生物工程工厂设计综述

生物工程工厂设计综述

摘要：探究生物工程工厂设计的方法和设计的具体步骤，加强加深对生物工程工厂设计的理解，旨在更深的理解和意识设计工作的重要性，即设计是将科学转化为生产力的重要学科。

关键词：生物工程工厂；设计

生物工程工厂设计是一门以生物工艺学、生物制药学、GMP和工程学及相关科学理论和工程技术为基础，综合性、实践性很强的应用性工程学科，其目的是培养学生具备生物工程工厂设计的工程能力和工程素质，完成工程师的综合性基本训练，其中生物工程工厂设计的任务和目的分别是加建设项目的决策，编制各个阶段设计文件，配合施工和参加验收，进行总结的全过程；作出体现国家有关方针政策，切合实际，安全适用，技术先进，经济效益和环境效益好的设计，为我国社会注意现代化建设服务。

1资料与方法

1.1基本建设程序：

一个新建项目从计划建设到建成投产，按照建设项目发展的内在联系和发展过程，建设程序一般要经历：建设前期、建设期和交付使用期三个阶段。其中建设前期的的工程程序主要有以下几个方面：项目建议书、可行性报告、设计任务书、初步设计、总概算。而项目申请报告主要有项目申请单位情况、拟建项目情况、建设用地及相关规划、资源利用和能源耗用分析、生态环境分析、经济和社会效益分析、建设与实施、结论与建设、等内容。另外可行性研究报告内容主要有根据经济预测、市场预测确定项目建设规模和产品方案；资源、原材料、动力、运输、供水等配套条件及公用设施落实情况等。

1.2厂址选择与工厂总平面设计

厂址的选择主要需要符合工业布局、符合所在地区、城市规划的要求，按照国家有关法律、法规及建设前期工作的规定进行，然后利用各地区的有利条件，避开或克服不利条件；充分利用当地人力、物力、财力和自然资源，环境保护；节约用地，不占用良田及经济效益高的土地，并符合国家现行土地管理、环境保护、水土保持等法规有关规定。其次使企业接近原料、能源产地和产品消费区，消除

不合理运输；总体经济效益好，有利于加快国民经济发展和人民生活的提高。而具体厂址所在地点的选择，则要从场地的自然条件、技术经济条件及所在行业的特点三方面考虑，依次满足相应的条件。

1.3工艺流程设计

工艺流程设计和车间布置设计是工艺设计的两个主要内容，是决定工厂的工艺计算、车间组成、生产设备及布置的关键步骤。工艺流程的设计主要遵循以下几点的原则：1.保证产品质量符合国家标准，外销产品还必须满足销售地区的质量要求。2.尽量采用成熟的先进的技术和设备。3.实施清洁生产，有完善的三废治理措施，以减少或除对环境的污染，并做好三废的回收和综合利用4.确保安全生产，以保证人身和设备的安全5.生产过程尽采用机械化和自动化，实现稳定、高产。而工艺流程的设计主要是以流程图的方式展现的，具体有生产工艺流程示意图、生产工艺流程草图、生产工艺流程图这三个阶段以及带控制点工艺流程图。

1.4设备的设计与选型

对于设备的设计主要按照有工艺计算确定成品量，物料量，耗汽量，耗水量，耗风量，耗冷量等、工艺操作最适的外部条件（温度、压力、真空度等）以及设备的构造类型和性能来进行，其中最重要的是泵以及气体运输设备的选择。泵的选择原则是以流量、扬程装置、（系统）的有效气蚀余量、液面几点最为重要，其中扬程必须留有适当余量，一般为正常需要扬程的1.05~1.1倍。而液面的要求需要介质液面高于泵中心者，应取最低液面；介质液面低于泵中心者，也应取最低液面。气体运输设备中主要有容积式：包括往复式（活塞式、膜式）和回转式（滑片式、螺杆式、转子式）；速度式：包括轴流式、离心式、混流式。而气体输送的主要优点是用负压进料，可实现风选，去除铁、石等杂质；输送系统密闭，防止无聊损失，改善劳动环境；能较好地实现均匀定量输送，方便操作；设备投资费用较少；设备布置简捷，方便。

1.5车间布局的设置

车间布局的设计主要涵盖了两个阶段即初步设计和施工图设计，而初步设计应当包括以下的几点：1确定车间火灾危险类别、爆炸和火灾危险性场所等级、GMP 洁净度等级、卫生级别等；2生产工序、生产辅助设施。生活行政福利设施的平面。立面布置。3车间场地和建筑物、构建物的位置和尺寸；4设备的平面、立面布置；5交通系统、物料运输设计；6安装、操作、维修的平面和空间设计。

另外生物工程车间的设计还应当遵循以下几点1满足生产工艺的要求；2满足生产操作的要求；3满足设备安装、检修的要求；4满足厂房建筑的要求；5满足节约建设投资的要求；6满足安全、卫生和防腐蚀的要求；7满足生产发展的要求。同时还要注意清洁度。清洁度则要符合以下的要求1、合理布局厂房；2、尽量减少建筑面积；3、防止污染或交叉污染；4、合理布置有洁净等级要求的房间；5、符合对生产品种的特殊规定；6、满足生产辅助用室的布置要求；7、室内装修应有利于清洁；8、设置安全出入口；9、设置卫生通道；10、设计物流线路。另外车间布局设计图的主要作用是用来反映生产设备的相互位置及对生产流程的关系，表现车间的面积与空间，生产管理与操作条件，空气洁净度等级以及各工段间的相互关系。在初步设计阶段，设备布置图主要反映设备相互位置和总布局情况，作为施工图设计的基础和依据，供主管部门审查设计方案用。在施工图设计阶段，设备布置图要准确表达全部设备在平面和空间定位尺寸，供施工安装时定位用，并作为管道设计的重要依据。另外，设备布置图是提供设计部门各专业作条件联系用，是辅助专业开展设计的依据。

1.6管道设计

管道设计是用管道把由车间布置固定下来的设备连接起来，使之形成一条完整连贯的生产工艺流程。管道设计要考虑到公称直径、公称压力、局部阻力的计算、自然补偿等方面。

1.7公用工程

公用工程主要包括了给排水工程、供电工程、供热工程、供冷工程、计量检测仪仪表和自动控制系统生物工程工厂的给水范围，包括生产用水、生活用水和消防用水。

1.8清洁生产与末端处理

清洁生产是指不断采取改进设计，使用清洁的能源和原料，采用先进的工艺技术和设施，改善管理、综合利用，从源头消除污染，提高资源利用率，减少或者避免生产、服务和使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。清洁生产对于生物工程工厂来说有着重要的意义，生物工程工厂的污染有着COD（化学耗氧量）浓度高、废水中SS（固体物浓度）浓度高、存在难生物降解和有抑菌作用的抗生素等毒性物质、硫酸盐浓度高、水质成分复杂、

水量周期变化大，且间歇排放，冲击负荷较高等污染特点，所以清洁生产可以有效的降低这些污染的影响。

2讨论

生物工程工厂的设计是一门与该专业人才培养目标紧密结合的实践性很强的学科。其主要包括了生物工程类工厂的基本建设程序，厂址选择，工厂总平面设计，工艺流程设计，工艺计算，设备的设计与选型，车间布置设计，管道设计与布置，公用工程，清洁生产与末端治理等方面，在学好其他基础专业课的前提上对该学科的理解和掌握有着重要的作用，本综述对生物工程工厂的设计过程进行了详细的论述，以提高对设计过程的理解和掌握。