《年产一亿支二巯丙磺钠（规格：0.25mg-5ml）车间工艺设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《年产一亿支二巯丙磺钠（规格：0.25mg-5ml）车间工艺设计.docx（40页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。
1、题目年产一亿支二疏丙磺钠（规格：O.25mg5ml）车间工艺设计学院名称化学化工学院班级制药工程112班摘要：二硫丙磺钠注射剂常用于治疗汞中毒、种中毒，为首选解毒药物。对有机汞有一定疗效。对格、铁、铅、铜及锦化合物（包括酒石酸锦钾）均有疗效。实验治疗观察对锌、镉、钻、镶、针等中毒，也有解毒作用。适应症少，毒性低是本品相对于其它解毒剂的优势所在。目前，国内对其生产工艺已日趋成熟，本次二流丙磺钠注射剂的设计就在原有的生产工艺基础上进行GMP改造。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，空调净化系统及环境保护等。通过设计，使厂房符合GMP规范，且使生产工艺更加
2、规范和严谨。关键词：二疏丙磺钠注射剂；工艺流程;GMP；车间平面布置Withanannualoutputof100million5mlSodiumDimercaptosilfonateInjectionsprocessdesignworkshopAbstract：SodiumDimercaptosilfbnateInjectionsusedinthetreatmentofmercurypoisoning,arsenicpoisoning,isthefirstchoiceofdrugdetoxification.Ithasacertaineffectontheorganicmercury.The
3、effectsofchromium,bismuth,lead,copperandantimonycompounds(includingpotassiumantimonyantimonypotassium)wereeffective.Experimentalobservationonthetreatmentofzinc,cadmium,cobalt,nickel,poloniumpoisoning,alsohasadetoxifyingeffect.Indications,lowtoxicityaretheotheradvantagesrelativetowheretheantidote.Atp
4、resent,itsdomesticproductiontechnologyhasmatured,thetimeofbuflomedilhydrochlorideinjectiondesignontheoriginalproductionprocessonthebasisofGMPreformation.Specificcontentincludes:siteselection,processflow,materialbalance,equipmentdesignandselection,plantlayout,airpurificationsystemandeconomicaccountin
5、g.Throughthedesign,sothattheplantinaccordSodiumDimercaptosilfonateInjections：productionprocess：GMP；WorkshoplayoutancewithGMPstandard,andthattheproductionofmorenormativeandrigorous.Keywords:SodiumDimercaptosilfonateInjections;productionprocess;GMP;Workshoplayout弓I言第一章设计指导思想和设计原则31.1指导思想31.2.1厂址选择31.2
6、.2工艺流程31.2.3 设备的选型31.2.4 制剂车间的布置41. 2.5空调净化系统4第二章生产工艺的选择52.1一般规定52.2工艺设计参数52.3注射剂的配方52.4单元操作选择52. 4.L注射用水制备52. 4.2药液的配制62. 4.3药液的滤过62. 4.4药液的灌封62. 4.5灭菌72. 4.6灯检72. 4.7包装72. 5质量控制73. 4能量衡算13第四章设备设计和选型154.1配料釜设计计算154.Ll配料釜釜体计算154.1.2确定夹套164.1.3釜体及夹套的计算174.L4零部件选用和设计194.1.5搅拌器选形204.1.6计算搅拌器的转速204.1.7搅
7、拌轴的直径计算204.1.8密封形式选择204.L9计算电机功率204.1.10电动机和减速机选型214.L11机座与连轴器的选择214. 2注射剂生产中其他主要设备的选取224. 2.1纯水机225. 2.3微孔过滤器226. 2.4不锈钢立式储罐227. 2.5卫生级离心泵228. 2.6安甑洗烘、灌封联动机组239. 2.7安甑灭菌检漏2310. 2.8多功能擦瓶机23第五章车间布置设计255.1车间的总体布置255. 2车间平面布置2511. 2.1.厂房总平面面积255. 2.2.洁净室车间平面布置255.3制剂洁净厂房布置设计255. 4车间布置的方法、条例27第六章生产车间空调净
8、化系统的设计286. 1空气净化系统的设计286.1.1设计参数286.1.2洁净室空调洁净化方案286.1.3热量平衡计算296.1.4风量计算296.2空气调节净化设计条件31第七章环境保护32结论34主要参考文献34致谢词34引言1注射剂注射剂作为直接注入人体的剂型，在质量要求上需符合以下各项要求：无菌。注射剂中不可含有任何附带活性的微生物，并符合药典内无菌的要求。无热源。无热源是注射剂质量要求的一项重要指标，尤其是针对量大、供静脉和脊椎注射的注射剂必须进行热源检查，检查合格后才可以投入药用。无微粒且澄明度高。微粒的存在可能引起血栓或肉芽肿。安全、无刺激、无毒无副反应。渗透压。要求范围与
9、体液相等或相近。PH值。要求与血液PH相等或相近，肌注PH耐受范围一般为3-10,静注PH则为4-9。稳定性。注射剂以水溶液为主，故要求必须具有一定的物理、化学以及生物学稳定性，以确保产品在储藏期间的安全有效。注射剂的特点：药效迅速且作用可靠。药剂直接注入人体组织或血管，故具有吸收快，作用迅速的特点，静注甚至无需吸收，适用于抢救危重病人。适用于不宜口服的药物。如胰岛素易经消化液破坏，链霉素不利口服吸收等，故此类药物适合制成注射剂，利于发挥功效。适用于不能口服给药的病人。如患者不能吞咽或患者状态昏迷，可注射给药。具有局部定位作用。注射有一定疼痛，不便自己使用。制备工艺复杂且生产环境的条件要求高。
10、近年来注射剂发展增速，各国药典所颁布的品种也门类繁多。以我国情况来看，原中国药典(1980)注射剂一类只收录有3种，而在中国药典(1990)中增至200余种，其中还包括生物制品注射剂和中草药注射液。此外，卫生部明文颁布，以及各地方药典收录的注射剂也不下百种，并且还出现了乳浊液类型，悬浮液类型以及复合型注射剂等，预示着21世纪注射剂将迎来更大的发展。2二筑丙磺钠注射剂【主要成分】：注射剂中起治疗作用的是二部丙磺钠，化学名称为2,3-二筑基丙磺酸钠盐。本品是以盐酸甲氧氯普胺为原料经过一系列工艺流程制成的小容量灭菌水针剂。合格的注射剂要求二疏丙磺钠应为标示量的90.0%110.O%0【分子式】CaH
11、7NaO3S3【分子量】210.270【药理毒理】某些金属进入体内后能与细胞酶系统的疏基相结合,抑制酶的活性,出现一系列临床表现。本品具有两个筑基，其疏基可与金属络合，形成不易离解的无毒性络合物由尿排出。二疏基类化合物与金属的亲和力较大，并能夺取已经与酶结合的金属，而恢复酶的活性。由于二筑基类药物有与金属形成的络合物仍有一定程度的离解，如排泄慢，离解出来的二疏基化合物可很快被氧化，则游离的金属仍能产生中毒现象，故本品在金属中毒时，需反复给予足量的药物。【适应症】本品常用于治疗汞中毒、碎中毒，为首选解毒药物。对有机汞有一定疗效。对倍、例、铅、铜及睇化合物（包括酒石酸睇钾）均有疗效。实验治疗观察对
12、锌、镉、钻、锲、针等中毒，也有解毒作用。【用法用量】用于急性金属中毒时可静脉注射，每次5mgkg,每45小时1次,第二日，23次/日，以后12次/日，7日为1疗程。用于慢性中毒：每次2.55mgkg,1次/日，用药3日停4日为1疗程，一般用34疗程。对毒鼠强中毒：首齐ilo.1250.25g肌内注射，必要时0.51小时后，再追加每次0.1250.5g,至基本控制抽搐。【包装】低硼硅玻璃安甑；每盒10支第一章设计指导思想和设计原则1.1 指导思想年产一亿支二疏丙磺钠注射剂（规格：0.25mg5ml）的车间工艺依托于实际生产过程中的具体情形进行设计。本次选择的生产工艺主要基于注射剂的生产流程，工艺
13、简单实用，原料的选择较为普遍，能够满足中小型企业的需要。通过此次车间工艺设计能够初步地了解制药工艺设计的步骤流程，结合生产设备的选型与投入，对厂房平面进行规划布置，并将三废处理纳入考虑范围，有助于将来适应工作实际。1.2 设计原则1.2.1 厂址选择在药厂厂址的选择上，前提应符合所在城市地方政府发展规划，遵循国家方针政策的情况下，结合相关技术层面上的要求及所处环境，充分考虑各方面协作因素。在此基础上，再来通过环境、供水、能源、运输等因素进行选择建设。大方面上根据对药品生产质量管理的要求，结合所在工业区的具体条件，尤其注意周遭卫生、防火等硬性指标贯彻是否彻底，综合分析使厂区布置合理与紧凑。观察城
14、市风玫瑰图，厂址选择应在生活区的下风向与工业区的上风口之间，避开车站、码头等人流物流密集区域，保证卫生状况远离污染源。更多细节与具体的主要参考医药工业洁净厂房设计规范131O1.2.2 工艺流程工艺流程设计是之后所有步骤能够合理进行的保隙与凭据，它的前瞻性与科学性能减少很多不必要的错误，促使设备选型与车间布置能够满足要求。本次注射剂车间设计的工艺流程是建立在一些已投入生产的成熟工艺的基础上，再根据GMP规范和具体生产需要以及当前本类药物的使用情况，进行的一些改造和完善，而工艺路线设计主要参照注射剂的一般工艺路线。1.2.3 设备的选型工艺流程设计在大体上决定设备的类型，但在生产能力明确后，设备
15、的选择反过来影响工艺设计。设备的选择上优先选择自动化、联动化组合机械，封闭式的设备，尽可能地减少工艺步骤和操作人员，这样也可以消除潜在污染源。当然，设备材质的选择也不能忽视，同时需要考虑到设备便于清洁与拆换。注射剂车间所需制剂设备在GMP规范的基础上，主要应满足以下几点：设备的相关参数及生产能力应能满足验证要求与生产需要；设备应具有便于拆卸清洗的特点，自带一定的防尘功能；设备表面必须平整光洁无死角，且有耐腐蚀金属作为保护层；洁净室或操作环境对于噪声、振动以及尘粒污染有一定的防范能力。1.2.4 制剂车间的布置制剂车间的布置.应以工艺步骤为基础设计布局，在保证生产操作能够有效进行的前提下车间布置
16、应合理紧凑，尽量做到人流物流平行分开，有效协调，以防止人流物流的交叉污染与原料、中间体的混合污染。同时在车间内必要的工艺流程之间设计辅助房间和中间体储存区域，达到人流物流、工艺流程以及洁净级别上的合理适宜。厂房的清洁与维护要方便进行，人物流通道需要有合适的空间与走向，必要区域可增加通风量与采光口。1.2.5 空调净化系统空调净化系统主要指的是生产区间的洁净度，通过控制洁净区间内空气微粒以及细菌的指数来判断是否造成污染。空调净化系统需要根据GMP规范对洁净厂房的环境控制要求，做出相应选择和处理措施。换气次数的确定主要基于生产区间洁净度的等级，同时需要辅助车间对温湿度、压力等相关参数进行掌控。第二
17、章生产工艺的选择2.1 一般规定生产区域必须满足规定的环境参数标准，严格把关注射剂的生产质量阴，遵守各工段岗位规程，防止生产环节对注射剂的污染。环境参数应以空气洁净度为主要控制对象，同时针对其余各项可能不利影响的参数指标，如温度、湿度、新风量、压差、噪声等做出必要的规定，都应以GMP规范为标准进行调试。2.2 工艺设计参数(1)设计项目：年产一亿支的二疏丙磺钠注射剂的生产设计(2)反应条件参数反应压力：常压反应转化率：配料罐转化率为99.5%过滤器的回收率为99.5%年生产时间：2400h(300天)每天有效工作时间：8小时产品规格：二筑丙磺钠注射剂(5ml支)2.3 注射剂的配方【处方】二疏
18、丙磺钠85.024kg葡萄糖89.275kg注射用水加至1666.68L另在浓配稀配过程中需加入活性炭0.85kgo2.4 单元操作选择根据注射剂生产特点及盐酸丁咯地尔的一些药理性质，本设计二疏丙磺钠注射剂单元操作分为以下：纯水制备、注射用水制备、配液、粗精滤、灌封、灭菌、灯检、包装。2.5 4.1.注射用水制备为了保障注射用水的的质量，一般采用下述流程：原水经过多介质过滤器和活性炭吸附，再经软化处理，一级反渗透，二级反渗透,紫外灯灭菌处理后储存在纯化水罐中，需要注射用水时直接由纯化水通入多效蒸馈水机制得。2. 4.2药液的配制注射剂的药液配制主要存在两种方式，不易出现澄明度问题时通常采用稀配
19、法，直接将经计算后的批次原料药物投入到所有溶剂中，一次性配制成工艺所需的药液浓度，这种方法操作简易，应用广泛。针对易出现澄明度问题时采用浓配法将批次原料药物投入到一部分溶剂中，配制成浓溶液，经降温滤过处理后在需要时通入稀释罐中稀释至工艺设定的药液浓度，从而达到药液澄明的要求。需要注意的是，在进行注射液配制时，需要对每次所用原辅料及浓度进行核算，同时对原辅料严格把关,从源头开始控制质量。2.4. 3药液的滤过配好的注射液中可能含有微量不可溶物质，所以需要进行过滤处理。(1)滤过方式：介质滤过,滤饼滤过滤过机理：筛析作用,深层截留作用(2)影响滤过的因素：一般用Poiseuile公式来描述:V=P
20、Trr4t8il(3)滤器种类与选择使用过滤器进行过滤操作，滤器的选择种类较多，常用滤器有：垂熔玻璃滤器，砂滤棒，板框压滤器,膜滤器等多种。选择合适的过滤器，必须对不同滤器的功能与主要适用类型有一定了解，综合考虑再对滤器进行组合搭配成滤过装置。(4)滤过装置常用组合：砂滤棒、垂熔玻璃滤器、微孔膜滤器；滤过动力：高位静压、减压、加压等；在生产实际中进行滤过处理时，往往需要通过对多种适当滤器的组合来设计滤过装置。加压滤过装置的应用相对较多，它的优势在于适用大生产除菌工艺，能有效防止外界污染，滤速快且效果显著。2. 4.4药液的灌封注射剂药液经配制和滤过处理后,灌封操作规程的关键在于处于最高洁净度下
21、暴露最短时间，这样才能保证生产工艺标准的规范。同室：同一台机器上完成剂量准确：针头吸留，瓶壁粘附常见质量问题：封口不严，焦头，鼓泡，瘪头，尖头，剂量不准等封口方法：拉封，顶封灌封操作：机械灌封。灌封容器：安甑瓶。2.4. 5灭菌灌封后的注射剂，经流水线窗口进入灭菌室，通过水浴式检漏灭菌柜进行灭菌处理与不良品筛分。2.5. 6灯检灯检室中，在不反光的黑色背景下进行灯检。光源采用20W日光灯，照度为IoOo-1500LX,检品与眼睛距离为2025cm。检查标准按卫生部WSl362(B-121)-91号逐步直立、倒立、平视三步法旋转检视，每瓶检视时间不得少于7秒。不合格品移交配制工序进行回收处理，合
22、格产品送入下工序。2.4.7包装注射剂灯检后，采取直接包装。包装材料的选择保证包装材料不会影响制剂的稳定性和有效性。从成本考虑，本设计采用外包材料为瓦楞纸外包。2.5质控制注射剂的生产的特殊性要求其必须是在一个洁净度要求十分严格的的环境状态下。因此其各个状态环节都必须有严格把控。这其中包括：注射液的配制过程控制；滤过过程的控制，灌封过程的控制以及灭菌检漏包装入库方面的控制。这些不仅包括环境因素，还包括设备因素，方法选择和人员操作因素。生产工艺中的细微改变都会对整个流程的质量控制产生重大影响，设计时必须反复考量。无论是粉针剂(包括冻干粉针)，水针剂还是注射剂联动生产线，在生产工艺方面都有了很大的
23、提高，技术方面前提是提高设备自动化与联动化，降低人为污染因素，同时主要有以下几点注意事项：保证局部百级层流的封口敞口清洗工序处于无菌状态；设备材质上选用耐用抗腐蚀材料，大部件便于清洗拆卸；超声波洗瓶工艺能够优化流程，提高清洗程度与效率；安甑瓶的引入需要进行适当的清洗，保障安全性。（1）制备注射用水的工艺流程本次生产工艺采用反渗透法制备注射用水，工艺流程介绍如下:2.6二筑丙磺钠注射液的工艺流程图图2T二疏丙磺钠注射剂工艺流程方框图及环境区域划分第三章物料衡算3.1生产能力计算考虑到设计任务生产量的大小，为充分利用设备，在开工因子的选择上综合考虑到设备检修以及开停车等情况，0.90.95较为适宜
24、。全年365天，员工假期和机器保养维修等情况综合考虑，年工作日取整为三百天。每年生产1亿支5ml二疏丙磺钠注射剂，全年生产时间为300天，每天工作8小时，总共2400小时，剩余时间为大修、中修、休息时间，则每小时的生产能力为：100OOOOOO2400=41667支，每天的生产能力为：41667X8=333336支，每支规格为5ml,则每天生产注射液体积为5mlX333336=1666.68L03.2物料衡算质量守恒定律是“进入一个系统的全部物料量必等于离开这个系统的全部物料量，再加上过程中损失量和在系统中积累量。”G进=EG出+EG损+EG积式中G进一输入物料量总和；ZG出一离开物料量总和；
25、G损一总的损失量；G积一系统中积累量。3.2.1二筑丙磺钠注射液生成量的计算二筑丙磺钠注射液物质成分由二筑丙磺钠,葡萄糖(5%),注射用水以及活性炭。.本次注射液的规格是5ml0.25mg,暂定原料二疏丙磺钠的纯度为99%,葡萄糖的纯度为99%,配料釜的转化率为99.5%,过滤器的转化率为99.5%。一天注射液的生产所需二疏丙磺钠为：4166780.2599.5%99.5%99%=85.024kgo一天所需葡萄糖的量为：4166785.255%99%99.5%99.5%=89.275kg0注射液用水理论需求量为1666.68L,管路设备利用率为98%,所以实际注射液用水需求量为1666.689
26、8%=1700L。一天活性炭的需求量：0.05%X1700=0.85kg.3.2.2配制过程的物料平衡表(千克/天)输入物料名称质量组成/%数量(kg)输出物料名称质量组成数量(kg)二疏丙磺钠99%85.024二疏丙磺钠注射液5ml0.25mg1700.70葡萄糖99%89.275注射用水1700.70活性炭吸附的杂质175.149活性炭0.85合计1875.849合计1875.8493.3物料流程图图3.1年产1亿支二部丙磺钠注射液物料流程图注：以上为一工作日的总消耗3.4能量衡算在注射剂的生产工艺过程中涉及到物料的热量变化，需要对所有物料的热量的转化过程作进一步的衡算。其中包括有注射用水
27、的制备、贮存的热量变化和配液过程的热量传递两个工艺过程。热量衡算的结果对配液罐的选型、导热剂的选择、工艺优化和节能有技术参考价值。热量衡算平衡方程式一般热量衡算对系统的内能、势能和动能的变化量视为0,那么依据能量守恒可以得出方程式QI+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6式中，Qi物料进入系统时具有的热量，kJ；Q2导热剂对系统的热量变化，kJ；Q3系统内的物理化学变化的热效应，kJ；Q4一一物料离开系统时具有的热量，kJ；Q5导热剂对设备的热量变化量，kJ；Q热量损失量，kJo3.4.1注射用水制备过程的热量衡算根据注射用水的制备工艺要求，纯化水经多效蒸饰器蒸馀冷凝后所得的注射用水须80以上贮存或6
28、5C以上循环使用。其中涉及到热量的转移，以多效蒸馈和贮存为热量衡算的系统，纯化水进水温度为20注射用水离开系统时为80进行计算。(20时，水的定压比热为4.18kJkg1K,)纯化水带入的热量QI对系统加热量Q2注射用水带出的热量Q3设备升温所需的热量Q4冷却水带走的热量Q5图3-2注射用水制备过程热量衡算示意图热量衡算的基准温度为25；注射用水的总制备量按1700LihQi=17004.18(-5)=-35530kJQ3=17004.18(80-25)=390830kJ设备升温和环境散热都忽略不计，冷却水的进出水温度分别设定为20。C和60oQ5=I3004.18(60-20)=217360
29、kJQ2=Q3+Q4+Q5-Q=390830+0+217360-(-35530)=64372OkJ多效蒸储水器需要外加的热量Q2转化成电能。利用好冷却水的热量能节约较多的能量，可以使用纯化水作为冷却水，提高多效蒸储水器的进水温度。表3-3注射用水制备过程的热量衡算表输入名称热量ZkJ输出名称热量ZkJ纯化水-35530注射用水390830对系统加热643720冷却水带走热量217360合计608190合计608190第四章设备设计和选型本设计设备的设计和选型依据来源于物料衡算和能量衡算。4.1 配料釜设计计算4.1.1 配料釜釜体计算二筑丙磺钠注射剂用到了浓配罐和稀配罐（即两种大小的配料釜），
30、且目前我国制剂车间生产可以使用一次性配制即可，即直接用稀配罐配制，第一次加料时一般加入注射用水的产品规格的1/5左右。两种反应罐的计算形式基本一致，为简化和方便考虑，此处暂时只考虑稀配罐的设计技术参数。稀配时将浓配后的滤液倒入稀配灌里，所以最后稀配罐计算时应取全部的注射用水计算即1700L计算。由于我国配料釜生产厂家较多，技术也较成熟。大型罐可按其每次的容量值直接去设备厂选型。一般浓配时注射用水注料一般为注射用水量的1/5,则可得：V,=1700l5=340L,即每批投料体积为340L（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：Vz=170045=1360L,即每批投料体积
31、为1360L）a.确定筒体和封头的型式：选圆柱形筒体和椭圆形封头。b.确定筒体和封头直径确定筒体封头，需要先计算设备容积，配料釜物料的体积主要考虑注射用水所占体积，忽略其它物料，再计算反应后体积变化，其中注射用水为主要成分，下面以二疏丙磺钠每一天的计算为基准。表4-1二疏丙磺钠注射剂进料中主要成分的质量，体积Table.4-1SodiumDimercaptosulphonateinjectioninletofmaincomponentsinmass,volume物质质量（kg）密度（kg?）体积（H?）一注射用水1700IoOO1.70Vp=IJOm3考虑到投料后体积会略有增大，再加上之前忽略
32、物料的所占体积，故操作容积VP取2.O11设备容积V与操作容积VP的关系为Vp=V,反应状态没有较大波动，黏度系数稳定，合理选择取0.8,则设备容积V=Vp=2.00.8=2.5m30考虑到该反应为液一固反应，根据化工设备机械基础【公式51HD值大致如:表4-2几种配料釜的HD值Table.4-2TheHl/Dlvalueofseveralingredientskettle种类釜内物料类型HD值一般配料釜液-固相或液-液相物类11.3气-液相物料1-2发酵釜类1.7-2.5容器不大，故选取HD=lDl由下式计算:42.5C4V42.5VDi=I1.472圆整至公称直径标准系列，取R=IXX)，
33、加，封头取相同的内径。c.确定筒体高度查得Dg=I50Omm标准椭圆封头曲面高度h=374mm,直边高度h2=25mm,封头容积匕=0.487?,内表面积=2.55m?。查询化工设备机械基础表16-5,在Dg=1500mm的条件下，以米为单位下的国标系数，筒体容积V=1.767m3,表面积=4.7Im2。Hi=(V-Vz)/V+Vf=(2.5-0.487)/1.767+0.4871.626mm于是/Di=1626/1500=1.08与选定的1相符合，故符合要求。4.1.2 确定夹套1 .确定夹套直径夹套直径D2可根据筒体直径按下表推荐数值选取表4-3夹套直径与筒体直径的关系Table.4-3J
34、acketdiameterandthediameterofthecylinderoftherelationshipDl500600700180020003000D2Dl+50Dl+100Dl+200压力容器的选择标准应以公称直径为参照，已知夹套直径D=1500mm,由上表可知，筒体直径D2=Di+100=160Omm,相对应的夹套封头与夹套筒体直径相同，选择椭圆形较为适宜。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(V-Vz)V=(0.83-0.487)/1.767=1.082m圆整为IloOmm则Ho=Hi-H2=1500
35、-1100=400mm所以料液所占配料釜的总内表面积为：F=FiH2+Ff=4.71x1.1+2.55=7.731m2o取传热面积为7.5m2,则夹套的高度为：H2=(F-Ff)/Fi=(7.731-2.55)4.71=l.lm1.082mo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=Hl-H2=1500-1100=40Omm,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0.44.71=1.884m2,取配料釜向空气散热面积为2.O11(配料釜见附图)4.1.3釜体及夹套的计算1 .确定夹套的材料和壁厚选择夹套材料需要兼顾
36、壁厚，主要考虑来自环境给予的工作压力，夹套必须能够承受外部给予的0.3MPa大小外压，而内筒的要求相对更高，筒体与内封头须在0.2MPa的内压与0.3MPa的外压下工作。综合以上考虑，选用Q235A(即A3钢)为夹套材料。假想状况下工作环境最恶劣时，配料釜停止操作，此时筒体内筒无工作压力而夹套却还在承受蒸汽压力，导致筒体承受0.3MPa外压。查手册得Q235A设计温度为常温下的许用应力J=113MPa,选取夹套设计压力P=0.3MPa,从安全考虑，夹套上所有焊缝均取焊缝系数=0.60夹套的壁厚计算如下：d=PD2/(2,-P)+C=l.l0.31600/(21130.6-l.l0.3)+2=5
37、.90mmc=0.8,C2=1.2,标准椭圆型叫套封头的壁厚为：d=PD2/(2,-0.5P)+C=l.l0.31600/(21130.6-0.5l.l0.3)+2=5.898mm考虑到实际承压能力，取整钢板规格厚度并查阅封头标准，筒体与封头的壁厚为安全性考虑规格取大一级均为d=8mm2 .确定内筒的材料和壁厚承受0.2Mpa内压时筒体厚度d=PD2/(2t-P)+C=l.l0.21600/(21130.85-1.10.2)+2=3.83mm考虑到双面腐蚀作用对内筒筒体承受0.3MPa外压具有一定影响，初步选择筒体壁厚n=8mm,以安全为第一考量，壁厚附加量取钢板厚度负偏差c=0.8mm,双面
38、腐蚀取腐蚀裕量C2=1.2mmo筒体有效壁厚e=11-C=8-2.6=5.4mm内筒体承受外压部分的高度需考虑到法兰与夹套的距离，暂定此距离为150mm,承压高度则为H-150,也就能决定L/Do.Do/HO0=。+23=1500+2x8=1516mmDoe=15165.4=280内筒受外压作用的承压长度L,按规定取筒体与封头的1/3,即夹套包围的筒体部分加上凸型封头高度的1/3。1.H-150+h2+hi/3=1600-150+25+37431600mm1./Do=16OO/16161查图,由Doe=28O和LDo=L查得系数AW.OxlO”，再据图15系数A查得系数B=44MPa筒体的许用
39、外压为P=B/(Doe)=36/299=0.172MPa/0.3Mpa当内筒厚度为8mm时，筒体状态达不到稳定要求。再假设=10加72,则e=nC1-C2=10-0.82=7.2mm,而201,%1由图15-4查的A=5.0xl(T4,据以插图15-5得B=69,则P=B/(Do/e)=69/225=0.32MPa0.3Mpa由于筒体既可能承受内压，又可能承受外压。因此筒体厚度应选两者中较大值，即确定筒体厚度为IOmm。3 .确定内筒封头厚度承受0.2Mpa内压d=PD2/(2t-P)+C=l.l0.21500/(2113O.85-1.10.2)+2=2.83mm承受0.3MPa外压，设/=-
40、3,则瓦=IO-3=7mmaaD。/0.9x16240.1250.1259一4A-0.9查图得B=95PJ=B/0.9(Doe)=0.584)0.3MPa4 .1.4零部件选用和设计1 .容器法兰主要考虑的参数有筒体内操作压力，温度和筒体直径，查询设备机初步选择甲型平焊法兰，型号JB/T4702-2000。法兰材料A3M,再查甲型平焊法兰尺寸表，32个M20的螺柱，公称压力Pn=0.25MPa的A3M甲型平焊法兰在25C时的允许工作压力为0.32MPa0.3MPa,所选的甲型平焊法兰合适。2 .入孔选用JB80-79带视镜入孔，公称直径D125采用I类材料，A型密封面。I*3 .支座的选择配料
41、釜因需外加保温，故选用A型悬挂式支座。筒体w1=(jC+)Hpw=3.14(1500+10)150010x7,810-6=554.74kg封头W2=269.22=538.4夹套壳体m3=3.14(1500+7)110077,8106=284.20kg夹套封头m4=178.4kg电动机与减速机、搅拌装置、法兰、保温层等附件重量相应如下，计算得出附件总重w5=440+60+150300=950kg料液质量?=匕0=1.70X1000=1700kgm=m1+m2+m3+m4+m5+m6=(554.74+538.4+284.2+l78.4+950+1700kg=4205.74kg即总重力Q50kN配料
42、釜安装四个支座，但按两个支座承载计算，查表，选用承载能力为25kN的支座。4.1.5 搅拌器选形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,筒体内径为1500mm其直径D约取配料釜内径的%,D=Di%D1=375mm-l125mm,/口=350.8,取D=400mm4.1.6 计算搅拌器的转速为了保证釜底无颗粒，搅拌器的转速必须大于在粒子悬浮临界转速，而保持颗粒悬浮状态，需要搅拌液体的上升速度大于颗粒的沉降速度。粒子悬浮临界转速可采用下面的公式进行计算：nc=(dtd)ag045(ps-pL)0,4501ds02(1OOR)o,3d085pL055式中各项参数及单位如下
43、表。和a是与叶轮形式和安装位置有关的系数。一般+取1-2,a可以取1.4,设备查询得n=80mino颗粒直径ds颗粒密度0液体密度pL液体粘度搅拌直径d搅拌釜内径di重力加速度g固液重量比Rmkgm3kgm3pasmmm/s4.1.7 搅拌轴的直径计算搅拌轴材料选用耐高温耐腐蚀的不锈钢Crl8Ni9Ti,圆钢冷拉，GB905-82,承压能力=1525Mpa.搅拌器的摩榛损耗功率忽略不计，故轴径的计算主要参数有电机功率N电=5.OkW,n=90,T=15Mpa。搅拌轴直径d2147X(N电n)隹59.6mm.考虑到开链键、钻孔、轴径要适当加大，为了选用标准机械密封件，并和减速机轴径一致，搅拌轴直
44、径取60mm。4.1.8 密封形式选择选择机械密封，它的功耗小、泄露低、密封性能可靠，使用寿命长。本设备采用单端面，小弹簧，平衡形，其标准号为HG21571-95。4.19计算电机功率5xQ+5%9 = 58ZW因为采用齿轮带动，且为标准机械密封件，暂定摩梯功率占搅拌功率的5%,传动效率为90%,计算可得出电机功率：5=CL土74.1.10 电动机和减速机选型配料釜的电动机大部分与减速机配用，所以电动机的选取需要与减速机配合考虑，可根据选定的减速机配套的电动机。已知搅拌轴转速n=80rmin,电动机使用功率N电=5.8kW,由此选择额定功率7.0kw同步转速1500rm的三相异步电动机YB13
45、2M-4,搭配额定功率6kW同步转速1380rmin的立式谐波减速机BLD-3,功称减速比为90%。4.1.11 机座与连轴器的选择由于配料釜传来的轴向力不大，故采用不带支撑的机座，其标准号为JQ-4。连轴器功称直径Dg为65mm,夹壳式其标准号为HG5-213-65。表4-4配料釜Table.4-4Batchingtank配料釜材料不锈钢釜内压力0.2釜外压力0.3釜内温度25夹套内温度HO0C加热形式夹套加热加热介质水蒸气筒体高度（mm）1500筒体直径（mm）1500筒体壁厚（mm）10夹套高度（mm）HOO夹套直径（mm）1600夹套壁厚（mm）7封头直边高度（mm）25封头曲面高度（mm）374筒体封头壁厚（mm）10封头容积（m3）0.487操作容积（m3）2.0配料釜容积（m3）2.5搅拌器型式桨式机械密封搅
