生物制药工厂工艺设计PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 生物药物与生物制药的概念 1

1.2 生物制药行业的特征 1

1.3 世界及我国生物制药产业现状 1

1.4 我国生物制药工厂发展概况 2

1.5 生物制药工厂工艺设计和工程设计的概念 3

1.6 生物制药工厂工艺设计的主要内容 4

1.7 生物制药工厂工艺设计的基本过程 4

1.8 生物制药工厂工艺设计的要求 5

1.9 课程目的和学习方法 5

2 生物制药工厂工艺设计的基础 6

2.1 生物制药工厂简介 6

2.1.1 生物制药工厂的特点 6

2.1.2 生物制药工厂包括的专业技术、车间和厂房 6

2.2 生物制药工厂工艺设计的基本知识 7

2.2.1 生物制药工厂工艺设计的土建知识 7

2.2.2 生物制药工厂工艺设计的公用工程知识 10

2.2.3 生物制药工厂工艺设计中的工艺知识 14

2.3 药品生产质量管理规范 15

2.3.1 生物制药工厂洁净厂房的基本特征和要求 16

2.3.2 药品生产洁净室（区）空气洁净度级别的适用范围 16

2.3.3 生物制药工厂洁净厂房环境控制 17

2.3.4 生物制药工厂洁净厂房污染控制 18

2.4 设计管理 25

2.4.1 设计机构 25

2.4.2 ISO 9001—2000质量保证体系 25

2.5 设计部门与其他部门的关系 25

3 生物制药工厂总图设计 27

3.1 厂址选择 27

3.2 总图设计 27

3.2.1 厂区区域划分和车间组成 27

3.2.2 生物制药工厂总图布置的原则及内容 28

3.2.3 建筑物及构筑物的布置 28

3.2.4 运输系统布置 29

3.2.5 厂区管线布置 29

3.2.6 生活设施布置及其他 30

3.2.7 绿化 30

3.3 生物制药工厂总图设计实践 31

3.3.1 基因工程药物生产厂总平面布置图 31

3.3.2 中药生产厂总平面布置图 32

3.3.3 总平面布置效果图 32

4 生物制药工厂工艺设计理论 33

4.1 生物制药工厂工艺设计简介 33

4.1.1 工艺设计的基本要求和原则 33

4.1.2 工艺设计的依据 33

4.1.3 工艺设计的方法和步骤 34

4.1.4 工艺设计规定的内容 34

4.1.5 工艺设计的成果 34

4.2 生物制药工艺流程设计 34

4.2.1 工艺流程的选择 34

4.2.2 生产工艺流程设计 35

4.3 生物制药工厂的定额指标、工作制度及定员 36

4.3.1 各种定额指标的确定 36

4.3.2 工作制度 37

4.3.3 车间劳动定员 38

4.4 车间工艺布置设计 39

4.4.1 车间工艺布置的原则和要求 39

4.4.2 车间工艺布置对土建专业设计的要求 41

4.4.3 车间工艺布置对公用工程各专业设计的要求 42

4.4.4 设备布置的一般方法 43

4.5 车间工艺管道设计 43

4.5.1 工艺管道设计的依据 43

4.5.2 工艺管道设计的内容 43

4.5.3 管道、阀门、法兰及垫片的选用 44

4.5.4 管路的连接 45

4.5.5 发酵系统工艺管道设计 46

4.6 生产辅助设施 50

4.6.1 质量检验 50

4.6.2 实验动物房 51

4.6.3 仓库 54

4.6.4 机修 55

4.7 工艺专业向非工艺专业所提条件的内容 56

4.7.1 土建专业 56

4.7.2 设备专业 57

4.7.3 给排水专业 57

4.7.4 采暖通风专业 57

4.7.5 冷冻专业 58

4.7.6 电气专业 58

4.7.7 自控专业 58

4.7.8 热力专业 58

4.7.9 总图专业 59

4.7.10 外管专业 59

4.7.11 概算专业 59

4.8 生物制药工厂工艺设计各专业之间的关系 59

4.8.1 项目经理与各专业之间的关系 60

4.8.2 工艺与设备专业 60

4.8.3 工艺与自控 60

4.8.4 工艺与土建 60

4.8.5 工艺与公用工程专业 60

4.8.6 土建与公用工程专业 61

4.8.7 土建专业之间 61

4.8.8 公用工程专业之间 61

4.9 工艺专业设计文件校审内容 61

4.9.1 校核内容 61

4.9.2 审核内容 62

4.10 设计说明书工艺部分的内容 62

4.10.1 初步设计说明书 62

4.10.2 施工图设计说明书 63

4.11 消防、职业安全和卫生、环境保护和节能设计 63

4.11.1 消防 63

4.11.2 职业安全和卫生 64

4.11.3 环境保护 66

4.11.4 节能设计 67

4.12 工程经济与概算 67

4.12.1 工程造价和投资估算 67

4.12.2 建设项目经济效果评价方法 69

4.12.3 工程概算书的编制 73

5 生物制药工厂工艺设计通用规定 76

5.1 图线宽度及字体规定 76

5.1.1 图线 76

5.1.2 字体 77

5.2 管道的标注及图例 78

5.2.1 管道的标注 78

5.2.2 图例 81

5.3 设备一览表编制规定 82

5.3.1 范围 82

5.3.2 设备一览表填写内容和要求 82

5.4 设备布置设计施工图内容和深度的规定 83

5.4.1 图面安排及视图要求 83

5.4.2 图面内容及尺寸标注 83

5.4.3 设备布置图绘制要求 84

5.5 管道及仪表流程图 84

5.5.1 说明与分类 84

5.5.2 一般规定 85

5.5.3 工艺管道及仪表流程图的内容 85

5.5.4 辅助系统管道及仪表流程图的内容 87

5.6 管道布置设计施工图内容和深度的规定 87

5.6.1 图幅和比例 87

5.6.2 图例、图线宽度和字体 87

5.6.3 图面的表示 87

5.6.4 管道布置图的内容 88

5.6.5 管道布置图上建（构）筑物应表示的内容 88

5.6.6 管道布置图上设备应表示的内容 88

5.6.7 管道布置图上管道应表示的内容 89

5.6.8 管道布置图上尺寸标注 89

5.6.9 配管中注意的问题 89

5.7 管道布置设计工程规定 90

5.7.1 设计原则 90

5.7.2 管道布置 90

5.7.3 阀门的布置 91

5.7.4 非金属管道和非金属衬里管道 91

5.7.5 安全措施 91

5.8 管道材料设计规定 91

5.8.1 设计条件 91

5.8.2 管道材料等级制定与划分要点 93

5.8.3 腐蚀裕量 93

5.8.4 管径限制 93

5.8.5 端部连接的要求 94

5.8.6 常用组成件选择 94

5.8.7 设计对施工要求 95

5.8.8 管道外防腐涂料的选用要求 96

5.8.9 管道的隔热材料及选用要求 96

6 生物制药工厂工艺与管路系统的计算 97

6.1 工艺计算 97

6.1.1 物料平衡 97

6.1.2 热量平衡 102

6.1.3 车间公用工程用量计算和估算 107

6.1.4 设备选型及其工艺计算 112

6.1.5 通用式发酵罐的工艺计算 118

6.2 管路的计算 121

6.2.1 最佳经济管径的计算 121

6.2.2 管径的计算 121

6.2.3 管系压力损失的计算方法 121

6.2.4 管道的相对输送能力 122

6.2.5 生产车间水、汽等总管直径的确定 122

6.2.6 管道热补偿计算 122

6.2.7 管路附件选型及其计算 124

6.3 工艺过程优化设计和选型 132

6.3.1 最优化基本概念 132

6.3.2 过程优化设计应用案例 133

6.3.3 间歇过程优化设计 136

7 生物药物的生产工艺与设备 140

7.1 生物药物生产的特点 140

7.2 天然药物的生产工艺 140

7.2.1 天然药物化学成分的提取方法 140

7.2.2 植物细胞培养生产天然药物的方法 142

7.3 生物制品的生产工艺 143

7.3.1 生物制品的概念 143

7.3.2 生物制品的分类 143

7.3.3 生物制品的一般生产方法 145

7.3.4 生物制品生产实例——乙肝疫苗的生产 146

7.4 生化与生物技术药物的生产工艺 146

7.4.1 生化与生物技术药物的定义与范围 146

7.4.2 传统生化药物的制备工艺 147

7.4.3 氨基酸类药物的生产工艺 147

7.4.4 多肽与蛋白质类药物的定义及生产工艺 148

7.4.5 酶类药物的生产工艺 149

7.4.6 脂类药物的生产工艺 149

7.4.7 多糖类药物的生产工艺 149

7.4.8 维生素C的生产工艺 149

7.5 抗生素的生产工艺 150

7.5.1 生物催化剂的制备 150

7.5.2 培养基与发酵设备的灭菌 151

7.5.3 无菌空气的制备 153

7.5.4 抗生素的分离与精制或纯化 155

7.6 生物药物生产的常用设备 158

7.6.1 生物反应器 158

7.6.2 固液分离设备 163

7.6.3 膜分离设备 166

7.6.4 多功能提取罐 167

7.6.5 萃取设备 167

7.6.6 真空蒸发设备 170

7.6.7 层析分离设备 172

7.6.8 结晶设备 176

7.6.9 干燥设备 178

7.6.10 分子蒸馏设备 182

8 生物药物生产车间工艺布置 183

8.1 发酵车间工艺布置 183

8.1.1 车间组成 183

8.1.2 车间工艺设备布置 183

8.2 提取车间工艺布置 184

8.2.1 车间组成 184

8.2.2 车间工艺设备布置 184

8.3 口服固体制剂车间工艺布置 185

8.3.1 生产工艺特点 185

8.3.2 车间工艺布置要点 185

8.4 口服液体制剂车间工艺布置 189

8.4.1 口服液体制剂生产工艺特点 189

8.4.2 车间工艺布置要点 190

8.5 小容量注射剂车间工艺布置 193

8.5.1 小容量注射剂生产工艺特点 193

8.5.2 车间工艺布置要点 194

8.6 大容量注射剂车间工艺布置 197

8.6.1 大容量注射剂生产工艺特点 197

8.6.2 车间工艺布置要点 197

8.7 粉针剂、冻干粉针剂车间工艺布置 202

8.7.1 粉针剂、冻干粉针剂生产工艺特点 202

8.7.2 车间工艺布置要点 202

8.8 生物制品生产车间工艺布置 207

8.8.1 生物制品生产工艺流程及环境区域划分 207

8.8.2 生物制品车间生产工艺特点 208

8.8.3 重组药物生产车间工艺布置 209

8.8.4 血液制品生产车间工艺布置 210

8.8.5 人用狂犬病纯化疫苗生产车间工艺布置 211

8.8.6 灭活疫苗生产车间工艺布置 212

8.8.7 卡介菌多糖核酸注射液生产车间工艺布置 213

8.9 综合制剂车间工艺布置 214

8.9.1 综合制剂厂房的结构形式 214

8.9.2 综合制剂厂房车间布置的基本要求 214

9 生物制药工艺用水用气的制备与净化 216

9.1 生物制药工艺用水的制备 216

9.1.1 生物制药对工艺用水的要求 216

9.1.2 饮用水的制备 216

9.1.3 纯化水制备与储存 217

9.1.4 注射用水的质量要求与制备 218

9.1.5 注射用水的储存与输送 219

9.1.6 制药用水系统的消毒和灭菌 222

9.1.7 制药用水分配系统的设计要点 222

9.2 生物药物制剂工艺用气的净化 222

9.2.1 与药品直接接触的干燥用空气的净化 222

9.2.2 压缩空气的净化 222

9.2.3 高纯氮气的制备 226

9.2.4 高纯二氧化碳气体的制备 227

10 生物制药工厂安全与环保设计 228

10.1 工艺过程安全设计的基本要求 228

10.1.1 工艺的安全性 228

10.1.2 防止运转中的事故 228

10.1.3 防止扩大受灾范围 228

10.2 工艺物料的特性及安全设计的要求和措施 228

10.2.1 易燃液体 228

10.2.2 有毒物质 229

10.2.3 受热易分解物质 229

10.2.4 易发生化学反应物质 229

10.2.5 设备和管道的焊接 229

10.2.6 有机物腐蚀 229

10.2.7 自燃性物质 229

10.2.8 忌水性物质 229

10.2.9 危险品库的安全设计 230

10.3 单元操作过程安全设计的要求和措施 230

10.3.1 物料输送 230

10.3.2 加热和冷凝、冷却 231

10.3.3 干燥 231

10.3.4 蒸馏、蒸发 231

10.3.5 粉碎、研磨、筛分 232

10.3.6 过滤 232

10.4 设备的安全设计 232

10.4.1 材料 232

10.4.2 结构强度 232

10.4.3 安全装置 232

10.5 车间及工艺设备布置安全设计 233

10.6 防止误操作的安全要求和措施 233

10.7 管道设计的安全要求和措施 234

10.8 危险废物处理的安全要求和措施 234

10.8.1 采用无废或低废技术 234

10.8.2 危险废物转化和处理 234

10.8.3 消除二次危险源 235

10.9 生物制药工厂工艺中的生物安全设计 235

10.9.1 生物安全的政策和法规 235

10.9.2 生物危害的释放途径 236

10.9.3 生物危害的防护措施 237

10.10 生物制药工业的“三废”治理 238

10.10.1 清洁生产 238

10.10.2 废水治理技术 240

10.10.3 废渣处理技术 242

10.10.4 废气治理技术 243

11 生物制药工厂工艺设计实践 244

11.1 天然药物生产车间工艺设计 244

11.1.1 设计依据 244

11.1.2 产品与产品方案 244

11.1.3 年工作日、班制 244

11.1.4 设计原则 244

11.1.5 生产工艺流程方框图 245

11.1.6 物料计算 245

11.1.7 主要工艺设备选型计算 247

11.1.8 热量衡算 249

11.1.9 工艺设计文件 250

11.2 生化药物生产车间工艺设计 256

11.2.1 设计依据 256

11.2.2 产品名称及设计规模 256

11.2.3 年工作日、班制 256

11.2.4 设计原则 256

11.2.5 工艺流程简述 256

11.2.6 物料平衡 256

11.2.7 工艺设备选型说明 256

11.2.8 公用工程消耗（工艺用） 258

11.2.9 车间布置说明 258

11.2.10 车间管道系统和工艺管道系统 258

11.2.11 车间定员 258

11.3 生物技术药物生产车间工艺设计 260

11.3.1 设计依据 260

11.3.2 产品名称及设计规模 260

11.3.3 年工作日、班制 260

11.3.4 设计原则 260

11.3.5 工艺流程简述 260

11.3.6 原辅料及包装材料消耗 261

11.3.7 主要设备选型 261

11.3.8 车间区域和工艺设备布置 262

11.3.9 车间管道系统和工艺管道系统 263

11.4 抗生素生产车间工艺设计 265

11.4.1 通用式发酵罐设计 265

11.4.2 抗生素发酵车间设计 266

11.4.3 抗生素提取车间设计 273

11.5 生物制药工厂工艺设计 280

11.5.1 工厂组成及总平面布置 280

11.5.2 工艺设计 280

11.5.3 动物房与中心化验室 283

各章复习题 284

参考文献 300