图 1 反应釜密闭取样示意图

1.4 固液分离、干燥过程密闭

固液分离优先采用密闭刮刀卸料离心机、过滤洗涤干燥三合一、烛式过滤器等设备，而不是传统的真空抽滤、板式上出料离心机。

过滤洗涤干燥三合一集过滤、洗涤、干燥于一体，与传统的离心机 + 干燥器比起来，其结构紧凑、安装方便、占地面积小，而且该设备能全密封操作，过滤后的滤饼不需要先卸料再转运和投入干燥设备。它不仅能降低人员劳动强度，保证工艺密闭性，还由于不需要人工二次转运湿品，便于工艺自动化的实现。

密闭刮刀卸料离心机，如立式刮刀下卸料离心机、卧式刮刀卸料离心机，均可以通过刮刀装置自动将滤饼刮下，并从离心机下部的出料口排出。与传统上出料离心机需要人工挖出滤饼相比，这样的方式降低了人员劳动强度，避免了离心机开盖敞口操作和有毒有害溶剂的散发，能使滤饼密闭出料至周转容器或者直接通过管道真空输送至下游干燥设备，实现了离心过程密闭化。

单锥干燥是锥形带夹套、内部设有螺旋带的干燥设备。单锥干燥与双锥干燥相比，单锥锥体是固定的，只有内部的螺带在搅拌、提升、混合时，振动小，因此易于采用管道和工艺上下游的设备连接，例如从上游设备如离心机，三合一过滤洗涤干燥机接受滤饼，在单锥中干燥后向下游设备如整粒粉碎机，包装机等出料，实现上下游设备的联动和自动化、密闭化生产。

以上设备的优缺点对比见表 1。

1.5 真空泵

真空泵尽量采用干式螺杆泵，泵前、后设冷凝器，减少废气、废液的排放。螺杆真空泵工作腔为间隙密封，不使用润滑油，是环保型真空设备。与水喷射真空泵、水环真空泵、往复真空泵、旋片式真空泵等传统真空泵相比，由于不需要水、工作腔无润滑油，避免了物料和溶剂与水、润滑油的接触，能够通过在真空泵前后设置冷凝器实现溶剂的回收，还减少了废水、废气的排放量。

1.6 管道化输送

管道化输送应用场景，如液体物料通过磁力泵泵送或者氮气压料，桶装液体物料周转至中间储罐后，再通过管道密闭输送至反应釜或计量罐，固体物料设置投料层垂直投料，下出料离心机至干燥器的垂直放料，固体物料或离心后湿品通过气流输送转至反应或干燥工序，粉体在干燥—粉碎—混合—包装等设备之间的密闭输送。管道化输送不仅是为了实现密闭化，降低易燃易爆溶剂暴露于空气中的风险，也是实现转料过程自动化的前提。

1.7 自动化

近年来，国家对危险化学品建设项目的安全要求越来越高，要求积极推广应用机械化、自动化生产设备设施，实现机械化减人、自动化换人，降低高危岗位现场作业人员数量。在《危险化学品生产建设项目安全风险防控指南（试行）》（应急〔2022〕52 号）中，“涉及易燃易爆、毒性气体、毒性粉尘、爆炸性粉尘的作业现场或厂房的最大人数（包括交接班时）不得超过 9 人。涉及硝化、氯化、氟化、重氮化、过氧化等高危工艺装置的上下游配套装置应实现原料处理、反应工序、精馏精制和产品储存（包装）等全流程自动化” ^[3]。因此，要满足以上要求，原料药生产工艺过程采用自动化控制势在必行。自动化，从基本的超温超压后的安全联锁，到基本过程参数的自控（如反应温度），到人工远程操作，到全过程自动化、数字化、智能化，要结合企业的实际和产品工艺情况来确定，这里不再详细展开。

车间总体布置应做到功能分区合理明确，人、物流的组织清晰，在满足相关工艺布置、消防、安全标准的前提下，使设备布置尽量与工艺流程一致，现场整齐美观，并满足安装、操作、检修、维护要求。相同功能区尽量集中布置，按辅助区、合成区，防爆区、非防爆相对隔离的原则布置。

2.1 原料药车间布置形式

车间在布置前，要根据厂区总平面布置中拟建车间的位置，厂区的人物流组织，公用工程系统来源，车间周边建、构筑物情况来综合确定车间的外形尺寸和占地面积。

厂房的建筑外形和尺寸，既要满足工艺的要求，力求简单，也要考虑土建施工的合理性和经济性。由于大部分原料药车间都会使用易燃易爆有机溶剂，其建筑火灾危险类别为甲类生产厂房，常见的原料药车间外形有长条形，L 形，U 形，一般建议采用长条型布置。

长条形原料药车间， 长度 60 ~ 100 m， 宽度18 ~ 24 m。条形车间结构简单，较小的宽度既有利于通风换气、自然采光，也有利于人员安全疏散和厂房的泄爆。车间内设备布置灵活，因此是最常用的厂房型式。车间可以一端是丙类生产区（含精烘包区，辅助区，公用工程区），另一端为甲类生产区（含合成区）；也可以中间是丙类区，两端为甲类区。条形车间当设置室外设备如尾气处理系统、真空泵、废水罐时，可能会影响美观。

L 形原料药车间，一般根据地块的形状来规划长边和短边，短边可作为丙类生产区（含精烘包区，辅助区，公用工程区），长边为甲类生产区（含合成区）。室外设备可以布置在 L 形车间内凹的区域，既利用了多余的用地，也有利于美观。

U 形原料药车间，可以看成是两个条形车间通过连廊组合成一个整体建筑。一般情况下，U 形车间的两翼是甲类生产区和精烘包区，中间连接部分是丙类的公用工程区和辅助区。U 形布置因其两翼之间区域通风不良，容易有可燃、有毒气体积聚，因此不建议布置室外设备。而且厂房面积一般较大，两翼间的消防救援也比较困难。

2.2 车间的层高

厂房的高度，主要根据工艺流程要求、设备布置要求、设备安装和检修要求决定，同时还要考虑通风、采光要求。根据《建筑设计防火规范》要求，甲类厂房只能建设单层厂房或多层厂房，高度不超过24 m ^[4]。厂房一般采用框架结构或者框架结构内搭设钢平台的方式，层高根据工艺布置情况来确定。对于规模较小的反应釜，采用水平布局时，一般大层高内搭设钢平台，层高一般不小于 7.2 m。对于规模较大的反应釜，采用垂直布局时，一般层高 5.5 ~ 6.5 m。车间的层高一般不低于 4.5 m，层高太低不利于厂房的泄爆，也不利于管道的布置。

层高需要考虑满足工艺要求，很多物料为重力自流，需要设备间具有高差。如高位罐至反应釜，冷凝器回流管道，反应釜至离心机的物料管道等。此外还要考虑设备的安装、检修要求，如反应釜顶部电机维修需要考虑吊装的高度。此外，原料药车间内管道系统复杂，除了大量工艺管道（冷热媒、溶剂、物料、空压氮气、真空、废气、废水、泄放），还有电缆桥架、仪表桥架、送风管、排风管、消防管，因此层高要充分考虑管道布置的空间。

2.3 车间的功能分区

典型的原料药合成车间包括合成区、精烘包区、公用工程区、辅助区，每个区域都可以有不同的设计策略，然后由不同区域组合成为整个车间。

（1）合成区

合成区根据生产特点、生产规模可以采用水平布局和垂直布局两种方式，如表 2 所示。

表 2 水平布局和垂直布局比较

图 2 水平布局示意图

图 3 垂直布局示意图

图 4 联合厂房示意图

本文从国家对原料药行业的发展规划和要求入手，针对目前生产粗放的问题，讨论了要实现机械化、密闭化、管道化、自动化在工艺设计上可以采取的措施和新的设计理念。之后，还探讨了原料药车间的布置上的注意点，包括车间的布置形式、层高设置和车间内部合成区、精烘包区、公用工程区、辅助区等功能分区，作为化学原料药合成车间设计的参考。