年产1000t茶多酚生产工艺设计(6)

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初步设计：反应釜的公称体积（120m3）

公称体积V－－罐的筒身（圆柱）体积和底封头体积之和 全体积V0－－公称体积和上封头体积之和 封头体积:

V???4?D2H0?0.15D3 （近似公式）

假设H0D?1.98，根据设计条件反应釜的公称体积为120m3由公称体积的近似公式V???4?D2H0?0.15D3可以计算出罐体直径D=4148㎜，罐体总高度H=2D=234148㎜=8296㎜，查阅文献当公称直径D=4148㎜时，标准椭圆封头的曲面高度h2=0.25D=1037㎜，直边高度hb?40mm，总深度为Hf=1037+40=1077㎜，可得罐筒身高,则此时H0/D=6098/4148=1.47，与工艺要求相符,故可认为D=4148㎜是合适的.搅拌叶直径取Di?1400mm，其中Di/D?1400/3900?0.26，符合Di/D=(0.3-0.4) （1）罐体

考虑压力，温度，腐蚀因素，选择罐体材料和封头材料，封头结构、与罐体连接方式。pH值为4.5，对罐体不会有太大腐蚀，所以罐体和封头都使用16MnR钢为材料，封头设计为标准椭圆封头，因D>500mm，所以采用双面缝焊接的方式与罐体连接。

（2） 罐体壁厚

，取6mm

D－罐体直径（mm） p－耐受压强 (取0.3MPa) φ－焊缝系数，双面焊取0.8

[σ]－设计温度下的许用应力（kgf/cm2）（16MnR钢焊接压力容器许用应力 为150℃，170MPa）

C－腐蚀裕度，当δ －C<10mm时，C＝3mm

（3） 封头壁厚计算

，取9mm。

D－罐体直径（mm） p－耐受压强 (取0.3MPa) y－开孔系数，取2.3 φ－焊缝系数，双面焊取0.8

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[σ]－设计温度下的许用应力（16MnR钢焊接压力容器许用应力为150℃， 170MPa） （4）搅拌器

采用涡轮式搅拌器，选择搅拌器种类和搅拌器层数，根据d确定h和b的值 尺寸：六平叶涡轮式搅拌器已标准化，称为标准型搅拌器；搅动液体的循环 量大，搅拌功率消耗也大；查阅文献可知120m3发酵罐采用6-6-6弯叶式搅拌叶[12] 叶径d?700mm，则可以计算出盘径di?0.75d?525mm，叶高h?0.3d?210mm 叶长b?175mm （5）人孔和视镜

人孔的设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备内部的装置。本次设计只设置了1个人孔，标准号为： 人孔RFⅡ（R2G）450-0.6 HG21522-1995，公称直径450，开在顶封头上，位于左边轴线离中心轴750mm处

视镜用于观察发酵罐内部的情况。本次设计只设置了2视镜，直径为DN80，开在顶封头上，位于前后轴线离中心轴750mm处，标记为视镜Ⅱ PN1.0 DN80 HGJ501-86-17 （6）接口管

以进料口为例计算，

设发酵醪液流速为v?1m/s，2h 排尽。发酵罐装料液体积：V1 =92m3 物料体积流量Q?V1/2h?70/(3600?2)?0.0097m3/s， 则排料管截面积F?Q/v?0.0097/1?0.0097m2，

又F?0.785d2，得d=0.094m，取无缝钢管，查阅资料，平焊钢管法兰HG20593-97，取公称直径100，?107?3.5mm。其他管道也是如此计算。

（7）管道接口 （采用法兰接口）

进料口：直径?107?3.5mm，开在封头上， 排料口：?107?3.5mm，开在罐底； 补料口：?107?3.5mm，开在封头上； 取样口：?107?3.5mm，开在封头上；

（8）仪表接口

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温度计；装配式热电阻温度传感器Pt100型，D＝100mm，开在罐身上； 压力表；

弹簧管压力表（径向型），d1=20mm，精度2.5，型号：Y?250Z，开在封头上；

液位计：采用标准：HG5?1368 型号：R?61 直径：?550(260?14)mm，开在罐身上；

4.2.3冷却面积设计计算

利用经验值计算法：不同规格提取罐的冷却面积如下：

表4-1 TQ罐冷却面积参数

型号\\规格 有效容积/m 冷却面积/m 冷却面积m /有效容积m =Ψ

3

223

TQ-D-1.0

1 0．8 0.8

TQ-D-2.0

2 1 0.5

TQ-D-3.0

3 1 0.33

TQ-D-6.0

6 2 0.33

TQ-D-10.0

10 3 0.3

故提取罐冷却面积取0.4 m2/ m3

由上知填充系数φ=0.8，则每一个120m3的提取罐冷却面积： A= V全φΨ=12030.830。4=38.4 m2

4.3 离心设备

每天处理物料的体积为283.89t，那么每小时处理物料约14.2吨。蝶式离心机生产能力强，某些型号可以实现自动排渣。[17]下表是不同型号碟片分离机的基数参数。

表4-2 碟片分离机的型号和技术规格

转鼓内径/mm 碟片数目/个 转速/(r/min)

DP-400J离心机

400 75-79 6500

D-350离心机

350 80 6000

DH-350自动排渣离心机

350 114 65000

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最大分离因数 碟片锥角 碟片间隙/mm 喷嘴直径/mm 喷嘴数目/个 生产能力/(m3/h) 电机功率/kW

9200 0.6 1.2,1.3 12 12 13

7050 70 0.5 1.0,1.2 8 8 10

80 0.5 12个排渣口

1 7.5

从表4-2中比较可以选择D-350离心机，生产能力大，电机功率低。为符合生产要求，需2台离心机工作。

4.4三级逆流萃取设备

以国家标准来选取中药动态逆流萃取组设备，方便制造、维修并降低了装备的价格，也是中药产业发展的趋势。

三级逆流提取罐组包括三台浸提罐、一套共用的挥发油蒸汽蒸馏装置、三台分过滤器、三台离心泵、一台总过滤及三台提取液中间储罐[18]。

由物料衡算表知，每台浸提罐内投入中药材5557㎏浸提用水83350药材 视密度未知，83350㎏水的体积为83.35m3，考虑到500㎏茶叶体积，浸提罐内物料体积为：V物料=1.1383.35=91.68m3，再考虑罐内一定的空隙，装料系数取0.8，则罐的实际体积为：V=91.68/0.8 =114.6m3

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第五章 车间设计

5.1 车间设计方案

（1）对茶多酚提取工艺的解读和研究； （2）对茶多酚提取工艺的深入理解；

（3）从GMP要求出发，设计出合适的茶多酚提取工艺流程 （4）进行适当的茶多酚提取条件拟定 （5）进行物料衡算等相关计算

（6）根据工艺要求、衡算结果，从多方面考虑选择生产设备 （7）根据GMP要求，利用计算机辅助，设计生产车间布置图 （8）完成相关生产条件的设计

5.2 车间设计要求

车间布置设计是在工艺设计、物料衡算、能量衡算、工艺设备设计等基础上进行的。其目的是为了满足生产工艺及建筑、设备安装和检修的要求；合理利用车间的建筑面积和土地；制定劳动保护、安全卫生及防腐蚀措施；设置分别独立的人流、物流通道，尽可能避免交叉往返；确定车间的洁净等级，使药品的生产符合 GMP 的要求。

5.3 车间总平面设计

GMP 对制药车间的不同区域有两个比较明确的划分概念：一般生产区、控制区和洁净区。一般生产区属非洁净区，控制区是指洁净度在10万级以下的区域，洁净区是洁净度在万级或百级的区域；二是人流、物流要严格分开，也就是要有严格的人流通道和物流通道。在制药车间(制剂室)中，其实存在3种通道，即人流通道、物流通道和工艺走廊。这两类区域的划分与联系是GMP车间(制剂室)布局设计的重要方面。一般生产区、控制区和洁净区是根据药品的质量要求和生产流程对药品质量影响的密切程度确定的。通常情况下，直接影响药品质量的流程段， 洁净标准要求就高， 而不直接影响药品质量的流程段洁净标准要求就低或不要求净化。人流通道、物流通道和工艺走廊的划分是与上述3个区域划分相配套的。[19]

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