年產(chǎn)800噸土霉素工廠設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、1課程設(shè)計(jì)題目：年產(chǎn) 800 噸土霉素工廠設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容 30 頁圖紙 4 張2年產(chǎn) 800 噸土霉素車間工藝設(shè)計(jì)摘摘 要要：土霉素是一種四環(huán)類廣譜抗生素，有一定副作用。目前，中國已成為世界上最大的土霉素生產(chǎn)國，占 70%。目前我國畜用土霉素需求量很大。本次設(shè)計(jì)為生產(chǎn)規(guī)模 800 噸/年的土霉素車間。土霉素是微生物發(fā)酵產(chǎn)物，目前國內(nèi)土霉素提取工藝為用草酸(或磷酸)做酸化劑調(diào)節(jié) ph 值,利用黃血鹽-硫酸鋅作凈化劑協(xié)同去除蛋白質(zhì)等高分子雜質(zhì),然后用 122#樹脂脫色進(jìn)一步凈化土霉素濾液,最后調(diào) ph 至 4.8 左右結(jié)晶得到土霉素堿產(chǎn)品。本次設(shè)計(jì)也按照這個(gè)工藝流程，分為三級發(fā)酵、酸化、過濾、脫色、

2、結(jié)晶、干燥等。設(shè)計(jì)中借鑒了實(shí)際發(fā)酵車間的布置，設(shè)計(jì)為 3 層車間，共安裝 5 個(gè)發(fā)酵罐，1 個(gè)酸化罐，2 個(gè)二級種子罐，1 個(gè)一級種子罐，1 個(gè)通氨罐，2 個(gè)補(bǔ)料罐，1 個(gè)板框過濾器，1 個(gè)結(jié)晶罐，脫色罐，噴霧式干燥器等等相關(guān)設(shè)備。目目 錄錄第第 1 章章 緒論第 1.1 節(jié) 引言第 1.2 節(jié) 設(shè)計(jì)目標(biāo)任務(wù)第 1.3 節(jié) 本次設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容第第 2 章章 工藝流程設(shè)計(jì)工藝流程設(shè)計(jì)第 2.1 節(jié) 土霉素生產(chǎn)工藝流程簡介第 2.2 節(jié) 土霉素生產(chǎn)總工藝流程圖第第 3 章章 物料衡算物料衡算第 3.1 節(jié)土霉素總物料衡算第 3.2 節(jié)土霉素發(fā)酵工序物料衡算3第 3.3 節(jié)土霉素酸化稀釋過濾工序物料

3、衡算第 3.4 節(jié) 土霉素脫色結(jié)晶工序物料衡算第 3.5 節(jié) 土霉素干燥工序物料衡算第第 4 章章 設(shè)備選型設(shè)備選型第 4.1 節(jié) 發(fā)酵罐第 4.2 節(jié) 二級種子罐第 4.3 節(jié) 一級種子罐第 4.4 節(jié) 氨水儲罐第 4.5 節(jié) 全料罐第 4.6 節(jié) 稀料罐第 4.7 節(jié) 儲酸罐第 4.8 節(jié) 酸化罐第 4.9 節(jié) 稀釋罐第 4.10 節(jié)板框過濾機(jī)第 4.11 節(jié)脫色罐第 4.12 節(jié)結(jié)晶罐第 4.13 節(jié)干燥器第第 5 章章 管道設(shè)計(jì)管道設(shè)計(jì)5.1 發(fā)酵罐(三級罐)的接管設(shè)計(jì)5.2 酸化設(shè)備的流體輸送5.3 稀釋設(shè)備的流體輸送5.4 板框過濾設(shè)備的輸送45.5 脫色工段的流體輸送5.6 結(jié)晶

4、過程的流體輸送5.7 管道匯總表第第 6 章章 車間布置：車間布置：第 7 章結(jié)論參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)第一章第一章 緒論緒論1.1 引言：土霉素 terramycin (oxytetracycline)是四環(huán)類抗生素，其在結(jié)構(gòu)上含有四并苯的基本母核，隨環(huán)上取代基的不同或位置的不同而構(gòu)成不同種類的四環(huán)素類抗生素。 分子式如圖一所示，化學(xué)名： 6-甲基-4-（二甲氨基）-3,5,6,10,12,12a-六羥基-1,11 二氧代-1,4,4a,5,5a,6，11,12a-八氫-2-并四苯甲酰胺。土霉素屬四環(huán)素類抗生素，廣譜抑菌劑。許多立克次體屬、支原體屬、衣原體屬、螺旋體對其敏感。其他如放線菌屬、炭疽桿

5、菌、單核細(xì)胞增多性李斯特菌、梭狀芽孢桿菌、奴卡菌屬、弧菌、布魯菌屬、彎曲桿菌、耶爾森菌等亦較敏感。臨床上用于治療上呼吸道感染 胃腸道感染 斑疹傷寒恙蟲病等。ohhch3oohohohon(ch3)2conh2圖一 土霉素分子式5常見副作用有：肝臟、腎臟毒性，中樞神經(jīng)系統(tǒng)毒性，斑丘疹和紅斑等過敏反應(yīng)，長期使用可 致牙齒產(chǎn)生不同程度的變色黃染、牙釉質(zhì)發(fā)育不良及齲齒（俗稱四環(huán)素牙）， b 族維生素缺乏等。由于土霉素的廣泛應(yīng)用，臨床常見病原菌對土霉素素耐藥現(xiàn)象嚴(yán)重，并且由于其副作用嚴(yán)重，現(xiàn)在臨床上多用于獸用藥1.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)任務(wù)請?jiān)O(shè)計(jì)年產(chǎn) 800 噸（成品含量： 99% ）土霉素工廠設(shè)計(jì)一、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)

6、計(jì)年產(chǎn)量 m = 800t/a 成品效價(jià) ud = 1000 單位/毫克 年平均發(fā)酵水平 uf = 35000 單位/毫升 年工作日 m = 315 d/a 1、發(fā)酵基礎(chǔ)工藝參數(shù)土霉素的發(fā)酵周期 t 為 184 小時(shí)，輔助時(shí)間為 10 小時(shí)，發(fā)酵中罐周期為 44 小時(shí)，輔助時(shí)間 4 小時(shí)發(fā)酵周期為 35 小時(shí)，輔助時(shí)間 3 小時(shí)接種比為 20%，液體損失率為 15%大罐一個(gè)發(fā)酵周期內(nèi)所需全料的量為：32m3大罐一個(gè)發(fā)酵周期內(nèi)所需稀料的量為：17m3逃液、蒸發(fā)、取樣、放罐損失總計(jì)為總料液的 15%大、中、小罐通氣量分別為 2.0、1.5、0.65（每分鐘內(nèi)單位體積發(fā)酵液通入的空氣的量）氨氮的利用

7、情況，培養(yǎng) 20-40 小時(shí)，每 4 小時(shí)補(bǔ)一次,每次10-15l，控氨水平在 45mg/100ml 以上培養(yǎng)基配比：小罐中罐大罐全料稀料組成配比（%）配比（%）配比（%）配比（%）配比（%）黃豆餅粉3.02.53.03.53.06淀粉2.52.58.06.53.0氯化鈉0.40.360.20.4碳酸鈣0.60.41.10.40.4磷酸二氫鉀0.0050.003磷酸氫二鉀0.0050.003植物油42.670.412、提取基本工藝參數(shù)名稱參數(shù)名稱參數(shù)脫色崗位收率99.24%發(fā)酵液效價(jià)35000u/ml結(jié)晶干燥崗位收率86%濾液效價(jià)11000u/ml過濾崗位收率116%母液效價(jià)1370u/ml總

8、收率99%濕晶體含水量30%發(fā)酵液密度1.58kg/l酸化液中草酸含量2.3% g/ml濾液密度1.02kg/l酸化加黃血鹽量0.25% g/ml20%氨水密度0.92kg/l酸化加硫酸鋅量0.18% g/ml氨水加量12%成品含水量1.5%脫色保留時(shí)間30-50 分鐘酸化加水量230%v/v濾液通過樹脂罐的線速度控制在 0.001-0.002m /s3.土霉素提取操作工藝參數(shù)一覽表名稱反應(yīng)時(shí)間( + 、)/h裝料系數(shù) 酸化稀釋40.70結(jié)晶80.701.3 本設(shè)計(jì)基本內(nèi)容1.3.1 工藝流程設(shè)計(jì)7根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，查閱有關(guān)資料、文獻(xiàn)，搜集必要的技術(shù)資料，工藝參數(shù)，進(jìn)行生產(chǎn)方法的選擇比較，工藝流程

9、與工藝條件確定的論證。簡述工藝流程。1.3.2 工藝計(jì)算物料衡算：每個(gè)工序畫工藝流程簡圖，列出所有工藝參數(shù)，計(jì)算，列出衡算表，發(fā)酵和提取列出物料衡算總表。熱量衡算：不要求設(shè)備選型：大、中、小罐、通氨、補(bǔ)料罐的尺寸及數(shù)量；大罐的罐壁、封頭、攪拌裝置及軸功率。提取工段各工序主要設(shè)備尺寸及數(shù)量。管道設(shè)計(jì)：大罐主要接管設(shè)計(jì)，提取各種設(shè)備的主要連接管道。1.3.3 完成初步設(shè)計(jì)階段圖紙：設(shè)備流程圖、車間平面布置圖。第二章第二章 工藝流程設(shè)計(jì)工藝流程設(shè)計(jì)2.1 土霉素生產(chǎn)工藝流程簡介土霉素是微生物發(fā)酵產(chǎn)物，目前國內(nèi)土霉素生產(chǎn)工藝主要含發(fā)酵和提取兩大步。提取工藝為用草酸(或磷酸)做酸化劑調(diào)節(jié) ph 值,利用

10、黃血鹽-硫酸鋅作凈化劑協(xié)同去除蛋白質(zhì)等高分子雜質(zhì),然后用 122#樹脂脫色進(jìn)一步凈化土霉素濾液,最后調(diào) ph 至 4.8 左右結(jié)晶得到土霉素堿產(chǎn)品。本次設(shè)計(jì)也按照這個(gè)工藝流程，分為三級發(fā)酵、酸化、過濾、脫色、結(jié)晶、干燥等。2.2 土霉素生產(chǎn)總工藝流程圖土霉素生產(chǎn)總工藝流程圖土霉素生產(chǎn)總工藝流程圖砂土孢子斜面孢子孢子培養(yǎng)36.5 4-5 天天種子培養(yǎng)30 38h 0.65v/v/m一級種子培養(yǎng)液種子擴(kuò)大培養(yǎng)30 48h 1.0v/v/m二級種子培養(yǎng)液發(fā)酵30 194h 1：2.0v/v/m 補(bǔ)加液氨補(bǔ)加液氨濕晶體旋風(fēng)干燥土霉素堿成品發(fā)酵液酸化2.3%g/ml 草酸調(diào) ph1.75-1.85zns

11、o4 0.18% 黃血鹽 0.23%酸化液稀釋200%v/v稀釋液板框過濾濾液樹脂脫色122-2 樹脂 脫色液結(jié)晶12%氨水調(diào) ph4.5-4.6 28-30結(jié)晶液分離洗滌用濾后水淋洗再甩干8第三章第三章 物料衡算物料衡算3.1 總物料衡算純品土霉素的量：80099% =792 t/a日產(chǎn)量：792/315= 2.51 t/d效價(jià)：7921091000 =7.921014 單位/a土霉素的生產(chǎn)過程總收率為 99%則發(fā)酵時(shí)的總效價(jià)：7.921014/99% =81014 單位/a發(fā)酵液的效價(jià)：35000 單位/ml發(fā)酵液的體積：81014/35000 =2.291010 ml =2.29104

12、m33.2.1 大罐的物料衡算：每天發(fā)酵液的體積： 2.29104/315=72.70 m3/d每天損失的體積：72.7015%/（1-15%）=12.83 m3/d加入氨水體積：培養(yǎng) 20-40 小時(shí)，每 4 小時(shí)補(bǔ)一次，每天共 6 次，每次 15l，共計(jì) 90l，既 0.09 m3/d大罐一個(gè)發(fā)酵周期內(nèi)所需全料的量：32 m3 ，則一天內(nèi)所需全料：32/(194/24)=3.96 m3/d大罐一個(gè)發(fā)酵周期內(nèi)所需稀料的量:17 m3 ，則一天內(nèi)所需稀料料：17/(194/24)=2.10 m3/d設(shè)發(fā)酵開始的培養(yǎng)基體積為 v，蒸汽帶入的水量按 20%計(jì)由體積衡算(v20%+v20%+v+3.

13、96+2.10+0.09) (1-15%)= v發(fā)酵液發(fā)酵液=72.70m3/d得培養(yǎng)基體積 v 為 56.70m3/d則加入的二級種子液體積：56.7020%=11.34 m3/d9蒸汽帶入水量：56.7020%=11.34m3/d因此，每天所需培養(yǎng)基組成的量如下：黃豆餅粉：56.703%+3.963.5%+2.103%= 1.903m3/d 淀粉：56.708%+3.966.5%+2.103%= 4.856m3/d 氯化鈉：56.700.2%+2.100.4%= 0.1218m3/d 碳酸鈣：56.701.1%+3.960.4%+2.100.4%=0.6471m3/d 植物油：56.700

14、.4%+2.101%= 0.24 78m3/d 配料水： 56.70-1.903-4.856-0.1218-0.6471-0.2478=48.92m3/d表表 1 三級發(fā)酵物料衡算表三級發(fā)酵物料衡算表進(jìn)入發(fā)酵罐的量離開發(fā)酵罐的量項(xiàng)目體積（m3/d)體積（m3/周期)項(xiàng)目體積（m3/d)體積（m3/周期)二級種子液11.3491.66發(fā)酵液72.70587.7蒸汽帶入水量11.3491.66損失12.83103.7培養(yǎng)基56.70458.3全料量3.9632.01稀料量2.1016.9810氨水0.090.73總量85.53691.4總量85.53691.4表表 2 三級發(fā)酵培養(yǎng)基的組成三級發(fā)酵

15、培養(yǎng)基的組成項(xiàng)目體積（m3/d)體積（m3/周期）黃豆餅粉1.90315.38淀粉4.85639.25氯化鈉0.12180.9845碳酸鈣0.64715.231植物油0.24782.003配水量48.92395.4總56.70458.3培培 養(yǎng)養(yǎng) 基基黃豆餅粉 1.9031.903m3 /d淀粉 4.4.856m3 /d氯化鈉 0.120.1218m3 /d碳酸鈣 0.64710.6471 m3 /d植物油 0.24780.2478m3/d配料水 48.9248.92m3 /d發(fā)酵罐85.5385.53 m3/d二級種子液11.34 m3/d培養(yǎng)基56.70m3/d蒸汽帶入水量11.34 m3

16、/d全料量3.96 m3/d稀料量2.10 m3/d液氨0.09 m3/d發(fā)酵液72.70 m3/d液體損失率為 15%12.83 m3/d113.2.2 中罐的物料衡算：設(shè)發(fā)酵開始的培養(yǎng)基體積為 v，蒸汽帶入的水量按 20%計(jì)，由體積衡算：(v20%+v20%+v)(1-15%)= v二級種子液二級種子液v二級種子液二級種子液(1-15%)= v二級種子液二級種子液=11.34m3/dv二級種子液二級種子液=11.34/0.85=13.34得培養(yǎng)基體積 v 為 11.21 m3則加入的一級種子液：11.2120%=2.242 m3/d蒸汽帶入水量：11.2120%=2.242 m3/d液體損

17、失 15%13.340.15=2.001m3/d接種損失 15% 2.242/(1-15%)-2.242=0.3956 m3/d 總損失量=液體損失+接種損失2.001+0.3956=2.397m3/d因此，每天所需培養(yǎng)基組成的量如下：黃豆餅粉：11.212.5%=0.2802m3/d淀粉：11.212.5%=0.2802m3/d氯化鈉：11.210.36%=0.04036 m3/d碳酸鈣：11.210.4%=0.04484 m3/d12磷酸二氫鉀：11.210.003%=0.0003363 m3/d磷酸二氫鉀：磷酸二氫鉀：11.210.003%=0.0003363 m3/d植物油：11.21

18、2.67%=0.2993 m3/d配料水： 11.21-0.2802-0.2802-0.04036-0.04484-0.0003363-0.0003363-0.2993=10.26 m3/d 表表 3 二級發(fā)酵物料衡算表（周期為二級發(fā)酵物料衡算表（周期為 48h 即即 2d）進(jìn)入發(fā)酵罐的量離開發(fā)酵罐的量項(xiàng)目體積（m3/d)體積（m3/周期)項(xiàng)目體積（m3/d)體積（m3/周期)一級種子液2.2424.484二級種子液13.3426.68 帶入水量2.2424.484損失2.3974.794培養(yǎng)基11.2122.42總量15.6931.38總量15.6931.38表表 4 二級發(fā)酵培養(yǎng)基的組成二

19、級發(fā)酵培養(yǎng)基的組成項(xiàng)目體積（m3/d)體積（m3/周期）黃豆餅粉0.28020.5604淀粉0.28020.5604氯化鈉0.040360.08072碳酸鈣0.044840.08968植物油0.29930.5986配水量10.2620.52磷酸二氫鉀0.00033630.000672613磷酸氫二鉀0.00033630.0006726總11.2122.42黃豆餅粉 0.2802 m3 /d氯化鈉 0.04036 m3 /d碳酸鈣 0.04484 m3 /d植物油 0.2993 m3/d配料水 10.26m3 /d磷酸二氫鉀 0.0003363m3 /d磷酸氫二鉀 0.0003363m3 /d培

20、培 養(yǎng)養(yǎng) 基基3.2.3 小罐的物料衡算：設(shè)發(fā)酵開始的培養(yǎng)基體積為 v，蒸汽帶入的水量按 20%，斜面孢子體積忽略不計(jì)，由體積衡算：(v20%+v)(1-15%)= v一級種子液一級種子液v一級種子液一級種子液(1-15%)= v一級種子液一級種子液=2.242m3/d得培養(yǎng)基體積 v 為 2.586 m3/d則 蒸汽帶入水量:2.58620%=0.5172m3/d發(fā)酵罐15.6915.69m3/d一級種子液2.242 m3/d培養(yǎng)基11.21 m3/d蒸汽帶入水量2.242 m3/d二級種子液13.34 m3/d液體損失 15% 2.001m3/d接種損失 15% 0.3956 m3/d14

21、液體損失 15%2.6380.15=0.3956m3/d接種損失 15% 2.58620%15%=0.07758 m3/d 總損失量=液體損失+接種損失0.3956+0.07758=0.4673m3/d因此，每天所需培養(yǎng)基組成的量如下：黃豆餅粉：2.5863%=0.07758 m3/d淀粉：2.5862.5%=0.06465 m3/d氯化鈉：2.5860.4%=0.01034m3/d碳酸鈣：2.5860.6%=0.01552 m3/d磷酸二氫鉀：2.5860.005%=0.0001293 m3/d磷酸氫二鉀：2.5860.005%=0.0001293m3/d植物油：2.5864%=0.1034

22、 m3/d配料水：2.586-0.07758-0.06465-0.01034-0.01552-0.0001293-0.0001293-0.1034=2.314 m3/d表表 5 一級發(fā)酵物料衡算表（周期一級發(fā)酵物料衡算表（周期 38/24=1.58d）進(jìn)入發(fā)酵罐的量離開發(fā)酵罐的量項(xiàng)目體積（m3/d)體積（m3/周期)項(xiàng)目體積（m3/d)體積（m3/周期)15培養(yǎng)基2.5864.086一級種子液2.6384.168帶入水量0.51720.8172損失0.46730.7383總量3.1034.903總量3.1034.903表表 6 一級培養(yǎng)基的組成（周期一級培養(yǎng)基的組成（周期 38/24=1.58

23、d）項(xiàng)目體積（m3/d)體積（m3/周期）黃豆餅粉0.077580.1226 淀粉0.064650.1021氯化鈉0.010340.01634碳酸鈣0.015520.02452植物油0.10340.1634配水量2.3143.656磷酸二氫鉀0.00012930.0002043磷酸氫二鉀0.00012930.0002043總2.5864.086 發(fā)酵罐3.103 m3/d斜面孢子培養(yǎng)基2.586 m3/d蒸汽帶入水量0.5172 m3/d一級種子液2.638 m3/d液體損失 15% 0.3956m3/d接種損失 15% 0.07758 m3/d總損失=0.39+0.07=0.4673 16

24、黃豆餅粉 0.07758 m3 /d淀粉 0.06465 m3 /d氯化鈉 0.01034 m3 /d碳酸鈣 0.01552 m3 /d植物油 0.1034 m3/d配料水 2.314m3 /d磷酸二氫鉀 0.0001293m3 /d磷酸氫二鉀 0.0001293m3 /d培培 養(yǎng)養(yǎng) 基基3.3 酸化稀釋過濾工序物料衡算：發(fā)酵液效價(jià)：35000u/ml 濾液效價(jià)：11000u/ml 由效價(jià)守恒得濾液的體積：72.70106350001.16/11000106=268.33 m3濾液：268.331031.02=273.70t 每天/ t 草酸：72.701032.3%10-3= 1.67黃血鹽

25、：72.701030.75%10-3= 0.545硫酸鋅：72.701030.18%10-3= 0.13水：72.702.3= 167.21發(fā)酵液：72.701031.58= 114.87總： 284.43表 3-3 酸化稀釋過濾工藝物料衡算表酸化過濾前酸化過濾后項(xiàng)目質(zhì)量（t/d）質(zhì)量(t/周期)項(xiàng)目質(zhì)量（t/d）質(zhì)量(t/周期)）草酸1.6713.50濾液273.702212.41黃血鹽0.5454.41菌絲10.7386.73硫酸鋅0.131.05水167.211351.61發(fā)酵液114.87928.5317總量284.432299.14總量284.432299.14酸酸 化化 稀稀 釋釋

26、 過過 濾濾草 酸 1.67 t/d黃血鹽 0.545 t/d硫酸鋅 0.13 t/d水 167.21t/d發(fā)酵液 114.87t/d菌絲 10.73t/d濾液 273.70 t3.4 脫色結(jié)晶工序物料衡算：母液效價(jià)：1370u/ml 氨水加量：12%由效價(jià)守恒得母液體積：72.701063500099.24%116%（1-86%）/1370106=299.33 m3氨水：273.7012%=32.84t濕晶體：3.53t/d母液：273.70+32.84-3.53=303.01t/d表 3-2 脫色提取工序物料衡算表脫色提取前脫后色提取項(xiàng)目質(zhì)量（t/d）質(zhì)量(t/周期)項(xiàng)目質(zhì)量（t/d）質(zhì)量

27、(t/周期)濾液273.702212.41母液303.012449.33氨水32.84265.46濕晶體3.5328.54總量306.5422477.87總量306.542477.87脫色提取脫色提取濾 液273.70t/d氨 水32.84t/d母 液303.01t/d濕晶體3.53t/d183.5 干燥工序物料衡算：干晶體重：800（1-1.5% ）=788 t/a濕晶含水量：w1=30%/(1-30%) =0.43干晶含水量：w2=1.5%/(1-1.5%) =0.02應(yīng)除去的水分：788（0.43-0.02）=323.08 t/a濕晶體的量：788+323.08 =1111.08 t/a

28、表 3-1 干燥工序物料衡算表干燥前干燥后項(xiàng)目質(zhì)量 t/a質(zhì)量 t/d項(xiàng)目質(zhì)量 t/a質(zhì)量 t/d濕晶體的量1111.083.53干晶體的量7882.51除去的水分323.081.02總量1111.083.53總量1111.083.53濕晶體3.53t/d干干 燥燥干晶體2.51t/d水分1.02t/d第四章第四章 設(shè)備選型設(shè)備選型4.1 三級發(fā)酵罐發(fā)酵罐的選型選用機(jī)械渦輪攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐。生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定 發(fā)酵罐容積的確定：選用 200m3罐，全容積為 230m3 生產(chǎn)能力的計(jì)算：選用公稱容積為 200 m3的發(fā)酵罐，裝料系數(shù)為 0.7,那么該罐生產(chǎn)土霉素的能力為: 2000.7=1

29、40 (m3)由前面的物料衡算中，已知年產(chǎn) 800 噸土霉素的工廠,日產(chǎn) 72.70 m3的土霉素。19發(fā)酵的操作時(shí)間需要 194h(其中發(fā)酵時(shí)間 184h),這樣生產(chǎn)需要的發(fā)酵罐應(yīng)為：n=72.70/140194/24=4.20 （罐）取整后需 5 臺每日投（放）罐次為：72.70/140=0.52 (罐)設(shè)備容積的計(jì)算：由前面的物料衡算中，已知年產(chǎn) 800 噸土霉素的工廠,日產(chǎn) 72.70 m3的土霉素，每天的發(fā)酵液的量：v0=72.70 (m3/d)所需設(shè)備總?cè)莘e： v=72.70194/(240.7)= 839.51(m3)查表公稱容積為 200 m3的發(fā)酵罐，總?cè)莘e為 230m3。則

30、 5 臺發(fā)酵罐的總?cè)莘e為：2305=1150 m3839.51 m3,可滿足需要主要尺寸公稱容積vn(m3)罐內(nèi)徑d(mm）圓筒高h(yuǎn)0(mm)封頭高h(yuǎn)0(mm)罐體總高h(yuǎn)(mm)不計(jì)上封頭容積(m3)全容積(m3)攪拌器直徑d(mm)攪拌轉(zhuǎn)速n(r/min)電動(dòng)機(jī)功率n(kw)2005000100001300126002232301700150230攪拌軸功率（見上表）4.2 二級種子罐選型 : 選擇機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐容積和數(shù)量的確定由前面的物料衡算中，已知年產(chǎn) 800 噸土霉素的工廠,日產(chǎn) 11.34 m3的二級種子液。20所以選用公稱容積為 50 m3 的二級種子罐，裝料系數(shù)為 0.7,那

31、么該罐生產(chǎn)的能力為: 500.7=35(m3)發(fā)酵的操作時(shí)間需要 48(其中發(fā)酵時(shí)間 44h),這樣生產(chǎn)需要的二級種子罐應(yīng)為：n=11.34/3548/24=0.648（罐）取整后需 1 臺每日投（放）罐次為：11.34/35=0.324 (罐)設(shè)備容積的計(jì)算：由前面的物料衡算中，已知年產(chǎn) 800 噸土霉素的工廠,日產(chǎn) 11.34m3 的二級種子液，每天的種子液的量：v0=11.34(m3/d)所需設(shè)備總?cè)莘e： v=11.3448/(240.7)= 32.40(m3)查表公稱容積為 50 m3 的發(fā)酵罐，總?cè)莘e為 55.2m3。則 1 臺二級種子罐的總?cè)莘e為：55.2m332.4m3,可滿足需

32、要4.3 一級種子罐:選型 :選擇機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐容積和數(shù)量的確定由前面的物料衡算中，已知年產(chǎn) 800 噸土霉素的工廠,日產(chǎn) 2.242 m3的一級種子液。所以選用公稱容積為 5m3 的二一級種子罐，裝料系數(shù)為 0.7,那么該罐生產(chǎn)的能力為: 50.7=3.5(m3)發(fā)酵的操作時(shí)間需要 38(其中發(fā)酵時(shí)間 35h),這樣生產(chǎn)需要的二級種子罐應(yīng)為：n=2.242/3.538/24=1.014（罐）取整后需 2 臺21每日投（放）罐次為：2.242/3.5=0.640 (罐)設(shè)備容積的計(jì)算：由前面的物料衡算中，已知年產(chǎn) 800 噸土霉素的工廠,日產(chǎn) 2.242m3 的二級種子液，每天的種子液的量

33、：v0=2.242(m3/d)所需設(shè)備總?cè)莘e： v=2.24238/(240.7)= 5.07(m3)查表公稱容積為 5m3 的發(fā)酵罐，總?cè)莘e為 6.27m3。則 2 臺二級種子罐的總?cè)莘e為：6.272=12.54m35.07m3,可滿足需要44 通氨罐:每罐三級發(fā)酵需要 0.09m3 的液氨，且有 5 個(gè)發(fā)酵罐均連續(xù)操作，考慮裝料系數(shù)為 0.7，0.09*5/0.7=0.64m3，故選取公稱容積為 1m3 的罐一個(gè)。4.5 全料罐:每罐三級發(fā)酵需要 32m3 的全料，且有 5 個(gè)發(fā)酵罐均連續(xù)操作，考慮裝料系數(shù)為0.7，32*5/0.7=228.57 m3 故選用公稱容積為 50m3 的儲罐，

34、故選取 5 個(gè)全料罐。4.6 稀料罐:每個(gè)三級發(fā)酵罐需要 17m3 的稀料，且有 5 個(gè)發(fā)酵罐均連續(xù)操作，考慮裝料系數(shù)為 0.7，17*5/0.7=121.43 m3，故選取公稱容積為 50 m3 的儲罐 3 個(gè)。4.7 儲酸罐每天產(chǎn)生發(fā)酵液共 72.70m3/d，酸化工程中加入草酸 1.67 t/d，二水合草酸密度為 1.653kg/l，則可推算出體積為 1.01m3，考慮裝料系數(shù)為 0.7，實(shí)際體積為1.43m3，則選擇公稱容積為 2.5m3 的儲液罐即可滿足生產(chǎn)要求。酸化稀釋共需4 小時(shí)，屬間歇操作，因此一個(gè)罐可以滿足 6 大罐的需要，即每天工作 4 小時(shí)4.8 酸化罐:酸化罐中包含原料

35、發(fā)酵液和加入的酸液，總體為 72.70m3，考慮到裝料系數(shù)為0.7，則實(shí)際需要的罐體積為 103.85m3，因此，選用 2 個(gè)公稱容積為 50m3 的酸22化罐即可滿足生產(chǎn)要求。4.9 稀釋罐:在稀釋的過程中加入兩倍體積的水，使得酸化液的體積變?yōu)?218.1m3，考慮裝料系數(shù)為 0.7，則實(shí)際需要的罐體積為 311.6m3，因此，選取公稱容積為 75m3的罐 5 個(gè)，可滿足每天生產(chǎn)一批的要求。4.10 板框過濾機(jī)板框過濾機(jī);處理液密度=32.84t/218.1m3=0.150t/m3，處理時(shí)間取 30min，板框壓濾機(jī)處理能力：，)/( 2.43660*301.218*360036003hmt

36、vqm=436.2*0.150=65.43t因此選用如下設(shè)備，因考慮到兩級脫色，故選 2 臺：型號型號過濾面積過濾面積/m2濾板數(shù)量濾板數(shù)量/pcs濾框面濾框面積積/m2最大工作最大工作壓力壓力/mpa處理能力處理能力/t質(zhì)量質(zhì)量/tlarox-pf 969616961.670734.11 脫色罐脫色罐:脫色保留時(shí)間 30-50 分鐘，取 40min，液通過樹脂罐的線速度控制在 0.001-0.002m/s，取 0.0015m/s，則物料在罐內(nèi)停留的距離即 0.0015*40*60=3.6m，考慮裝料系數(shù) 0.7，則 3.6/0.7=5.14m，因此選取罐體高度超過 5.14m 的罐即可。因此

37、，選取公稱容積 50m3的儲液罐,其罐內(nèi)部圓筒高度為 6m。液氨儲罐加入的液氨體積為 35.04 m3，考慮裝料系數(shù)為 0.7，實(shí)際需要體積為 50.06m3，則選用公稱容積為 50m3的儲液罐即可滿足要求，結(jié)晶時(shí)間為 8 小時(shí)，屬間歇操作，則每天只一次，因此只需 1 個(gè)罐。4.12 結(jié)晶罐結(jié)晶罐:采用三級連續(xù)結(jié)晶，設(shè)三級罐的總體積為 vv/(v 處理量/24)823v 處理量 291.97 m3，則 v97.32 m3為了晶核的形成和形成晶體的飽滿，三級罐應(yīng)依次由小到大則分別選擇 公稱容積為 5m3 10m3 100m3的三個(gè)罐串聯(lián)即可滿足要求。4.13 干燥器干燥器:每天生產(chǎn)濕晶體重量 3

38、.53t，干晶體重量 2.51t，則須除去水分 1.02t，每小時(shí)處理量為 1.02/24=42.5kg，因此選用蒸發(fā)水分為 50kg/h 的脈沖旋風(fēng)式氣流干燥器，具體參數(shù)見下表型號型號蒸發(fā)水分蒸發(fā)水分/(kg/h)裝機(jī)功率裝機(jī)功率/kw占地面積占地面積/m2高度高度/mxqg505071784.14 車間設(shè)備一覽表車間設(shè)備一覽表設(shè)備名稱設(shè)備名稱所屬車間所屬車間數(shù)量數(shù)量型號型號一級種子罐一級種子罐發(fā)酵車間7公稱容積 5m3 1500二級種子罐二級種子罐發(fā)酵車間5公稱容積 50m3 3100三級發(fā)酵罐三級發(fā)酵罐發(fā)酵車間3公稱容積 200m3 4600通氨罐通氨罐發(fā)酵車間1公稱容積 1m3 900

39、補(bǔ)料罐補(bǔ)料罐(全料罐全料罐)發(fā)酵車間4公稱容積 50 m3 3100補(bǔ)料罐補(bǔ)料罐(稀料罐稀料罐)發(fā)酵車間2公稱容積 50 m3 3100酸化反應(yīng)罐酸化反應(yīng)罐酸化過濾車間1公稱容積 50 m3 3100酸化儲罐酸化儲罐酸化過濾車間1公稱容積 2.5m3 1200稀釋罐稀釋罐酸化過濾車間3公稱容積 75 m3 3200板框過濾機(jī)板框過濾機(jī)酸化過濾車間2larox-pf 96 過濾面積 96m2脫色罐脫色罐脫色結(jié)晶車間1公稱容積 50 m3 34001521532152124液氨儲罐液氨儲罐脫色結(jié)晶車間1公稱容積 50 m3 3400結(jié)晶罐結(jié)晶罐脫色結(jié)晶車間3公稱容積分別為5m3、10m3、100m

40、3旋風(fēng)干燥器旋風(fēng)干燥器干燥車間1xqg50，蒸發(fā)水分 50kg/h第五章：管道設(shè)計(jì)5.1 發(fā)酵罐(三級罐)的接管設(shè)計(jì):冷卻面積的計(jì)算：按發(fā)酵生成熱高峰、一年中最熱的半個(gè)月的氣溫、冷卻水可能到最高溫的條件下，設(shè)計(jì)冷卻面積。取 qmax=4.186000 kj/( m3 h)采用豎式列管式換熱器，取經(jīng)驗(yàn)值 k=4.18500 kj/( m3 h)tm=（t1-t2）/(lnt1/t2)=(12-5)/(ln12/5)=8 ()每天裝 0.52 罐，每罐實(shí)際裝液量為: 72.70/0.52=139.81 (m3)換熱面積:f=4.186000139.81/(4.185008)=209.71 (m3)

41、設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)1).空氣分布器：單管通風(fēng) 2).擋板：不設(shè)擋板3).密封方式：機(jī)械密封4).冷卻管布置a) 最高熱負(fù)荷下的耗水量：w=4.186000139.81/(4.18（27-20） ）=1.196105 （kg/h）=33.29(kg/s)則冷卻水體積流量為 w=0.03329m3/s，取冷卻水在豎直蛇管中的流速為 v=1m/s,冷卻管總截面積: s總=0.03329/1=0.03329 (m2)進(jìn)水總管直徑 d總2= s總/0.785,解出 d總=0.2059 （m）13125b) 冷卻管組數(shù)和管徑設(shè)冷卻管徑為 d0，組數(shù)為 n 則：s總=0.7850 nd02，根據(jù)本罐情況，取

42、 n=8，求出管徑： d0=0.073 （m）查表取 893.5 無縫鋼管，d內(nèi)=82mm，d內(nèi)d0，可滿足要求，d平均=86 mm。取豎蛇管端部 u 型彎管曲率半徑為 250 mm，則兩直管距離為 500 mm，兩端彎管總長度：l0=d=3.14500=1570 mmc) 冷卻管總長度 l 計(jì)算已知冷卻總面積 f=209.71m2，無縫鋼管 893.5每米冷卻面積為： f0=3.140.0861=0.2700（m2）則冷卻管總長度： l=209.71/0.27=776.7（m）冷卻管體積：v=0.7850.0862776.7=4.51(m3)d) 每組管長 l0和管組高度每組管長:l0= l

43、/n=776.7/8=97.08 (m)另需連接管 8m：l實(shí)際=l+8=784.7（m）可排豎直蛇管的高度，設(shè)為靜液面高度，下部可伸入封頭 250mm。設(shè)發(fā)酵罐內(nèi)附件占體積為 0.5 m3，則：v總=v液+v管+v附件=（784.7/8）+4.49+0.5=103.1 (m3) 筒體部分液深：（v總-v封）/s截=（103.1-17）/(0.78552)=4.387(m)豎直蛇管總高:h管=4.387+0.5=4.887（m）又兩端彎管總長： l0=1570 mm，兩端彎管總高為 500mm則直管部分高度： h=h管-500=5190 （mm）則一圈管長：l=2h+ l0=25190+157

44、0=11950(mm) e) 每組管子圈數(shù) n0n0= l0/l=97.08/11.95=8.124 (圈)管間距為：2.5d外=2.50.089=0.23 (m)豎蛇管與罐壁的最小距離為 0.2m，可算出與攪拌器的距離為 0.23m0.2m，在允許范圍內(nèi)。作圖表明，各組冷卻管相互無影響。如發(fā)現(xiàn)無法排下這么多冷卻管，可考慮增大管徑，或增加冷卻管組數(shù)26f) 校核冷卻管傳熱面積f實(shí)=d平均l實(shí)際=3.140.086784.7=211.9 （m2）f實(shí)f，可滿足要求。設(shè)備材料的選擇：優(yōu)先考慮滿足工藝要求，其次是經(jīng)濟(jì)性。本設(shè)計(jì)選 a3鋼，以降低設(shè)備費(fèi)用。接管設(shè)計(jì)：a) 接管長度 h 設(shè)計(jì) 管直徑的大

45、小和有無保溫層，一般取 100200mm。b) 接管直徑的確定按排料管（也是通風(fēng)管）為例計(jì)算其管徑。發(fā)酵罐裝料 140m3，2h 之內(nèi)排空，物料體積流量：q=140/3600/2=0.02 (m3/s)發(fā)酵液流速取 v=1m/s排料管截面積：s料=q/v=0.02/1=0.02 (m2)管徑 d：d2= s料/0.785,解出 d=0.16 （m）=160 mm取無縫鋼管 21925，其內(nèi)徑 169mm160mm，適用。按通風(fēng)管計(jì)算，通風(fēng)比 2vvm(0.1mpa，20)通風(fēng)量：q=1402=280(m3/min)=4.7（m3/s）折算到工作狀態(tài)(0.35mpa，30)下的風(fēng)量：qf=4.7

46、0.1（273+30）/(0.35(273+20)=1.4（m3/s）取風(fēng)速：v=25 m/s則通風(fēng)管截面積： sf= qf/v=1.4/25=0.056 (m2)則通風(fēng)管徑：df2=sf/0.785,解出 df=0.27 （m）因通風(fēng)管也是排料管，故取 21925 無縫鋼管。排料時(shí)間復(fù)核 ：物料流量 q=0.02 m3/s，流速 v=1m/s， 管道截面積：s=0.7850.1692=0.022(m2)相應(yīng)流量比：p=q/sv=0.02/(0.0221)=0.9 倍排料時(shí)間：t=20.9=1.8（h）支座選擇：裙式支座5.2 酸化設(shè)備的流體輸送：酸化設(shè)備的流體輸送：27酸化液進(jìn)料管即采用發(fā)酵

47、液的排空管不銹鋼焊接鋼管 1335。酸化液排出的體積近似認(rèn)為與發(fā)酵液相等，即 72.70m3，酸化罐裝料 102m3，發(fā)酵液體積 72.70m3，2h 之內(nèi)排空，物料體積流量 smq/10*09.102360070.7233發(fā)酵液流速取 v=1m/s，排料管截面積233料10*09.10110*09.10mvqs管徑msd11.0785.010*09.10785.03料取不銹鋼焊接鋼管 1335，其內(nèi)徑 123mm110mm，適用。5.3 稀釋設(shè)備的流體輸送稀釋設(shè)備的流體輸送稀釋罐進(jìn)料管即采用酸化罐的排空管不銹鋼焊接鋼管 1335稀釋液的體積為 218.1m3，采用三個(gè)酸化罐，即每個(gè)罐內(nèi)液體的

48、體積為 72.70 m3，裝料 102m3，2h 之內(nèi)排空，物料體積流量 smq/10*09.12360070.7232發(fā)酵液流速取 v=1m/s，排料管截面積222料10*09.1110*09.1mvqs管徑msd11.0785.010*09.1785.02料取不銹鋼焊接鋼管 1335，其內(nèi)徑 123mm110mm，適用。5.4 板框過濾設(shè)備的輸送板框過濾設(shè)備的輸送:進(jìn)入板框過濾機(jī)的管道與稀釋液流出的管道相同，不銹鋼焊接鋼管 1335。經(jīng)板框過濾后，由濾液效價(jià)可知體積為 268.91m3，處理時(shí)間 30min物料體積流量smq/15. 05 . 03600268.913發(fā)酵液流速取 v=1m

49、/s，排料管截面積28215. 0115. 0mvqs料管徑msd438. 0785. 015. 0785. 0料故選用不銹鋼焊接鋼管取 4505，其內(nèi)徑 440mm438mm。5.5 脫色工段的流體輸送脫色工段的流體輸送:進(jìn)入脫色罐的管道與板框過濾流出的管道相同，不銹鋼焊接鋼管 4505。流出脫色罐的管道 v=291.97m3，操作時(shí)間為 40min，物料體積流量smq/12. 0)60/40(3600291.973發(fā)酵液流速取 v=1m/s，排料管截面積212. 0112. 0mvqs料管徑msd39. 0785. 012. 0785. 0料故選用不銹鋼焊接鋼管取 4505，其內(nèi)徑 440

50、mm390mm。5.6 結(jié)晶過程的流體輸送結(jié)晶過程的流體輸送液氨的輸送 需要加入的液氨體積為 35.04m3，結(jié)晶的停留時(shí)間為 8 小時(shí)，物料體積流量smq/10*2 . 18360004.3533發(fā)酵液流速取 v=1m/s，排料管截面積23310*2 . 1110*2 . 1mvqs料管徑msd039. 0785. 010*2 . 1785. 03料取不銹鋼焊接鋼管 452.5，其內(nèi)徑 40mm39mm，適用結(jié)晶罐之間的流體輸送結(jié)晶總處理體積為 291.97 m3，結(jié)晶的停留時(shí)間為 8 小時(shí)，物料體積流量 29smq/01. 083600 291.973發(fā)酵液流速取 v=1m/s，排料管截面積201. 0101. 0mvqs料管徑msd113. 0785. 001. 0785. 0料取不銹鋼焊接鋼管 1335，其內(nèi)徑 123mm113mm，適用。干燥條件混合氣體由 45oc 加熱到 150oc，噴霧干燥器進(jìn)口溫度 150 oc，噴霧干燥器出口溫度 110 oc，物料出口溫度 60 oc，進(jìn)口溫度 60 oc，采用壓力式霧化器霧化。由物料衡算可知：.濕晶含水量 w1=30%，干