刘冬霞医用级羟基磷灰石粉体合成工段.doc

2000t/a医用级羟基磷灰石粉体合成工段学院专业姓名指导教师学号组员工艺方案 91.6工艺计算 11物料衡算 111、条件： 11（1）物料浓度及比重 11（2）物性参数 112、物料衡算 11热量衡算 13管道计算 18(1)、反应器管道 18(2)、沉降槽管道 19车间平面布置 211、水电安装要求 212、平面布置要求 213、车间平面布置图（见附图3） 21原料消耗定额 21产品总体性能与同类产品比较 22三废问题及处理 22附表1 工艺设备一览表 22附图1 物料、热量平衡图 24第三篇附录3.1PCD图3.2平面布置图3.3主要设备加工图 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：2000t/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设计依据与设计原则1.1.2.1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；1.1.2.2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%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倍骼生的生物活性尚在试验当中，生产工艺亦不成熟，所以相比之下，在骨移植领域仍是羟基磷灰石的市场1.2.4、产品风险分析①医用级羟基磷灰石单价1000元/公斤，价格昂贵②根据《倍骼生与羟基磷灰石在牙槽骨修复中的效果比较》，修复效果作比较，可知羟基磷灰石亦存在一些不足之处市场有被倍骼生侵占的威胁1.3产品方案1.3.1产品名称和性质羟基磷灰石，又称羟磷灰石，是钙磷灰石（Ca5(PO4)3(OH)）的自然矿物化但是经常被写成（Ca10(PO4)6(OH)2）的形式以突出它是由两部分组成的：羟基与磷灰石OH-基能被氟化物、氯化物和碳酸根离子代替，生成氟基磷灰石或氯基磷灰石,其中的钙离子可以被多种金属离子通过发生离子交换反应代替，形成对应金属离子的M磷灰石（M代表取代钙离子的金属离子）羟基磷灰石（HAP）是脊椎动物骨骼和牙齿的主要组成，人的牙釉质中羟基磷灰石的含量在96%以上羟基磷灰石具有优良的生物相容性，并可作为一种骨骼或牙齿的诱导因子，在口腔保健领域中对牙齿具有较好的再矿化、脱敏以及美白作用。

实验证明HAP粒子与牙釉质生物相容性好，亲和性高，其矿化液能够有效形成再矿化沉积，阻止钙离子流失，解决牙釉质脱矿问题，从根本上预防龋齿病含有HAP材料的牙膏对唾液蛋白、葡聚糖具有强吸附作用，能减少患者口腔的牙菌斑，促进牙龈炎愈合，对龋病、牙周病有较好的防治作用羟磷灰石是人体骨骼组织主要成分植入体内后，钙和磷会游离出材料表面被身体组织吸收，并生长出新的组织有研究证明羟磷灰石的晶粒越细，生物活性越高牙齿表面的珐琅质的主要成份亦是羟磷灰石Trueman等研究发现，HAp与氟磷灰石具有同样的结构:六方晶系，空间群P63/m，分子式为Ca10(PO4)6(OH)2，其中Ca2+(CaⅠ和CaⅡ)位置(A位)易1、2、3价离子和REE3+替换;(PO4)3-位置(X位)易被(AsO4)3-、(SO4)2-、(VO4)3-、(SiO4)4-、(CO3)2-替换;OH-位置(Z位，通道离子)易被F-、Cl-、Br-、I-、O2-、(CO3)2-替代A、X、Z还能相互耦合替代HAp的结构为六角柱体，与c轴垂直的面是一个六边形，a、b轴的夹角为120°，晶格参数为a=b=0.9421nm、c=0.6882nmCa/P原子比为1.67，属于硝酸钙(TCP)陶瓷中的一种生物活性材料。

1.3.2产品的质量规格　　产品规格：粉末、多孔颗粒、块状（非标定型）产品纯的羟磷灰石粉末是白色，但天然的羟磷灰石会夹杂着棕色、黄色或绿色也可以用人工的方式合成，应用于骨组织修复产品外观1.3.3产品规模①生产规模：2000吨/年②年操作日：300天/年，两班制间歇生产1.3.4产品包装方式包装标准：在生产技术活动中，对所有制作的运输包装和销售包装的品种、规格、尺寸、参数、工艺、成分、性能等所做的统一规定产品包装标准是包装设计、生产、制造和检验包装产品质量的技术依据产品的包装说明是包装的重要组成部分，它在宣传产品功效、争取消费者了解、指导人们正确消费方面有重大作用产品标签主要包括：制造者或销售者的名称和地址、产品名称、商标、成分、品质特点、包装内产品数量、使用方法及用量、编号、贮藏应注意的事项、质检号、生产日期和有效期等内容值得提及的是，印有彩色图案或实物照片的标签有明显的促销功效包装标志：是在运输包装的外部印制的图形、文字和数字以及它们的组合包装标志主要有运输标志、指示性标志、警告性标志三种运输标志又称为唛头(Mark)，是指在产品外包装上印制的反映收货人和发货人、目的地或中转地、件号、批号、产地等内容的几何图形、特定字母、数字和简短的文字等。

指示性标志是根据产品的特性，对一些容易破碎、残损、变质的产品，用醒目的图形和简单的文字做出的标志指示性标志指示有关人员在装卸、搬运、储存、作业中引起注意，常见的有“此端向上”、“易碎”、“小心轻放”、“由此吊起”等警告性标志是指在易燃品、易爆品、腐蚀性物品和放射性物品等危险品的运输包装上印制特殊的文字，以示警告常见的有“爆炸品”、“易燃品”、“有毒品”等按产品经营方式分：内销产品包装、出口产品包装、特殊产品包装；按包装在流通过程中的作用分：有单件包装、中包装和外包装等；按包装制品材料分：有纸制品包装、塑料制品包装、金属包装、竹木器包装、玻璃容器包装和复合材料包装等；按包装使用次数分：有一次用包装、多次用包装和周转包装等；按包装容器的软硬程度分：有硬包装、半硬包装和软包装等；按产品种类分：有食品包装、药品包装、机电产品设器包装、危险品包装等； 按功能分：有运输包装、贮藏包装和销售包装等；按包装技术方法分：有防震包装、防湿包装、防锈包装、防霉包装等；按包装结构形式分类：贴体包装、泡罩包装、热收缩包装、可携带包装、托盘包装、组合包装等本产品根据GB1.7《标准化工作导则产品包装标准的编写规定》制定包装方式：复合材料包装和纸筒密封包装。

　　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以硝酸钙，磷酸氢二铵及氨水为原料，来生产医用级羟基磷灰石粉体（1）硝酸钙白色结晶，有两种晶体，易吸湿，热至132℃分解易溶于水、乙醇、甲醇和丙酮，几乎不溶于浓硝酸相对密度α型1.896，β型1.82熔点α型42.7℃，β型39.7℃，低毒，半数致死量（大鼠，经口）3900mg/kg产品名称硝酸钙产品规格主含量≥99%产品类别无机化工价格1300元/吨（2）磷酸氢二铵磷酸氢二铵是一种无机化合物，无色透明单斜晶体或白色粉末，广泛用于印刷制版、医药、防火、电子管等，是一种广泛适用于蔬菜、水果、水稻和小麦的高效肥料，工业上用作饲料添加剂、阻燃剂和灭火剂的配料等产品名称规格价格磷酸氢二铵98%3500元/吨（3）氨水氨水（NH3[aq]）常称为氢氧化铵，指氨气的水溶液，有强烈刺鼻气味，具弱碱性氨水中，氨气分子发生微弱水解生成氢氧根离子及铵根离子氢氧化铵”这个名称并不十分恰当，只是对氨水溶液中的离子的描述，并无法从溶液中分离出来氨的在水中的电离可以表示为：反应平衡常数Kb=1.8×10－51M氨水的pH值为11.63，大约有0.42%的NH3变为NH4+。

氨水是实验室中氨的常用来源它可与含铜(II)离子的溶液作用生成深蓝色的配合物，也可用于配置银氨溶液等分析化学试剂。