100t/a醫用級羥基磷灰石粉體合成工段設計
學 院 | 化學工程學院 |
專 業 | 化學工程與工藝 |
姓 名 | 劉鵬 |
指導教師 | 王辛龍、楊林 |
學 號 | 1143084029 |
組 員 | 黃炎彬、吳賀軒、祁奧新、楊鵬飛、劉冬霞、彭國賡 |
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第一篇 設計說明書
1.1、設計依據
1.1.1、設計任務書
1.1.2、技術資料（文獻、調查報告等）
1.1.3、設計指導思想和設計原則
1.2、市場預測與分析
1.2.1、產品市場情況分析
1.2.2、產品的價格趨勢分析
1.2.3、產品代替產品分析
1.2.4、產品風險分析
1.3、產品方案
1.3.1、產品名稱和性質
1.3.2、產品的質量規格
1.3.3、產品規模
1.3.4、產品包裝方式
1.4、原料中間產品的主要技術規格
1.4.1、原料、輔助原料的主要技術規格
1.4.2、中間產品及成品的主要技術規格
1.5、生產方法和工藝流程
1.5.1、生產方法
1.5.2、主要反應方程
1.5.3、工藝流程
1.5.4工藝方案
1.6、工藝計算
1.6.1、物料衡算
1.6.2、熱量衡算
1.7、車間平面布置
1.7.1、水電安裝要求
1.7.2、平面布置要求
1.8、產品總體性能與同類產品比較
1.9、三廢問題及處理
第二篇 關鍵設備選型和相關計算
2.1、設備計算及選型
2.2、管道計算
2.3、設備一覽表
第三篇 附 錄
3.1、PID管道儀表流程圖
3.2、PFD流程圖
3.3、車間布置圖
3.4、物料、熱量平衡圖
第一篇 設計說明書
1.1 設計依據
1.1.1 設計任務書
（一） 設計基本數據
1、生產規模：100t/a醫用級羥基磷灰石粉體
2、年操作日：300天，兩班制間歇生產。
3、基本原料
硝酸鈣溶液：25%
氨水：17%
磷酸氫二銨溶液：20%
（二） 反應工藝參數
（1）反應
液固比：20:1 反應時間：3小時 料漿比重：1.09
反應溫度：85℃ 中和pH: 10.0
（2）分離
反應料漿經沉降后（沉降分離時間：8hr，稠漿比重：1.21），采用離心機分離，分離后所得固相即為醫用級羥基磷灰石粉體半成品，含濕量為35%。
（3）中和，分離過程均不考慮機械損失，同時中和過程不考慮水分的蒸發。
1.1.2 技術資料
文獻資料
《羥基磷灰石材料制備的研究概況》韓姍姍,何 文,閆順璞,周偉家,韓秀秀,孫夏囡,田修營，山 東 輕 工 業 學 院 學 報，第23卷 第4期2009年 11月1004-4280(2009)04-0004-05
摘要：羥基磷灰石(HAP)因其高的生物相容性和生物降解性而成為具有代表性的生物活性材料,在近代生物醫學工程學科領域受到人們密切關注。本文主要從HAP粉體材料及陶瓷材料的合成方面對HAP生物材料的研究進行綜述。同時,對不同的合成制備方法優缺點進行對比分析,從而可根據不同實驗條件來選擇恰當的實驗方案。
《羥基磷灰石生物材料的研究現狀、制備及發展前景》于方麗 周永強 張衛珂 馬景云，陶瓷，2006．N0．2，
摘要：羥基磷灰石具有良好的生物相容性和生物活性，是較好的生物陶瓷材料。筆者論述了羥基磷灰石生物陶瓷材料的研究現狀，同時對羥基磷灰石及其復合生物陶瓷材料的各種制備方法進行了概述，重點研究綜合性能優越的羥基磷灰石生物陶瓷材料的制備及發展前
景。
《納米羥基磷灰石的制備及工藝優化》王 揚, 王宇明, 李海東，長春工業大學學報(自然科學版）第30卷第2期)022*******
摘 要:以Ca(OH)2和H3PO4為原料,采用沉淀法制備了羥基磷灰石納米粒子(n2HA);討論了H3PO4的滴加速率、反應時間、反應溫度、溶液的pH值、攪拌強度,以及干燥方法對納米羥基磷灰石結構和性能的影響。利用紅外光譜(FTIR)、X2射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)等分析測試手段對產物結構與形貌進行了表征。實驗結果表明,溶液在攪拌強度為2000r/min反應10h,并結合冷凍干燥,可得到結晶尺寸小、純度和分散性較好的納米羥基磷灰石粒子。
《納米羥基磷灰石制備工藝的最新研究進展》資文華，孫俊賽，陳慶華，郭旭俠，丑修建，昆明理工大學學報(理3-版) 第28卷第4期 1007—855X(2003)04—0023—04
摘要：簡要介紹了羥基磷灰石生物陶瓷的晶體結構和性質，綜合論述了納米羥基磷灰石生物陶瓷的最新制備方法、原理及算工藝過程，同時，指出了目前納米羥基磷灰石材料中存在的主要問題，并對幾種新的制備方法進行了比較分析．
1.1.3 設計依據與設計原則
1.1.3.1設計依據
（1）《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》；
（2）《中華人民共和國環境保護法》和《中華人民共和國勞動安全法》等相關的國家法律、法規；
（3）《化工建設項目可行性研究報告內容和深度的規定》（2005年版）及有關專業國家標準；
1.1.3.2 設計原則
（1）認真貫徹落實國家基本建設的有關政策、法規，合理安排建設周期，嚴格控制工程建設項目的生產規模和投資。
（2）嚴格遵循現行消防、安全、衛生、勞動保護等有關規定、規范，保障生產安全順利進行和操作人員的安全。
（3）產品生產和質量指標符合國家及地方頒發的各項相關標準。
（4）注重環境保護，設計中選用清潔生產工藝，在生產過程中減少“三廢”排放，同時采用行之有效的“三廢”治理措施，嚴格執行“三廢”治理、“三同時”的方針。
（5）堅持體現“社會經濟效益、環保效益和企業經濟效益并重”的原則，按照國民經濟和社會發展的長遠規劃，行業、地區的發展規劃，在項目調查、選擇中對項目進行詳細全面的論證。
1.2 市場預測與分析
1.2.1產品市場情況分析
由于羥基磷灰石(HA)不但與人體骨骼晶體成分和結構基本一致,而且其生物相容性、界面生物活性均優于醫用鈦、硅橡膠及植骨用碳材料等植入醫用材料,另外有極好骨傳導性和與骨結合的能力,無毒副作用,無致癌作用,所以被廣泛用作硬組織修復材料和骨填充材料的生理支架以及疾病、意外事故中的骨修復材料。同時，羥基磷灰石具有良好的生物活性,具有特殊的晶體化學特點，是較好的生物材料,被廣泛應用于骨組織的修復與替代技術.所以醫用級
羥基磷灰石的市場需求量大，醫用價值高。
1.2.2產品的價格趨勢分析
醫用級羥基磷灰石單價1000元/公斤。
產品名稱： | 納米羥基磷灰石 |
產品規格： | 40納米 |
產品類別： | 醫藥與生物化工/藥用輔料及其他藥物 |
產 地： | 江蘇南京 |
價 格： | 1000元/公斤 |
備 注： | 平均粒徑：≤40nm元素含量：Ca10(PO4)6(OH)2 ≥99.5%重金屬≤8ppm砷≤1ppm干燥失重0.59%灼燒失重2.59%白度96PH值7.41鹽酸不溶物0.02% |
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1.2.3、產品代替產品分析
骨移植替代品：倍骼生生物活性玻璃
倍骼生(ＰｅｒｉｏＧｌａｓｓ)為一種生物活性玻璃材料,在國外作為異質骨移植材料用于口腔領域,已取得了較好療效,而國內尚未見報道。我們1997年起,將倍骼生選擇性用于口腔內科臨床,已隨訪問6-20個月。
倍骼生呈顆粒狀,大小不一,直徑90710μ,主要成份為二氧化硅、氧化鈣、氧化鈉及戊氧磷酸鹽。當植入體內與組織液或血液接觸后,首先是材料中的鈉離子與組織液中的氫離子置換,在材料顆粒表面形成富硅凝膠層,以此為核心,來自于材料或組織液中的鈣或磷沉積于此,并有碳酸陰離子摻入,結晶為碳酸羥基磷灰石(ＨＣＡ)層,吸引成骨細胞在此釋放有機成份,進而礦化成骨。倍骼生的主要特性就是這種顆粒表面反應持續進行,直到材料中所有的離子均發生交換,直徑小于300μ的顆粒一年內即完全反應,大顆粒也會在三年內完全消失
