制药化工原理(王志祥)（第二版）

前言 本书版自2005年出版以来，已受到许多兄弟院校及相关行业的同行、读者的支持和肯定。使用实践证明，版的章节体系、内容、深浅等尚能满足教学需要。但由于制药工业的飞速发展，新技术、新工艺和新设备层出不穷，对人才素质和教材质量也提出了更高要求。版的某些内容已不能适应本课程的教学要求，因此决定再版修订。 修订时仍保持版的原有特点，精简和改写了部分章节，注重理论与实践以及药学与工程学的结合。为便于学生更好地掌握教学内容，新版教材各章前均增加了学习要求，包括掌握、熟悉和了解三个层次，章后增加了思考题，更新了部分习题，并给出了参考答案。新版教材还通过穿插较多的知识拓展、相关知识介绍以及较多的工程实例(案例)，使其趣味性、实用性和可读性得到显著提高。 新版教材由中国药科大学王志祥教授和黄德春副教授主编并统稿。参加修订工作的人员有王志祥(绪论、液体搅拌、蒸馏、萃取、干燥)、史益强(萃取)、黄德春(蒸发、结晶、蒸馏)、杨照(沉降与过滤、传热、吸收)、崔志芹(吸附与离子交换、膜分离技术)、李想(流体流动、流体输送设备)、戴琳(流体输送设备、附录)。 作者为本书准备了多媒体教学课件，可供使用单位索取。E-mail：chinawzx@sohu.com。 新版教材是中国药科大学“十二五”规划教材，并得到*高等学校专业综合改革试点项目（制药工程卓越工程师计划）和江苏省“十二五”重点专业（制药工程）建设项目的支持。一些同行专家也对本书的再版提出了宝贵意见。作者在此一并表示诚挚的谢意。 由于水平所限，错误和不当之处仍在所难免，恳请广大读者批评指正，以使本书更趋完善。 王志祥 2014年5月于中国药科大学 版 前言1998年根据国家*制定的“面向21世纪教学内容和课程体系改革”的要求，我国高等药学教育的专业设置发生了巨大变革。改革前，高等药学教育共有15个专业，改革后仅保留了药学、药物制剂和中药学3个专业，但在化工与制药类专业中却新增加了制药工程专业。在大幅度削减专业的情况下，国家却增设制药工程这一新的专业学科，反映了制药工业对制药工程型人才的需求。正因为如此，国内的许多高校相继设立了制药工程专业。由于是新建专业，因而普遍缺乏适用的制药工程类教材。 2004年8月全国高等学校制药工程专业发展战略与规范研讨会在长春召开，会上制定了制药工程专业规范，并将制药化工原理定为制药工程专业课程体系的主要核心课程之一。虽然国内已有多种版本的化工原理教材，但仍缺乏反映制药工程专业特点的化工原理教材。本教材正是根据长春会议的精神以及制药化工原理课程的教学要求而编写的，目的是为制药化工原理课程的教学提供较为适宜的教材。 制药化工单元操作的种类很多，每种单元操作均有十分丰富的内容。根据制药工业的特点和制药化工原理课程的教学要求，本书精选了若干个典型单元操作进行介绍，力求全面系统地阐明制药化工过程的基本原理和工程方法。全书共分十四章，包括流体流动、流体输送设备、液体搅拌、沉降与过滤、传热、蒸发、结晶、蒸馏、吸收、萃取、干燥、冷冻、吸附与离子交换、膜分离技术等内容。 虽然作者在编写和修改过程中已作了很大努力，但由于水平所限，错误和不当之处在所难免，恳请广大读者批评指正，以利于该书的进一步修改和完善。 本书是作者编著的《制药工程学》教材的姊妹篇，可作为高等院校制药工程专业、药物制剂专业及相关专业的教材，也可作为化工与制药行业从事研究、设计和生产的工程技术人员参考。 四川大学肖泽仪教授、华东理工大学曾作祥教授对书稿进行了审阅，中国药科大学姚文兵教授、南京大学张志炳教授给作者提供了许多支持和帮助，在此我谨向他们以及所有为本书出版提供过帮助的同志表示诚挚的谢意。 王志祥 2005年3月于中国药科大学

《制药化工原理》根据制药工业的特点和制药化工原理课程的教学要求，精选若干个典型单元操作进行介绍，编有绪论、流体流动、流体输送设备、液体搅拌、沉降与过滤、传热、蒸发、结晶、蒸馏、吸收、萃取、干燥、冷冻、吸附与离子交换、膜分离等内容。本书力求能全面系统地阐明制药化工过程的基本原理和工程方法，注重理论知识在工程实际中的应用，书中列举了大量示例。 本书既可作为高等院校制药工程专业、药物制剂专业以及相关专业的教材，也可供化工与制药行业从事研究、设计、生产的工程技术人员参考。

《制药化工原理》主编王志祥，中国药科大学，教授，化学工程专业博士学位。2002年晋升为教授，现任制药工程教研室主任，主要从事化工与制药工程领域的研究与开发工作，先后完成20余项省部级和企业委托课题；在国内外学术刊物上发表论文40余篇；“复合精细精馏技术的开发与应用”获江苏省科学技术进步一等奖，“高性能塔器分离新技术体系的研究与工业应用”获国家*技术发明二等奖；“一种分离塔导流塔板”、“板式塔增容塔板”、“城市空气大规模净化装置”、“一种超级泡罩塔板”、“蒎烷自氧化制备蒎烷基氢过氧化物的连续反应过程及装置”、“复合型空气消毒净化器”等6项专利申请被国家知识产权局授权或受理。

绪论1 一、制药过程与单元操作1 二、制药化工原理的性质和任务2 三、单位换算2 习题4 章流体流动5 节流体静力学5 一、流体的密度6 二、流体的压强8 三、流体静力学基本方程式9 四、流体静力学基本方程式的应用11 第二节流体在管内的流动16 一、流量与流速16 二、稳态流动与非稳态流动17 三、连续性方程式18 四、伯努利方程式19 第三节流体在管内的流动现象26 一、牛顿粘性定律与流体的粘度26 二、流动类型与雷诺准数27 三、流体在圆管内的速度分布29 四、层流内层29 第四节流体在管内的流动阻力30 一、直管阻力30 二、局部阻力34 三、管路系统的总能量损失35 四、降低管路系统流动阻力的途径38 第五节管路计算38 第六节流速与流量的测量40 一、测速管(皮托管)40 二、孔板流量计42 三、文丘里流量计43 四、转子流量计43 五、涡轮流量计45 第七节管子、管件、阀门及管道45 一、公称压力和公称直径45 二、管子46 三、管件46 四、阀门47 五、管道连接49 习题50 思考题51 第二章流体输送设备53 节液体输送设备53 一、离心泵53 二、其他类型泵69 第二节气体输送设备75 一、离心式通风机75 二、鼓风机78 三、压缩机78 四、真空泵80 习题82 思考题82 第三章液体搅拌83 节搅拌器及其选型84 一、常见搅拌器84 二、搅拌器选型86 三、提高搅拌效果的措施88 第二节搅拌功率89 一、均相液体的搅拌功率89 二、非均相液体的搅拌功率94 三、非牛顿型液体的搅拌功率95 习题97 思考题97 第四章沉降与过滤98 节重力沉降98 一、重力沉降速度99 二、降尘室102 三、沉降槽105 第二节离心沉降106 一、惯性离心力作用下的沉降速度和分离因数106 二、离心分离设备107 第三节过滤112 一、基本概念113 二、过滤基本方程式114 三、恒压过滤及恒压过滤常数的测定118 四、过滤设备122 五、滤饼的洗涤125 六、过滤机的生产能力126 第四节气体净化128 一、机械除尘128 二、过滤除尘128 三、洗涤除尘129 四、洁净空气净化流程及专用过滤器130 习题133 思考题134 第五章传热135 节概述135 一、传热基本方式136 二、典型换热器结构136 三、换热器的主要性能指标138 四、稳态传热和非稳态传热139 第二节热传导139 一、基本概念和傅里叶定律139 二、平壁的稳态热传导141 三、圆筒壁的稳态热传导144 第三节对流传热147 一、对流传热分析147 二、对流传热速率方程148 三、对流传热系数148 第四节传热计算161 一、能量衡算161 二、总传热速率微分方程和总传热速率方程163 三、总传热系数164 四、平均温度差166 五、设备热损失的计算170 第五节换热器170 一、间壁式换热器171 二、传热过程的强化178 习题179 思考题180 第六章蒸发181 节概述181 一、蒸发过程的特点181 二、蒸发的分类182 第二节单效蒸发183 一、单效蒸发流程183 二、单效蒸发的计算183 第三节温度差损失与总传热系数186 一、蒸发过程的温度差损失186 二、蒸发器的总传热系数188 第四节多效蒸发189 一、多效蒸发原理189 二、多效蒸发流程190 三、多效蒸发的计算191 第五节蒸发器的生产能力、生产强度和效数的限制200 一、生产能力和生产强度200 二、效数的限制200 第六节蒸发过程的其他节能方法200 一、额外蒸汽的引出201 二、热泵蒸发201 三、冷凝水自蒸发的利用202 第七节蒸发设备202 一、蒸发设备的结构202 二、蒸发器的选型207 习题208 思考题209 第七章结晶210 节基本概念210 一、溶解度210 二、过饱和度212 第二节结晶动力学213 一、晶核的形成213 二、晶体的生长214 第三节结晶操作与控制215 一、结晶操作的性能指标215 二、结晶方式216 三、结晶的操作方式217 四、结晶操作的控制218 第四节结晶计算219 一、物料衡算219 二、热量衡算220 第五节结晶设备221 一、冷却式结晶器221 二、蒸发式结晶器223 三、真空式结晶器223 习题225 思考题225 第八章蒸馏226 节概述226 第二节双组分溶液的气液平衡227 一、溶液的蒸气压及拉乌尔定律227 二、温度组成图(t-y-x图)229 三、气液平衡图(y-x图)230 四、双组分非理想溶液230 五、挥发度及相对挥发度232 第三节蒸馏与精馏原理234 一、简单蒸馏与平衡蒸馏234 二、精馏原理235 第四节双组分连续精馏塔的计算238 一、理论板及恒摩尔流假设238 二、全塔物料衡算239 三、精馏段操作线方程240 四、提馏段操作线方程241 五、进料热状况和进料方程241 六、理论板数的确定246 七、回流比的影响与选择249 八、理论板数的简捷计算253 九、塔高和塔径的计算254 十、连续精馏装置的热量衡算256 第五节间歇精馏258 一、恒回流比的间歇精馏258 二、恒馏出液组成的间歇精馏259 第六节特殊蒸馏260 一、恒沸精馏260 二、萃取精馏261 三、水蒸气蒸馏262 四、分子蒸馏265 第七节精馏塔268 一、板式塔268 二、填料塔271 习题276 思考题277 第九章吸收278 节概述278 一、吸收过程的基本概念278 二、吸收的工业应用278 三、吸收的分类279 四、吸收与解吸279 五、吸收剂的选择280 第二节气液相平衡281 一、溶解度曲线281 二、气液相平衡关系式282 第三节传质机理与吸收速率286 一、传质机理286 二、对流传质与双膜理论293 三、吸收速率方程式294 四、气膜控制与液膜控制299 第四节吸收塔的计算300 一、物料衡算与操作线方程300 二、吸收剂用量与小液气比301 三、填料层高度的计算304 四、吸收塔的操作型计算309 五、体积吸收系数的测定310 第五节解吸及其他类型吸收311 一、解吸操作及计算311 二、化学吸收312 习题312 思考题313 第十章萃取314 节液液萃取315 一、液液萃取流程315 二、部分互溶三元物系的液液萃取316 三、萃取剂的选择319 四、萃取过程的计算321 五、液液萃取设备325 第二节固液萃取328 一、药材有效成分的提取过程及机理329 二、常用提取剂和提取辅助剂330 三、提取方法331 四、提取过程的主要工艺参数334 五、提取设备335 第三节超临界流体萃取340 一、超临界流体340 二、超临界流体萃取原理340 三、超临界萃取剂341 四、超临界流体萃取药物成分的优点341 五、超临界CO2萃取装置342 习题343 思考题343 第十一章干燥345 节概述345 一、去湿方法345 二、干燥的分类346 三、对流干燥流程348 四、对流干燥过程348 第二节湿空气的性质和湿度图349 一、湿空气的性质349 二、湿空气的湿度图及其应用354 第三节湿物料的性质358 一、物料含水量的表示方法358 二、湿物料中水分的性质358 第四节干燥过程的计算360 一、物料衡算360 二、热量衡算362 三、干燥系统的热效率364 第五节干燥速率和干燥时间366 一、干燥速率366 二、恒定干燥条件下的干燥曲线与干燥速率曲线367 三、恒定干燥条件下的干燥时间369 第六节干燥设备370 一、常用干燥器370 二、干燥器的选型377 习题378 思考题378 第十二章吸附与离子交换380 节吸附380 一、基本原理380 二、吸附剂的物理性质381 三、常用吸附剂382 四、吸附平衡与吸附等温线384 五、吸附传质机理与吸附速率389 六、吸附过程的计算391 七、吸附剂的再生397 第二节离子交换398 一、基本原理398 二、离子交换树脂398 三、离子交换设备401 习题403 思考题403 第十三章膜分离技术404 节概述404 一、膜分离原理404 二、膜的分类405 三、膜材料406 四、膜组件406 第二节超滤408 一、超滤原理408 二、超滤操作的控制409 三、超滤在制药工业中的应用411 第三节反渗透412 一、反渗透原理412 二、反渗透流程413 三、反渗透在制药工业中的应用415 第四节电渗析415 一、电渗析原理415 二、电渗析操作416 三、电渗析在制药工业中的应用417 思考题418 附录419 附录1单位换算因数419 附录2饱和水的物理性质419 附录3水在不同温度下的粘度421 附录4某些有机液体的相对密度(液体密度与4℃时水的密度之比) 422 附录5某些液体的物理性质423 附录6部分无机盐水溶液的沸点(101.33kPa)425 附录7饱和水蒸气表(按温度排列)426 附录8饱和水蒸气表(按压力排列)427 附录9干空气的热物理性质(p=1.013×105Pa)428 附录10液体的粘度429 附录11气体的粘度(101.3kPa)431 附录12固体材料的导热系数432 附录13某些液体的导热系数433 附录14气体的导热系数(101.3kPa)435 附录15液体的比热437 附录16气体的比热(101.3kPa)439 附录17液体的汽化潜热(蒸发潜热)441 附录18液体表面张力共线图443 附录19管子规格445 附录20常用流速范围447 附录21IS型单级单吸离心泵规格(摘录)448 附录22错流和折流时的对数平均温度差校正系数450 附录23换热器系列标准(摘录)451 附录24壁面污垢热阻453 附录25几种常用填料的特性数据453 参考文献455

《制药化工原理》根据制药工业的特点和制药化工原理课程的教学要求，精选若干个典型单元操作进行介绍，编有绪论、流体流动、流体输送设备、液体搅拌、沉降与过滤、传热、蒸发、结晶、蒸馏、吸收、萃取、干燥、冷冻、吸附与离子交换、膜分离等内容。本书力求能全面系统地阐明制药化工过程的基本原理和工程方法，注重理论知识在工程实际中的应用，书中列举了大量示例。 本书既可作为高等院校制药工程专业、药物制剂专业以及相关专业的教材，也可供化工与制药行业从事研究、设计、生产的工程技术人员参考。

《制药化工原理》主编王志祥，中国药科大学，教授，化学工程专业博士学位。2002年晋升为教授，现任制药工程教研室主任，主要从事化工与制药工程领域的研究与开发工作，先后完成20余项省部级和企业委托课题；在国内外学术刊物上发表论文40余篇；“复合精细精馏技术的开发与应用”获江苏省科学技术进步一等奖，“高性能塔器分离新技术体系的研究与工业应用”获国家*技术发明二等奖；“一种分离塔导流塔板”、“板式塔增容塔板”、“城市空气大规模净化装置”、“一种超级泡罩塔板”、“蒎烷自氧化制备蒎烷基氢过氧化物的连续反应过程及装置”、“复合型空气消毒净化器”等6项专利申请被国家知识产权局授权或受理。