制药工程工艺设计作业.docx
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制药工程工艺设计作业
作业答案
绪论
1.5采用两阶段设计，即初步设计和施工图设计。
1.7一个工程项目的设计，按照我国传统的设计体制，一般可分为设计的前期工作、设计的中期工作和设计的后期工作。
而设计的前期工作又包括编制项目建议书、可行性研究报告、厂址选择报告和设计任务书等项工作。
1.10简述工程设计的基本程序。
一个工程项目从计划建设到交付生产一般要经历以下基本工作程序：
提出项目建议书→批准立项→进行可行性研究→审查及批准→编制设计任务书→初步设计（选择建设地点、进行勘察）→初步设计中审→施工图设计（进行建设准备）→组织工程施工→试车（进行生产准备）→竣工验收和交付生产
1.设计前期工作阶段：
提出项目建议书→编制设计任务书
2.设计中期工作阶段：
初步设计→施工图设计（有一些大型项目，在中间还需有扩大初步设计）
3.设计后期工作阶段：
组织工程施工→交付生产
第二章
2.2设计前期应做哪些工作？
（同上）
2.3项目建议书包括哪些内容？
①项目名称、项目建设目的和意义，即项目建设的背景和依据，投资的必要性和经济意义；
②产品需求的初步预测；③产品方案及拟建生产规模；
④工艺技术方案（原料路线、生产方法和技术来源）；
⑤资源、主要原材料、燃料和动力供应；
⑥建厂条件和建设厂址初步方案
⑦辅助设施及公用工程方案；
⑧工厂组织和劳动定员估算；⑨项目实施规划设想；
⑩项目投资估算和资金来源及筹措设想；⑾环境保护；
⑿经济效益和社会效益的初步估算。
⒀结论与建议
2.7可行性研究包括哪些内容？
（1）总论
（2）需求预测
（3）产品方案及生产规模
（4）工艺技术方案
（5）原材料、燃料及公用系统的供应
（6）建厂条件及厂址选择布局方案
（7）公用工程和辅助设施方案
（8）环境保护
（9）职业安全卫生和劳动保护
（10）消防
（11）节能
（12）工厂组织和劳动定员
（13）药品生产管理规范（GMP）实施规划的建议
（14）项目实施规划
（15）投资估算和资金筹措
（16）社会及经济效果评价
（17）评价结论
2.8设计任务书编制工作的任务是什么？
是确定建设规模和投资、建厂地区和建设进度、原材料、动力和燃料的供应，以及协作关系和设计分工等重大问题。
2.9初步设计的依据、目的？
初步设计是根据已下达的任务书、可行性研究报告及设计基础资料，确定全厂设计原则、设计标准、设计方案和重大技术问题。
2.10初步设计的作用。
初步设计是确定建设项目的投资额、征用土地、组织主要设备及材料的采购，以及编制施工图设计的依据，也是签订建设总承包合同、银行贷款及实行投资包干和控制建设工程拨款的依据。
2.15施工图设计的依据是什么？
批准的（扩大）初步设计及总概算
2.16施工图设计阶段工艺专业的设计内容主要包括哪些？
工艺图纸目录、工艺管道及仪表流程图、公用工程系统图、设备一览表、设备布置图、管道布置图、管架管件图、设备管口方位图、设备和管道保温及防腐设计、各部分的施工说明等。
2.18生产车间（装置）设计是工厂设计的核心，它是由工艺专业和非工艺专业密切协作共同完成的。
2.19工厂设计的核心部分是什么？
是工艺设计
2.20工厂工艺设计包括哪些内容？
方案设计（其任务是选择和确定生产方法及工艺流程，是全部工艺设计的基础）、工艺计算（是工艺设计的中心环节）、车间布置设计、管道设计、提供设计条件、编写设计文件、编制概（预）算等。
2.22工艺计算包括哪些内容？
主要物性数据的获取、物料衡算、热量衡算及设备计算和选型。
2.23车间布置设计的主要任务？
对厂房的配置作出合理安排以及确定整个工艺流程中全部设备在平面和空间的具体位置。
为土建、采暖、通风、电气、自控、给排水、外管等专业的设计提供依据。
2.24管道布置设计的任务？
确定装置的全部管线、阀件、管件以及各种管架的位置，以满足生产要求。
2.26方案设计是全部工艺设计的基础；工艺计算是工艺设计的中心环节；车间布置设计是化工设计中的工艺专业和专工艺专业密切配合完成的主要工作环节；管道布置设计是施工图设计阶段中工艺设计的主要内容之一。
第三章
3.3厂址选择包括哪些内容？
现场调查取得原始依据；拟定技术经济指标；实地踏勘收集资料（气象、水文、地质、地震、动力、矿产及原材料、人文经济、土地情况等）；编制选址工作报告等
3.11厂址选择是一项政策、技术、经济紧密结合、综合性较强、较复杂的工作。
3.13厂址选择报告的内容？
（1）选址依据及选址经过简况；
（2）选址中所采用的主要技经指标；
（3）拟建地点的概况和自然条件；
（4）拟建项目所需原材料、燃料、动力供应、水源、交通运输及协作条件；
（5）各个选址方案比较（有时需列表）；
（6）对场址选定的初步意见及当地领导部门对选址的意见；
（7）主要附件：
Ａ、各项协议文件；Ｂ、拟建项目地区位置草图；Ｃ、拟建项目总平面布置示意图
第四章工艺流程设计
4.1工艺路线即生产方法，其选择是以后各步设计的必要条件和依据。
4.2“化工设计/张颖编”P17正文第三行。
4.3“化工设计/张颖编”P17-要考虑的因素
4.4见“化工设计/张颖编”P19-选择工艺路线的步骤
4.5见“化工设计/张颖编”P20
4.6见“化工设计/张颖编”P20
4.7同上
4.8工艺流程设计的主要任务
（1）确定流程的组成（单元反应和单元操作内容及连接）
（2）确定载能介质（蒸汽、水、冷冻盐水、压缩空气及真空）的技术规格和流向
（3）确定生产控制方法（工艺参数的检测点、仪表安装位置）
（4）确定“三废”的治理方法
4.9工艺流程设计一般分为几个阶段？
三个阶段：
工艺流程框图、工艺流程简图（或设备工艺流程图）、工艺管道及仪表流程图
4.10工艺流程设计的一般程序
1对选定的生产方法进行工程分析及处理
2绘制工艺流程框图
3进行方案比较
4绘制设备工艺流程图（简图）
5绘制初步设计阶段的工艺管道及仪表流程图（带控制点流程图）
6绘制施工图阶段的工艺管道及仪表流程图
4.11工艺流程设计主要绘制哪些图纸？
生产工艺物料流程图（PFD）
初步设计阶段及施工图设计阶段的PID
4.12原则：
1、保证产品质量符合规定的标准。
2、尽量采用成熟、先进的技术和设备。
3、满足GMP要求。
4、使用尽可能少的能耗。
5、尽量减少“三废”排放量。
6、具备开车、停车、易于控制。
7、具有柔韧性，即在不同条件下（如进料组成和产品要求的改变）能够正常操作的能力。
8、具有良好的经济效益。
9、确保安全生产，以保证人身和设备的安全。
4.13是以方框或圆框、文字和带箭头的线条的形式定性地表示出由原料变成产品的路线和顺序，以及要采用的单元操作和主要设备。
4.14三种：
连续、分批和半连续操作。
4.15见“化工设计/张颖编”P22~23
4.16见“化工设计/张颖编”P23中部
4.19见“化工设计/张颖编”P23
4.20见“化工设计/张颖编”P23下
4.21在何时绘制物料流程图？
物料衡算完成的同时
4.22物料流程图的作用
可以为设计审查提供资料，并且作为进一步设计的重要依据，还可以在今后的生产操作中参考。
4.23物料流程图的主要内容
见“化工设计/张颖编”P25~26
4.24物料流程图的画法
见“化工设计/张颖编”P26
4.25物料流程图的绘制采用从左到右的展开式，先画设备轮廓，再画物料线，引线将物料表与物料线连接起来。
图幅采用A1，没有比例。
物料管线用粗实线绘制，设备外形（或方框）、引线、表格用细实线绘制。
4.26工艺管道及仪表流程图（PID）是以工艺管道及仪表为主体的流程图。
它是用图示的方法把工艺流程和所需的全部设备、机器、管道、阀门、管件和仪表等表示出来。
4.27工艺管道及仪表流程图（PID）一般以工艺装置的主项（工段或工序）为单元绘制。
4.28初步设计阶段和施工图设计阶段都要绘制PID。
作为正式设计成果编入设计文件，供后续设计、施工、安装的依据和指导生产运行。
4.29PID一般由物料流程、图例、图签、图框四部分组成。
4.30PID中物料流程包括哪些部分？
①设备示意图；
②设备流程号；
③物料及水、汽、真空、压缩空气、冷凝剂等管线和流动方向；
④管线上阀门等；
⑤设备及管道上的附件；
⑥计量—控制仪表；
⑦必要的文字注解（如：
物料名称、设备名称、物料来自何处和趋向何处、三废及半成品、副产品的去向等）。
4.31在工艺管道及仪表流程图中要画出设备的图例。
设备管口一般不予画出，若要画出，可用单线表示，设备上的传动装置应简单示意画出。
4.32画出离心泵、固定床反应器、列管换热器的图例。
4.33设备位号应标注几个部分？
举例说明。
设备位号应标注四个部分，即设备分类代号、主项号、设备顺序号、相同设备的尾号。
主项代号（常为设备所在车间、工段的代号）采用两位数字（01～99），如不满10项时，可采用一位数字。
两位数字也可按车间（或装置），工段（或工序）划分。
设备顺序号可按同类设备各自编排序号，也可综合编排总顺序号，用两位数字表示（01～99）。
相同设备的尾号是同一位号的相同设备的顺序号，用A、B、C……表示，也可用1、2、3……表示。
设备位号在流程图、设备布置图和管道布置图上标注时，要在设备位号下方画一条位号线，线条为0.9或1.0mm宽的粗实线。
如：
4.34设备位号可在流程图中的什么地方标注？
一种是标在流程图的下方或上方，排列整齐，并尽可能正对设备（常用）。
位号线上方标注设备位号，下方是设备名称。
当几个设备垂直排列时，设备的位号和名称可以由上而下按顺序标注，也可以水平标注。
另一种是在设备图形内部或近旁仅标注设备位号。
4.35辨识正误
热水箱V0518（对）分离器R-510（错！
）应为V0510
4.36在PID中经常将设备（机器）的位号、名称标注在图的下方或上方，并尽可能正对设备。
需要保温或伴热的设备（机器）要在其相应部位画出一段隔热层图例或一段伴热管。
4.37在下列流程图中标注设备位号
4.38填表
设备类别
代号
设备类别
代号
塔
T
火炬、烟囱
S
泵
P
容器（槽、罐）
V
压缩机、风机
C
起重运输设备
L
换热器
E
计量设备
W
反应器
R
其它机械
M
工业炉
F
其它设备
X
4.39工艺管道及仪表流程图中的管道应标注几个部分？
管道及仪表流程图的管道应标注四个部分，即管道号（管段号）（由三个单元组成）、管径、管道等级和隔热或隔声，总称为管道组合号。
管道号和管径为一组，用一短横线隔开;管道等级和隔热为另一组，用一短横线隔开，两组间留适当的空隙。
一般标注在管道的上方。
4.40解释RW0310—50A1A—H
RW流体代号，表示该流体为新鲜水；0310为管道号（03为主项号，10为同类管道编号）；50为管子的公称直径，A1A为管道等级代号（第一个A是管道压力等级代号，1序号，后一个A是管道材料代号，为铸铁及硅铸铁）；H为隔热代号。
4.41标注（下列管道上安装了一个就地取样分析点）
4.42写出下列物料代号
工艺空气PA工艺气体PG工艺液体PL
工艺固体PS工艺水PW
空气AR压缩空气CA仪表空气IA
高压蒸汽HS低压蒸汽LS中压蒸汽MS
高压过热蒸汽HUS低压过热蒸汽LUS中压过热蒸汽MUS
蒸汽冷凝水SC伴热蒸汽TS
锅炉给水BW消防水FW软水SW
循环冷却水（回）CWR循环冷却水（上）CWS
热水（上）HWS热水（回）HWR原水、新鲜水RW
生活废水WW饮用水、生活用水DW
排液、导淋DR放空VT
4.43将下列管道标注改为HG20519.5—92所规定的标注。
100GW—2003A2H1应该为VT0203—100A2A—H
4.44画出
4.45标注
集中仪表盘面安装仪表，被测参数：
温度，仪表功能：
记录或打印、报警。
4.46按HG20519.3—92的规定画出下列阀门、管件的图例。
闸阀
截止阀
球阀
蝶阀
减压阀
旋塞阀
角式弹簧安全阀
隔膜阀
三通旋塞阀
四通旋塞阀
角式重锤安全阀
升降式止回阀
旋启式止回阀
疏水器
放空帽
放空管
第七章
7.1布置设计包括哪几部分？
包括车间布置设计和管道布置设计，车间布置设计分初步设计和施工图设计两个阶段，而管道布置设计属于施工图设计的内容。
7.2车间布置设计的目的。
目的是对厂房的配置和设备的排列作出合理的安排，并决定车间、工段的长度、宽度、高度和建筑结构形式，以及各车间之间与工段之间的相互联系。
7.3车间布置设计的主要任务。
1、按《药品生产质量管理规范》确定车间各工序的洁净等级和确定车间的火灾危险类别、爆炸与火灾危险性场所等级及卫生标准。
2、生产工序、生产辅助设施、生活行政辅助设施的平面、立面布置。
3、车间场地和建筑物、构筑物的位置和尺寸。
4、设备的平面、立面布置。
5、通道、物流运输系统设计。
6、安装、操作、维修的平面和空间设计。
或见“化工设计/张颖编”P
7.4车间厂房布置过于宽敞或紧凑时有何后果？
过于宽敞会增加厂房的占地面积和建筑面积，以及安装管路的用材等，这将增加建筑投资；过于紧凑会影响今后的安装、操作、检修等工作，严重时会导致生产事故的发生。
7.5车间布置设计应注意哪些问题？
1、本车间与其他车间及生活设施在总平面的位置上，力求联系便捷。
2、满足生产工艺及建筑、安装和检修要求。
3、合理利用车间的建筑面积和土地。
4、车间劳动保护、安全卫生及防腐蚀措施。
5、人流、物流分别独立设置，避免交叉往返。
6、对原料药车间的精、烘、包工序以及制剂车间的设计，应符合GMP要求。
7、要考虑车间发展的可能性，留有发展空间。
8、厂址所在区域的气象、水文、地质等情况。
7.6车间布置设计常用的设计规范和规定。
设计依据包括中华人民共和国卫生部《药品生产质量管理规范》（1998年修订）、国家医药管理局《医药工业洁净厂房设计规范》（1997）、中华人民共和国国家标准《洁净厂房设计规范》GBJ73－84、《建筑设计防火规范》、《工业企业照明设计规范》、《工业企业采暖通风和空气调节设计规范》、《建筑给排水设计规范》、《工业企业噪声卫生标准》、《工业“三废”排放标准》等。
7.7车间布置设计的基本条件。
见“化工设计/张颖编”P221中部
7.8车间布置设计的基本依据。
（1）车间外部资料包括：
Ａ、设计任务书；
Ｂ、设计基础资料，如气象、水文和地质资料；
Ｃ、本车间与其他生产车间和辅助车间等之间的关系；
Ｄ、工厂总平面图和厂内交通运输。
（2）车间内部资料包括：
Ａ、生产工艺流程图；
Ｂ、物料计算资料，包括原料、半成品、成品的数量和性质，废水、废物的数量和性质等资料；
Ｃ、设备设计资料，包括设备简图（形状和尺寸）及其操作条件，设备一览表（包括设备编号、名称、规格型式、材料、数量、设备空重和装料总重，配用电机大小、支撑要求等），物料流程图和动力（水、电、汽等）消耗等资料；
Ｄ、工艺设计部分的说明书和工艺操作规程；
Ｅ、土建资料，主要是厂房技术设计图（平面图和剖面图）、地耐力和地下水等资料；
Ｆ、劳动保护、安全技术和防火防爆等资料；
Ｇ、车间人员表（包括行管、技术人员、车间分析人员、岗位操作工人和辅助工人的人数，最大班人数和男女的比例）；
Ｈ、其它资料。
7.9化工厂的车间布置比较复杂细致，其涉及的内容较多。
为了使车间布置做到：
技术先进、经济合理、操作维修方便、设备排列简洁、紧凑、整齐、美观。
必须从工艺、操作、安全、维修、施工、经济、美观及扩建上考虑。
或见见“化工设计/张颖编”P221下部
7.10车间布置应遵循的原则。
1、符合生产工艺要求
2、符合生产操作要求
3、符合设备安装、检修的要求
4、符合厂房建筑要求
5、符合节约建筑投资的要求
6、符合安全、卫生和防腐蚀的要求
7、符合生产发展的要求
设备布置设计的基本要求：
（1）满足GMP的要求
（2）满足工艺要求
（3）满足建筑要求
（4）满足安装和检修要求
（5）满足安全和卫生要求
（6）设备的露天布置（或满足发展要求）
7.11一般来说，凡计量设备、高位槽应布置在厂房的最高层；主要设备，如反应器、啤酒厂的糖化锅、煮沸锅等布置在中层；而储槽、大的发酵罐和振动剧烈的压缩机、鼓风机等重型设备布置在底层。
7.12每个设备都要考虑一定的地位，包括：
设备本身所占的地位、设备附属装置所占的地位、操作地位、设备检修拆卸地位以及设备与设备、设备与建筑物间的安全距离等。
7.13凡属相同的几套设备或同类型的设备或操作性质相近的有关设备，应尽量集中布置，使之彼此靠近，以便统一管理，集中操作，方便维修及部件的互换等。
例如塔设备、热交换器、泵成组布置在一起。
7.14发酵工厂有许多设备通过楼层安装。
例如：
反应釜、塔式设备等，都是一半在楼上，一半在楼下。
酒精厂的蒸馏塔，酒精厂、味精厂、柠檬酸厂、酶制剂厂和酒精厂的发酵罐，酒精厂的糖化设备、酒母设备都是一半在楼下，一半在楼上。
7.26单层厂房的跨度最好不要超过18m。
跨度在18m（包括18m）以下时，应采用3m的倍数，即18m、15m、12m、9m、6m等。
目前最常用的跨度一般有9m、12m、15m、18m、24m、30m、36m，可根据实际选用。
7.28柱网是指柱子的纵向和横向定位轴线垂直相交，在平面上排列所构成的网络线。
柱网是用来表示厂房跨度和柱距的。
一般单层、多层厂房都宜用6×6m的柱网。
如因生产和设备上的要求最好不超过12m，否则会增加建筑结构的复杂性和造价。
7.29画出方格式柱网图。
7.30画出内廊式柱网图。
7.31厂房的立面布置，在满足生产工艺、设备布置的前提下，力求简化，要充分利用厂房的空间，做到既经济合理，施工容易，又能充分满足采光、通风等要求。
7.32发酵工厂的长房可分为几种形式？
其外形一般有长方形、正方形、L型、T型和U型等。
其中以长方形最常采用。
长方形便于总平面图的布置，节约用地，有利于设备排列，缩短管线，便于安排进出口和交通，有较多可供自然采光和通风的墙面，而且采用结构的统一模数，造价低、施工快。
7.33厂房的层次、高度主要取决于什么？
主要取决于工艺流程和设备高度的需要。
7.34单层厂房的特点
（1）可设计成大跨度厂房，柱子少，分隔房间灵活紧凑，节约面积，便于以后工艺变更新设备或进一步扩大产量。
（2）外墙面积小，能耗少，受外界污染也少。
（3）车间可按工艺流程最合理布置，做到布置紧凑而又减少交叉污染机会。
（4）投资少、施工周期短，尤其对地质条件较差地区，厂房的基础容易处理。
（5）原料、包装材料及成品有条件机械化运输。
（6）不足的是占地面积大，适合厂区面积大的药厂。
7.35厂房内地面应高于室外地面，可防止雨水流入厂房。
一般室内地面应高出室外地面150mm。
室内与室外之间地面要经过一个缓坡。
7.36工业厂房大多采用单层或多层的排架结构或框架结构。
目前，单层厂房多用钢筋混凝土排架结构。
跨度可超过30m，高度可达20~30m，吊车吨位可达150t。
7.37框架结构是由横梁和立柱所组成。
框架可以是等跨的或不等跨的，层高可以相等或不相等。
框架可分为现浇式、装配式及装配整体式三种。
7.38工业厂房按承重结构的形式可分为几种？
混合结构、钢筋混凝土结构、钢结构。
7.41~7.55见“发酵工厂工艺设计概论/吴思方编”P154~166
7.56设备布置设计的任务（或内容）。
1、确定各个工艺设备在车间平面的、立面的相对位置；
2、确定某些在工艺流程图中一般不予表达的辅助设备或公用设备的位置；
3、确定供安装、操作与维修的通道系统的位置与尺寸；
4、在上述各项的基础上确定建筑物与场地的尺寸；
5、其他（如升降间等）。
7.57在设备布置设计中，一般应提供哪些图样？
⑴设备布置图表示车间或工段的生产和辅助设备在厂房建筑内外安装布置的图样。
⑵首页图车间内设备布置图需分区绘制时，提供分区概况。
⑶设备安装样图（支架、吊架、挂架、操作平台、钢梯等）
⑷管口方位图
7.58设备布置图是按照正投影原理绘制的。
设备布置图包括如下几方面内容：
一组视图、尺寸及标注、安装方位标、附注说明和标题栏。
7.60设备布置图的图幅一般采用A1，不宜加长加宽。
常用1∶100的比例，也可采用1∶200或1∶50的比例。
设备布置图中标注的标高坐标以m为单位，小数点后取三位，至mm为止，其余的尺寸一律以mm为单位，只注数字，不注单位。
在标题栏中分为上下两行的标注图名，上行写“××××设备布置图”，下行写“EL×××．×××平面”或“×—×剖视”。
7.61按照HG20519.28—92规定，设备布置图、设备管口方位图中设备轮廓的图线宽度0.9~1.2mm、设备支架、设备基础的图线宽度0.5~0.7mm、设备的中心线、厂房建筑的轮廓线、柱号圆圈、尺寸线、安装方位标中心线等的图线宽度0.15~0.3mm。
7.62按照HG20519.28—92规定，设备布置图中的所有文字（包括汉字、数字）书写必须字体端正，笔画清楚、排列整齐、间距均匀、粗细均匀。
应符合国标GB4457.3中的要求。
汉字要尽可能写成长仿宋体或（至少）写成正楷体（签名除外）。
并要求以国家正式公布的简化字为标准，不准任意简化、杜撰。
外文字母必须全部大写，不得书写草体。
7.63填表
书写内容
推荐字号（mm）
书写内容
推荐字号（mm）
图标中的图名及视图符号
7
图纸中数字及字母
3、3.5
工程名称
5
图名
7
文字说明
5
表格中文字
5（格子小于6时3.5）
7.64设备布置图一般只绘平面布置图。
当厂房为多层时，应分别绘出各层的平面布置图，即有几层则绘制几张设备平面布置图。
如在同一张图上绘制几层平面图时，应从最底层平面开始，也就是从EL100.000平面开始画起，在图纸上由下至上，由左到石顺序排列，并在平面图的下方注明EL×××.×××平面，在EL×××.×××平面下画一粗线。
如：
“EL100.000平面”，“EL105.000平面”等。
7.65在剖视图下方应注明相应的剖视名称，如“A—A（剖视）” ，“B—B（剖视）”……或“I—I （剖视）”，“II —II（剖视）”……等。
并在剖视名称下画一粗线，如“A—A剖视”。
剖视的名称在同一张图纸内不得重复。
剖视图与平面图可以画在同一张图纸上。
先画平面图，按标高由下至上，由左到石顺序画；后画剖视图，则按剖视顺序，从左至右、由下而上顺序排列。
7.66在设备布置图中，建、构筑物用细线画出，即线宽为0.15~0.3mm。
墙、柱等结构，要按建筑图要求用细点划线画出建筑定位轴线，即中心线。
设备布置情况是设备布置图的主要表达内容。
图上的设备要有粗线按比例画出其外形。
其基础、支架等用中粗线按比例画出其外形。
位于厂房外
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