第7章车间布置设计.ppt

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1、,Pharmaceutical Engineering,7.1 概述,7.2 厂房建筑与车间组成,7.3 化工车间的布置设计,7.4 制药洁净车间的布置设计,7.5 设备布置图,第7章 车间布置设计,Pharmaceutical Engineering,7.1.1 车间布置设计的依据 7.1.2 车间布置设计应考虑的因素 7.1.3 车间布置设计的程序 7.1.4 车间布置设计的成果,7.1 概述,Pharmaceutical Engineering,有关的设计规范和规定 有关的设计基础资料,7.1.1 车间布置设计的依据,Pharmaceutical Engineering,有关的设计规范和

2、规定 建筑设计防火规范(GBJ 16-87) 石油化工企业设计防火规定(GB50160-99)、化工企业安全卫生设计标准(HG20571-95)、工业企业厂界噪声标准(GB2348-90) 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规定(GB50058-92) 洁净厂房设计规范(GBJ 73-84) 药品生产质量管理规范(国家药品监督管理局，1998年修订版) 采暖通风和空气调节设计规范(GBJ 19-87)等。,7.1.1 车间布置设计的依据,Pharmaceutical Engineering,有关的设计基础资料： 不同深度的工艺流程图， 如初步设计阶段带控制点的工艺流程图、施工阶段带控制点的工艺流程

3、图。 物料衡算、能量衡算的计算资料和结果， 如各种原材料、中间体、副产品和产品的数量及性质；三废的数量、组成及处理方法；加热剂和冷却剂的种类、规格及用量等。 工艺设备设计结果， 如设备一览表，各设备的外形尺寸、重量、支承形式、操作条件及保温情况等。 厂区的总平面布置示意图， 包括本车间与其它车间及生活设施的联系、厂区内的人流和物流分布情况等。 其它相关资料， 如车间定员及人员组成情况，水、电、汽等公用工程情况，厂房情况等。,7.1.1 车间布置设计的依据,Pharmaceutical Engineering,在进行车间布置设计时，一般应考虑下列因素： 本车间与其它车间及生活设施在总平面图上的位

4、置，力求联系方便、短捷。 满足生产工艺及建筑、安装和检修要求。 合理利用车间的建筑面积和土地。 车间内应采取的劳动保护、安全卫生及防腐蚀措施。 人流物流通道应分别独立设置，尽可能避免交叉往返。 对原料药车间的精制、烘干、包装工序以及制剂车间的设计，应符合药品生产质量管理规范的要求。 要考虑车间发展的可能性，留有发展空间。 厂址所在区域的气象、水文、地质等情况。,7.1.2 车间布置设计应考虑的因素,Pharmaceutical Engineering,收集有关的基础设计资料 确定车间的防火等级 确定车间的洁净等级 初步设计 施工图设计,7.1.3 车间布置设计的程序,Pharmaceutica

5、l Engineering,初步设计的任务 确定生产、辅助生产及行政生活等区域的布局； 确定车间场地及建(构)筑物的平面尺寸和立面尺寸； 确定工艺设备的平面布置图和立面布置图； 确定人流及物流通道； 安排管道及电气仪表管线等； 编制初步设计说明书。,7.1.3 车间布置设计的程序,Pharmaceutical Engineering,施工图设计的任务 确定设备管口、操作台、支架及仪表等的空间位置； 确定设备的安装方案； 确定与设备安装有关的建筑和结构尺寸； 确定管道及电气仪表管线的走向等。,7.1.3 车间布置设计的程序,Pharmaceutical Engineering,初步设计阶段 车间

6、平面布置图 立面布置图 在施工图设计阶段 车间平面布置图 立面布置图,7.1.4 车间布置设计的成果,Pharmaceutical Engineering,7.2.1 建筑的分类,7.2.2 建筑模数,7.2.3 厂房建筑的定位尺寸,7.2.4 常见工业厂房,7.2.5 车间组成和布置形式,7.2 厂房建筑与车间组成,Pharmaceutical Engineering,建筑是建筑物和构筑物的总称。 凡用于人们在其中生产、生活或进行其它活动的房屋或场所，均称为建筑物， 如车间、住宅、教学楼、办公楼、体育馆等； 而人们不在其中生产、生活的建筑，则称为构筑物， 如水塔、烟囱、桥梁等。,7.2.1

7、建筑的分类,Pharmaceutical Engineering,按主要承重结构的材料不同，建筑可分为 砖木结构建筑、 砖混结构建筑、 钢结构建筑、 钢筋混凝土结构建筑等。 按层数不同，可将厂房建筑分为 单层厂房、 多层厂房 混合层数厂房； 将住宅建筑分为 低层(13层)、 多层(46层)、 中高层(79层) 高层(1030层)住宅。,7.2.1 建筑的分类,Pharmaceutical Engineering,建筑模数是建筑的标准尺寸单位。 建筑模数协调统一标准中采用的基本模数为100mm，建筑物的有关尺寸应是基本模数的倍数。 建筑物在水平方向可分别按300、600、1200、1500、30

8、00、6000mm的尺寸进级， 在垂直方向可分别按300、600mm的尺寸进级。 建筑物的柱距、跨度以及门、窗洞口在墙的水平或垂直方向的尺寸等均为300mm的倍数。,7.2.2 建筑模数,Pharmaceutical Engineering,7.2.3 厂房建筑的定位尺寸,柱距,跨度,Pharmaceutical Engineering,厂房的平面形式主要有长方形、 形、 形和 形， 长方形最常用的厂房平面形式，具有结构简单、施工方便、设备布置灵活、采光和通风效果好等优点，适用于中小型车间。 当厂房较长或受工艺、地形等条件所限，厂房的平面形式也可采用 形、 形、 形等特殊形式。,7.2.4 常

9、见工业厂房平面形式,Pharmaceutical Engineering,根据生产工艺要求，工业厂房的层数可以是单层，也可以是多层或单层和多层相结合的形式。一般情况下，单层厂房的投资较少，利用率较高，缺点是占地面积较大。,7.2.4 常见工业厂房层数,(a) 单层厂房 (b) 有天窗的单层厂房 (c) 多层厂房,(d) 有天窗的多层厂房 (e) 有内走廊的多层厂房 (f) 有内走廊及天窗的多层厂房,Pharmaceutical Engineering,一般情况下，单层原料药厂房的宽度不宜超过30m，多层则不宜超过24m。 厂房的常见宽度有9m、12m、15m、18m和24m。 厂房的宽度通常为

10、23跨，柱网按6-6、6-3-6、6-6-6的形式布置，如6-3-6表示厂房有三跨，跨度分别为6m、3m和6m，中间的3m为内走廊的宽度。,7.2.4 常见工业厂房结构尺寸,厂房的长度由生产规模和工艺要求决定，柱距一般为6m。,(a) 方格式柱网,(b) 内廊式柱网,厂房的高度主要取决于工艺设备的布置要求。 考虑工艺设备本身的高度以及生产工艺对设备的位差要求. 对于高温及含有毒气体的厂房，层高还应适当增加。 多层厂房的层高可用5-6m，最低不得低于4.5m。,Pharmaceutical Engineering,车间一般包括生产区、辅助生产区和行政生活区三部分，各部分的组成与产品种类、生产工艺

11、流程、洁净等级要求等情况有关。,7.2.5 车间组成和布置形式 车间组成,Pharmaceutical Engineering,图7-4 一般化工车间的组成,图7-5 制药洁净车间的组成,7.2.5 车间组成和布置形式 车间组成,Pharmaceutical Engineering,车间布置形式可采用集中式或单体式。 若将组成车间的生产区、辅助生产区和行政生活区集中布置在一栋厂房内，即为集中式布置形式； 若将组成车间的一部分或几部分分散布置在几栋独立的单体厂房中，即为单体式布置形式。,7.2.5 车间组成和布置形式 车间布置形式,Pharmaceutical Engineering,7.3 化

12、工车间的布置设计,7.3.1 设备的布置,7.3.2 控制室的布置,7.3.3 非生产区的布置,Pharmaceutical Engineering,1. 设备布置的基本要求,2. 常见设备的布置方法,3. 设备的露天布置,设备布置的任务主要是确定工艺设备的空间位置以及管道、电气仪表管线的走向和位置，为进一步确定建筑物的平面尺寸和立面尺寸提供依据。,7.3.1 设备的布置,Pharmaceutical Engineering,1. 设备布置的基本要求,满足生产工艺要求 设备排列顺序 设备排列方法 操作间距 安全距离 满足安装检修要求 满足土建要求 满足安全、卫生和环保要求,7.3.1 设备的布

13、置,Pharmaceutical Engineering,设备排列顺序 计量罐、高位槽、回流冷凝器等设备可布置在较高层，反应设备可布置在较低层，过滤设备、贮罐等设备可布置在最底层。 设备尽可能按照工艺流程的顺序进行布置，要保证水平方向和垂直方向的连续性，避免物料的交叉往返。 减少输送设备和操作费用，利用厂房的垂直空间布置设备。,1. 设备布置的基本要求,Pharmaceutical Engineering,设备排列方法 根据厂房宽度和设备尺寸来确定。对于宽度不超过9m的车间，可将设备布置在厂房的一边，另一边作为操作位置和通道，如图7-6(a)所示。,图7-6（a） 设备在厂房内的排列方法,1.

14、 设备布置的基本要求,Pharmaceutical Engineering,对于中等宽度(1215m)的车间，厂房内可布置两排设备。两排设备可集中布置在厂房中间，而在两边留出操作位置和通道。也可将两排设备分别布置在厂房两边，而在中间留出操作位置和通道。,图7-6 设备在厂房内的排列方法,1. 设备布置的基本要求,Pharmaceutical Engineering,对于宽度超过18m的车间，可在厂房中间留出3m左右的通道，两边分别布置两排设备，每排设备各留出1.52m的操作位置。,1. 设备布置的基本要求,Pharmaceutical Engineering,操作间距 在布置设备时，不仅要考虑

15、设备自身所占的位置，而且要考虑相应的操作位置和运输通道。有时还要考虑堆放一定数量的原料、半成品、成品和包装材料所需的面积和空间。,1. 设备布置的基本要求,Pharmaceutical Engineering,1. 设备布置的基本要求,Pharmaceutical Engineering,安全距离 设备与设备之间以及设备与建筑物之间还应留有一定的安全距离。安全距离的大小不仅与设备的种类和大小有关，而且与设备上连接管线的多少、管径的大小以及检修的频繁程度等因素有关。设备的安全距离可参考表7-1中的数据选取。,1. 设备布置的基本要求,Pharmaceutical Engineering,凡通过楼

16、层的设备应在楼面的适当位置设置吊装孔。当厂房较短时，吊装孔可设在厂房的一端；当厂房较长(36m)时，吊装孔应设在厂房的中央。多层楼面的吊装孔应在每一楼层相同的平面位置设置，并在底层吊装孔附近设一大门，以便需吊装的设备能够顺利进出。,图7-8 吊装孔及设备运输通道,1. 设备布置的基本要求,Pharmaceutical Engineering,釜式反应器、塔器、蒸发器等可直接悬挂在楼面或操作台上，此时应在楼面或操作台的相应位置预留出设备孔。设备孔可以做成正方形，安装时可将设备直接由设备孔中吊至一定高度后再旋转450放下，使支座支承在楼面或操作台上。穿越楼面或操作台的管道可经方孔角通过，剩余处可辅

17、上防滑钢板。设备孔也可以做成圆形，安装时设备只能由上往下放入设备孔中。空隙d的尺寸一般应比支座下部突出物(含保温层)的最大尺寸大0.10.3m。,图7-9 设备预留孔形成,1. 设备布置的基本要求,Pharmaceutical Engineering,4.满足安全、卫生和环保要求 采光 为创造良好的采光条件，首先应从厂房建筑本身的结构来考虑，以最大限度地提高自然采光效果。为了提高自然采光和通风效果，建筑设计人员可设计出不同的建筑结构形式，特别是形状各异的屋顶结构。,图7-11 厂房的屋顶结构,1. 设备布置的基本要求,Pharmaceutical Engineering,布置设备时，尽可能使操

18、作人员位于设备和窗之间，便于操作人员读取仪表和有关数据。 特别高大的设备要避免靠窗布置，以免影响采光。,图7-12 背光操作示意图,1. 设备布置的基本要求,Pharmaceutical Engineering,通风 自然对流通风 厂房楼板上设置中央通风口，并在房顶上设置天窗，如图所示。中央通风孔不仅可提高自然通风效果，而且可解决厂房中央光线不足的问题。 机械送风和排风,图7-13 有中央通风孔的厂房,1. 设备布置的基本要求,Pharmaceutical Engineering,防火防爆 凡属火灾危险性的甲、乙类厂房(参见第十一章)，必须采取相应的防火防爆措施。 甲类厂房又称为防爆车间，其厂

19、房应是单层的，内部不能有死角，以防爆炸性气体或粉尘的积累。 当甲、乙类厂房与其它厂房相连时，中间必须设置防火墙。车间内的防火防爆区域与其它区域也必须用防火墙分隔开来。 厂房的通风效果必须保证厂房中易燃易爆气体或粉尘的浓度不超过规定的限度。 在防火防爆区域内，要采取措施防止各种静电放电和着火的可能性。,1. 设备布置的基本要求,Pharmaceutical Engineering,环境保护 药品生产中通常要产生一定量的污染物，因此，在设计时要考虑相应的环保设施，以免对环境造成污染。 凡产生腐蚀性介质的设备，其基础及设备附近的地面、墙、梁、柱等建(构)筑物都要采取相应的防护措施，必要时可加大设备与

20、墙、梁、柱等建(构)筑物之间的距离。 对运转时会产生剧烈震动和噪声的设备，应采取相应的减震降噪措施。,1. 设备布置的基本要求,Pharmaceutical Engineering,贮罐(槽),2. 常见设备的布置方法,流体输送设备,釜式反应器,换热器,塔设备,蒸发器,结晶器,过滤设备,干燥设备,Pharmaceutical Engineering,贮罐(槽),图7-14 贮罐的立面布置示意图,2. 常见设备的布置方法,Pharmaceutical Engineering,流体输送设备,泵,风机,压缩机,2. 常见设备的布置方法,Pharmaceutical Engineering,换热器是药

21、品生产中的重要设备之一。换热器的种类很多，如夹套式、套管式、蛇管式、列管式、板式和螺旋板式等，其中以列管式换热器最为常用。 在布置换热器时，应遵循缩短管长和顺应流程的原则。,2. 常见设备的布置方法,换热器,Pharmaceutical Engineering,釜式反应器,(a) 立面布置图,2. 常见设备的布置方法,Pharmaceutical Engineering,(b) 平面布置图 图7-17 釜式反应器布置示意图,2. 常见设备的布置方法,Pharmaceutical Engineering,2. 常见设备的布置方法,1-蒸发器；2-疏水阀；3、5-分离器；4、混合冷凝器； 6-水槽

22、；7-缓冲罐；8-真空泵,结晶器 结晶操作常在带搅拌的结晶釜中进行，因此布置结晶器要考虑安装、检修及拆卸搅拌器所需的面积和空间。 结晶器一般布置在室内，人孔及加料口距操作台的高度应小于1.2m。,Pharmaceutical Engineering,过滤设备,间歇式过滤机,连续式过滤机,离心机,板框压滤机,叶滤机,2. 常见设备的布置方法,干燥设备 干燥设备的种类很多，如箱式干燥器、喷雾干燥器、气流干燥器、流化床干燥器和转筒干燥器等。 箱式干燥器 箱式干燥器是一种典型的间歇式干燥设备，小型的称为烘箱，大型的称为烘房。 在布置箱式干燥器时，干燥器前要留有堆放湿料、干料和进行倒盘、洗盘等操作所需的

23、场地，以及推送物料所需的通道。此外，还应考虑通风和降温措施。,Pharmaceutical Engineering,在车间布置设计中，许多设备如大型贮罐、精馏塔、吸收塔、凉水塔、喷淋式冷却器等都可考虑布置在露天或半露天。某些设备如往复泵、空压机、冷冻机等机械传动设备以及结晶器、釜式反应器等易受气温影响的设备不能布置在露天。 将设备布置在露天或半露天不仅可以减少建筑面积和基建投资，而且有利于通风、防火、防爆和防毒。,3. 设备的露天布置,Pharmaceutical Engineering,(a) 方案I,图7-21 控制室的常见布置方案,7.3.2 控制室的布置,Pharmaceutical

24、Engineering,图7-21 控制室的常见布置方案,(b) 方案II,7.3.2 控制室的布置,车间的辅助生产区和行政生活区统称为非生产区。 生产区常采用单层，而非生产区则可采用多层。 非生产区应布置在生产区的上风向，以减少粉尘和有害气体的危害； 控制室、化验室、办公室、休息室等人流密度较高的房间宜布置在南面，以充分利用阳光； 贮存室、更衣室、浴室、厕所等常布置在北面； 机修室、动力室宜布置在底层； 办公室、会议室、休息室宜布置在楼上。,Pharmaceutical Engineering,7.3.3 非生产区的布置,Pharmaceutical Engineering,图7-22 车间

25、非产区布置的参考方案,一层平面,二层平面,(a) 方案I,7.3.3 非生产区的布置,Pharmaceutical Engineering,一层平面,二层平面,7.3.3 辅助生产区和行政生活区的布置,Pharmaceutical Engineering,(b) 方案II,三层平面,图7-22 车间非产区布置的参考方案,7.3.3 辅助生产区和行政生活区的布置,Pharmaceutical Engineering,7.4.1 车间洁净区域的划分,7.4.2 药品生产对环境的洁净等级要求,7.4.3 制药洁净车间布置的一般要求,7.4.4 制药洁净车间的布置设计,7.4 制药洁净车间的布置设计,

26、Pharmaceutical Engineering,按照洁净等级的不同，车间可分为 一般生产区 对洁净等级不作要求，如化验室、药品的外包装工段等 控制区 洁净等级为10万级或低于1万级，如非无菌原料药的“精烘包”工序、片剂或胶囊生产的全过程等； 洁净区。 洁净等级为1万级或局部100级，如无菌原料药的“精烘包”工序、粉针剂的分装等。,7.4.1 车间洁净区域的划分,98版GMP与10版GMP空气洁净度级别比较,Pharmaceutical Engineering,药品生产对环境的洁净等级要求与药品的品种、剂型和生产特点有关。药品生产的典型工艺流程及对环境的洁净等级要求如图7-237-28所示

27、。,7.4.2 药品生产对环境的洁净等级要求,Pharmaceutical Engineering,尽量减少建筑面积,防止污染或交叉污染,合理布置有洁净等级要求的房间,管道尽可能暗敷,室内装修应有利于清洁,设置安全出入口,7.4.3 制药洁净车间布置的一般要求,Pharmaceutical Engineering,1. 设备的布置及安装,2. 人员净化室、生活室及卫生通道的布置,3. 物料净化室的布置,4. 洁净室内的装修设计,7.4.4 制药洁净车间的布置设计,Pharmaceutical Engineering,片剂生产过程中，粉碎、过筛、造粒、总混、压片等工序的粉尘和噪声较大，车间应按工

28、艺流程的顺序分成若干独立的小室，分别布置各工序设备，并采用消声隔音装置，以改善操作环境。 物料烘箱、干燥灭菌烘箱、灭菌隧道烘箱等设备宜采用跨墙布置，即将主要设备布置在非洁净区或控制区，待烘物料或器皿由此区加入，以墙为分隔线，墙的另一面为洁净区，烘干后的物料或器皿由该区取出。显然，设备的门应能双面开启，但不允许同时开启；设备既具有烘干功能，又具有传递窗功能。,1. 设备的布置及安装,Pharmaceutical Engineering,图7-29 进入非无菌产品或可灭菌产品生产区的人员净化程序 (虚线框内的设施可根据需要设置),人员净化室、生活室及卫生通道的布置,Pharmaceutical E

29、ngineering,图7-30 进入不可灭菌产品生产区的人员净化程序 (虚线框内的设施可根据需要设置),人员净化室、生活室及卫生通道的布置,净化通道和设施,Pharmaceutical Engineering,门厅和换鞋处,外衣存放室,气闸室,缓冲室,空气吹淋室,净化通道和设施,人员净化室、生活室及卫生通道的布置,Pharmaceutical Engineering,图7-31 卫生通道与洁净室的分层布置,人员净化室、生活室及卫生通道的布置,Pharmaceutical Engineering,图7-32 物料净化程序,物料净化室的布置,Pharmaceutical Engineering,

30、照明,紫外灯,其他电气设备,4. 洁净室内的电气设计,Pharmaceutical Engineering,洁净室内的地面可采用水磨石、塑料、耐酸磁板等不易起尘的材料 洁净室内墙常采用彩钢板装饰。 洁净室的门窗材料宜采用金属或金属涂塑料板材，如窗可采用铝合金窗或塑钢窗，门可采用铝合金门或钢板门。,洁净室内的装修设计,Pharmaceutical Engineering,7.5.1 设备布置图的基本构成,7.5.2 设备布置图示例,7.5 设备布置图,Pharmaceutical Engineering,厂房的建筑结构 在设备布置图中应表示出厂房的柱、墙、门、窗、楼梯等主要建筑结构。 设备轮廓

31、设备布置图中所涉及的设备均以相应的主、侧、俯视时的轮廓线表示。 尺寸标注 在设备布置图中应标注出设备、操作台、吊装孔、地坑、地沟等的定位尺寸以及柱网间距。,7.5.1 设备布置图的基本构成,Pharmaceutical Engineering,标题栏 车间的设备布置图通常包括多组平面和立面布置图，因此每张图纸均应在标题栏中注明是车间设备在层或平面上的平面或立面布置图。 设备一览表 在设备一览表中通常应列出设备位号、名称、规格、数量、材质和重量。在设备平面图的设备一览表中，有时也将某些设备的安装标高列出，以省去设备的立面布置图。,7.5.1 设备布置图的基本构成,Pharmaceutical Engineering,现以磺胺脒车间布置为例介绍车间的布置设计。 磺胺脒可用氨苯磺胺与硝酸胍熔融缩合，经精制而得，其反应方程式为,7.5.2 设备布置图示例,缩合釜,溶解釜,碱化釜,过滤器,溶解釜,结晶罐,离心机,氨苯磺胺 硝酸胍 碳酸钠,精制母液,液碱,母液,水 活性炭,过滤器,废渣,精制母液,干燥器,磺胺脒精品,2,2,3,Pharmaceutical Engineering,7.5.2 设备布置图示例,Pharmaceutical Engineering,7.5.2 设备布置图示例,