1、南華大學化學化工學院畢業設計i 畢業設計畢業設計題題 目目 年產年產 8 8 千萬克矽平注射劑千萬克矽平注射劑 （規格（規格:80mg/2mL:80mg/2mL）車間工藝設計）車間工藝設計學院名稱學院名稱 化學化工學院化學化工學院 指導教師指導教師 職職 稱稱 教教 授授 班班 級級 制藥工程制藥工程 112112 班班 學學 號號 2011457022020114570220 學生姓名學生姓名 2015 年 6 月 9 日南華大學化學化工學院畢業設計ii年產年產 8 千萬支克矽平注射劑千萬支克矽平注射劑（規格（規格: :80mg/2ml）車間工藝設計車間工藝設計 摘要：摘要：克矽平（(聚 2

2、 一乙烯基吡啶氮一氧化物,P204）為治療矽肺病用藥，是一種分子結構中具有帶強負電性氧原子的高分子藥物，常見劑型為注射劑和噴霧劑。適用于各期矽肺病患者，對于早期和急性矽肺病患者療效較好，可作為長期治療使用藥物。本品應用歷史悠久，治療效果顯著。目前，國內對其原料藥合成和制劑生產工藝已日趨成熟，本次克矽平注射液的設計就在原有的生產工藝基礎上進行 GMP 規范化改進。具體內容包括：廠址選擇，生產工藝流程，物料衡算，設備的設計與選型，車間平面布置，空調凈化系統及經濟效益核算等。通過設計，使車間和生產工藝嚴格符合 GMP 規范。關鍵詞：關鍵詞：克矽平注射液;工藝流程;GMP;車間設計With an an

3、nual output of 80 million （Specification : 80mg/5 ml） PVNO injection workshop process design南華大學化學化工學院畢業設計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 錄錄引言.1注射劑概述.1克矽平注射劑介紹.2南華大學化學化工學院畢業設計iv設計的目的、意義.21、設計指導思想和設計原則.41.1 指導思想 .41.2 設計原則 .42、生產工藝設計.62.1 GMP 的一般要求 .62.2 生產工藝設計參數 .62.3 輔料選擇 .62.4 注射劑的配料比 .62.5 克矽平注射劑生產工藝設計 .72.6 主要單元操作選擇 .72.6.1 注射用水的制備 .72.6.2 注射劑容器處理制 .82.6.3 調碳 .82.6.4 注射劑的配制

8、 .92.6.5 注射劑的濾過 .92.6.6 注射劑的灌封 .92.6.7 注射劑的滅菌檢漏 .92.6.8 注射劑的燈檢 .92.6.9 擦瓶處理 .102.6.10 注射劑的包裝 .102.7 質量控制 .102.8 小容量注射劑工藝過程控制點 .102.9 小容量注射劑工藝流程圖 .123、物料衡算與能量衡算.133.1 產能計算 .133.2 質量守恒 .133.2.1 克矽平注射劑生成量的計算 .133.2.2 克矽平注射劑進料量的計算 .143.3 物料流程框圖 .153.4 能量衡算 .164、設備選型.174.1 配液設備選型 .174.1.1 稀配釜體積計算 .174.1.

9、2 釜體及夾套計算 .184.1.3 零部件選用和設計 .214.1.4 攪拌器選型及其相關計算 .214.1.5 密封形式選擇 .224.1.6 電動機和減速機選型 .224.1.7 機座與連軸器的選擇 .224.2 制純水設備選型 .234.3 制注射用水設備選型 .234.4 過濾設備選型 .244.5 存儲設備選型 .244.6 泵選型 .244.7 安瓿處理設備選型 .254.8 安瓿洗烘、灌封聯動機組選型 .254.9 安瓿檢漏滅菌設備選型 .264.10 安瓿擦瓶設備選型 .264.11 燈檢設備選型 .27南華大學化學化工學院畢業設計v4.12 包裝印字設備選型 .274.13

10、 工藝設備一覽表 .285、車間平面布置設計.295.1 車間布置設計的依據 .295.1.1 有關設計的規定和規范 .295.1.2 車間布置的設計基礎 .295.2 注射劑生產區域環境劃分 .295.3 制水車間面積設計 .305.4 主要單元操作間面積設計 .305.4.1 配液操作間設計 .305.4.2 烘洗灌封操作間設計 .315.4.3 安瓿處理操作間設計 .315.4.4 滅菌檢漏操作間設計 .315.4.5 燈檢操作間設計 .315.4.6 擦瓶操作間設計 .315.4.7 印字包裝操作間設計 .315.5 車間布置的總體要求 .325.5.1 滿足生產工序要求 .325.5

11、.2 滿足安裝和檢修要求 .335.5.3 滿足土建要求 .345.5.4 滿足安全、衛生和環保要求 .345.6 車間平面布置 .345.7 車間總面積設計 .346、生產車間空調凈化系統設計.366.1 空氣凈化系統設計 .366.1.1 參數設計 .366.1.2 潔凈室凈化系統設計 .376.2 凈化方案 .396.2.1 全室凈化 .396.2.2 局部凈化 .396.3 風量計算 .397、環保與節能.417.1 工業有害物質及其處理 .417.1.1 廢水 .417.1.2 有害蒸汽與廢氣 .417.1.3 廢渣 .417.1.4 余熱與余濕 .417.1.5 粉塵 .417.2

12、 不合格品處理 .417.3 節能減排 .41結束語.43參考文獻.44謝 辭.46南華大學化學化工學院畢業設計第 1 頁 共 46 頁引言引言小容量注射劑概述小容量注射劑概述注射劑1是指將藥物制成供注入人體內的滅菌或者無菌制劑，包括注射液、供臨用前配成溶液的無菌粉末或注射用濃溶液。19 世紀初葉因確定了微生物的致病作用而發現的滅菌法和 1852 年發明的注射器促使了注射法給藥方式的出現。1886 年,Limousin 首次將藥液灌裝在玻璃瓶中，經過溶封、滅菌等工序后出售，此為最早的制劑雛形。1913 年，V.Henrigues 發表了關于動物的藥物注射試驗報告，促進了注射劑大規模應用。隨著注

13、射劑的技術儲備增加，現已成為大劑型，應用歷史約一百多年。雖然注射劑具有給藥迅速的特點，特別是靜脈注射可直接進入血液循環，但人體無吸收過程，則對其制劑質量提出了較高要求。(1) 注射劑質量要求2：注射劑最終成品制劑中應不存在任何活的微生物；無熱源或細菌內毒素；澄明度高，無微粒；無刺激及無毒副反應；注射劑要求具有與血液相等或相近的 ph 與滲透壓；注射劑要求具有一定的穩定性，有確定的有效期；注射用無菌粉末應符合以下裝量差異規定。(2) 注射劑的特點3：藥效迅速作用可靠；適用于不宜口服的藥物；適用于不能口服給藥的給藥方式；可以產生局部定位作用；平均裝量裝量差異限度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%南華大學化學化工學院畢業設計第 2 頁 共 46 頁對制劑使用者有一定要求；制備工藝復雜。對生產條件要求高。根據國家基本技術要求容量在 20ml 以下的注射劑為小容量注射劑，小容量注射劑除了具有注射劑一般特點外，還具有其它特點，其一般容器為低硼硅玻璃或者塑料制安瓿瓶。本設計生產劑型為滅菌水性注射液范疇下小容量注射劑，規格為 2ml。克矽平注射液介紹克矽平注射液介紹克矽平4 5(P204)為治療和預防矽肺病用藥，是一種結構中具有帶強負電性氧原子的高分子藥物6，常見劑型為注射劑和噴霧劑。適用于各期矽肺病患者

15、，對于早期和急性矽肺病患者療效較好，可作為長期治療使用藥物7 8。本品應用歷史較久，治療效果顯著。國外臨床使用自 1970 年起在西德治療幾名矽肺病人開始，以后在西德和奧地利約有六所醫院使用，后多用于煤礦工人的混合型塵肺。目前對于克矽平有效劑量的分子量9研究有較大分歧，對其作用機理有待進一步研究10 11。國外使用的特點是采用 15萬分子量的克矽平，目前普遍認為 5 萬以下分子量的克矽平沒有治療作用，一般國產原料藥的分子量在 1 萬到 20 萬之間。目前克矽平為治療矽肺病常用藥，克矽平與漢防已甲素聯合用藥是近期的研究熱點12。克矽平的主要藥理作用為 阻止聚合硅酸對塵細胞溶酶體膜的破壞 ，保護巨

16、噬細胞13，抑制肺部纖維化發展 。本品肌肉注射時會有疼痛癥狀，常加入苯甲醇或者普魯卡因 以緩解癥狀 。克矽平注射液通用名稱：克矽平注射液英文名稱：Oxypovidinum Injections漢語拼音：Kexiping Zhusheye成 份：本品主要成份為：克矽平。其化學名稱為：聚 2 一乙烯基吡啶氮一氧化物。性 狀：本品為澄明液體。規 格：80mg/2mL適應癥：各期矽肺病患者，對于早期和急性矽肺病患者療效較好。不良反應：肌肉注射局部可有疼痛與肌肉跳動：偶有局部過敏反應。注意事項：一般不宜用于肝功能不全腎、心臟病及嚴重高血壓患者。貯藏：避光，密閉保存。設計的目的、意義設計的目的、意義南華大

17、學化學化工學院畢業設計第 3 頁 共 46 頁克矽平能治療各期矽肺，是矽肺治療的常用藥。基于其重要的藥用價值，其原料藥合成工藝成熟，制劑生產工藝比較簡單可靠。因此，增加克矽平注射劑的產量、提高該藥品的質量及規范醫藥市場，對我國醫藥市場和我國職業病防治都有重大意義。通過本次設計使制藥工程專業的學生初步地掌握制藥車間工藝設計的一般程序和方法，使其具有一定的設計能力，并對制藥工程和 GMP 有更深的了解，深刻理解 GMP 精神即良好的生產制造規范，為今后走向工作崗位打下堅實基礎。南華大學化學化工學院畢業設計第 4 頁 共 46 頁1 1、設計指導思想和設計原則、設計指導思想和設計原則1.11.1 指

18、導思想指導思想年產 8 千萬支克矽平注射劑（80mg/2ml）的設計來源于工業生產的實際需要和職業病防治的醫療要求。本設計是模擬藥廠的生產流程，根據本設計的生產工藝要求及產量確定該生產車間各種條件。1.21.2 設計原則設計原則一般來說，設計原則是安全性、經濟性、可行性和環保性 ，并且符合 GMP14規定。(1) 廠址選擇根據 GMP 要求，對于藥廠地理位置的選擇15應考慮以下影響因素：供水、環境、交通、能源、環保、符合城市建設規劃等。藥廠廠址周圍應無有害氣體和粉塵等工業污染源，也要遠離人流與物流比較密集的區域。(2) 工藝流程工藝流程設計16是車間設計的核心和依據，本設計工藝流程的設計是在一

19、些已投產的成熟的工藝流程的基礎上，吸取試生產的驗證結果，依據 GMP 規范和具體生產需要，進行的一系列改造和完善缺陷，設計小容量注射劑專屬生產工藝路線。(3) 設備的選型在制劑生產中，工藝的先進性和生產環境潔凈度都依賴于設備優良性。對設備17的選型除了考慮與生產規模相適應外，還要盡量選擇相對密閉、聯動化，以減少操作工序及操作復雜度，明確因設備因素的污染來源，并且設備一定要易于維護并合理設置有關參數的測試點，對于設備產生的噪聲與振動，應分別采用相應消減裝置。(4) 制劑車間的布置據 GMP 要求，設計應遵循的原則：車間應按工藝流程需要合理緊湊布局；車間布置要防止人流與物流的交叉污染；車間應設有相

20、應的中轉區域和輔助區域；車間面積和空間與生產產量相適應的；車間內應有符合標準的采光、通風與降噪條件；建設結構和裝飾要有一定密封性且易清洗。南華大學化學化工學院畢業設計第 5 頁 共 46 頁(5) 空調凈化系統根據中國藥典18要求藥品生產必須符合 GMP 規范。空調凈化系統主要任務就是控制室內浮游微粒及細菌量以滿足工藝要求。空調凈化系統根據具體的生產工藝要求對潔凈度控制區域分區。(6) 其它事項由于本設計為模擬設計，因此有關實際設計任務中的其它項目如均從略。南華大學化學化工學院畢業設計第 6 頁 共 46 頁2 2、生產工藝、生產工藝設計設計2.12.1 GMPGMP 的一般規定的一般規定為了

21、保證小容量注射劑的生產質量，防止生產環節對制劑的污染，生產區域必須滿足規定的環境要求，主要包括以生產區域相應空氣潔凈度為主要控制對象，同時要對其溫濕度、新風量、壓差、照度、噪聲等做出相應的規定，并實時驗證。2.22.2 生產工藝設計參數生產工藝設計參數表 2-1 反應條件參數Table.2-1 Reaction parameters配液壓力常壓配液收率99.5%過濾器的回收率99.5%年生產時間3200h(300 天)每班次有效工作時間8 小時產品名稱克矽平注射液產品規格80mg/2ml主輔料克矽平 苯甲醇 注射液用水2.32.3 輔料選擇輔料選擇小容量注射劑輔料19必須安全無毒，與主藥配伍無

22、禁忌，不影響療效和質量，對制劑產品檢測無干擾，輔料質量規格必須符合藥用標準。其種類一般為水性溶劑、非水溶劑和附加劑。本設計選用注射用水作為溶劑，同時添加苯甲醇以緩解肌肉注射時 的疼痛癥狀。醫用級苯甲醇20為無色透明略帶芳香刺激性氣味的油狀液體，其不同濃度有不同作用，本品使用濃度下有增溶和緩解肌注疼痛作用。2.42.4 注射劑的配注射劑的配料比料比2121表 2-2 克矽平注射劑配料表Table.2-2 PVNO injection ingredients處方組成用量南華大學化學化工學院畢業設計第 7 頁 共 46 頁克矽平80mg苯甲醇0.02ml注射用水加至 2ml2.52.5 克矽平注射劑

23、生產工藝設計克矽平注射劑生產工藝設計生產工藝設計是本次設計的核心之一，產品質量的優劣取決于工藝流程的可靠性與合理性。車間設計其他項目均受工藝流程約束。其設計步驟如下：a.確定全流程的組成；b.確定工藝流程中單元操作劃分及其對潔凈度需求；c.確定介質的技術規格和流向；d.確定生產控制方法；e.確定安全技術措施；f.編寫工藝操作規程。本次設計選用一般滅菌小容量注射劑生產工藝，既原輔料脫內外包后，稱量一批次的量，用注射用水溶解，加入活性炭經過濃配，過濾脫碳加注射用水稀配，進行檢測，檢測合格后灌封入處理好的安瓿瓶中，經過滅菌檢漏，燈檢合格后，在經過擦瓶處理，印字包裝，檢測合格后入庫。2.62.6 主要

24、單元操作選擇主要單元操作選擇根據小容量注射液的生產特點及 克矽平及其輔料 的理化性質，本設計 克矽平注射液的主要單元操作分為以下：純水制備、注射用水制備、 安瓿瓶處理、配液、過濾、灌封、滅菌、燈檢、 擦瓶、包裝。2.6.12.6.1 注射用水制備注射用水制備純化水一般制取采用下述流程：圖 2-1 注射用水制備過程Fig.2-1 Injection water preparation process純化水制備后應在 24h 內使用。其儲罐采用內壁應光滑的不銹鋼材料；采用無纖維脫落的疏水性除菌濾器保護其通氣口；接管和焊縫無死角和沙眼，并對儲罐進行定期滅菌和檢查。原水過濾裝置陰離子樹脂柱滅菌裝置多效

25、蒸餾水機注射用水電滲析裝置混合柱陽離子樹脂柱保溫循環（65）南華大學化學化工學院畢業設計第 8 頁 共 46 頁本設計注射用水由純化水經多效蒸餾水機經過蒸餾而得22，一般應在制備后 6h 內使用；者制備后 4h 內滅菌 72h 內使用，或者 65保溫循環備用。注射用水要求除一般蒸餾水的檢查項目如酸堿度、氯化物及重金屬等均應符合規定外，還必須通過熱原檢查。一般在配液前需要對注射用水的水質合格性進行分析檢測，檢測周期為 7 天取樣點為多效蒸餾水機與使用點出口2.6.22.6.2 注射劑容器的處理注射劑容器的處理本設計中采用容積為 2ml 的安瓿瓶。其規格如下：表 2-3 安瓿瓶（低硼硅玻璃安瓿）規

26、格Table.2-3 Ampoules (low borosilicate glass ampoule) specifications參數規 格瓶身直徑瓶子總高絲外徑瓶身高度1ml100.26605212 ml11.50.26705.5325 ml160.3087638.510 ml18.40.351026.853.520 ml220.351267.368(1) 安剖瓶的質量要 求：所用玻璃應無色透明；應具有低膨脹系數和耐熱性；要有足夠的機械強度；應具一定的化學穩定性；易于熔封口；不得有氣泡、麻點及砂粒。(2) 安瓿瓶經切割后安瓿頸留有一定的長度，頸口截面上有細小玻璃，在處理時易落入安瓿內，需

27、要圓口處理，規模化生產中一般采用安瓿自動割圓機，同時完成上述處理工作。(3) 切割圓口后安瓿瓶用超聲波安瓿洗滌機組進行清洗。南華大學化學化工學院畢業設計第 9 頁 共 46 頁(4) 安瓿經洗滌后，可放在烘箱內 130烘干。安瓿烘干、滅菌后要密封保存，防止污染，應在 24h 內使用。2.6.32.6.3 調碳調碳在注射液生產過程中為了使配置好的 藥液達到灌裝要求即無熱源和無一定粒徑的微粒，需要借助活性炭的吸附作用，同時活性炭還有一定助濾作用。一般小容量注射液生產使用醫用 767 針型活性炭。2.6.42.6.4 注射劑的配制注射劑的配制本設計中原輔料經過脫包后經過稱量經過部分溶劑溶解后，配成濃

28、溶液，再稀釋至所需濃度，其工藝特點是可以濾過除去溶解度小的雜質，原料藥溶解充分，達到一定澄明度要求。藥物溶液液配好后，進行半成品檢測包括 pH 值及克矽平成分含量。2.6.52.6.5 配液的濾過配液的濾過本設計配好的藥物溶液只需要要進行脫碳濾過，由于生產制劑克矽平注射液有一定粘度，因此選用既能達到過濾效果有無對配液吸附的鈦棒過濾器。過濾裝置選用加壓濾過裝置，其特點：濾速快，效果好，適于大規模生產。2.6.62.6.6 注射劑的灌封注射劑的灌封配液經濾過以后進行灌裝操作，灌裝封口是制劑生產中技術要求最高的，小容量注射劑灌裝操作要求在 10000 級潔凈度環境中快速完成。因此本次設計對其核心單元

29、操作選用烘洗灌封聯動生產。小容量注射劑烘洗灌封聯動生產的特點：機組采用超聲波清洗技術與一般清洗技術聯用；設備可自動在線滅菌清洗；操作人員少、生產人員的活動頻率較低，人為污染低；設備自帶藥液灌封前過濾裝置；機組可自動化程控作業；設備對于制劑規格通用性較好，占地面積小。2.6.72.6.7 注射劑的滅菌注射劑的滅菌檢漏檢漏灌封后的注射劑送中轉站放置 1 個小時，依據設定的亞批送至雙扉程控消毒檢漏箱進行 115流通水蒸氣(67kPa)滅菌 30min，高壓飽和水蒸氣可殺死細菌繁殖體和芽孢，使南華大學化學化工學院畢業設計第 10 頁 共 46 頁得制劑的 SAL10，達到最終滅菌注射劑的要求。后將其有

30、漏液的不合格品剔除，不合格品進行集中回收處理。2.6.82.6.8 注射劑的燈檢注射劑的燈檢注射液澄明度檢檢查國內一般用人工燈檢在燈檢臺進行。2.6.92.6.9 擦瓶處理擦瓶處理滅菌檢漏后的安瓿瓶表面存在污垢與水漬，將其擦瓶處理利于安瓿表面貼簽及印字。2.6.102.6.10 注射劑的包裝注射劑的包裝 對于小容量注射劑，灌封后，一般采取直接包裝。本設計采用外包材料為瓦楞紙外包。2.72.7 質量控制質量控制注射劑的生產的特殊性要求其必須是在一個較高潔凈度的的環境狀態下進行。因此各個狀態環節都必須有嚴格的控制。這其中包括：注射劑的配制過程控制；濾過過程的控制，灌封過程的控制以及滅菌檢漏包裝入庫

31、方面的控制。生產因素的微小改變都會對該批次制劑的質量產生一定影響。2.82.8 小容量注射劑工藝過程控制點小容量注射劑工藝過程控制點為保證質量要求，本設計注射劑工藝過程控制點如下表表 2-4 小容量注射劑工藝過程控制點Table.2-4 Small capacity injection process control point工序質量控制點質量控制項目頻 次電導率1 次/2 小時純化水藥典標準或者內控標準1 次/周pH 值、氯化物、硫酸鹽與鈣鹽1 次/2 小時制水注射用水藥典標準或者內控標準1 次/周過濾后純化水澄明度2 次/批過濾后注射用水澄明度2 次/批殘留水滴及洗滌效果隨 時洗瓶洗凈后

32、安瓿瓶清潔度隨 時配液藥液主要含量、pH 值、澄明度1 次/批南華大學化學化工學院畢業設計第 11 頁 共 46 頁灌封封頭外觀1 次/批裝量隨 時灌裝后中間產品澄明度1 次/20 分滅菌柜標記、裝量、壓力、溫度、時間、記錄1 次/鍋滅菌后中間品外壁清潔度、標記、存放區1 次/鍋滅菌滅菌后中間品微生物含量、外壁清潔度、標記、存放區1 次/鍋抽查澄明度、裝量、外觀2 次/批燈檢燈檢品鍋號、燈檢者標記、存放區隨 時在包裝品鍋號、燈檢者標記隨 時標 簽外觀、內容、數量、使用記錄隨 時包裝裝 箱數量、裝箱合格證、內容隨 時南華大學化學化工學院畢業設計第 12 頁 共 46 頁2.92.9 小容量注射劑

33、工藝流程圖小容量注射劑工藝流程圖 本人設計克矽平注射劑工藝流程框圖如下圖所示：原輔料脫外內包裝安剖脫外包南華大學化學化工學院畢業設計第 13 頁 共 46 頁純化處理切割圓口入庫包裝印字燈檢滅菌多效蒸餾原輔料料原水安瓿瓶純水注射用 水過濾精洗封口灌裝精濾冷卻干燥滅菌紙箱紙盒100000 級潔凈區10000 級潔凈區稀配洗、烘、灌、封聯動機組濃配3 3、物料衡算、物料衡算與能量衡算與能量衡算3.3.1 1 產能計算產能計算根據本設計任務要求，為充分利用設備提高經濟效益，開工因子（生產裝置每年開工時間/年自然時間）應取得較大且接近 1 且不能等于 1，考慮到藥物制劑車間開工因子與大化工類生產不同。

34、因此，除去保養、設備修理、放假等因素總計 65 天，全年生產時圖 2-2 克矽平注射劑工藝流程方框圖及環境區域劃分Fig.2-2 PVNO injection process flow diagram and Environment Division南華大學化學化工學院畢業設計第 14 頁 共 46 頁間為 300 天，依據 cGMP 的要求注射劑生產過程中一次最終合格配料為一批次產品，本設計生產批次周期為三天,其中一天工作 2 班次，每班次工作有效時間 8h，共工作 4班次，則生產時間為 32h，三天配料一次生產一批，滅菌柜設亞批。則年工作日為：365-65 =300 天。每年生產 8000

35、 萬支 2ml 克矽平注射劑，全年生產時間 300 天，共計 3200h，則每批次的生產能力為：80000000100=800000 支/批。3.23.2 質量守恒質量守恒依據質量守恒定律“進入一個系統的全部物質質量必等于離開這個系統的全部物質質量、過程中損失質量量和在系統中積累質量之和”對配液系統做物料衡算。質量守恒定律可用下式表示：G進=G出+ G損+G積式中 G進輸入物料量總和 G出離開物料量總和 G損總的損失量G積系統中積累量表 3-1 物性參數Table.3-1 Physical parameters物質名稱摩爾質量 g/mol密度(25)g/ml摩爾定壓熱(25)J/(mol)標準

36、生成焓kJ/mol標準蒸發焓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劑劑生生成成量量的的計計算算由設計任務書可知，在 112 月份生產的 克矽平注射劑產品規格為 80mg/2ml，克矽平的純度為 99%，苯甲醇的濃度為 98%，配料釜回收率為 99.5%，過濾器的回收率為 99.5%，管路設備利用率為 98%，一批次的克矽平注射液數量共 80000000支，注射液總容積共 8000002=1600000mL=1600L。800000100 一批次需要原料藥克矽平量：0.0000899.5

37、%99.5%99%=65.30kg800000原料藥克矽平 中純克矽平量：65.3099%=64.65kg南華大學化學化工學院畢業設計第 15 頁 共 46 頁雜質為量：65.30-64.65=0.65kg一批次需要輔料苯甲醇量：0.0000299.5%99.5%98%=16.49L800000輔料苯甲醇中純苯甲醇 量：16.49=16.16L%98雜質量：16.49-16.16=0.33L一批次配液理論需求注射液用水量 ：0.0019899.5%=1591.95L800000注射液用水實際用量 ：1591.9598%=1624.44L3 3. .2 2. .2 2 克克矽矽平平注注射射劑劑進

38、進料料量量的的計計算算表 3-2 進出配料釜的物料衡算表（kg/批）Table.3-2 Import batch reactor material balance table ( kg/ batches )輸入物料輸出物料序號物料名稱組成（%）數量（kg）物料名稱組成數量（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針形活性炭0.38.20損失物料9.20合計1715.17合計1715.173 3. .3 3 物物料料流流程程框框圖圖南華大學化學化工學院畢業設計第 16 頁 共 46 頁原料注射用水安瓿配制過濾洗烘灌

39、封聯動機組切割65.30kg燈檢包裝入庫滅菌檢漏印字64.97kg耗 0.97kg64.00kg80.4 萬支清洗80.3 萬支80 萬支支紙盒80 萬支支80 萬支支8 萬個個1624.44L800 萬盒80 萬支 圖 3-1 年產 8 千萬支克矽平注射劑物料流程圖（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南華大學化學化工學院畢業設計第 17 頁 共 46 頁由于本設計原料藥為高分子藥物，原料藥分子量規格區間在 1

40、萬到 20 萬之間，配液過程中能量衡算需要參照中試放大和試生產的參數，因此本設計的能量衡算為每批次的注射用水制備過程中能量衡算。每批次配液用注射液用水實際用量 為 1624.44L，考慮洗瓶等其他需求，每批次注射用水的實際用量為 1624.441.5=2436.66L。一般注射用水制備前所用原水溫度為15，水的比熱容 4.2 KJ /(kg)，水在標壓下的汽化熱 2257 KJ /kg。根據能量衡算公式： 輸入=輸出，既 Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6式中：Q1所處理的物料帶入設備總的熱量（KJ）Q2加熱劑或冷卻劑與設備和物料傳遞的熱量（KJ）Q3過程的熱效率（KJ）Q4反應終了時物料的焓

41、（KJ）Q5設備部件所消耗的熱量（KJ）Q6設備向四周散失的熱量（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 注射用水制備過程的熱量平衡表(熱焓/ KJ)Table.3-3 The preparation of injection water heat b

42、alance process (enthalpy / KJ)名稱輸入(KJ)輸出(KJ)原水153509.58注射用水665208.18多效蒸餾6369429.24冷卻5857730.64合計6522938.826522938.824 4、設備設備選型選型南華大學化學化工學院畢業設計第 18 頁 共 46 頁本設計設備選型23 24的依據源于物料衡算的據支持，主要設備包括制純水設備、制注射用水設備、儲存設備、安剖處理設備、配液設備、洗烘灌封聯動設備、滅菌檢漏設備、燈檢設備、擦瓶設備、包裝印字設備。4.14.1 配液設備選型配液設備選型克矽平注射劑配液可用濃配釜和稀配釜2526配液，先配濃溶液后

43、將濃配液通過管道加入稀配 釜后進行稀配。兩種配液釜的設計計算形式基本一致，為方便考慮，此處只考慮稀配釜的設計技術參數。稀配時將濃配后的濃配液液輸入稀配釜里，最后稀配釜的計算應取全部液體容積進行計算。配液釜可按其每次的容量值 去設備廠選型 。4.1.14.1.1 稀配釜釜體計算稀配釜釜體計算一般濃配時注射用水注料一般為 總注射用水量的 1/5，則可得：V1=1624.441/5=324.89L一般稀配時注射用水水注料一般為總注射用水水量的4/5，則可得：V2=1624.444/5=1299.55L以份額最多的物料為進料體積基準，并考慮液體體積變化，其中注射用水為主要成分，表 4-1 克矽平注射劑

44、進料中主要成分的質量、體積Table.4-1 PVON injection inlet of main components in massv、olume物質質量（kg）密度(kg/m3)體積(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，但投料后體積略有增大，還有其他進料的估算，取緩沖容量系數 1.15，故操作容積 Vp取 1.89m3。操作容積 Vp與設備容積 V 的關系式：Vp=V，考慮體系作業狀態平穩，藥液黏度大，故 取 0.8，故設備容積 V=Vp=1.89/0.8=2.36m3 取 2

45、.5m3。稀配操作為液固反應，H1/D1值大致如：表 4-2 幾種配料釜的 H1/D1值Table.4-2 The H1/D1 value of several ingredients kettle種類釜內物料類型H1/D1值南華大學化學化工學院畢業設計第 19 頁 共 46 頁一般配料釜液-固相或液-液相物類氣-液相物料11.31-2發酵釜類1.7-2.5容器不大，故選取 H1/D1=1。D1由下式計算： D1=m3H1/D14V47. 11343圓整至公稱直徑標準系列，取，封頭取相同的內徑。mmD14001查表化工設備機械基礎表 16-6 得當 Dg=1400mm，標準橢圓封頭曲面高度h1

46、=350mm，直邊高度 h2=40mm，封頭容積 Vh=0.421m3 ，內表面積 Fh=2.29m2。查表化工設備機械基礎表 16-6 得當 Dg=1600mm，每一米高的筒體容積V1=1.539m3，表面積 F1=4.40m2。H1=（V-Vh）V1 =(2.5-0.421）/1.5391.35m圓整為 1400mm則 H1D1=14001400=1 為選定的 H1/D1值，故符合要求，確定筒體內徑 D1=1400 mm，筒體高度 H1= 1400 mm。4.1.24.1.2 釜體及夾套的計算釜體及夾套的計算(1) 確定夾套直徑夾套直徑 D2 可按照筒體直徑以下表推薦數值選取表 4-3 夾

47、套直徑與筒體直徑的關系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，夾套封頭采用橢圓形并與夾套筒體選擇相同直徑。(2) 確定夾套高度夾套高度 H2主要取決于傳熱面積 A 的要求，夾套的高度一般不應低于料液的高度，以保證充分傳熱。H2（VVh）V1=（0.82.50.421）1.539=1.03m取整為 1100

48、mm南華大學化學化工學院畢業設計第 20 頁 共 46 頁則 Ho=H1-H2 =1400-1100=300mm所以料液所占配料釜的總內表面積為：F=F1H2+=4.41.1+2.29=7.13m2。hF取傳熱面積為 7m2,則夾套的高度為：H2=（F-Fh）F1=（7.13-2.29）4.40=1.1m1.03m。因為夾套的高度高于料液的高度，所以滿足設計要求。估計未被夾套保護的筒體高度為則 Ho=300mm，符合夾套與筒體法蘭之間的經驗距離，而此部分的表面積也是配料釜向空氣散熱面積為 0.34.40=1.32m2，則稀配釜向空氣散熱面積為 1.3m2。(3) 確定夾套的材料及其壁厚夾套材料

49、選用 Q235 型鋼材，釜體內筒工作壓力 0.3Mpa，夾套內工作壓力 0.3Mpa，夾套筒體和夾套封頭為承受 0.3Mpa 內壓，內筒筒體和其下封頭承受 0.2Mpa 內壓與0.3Mpa 外壓；考慮最惡劣的作業情況：當其停止作業時，內筒無壓而夾套仍又蒸汽壓力，此時內筒承受 0.3Mpa。查得夾套材料常溫下的許用應力 t=113MPa，選取夾套設計壓力 P=0.3MPa，設計壁厚附加量，鋼板厚度負偏差 c1=0.6mm，單面腐蝕取腐蝕裕量c2=2mm。焊縫系數 應根據焊接接頭型式及對焊縫提出的無損探傷檢驗要求，考慮作業安全，夾套上所有焊縫均取焊縫系數 =0.60。表 4.4 焊縫系數 Tabl

50、e.4-4 Weld conefficient焊縫系數焊接接頭型式（結構）全部無探傷局部無探傷不作無探傷雙面焊或相當于雙面焊的全焊透對接焊接1.00.850.70單面焊的對接焊接，在焊接過程中沿焊縫根部全長有緊貼基的墊板0.900.800.65單面焊的對接焊接，無墊板0.700.60夾套的壁厚計算如下：南華大學化學化工學院畢業設計第 21 頁 共 46 頁 d=PD1（2tP）+C=1.10.3（21130.61.1）+2.6=6.33mm15003 . 0取 c1=0.8，c2=1.2，標準橢圓型叫套封頭的壁厚為：d=PD1（2t0.5P）+C=1.10.3（21130.6-0.51.1）1

51、5003 . 0+2.6=6.32mm圓整鋼板規格厚度，選取夾套的筒體為 d =8mm，查閱封頭標準，選取封頭的壁厚為 d =8mm。(4) 確定內筒的材料和壁厚設計內筒筒體承受 0.2 Mpa 內壓d=PD1（2tP）+C=1.10.2（21130.851.1）+2 .6=4.23mm14002 . 0設計內筒筒體承受 0.3Mpa 外壓，且受雙面腐蝕作用，可初步選擇筒體壁厚n=8mm，并取 c1=0.6mm，c2=2mm筒體有效壁厚 e= nC=82.6 =5.4mm夾套頂部距容器法蘭為 150mm，并以此決定 LD0與 D0e，mmDDni141682140020L=H-150+h2 +

52、h13=1400-150+25+=1408.33mm40031LD0=1408.3314161 D0e=14165.4=262查化工設備機械基礎圖 15-4，得系數 A=3210-4，再據圖 15-5 查得 B=45MPa P=B（D0e）=0.17MPaMpa3 . 0因此，當筒體的名義厚度為 8mm 時，不能滿足作業穩定要求。再假設，則，D0e=14207.2=197，mmn10mmCCne2 . 728 . 01021。查圖 15-4 查的 A=，查圖 15-5 得 B=70，則 P=B（D0e）10DL4105=70（14207.2）=0.35MPa Mpa3 . 0當筒體名義厚度時，

53、可滿足作業穩定要求。mmn10更具筒體承受內外壓要求，因此筒體厚度應選較大值者，即確定筒體厚度為10mm。(5) 確定內筒封頭厚度承受 0.2 Mpa 內壓南華大學化學化工學院畢業設計第 22 頁 共 46 頁d=PD2（2tP）+C=1.10.2（21130.851.1）+2.6 =4.23mm14002 . 0承受 0.3MPa 外壓，設，則mmd10mmd2 . 78 . 21040108.614209.02.7125.09.0125.0eDA查圖 15-5 得 B=95P=B0.9（D0e）=0.535MPa3 . 0當內筒封頭名義厚度時可滿足作業穩定要求。mmn84.1.34.1.3

54、 零部件選用和設計零部件選用和設計 (1) 容器法蘭根據筒體內操作壓力，溫度和筒體直徑，密封形式，合理選擇滿足要求的容器法蘭。(2) 接管選擇按照法蘭接管標準、密封形式、物料性質和接管用途依據標準合理選擇接管。(3) 支座的選擇配料釜因需外加保溫，故選用 A 型懸掛式支座。筒體1mKgHDMnni04.758108 . 7121600)121600(14. 36封頭Kgm5002夾套殼體 m3=3.14(1700+8) 90087.810-6=301.19kg夾套封頭 m4=160kg電動機和減速機總重約 120kg，攪拌裝置約 60kg 筒體法蘭約重 150kg，保溫層約90kg，手孔及其他

55、接管附件約重 60kg，由此：=120+60+150+90+60 =520kg5m料液質量g17156Km m=m1+m2+m3+m4+m5+m6=(758.04+500+160+301.19+520+1715)kg=3954.23kg即總重力 Q40kN配料釜安裝四個支座，按兩個支座承載計算，查表，選用承載能力為 20kN 的支座。南華大學化學化工學院畢業設計第 23 頁 共 46 頁4.1.44.1.4 攪拌器攪拌器選型及其相關計算選型及其相關計算因為料液是固體懸浮，攪拌主要是使反應的物料充分混合，選擇槳式攪拌器，其直徑 D 約取配料釜內徑的 1322，D=1=467mm，取 D=700m

56、m131D132Dmm933(1) 計算攪拌器的轉速 槳式攪拌器一般速度為 2080r/min，v4 m/s。本設計選擇為 80r/min。(2) 攪拌軸的直徑計算考慮到材料因素，攪拌軸材料可選用不銹鋼 Cr18Ni9Ti，直徑一般在 8250mm，查得其=1525Mpa。攪拌器可用電動機（YB-5.5）功率來計算軸徑：N電=5.5kw，n=80 r/min,，K=15Mpa。攪拌軸直徑 d147( N電/n)1/3=60.22mm。考慮到其他因素影響攪拌軸直徑取65mm。4.1.54.1.5 密封形式選擇密封形式選擇選擇密封性能可靠的機械密封，采用單端面，小彈簧，平衡形，其標準號為HG215

57、71-95。4.1.64.1.6 電動機和減速機選型電動機和減速機選型本設計選用電動機和與其配套的減速機，從已知攪拌軸轉速 n=80r/min 選擇相適應的三相異步電動機和諧波減速機。4.1.74.1.7 機座與連軸器的選擇機座與連軸器的選擇采用不帶支撐的機座，剛性連軸器功稱直徑 Dg 為 65mm。表 4-5 稀配釜Table.4-5 Dilute batching tank稀配釜材料不銹鋼釜內壓力 MPa0.2釜外壓力 MPa0.3釜內溫度（）100夾套內溫度（）110加熱形式夾套加熱加熱介質水蒸氣筒體高度 (mm)1400南華大學化學化工學院畢業設計第 24 頁 共 46 頁筒體直徑 (

58、mm)1400筒體壁厚 (mm)10夾套高度 (mm)1100夾套直徑 (mm)1500夾套壁厚 (mm)8封頭直邊高度 (mm)40封頭曲面高度 (mm)350筒體封頭壁厚 (mm)8封頭容積 (m3)0.421操作容積 (m3)1.89配料釜容積 (m3)2.5攪拌器型式槳式攪拌器直徑 (mm)700攪拌軸直徑 (mm)654.24.2 制純水設備選型制純水設備選型 注射劑的生產需要大量純化水，因此要選擇滿足生產需求和運行可靠的設備，本設計選用 JYR 系列純化水生產設備。JYR 系列純化水生產設備的裝置由預處理、反滲透、離子交換三個部分組成，對含鹽量在 1001000mg/L 范圍內的水

59、質進行純水的制取。表 4-6 純化水設備技術參數Table.4-6 Purification water equipment technical parameters純水產量(T/H)：0.52組建數量：180工作電壓(V)：150350工作電流(A)：115主要材質：304 不銹鋼配套電機(kw)：2.215外形尺寸(mm)：(600-1400)60016004.34.3 制注射用水設備選型制注射用水設備選型多效蒸餾水機主要由柱體、預加熱器、最終換熱器和除熱源系統組成。南華大學化學化工學院畢業設計第 25 頁 共 46 頁LDS1000/5 型多效蒸餾水機的工作原理27：純水進入設備并在一效

60、預熱器被水蒸氣加熱，各效預熱器被二次水蒸氣繼續加熱；進入冷凝器被二次水蒸氣和熱蒸餾水加熱；在蒸發器頂部經分離，均勻地進入蒸發列管，在蒸發列管內形成薄膜狀的水流層；水流層很快被蒸發變為二次水蒸氣；未被蒸發的純水被輸送到下一效，作為次效蒸發器的原料用水，各效運行如此，直至最后一效仍未被蒸發的作為凝結水被排放；蒸餾水由二次水蒸氣釋放熱量后冷凝形成；在線經電導率的檢測合格后作為注射用水輸出。表 4-7 注射用水設備技術參數Table.4-7 Injection water equipment technical parameters蒸餾水產量(L/h)：1000蒸汽耗量(L/h)：250原料水耗量(k