板蓝根物料衡算.docx
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板蓝根物料衡算
年产1.5亿袋板蓝根颗粒剂车间工艺设计
一次水提岗位物料衡算
根据工艺,板蓝根药材:
颗粒剂=1.4:
1
进料:
则日板蓝根药材质量=日板蓝根颗粒产量×1.4
=4.54×1.4=6.356吨
则一次水提用水量=日板蓝根药材质量×6倍
=6.356×6=38.136吨
出料:
则一次煎煮液质量=日板蓝根药材质量+一次水提用水量
=6.356吨+38.136吨=44.492吨
表一一次水提岗位物料平衡表
进料
出料
名称
质量(吨)
百分比(%)
名称
质量(吨)
百分比(%)
药材
6.356
一次煎煮液
44.492
水
38.136
合计
44.492
100
合计
44.492
100
一次过滤岗位物料衡算
进料:
一次煎煮液=44.492吨
出料:
设或查得总有效成分:
辅药=1:
2
设一次过滤收率为67%,二次过滤收率为67%,其余岗位收率为100%
则总收率为89%
一次药液中总有效成分量=日板蓝根药材中总有效成分量×一次过滤收率
=1.70×0.67=1.139吨
设总杂蛋白为中有效成分的1%
一次药液中总杂蛋白=日板蓝根药材中总有效成分量×总杂蛋白为总有效成分的含量×一次过滤收率
=1.70×0.01×0.67=0.01139吨
设一次过滤时,药渣带走水量为30%
则一次药液中水量=一次水提用水量×(1-一次过滤药渣带走水含量)
=38.136×(1-30%)=26.695吨
一次药渣中总有效成分量=日板蓝根药材中总有效成分量×(1-一次过滤收率)
=1.70×(1-0.67)=0.561吨
一次药渣中总杂蛋白=日板蓝根药材中总有效成分量×总杂蛋白为总有效成分的含量×(1-一次过滤收率)
=1.70×0.01×(1-0.67)=0.00561吨
则一次药渣中水量=一次水提用水量×一次过滤药渣带走水含量
=38.136×30%=11.44吨
则一次药渣中干渣=一次煎煮液-一次药液-(一次药渣中总有效成份+一次药渣中总杂蛋白+一次药渣中水量=4.64吨
表2一次过滤岗位物料平衡表
进料
出料
名称
质量(吨)
百分比(%)
名称
质量(吨)
百分比(%)
一次煎煮液
44.492
一次
药渣16.64661
总有效成分
0.561
总杂蛋白
0.00561
水
11.44
干渣
4.64
一次药液27.84539
总有效成分
1.139
总杂蛋白
0.01139
水
26.695
合计
44.492
100
合计
44.492
100
二次水提岗位物料衡算
进料:
一次药渣=16.64661
二次水提用水量=日板蓝根药材重量×4倍=6.356×4=25.424吨
出料:
二次煎煮液=一次药渣+二次水提用水量
=16.64661吨+25.424吨=42.07061吨
表3二次水提岗位物料平衡表
进料
出料
名称
质量(吨)
百分比(%)
名称
质量(吨)
百分比(%)
一次药渣
16.64661
二次煎煮液
42.07061
二次水提用水
25.424
合计
42.07061
100
合计
42.07061
100
二次过滤岗位物料衡算
进料:
二次煎煮液=42.07061
出料:
二次药液中总有效成分量=日板蓝根药材中总有效成分量×(1-一次过滤收率)×二次过滤收率
=1.70×(1-0.67)×0.67=0.37587吨
二次药液中总杂蛋白=日板蓝根药材中总有效成分量×总杂蛋白为总有效成分的含量×(1-一次过滤收率)×二次过滤收率
=1.70×0.01×(1-0.67)×0.67=0.0037587吨
由于一次过滤时,一次药渣已被水饱和,故二次药渣中水量不变
则二次药液中水量=二次水提用水量=25.424吨
则二次药渣中总有效成分量=日板蓝根药材中总有效成分量×(1-一次过滤收率)×(1-二次过滤收率)
=1.70×(1-0.67)×(1-0.67)=0.18513吨
二次药渣中总杂蛋白=日板蓝根药材中总有效成分量×总杂蛋白为总有效成分的含量×(1-一次过滤收率)×(1-二次过滤收率)
=1.70×0.01×(1-0.67)×(1-0.67)=0.0018513吨
则二次药渣中水量=一次药渣中水量=11.44吨
则二次药渣中干渣=一次次药渣中干渣=4.64吨
表4二次过滤岗位物料平衡表
进料
出料
名称
质量(吨)
百分比(%)
名称
质量(吨)
百分比(%)
二次煎煮液
42.07061
二次
药渣16.2670
总有效成分
0.18513
总杂蛋白
0.0018153
水
11.44
干渣
4.64
二次药液25.8036
总有效成分
0.37587
总杂蛋白
0.003759
水
25.424
合计
42.07061
100
合计
42.07061
100
浓缩岗位物料衡算
进料:
进料量=一次药液+二次药液=27.84539+25.8036=53.64899
出料:
根据工艺,浓缩液含200%水,即浓缩液含水2/3
设浓缩蒸发水量为X
X=49.05902
则浓缩液中含水量=一次药液中水量+二次药液中水量-蒸发水量
=3.05998
则浓缩液中总有效成分量=一次药液中总有效成分量+二次药液中总有效成分量
则浓缩液中总杂蛋白量=一次药液中总杂蛋白量+二次药液中总杂蛋白量
表5浓缩岗位物料平衡表
进料
出料
名称
质量(吨)
百分比(%)
名称
质量(吨)
百分比(%)
一次药液27.84539
总有效成分
1.139
浓缩液4.5900
总有效成分
1.51487
总杂蛋白
0.01139
总杂蛋白
0.0151487
水
26.695
水
3.05998
总杂蛋白
0.003759
蒸发水
49.05902
合计
53.64899
100
合计
53.64899
100
醇沉岗位物料衡算
进料:
设加90%乙醇y吨,根据工艺使醇沉液含醇量为60%
y=9.18
进料中y吨90%乙醇含水量=y×10%=0.918
进料量=浓缩液+90%乙醇=4.5900+9.18=13.77
表6醇沉岗位物料平衡表
进料
出料
名称
质量(吨)
百分比(%)
名称
质量(吨)
百分比(%)
浓缩液4.5900
总有效成分
1.51487
上清液
13.7549
总有效成分
1.51487
总杂蛋白
0.0151487
乙醇
8.262
水
3.05998
水
3.97798
90%乙醇
9.18
水
0.918
总杂蛋白
0.0151487
乙醇
8.262
合计
13.77
100
合计
13.77
100
收膏岗位物料衡算
进料:
上清液=13.7549
出料:
设上清液中乙醇全部以95%乙醇蒸发掉,设95%乙醇中含水为Z
Z=0.4348
按照工艺,蒸完95%乙醇后,再浓缩至稠膏含水为20%,而稠膏=总有效成份+水
则设稠膏中含水为W
W=0.3787
则蒸完95%乙醇后,需再浓缩蒸发水量
=上清液中水量-95%乙醇中含水量-稠膏中含水量
=3.97798-0.4348-0.3787=3.16448
表7收膏岗位物料平衡表
进料
出料
名称
质量(吨)
百分比(%)
名称
质量(吨)
百分比(%)
上清液
13.7549
总有效成分
1.51487
95%乙醇
水
0.4348
乙醇
8.262
乙醇
8.2612
水
3.97798
稠膏
总有效成分
1.51487
水
0.3787
再浓缩蒸发水量
3.16448
合计
13.75
100
合计
13.75
100
制粒岗位物料衡算
进料:
进料量=稠膏+辅料(糊精和蔗糖)+乙醇
设或查得总有效成份:
辅药=1:
2
则辅药=2×稠膏中总有效成份=2×1.51487=3.02974
出料:
板蓝根粗粒
较核:
由于后面收率为100%,故最终制粒烘干后总有效成份量=稠膏中总有效成份量=1.51487
而最开始推得日板蓝根颗粒产量=4.54吨/天
因此总有效成份量=4.54×(1/3)=1.5133
误差不大。
设备计算与选型
Vd——根据生产任务,通过物料衡算确定的每天处理物料量,m3/d
Va——设备的名义容积,m3;
Vp——设备的有效容积,m3;
ε=
——设备的装料系数
τ——设备每一生产周期的持续时间,h(生产过程的持续时间τ包括反应时间τ1和辅助过程时间τ2)
a——每天总的操作批数;
β——每天每台设备的操作批数;
np——需用设备台数
n——实际安装的设备台数
δ——设备生产能力的后备系数,%
实际上,往往由于设备的检修及其他原因,不能连续地进行生产,因此,还得考虑设备的后备系数δ,故实际安装的设备台数为:
对于不起泡沫的物理或化学过程,一般装料系数=0.7~0.8
对于沸腾的或有泡沫产生的物理或化学过程,一般装料系数=0.4~0.6
流体的计量及储存设备,一般装料系数=0.85~0.9
(1)水提罐:
依据《药厂反应设备及车间工艺设计》第二章中的有关搅拌器的知识来选搅拌器。
所收集的工艺数据如下:
根据药典,共加水煎煮板蓝根两次,第一次2小时,第二次1小时,辅助提取时间1小时,因此水提罐的生产周期τ=2+1+1+1=4小时
依据《药厂反应设备及车间工艺设计》P11得:
对同时沸腾和发生泡沫的液体,装料系数ε取0.4~0.6。
此处取0.5。
由物料衡算得:
水提罐一次水提总进料的体积Vd=药材+(一次水提用水量/1.000)=44.492×103L=44.492m3(工业上又称作44.492吨)
注:
计算中固体物料以质量代替体积,忽略密度。
则:
=
=14.83m3
由于二次水提和一次水提在同一水提罐中进行,而由物料衡算得:
水提罐二次水提总进料的体积Vd=42.07061×103L=42.07061m3(工业上又称作42.07061吨),其小于一次水提总进料的体积,因此以一次水提计算结果为标准。
依据《化工工艺设计手册》第三版(下)的内容来选水提罐。
选公称容积为6m3的搪瓷反应罐(L系列),选弯叶涡轮搅拌器,同时可得:
夹套换热面积为3.7㎡,公称直径为1000㎜,搅拌轴的公称直径为65㎜,公称转速为125r/min,搅拌器直径为600㎜=0.6m,罐径为1100㎜
其型号为:
KⅡ0.25-12-GIDYACHG/T2371-1992
则需用设备台数np=14.83m3/Va=14.83m3/6m3=2.5≈3台
其主要参数表如下:
【说明】以下各表中若无特殊说明的其单位均为㎜。
表7-1水提罐的主要参数表
VN
(L)
DN
夹套换热面积(㎡)
质量
(㎏)
D1
D0
dN
H
H0
H1
【核算】
1.装料系数的校核:
因为水提反应在沸腾状态下进行,应在0.4~0.6之间,实际装料系数为:
由
可知
ε=
=0.41,在0.4~0.6之间
∴符合要求
设备
位号
设备名称
公称容积/m3
公称直径/mm
外型尺寸/mm
长×宽×高
数量
材质
备注
Y101
电动机
2
A102
粉碎机
1
不锈钢
P105
离心通风机
1
不锈钢
F103
集粉分级器
1
不锈钢
C106
鼓风机
1
L104
微粉收集器
1
不锈钢
1m3
3
不锈钢
V207
预热罐
1m3
1400
4650
3
不锈钢
E202
冷凝器
2
不锈钢
V201
多功能提取罐
5m3
1600
2
不锈钢
C203
循环空压机
1
不锈钢
P204
泵
4
V205
储罐
4
不锈钢
E301
三效蒸发器
5m3
8350×1650×3650
2
不锈钢
F302
计量罐
1.5m3
1000
2000
4
不锈钢
V303
醇沉罐
5m3
1600
4650
6
不锈钢
E310
冷凝器
2
不锈钢
.2三效蒸发器的初步设计
根据工艺任务F=23000kgf/h,温度为60℃,进入三效的药液初始浓度为10%,完成液浓度为30%
每天24小时,分三班,八小时每班,其中两小时为机动时间,
则加料时间为8-2=6小时,每天共计6×3=18小时,加料量为108.18788t,
蒸发量为W=F(1-W0/W3)=23000(1-0.1/0.3)=15333kg/h
进料温度为60℃,蒸发器中的温度为85℃,
原料液浓度:
10%温度:
50℃焓:
209.34KJ/kg
完成液浓度:
30%温度:
85℃焓:
350KJ/kg
加热蒸汽压力为2.025kg/㎝²(绝压),末效冷凝器中真空度为680mmHg,各效的总传热系数分别为3500w/(㎡•℃)、1450w/(㎡•℃)、725w/(㎡•℃),药液的比热容为4.19kJ/(kg•℃)
水蒸汽的潜热:
γ0=2206.0kJ/kg,
水蒸汽的热焓:
I=2698.1KJ/kg
加热蒸汽量:
D=1[F(i-i0)+W(I-i)]0.97γ0
=[1.6696(350-209.34)+1.5279024(2698.1-350)]/(0.97×2206)
=1.7743069
加热蒸汽经济性:
W/D=1.5279024/1.7743096=0.861125
蒸发器热负荷:
Q=Dγ0=1.7743096×2206.0=3940.7416kw
一效中,药液:
33.0t温度:
85℃
二效中,完成液浓度:
30%温度:
75℃i=300
D=1[F(i-i0)+W(I-i)]0.97γ0
=[1.6696(300-209.34)+1.5279024(2698.1-300)]=1.7710183
W/D=1.5279024/1.7710183=0.8627254
Q=Dγ0=1.7710183×2206.0=3933.4316kw
三效中,完成液浓度30%温度:
65℃i=250
D=1[F(i-i0)+W(I-i)]0.97γ0
=[1.6696(250-209.34)+1.5279024(2698.1-250)]=1.7677296
W/D=1.529024/1.7677296=0.8643304
Q=Dγ0=1.7677296×2206.0=3926.1274
由各效热量衡算式得:
Q1=D1r1=W1r1’+FCp0(t1-t0)
Q2=D2r2=W1r1’=W2r2’+(FCp0-W1Cpw)(t2-t1)
Q3=D3r3=W2r2’=W3r3’+(FCp0-W1Cpw-W2Cpw)(t3-t2)
将已知数据及W3=W-W1-W2=15333-W1-W2代入上三式得
D1=8750kg/hW1=5600kg/hW2=6070kg/hW3=6645kg/h
据此蒸发量选择SJN2000或NS-8000即可
制药工程专业课程设计任务书(第四组)
成员:
_____________________________________________
专业___________班级__________姓名___________
设计题目四:
年处理600吨板蓝根药材的中药提取车间工艺设计
设计内容和要求:
1、按水提醇沉工艺进行设计,考虑提取的前处理;
2、确定并绘制中药提取工艺管道流程;
3、设计说明书里要详细叙述每一个中药提取工艺设备的工作原理、结构组成及关于此设备国内外的现状、研究前沿。
4、物料衡算、能量衡算、设备选型;
5、中药提取车间工艺流程图;
6、紧扣GMP规范要求;
7、编写设计说明书。
设计成果:
1、设计说明书一份,包括工艺概述、物料衡算、工艺设备选型说明、工艺主要设备一览表、每位学生的设备详细综述。
2、带控制点工艺流程图。
3、车间平面布置图。
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