年产8千万支克矽平注射剂（规格80mg2ml）车间工艺设计

1、南华大学化学化工学院毕业设计i 毕业设计毕业设计题题 目目 年产年产 8 8 千万克矽平注射剂千万克矽平注射剂 （规格（规格:80mg/2mL:80mg/2mL）车间工艺设计）车间工艺设计学院名称学院名称 化学化工学院化学化工学院 指导教师指导教师 职职 称称 教教 授授 班班 级级 制药工程制药工程 112112 班班 学学 号号 2011457022020114570220 学生姓名学生姓名 2015 年 6 月 9 日南华大学化学化工学院毕业设计ii年产年产 8 千万支克矽平注射剂千万支克矽平注射剂（规格（规格: :80mg/2ml）车间工艺设计车间工艺设计 摘要：摘要：克矽平（(聚 2

2、 一乙烯基吡啶氮一氧化物,P204）为治疗矽肺病用药，是一种分子结构中具有带强负电性氧原子的高分子药物，常见剂型为注射剂和喷雾剂。适用于各期矽肺病患者，对于早期和急性矽肺病患者疗效较好，可作为长期治疗使用药物。本品应用历史悠久，治疗效果显著。目前，国内对其原料药合成和制剂生产工艺已日趋成熟，本次克矽平注射液的设计就在原有的生产工艺基础上进行 GMP 规范化改进。具体内容包括：厂址选择，生产工艺流程，物料衡算，设备的设计与选型，车间平面布置，空调净化系统及经济效益核算等。通过设计，使车间和生产工艺严格符合 GMP 规范。关键词：关键词：克矽平注射液;工艺流程;GMP;车间设计With an an

3、nual output of 80 million （Specification : 80mg/5 ml） PVNO injection workshop process design南华大学化学化工学院毕业设计iii Abstract: PVNO（Polyvinylpyridine-N-Oxide，P204) a drug for the treatment of silicosis, has a molecular structure with strong negatively chargeable oxygen atom of the macromolecular drug. The

4、common dosage forms of PVNO are injections and sprays. PVNO applies to each period silicosis patients, has curative effect on both early and acute silicosis. It can be used as long-term treatment using drugs. The application of this product has a long history, with remarkable treatment effect. This

5、time of PVNO injection design on the original production process is on the basis of GMP reformation. Currently, with the domestic production technology has become increasingly mature. This design of PVNO injection basis on the original production process improves on standardization compliance on GMP

6、 standard.Specific content includes: site selection, production process, material balance, design and selection of equipment, plant layout, air purification system and economic accounting. Through the design, to make the workshop and the production process are in rigorous with GMP standard.Keywords:

7、 PVNO Injections；Production Process；GMP；Workshop Design目目 录录引言.1注射剂概述.1克矽平注射剂介绍.2南华大学化学化工学院毕业设计iv设计的目的、意义.21、设计指导思想和设计原则.41.1 指导思想 .41.2 设计原则 .42、生产工艺设计.62.1 GMP 的一般要求 .62.2 生产工艺设计参数 .62.3 辅料选择 .62.4 注射剂的配料比 .62.5 克矽平注射剂生产工艺设计 .72.6 主要单元操作选择 .72.6.1 注射用水的制备 .72.6.2 注射剂容器处理制 .82.6.3 调碳 .82.6.4 注射剂的配制

8、 .92.6.5 注射剂的滤过 .92.6.6 注射剂的灌封 .92.6.7 注射剂的灭菌检漏 .92.6.8 注射剂的灯检 .92.6.9 擦瓶处理 .102.6.10 注射剂的包装 .102.7 质量控制 .102.8 小容量注射剂工艺过程控制点 .102.9 小容量注射剂工艺流程图 .123、物料衡算与能量衡算.133.1 产能计算 .133.2 质量守恒 .133.2.1 克矽平注射剂生成量的计算 .133.2.2 克矽平注射剂进料量的计算 .143.3 物料流程框图 .153.4 能量衡算 .164、设备选型.174.1 配液设备选型 .174.1.1 稀配釜体积计算 .174.1.

9、2 釜体及夹套计算 .184.1.3 零部件选用和设计 .214.1.4 搅拌器选型及其相关计算 .214.1.5 密封形式选择 .224.1.6 电动机和减速机选型 .224.1.7 机座与连轴器的选择 .224.2 制纯水设备选型 .234.3 制注射用水设备选型 .234.4 过滤设备选型 .244.5 存储设备选型 .244.6 泵选型 .244.7 安瓿处理设备选型 .254.8 安瓿洗烘、灌封联动机组选型 .254.9 安瓿检漏灭菌设备选型 .264.10 安瓿擦瓶设备选型 .264.11 灯检设备选型 .27南华大学化学化工学院毕业设计v4.12 包装印字设备选型 .274.13

10、 工艺设备一览表 .285、车间平面布置设计.295.1 车间布置设计的依据 .295.1.1 有关设计的规定和规范 .295.1.2 车间布置的设计基础 .295.2 注射剂生产区域环境划分 .295.3 制水车间面积设计 .305.4 主要单元操作间面积设计 .305.4.1 配液操作间设计 .305.4.2 烘洗灌封操作间设计 .315.4.3 安瓿处理操作间设计 .315.4.4 灭菌检漏操作间设计 .315.4.5 灯检操作间设计 .315.4.6 擦瓶操作间设计 .315.4.7 印字包装操作间设计 .315.5 车间布置的总体要求 .325.5.1 满足生产工序要求 .325.5

11、.2 满足安装和检修要求 .335.5.3 满足土建要求 .345.5.4 满足安全、卫生和环保要求 .345.6 车间平面布置 .345.7 车间总面积设计 .346、生产车间空调净化系统设计.366.1 空气净化系统设计 .366.1.1 参数设计 .366.1.2 洁净室净化系统设计 .376.2 净化方案 .396.2.1 全室净化 .396.2.2 局部净化 .396.3 风量计算 .397、环保与节能.417.1 工业有害物质及其处理 .417.1.1 废水 .417.1.2 有害蒸汽与废气 .417.1.3 废渣 .417.1.4 余热与余湿 .417.1.5 粉尘 .417.2

12、 不合格品处理 .417.3 节能减排 .41结束语.43参考文献.44谢 辞.46南华大学化学化工学院毕业设计第 1 页 共 46 页引言引言小容量注射剂概述小容量注射剂概述注射剂1是指将药物制成供注入人体内的灭菌或者无菌制剂，包括注射液、供临用前配成溶液的无菌粉末或注射用浓溶液。19 世纪初叶因确定了微生物的致病作用而发现的灭菌法和 1852 年发明的注射器促使了注射法给药方式的出现。1886 年,Limousin 首次将药液灌装在玻璃瓶中，经过溶封、灭菌等工序后出售，此为最早的制剂雏形。1913 年，V.Henrigues 发表了关于动物的药物注射试验报告，促进了注射剂大规模应用。随着注

13、射剂的技术储备增加，现已成为大剂型，应用历史约一百多年。虽然注射剂具有给药迅速的特点，特别是静脉注射可直接进入血液循环，但人体无吸收过程，则对其制剂质量提出了较高要求。(1) 注射剂质量要求2：注射剂最终成品制剂中应不存在任何活的微生物；无热源或细菌内毒素；澄明度高，无微粒；无刺激及无毒副反应；注射剂要求具有与血液相等或相近的 ph 与渗透压；注射剂要求具有一定的稳定性，有确定的有效期；注射用无菌粉末应符合以下装量差异规定。(2) 注射剂的特点3：药效迅速作用可靠；适用于不宜口服的药物；适用于不能口服给药的给药方式；可以产生局部定位作用；平均装量装量差异限度0.05g 及 0.05g 以下15

14、%0.05g 以上至 0.15g10%0.15g 以上至 0.50g7%0.50g 以上5%南华大学化学化工学院毕业设计第 2 页 共 46 页对制剂使用者有一定要求；制备工艺复杂。对生产条件要求高。根据国家基本技术要求容量在 20ml 以下的注射剂为小容量注射剂，小容量注射剂除了具有注射剂一般特点外，还具有其它特点，其一般容器为低硼硅玻璃或者塑料制安瓿瓶。本设计生产剂型为灭菌水性注射液范畴下小容量注射剂，规格为 2ml。克矽平注射液介绍克矽平注射液介绍克矽平4 5(P204)为治疗和预防矽肺病用药，是一种结构中具有带强负电性氧原子的高分子药物6，常见剂型为注射剂和喷雾剂。适用于各期矽肺病患者

15、，对于早期和急性矽肺病患者疗效较好，可作为长期治疗使用药物7 8。本品应用历史较久，治疗效果显著。国外临床使用自 1970 年起在西德治疗几名矽肺病人开始，以后在西德和奥地利约有六所医院使用，后多用于煤矿工人的混合型尘肺。目前对于克矽平有效剂量的分子量9研究有较大分歧，对其作用机理有待进一步研究10 11。国外使用的特点是采用 15万分子量的克矽平，目前普遍认为 5 万以下分子量的克矽平没有治疗作用，一般国产原料药的分子量在 1 万到 20 万之间。目前克矽平为治疗矽肺病常用药，克矽平与汉防已甲素联合用药是近期的研究热点12。克矽平的主要药理作用为 阻止聚合硅酸对尘细胞溶酶体膜的破坏 ，保护巨

16、噬细胞13，抑制肺部纤维化发展 。本品肌肉注射时会有疼痛症状，常加入苯甲醇或者普鲁卡因 以缓解症状 。克矽平注射液通用名称：克矽平注射液英文名称：Oxypovidinum Injections汉语拼音：Kexiping Zhusheye成 份：本品主要成份为：克矽平。其化学名称为：聚 2 一乙烯基吡啶氮一氧化物。性 状：本品为澄明液体。规 格：80mg/2mL适应症：各期矽肺病患者，对于早期和急性矽肺病患者疗效较好。不良反应：肌肉注射局部可有疼痛与肌肉跳动：偶有局部过敏反应。注意事项：一般不宜用于肝功能不全肾、心脏病及严重高血压患者。贮藏：避光，密闭保存。设计的目的、意义设计的目的、意义南华大

17、学化学化工学院毕业设计第 3 页 共 46 页克矽平能治疗各期矽肺，是矽肺治疗的常用药。基于其重要的药用价值，其原料药合成工艺成熟，制剂生产工艺比较简单可靠。因此，增加克矽平注射剂的产量、提高该药品的质量及规范医药市场，对我国医药市场和我国职业病防治都有重大意义。通过本次设计使制药工程专业的学生初步地掌握制药车间工艺设计的一般程序和方法，使其具有一定的设计能力，并对制药工程和 GMP 有更深的了解，深刻理解 GMP 精神即良好的生产制造规范，为今后走向工作岗位打下坚实基础。南华大学化学化工学院毕业设计第 4 页 共 46 页1 1、设计指导思想和设计原则、设计指导思想和设计原则1.11.1 指

18、导思想指导思想年产 8 千万支克矽平注射剂（80mg/2ml）的设计来源于工业生产的实际需要和职业病防治的医疗要求。本设计是模拟药厂的生产流程，根据本设计的生产工艺要求及产量确定该生产车间各种条件。1.21.2 设计原则设计原则一般来说，设计原则是安全性、经济性、可行性和环保性 ，并且符合 GMP14规定。(1) 厂址选择根据 GMP 要求，对于药厂地理位置的选择15应考虑以下影响因素：供水、环境、交通、能源、环保、符合城市建设规划等。药厂厂址周围应无有害气体和粉尘等工业污染源，也要远离人流与物流比较密集的区域。(2) 工艺流程工艺流程设计16是车间设计的核心和依据，本设计工艺流程的设计是在一

19、些已投产的成熟的工艺流程的基础上，吸取试生产的验证结果，依据 GMP 规范和具体生产需要，进行的一系列改造和完善缺陷，设计小容量注射剂专属生产工艺路线。(3) 设备的选型在制剂生产中，工艺的先进性和生产环境洁净度都依赖于设备优良性。对设备17的选型除了考虑与生产规模相适应外，还要尽量选择相对密闭、联动化，以减少操作工序及操作复杂度，明确因设备因素的污染来源，并且设备一定要易于维护并合理设置有关参数的测试点，对于设备产生的噪声与振动，应分别采用相应消减装置。(4) 制剂车间的布置据 GMP 要求，设计应遵循的原则：车间应按工艺流程需要合理紧凑布局；车间布置要防止人流与物流的交叉污染；车间应设有相

20、应的中转区域和辅助区域；车间面积和空间与生产产量相适应的；车间内应有符合标准的采光、通风与降噪条件；建设结构和装饰要有一定密封性且易清洗。南华大学化学化工学院毕业设计第 5 页 共 46 页(5) 空调净化系统根据中国药典18要求药品生产必须符合 GMP 规范。空调净化系统主要任务就是控制室内浮游微粒及细菌量以满足工艺要求。空调净化系统根据具体的生产工艺要求对洁净度控制区域分区。(6) 其它事项由于本设计为模拟设计，因此有关实际设计任务中的其它项目如均从略。南华大学化学化工学院毕业设计第 6 页 共 46 页2 2、生产工艺、生产工艺设计设计2.12.1 GMPGMP 的一般规定的一般规定为了

21、保证小容量注射剂的生产质量，防止生产环节对制剂的污染，生产区域必须满足规定的环境要求，主要包括以生产区域相应空气洁净度为主要控制对象，同时要对其温湿度、新风量、压差、照度、噪声等做出相应的规定，并实时验证。2.22.2 生产工艺设计参数生产工艺设计参数表 2-1 反应条件参数Table.2-1 Reaction parameters配液压力常压配液收率99.5%过滤器的回收率99.5%年生产时间3200h(300 天)每班次有效工作时间8 小时产品名称克矽平注射液产品规格80mg/2ml主辅料克矽平 苯甲醇 注射液用水2.32.3 辅料选择辅料选择小容量注射剂辅料19必须安全无毒，与主药配伍无

22、禁忌，不影响疗效和质量，对制剂产品检测无干扰，辅料质量规格必须符合药用标准。其种类一般为水性溶剂、非水溶剂和附加剂。本设计选用注射用水作为溶剂，同时添加苯甲醇以缓解肌肉注射时 的疼痛症状。医用级苯甲醇20为无色透明略带芳香刺激性气味的油状液体，其不同浓度有不同作用，本品使用浓度下有增溶和缓解肌注疼痛作用。2.42.4 注射剂的配注射剂的配料比料比2121表 2-2 克矽平注射剂配料表Table.2-2 PVNO injection ingredients处方组成用量南华大学化学化工学院毕业设计第 7 页 共 46 页克矽平80mg苯甲醇0.02ml注射用水加至 2ml2.52.5 克矽平注射剂

23、生产工艺设计克矽平注射剂生产工艺设计生产工艺设计是本次设计的核心之一，产品质量的优劣取决于工艺流程的可靠性与合理性。车间设计其他项目均受工艺流程约束。其设计步骤如下：a.确定全流程的组成；b.确定工艺流程中单元操作划分及其对洁净度需求；c.确定介质的技术规格和流向；d.确定生产控制方法；e.确定安全技术措施；f.编写工艺操作规程。本次设计选用一般灭菌小容量注射剂生产工艺，既原辅料脱内外包后，称量一批次的量，用注射用水溶解，加入活性炭经过浓配，过滤脱碳加注射用水稀配，进行检测，检测合格后灌封入处理好的安瓿瓶中，经过灭菌检漏，灯检合格后，在经过擦瓶处理，印字包装，检测合格后入库。2.62.6 主要

24、单元操作选择主要单元操作选择根据小容量注射液的生产特点及 克矽平及其辅料 的理化性质，本设计 克矽平注射液的主要单元操作分为以下：纯水制备、注射用水制备、 安瓿瓶处理、配液、过滤、灌封、灭菌、灯检、 擦瓶、包装。2.6.12.6.1 注射用水制备注射用水制备纯化水一般制取采用下述流程：图 2-1 注射用水制备过程Fig.2-1 Injection water preparation process纯化水制备后应在 24h 内使用。其储罐采用内壁应光滑的不锈钢材料；采用无纤维脱落的疏水性除菌滤器保护其通气口；接管和焊缝无死角和沙眼，并对储罐进行定期灭菌和检查。原水过滤装置阴离子树脂柱灭菌装置多效

25、蒸馏水机注射用水电渗析装置混合柱阳离子树脂柱保温循环（65）南华大学化学化工学院毕业设计第 8 页 共 46 页本设计注射用水由纯化水经多效蒸馏水机经过蒸馏而得22，一般应在制备后 6h 内使用；者制备后 4h 内灭菌 72h 内使用，或者 65保温循环备用。注射用水要求除一般蒸馏水的检查项目如酸碱度、氯化物及重金属等均应符合规定外，还必须通过热原检查。一般在配液前需要对注射用水的水质合格性进行分析检测，检测周期为 7 天取样点为多效蒸馏水机与使用点出口2.6.22.6.2 注射剂容器的处理注射剂容器的处理本设计中采用容积为 2ml 的安瓿瓶。其规格如下：表 2-3 安瓿瓶（低硼硅玻璃安瓿）规

26、格Table.2-3 Ampoules (low borosilicate glass ampoule) specifications参数规 格瓶身直径瓶子总高丝外径瓶身高度1ml100.26605212 ml11.50.26705.5325 ml160.3087638.510 ml18.40.351026.853.520 ml220.351267.368(1) 安剖瓶的质量要 求：所用玻璃应无色透明；应具有低膨胀系数和耐热性；要有足够的机械强度；应具一定的化学稳定性；易于熔封口；不得有气泡、麻点及砂粒。(2) 安瓿瓶经切割后安瓿颈留有一定的长度，颈口截面上有细小玻璃，在处理时易落入安瓿内，需

27、要圆口处理，规模化生产中一般采用安瓿自动割圆机，同时完成上述处理工作。(3) 切割圆口后安瓿瓶用超声波安瓿洗涤机组进行清洗。南华大学化学化工学院毕业设计第 9 页 共 46 页(4) 安瓿经洗涤后，可放在烘箱内 130烘干。安瓿烘干、灭菌后要密封保存，防止污染，应在 24h 内使用。2.6.32.6.3 调碳调碳在注射液生产过程中为了使配置好的 药液达到灌装要求即无热源和无一定粒径的微粒，需要借助活性炭的吸附作用，同时活性炭还有一定助滤作用。一般小容量注射液生产使用医用 767 针型活性炭。2.6.42.6.4 注射剂的配制注射剂的配制本设计中原辅料经过脱包后经过称量经过部分溶剂溶解后，配成浓

28、溶液，再稀释至所需浓度，其工艺特点是可以滤过除去溶解度小的杂质，原料药溶解充分，达到一定澄明度要求。药物溶液液配好后，进行半成品检测包括 pH 值及克矽平成分含量。2.6.52.6.5 配液的滤过配液的滤过本设计配好的药物溶液只需要要进行脱碳滤过，由于生产制剂克矽平注射液有一定粘度，因此选用既能达到过滤效果有无对配液吸附的钛棒过滤器。过滤装置选用加压滤过装置，其特点：滤速快，效果好，适于大规模生产。2.6.62.6.6 注射剂的灌封注射剂的灌封配液经滤过以后进行灌装操作，灌装封口是制剂生产中技术要求最高的，小容量注射剂灌装操作要求在 10000 级洁净度环境中快速完成。因此本次设计对其核心单元

29、操作选用烘洗灌封联动生产。小容量注射剂烘洗灌封联动生产的特点：机组采用超声波清洗技术与一般清洗技术联用；设备可自动在线灭菌清洗；操作人员少、生产人员的活动频率较低，人为污染低；设备自带药液灌封前过滤装置；机组可自动化程控作业；设备对于制剂规格通用性较好，占地面积小。2.6.72.6.7 注射剂的灭菌注射剂的灭菌检漏检漏灌封后的注射剂送中转站放置 1 个小时，依据设定的亚批送至双扉程控消毒检漏箱进行 115流通水蒸气(67kPa)灭菌 30min，高压饱和水蒸气可杀死细菌繁殖体和芽孢，使南华大学化学化工学院毕业设计第 10 页 共 46 页得制剂的 SAL10，达到最终灭菌注射剂的要求。后将其有

30、漏液的不合格品剔除，不合格品进行集中回收处理。2.6.82.6.8 注射剂的灯检注射剂的灯检注射液澄明度检检查国内一般用人工灯检在灯检台进行。2.6.92.6.9 擦瓶处理擦瓶处理灭菌检漏后的安瓿瓶表面存在污垢与水渍，将其擦瓶处理利于安瓿表面贴签及印字。2.6.102.6.10 注射剂的包装注射剂的包装 对于小容量注射剂，灌封后，一般采取直接包装。本设计采用外包材料为瓦楞纸外包。2.72.7 质量控制质量控制注射剂的生产的特殊性要求其必须是在一个较高洁净度的的环境状态下进行。因此各个状态环节都必须有严格的控制。这其中包括：注射剂的配制过程控制；滤过过程的控制，灌封过程的控制以及灭菌检漏包装入库

31、方面的控制。生产因素的微小改变都会对该批次制剂的质量产生一定影响。2.82.8 小容量注射剂工艺过程控制点小容量注射剂工艺过程控制点为保证质量要求，本设计注射剂工艺过程控制点如下表表 2-4 小容量注射剂工艺过程控制点Table.2-4 Small capacity injection process control point工序质量控制点质量控制项目频 次电导率1 次/2 小时纯化水药典标准或者内控标准1 次/周pH 值、氯化物、硫酸盐与钙盐1 次/2 小时制水注射用水药典标准或者内控标准1 次/周过滤后纯化水澄明度2 次/批过滤后注射用水澄明度2 次/批残留水滴及洗涤效果随 时洗瓶洗净后

32、安瓿瓶清洁度随 时配液药液主要含量、pH 值、澄明度1 次/批南华大学化学化工学院毕业设计第 11 页 共 46 页灌封封头外观1 次/批装量随 时灌装后中间产品澄明度1 次/20 分灭菌柜标记、装量、压力、温度、时间、记录1 次/锅灭菌后中间品外壁清洁度、标记、存放区1 次/锅灭菌灭菌后中间品微生物含量、外壁清洁度、标记、存放区1 次/锅抽查澄明度、装量、外观2 次/批灯检灯检品锅号、灯检者标记、存放区随 时在包装品锅号、灯检者标记随 时标 签外观、内容、数量、使用记录随 时包装装 箱数量、装箱合格证、内容随 时南华大学化学化工学院毕业设计第 12 页 共 46 页2.92.9 小容量注射剂

33、工艺流程图小容量注射剂工艺流程图 本人设计克矽平注射剂工艺流程框图如下图所示：原辅料脱外内包装安剖脱外包南华大学化学化工学院毕业设计第 13 页 共 46 页纯化处理切割圆口入库包装印字灯检灭菌多效蒸馏原辅料料原水安瓿瓶纯水注射用 水过滤精洗封口灌装精滤冷却干燥灭菌纸箱纸盒100000 级洁净区10000 级洁净区稀配洗、烘、灌、封联动机组浓配3 3、物料衡算、物料衡算与能量衡算与能量衡算3.3.1 1 产能计算产能计算根据本设计任务要求，为充分利用设备提高经济效益，开工因子（生产装置每年开工时间/年自然时间）应取得较大且接近 1 且不能等于 1，考虑到药物制剂车间开工因子与大化工类生产不同。

34、因此，除去保养、设备修理、放假等因素总计 65 天，全年生产时图 2-2 克矽平注射剂工艺流程方框图及环境区域划分Fig.2-2 PVNO injection process flow diagram and Environment Division南华大学化学化工学院毕业设计第 14 页 共 46 页间为 300 天，依据 cGMP 的要求注射剂生产过程中一次最终合格配料为一批次产品，本设计生产批次周期为三天,其中一天工作 2 班次，每班次工作有效时间 8h，共工作 4班次，则生产时间为 32h，三天配料一次生产一批，灭菌柜设亚批。则年工作日为：365-65 =300 天。每年生产 8000

35、 万支 2ml 克矽平注射剂，全年生产时间 300 天，共计 3200h，则每批次的生产能力为：80000000100=800000 支/批。3.23.2 质量守恒质量守恒依据质量守恒定律“进入一个系统的全部物质质量必等于离开这个系统的全部物质质量、过程中损失质量量和在系统中积累质量之和”对配液系统做物料衡算。质量守恒定律可用下式表示：G进=G出+ G损+G积式中 G进输入物料量总和 G出离开物料量总和 G损总的损失量G积系统中积累量表 3-1 物性参数Table.3-1 Physical parameters物质名称摩尔质量 g/mol密度(25)g/ml摩尔定压热(25)J/(mol)标准

36、生成焓kJ/mol标准蒸发焓kJ/mol克矽平苯甲醇108.141.045160.7155.2注射用水18.01.029443 3. .2 2. .1 1 克克矽矽平平注注射射剂剂生生成成量量的的计计算算由设计任务书可知，在 112 月份生产的 克矽平注射剂产品规格为 80mg/2ml，克矽平的纯度为 99%，苯甲醇的浓度为 98%，配料釜回收率为 99.5%，过滤器的回收率为 99.5%，管路设备利用率为 98%，一批次的克矽平注射液数量共 80000000支，注射液总容积共 8000002=1600000mL=1600L。800000100 一批次需要原料药克矽平量：0.0000899.5

37、%99.5%99%=65.30kg800000原料药克矽平 中纯克矽平量：65.3099%=64.65kg南华大学化学化工学院毕业设计第 15 页 共 46 页杂质为量：65.30-64.65=0.65kg一批次需要辅料苯甲醇量：0.0000299.5%99.5%98%=16.49L800000辅料苯甲醇中纯苯甲醇 量：16.49=16.16L%98杂质量：16.49-16.16=0.33L一批次配液理论需求注射液用水量 ：0.0019899.5%=1591.95L800000注射液用水实际用量 ：1591.9598%=1624.44L3 3. .2 2. .2 2 克克矽矽平平注注射射剂剂进

38、进料料量量的的计计算算表 3-2 进出配料釜的物料衡算表（kg/批）Table.3-2 Import batch reactor material balance table ( kg/ batches )输入物料输出物料序号物料名称组成（%）数量（kg）物料名称组成数量（kg）1克矽平9965.302苯甲醇9817.23矽平注射液80mg/2ml1705.973注射用水1001624.444针形活性炭0.38.20损失物料9.20合计1715.17合计1715.173 3. .3 3 物物料料流流程程框框图图南华大学化学化工学院毕业设计第 16 页 共 46 页原料注射用水安瓿配制过滤洗烘灌

39、封联动机组切割65.30kg灯检包装入库灭菌检漏印字64.97kg耗 0.97kg64.00kg80.4 万支清洗80.3 万支80 万支支纸盒80 万支支80 万支支8 万个个1624.44L800 万盒80 万支 图 3-1 年产 8 千万支克矽平注射剂物料流程图（批）Fig.3-1 With an annual output of 80000000 of PVNO injection material flow (batches )3.43.4 能量衡算能量衡算耗 0.33kg南华大学化学化工学院毕业设计第 17 页 共 46 页由于本设计原料药为高分子药物，原料药分子量规格区间在 1

40、万到 20 万之间，配液过程中能量衡算需要参照中试放大和试生产的参数，因此本设计的能量衡算为每批次的注射用水制备过程中能量衡算。每批次配液用注射液用水实际用量 为 1624.44L，考虑洗瓶等其他需求，每批次注射用水的实际用量为 1624.441.5=2436.66L。一般注射用水制备前所用原水温度为15，水的比热容 4.2 KJ /(kg)，水在标压下的汽化热 2257 KJ /kg。根据能量衡算公式： 输入=输出，既 Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6式中：Q1所处理的物料带入设备总的热量（KJ）Q2加热剂或冷却剂与设备和物料传递的热量（KJ）Q3过程的热效率（KJ）Q4反应终了时物料的焓

41、（KJ）Q5设备部件所消耗的热量（KJ）Q6设备向四周散失的热量（KJ）Q1=2436.664.215=153509.58 KJQ2=2436.664.2(100-15)+ 2436.662257=869887.62+5499541.62=6369429.24 KJQ4=2436.664.265=665208.18 KJ21QQ 64QQ 得出 Q6=153509.58+6369429.24-665208.18=5857730.64 KJ表 3-3 注射用水制备过程的热量平衡表(热焓/ KJ)Table.3-3 The preparation of injection water heat b

42、alance process (enthalpy / KJ)名称输入(KJ)输出(KJ)原水153509.58注射用水665208.18多效蒸馏6369429.24冷却5857730.64合计6522938.826522938.824 4、设备设备选型选型南华大学化学化工学院毕业设计第 18 页 共 46 页本设计设备选型23 24的依据源于物料衡算的据支持，主要设备包括制纯水设备、制注射用水设备、储存设备、安剖处理设备、配液设备、洗烘灌封联动设备、灭菌检漏设备、灯检设备、擦瓶设备、包装印字设备。4.14.1 配液设备选型配液设备选型克矽平注射剂配液可用浓配釜和稀配釜2526配液，先配浓溶液后

43、将浓配液通过管道加入稀配 釜后进行稀配。两种配液釜的设计计算形式基本一致，为方便考虑，此处只考虑稀配釜的设计技术参数。稀配时将浓配后的浓配液液输入稀配釜里，最后稀配釜的计算应取全部液体容积进行计算。配液釜可按其每次的容量值 去设备厂选型 。4.1.14.1.1 稀配釜釜体计算稀配釜釜体计算一般浓配时注射用水注料一般为 总注射用水量的 1/5，则可得：V1=1624.441/5=324.89L一般稀配时注射用水水注料一般为总注射用水水量的4/5，则可得：V2=1624.444/5=1299.55L以份额最多的物料为进料体积基准，并考虑液体体积变化，其中注射用水为主要成分，表 4-1 克矽平注射剂

44、进料中主要成分的质量、体积Table.4-1 PVON injection inlet of main components in massv、olume物质质量（kg）密度(kg/m3)体积(m3)注射用水1624.4410001.62444克矽平65.30苯甲醇17.231050.610.0164由此可知 VP=1.64084m3，但投料后体积略有增大，还有其他进料的估算，取缓冲容量系数 1.15，故操作容积 Vp取 1.89m3。操作容积 Vp与设备容积 V 的关系式：Vp=V，考虑体系作业状态平稳，药液黏度大，故 取 0.8，故设备容积 V=Vp=1.89/0.8=2.36m3 取 2

45、.5m3。稀配操作为液固反应，H1/D1值大致如：表 4-2 几种配料釜的 H1/D1值Table.4-2 The H1/D1 value of several ingredients kettle种类釜内物料类型H1/D1值南华大学化学化工学院毕业设计第 19 页 共 46 页一般配料釜液-固相或液-液相物类气-液相物料11.31-2发酵釜类1.7-2.5容器不大，故选取 H1/D1=1。D1由下式计算： D1=m3H1/D14V47. 11343圆整至公称直径标准系列，取，封头取相同的内径。mmD14001查表化工设备机械基础表 16-6 得当 Dg=1400mm，标准椭圆封头曲面高度h1

46、=350mm，直边高度 h2=40mm，封头容积 Vh=0.421m3 ，内表面积 Fh=2.29m2。查表化工设备机械基础表 16-6 得当 Dg=1600mm，每一米高的筒体容积V1=1.539m3，表面积 F1=4.40m2。H1=（V-Vh）V1 =(2.5-0.421）/1.5391.35m圆整为 1400mm则 H1D1=14001400=1 为选定的 H1/D1值，故符合要求，确定筒体内径 D1=1400 mm，筒体高度 H1= 1400 mm。4.1.24.1.2 釜体及夹套的计算釜体及夹套的计算(1) 确定夹套直径夹套直径 D2 可按照筒体直径以下表推荐数值选取表 4-3 夹

47、套直径与筒体直径的关系Table. 4-3 Jacket diameter and the diameter of the cylinder of the relationshipD1500600700180020003000D2D1 +50D1 +100D1 +200由于 D1=1400mm，故 D2= D1 +100=1400+100=1500mm，夹套封头采用椭圆形并与夹套筒体选择相同直径。(2) 确定夹套高度夹套高度 H2主要取决于传热面积 A 的要求，夹套的高度一般不应低于料液的高度，以保证充分传热。H2（VVh）V1=（0.82.50.421）1.539=1.03m取整为 1100

48、mm南华大学化学化工学院毕业设计第 20 页 共 46 页则 Ho=H1-H2 =1400-1100=300mm所以料液所占配料釜的总内表面积为：F=F1H2+=4.41.1+2.29=7.13m2。hF取传热面积为 7m2,则夹套的高度为：H2=（F-Fh）F1=（7.13-2.29）4.40=1.1m1.03m。因为夹套的高度高于料液的高度，所以满足设计要求。估计未被夹套保护的筒体高度为则 Ho=300mm，符合夹套与筒体法兰之间的经验距离，而此部分的表面积也是配料釜向空气散热面积为 0.34.40=1.32m2，则稀配釜向空气散热面积为 1.3m2。(3) 确定夹套的材料及其壁厚夹套材料

49、选用 Q235 型钢材，釜体内筒工作压力 0.3Mpa，夹套内工作压力 0.3Mpa，夹套筒体和夹套封头为承受 0.3Mpa 内压，内筒筒体和其下封头承受 0.2Mpa 内压与0.3Mpa 外压；考虑最恶劣的作业情况：当其停止作业时，内筒无压而夹套仍又蒸汽压力，此时内筒承受 0.3Mpa。查得夹套材料常温下的许用应力 t=113MPa，选取夹套设计压力 P=0.3MPa，设计壁厚附加量，钢板厚度负偏差 c1=0.6mm，单面腐蚀取腐蚀裕量c2=2mm。焊缝系数 应根据焊接接头型式及对焊缝提出的无损探伤检验要求，考虑作业安全，夹套上所有焊缝均取焊缝系数 =0.60。表 4.4 焊缝系数 Tabl

50、e.4-4 Weld conefficient焊缝系数焊接接头型式（结构）全部无探伤局部无探伤不作无探伤双面焊或相当于双面焊的全焊透对接焊接1.00.850.70单面焊的对接焊接，在焊接过程中沿焊缝根部全长有紧贴基的垫板0.900.800.65单面焊的对接焊接，无垫板0.700.60夹套的壁厚计算如下：南华大学化学化工学院毕业设计第 21 页 共 46 页 d=PD1（2tP）+C=1.10.3（21130.61.1）+2.6=6.33mm15003 . 0取 c1=0.8，c2=1.2，标准椭圆型叫套封头的壁厚为：d=PD1（2t0.5P）+C=1.10.3（21130.6-0.51.1）1

51、5003 . 0+2.6=6.32mm圆整钢板规格厚度，选取夹套的筒体为 d =8mm，查阅封头标准，选取封头的壁厚为 d =8mm。(4) 确定内筒的材料和壁厚设计内筒筒体承受 0.2 Mpa 内压d=PD1（2tP）+C=1.10.2（21130.851.1）+2 .6=4.23mm14002 . 0设计内筒筒体承受 0.3Mpa 外压，且受双面腐蚀作用，可初步选择筒体壁厚n=8mm，并取 c1=0.6mm，c2=2mm筒体有效壁厚 e= nC=82.6 =5.4mm夹套顶部距容器法兰为 150mm，并以此决定 LD0与 D0e，mmDDni141682140020L=H-150+h2 +

52、h13=1400-150+25+=1408.33mm40031LD0=1408.3314161 D0e=14165.4=262查化工设备机械基础图 15-4，得系数 A=3210-4，再据图 15-5 查得 B=45MPa P=B（D0e）=0.17MPaMpa3 . 0因此，当筒体的名义厚度为 8mm 时，不能满足作业稳定要求。再假设，则，D0e=14207.2=197，mmn10mmCCne2 . 728 . 01021。查图 15-4 查的 A=，查图 15-5 得 B=70，则 P=B（D0e）10DL4105=70（14207.2）=0.35MPa Mpa3 . 0当筒体名义厚度时，

53、可满足作业稳定要求。mmn10更具筒体承受内外压要求，因此筒体厚度应选较大值者，即确定筒体厚度为10mm。(5) 确定内筒封头厚度承受 0.2 Mpa 内压南华大学化学化工学院毕业设计第 22 页 共 46 页d=PD2（2tP）+C=1.10.2（21130.851.1）+2.6 =4.23mm14002 . 0承受 0.3MPa 外压，设，则mmd10mmd2 . 78 . 21040108.614209.02.7125.09.0125.0eDA查图 15-5 得 B=95P=B0.9（D0e）=0.535MPa3 . 0当内筒封头名义厚度时可满足作业稳定要求。mmn84.1.34.1.3

54、 零部件选用和设计零部件选用和设计 (1) 容器法兰根据筒体内操作压力，温度和筒体直径，密封形式，合理选择满足要求的容器法兰。(2) 接管选择按照法兰接管标准、密封形式、物料性质和接管用途依据标准合理选择接管。(3) 支座的选择配料釜因需外加保温，故选用 A 型悬挂式支座。筒体1mKgHDMnni04.758108 . 7121600)121600(14. 36封头Kgm5002夹套壳体 m3=3.14(1700+8) 90087.810-6=301.19kg夹套封头 m4=160kg电动机和减速机总重约 120kg，搅拌装置约 60kg 筒体法兰约重 150kg，保温层约90kg，手孔及其他

55、接管附件约重 60kg，由此：=120+60+150+90+60 =520kg5m料液质量g17156Km m=m1+m2+m3+m4+m5+m6=(758.04+500+160+301.19+520+1715)kg=3954.23kg即总重力 Q40kN配料釜安装四个支座，按两个支座承载计算，查表，选用承载能力为 20kN 的支座。南华大学化学化工学院毕业设计第 23 页 共 46 页4.1.44.1.4 搅拌器搅拌器选型及其相关计算选型及其相关计算因为料液是固体悬浮，搅拌主要是使反应的物料充分混合，选择桨式搅拌器，其直径 D 约取配料釜内径的 1322，D=1=467mm，取 D=700m

56、m131D132Dmm933(1) 计算搅拌器的转速 桨式搅拌器一般速度为 2080r/min，v4 m/s。本设计选择为 80r/min。(2) 搅拌轴的直径计算考虑到材料因素，搅拌轴材料可选用不锈钢 Cr18Ni9Ti，直径一般在 8250mm，查得其=1525Mpa。搅拌器可用电动机（YB-5.5）功率来计算轴径：N电=5.5kw，n=80 r/min,，K=15Mpa。搅拌轴直径 d147( N电/n)1/3=60.22mm。考虑到其他因素影响搅拌轴直径取65mm。4.1.54.1.5 密封形式选择密封形式选择选择密封性能可靠的机械密封，采用单端面，小弹簧，平衡形，其标准号为HG215

57、71-95。4.1.64.1.6 电动机和减速机选型电动机和减速机选型本设计选用电动机和与其配套的减速机，从已知搅拌轴转速 n=80r/min 选择相适应的三相异步电动机和谐波减速机。4.1.74.1.7 机座与连轴器的选择机座与连轴器的选择采用不带支撑的机座，刚性连轴器功称直径 Dg 为 65mm。表 4-5 稀配釜Table.4-5 Dilute batching tank稀配釜材料不锈钢釜内压力 MPa0.2釜外压力 MPa0.3釜内温度（）100夹套内温度（）110加热形式夹套加热加热介质水蒸气筒体高度 (mm)1400南华大学化学化工学院毕业设计第 24 页 共 46 页筒体直径 (

58、mm)1400筒体壁厚 (mm)10夹套高度 (mm)1100夹套直径 (mm)1500夹套壁厚 (mm)8封头直边高度 (mm)40封头曲面高度 (mm)350筒体封头壁厚 (mm)8封头容积 (m3)0.421操作容积 (m3)1.89配料釜容积 (m3)2.5搅拌器型式桨式搅拌器直径 (mm)700搅拌轴直径 (mm)654.24.2 制纯水设备选型制纯水设备选型 注射剂的生产需要大量纯化水，因此要选择满足生产需求和运行可靠的设备，本设计选用 JYR 系列纯化水生产设备。JYR 系列纯化水生产设备的装置由预处理、反渗透、离子交换三个部分组成，对含盐量在 1001000mg/L 范围内的水

59、质进行纯水的制取。表 4-6 纯化水设备技术参数Table.4-6 Purification water equipment technical parameters纯水产量(T/H)：0.52组建数量：180工作电压(V)：150350工作电流(A)：115主要材质：304 不锈钢配套电机(kw)：2.215外形尺寸(mm)：(600-1400)60016004.34.3 制注射用水设备选型制注射用水设备选型多效蒸馏水机主要由柱体、预加热器、最终换热器和除热源系统组成。南华大学化学化工学院毕业设计第 25 页 共 46 页LDS1000/5 型多效蒸馏水机的工作原理27：纯水进入设备并在一效

60、预热器被水蒸气加热，各效预热器被二次水蒸气继续加热；进入冷凝器被二次水蒸气和热蒸馏水加热；在蒸发器顶部经分离，均匀地进入蒸发列管，在蒸发列管内形成薄膜状的水流层；水流层很快被蒸发变为二次水蒸气；未被蒸发的纯水被输送到下一效，作为次效蒸发器的原料用水，各效运行如此，直至最后一效仍未被蒸发的作为凝结水被排放；蒸馏水由二次水蒸气释放热量后冷凝形成；在线经电导率的检测合格后作为注射用水输出。表 4-7 注射用水设备技术参数Table.4-7 Injection water equipment technical parameters蒸馏水产量(L/h)：1000蒸汽耗量(L/h)：250原料水耗量(k