生物工程工厂设计概论

生物工程工厂设计概论第一章绪论教学目的：（1）了解生物工程工厂设计课程目的和任务（2）掌握生物工程工厂设计的内容和组成（3）掌握工厂工艺设计的初步设计阶段的步骤和设计图，了解施工图设计阶段的步骤。第一节工厂设计课程目的与任务一、是一门什么样的课程（1）学习本门课程的基础以生物工程工艺学、生物制药学、GMP（药品生产质量管理规范）和工程学及相关科学理论和工程技术为基础。工程学核心：应用科学和技术的原理，来解决工程问题。（2）本课程的定性：一门综合性、实践性很强的专业课。二、本课程的任务：基本建设的工作程序、设计范围分工和设计基本原理；生产工艺设计规范、基本方法和步骤；画一张带控制点的工艺流程图。重点是发酵工厂和生物制药工厂的工艺设计。毕业设计要求：一般设计范围为车间工艺设计，以初步设计中的工艺设计为主，兼顾部分设备设计。三、如何学好本课程:百年大计、质量第一；理论联系实践；学以致用，用以促学。四、课程目的：培养学生具备生物工程工厂设计的工程能力和工程素质，结合毕业实习和毕业设计，完成工程师的综合性基本训练。两个基本问题(1)一个工程项目的提出:社会发展工业布局市场需要地区和行业发展规划(2)基本建设的程序:建设前期:项目建议书,可行性研究报告,设计任务书初步设计和总概算.建设期：项目的建设施工。生产期第二节项目建议书、可行性研究、设计任务书1、项目建议书：是向国家省、市有关主管部门直接申请工程项目的文件，是设计工作的前奏。主要内容：项目名称、建设项目的依据和必要性。产品方案、市场预测、建设规模和地点的初步设想。资源、建设条件、技术和设备的初步分析。环境保护。投资估算、资金筹措和还贷能力的大体测算。项目实施规划。工厂组织和劳动定员估算。经济效果和社会效益的初步估算。2、可行性研究：由上级主管部门组织，对拟建工程项目的技术性、经济性和工程实施性，进行全面调查、预测、分析和论证，作出是否合理可行的科学评价，写出可行性研究报告。作为编制设计任务书的主要依据。总论：项目背景、投资必要性、经济意义。市场需求预测和建设规模原材料、燃料及资源情况建厂条件和厂址方案设计方案：技术路线、厂址布置、辅助设施、交通环境保护：预测项目对环境影响、三废处理方案企业组织、劳动定员和人员培训。投资估算和资金筹措：（流动资金、资金来源、贷款偿付方式、投资回收期）经济效果和社会效益的评价。（静态分析和敏感性分析）3、设计任务书：在可行性研究的基础上进行编制的指导性文件，是确定基本建设项目，编制设计文件的主要依据。一般包括文件内容和附件两个部分。主要文件内容:建设目的依据,项目名称建设规模,产品方案,生产方法原材料,燃料,动力供应厂址和地点,地理自然条件,交通运输等要求.资源综合利用和三废治理建设工期及设计施工单位投资及劳动定员经济效益和技术水平原有固定资产利用率和生产潜力的发挥.附件内容:原材料供应和原料基地厂址的地形与地势、工程地质、水文、气象和地震等资料。土地使用批准书及能源、交通等协议书有关预测经济效果的资料及计算依据引进设备附国家批准文件和新工艺、新设备鉴定书扩建工程附上厂总平面图及主要设备平衡表。第三节生物工程工厂工艺设计内容和组成1.生物工程工厂设计的主要依据：‘（1）可行性报告以及设计计划任务书（2）项目总负责人下达设计工作提纲和技术决定（3）已经批准的应用新技术试验研究报告和技术鉴定证书2.生物工程工厂总体设计的范围一般包括总平面布置，生产车间，动力车间（锅炉房、变电站、给排水工程等），厂内外运输，自控仪表，空气净化，采暖通风，环境保护工程，福利设施，办公楼，技术经济与概算等单项工程设计。生产工艺设计是总体设计的主导设计。是负责全厂生产工艺流程设计和各车间的设计，向配套专业人员提供设计依据，提出设计要求。3.生物工程工厂工艺设计的组成生产工艺设计：是由工艺设计人员负责全厂生产工艺流程设计和各车间的设计，主导设计并协调各专业设计作用，其他配套设计根据生产工艺的要求进行设计，应该符合工艺技术先进性、经济合理性、安全适用可靠、环境污染程度。非生产工艺设计：(包括土建、采暖、通风、供水、供电、供热）4.两阶段设计：扩大初步设计——施工图设计（1）初步设计（扩大初步设计）在建设前期的总概算前必须完成的。（2）施工图设计在建设期阶段修改初步设计，分批交付施工图纸，修正概算。5.初步设计：初步设计就是根据批准的设计任务书，进行踏勘测量，并编制初步设计文件。是根据选定的设计方案进行更具体更深入的设计。在论证技术可能性、经济合理性的基础上提出设计标准、基础形式、结构方案以及重大技术问题。其设计内容包括总图、运输、工艺、土建、电力、照明、采暖、通风、空调、净化、给排水、动力及设计概算等各专业的设计方案。其设计文件由设计总说明书、设计图纸、主要设备和材料表、工程概算书四部分组成。其设计图纸主要有带控制点工艺流程图和车间设备布置图等。（1）初步设计具体内容：P11一般包括设计的依据和指导思想；建筑规模、产品方案、原材料、燃料和动力的需用量与来源；工艺流程、主要设备选型和配备；主要建筑物、构筑物、公用和辅助设施、生活区建设；占地面积和土地使用情况；总图运输；外部协作配合条件；消防设施、环保措施和抗震设防等；生产组织、劳动定额和主要技术经济指标及分析；建设进度和期限；工程总概算等内容。（2）初步设计步骤（3）初步设计的深度：设计方案的比较选择和确定主要设备和材料的订货土地征用建设投资的控制有关部门的设计审查定岗定编和工人技术培训施工图设计依据施工安装准备和生产准备工作6.施工图设计：施工图设计主要是根据初步设计审定的设计原则，设计方案、技术决定进一步具体和深化，在扩大初步设计的基础上，完善流程图设计和车间布置设计，进而完成管道配置设计和设备、管路的保温及防腐设计，提供满足施工需要的图表资料及施工组织计划等。工艺专业主要内容包括：工艺图纸目录、工艺流程图、设备布置图、设备一览表、非定型设备制造图、设备安装图、管道布置图、管架管件图、设备管口方位图、设备和管路保温及防腐设计等；非工艺专业主要内容包括：有土建施工图、供水、供电、给排水、自控仪表线路安装图等。第二章厂址选择及总平面设计第一节厂址选择在指定的某一地区内，根据新建厂所必须具备的条件，结合发酵工厂的特点，进行详尽的调查勘测工作，就可能建厂的几个厂址的技术经济条件，列出几个方案，进行综合分析比较，从中择优确定厂址。一般包括地点选择（决定方位和自然环境）和场地选择（面积大小、场地外形及技术经济性）。最省的投资费用；按质按量按期完成工厂设计的各项指标；投产后长期生产技术管理；原材料和成品的产供销；国家地区的工业布局和城市规划；企业的发展远景。厂址选择的一般原则：1、自然条件：①地理位置②地形地势与地质③水文与气象④地震2、技术经济条件：①原料供应与产品销售②能源供应③给排水④交通运输⑤节约用地，少用耕地⑥符合城市规划⑦场地有效利用与远景规划⑧基建施工条件⑨环境保护及三废处理第二节工厂总平面设计1、工厂总平面设计：是指工厂中所有建筑物、构筑物、露天堆场、交通运输、工程管线及绿化区等相互位置图的设计。是工厂总体布置的平面设计。一般总平面设计与总平面图的绘制是由专门的总图的专业技术人员负责完成的。2、总平面设计的基本内容：（1）平面布置设计（2）竖向布置设计（3）运输设计（4）管线综合设计（5）绿化设计(1)平面布置：在考虑适应厂区地形的同时，合理地安排全厂的每个厂房、构筑物、原料堆场、道路、工程管线及绿化、美化环境设施等在厂区平面上的相对位置，使其适应生产工艺流程的要求，以及各个车间配合的需要。(2)竖向布置：以工艺为主体，决定建、构筑物的设计标高，使之互相协调，解决地形起伏和雨水排除问题，并据此确定填土和挖土方的工程量。主要目的是既要工艺流程合理顺畅，又要节省土方量，节约投资。(3)运输设计：确定厂内、外的运输方式，并据此进行道路、铁路(厂内专用线)以至码头等的设计。(4)管线综合布置：工艺和水、电、汽等各种工程管线的设计应分别由各部门的专业设计人员负责。但为了合理地布置这些管线，在总平面设计时，必须根据地上、地下各种管线的特点来综合地规定它的标高、位置和占地宽度，使之相互协调，布置得合理而又经济。（5）绿化设计：主要包括绿化方式选择、绿化区布置3、总平面设计的基本要求：1.符合生产流程的要求2.生产主厂房布置厂区中心地带3.地区主风向的影响4.人流货流通道分开，避免交叉5.遵从城市规划的要求6.符合国家有关规范和规定4、一般工厂组成：（1）生产车间：生产成品或半成品的厂内所有工艺生产主要工序部门。（2）辅助车间：协助生产车间正常生产的各生产部门。（酵母回收·、麦糟处理、麦芽贮仓、机修）（3）动力车间：保证生产车间顺利生产及全厂各部门正常工作的部门。（水泵房、空气压缩站、冷冻车间、变电所、仪表维修）（4）行管部门：全厂性行政后勤管理部门，起指挥管理服务的作用。（5）职工宿舍区5、厂区划分：（1）厂前区：行政管理及后勤部门设施（2）生产区：主要车间厂房及辅助车间和少量动力车间设施（水泵房、水塔或冷冻站）（3）厂后区：原料仓库、露天堆场、污水处理站等。（4）左右两侧区：机修、给排水系统、变电所及有关仓库。6、总平面水平布置形式（1）区带式布置形式:以主要车间的定位布置，带起辅助车间和动力车间的逐一布置。（2）周边式布置形式：将生产车间环绕厂区周边从厂大门处布置，带起辅助车间和动力车间逐一相随布置。7、总平面竖向布置形式（1）分离式布置形式：厂房建筑多为单层或二层式，主要车间和辅助车间的厂房或一个车间的各个工序厂房分散布置在划分区片中的布置形式。（2）连续式布置形式：将主要车间和辅助车间的厂房或一个车间的各个工序厂房进行竖向布置，按照合理的工序流程相连接。8、联合式（组合式）布置形式：将水平向与竖向布置结合，总平面设计布置有明显的厂区划分，建、构筑物的疏密合理，妥善处理通风采光和防火卫生安全。9、名词解释：P26①等高线:地面上同高度的各点连接成的封闭理想曲线。②测量坐标网：X、Y坐标系规定南北向增减横坐标X表示，东西向Y表示，作间距为50米或100米的方格网，标定厂址和厂房建筑物地理位置。③建筑施工坐标网：A、B坐标系，厂房的方位与地理坐标系有方位角θ，在总平面设计时，采用厂区、厂房一致的建筑施工坐标网，规定横坐标A，纵坐标B作间距为50米或100米的方格网，标定厂址和厂房建筑施工位置。10、风玫瑰图：即风向频率图。以直角坐标系原点表示厂址地点，坐标分成东、、西、南、北、东北、东南、西南、西北方位表示8个方向风吹向厂址，每个方向风的次数占全年风总次数的百分比为该风向的频率。将个方向风频率按一定比例描点连成一条类似玫瑰花的多边形的封闭曲线成为风玫瑰图。11、地形图:用等高线表示地势变化幅度的图形.所有山峰,低谷等称为地形;所有房屋,公路,道路,寺庙称为地物;通常方向线箭头表示指向北方.第三章工艺流程设计第一节生产方法和工艺流程的选择1、生产方法选择：即工艺路线的选择，选择技术先进，经济合理的工艺路线其依据是：（1）原料来源、种类和性质（2）产品质量和规格（3）生产规模（4）技术水平（5）厂址自然环境（6）经济合理性(7)环境保护2、工艺流程的设计原则（1）保证产品质量符合国家标准。（2）采用成熟、先进技术和设备。（3）减少三废排放，完善治理措施，消除环境污染。（4）确保安全生产，完善安全技术及劳动保护措施。（5）采用机械化和自动化，实现稳产高产。（6）考虑投资资金筹措及投资回收期第二节工艺流程的设计步骤1、工艺流程设计的步骤1）、生产工艺流程示意图这个阶段是定性表明原料转变成产品的路线和顺序、应用过程及设备。生产工艺流程示意图一般由物料流程、图例、标题栏三部分组成．可以用简单设备流程图表示或文字示意图表示。