制药工程学第03章课件

1、CHAPTER 3 TECHNOLOGICAL PROCESS DESIGN 13.1 Introduction 3.2 Technology of Process Design3.3 Process Flow-sheetChapter3 Technological Process Design工艺流程设计3.1 Introduction 生产工艺流程设计试验工艺流程设计仅有文献资料，尚未进行生产技术成熟、大量生产4.1.1 Role of Process Design4.1.2 Content of Process Design4.1.3 Fundamental Program of Pro

2、cess Design4.1.4 Achievement of Process Design3.1 Introduction 工艺流程设计是在确定的原料路线和技术路线的基础上进行的，它是整个工艺设计的中心。 工艺流程设计是工程设计中最重要、最基础的设计步骤，对后续的物料衡算、工艺设备设计、车间布置设计和管道布置设计等单项设计起着决定性的作用，并与车间布置设计一起决定着车间或装置的基本面貌。3.1.1 Role of Process Design 工艺流程设计的任务内容：1.确定工艺流程的组成确定流程中各生产过程的具体内容、顺序和组合方式，是工艺流程设计的基本任务。可用设备之间的位置关系和物料流

3、向来表示。3.1.2 Content of Process Design2.确定载能介质的技术规格和流向常用的载能介质：水、水蒸汽、冷冻盐水、空气(真空或压缩)。3.确定操作条件和控制方法主要工艺参数有温度、压力、浓度、流量、流速和pH值等。3.1.2 Content of Process Design 4.确定安全技术措施设置相应的预防和应急措施，如阻火器、报警装置、爆破片、安全阀、安全水封、放空管、溢流管、泄水装置、防静电装置、防雷装置和事故贮槽等。3.1.2 Content of Process Design5.绘制不同深度的工艺流程图初步设计施工图设计工艺流程框图工艺流程示意图物料流程

4、图带控制点的工艺流程图施工阶段带控制点的工艺流程图。 3.1.2 Content of Process Design3.1.3 Fundamental Program of Process Design工艺流程设计的基本程序工艺路线的选择确定工艺流程的组成和顺序工业化实施的可行性、可靠性和先进性；关键设备和特殊工艺条件或参数容易实现或达到明确各单元反应和单元操作的主要设备、操作条件和基本操作参数(如温度、压力、浓度等)。在此基础上，确定各设备之间的连接顺序以及载能介质的技术规格和流向绘制工艺流程框图 当工艺路线及工艺流程的组成和顺序确定之后，可用方框、文字和箭头等形式定性表示出由原料变成产品的

5、路线和顺序，绘制出工艺流程框图。 在工艺流程框图的基础上，分析各过程的主要工艺设备，以图例、箭头和必要的文字说明定性表示出由原料变成产品的路线和顺序。绘制工艺流程示意图3.1.3 Fundamental Program of Process Design 绘制物料流程图 当工艺流程示意图确定之后，即可进行物料衡算和能量衡算。在此基础上，可绘制出物料流程图。此时，设计已由定性转入定量。 绘制初步设计阶段带控制点的工艺流程图 当物料流程图确定之后，即可进行设备、管道的工艺计算以及仪表自控设计。在此基础上，可绘制出初步设计阶段带控制点的工艺流程图，并列出设备一览表。3.1.3 Fundamental

6、 Program of Process Design 绘制施工阶段带控制点的工艺流程图 初步设计阶段的工艺流程设计经审查批准后，按照初步设计的审查意见，对工艺流程图中所选用的设备、管道、阀门、仪表等作必要的修改、完善和进一步的说明。在此基础上，可绘制出施工阶段带控制点的工艺流程图。3.1.3 Fundamental Program of Process Design 在通常的两阶段设计即初步设计和施工图设计中，初步设计阶段的主要成果是初步设计阶段带控制点的工艺流程图；施工图设计阶段的主要成果是施工阶段带控制点的工艺流程图。3.1.4 Achievement of Process Design4

7、.2.1 Comparison of Different Schemes4.2.2 Perfect the Technological Process 4.2.3 Technology Problems involved in Designing3.2 Technology of Process Design 在进行方案比较时首先应明确评判标准。许多技术经济指标，如产物收率、原料单耗、能量单耗、产品成本、设备投资、操作费用等均可作为方案比较的评判标准。此外，环保、安全、占地面积等也是方案比较时应考虑的重要因素。例3-1、例3-2、例3-3、例3-43.2.1 Comparison of Dif

8、ferent Schemes 实例3-1 在药品精制中，粗品常先用溶剂溶解，然后加入活性炭脱色，最后再滤除活性炭等固体杂质。假设溶剂为低沸点易挥发溶剂，试确定适宜的过滤流程。 解：首先选定过滤速度和溶剂收率为方案比较的评判标准。 Example 3.1图3-1 常压过滤方案 采用常压过滤方案虽可滤除活性炭等固体杂质，但过滤速度较慢，因而不宜采用。 Scheme I：Atmospheric Filtration 图3-2 真空抽滤方案 Scheme II：Vacuum Filtration 该方案采用真空抽滤方式，过滤速度明显加快，从而克服了方案I过滤速度较慢的缺陷，但由于出口未设置冷凝器，因而

9、易造成大量低沸点溶剂的挥发损失，使溶剂的收率下降，故该方案不太合理。Scheme III：Vacuum Filtration Condensation图3-3 真空抽滤-冷凝方案 同方案II相比，该方案在出口设置了冷凝器，以回收低沸点溶剂，从而减少了溶剂的挥发损失，提高了溶剂的收率，因而较为合理。 Scheme IV：Pressure Filtration图3-4 加压过滤方案 该方案是在压滤器上部通入压缩空气或氮气，即采用加压过滤方式，过滤速度快，且溶剂的挥发损失很少，因而最为合理。 实例3-2 用混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯。已知混酸的组成为：HNO3 47%、H2SO4 49%、H2O

10、4%；氯苯与混酸中HNO3的摩尔比为1：1.1；反应开始温度为4055oC，并逐渐升温至80oC；硝化时间为2h；硝化废酸中含硝酸小于1.6%，含混合硝基氯苯为获得混合硝基氯苯量的1%。试通过方案比较，确定适宜的硝化及后处理工艺流程。 解：首先选定混合硝基氯苯的收率以及硫酸、硝酸及氯苯的单耗作为方案比较的评判标准。 Example 3.2Scheme I：NitrationSeparation 图3-5 硝化-分离方案 Scheme II：NitrationSeparationExtraction图3-6 硝化-分离-萃取方案 Scheme III：NitrationSeparationExt

11、ractionCondensation 图3-7 硝化-分离-萃取-浓缩方案 例3-3 在加压连续釜式反应器中，用混酸硝化苯制备硝基苯。已知混酸组成为：HNO3 5%、H2SO4 65%、H2O 30%；苯与混酸中HNO3的摩尔比为1：1.1；反应压力为0.46MPa，反应温度为130oC；反应后的硝化液进入连续分离器，分离出的酸性硝基苯和废酸的温度约为120oC；酸性硝基苯经冷却、碱洗、水洗等处理工序后送精制工段。试以单位能耗为评判标准，确定适宜的工艺流程。 解：以单位能耗为方案比较的评判标准，确定适宜的工艺流程。 Example 3.3Scheme I：Water-cooling indi

12、rectly and Atmospheric Condensation图3-8 间接水冷-常压浓缩方案 常压浓缩直接处理Scheme II：Feed Preheating and Condensed in flash distillation图3-9 原料预热-闪蒸浓缩方案 例3-4 甲苯用浓硫酸磺化制备对甲苯磺酸的反应方程式为已知反应在间歇釜(磺化釜)中进行，磺化反应速度与甲苯浓度成正比，与硫酸含水量的平方成反比。为保持较高的反应速度，可向甲苯中慢慢加入浓硫酸。同时，应采取措施将磺化生成的水及时移出磺化釜。试通过方案比较，确定适宜的脱水工艺流程。 解：磺化过程中产生的水能否及时移走以及脱水后

13、的甲苯能否及时返回磺化釜可作为方案比较的评判标准。 Example 3.4Scheme I：Batch Dehydration图3-10 间歇脱水方案 Scheme II：Continuous Dehydration 图3-11 连续脱水方案2学时 药品的生产过程都是由一系列单元操作或单元反应过程所组成的。在工艺流程设计中，常以单元操作或单元反应为中心，建立与之相适应的工艺流程。3.2.2 Perfect the Technological Process 例3-5 工业生产中，硝化混酸的配制常在间歇搅拌釜中进行，试以搅拌釜为中心，完善硝化混酸配制过程的工艺流程。 3.2.2 Perfect

14、the Technological Process 首先，配制混酸需有一台带有夹套的搅拌釜。 其次，混酸配制采用间歇操作，是间歇过程。为保证硫酸与硝酸的配比，应设置硫酸计量罐和硝酸计量罐。 第三，在工业生产中，要配制一定浓度的混酸，通常并不加水调节，而是用硝化后回收的废酸来调节。因此，还应设置废酸计量罐。 第四,要设置硫酸贮罐、硝酸贮罐和废酸贮罐。 3.2.2 Perfect the Technological Process 第五，在配制工业混酸时需考虑将硫酸、硝酸和废酸由贮罐送入计量罐的方式。如采用泵输送时，则应设置相应的送料泵。此外，在计量罐和贮罐之间应设置相应的溢流管。 第六，为了贮存

15、配制好的硝化混酸，应设置相应的混酸贮罐。 最后设计出工业混酸配制过程的工艺流程如图3-12所示。3.2.2 Perfect the Technological Process 图3-12 混酸配制过程的工艺流程示意图 3.2.2 Perfect the Technological Process 例3-6 在合成抗菌药诺氟沙星的生产中，以对氯硝基苯为原料制备对氟硝基苯的反应方程式为反应拟在间歇釜式反应器中进行，试以反应器为中心，完善反应过程的工艺流程。3.2.2 Perfect the Technological Process 图3-13 氟化反应过程的工艺流程示意图 3.2.2 Perfe

16、ct the Technological Process 环丁砜 熔点27oC对硝基氯苯熔点86oC对氟硝基苯 熔点21oC1.Selection of Operation Modes2.Improvement of utilization ratio of Equipment3.Recovery and Utilization of feed4.Recovery and Utilization of Energy5. Safety Precautions 6.Selection of meters and Control System 3.2.3 Technology Problems in

17、volved in Designing产品的生产方式连续生产间歇生产联合生产方式。1.Selection of Operation Modes 产品的生产过程都是由一系列单元操作或单元反应过程所组成的，在工艺流程设计中，保持各单元操作或单元反应设备之间的能力平衡，提高设备利用率，是设计者必须考虑的技术问题。2.Improvement of Utilization Ratio of Equipment 例3-7 某产品的生产过程由磺化、冷却中和、浓缩三道工序组成，磺化液和中和液均为液态，磺化釜的操作周期为12h，冷却中和釜的操作周期为4h，浓缩釜的操作周期为8h。试确定适宜的设备配置方案。 解：

18、该产品的生产过程有多种不同的设备配置方案，部分方案列于本例附表中。 2.Improvement of Utilization Ratio of Equipment 为保持主要设备之间的能力平衡，提高设备利用率，设备台数、批生产能力和操作周期之间应满足下列关系 (3-1)2.Improvement of Utilization Ratio of Equipment在工艺流程设计中，充分考虑物料的回收与套用，以降低原辅材料消耗，提高产品收率，是降低产品成本的重要措施。如在用混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯的工艺流程设计中，在硝化-分层之后增加一道萃取工序，既回收了硝化废酸中未反应的硝酸，又提高了硝基氯

19、苯的收率。同时，为降低硫酸的单耗，在萃取之后又增加了一道浓缩工序，并用回收的硫酸配制硝化混酸，从而大大降低了硫酸的单耗。 3.Recovery and Utilization of Feed又如，许多药物合成反应不能进行得十分完全，且大多存在副反应，产物也不能从反应混合物中完全分离出来，故分离母液中常含有一定数量的未反应原料、副产物和产物。在这些药物的工艺流程设计中，若能实现反应母液的循环套用或经适当处理后套用，则不仅能降低原辅材料消耗，提高产品收率，而且能减少环境污染。 3.Recovery and Utilization of Feed再如，在药品生产中经常使用各种有机溶剂，在工艺流程设计

20、时应充分考虑这些溶剂的回收与套用。若设计得当，则可构成溶剂的闭路循环，既降低了溶剂单耗，又减少了环境污染。 3.Recovery and Utilization of Feed在工艺流程设计中，充分考虑能量的回收与利用，以提高能量利用率，降低能量单耗，是降低产品成本的又一重要措施。如在硝化混酸配制的工艺流程设计中,为减少输送物料能耗,可将计量罐布置在最上层,搅拌釜居中,贮罐布置在底层。当硫酸、硝酸和废酸由泵输送至相应的计量罐后,可借助于重力流入搅拌釜,配制好的混酸再借助重力流入混酸贮罐。 4.Recovery and Utilization of Energy又如，在混酸硝化苯制备硝基苯的工艺

21、流程设计中，用原料苯代替冷却水冷却酸性硝基苯，以及用闪蒸浓缩代替常压浓缩都是为了回收物料的余热，以达到降低能耗和产品成本的目的。 4.Recovery and Utilization of Energy 在药品生产中，所处理的物料常常是易燃、易爆和有毒的物质，因此安全问题十分突出。在工艺流程设计中，对所设计的设备或装置在正常运转以及开车、停车、检修、停水、停电等非正常运转情况下可能产生的各种安全问题，应进行认真而细致的分析，制订出切实可靠的安全技术措施。5. Safety Precautions 报警装置事故贮槽安全水封、安全阀或爆破片溢流管阻火器设置排空阀接地装置防雷装置 5. Safety

22、 Precautions 在工艺流程设计中，对需要控制的工艺参数如温度、压力、浓度、流量、流速、pH值、液位等，都要确定适宜的检测位置、检测和显示仪表以及控制方案。现代制药企业对仪表和自控水平的要求越来越高，仪表和自控水平的高低在很大程度上反映了一个制药企业的技术水平。6.Selection of meters and Control System 工艺流程图是以图解形式表示的工艺流程，在工艺流程设计的不同阶段，工艺流程图的深度是不同的。在通常的两阶段设计中，初步设计阶段需绘制工艺流程框图、工艺流程示意图、物料流程图和带控制点的工艺流程图；在施工图设计阶段需绘制施工阶段带控制点的工艺流程图。3

23、.3 Process Flow sheet 工艺流程框图是在工艺路线和生产方法确定之后，物料衡算开始之前表示生产工艺过程的一种定性图纸，是最简单的工艺流程图，其作用是定性表示出由原料变成产品的工艺路线和顺序，包括全部单元操作和单元反应。 3.3.1 Process Flow sheet图3-14 阿司匹林的生产工艺流程框图 3.3.2 Process Schematic diagram 在工艺流程框图的基础上，分析各过程的主要工艺设备，在此基础上，以图例、箭头和必要的文字说明定性表示出由原料变成产品的路线和顺序，绘制出工艺流程示意图。 3.3.2 Process Schematic diagr

24、am图3-15 阿司匹林的生产工艺流程3.3.2 Process Schematic diagram 当工艺流程示意图确定之后，即可进行物料衡算、能量衡算和设备的工艺计算。在此基础上，可绘制出物料流程图。此时，设计已由定性转入定量。 3.3.3 Material Flow sheet图3-16 氯苯硝化的物料流程图 3.3.3 Material Flow sheet序号物料名称流量/kgh-1HNO3H2SO4H2O氯苯硝基氯苯总计1补充硫酸2.40.22.62硝酸2304.7234.73回收废酸237.614.7252.34配制混酸23024019.6489.65萃取氯苯403.418.74

25、22.16硝酸损失2.32.37硝化液909.48粗硝基苯2.40.26.1569.3578.09分离废酸5.2237.682.95.7331.410氯苯416.8416.811萃取废酸237.684.44.1326.112浓缩蒸汽73.813冷凝液73.814废水69.769.715回收氯苯4.14.13.3.3 Material Flow sheetCB氯苯；NCB硝基氯苯；基准：kgh-1 图3-17 用框图绘制的氯苯硝化的物料流程图 (1)Fundamental Requirements(2)Requirements of Flow sheet(3)Methods of Graphin

26、g(4)Some Automatic Control Processes(5) Flow sheet with Control Points3.3.4 Flow sheet with Control Points表示出生产过程中的全部工艺设备。表示出生产过程中的全部工艺物料和载能介质的名称、技术规格及流向。表示出全部物料管道和各种辅助管道(如水、冷冻盐水、蒸汽、压缩空气及真空等管道)的代号、材质、管径及保温情况。 (1)Fundamental Requirements表示出生产过程中的全部工艺阀门以及阻火器、视镜、管道过滤器、疏水器等附件，但无需绘出法兰、弯头、三通等一般管件。表示出生产过程中

27、的全部仪表和控制方案，包括仪表的控制参数、功能、位号以及检测点和控制回路等。(1) Fundamental Requirements图纸尺寸比例图线和字体(2) Requirements of Flow sheet 1.Equipments 2.Pipelines, pipe fittings and Valves3.Automatic Control and Meters(3) Methods of Graphing 常用设备的代号和图例为使图形简单明了，设备上的管道接头、支脚、支架、基础、平台等一般不需表示。 在流程图中，当有多台相同的设备并联时，可只画一台设备，其余设备可分别用细实线方框

28、表示，在方框内注明设备位号，并画出通往该设备的支管。 1.Equipments 在初步设计阶段的工艺流程图中，当有多台相同的设备串联或轮换使用时,一般只画1台设备;而在施工阶段的工艺流程图中则应根据需要画出2台或2台以上的设备,以表示清楚。在带控制点的工艺流程图中要表示出设备的名称和位号。 1.Equipments 图3-18 设备位号的表示方法 1.Equipments 设备位号应与设备名称一起标注在设备内或附近空白处，位置力求整齐、明显，必要时还可由设备加一引出线。设备位号和名称一般用粗实线分开，线的上面注明设备位号，下面注明设备名称。例如 1.Equipments 常见管道、管件和阀门的

29、图例见附录五。对于图例中没有的管件或阀门可根据其特点增补图例。流程图中采用的管道、管件和阀门图例应在流程图或首页图(将设计中所采用的部分规定以图表的形式绘制成首页图，包括图纸目录、设备一览表以及各种图例、符号、代号和说明等)中加以说明。2.Pipelines, Pipe fittings and Valves 在初步设计阶段的工艺流程图中，应绘出主要管道、阀门、管件和控制点；而在施工图设计阶段的工艺流程图中，则应绘出全部管道、阀门、管件和控制点。 物料管线用粗线表示，其它管线用中粗线，控制回路用细线表示。 在同一流程图中,当两设备相距较远时,其物料管线仍需连通，不能用文字表示。当两根无联系的管

30、线相互交叉时,可将一根画成连续实线,而另一根在交叉处断开。线条拐弯处可画成直角。2.Pipelines, Pipe fittings and Valves 流程图中的管道需与另一流程图中的管道相连时，可在管道断开处用箭头注明至某设备或管道的图号，即 此外，对于排水或排污管道，应用文字说明排入何处。 2.Pipelines, Pipe fittings and Valves 在带控制点的工艺流程图中，应对每一根管道进行标注。管道的标注方法可按HG20519的标准执行，也可根据本单位的标准执行，但应易于区别和记忆，满足施工和安装要求。一般情况下，管道应注明介质代号、管道编号、管道尺寸和管道等级，若

31、为隔热或隔声管道还应增加隔热或隔声代号。管道的标注方法如 图3-19所示。2.Pipelines, Pipe fittings and Valves(a) 普通管道 (b) 套管 图3-19 管道的标注方法 2.Pipelines, Pipe fittings and Valves 常见介质的代号见表3-2。若介质代号在表中没有规定，则可补充，但不应与表中的代号相同。 2.Pipelines, Pipe fittings and Valves 管道编号可用设备位号加管道顺序号表示,其中管道顺序号可用(0199)表示。如R120303即可表示位号为R1203的反应器上编号为3的管道。 管道尺寸以

32、mm为单位,只注数字,不注单位。管道尺寸一般只标注管径,可用公称直径表示,也可用外径和壁厚表示,如573.5等。 2.Pipelines, Pipe fittings and Valves1.6MPa 管道等级由管材代号、单元顺序号和公称压力等级代号组成，如图所示。 图3-20 管道等 级的标注方法 碳钢2.Pipelines, Pipe fittings and Valves 管道的单元顺序号用阿拉伯数字表示，由1开始。管材代号和管道的公称压力等级代号均用大写英文字母表示。2.Pipelines, Pipe fittings and Valves 管道的隔热或隔声代号用大写英文字母表示,如表

33、所示。 2.Pipelines, Pipe fittings and Valves 在带控制点的工艺流程图中应绘出全部与工艺过程有关的检测仪表、检测点和控制回路。 控制回路中的每一个仪表或元件都要标注仪表位号。仪表位号的表示方法如图所示。图3-21 仪表位号的表示方法3.Automatic Control and Meters3.Automatic Control and Meters 在带控制点的工艺流程图中，检测仪表、显示仪表的图例均用圆圈来表示，并用圆圈中间的横线来区分不同的安装位置。3.Automatic Control and Meters 在带控制点的工艺流程图中，仪表的位号可直接

34、填写在仪表图例中。 图3-23为管道压力控制点的示意图。管道中的压力变化通过变送器(图中以符号“”表示)将信号送至压力计,并通过它控制调节阀的开启，以调节管道内的流体压力,使其保持在正常的操作压力范围之内。图3-23 管道压力控制点示意图3.Automatic Control and Meters2学时1.Conveying Equipment for liquid Substances2.Heat Exchanger 3.Tower 4.Reactor (4) Some Automatic Control Processes(1) Centrifugal Pump (2) Positive-

35、displacement Pump (3) Vacuum Pump (4) Compressor 1.Conveying Equipment for liquid SubstancesPumpHorizontal vessel Vertical Vessel Pipe 离心泵是最常用的液体输送设备，其被控变量一般为流量。改变出口阀门的开度或回路阀门的开度或泵的转速均可调节离心泵的流量。由于改变泵的转速需要变速装置或价格昂贵的变速原动机，且难以做到流量的连续调节，因而在实际生产中很少采用。 (1) Centrifugal Pump 通过改变出口阀门的开度来调节流量的自控流程如图所示。这种方法快速

36、简便,且流量连续变化,因此应用非常广泛。缺点是当阀门开度减小时,要多消耗一部分能量,不太经济。 图3-24 改变出口阀门开度调节流量 (1) Centrifugal Pump 通过改变回路阀门的开度来调节流量的自控流程如图所示。该法可用于液体流量偏低的场合,缺点是要消耗一部分高压液体能量,使泵的总效率下降。 图3-25 改变回路阀门开度调节流量 (1) Centrifugal Pump 往复泵、齿轮泵、螺杆泵、旋涡泵等都是常见的容积式泵，此类泵的出口不能堵死，否则泵体内的压强会急剧升高，造成泵体、管路或电机的损坏。 与离心泵一样，容积式泵的被控变量一般也是流量，但是，容积式泵不能象离心泵那样用

37、出口管路上的阀门来调节流量。(2) Positive-displacement Pump 容积式泵的流量一般可通过控制回路阀门的开度来调节,也可通过改变泵的转速或冲程来调节。图3-26是齿轮泵的回路调节自控流程,该流程原则上也适用于其它容积式泵的流量调节。图3-26 齿轮泵的流量调节(2) Positive-displacement Pump 在制药生产中,经常需要使用真空泵从设备或管道内抽出气体,以使其中的绝对压强低于大气压。常用的真空泵可分为机械泵和喷射泵两大类,水环泵和活塞泵均为常见的机械泵,水喷射泵和蒸汽喷射泵均为常见的喷射泵。真空泵的被控变量一般为真空度,改变吸入管路或吸入支管阀门的

38、开度均可调节系统的真空度,其自控流程如图3-27和3-28所示。 (3) Vacuum Pump 图3-27 改变吸入管路阀 图3-28 改变吸入支管阀门 门开度控制真空度 开度控制真空度 (3) Vacuum Pump 压缩机的控制方案与泵的有很多相似之处，被控变量一般也是流量或压力。改变进口阀门的开度或回旁阀门的开度或压缩机的转速均可调节压缩机的流量。 改变进口阀门开度来调节流量的自控流程如图所示。图3-29 改变进口阀门开度调节流量 (4) Compressor 由于气体的可压缩性，该方案对于往复式压缩机也是适用的。但当进口阀门开度较小时，会在压缩机进口处产生负压，这就意味着，吸入同样体

39、积的气体，其质量流量减少了。当负压较为严重时，压缩机的效率将显著下降。(4) Compressor 离心式压缩机当负荷(流量)减小至一定程度时,工作点将进入不稳定区,并产生一种危害极大的“喘振”现象。此时压缩机及所连接的管网系统和设备会发生强烈震动,并产生噪声,甚至使压缩机遭到损坏。 为确保离心压缩机能正常稳定地工作,对于单级叶轮压缩机,其工作流量一般不小于额定流量的50%;对多级叶轮的高压压缩机,其工作流量一般不小于额定流量的7580%。为避免在进口处产生严重负压或使离心压缩机的负荷低于规定值,可采用分程控制流程。(4) Compressor 该流程在压缩机的进出口管路间设置一条回路，进口阀

40、门只能关小至一定开度,若需要继续减少流量,可打开回路阀门,以避免在压缩机进口处产生严重的负压或使负荷低于规定值。 图3-30 压缩机流量的分程控制流程 (4) Compressor 压缩机的流量调节也可采用图3-25中的控制方案,即通过改变回路阀门的开度来调节流量。此外,通过改变压缩机的转速来调节流量的方案也较为常用,该方案的效率最高,节能效果最好,缺点是调速机构比较复杂。图3-25 改变回路阀门开度调节流量 (4) Compressor 2.Tube Type Heat Exchanger (1) 流体无相变 (3) 两侧流体均有相变 (2) 一侧流体有相变 2.Tube Type Heat

41、 Exchanger 若被控流体为工艺流体，其流量不能改变，则可设置相应的旁路，如图3-33和3-34所示。利用三通阀来调节进入换热器的载热体流量与旁路流量的比例，不仅可改变进入换热器的载热体流量，而且可使载热体的总流量保持不变。(1) No Phase transition 图3-33 冷流体流量的旁路调节 3-34 热流体流量的旁路调节工艺流体为热流体工艺流体为冷流体 若用蒸汽来加热工艺流体,则可用调节蒸汽压力的方法来改变其冷凝温度,从而使传热温差发生改变,以达到控制被加热工艺流体温度的目的,其自控流程如图所示。图3-35 调节蒸汽压力控制工艺流体温度(2) Phase Transitio

42、n in fluid one side 此外，通过调节换热器中的冷凝水量，使蒸汽冷凝面积发生改变，也可达到控制被加热工艺流体温度的目的，其自控流程如图所示。图3-36 调节冷凝面积控制工艺流体温度(2) Phase Transition in fluid one side 间壁两侧流体均有相变时换热器的控制方案与一侧流体有相变时的换热器的控制方案相似。例如，对于用蒸汽加热的再沸器、蒸发器等，其被控变量一般为被加热流体的汽化速度。采用调节蒸汽压力或传热面积的方法，均可达到控制被加热流体汽化速度的目的。 (3) Phase Transition in both of fluids 制药生产中所用的

43、塔设备种类很多，如精馏塔、吸收塔、吸附塔等。塔设备的被控变量很多，如温度、压力或真空度、流量、液位等。因此，塔设备的控制过程复杂，控制方案繁多。现以精馏塔为例，介绍塔设备的自控流程。(1) 压力控制 (2) 温度控制 (3) 流量控制(4) 液位控制 3.Tower 3. Tower equipment 3.Tower 板波纹规整填料 3.Towerpacking 丝网波纹规整填料 3.Towerpacking 板波纹规整填料 3.TowerLiquid distributor 对压力稳定无特殊要求的常压精馏塔，一般无需设置压力控制系统。根据需要，可在冷凝器或回流罐上设置一根与大气相通的压力平

44、衡管，以保持塔内压力接近于大气压力。 (1)Pressure Control Pressure Distillation Tower 改变不凝性气体抽吸量是控制减压精馏塔真空度的常用方案，其自控流程如图3-37所示。图3-37 改变不凝性气体抽吸量控制塔压 (1)Pressure Control Pressure Distillation Tower 此外，也可在真空泵吸入管路上设置一吸入支管，改变吸入支管的阀门开度可调节吸入的空气或惰性气体量，达到控制全塔真空度的目的。 图3-38 旁路吸入空气或惰性气体控制塔压 (1)Pressure Control Pressure Distillati

45、on Tower 加压塔的压力控制不仅影响操作条件和产品质量,而且与生产安全密切相关。根据塔顶汽相中所含不凝性气体量的多少,可采取不同的控制方案。 (1)Pressure Control Pressure Distillation Tower 当塔顶汽相中不含或仅含微量不凝性气体时,可通过调节冷却剂流量的办法来控制全塔的操作压力,其自控流程如图所示。该方案投资较少,并可减少冷却剂的用量。 图3-39 调节冷却介质流量控制塔压 (1)Pressure Control Pressure Distillation Tower 当塔顶汽相中含有少量(低于塔顶汽相总量的2%)的不凝性气体时,可采用分程控

46、制方案。即先用调节冷却剂流量的办法来控制塔压,当调节阀全开仍不能使塔压降至规定的操作压力时,可打开放空阀,以控制全塔的操作压力。 图3-40 塔压的分程控制方案 (1)Pressure Control Pressure Distillation Tower 当塔顶汽相中含有较多的不凝性气体时,可采用右图中的控制方案。该方案是通过改变不凝性气体排放量的办法，达到控制全塔操作压力的目的。 图3-41 改变气相排放 量控制塔压 (1)Pressure Control Pressure Distillation Tower 改变塔顶冷凝液的回流量是控制塔顶温度的常用方法。再沸器的温度一般可通过调节加热

47、剂的流量来控制。塔顶温度和再沸器温度的自控流程如图所示。 图3-42 精馏塔的温度控制 (2) Control of Temperature 精馏塔的进料量、回流量、塔顶出料量、塔釜出料量等流量参数对精馏塔的稳定操作有重要的影响。精馏塔的进料量、回流量的自控流程如图所示。图3-43 精馏塔的流量控制 (3) Control of Flow 精馏操作,塔釜、回流罐、进料贮罐、成品贮罐等的液位均应设置相应的检测和控制系统,其中塔釜、回流罐的液位自控流程如图所示。 图3-44 精馏塔的液位控制 (4) Control of Fluid level (1) Control of Temperature (2) Control of Rate of Feed 4.Reactor 4.Reactor 化学反应大多具有一定的温度要求，保持生产方法所规定的反应温度，是使生产过程按给定方法进行的必要条件之一。因此，对反应温度进行控制是十分必要的。 (1) Control of Temperature 釜式反应器的温度测量与控制方法很多,最常用的