100t/a医用级羟基磷灰石粉体合成工段设计
学 院 | 化学工程学院 |
专 业 | 化学工程与工艺 |
姓 名 | 刘鹏 |
指导教师 | 王辛龙、杨林 |
学 号 | 1143084029 |
组 员 | 黄炎彬、吴贺轩、祁奥新、杨鹏飞、刘冬霞、彭国赓 |
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第一篇 设计说明书
1.1、设计依据
1.1.1、设计任务书
1.1.2、技术资料（文献、调查报告等）
1.1.3、设计指导思想和设计原则
1.2、市场预测与分析
1.2.1、产品市场情况分析
1.2.2、产品的价格趋势分析
1.2.3、产品代替产品分析
1.2.4、产品风险分析
1.3、产品方案
1.3.1、产品名称和性质
1.3.2、产品的质量规格
1.3.3、产品规模
1.3.4、产品包装方式
1.4、原料中间产品的主要技术规格
1.4.1、原料、辅助原料的主要技术规格
1.4.2、中间产品及成品的主要技术规格
1.5、生产方法和工艺流程
1.5.1、生产方法
1.5.2、主要反应方程
1.5.3、工艺流程
1.5.4工艺方案
1.6、工艺计算
1.6.1、物料衡算
1.6.2、热量衡算
1.7、车间平面布置
1.7.1、水电安装要求
1.7.2、平面布置要求
1.8、产品总体性能与同类产品比较
1.9、三废问题及处理
第二篇 关键设备选型和相关计算
2.1、设备计算及选型
2.2、管道计算
2.3、设备一览表
第三篇 附 录
3.1、PID管道仪表流程图
3.2、PFD流程图
3.3、车间布置图
3.4、物料、热量平衡图
第一篇 设计说明书
1.1 设计依据
1.1.1 设计任务书
（一） 设计基本数据
1、生产规模：100t/a医用级羟基磷灰石粉体
2、年操作日：300天，两班制间歇生产。
3、基本原料
硝酸钙溶液：25%
氨水：17%
磷酸氢二铵溶液：20%
（二） 反应工艺参数
（1）反应
液固比：20:1 反应时间：3小时 料浆比重：1.09
反应温度：85℃ 中和pH: 10.0
（2）分离
反应料浆经沉降后（沉降分离时间：8hr，稠浆比重：1.21），采用离心机分离，分离后所得固相即为医用级羟基磷灰石粉体半成品，含湿量为35%。
（3）中和，分离过程均不考虑机械损失，同时中和过程不考虑水分的蒸发。
1.1.2 技术资料
文献资料
《羟基磷灰石材料制备的研究概况》韩姗姗,何 文,闫顺璞,周伟家,韩秀秀,孙夏囡,田修营，山 东 轻 工 业 学 院 学 报，第23卷 第4期2009年 11月1004-4280(2009)04-0004-05
摘要：羟基磷灰石(HAP)因其高的生物相容性和生物降解性而成为具有代表性的生物活性材料,在近代生物医学工程学科领域受到人们密切关注。本文主要从HAP粉体材料及陶瓷材料的合成方面对HAP生物材料的研究进行综述。同时,对不同的合成制备方法优缺点进行对比分析,从而可根据不同实验条件来选择恰当的实验方案。
《羟基磷灰石生物材料的研究现状、制备及发展前景》于方丽 周永强 张卫珂 马景云，陶瓷，2006．N0．2，
摘要：羟基磷灰石具有良好的生物相容性和生物活性，是较好的生物陶瓷材料。笔者论述了羟基磷灰石生物陶瓷材料的研究现状，同时对羟基磷灰石及其复合生物陶瓷材料的各种制备方法进行了概述，重点研究综合性能优越的羟基磷灰石生物陶瓷材料的制备及发展前
景。
《纳米羟基磷灰石的制备及工艺优化》王 扬, 王宇明, 李海东，长春工业大学学报(自然科学版）第30卷第2期)022*******
摘 要:以Ca(OH)2和H3PO4为原料,采用沉淀法制备了羟基磷灰石纳米粒子(n2HA);讨论了H3PO4的滴加速率、反应时间、反应温度、溶液的pH值、搅拌强度,以及干燥方法对纳米羟基磷灰石结构和性能的影响。利用红外光谱(FTIR)、X2射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析测试手段对产物结构与形貌进行了表征。实验结果表明,溶液在搅拌强度为2000r/min反应10h,并结合冷冻干燥,可得到结晶尺寸小、纯度和分散性较好的纳米羟基磷灰石粒子。
《纳米羟基磷灰石制备工艺的最新研究进展》资文华，孙俊赛，陈庆华，郭旭侠，丑修建，昆明理工大学学报(理3-版) 第28卷第4期 1007—855X(2003)04—0023—04
摘要：简要介绍了羟基磷灰石生物陶瓷的晶体结构和性质，综合论述了纳米羟基磷灰石生物陶瓷的最新制备方法、原理及算工艺过程，同时，指出了目前纳米羟基磷灰石材料中存在的主要问题，并对几种新的制备方法进行了比较分析．
1.1.3 设计依据与设计原则
1.1.3.1设计依据
（1）《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》；
（2）《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国劳动安全法》等相关的国家法律、法规；
（3）《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》（2005年版）及有关专业国家标准；
1.1.3.2 设计原则
（1）认真贯彻落实国家基本建设的有关政策、法规，合理安排建设周期，严格控制工程建设项目的生产规模和投资。
（2）严格遵循现行消防、安全、卫生、劳动保护等有关规定、规范，保障生产安全顺利进行和操作人员的安全。
（3）产品生产和质量指标符合国家及地方颁发的各项相关标准。
（4）注重环境保护，设计中选用清洁生产工艺，在生产过程中减少“三废”排放，同时采用行之有效的“三废”治理措施，严格执行“三废”治理、“三同时”的方针。
（5）坚持体现“社会经济效益、环保效益和企业经济效益并重”的原则，按照国民经济和社会发展的长远规划，行业、地区的发展规划，在项目调查、选择中对项目进行详细全面的论证。
1.2 市场预测与分析
1.2.1产品市场情况分析
由于羟基磷灰石(HA)不但与人体骨骼晶体成分和结构基本一致,而且其生物相容性、界面生物活性均优于医用钛、硅橡胶及植骨用碳材料等植入医用材料,另外有极好骨传导性和与骨结合的能力,无毒副作用,无致癌作用,所以被广泛用作硬组织修复材料和骨填充材料的生理支架以及疾病、意外事故中的骨修复材料。同时，羟基磷灰石具有良好的生物活性,具有特殊的晶体化学特点，是较好的生物材料,被广泛应用于骨组织的修复与替代技术.所以医用级
羟基磷灰石的市场需求量大，医用价值高。
1.2.2产品的价格趋势分析
医用级羟基磷灰石单价1000元/公斤。
产品名称： | 纳米羟基磷灰石 |
产品规格： | 40纳米 |
产品类别： | 医药与生物化工/药用辅料及其他药物 |
产 地： | 江苏南京 |
价 格： | 1000元/公斤 |
备 注： | 平均粒径：≤40nm元素含量：Ca10(PO4)6(OH)2 ≥99.5%重金属≤8ppm砷≤1ppm干燥失重0.59%灼烧失重2.59%白度96PH值7.41盐酸不溶物0.02% |
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1.2.3、产品代替产品分析
骨移植替代品：倍骼生生物活性玻璃
倍骼生(ＰｅｒｉｏＧｌａｓｓ)为一种生物活性玻璃材料,在国外作为异质骨移植材料用于口腔领域,已取得了较好疗效,而国内尚未见报道。我们1997年起,将倍骼生选择性用于口腔内科临床,已随访问6-20个月。
倍骼生呈颗粒状,大小不一,直径90710μ,主要成份为二氧化硅、氧化钙、氧化钠及戊氧磷酸盐。当植入体内与组织液或血液接触后,首先是材料中的钠离子与组织液中的氢离子置换,在材料颗粒表面形成富硅凝胶层,以此为核心,来自于材料或组织液中的钙或磷沉积于此,并有碳酸阴离子掺入,结晶为碳酸羟基磷灰石(ＨＣＡ)层,吸引成骨细胞在此释放有机成份,进而矿化成骨。倍骼生的主要特性就是这种颗粒表面反应持续进行,直到材料中所有的离子均发生交换,直径小于300μ的颗粒一年内即完全反应,大颗粒也会在三年内完全消失
