參數(shù)來(lái)看，所列出的工作壓力及溫度以及該設(shè)備之工藝性質(zhì)，可以看出它是屬于帶攪拌的常壓反應(yīng)釜類(lèi)型，根據(jù)慣例，選擇圓柱形筒體和橢圓形封頭。
b、 確定筒體和封頭直徑
首先計(jì)算加入反應(yīng)釜物料的總體積，計(jì)算份額最多的主要進(jìn)料，其他的物料可忽略不計(jì)；再計(jì)算反應(yīng)后體積變化，其中純化水為主要成分，下面以水楊酸乳膏每批（一天）的計(jì)算為基準(zhǔn)。
表4.1水楊酸乳膏中主要成分的質(zhì)量，體積
物質(zhì)
質(zhì)量（kg）
密度(k/m3)
體積(m3)
純化水
9.86
1000
0.00986
V0=0.00986
又因投料后體積略有增大，還有其他進(jìn)料的估算，故操作容積V0取1m3。設(shè)備容積V與操作容積V0的關(guān)系為V0=ηV，因配液過(guò)程中無(wú)泡沫或沸騰情況，粘度也不大，故取裝料系數(shù)η=0.8，故設(shè)備容積V=V0/η=1 /0.8=1.25m3，1.25m3。
對(duì)于帶攪拌器的反應(yīng)釜來(lái)說(shuō)，設(shè)備容器V為主要的決定參數(shù)。由于攪拌功率與攪拌直徑的五次方成正比，而攪拌器的直徑往往需隨容器直徑的加大而增大，因此在同樣的容器下，反應(yīng)釜的直徑不宜太大。
根據(jù)《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表5—1幾種反應(yīng)釜的H/值如下表4.2所述：
表4.2幾種反應(yīng)釜的H/Di 值
種類(lèi)
釜內(nèi)物料類(lèi)型
H/ Di值
一般反應(yīng)釜
液-固相或液-液相物類(lèi)
1-1.3
氣-液相物料
1-2
發(fā)酵釜類(lèi)
1.7-2.5
從上表可看出H/值為1-1.3，設(shè)備容積為1.25m3，考慮到容器不大，可取H/=1，這樣可使直徑不至太小。
反應(yīng)釜直徑計(jì)算式如下：
（4-1）
圓整至公稱(chēng)直徑標(biāo)準(zhǔn)系列，取=1100mm。封頭取相同的內(nèi)徑， 其曲面高度根據(jù)《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表16-6查得=275mm，直邊高度根據(jù)《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表16-6，初步取為40mm。
c、確定筒體高度
當(dāng)Dg=1100mm，直邊高度h2=40mm時(shí)，從《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表16-6
中查的橢圓形封頭的容積=0.212，從《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表16-5查的筒體每一米高的容積=0.950，則筒體高度估算為：
H=(V-)/=(1.25-0.212)/0.950≈1.09（m） （4-2）
圓整，取H=1.1m，于是H/=1100/1100=1,與選定的1相符合，符合要求
4.1.2 確定夾套
a、確定夾套直徑,根據(jù)《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表18-3，即如下表4.3所述：
表4.3 夾套直徑與筒體直徑的關(guān)系(mm)
500～600
700～1800
2000～3000
+50
+100
+200
從表4.3得=+100=1100+100=1200mm,符合壓力容器公稱(chēng)直徑。夾套封頭也采用橢圓形，并與夾套筒體取相同直徑。
b、確定夾套高度
夾套高度主要取決于傳熱面積A的要求，夾套的高度一般不應(yīng)低于料液的高度，以保證充分傳熱。
夾套筒體的高度估算如下：
=（ηV- ）/=（0.8×1.25-0.212）/0.950=0.829(m)
圓整，則取為800mm。
c、校核傳熱面積
當(dāng)=1100mm時(shí)，根據(jù)《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表16-5、16-6查得：
筒體每一米高的內(nèi)表面積=3.46，以內(nèi)徑為公稱(chēng)直徑橢圓形封頭的內(nèi)表面積=1.45，則有：F=+×=1.45+0.8×3.46=4.22（）
為計(jì)算所得的傳熱面積。
取傳熱面積為4.22m2,則夾套的高度為：
=（F-）/F1=（4.22-1.45）/3.46=0.8005m>0.8m。 （4-3）
因?yàn)閵A套的高度高于料液的高度，所以滿足設(shè)計(jì)要求。
估計(jì)未被夾套保護(hù)的筒體高度為則Ho=H-=1100-800=300mm，符合夾套與筒體法蘭之間的經(jīng)驗(yàn)距離，而此部分的表面積也是反應(yīng)釜向空氣散熱面積為0.3×3.46=1.038m2，取反應(yīng)釜向空氣散熱面積為1.1m2。（反應(yīng)釜見(jiàn)附圖）
4.1.3 釜體及夾套的計(jì)算
a、確定夾套的材料以及內(nèi)筒和夾套的受力分析
選用Q235—A（即A3鋼）為夾套材料，釜體內(nèi)筒工作壓力0.2 MPa，夾套內(nèi)工作壓力0.3 MPa，則夾套筒體和夾套封頭為承受0.3 MPa內(nèi)壓，而內(nèi)筒的筒體和下封頭為既0.2 MPa內(nèi)壓，同時(shí)又承受0.3 MPa外壓，其最?lèi)毫拥墓ぷ鳁l件為：停止操作時(shí)，內(nèi)筒無(wú)壓而夾套仍有蒸汽壓力，此時(shí)內(nèi)筒承受0.3 MPa外壓。
b、計(jì)算夾套筒體、封頭厚度
夾套筒體與內(nèi)筒的環(huán)焊縫，因無(wú)法探傷檢查，故根據(jù)《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表14-4即下表4.4所述：
表4.4焊縫系數(shù)
接頭型式
焊縫系數(shù)
全面無(wú)損探傷
局部無(wú)損探傷
不做探傷
雙面焊或相當(dāng)于雙面焊的全焊透對(duì)接焊縫
1.00
0.85
—
等勢(shì)板的單面對(duì)接焊縫
0.90
0.80
—
不帶墊板單面的環(huán)向?qū)雍缚p
—
—
0.60
查得φ=0.60，從安全計(jì)算考慮夾套上所有焊縫均取φ=0.60，封頭采用由鋼板拼制的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，材料均為A3鋼，查手冊(cè)得A3鋼設(shè)計(jì)溫度為常溫下的許用應(yīng)力 [σ]t=113MPa，選取夾套設(shè)計(jì)內(nèi)壓力P=0.3 MPa。又因?yàn)樯鲜鲆呀?jīng)求得夾套的公稱(chēng)直徑為1200mm,根據(jù)《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表14-5 即下表4.5所述：
表4.5鋼板厚度常用規(guī)格及其負(fù)偏差（mm）
鋼板厚度
2、
2.2、2.5
2.8、3.0、3.2、3.5、3.8、4.0
4.0、5.0、5.5
6、7
8、9、10、12、14、16、18、20、22、25
26、28、30
32、34
36、40
42、46、50
52、56、60
負(fù)偏差
0.2
0.3
0.5
0.6
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
選取鋼板厚度負(fù)偏差=0.6
根據(jù)《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表14-6即下表4.6所述：
表4.6腐蝕裕量（mm）
介質(zhì)對(duì)容器器壁腐蝕速度
腐蝕裕量
單面腐蝕
雙面腐蝕
小于或等于0.05mm/年
1
2
0.05—0.10mm/年
2
4
大于0.10mm/年
根據(jù)腐蝕速度和使用期限決定
考慮到反應(yīng)器為主要容器，一般使用壽命按照20年計(jì)算，且鹽酸辛可卡因原料危險(xiǎn)品標(biāo)志是Xn，危險(xiǎn)類(lèi)別碼是22—41，安全說(shuō)明是26—39，綜合考慮，選擇單面腐蝕＝2
故夾套厚度計(jì)算如下：
δd≥＝＝2.93+0.6+2=5.53（mm）
夾套頭的厚度計(jì)算如下：
≥＝
=2.92+0.6+2=5.52（mm）
圓整至鋼板規(guī)格厚度并查閱封頭標(biāo)準(zhǔn)，夾套筒體與封頭厚度均取為δd =6mm
c、計(jì)算內(nèi)筒筒體厚度
承受0.2MPa內(nèi)壓時(shí)筒體的厚度：
≥＝
＝1.26+0.6+2=3.86（mm）
式中——＝0.85（雙面對(duì)接焊，局部無(wú)損探傷由，表4.4查得）
承受0.3 MPa外壓時(shí)筒體的厚度：
因內(nèi)筒筒體受雙面腐蝕作用，由表4.4、表4.5可選取c1=0.6mm，c2=4mm，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，首先假設(shè)＝8mm，
則筒體有效壁厚δe =－－＝8－0.6－4=3.4(mm) （4-4）
由于夾套頂部距容器法蘭實(shí)際定為150mm，因此內(nèi)筒體承受外壓部分的高度為H-150，并以此決定L／D0及D0／δe之值：
＝1100+2×8=1116（mm）
內(nèi)筒受外壓作用的計(jì)算長(zhǎng)度L為被夾套包圍的筒體部分加橢圓形型封頭高的1／3。
L=H-150++ =1100-150+25+×275=1066.67（mm）
式中：——橢圓封頭直邊高度，根據(jù)=1100mm、=8mm從《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表16—7查得=25mm
——橢圓封頭曲面高度，根據(jù)=1100mm、=8mm從《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表16—6查得=275mm
因此 L／D0=1066.67÷1116≈0.96；D0／δe=1116÷3.4≈328
由《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》圖15—4 查的A=0.00027，據(jù)此查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》圖15—5 得B=38，則許用壓力可計(jì)算如下：
= =0.12MPa＜0.3 MPa
因此，當(dāng)名義厚度為8mm時(shí)，不能滿足穩(wěn)定要求。
在假設(shè)，δe =－－＝10－0.8－4=5.2mm，
而L／D0=1082/1120≈0.97；D0／δe=1120/5.2≈215
由《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》圖15—4查的A=0.0005，據(jù)此查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》圖15—5得B=70，則許用壓力可計(jì)算如下：
==0.325MPa＞0.3MPa
因此名義厚度時(shí)，筒體能滿足0.3MPa外壓要求。
由于筒體既可能承受內(nèi)壓，又可能只承受外壓。因此筒體壁厚應(yīng)選兩者中之較大值，即確定筒體厚度為10mm。
a、 確定內(nèi)筒封頭厚度
承受0.2MPa內(nèi)壓
≥=+4
=1.26+0.6+4=5.86(mm)
承受0.3MPa外壓，設(shè)=10mm，則δe =－－＝10－0.8－4=5.2mm，而A===0.00064
由《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》圖15—5查得B=90 ,則
==0.46 MPa＞0.3 MPa
滿足穩(wěn)定要求。
4.1.4 零部件選用和設(shè)計(jì)
（1）容器法蘭
因設(shè)備公稱(chēng)直徑=1100mm設(shè)備操作溫度＜100℃，筒體內(nèi)操作壓力為0.3MPa，則所需法蘭的公稱(chēng)直徑必須為1100mm，結(jié)合《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表16-10：各類(lèi)壓力容器法蘭使用范圍查得該設(shè)備使用甲型平焊法蘭（JB/T4702-2000）最為合適，選定該法蘭后，又因?yàn)樵诖朔秶鷥?nèi)，甲型平焊法蘭的公稱(chēng)壓力僅有兩種選擇一種是0.25MPa，一種是0.59MPa，再根據(jù)《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表16-9：法蘭、雙頭螺柱、螺母材料表以及表16-12：甲型平焊法蘭的公稱(chēng)壓力與允許工作壓力表，結(jié)合筒體內(nèi)操作壓力為0.3MPa、操作溫度＜100℃，發(fā)現(xiàn)在公稱(chēng)壓力為0.25MPa的情況下，無(wú)論選用哪種法蘭材料，在操作溫度＜100℃的情況下，無(wú)法滿足筒體操作壓力設(shè)計(jì)需要，因此，因選用0.59MPa的規(guī)格，綜合考慮，選定法蘭材料為A3R，此時(shí)，在公稱(chēng)壓力=0.59MPa的情況下的A3R甲型平焊法蘭在＜100℃時(shí)的允許工作壓力為0.5MPa，因0.5MPa＞0.3MPa，所以滿足設(shè)計(jì)需要，并從表16-9 中可查得，甲型平焊法蘭的雙頭螺柱的材料為A3、螺母的材料為A2、因法蘭的為1100mm，根據(jù)《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表16-13 ：甲型平焊法蘭的尺寸表中查得在公稱(chēng)壓力=0.59MPa的情況下，需要規(guī)格M20的螺柱44個(gè)。
根據(jù)原料水楊酸危險(xiǎn)類(lèi)別碼在22—41這個(gè)范圍內(nèi)的特性，根據(jù)《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表16-8 ：墊片選用表，選擇石棉橡膠墊片和凹凸面密封。
（2）容器的開(kāi)孔
為了使設(shè)備能夠正常操作和維修，在筒體和封頭上需要有各種開(kāi)孔。當(dāng)采用局部補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，筒體及封頭開(kāi)孔的最大直徑，不允許超過(guò)以上數(shù)值：
筒體內(nèi)徑≤1500，孔最大直徑d≤，且d≤500mm；
因設(shè)備直徑為1100mm，所以有d≤==550，且d≤500mm
解得設(shè)備開(kāi)孔的最大直徑d≤500mm。
①人孔的確定
因?yàn)楫?dāng)設(shè)備直徑超過(guò)了900mm，應(yīng)開(kāi)設(shè)人孔，人孔的形狀有圓形和橢圓形兩種。圓形人孔的直徑一般為450~600mm，一般情況下容器直徑大于1000-1600mm時(shí)選用450人孔，公稱(chēng)壓力=0.59MPa，根據(jù)《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表2-29綜合考慮，選用公稱(chēng)直徑DN=450mm的回轉(zhuǎn)蓋人孔（標(biāo)準(zhǔn)號(hào)：JB580-79）平面A型。
該人孔標(biāo)記為：AIVPN0.6DN450 JB580-79
標(biāo)記中第一項(xiàng)是人孔法蘭和法蘭蓋的密封型式，A為平面型；B為榫槽型；C為凹凸型。
第二項(xiàng)是材料類(lèi)別，標(biāo)記符號(hào)見(jiàn)下表4.7
表4.7標(biāo)記符號(hào)
標(biāo)記符號(hào)
人孔各零件所用材料
接管與法蘭
盲板
螺栓
螺母
Ⅰ
Q235-AF
20
Q235-AF
Q235-AF
Ⅱ
Q235-A
20
Q235-A
Q235-A
Ⅲ
Q235-A
20
35
30
Ⅳ
Q235-A
20
35
30
第三項(xiàng)是人孔主要零件所適用的公稱(chēng)壓力
第四項(xiàng)是人孔的公稱(chēng)直徑，即人孔筒節(jié)的內(nèi)徑、本設(shè)計(jì)DN=450mm，用10mm鋼板卷制。
第五項(xiàng)是人孔標(biāo)準(zhǔn)號(hào)
②人孔的補(bǔ)強(qiáng)
由于人孔的筒節(jié)不是采用無(wú)縫鋼管，故不能直接選用補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)選用的人孔筒節(jié)內(nèi)徑d=450mm,厚=10mm，補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸確定如下：
內(nèi)徑=484mm，外徑=760mm
補(bǔ)強(qiáng)圈厚度估算：===8.80mm
考慮到稀配罐罐體與人孔筒節(jié)都有一定的壁厚裕量，故補(bǔ)強(qiáng)圈取8mm厚。
③視鏡
選用凸緣構(gòu)成的視鏡即不帶頸視鏡，因它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易粘料，有比較寬闊的視察范圍。
（3）支架
①支架的選擇
反應(yīng)釜因需外加保溫，故選用A型懸掛式支座
②支架的負(fù)荷與個(gè)數(shù)
支架的負(fù)荷估算：
稀配罐的總質(zhì)量：=+++++
式中：——筒體質(zhì)量
——封頭質(zhì)量
——夾套殼體
——夾套封頭
——料液質(zhì)量
——附件質(zhì)量
a、 筒體質(zhì)量
筒體厚度為=10mm，筒體公稱(chēng)直徑= 1100mm，查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表16-5可有：每米質(zhì)量=274kg/m
= H=274×1.1=301.4(kg)
b、 封頭質(zhì)量
封頭厚度=10mm，封頭公稱(chēng)直徑= 1100mm，直邊高度=40mm，查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表16-7可有：每米質(zhì)量=116kg/m
=2=2×116=232(kg)
c、 夾套殼體
夾套的公稱(chēng)直徑=1200mm，夾套高度H=0.8m，夾套筒體厚度δd =6mm，查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表16-5可有：每米質(zhì)量=178kg/m
=H=178×0.8=142.4(kg)
d、 夾套封頭
封頭厚度δd =6mm，夾套封頭的公稱(chēng)直徑=1200mm，直邊高度=25mm，查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表16-7可有：每米質(zhì)量=89.2kg/m
=89.2kg
e、料液質(zhì)量
=
f、附件質(zhì)量
包括：電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、攪拌裝置、法蘭、保溫層等附件重量
電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)總重約400kg，攪拌裝置約50kg 筒體法蘭約重 150kg，保溫層約100kg，人孔約重100kg，其他接管附件總和按約重200kg計(jì)，由此：
=400+50+150+100+100+200=1000kg
g、設(shè)備總重量
=+++++ =301.4+232+142.4+89.2+1000+1000
=2765（kg） （4-5）
即總重力為28KN。
負(fù)荷較小，反應(yīng)釜安裝四個(gè)支座，但按兩個(gè)支座承載計(jì)算，查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表16-18 ，選用承載能力為14.7kN的支座兩個(gè)支座。
4.1.5 攪拌器選形
因?yàn)樵先榛瘎┮兹苡谒?份該品溶于0.5份水），考慮到此設(shè)計(jì)乃加熱罐配制，料液層比較高，為了將物料攪拌均勻，故采用單層槳式攪拌器，安裝位置如下：一層安裝在下封頭焊縫線高度上。
考慮到槳式攪拌器直徑D約取反應(yīng)釜內(nèi)徑的，不宜過(guò)大的因素，因反應(yīng)釜的公稱(chēng)直徑為1100mm，故槳式攪拌器直徑D選取的范圍在：
～=366.7mm～733.3mm，且
因?yàn)閿嚢杵鞯南墓β逝c槳葉直徑的五次方成正比，故在此范圍內(nèi)，故選定槳式攪拌器直徑D=385mm。
4.1.6 計(jì)算攪拌器的轉(zhuǎn)速
粒子懸浮臨界轉(zhuǎn)速可采用下面的公式進(jìn)行計(jì)算：nc=Ψ(dt/d)a·g0.45(ρs-ρL)0.45μ0.1ds0.2(100R)0.13/d 10.85ρL0.55
式中：ds固體顆粒直徑m,ρs固體顆粒密度kg/m3,ρL液體密度kg/m3 ，μ液體粘度pa·s，d攪拌直徑m，d1攪拌釜內(nèi)徑m，g重力加速度m/s ，R固體對(duì)液體的重量比。Ψ和a是與葉輪形式和安裝位置有關(guān)的系數(shù)。一般Ψ取1～2，a近似取1.4，查資料計(jì)算得n=80r/min
4.1.7 攪拌軸的直徑計(jì)算
考慮到溫度以及基質(zhì)腐蝕，且釜內(nèi)物料不允許被鐵離子污染的因素，攪拌軸材料選用不銹耐酸鋼1Cr18Ni9Ti ，圓鋼冷拉，GB905-82，其直徑一般在8～250mm。
攪拌軸的直徑可按下式估算：
d≥A·
式中p——軸傳遞的功率，kw；
n——軸的轉(zhuǎn)速，r/min；
d——軸的最小計(jì)算直徑，mm；
A——隨許用剪應(yīng)力[τ]變化系數(shù)；
[τ]——軸材料的許用剪應(yīng)力，MPa。
根據(jù)《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表5-12 ：幾種常用軸材料的[τ]和A值的表中，查得材料1Cr18Ni9Ti其[τ]=15～25MPa. A=148～125，結(jié)合操作條件、軸徑大小等實(shí)際情況綜合考慮，[τ]取15MPa為宜；故隨許用剪應(yīng)力[τ]變化系數(shù)A取147，攪拌器由于摩檫損耗功率不大，選用電動(dòng)機(jī)（YB-5.5）功率： =5.5kw，為電動(dòng)機(jī)的功率，軸的轉(zhuǎn)速n=80r/min,故攪拌軸的直徑：
d≥A·=147×=60.2mm，
考慮到開(kāi)鏈鍵、鉆孔、軸徑要適當(dāng)加大，為了選用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械密封件，并和減速機(jī)軸徑一致，攪拌軸直徑取69mm。
4.1.8 密封形式選擇
選擇機(jī)械密封，它的功耗小、泄露低、密封性能可靠，使用壽命長(zhǎng)。本設(shè)備采用單端面，小彈簧，平衡形，其標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為HG21571-95。
4.1.9 計(jì)算電機(jī)功率
電動(dòng)機(jī)的功率主要根據(jù)攪拌功率及傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)效率等而定，此設(shè)計(jì)的工藝要求中攪拌所需的功率P=5.5kw，通常已考慮到物料攪拌啟動(dòng)時(shí)的需要，但根據(jù)化工計(jì)算所得到的攪拌軸計(jì)算功率有時(shí)與實(shí)際情況出入較大，傳動(dòng)效率根據(jù)所選減速裝置的類(lèi)型的不同而不同，其數(shù)值可在減速機(jī)技術(shù)特性表查到。此外尚應(yīng)考慮攪拌軸通過(guò)軸封裝置時(shí)因摩擦而損耗的功率等因素，因此，反應(yīng)釜攪拌所需電動(dòng)機(jī)的功率P可由下式表示：
P=，
式中——工藝要求的攪拌功率，kw
——傳動(dòng)裝置的總效率，包括減速裝置、攪拌軸功率計(jì)算誤差、軸封摩擦損耗和其他損耗。
已知工藝要求的攪拌功率為5.5kw，假定傳動(dòng)裝置的總效率為90%，則
反應(yīng)釜攪拌所需電動(dòng)機(jī)的功率P===6.2(kw)
4.1.10 電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)選型
反應(yīng)釜的電動(dòng)機(jī)大部分與減速機(jī)配用，只有在攪拌轉(zhuǎn)速很高的時(shí)候，才會(huì)有電動(dòng)機(jī)不經(jīng)減速而直接驅(qū)動(dòng)攪拌軸。因此，電動(dòng)機(jī)的選取一般應(yīng)與減速機(jī)的選用配合考慮。在很多場(chǎng)合中，電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)配套供應(yīng)，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)選定的減速機(jī)配套的電動(dòng)機(jī)。已知攪拌軸轉(zhuǎn)速n=80r/min,電動(dòng)機(jī)使用功率=6.2kW，由此選擇電動(dòng)機(jī)，減速器形式：電動(dòng)機(jī)（三相異步電動(dòng)機(jī)YB132M-4 型，急隔暴型異步電動(dòng)機(jī)，額定功率7.5kw，同步轉(zhuǎn)速1500r/min.）；減速機(jī)（諧波減速機(jī)，額定功率6kw，同步轉(zhuǎn)速1380r/min,立式，功稱(chēng)減速比為90，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為BLD-3）。
4.1.11 機(jī)座與連軸器的選擇
由于反應(yīng)釜傳來(lái)的軸向力不大，故采用不帶支撐的機(jī)座，其標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為JQ-4。連軸器公稱(chēng)直徑Dg為65mm，夾殼式其標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為HG5-213-65。
表4.8反應(yīng)釜數(shù)據(jù)一覽表
配液釜材料
不銹鋼
釜內(nèi)壓力（MPa）
0.2
釜外壓力（MPa）
0.3
釜內(nèi)溫度
25℃
夾套內(nèi)溫度
110℃
加熱形式
夾套加熱
加熱介質(zhì)
水蒸氣
筒體高度（mm）
1100
筒體直徑 (mm)
1100
筒體壁厚 (mm)
10
夾套高度 (mm)
800
夾套直徑 (mm)
1200
夾套壁厚 (mm)
6
封頭直邊高度 (mm)
40
封頭曲面高度 (mm)
275
筒體封頭壁厚 (mm)
10
封頭容積 (m3)
0.212
操作容積 (m3)
1
反應(yīng)釜容積 (m3)
1.25
攪拌器型式
槳式
攪拌器直徑 (mm)
385
攪拌軸直徑 (mm)
69
4.2 乳膏生產(chǎn)中其他主要設(shè)備的選取
4.2.1 電加熱攪拌桶
型號(hào)： 50L—100L電加熱攪拌桶
主要參數(shù)： 容量：100L；加熱面積：0.75；攪拌轉(zhuǎn)速：60r/min
外型尺寸：500mm×1500mm×780mm
生產(chǎn)單位：廣州市南方輕工機(jī)械有限公司
主要特點(diǎn)：具有節(jié)能、消聲、耐腐、生產(chǎn)能力強(qiáng)、清洗方便等優(yōu)點(diǎn)。攪拌電機(jī)為無(wú)極變速，恒溫控制系統(tǒng)。
4.2.2 配制罐
型號(hào)：100L—200L配制罐
生產(chǎn)單位：溫州天富機(jī)械有限公司
主要參數(shù)：容積：200L; 內(nèi)直徑:700mm ;外直徑：800mm；內(nèi)高：500mm;總高：1650mm。
主要特點(diǎn)：所有接口處采用圓角過(guò)渡焊接，無(wú)死角、易于清洗，保溫采取聚氨酯整體發(fā)泡，附件配置可根據(jù)要求配置CIP清洗口，無(wú)菌空氣呼吸口，入孔、溫度計(jì)、取樣口，進(jìn)料口、備用口等。
4.2.3膠體磨
型號(hào)：L50-L100TFJM膠體磨
生產(chǎn)單位：溫州天富機(jī)械有限公司
主要參數(shù)：粒徑≤2um；產(chǎn)量：0.01∽0.05→0.5∽3t/h;功率：0.75/1.1→5.5kw；電壓：220/380→380V；轉(zhuǎn)速：2900r/min;內(nèi)口徑：Φ5/8→lin;外口徑：Φ1/4→→2in；冷卻水口徑：0→Φ1/4in；重量：40→180kg.
主要特點(diǎn)：性能穩(wěn)定、操作方便、效率高具有良好的耐腐性和耐磨性.
4.2.4泵
型號(hào)：TFZZP20凸輪轉(zhuǎn)子泵
生產(chǎn)單位：溫州天富機(jī)械有限公司
主要參數(shù)：排量：20L；管徑：2mm
主要特點(diǎn)：對(duì)物料的處理特別緩和，運(yùn)輸速率可調(diào)，也可用來(lái)做計(jì)量泵.
4.2.5灌裝機(jī)
型號(hào)：B·GFL-80鋁管灌裝封尾機(jī)
生產(chǎn)公司：上海三槐包裝有限公司
主要參數(shù)：功率：1.5kw；軟管規(guī)格：Φ16∽38mm；生產(chǎn)能力≤80支/min；標(biāo)定位精準(zhǔn)度：±1.5mm；灌注定量精準(zhǔn)度：±0.2%∽±0.5%
主要特點(diǎn)：微電腦控制，變頻調(diào)速，色標(biāo)定位準(zhǔn)確，灌注定量準(zhǔn)確，尾管打碼。
第5章 車(chē)間布置設(shè)計(jì)
5.1 車(chē)間布置概述
車(chē)間布置設(shè)計(jì)的任務(wù) 就是合理安排全車(chē)間的設(shè)備及一切輔助設(shè)施和配置車(chē)間廠房等。車(chē)間布置設(shè)計(jì)是車(chē)間工藝設(shè)計(jì)的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)之一，它還是工藝專(zhuān)業(yè)向其他非工藝專(zhuān)業(yè)提供開(kāi)展車(chē)間設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料之一 。一個(gè)布置不合理的車(chē)間，基建時(shí)工程造價(jià)高，施工安裝不便，車(chē)間建成后又會(huì)帶來(lái)生產(chǎn)和管理問(wèn)題，造成人流和物流紊亂，設(shè)備維護(hù)和檢修不便等問(wèn)題。因此，車(chē)間布置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵守設(shè)計(jì)程序，按照布置設(shè)計(jì)的基本原則，進(jìn)行細(xì)致而周密的考慮。
醫(yī)藥工業(yè)制劑潔凈車(chē)間設(shè)計(jì)除需遵循一般車(chē)間常用的設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)定外，還需遵照醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范和藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范進(jìn)行車(chē)間設(shè)計(jì)。
5.1.1 車(chē)間組成
車(chē)間一般由生產(chǎn)部分、輔助生產(chǎn)部分和行政—生活部分組成。
② 產(chǎn)部分包括生產(chǎn)區(qū)、潔凈區(qū)及潔凈室。
②輔助生產(chǎn)部分包括物料凈化用室，原輔料外包裝清潔室，包裝材料清潔室，滅菌室；稱(chēng)量室，配料室，設(shè)備容器具清潔室，清潔工具洗滌存放室，潔凈工作服洗滌干燥室；動(dòng)力室（真空泵盒壓縮機(jī)室），配電室，分析化驗(yàn)室，維修保養(yǎng)室，標(biāo)簽管理室,通風(fēng)空調(diào)室，原料、輔料和成品倉(cāng)庫(kù)等。
③生活、行政部分。包括人員凈化室有：雨具存放間、管理間、管理間、換鞋室、存外衣室、盥洗室、潔凈工作服室、空氣吹淋室等；生活用室包括辦公室、會(huì)議室、衛(wèi)生間、淋浴室與休息室，女工保健室和吸煙室等。
④其他特殊用房。車(chē)間布置設(shè)計(jì)就是把上述各設(shè)施、車(chē)間各工段進(jìn)行組合布置，并對(duì)車(chē)間內(nèi)各設(shè)備進(jìn)行布置和排列。
5.2 設(shè)計(jì)依據(jù)
（1）工藝流程設(shè)計(jì)
（2）物料衡算數(shù)據(jù)
（3）設(shè)備選型數(shù)據(jù)
5.3 車(chē)間的總體布置
本設(shè)計(jì)按照生產(chǎn)過(guò)程中所使用、產(chǎn)生和貯存的物質(zhì)，按照上述設(shè)計(jì)規(guī)范確定了車(chē)間火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別為，屬于甲級(jí)。
5.3.1車(chē)間廠房的組成形式
廠房組成形式有集中式和單體式?！凹惺健笔侵附M成車(chē)間的生產(chǎn)、輔助生產(chǎn)和生活-行政部分集中安排在一棟廠房中；“單體式”是指組成車(chē)間的一部分或幾部分相互分離并分散布置在幾棟廠房中。由于本設(shè)計(jì)的車(chē)間生產(chǎn)規(guī)模屬于中小型，車(chē)間各工段聯(lián)系緊密，且生產(chǎn)特點(diǎn)（主要指防火防爆等級(jí)和毒害程度）無(wú)顯著差異，故采用集中式布置形式。
5.3.2 廠房的層數(shù)和高度
根據(jù)工藝流程的需要，防火級(jí)別、綜合考慮占地和工程造價(jià)，廠房采用單層。根據(jù)設(shè)備的尺寸及工藝安裝和檢修要求，廠房的高度宜為4.5m。
5.3.3 廠房平面和建筑模數(shù)制
廠房的平面形式主要有長(zhǎng)方形、L形、T形、∩形，其中長(zhǎng)方形廠房具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、設(shè)備布置靈活、采光和通氣效果好等優(yōu)點(diǎn)，因此本設(shè)計(jì)采用長(zhǎng)方形。因本設(shè)計(jì)采用單層廠房結(jié)構(gòu)，所以單層廠房應(yīng)盡可能符合建筑模數(shù)制的要求。工業(yè)建筑模數(shù)制的基本內(nèi)容是：①基本模數(shù)為100mm，建筑物的有關(guān)尺寸應(yīng)是基本模數(shù)的倍數(shù)；②門(mén)、窗和墻板的尺寸，在墻的水平或垂直方面的尺寸均為300mm的倍數(shù)；③一般采用6m柱距（或6-6的柱網(wǎng)），若柱網(wǎng)的跨度因生產(chǎn)及設(shè)備要求必須加大時(shí)，一般不應(yīng)超過(guò)12m。
此設(shè)計(jì)中按車(chē)間距為6m，跨距按6m布置。
5.4 車(chē)間平面布置
（1）廠房總平面面積
根據(jù)投資省、上馬快、能耗少、工藝路線緊湊等要求，參考國(guó)內(nèi)外新建的符合GMP廠房的設(shè)計(jì)，制劑車(chē)間以建造單層大框架、大面積的廠房最為合適。又根據(jù)制備水楊酸乳膏的單元操作以及所要用到的設(shè)備選型的大小、尺寸，此設(shè)計(jì)中按車(chē)間距為6m，跨距按6m布置，廠房的總平面面積為54×36（）
（2）潔凈室車(chē)間平面布置
走廊：3m，墻壁厚0.3m
10萬(wàn)級(jí)潔凈區(qū)：緩沖、男二更、洗手消毒、貯料稱(chēng)配、女二更、洗衣、整
衣、潔具室、工具清洗，工具存放、灌裝封尾、化驗(yàn)；
面積為223，10萬(wàn)級(jí)走廊面積為：75
普通潔凈區(qū)：緩沖、旋蓋、冷卻上瓶、標(biāo)簽管理室、外清外包、檢驗(yàn)、理管、中轉(zhuǎn)庫(kù)、不合格存放、辦公、發(fā)電、空調(diào)。
面積為262.5，普通潔凈區(qū)：67.5
5.5 制劑潔凈廠房布置設(shè)計(jì)
在滿足工藝條件的前提下，為提高凈化效果，有空氣潔凈度要求的房間宜按下列要求布置：
（1）空氣潔凈度的房間或區(qū)域布置人最少到達(dá)的地方，并靠近空調(diào)機(jī)房，布置在上風(fēng)側(cè)。
（2）原材料，半成品和成品分別設(shè)置在待驗(yàn)室，合格品區(qū)和不合格區(qū)。
（3）合理安排生產(chǎn)輔助區(qū)。
（4）衛(wèi)生通道與潔凈室分層設(shè)置。
（5）物料凈化與人員凈化流程
人員凈化流程：
出
進(jìn)
氣閘室
空氣吹淋室
乳膏劑生產(chǎn)區(qū)
穿潔凈服
換鞋
衛(wèi)生間
浴室
脫外衣
洗手
手消毒
圖5.1人員凈化程序
5.6 車(chē)間布置的方法、步驟和成果
車(chē)間布置一般是根據(jù)已經(jīng)確定的工藝流程和設(shè)備，車(chē)間在總平面圖中的位置、車(chē)間防火防爆等級(jí)和建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型，非工藝專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)要求等。車(chē)間平面圖是表示車(chē)間的生產(chǎn)和輔助設(shè)備以及非生產(chǎn)部分在廠房建筑內(nèi)外布置的圖樣，它是車(chē)間平面布置設(shè)計(jì)的主要成果。
第6章 生產(chǎn)車(chē)間空調(diào)凈化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
6.1 空氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
6.1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)
（一）室內(nèi)溫濕度
根據(jù)產(chǎn)品的吸濕性和操作人員的服裝以及設(shè)備的熱負(fù)荷等情況及經(jīng)濟(jì)效果，此乳膏生產(chǎn)車(chē)間確定的溫濕度為：夏季為22-26℃，冬季18-24℃，相對(duì)濕度為45%-55%。
（二）潔凈室換氣次數(shù)
一般而言，100級(jí)潔凈室的換氣次數(shù)要達(dá)到垂直層流0.3m/s，水平層流的房間斷面風(fēng)速取0.4m/s ，潔凈度1萬(wàn)級(jí)的換氣次數(shù)為≥20次/h，潔凈度10萬(wàn)級(jí)的換氣次數(shù)為≥15次/h，潔凈度30萬(wàn)級(jí)的換氣次數(shù)≥12次/h ，不同潔凈級(jí)別的換氣次數(shù)如下表6.1 ：
表6.1換氣次數(shù)
潔凈度
100級(jí)
10000級(jí)
100000級(jí)
段面流速（m/s）
垂直0.3m/s，水平0.4m/s
換氣次數(shù)（次/h）
300～400
50～80
20～50
（三）潔凈室壓力
為使室外污染空氣不滲入潔凈室，潔凈室必須維持一定的正壓，潔凈室和鄰室的壓差不小于4.9Pa，潔凈室與室外的壓差不應(yīng)小于9.81Pa。此車(chē)間設(shè)計(jì)不同潔凈級(jí)別區(qū)域之間的正壓差為12.45Pa。
6.1.2 風(fēng)量計(jì)算
（一）生產(chǎn)工藝平面圖及技術(shù)要求
從車(chē)間平面圖中可以了解到潔凈區(qū)的范圍、設(shè)備布置、人員分布、人流和物流路線、空調(diào)機(jī)房位置，從工藝技術(shù)要求中可了解到潔凈級(jí)別、潔凈區(qū)域高度、有無(wú)溫濕度要求等。在保證空調(diào)凈化效果，同時(shí)節(jié)約能源，降低成本。
從車(chē)間平面圖知（廠房高度為4.5m），各潔凈室的面積約為：
10萬(wàn)級(jí)潔凈區(qū)：223+75=298 體積：=298×4.5=1341
潔凈室總面積為：298m2，
（二）風(fēng)量計(jì)算
凈化空調(diào)的設(shè)計(jì)計(jì)算主要包括冷熱負(fù)荷和風(fēng)量平衡兩大部分，前者是確保室內(nèi)溫濕度滿足要求，而后者則與換氣次數(shù)、工作區(qū)截面風(fēng)速、靜壓差和新風(fēng)量密切來(lái)聯(lián)系，從中也可以看到風(fēng)量平衡計(jì)算直接影響潔凈區(qū)內(nèi)的潔凈度。風(fēng)量是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，合理的風(fēng)量+高效過(guò)濾器+合理氣流組織就能得到好的潔凈度；只有足夠的風(fēng)量，加以空調(diào)設(shè)備冷卻量足夠的處理能力，才能達(dá)到要求的溫濕度。
送風(fēng)量：
（1）由換氣次數(shù)計(jì)算
亂流潔凈室送風(fēng)量L1，均按其換氣次數(shù)計(jì)算：
L1=nV
式中 n—換氣次數(shù)，次/h；
V—潔凈室的體積，m3。
（2）由工作區(qū)截面風(fēng)速計(jì)算
單向流潔凈室送風(fēng)量L2均按其工作區(qū)截面風(fēng)速計(jì)算：
式中 ——全室單向流量，工作區(qū)截面平均風(fēng)速m/s。若為局部單向流，則應(yīng)考慮速度衰減率。
F——室截面積，
（3）由冷熱負(fù)荷計(jì)算
如果潔凈室的余熱量很大，則送風(fēng)量L3一般按夏季最大室內(nèi)冷負(fù)荷由下式計(jì)算：
式中，——室內(nèi)總?cè)湄?fù)荷總顯冷負(fù)荷，kw；
——室內(nèi)空氣焓值，KJ/Kg
——送風(fēng)焓值，KJ/Kg
——室內(nèi)溫度，℃
——室風(fēng)溫度，℃
c——空氣定壓比熱容，℃,其值一般取1.01
——空氣密度，kg/，標(biāo)準(zhǔn)狀況下一般取其值為1.02
至于春、秋、冬季送風(fēng)量一般比夏季少20%-50%，除非特殊情況，不再計(jì)算
（4）由濕負(fù)荷計(jì)算
如果潔凈室的余濕量很大，該潔凈室必須除濕，則其送風(fēng)量按其最大散濕量由下式計(jì)算：
L4
式中G——室內(nèi)散濕量，kg/h；
——室內(nèi)空氣含濕量，
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