年產(chǎn)2.5萬噸賴氨酸工廠工藝初步設(shè)計

題目：年產(chǎn)2.5萬噸賴氨酸工廠工藝初步設(shè)計目錄17024摘要 第二章工藝設(shè)計與計算2.1賴氨酸的生產(chǎn)工藝賴氨酸制備的整個進程可分四個工藝過程[7]：原料的預(yù)處理及淀粉水解糖的制備[7]種子擴大培養(yǎng)及賴氨酸發(fā)酵[7]賴氨酸的分離提取[7]賴氨酸的精制加工[7]2.1.1賴氨酸的原料預(yù)處理與淀粉水解糖的制備（1）原料預(yù)處理本篇論文設(shè)計主要以玉米粒為原料。為破環(huán)原料組織之間的相互聯(lián)系，要將原料進行浸泡以達到目的，同時也可以對原料中的可溶性物質(zhì)進行溶解，阻礙各種微生物的有害行為，也是為防止在發(fā)酵過程中各種原物料的腐敗，使原料所能承受的最大強度降低以便于分離。（2）淀粉水解糖的制備 酸解法，酸酶結(jié)合法，雙酶法等是淀粉水解酶制備最常用的幾種。將谷類等含有淀粉的其他物質(zhì)中的淀粉，越過淀粉酶的作用轉(zhuǎn)化成糖是淀粉糖的原理，而蛋白酶會分解其中存有的蛋白質(zhì)。糖化的目的是萃取最大限度的原料中的可溶物，并且要將不溶物變成可溶物萃取出來，前提是要滿足酶發(fā)揮最大作用的條件，再做成合乎要求的麥芽汁，使麥芽汁收得率最高。淀粉水解糖為糖化所得，生產(chǎn)菌株可使用。本設(shè)計采用酶法制備淀粉水解糖。與其他方法相比，酶法反應(yīng)條件溫和，不需承受高溫或高壓及耐衰變，副反應(yīng)較少。水解糖溶液純度高，淀粉轉(zhuǎn)化率高。優(yōu)質(zhì)的糖液有利于糖液的充分利用等優(yōu)點。2.1.2種子擴大培養(yǎng)種子擴大培養(yǎng)過程中所需要的種子數(shù)量要充足，濃度要適中，生理情況良好，且沒有被細菌污染，發(fā)酵接種后生長也要迅速。在這一過程中，通常采用兩到三個層次的種子培養(yǎng)（即二級，三級培養(yǎng)）。斜面種子的制備種子是擴大培養(yǎng)過程中得到的純種培養(yǎng)物。吸管所需雜質(zhì)極少，雜菌和噬菌體不能污染。滅菌后的斜面培養(yǎng)基（30℃下，保溫24h）,檢查無菌體污染后，放到冰箱中備用[8]。 ：，蛋白胨，，葡萄糖（無添加斜率），瓊脂，。傾斜種子的培養(yǎng)條件為，(2)種子的擴大培養(yǎng)，，，，，。.。 二次種子培養(yǎng)基：種子罐培養(yǎng)，用水解糖替代葡萄糖。培育條件為：溫度，通風(fēng)1：0.2(V/V)，攪拌200r/min。時間8－11h。按照發(fā)酵規(guī)模，必要時可采用三級培養(yǎng)。 2.1.3賴氨酸發(fā)酵工藝條件的控制(1)溫度：整個過程溫度都很重要，前期溫度穩(wěn)定在，中后期則要穩(wěn)定在34℃(2)PH最適范圍為實踐生產(chǎn)則以最佳。(3)供氧：也是為了使整個發(fā)酵過程更加充分，因而整個發(fā)酵進程供養(yǎng)必須充足。如果供氧不足，會導(dǎo)致發(fā)酵不完全從而進行無氧呼吸會產(chǎn)生乳酸堆積，影響賴氨酸產(chǎn)率。2.1.4賴氨酸的提取 從發(fā)酵液中提取賴氨酸有四種常用辦法：沉淀;有機溶劑萃取;離子交換樹脂吸附;電滲析[9]。本文設(shè)計中主要采用了離子交換法來提取賴氨酸，因為此辦法具備回收率高，所需產(chǎn)品雜質(zhì)少的長處。且從發(fā)酵液中提取賴氨酸要選用銨型強酸性陽離子交換因其更易與其他氨基酸分離也能使樹脂轉(zhuǎn)型簡化。本文的離子交換法提取賴氨酸使用了三柱串聯(lián)的模式，目標(biāo)是為了提高Lys收率。2.1.5賴氨酸的精制（1）濃縮與除氨離子交換提取的Lys洗脫液，體積較大，含有較少的賴氨酸大概在之間，而氨的含量較多可高達，蒸發(fā)應(yīng)采用中央循環(huán)管式蒸發(fā)器、膜式蒸發(fā)器和雙效蒸發(fā)器。為能更好的收集所產(chǎn)生的氨蒸氣，也可采用單效蒸發(fā)。 濃縮液濃縮至19~20oBé（賴氨酸鹽酸鹽含量約為）放出料液，用濃鹽酸調(diào)節(jié)，再繼續(xù)濃縮至22~23oBé。在堿性溶液中濃縮時，溫度和時間都要適中，為避免生成。（2）賴氨酸鹽酸鹽的結(jié)晶與分離在中和罐中，加入鹽酸賴氨酸濃縮物，攪拌時加入工業(yè)鹽酸使。然后將中和液放入晶體槽內(nèi)，并將冷水導(dǎo)入外皮，使其逐漸冷卻，使冷卻面與液體的溫差不超過，避免了部分飽和，晶體沉積在晶體罐的內(nèi)壁上。當(dāng)溶液溫度降至?xí)r，結(jié)晶時間為小時。為了使晶體不太細小，晶化進程應(yīng)留意溫度，最低溫度約為。結(jié)晶過程中應(yīng)適當(dāng)攪拌晶體，以加速晶體的相對運動。結(jié)晶后，停止攪拌，用離心機分離混合物，用少量水沖洗晶體表面層以粘附母液。母液濃縮再結(jié)晶，直到不能結(jié)晶為止。所得晶體為鹽酸賴氨酸的粗晶，經(jīng)干燥得到純度或更高的飼料級賴氨酸[10]。2.1.6賴氨酸工藝流程簡述 L-賴氨酸最初提取于蛋白質(zhì)(酪蛋白、纖維蛋白或血漿)的酸性水解產(chǎn)物。目前L-賴氨酸主要由微生物發(fā)酵而成.發(fā)酵措施一般采用各種淀粉水解物或甘蔗糖蜜為碳源，銨鹽、氨或尿素為氮源，其酸堿度一般為中性。普通控制發(fā)酵液的pH要經(jīng)過流加氨水或尿素的形式來控制。本設(shè)計中則采納直接發(fā)酵法制取賴氨酸[7]。（1）賴氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)法發(fā)酵法是工業(yè)生產(chǎn)法的主要方法。代謝控制發(fā)酵過程是應(yīng)用缺乏生長所需營養(yǎng)物質(zhì)的菌株實現(xiàn)的，并且人工扭轉(zhuǎn)和控制微生物的代謝路徑，來完成L-賴氨酸的生產(chǎn)。棒狀桿菌和短桿菌等細菌的各種變異株為主要的菌種。淀粉、糖蜜、玉米等為主要的發(fā)酵原料。（2）流程示意圖放料接種圖3.1賴氨酸生產(chǎn)工藝流程圖菌體分離上清液離子交換放料接種圖3.1賴氨酸生產(chǎn)工藝流程圖菌體分離上清液離子交換真空濃縮離心分離結(jié)晶重結(jié)晶菌體粗結(jié)晶母液菌體水洗二次菌體分離上清液飼料離心分離結(jié)晶干燥L(fēng)ys成品2.2工藝參數(shù)2.2.1工藝技術(shù)指標(biāo)及基本數(shù)據(jù)表1賴氨酸發(fā)酵工藝技術(shù)指標(biāo)淀粉中淀粉含量為百分之八十，水含量為百分之十四。以黃色桿菌作為本次設(shè)計的原料來發(fā)酵生產(chǎn)賴氨酸，培養(yǎng)基組成如下：：，，，，，，，VH140μg，VB11mg，Thr20mg，pH7.2-7.5,接種量8%，消泡劑（泡敵）1.0。：，，，，，，，pH7.0～7.2。2.3物料衡算2.3.1發(fā)酵車間物料衡算的重要性：根據(jù)物料衡算，每件設(shè)備各環(huán)節(jié)中物料（包括原料、中間體和成品）的組成、質(zhì)量和數(shù)量可以計算原料、每日或消耗品的消耗率、產(chǎn)品和生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)量規(guī)模、以及主要的平衡計算。在工廠正式運行，可計算出某些難以直接根據(jù)生產(chǎn)過程、車間或所用設(shè)備計算的參數(shù)，以便對目前的消費狀況剖析。以減少三廢及雜質(zhì)的排放量，縮小消耗資本，從而增強企業(yè)的經(jīng)濟效益。 物料平衡計算的方法和步驟為：明確目標(biāo)、條件，畫出物料平衡計算的基本流程圖，相應(yīng)數(shù)據(jù)的采集設(shè)計和物理和化學(xué)常數(shù)值的記錄，以確定選擇各種指標(biāo)值；計算；核對結(jié)果與整理；物料平衡表的列出以及流程圖的描。(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)由于賴氨酸的最終存在形式是賴氨酸鹽，因此在發(fā)酵液的預(yù)處理階段必須使用鹽酸調(diào)節(jié)pH值并引入氯離子，因此鹽酸(質(zhì)量濃度為33%的工業(yè)鹽酸)的理論用量(不考慮氯離子的損失)如下[11]：式中(15)2.3.2糖化車間以生產(chǎn)含量為的賴氨酸所消耗的原輔材料和物料量為例進行計算。(1)發(fā)酵液量式中(2)(3)(4)式中(5)(6)理論上，111公斤葡萄糖需要100公斤淀粉才可以轉(zhuǎn)化，理論上要用淀粉G量如下：式中(7)：式中44.25——每日淀粉的投料量，t表225000t/a賴氨糖化發(fā)酵車間和糖化車間物料總衡算表2.3.3提取車間發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液從發(fā)酵罐中排出，然后對發(fā)酵液進行預(yù)處理。發(fā)酵液預(yù)處理后開始進離子交換提取。離子交換提取的原理前文已述，就不再敘述。根據(jù)離子交換提取過程，計算物料平衡，并通過產(chǎn)生純度為的賴氨酸作為標(biāo)準來計算物料平衡。設(shè)計采用銨型強陽離子交換樹脂，該樹脂對賴氨酸的最大吸附量為，采用正向上柱方式，以的流速吸附。由前面計算已知發(fā)酵液的量為，那么分離提取前賴氨酸的量為：賴氨酸提取率取，經(jīng)分離提取后，純賴氨酸的量為還有的賴氨酸存在于經(jīng)過初提取的母液中，則經(jīng)過提取后母液剩余量為：，即：即：。，則：

，，則：，，

式中，：：，即：，即：表3年產(chǎn)25000噸賴氨酸廠提取車間物料衡算表2.4熱量衡算熱量衡算的數(shù)據(jù)時設(shè)備選型及確定其尺寸，，。2.4.1淀粉液化過程℃℃式中20℃，2.4.2液化液糖化過程糖化過程選用的糖化罐，裝料。年產(chǎn)的賴氨酸工廠每日產(chǎn)含糖的糖液，按相對密度計算，這些糖液的體積為，糖化操作周期為小時，則需要糖化罐：取整用10只糖化罐。糖化后的發(fā)酵液需升溫至85℃滅酶，則滅酶用蒸汽量為：滅酶后的糖液經(jīng)過板式換熱器用二次水冷卻至60℃，冷卻水進口溫度為20℃，出水口溫度為45℃，則平均用水量為：糖液需要在兩小時內(nèi)被冷卻至40℃，兩小時內(nèi)高峰用水量為：2.4.3發(fā)酵過程設(shè)計采用的發(fā)酵罐，全容積，裝料系數(shù)，產(chǎn)酸水則每只發(fā)酵罐產(chǎn)的賴氨酸的量為：已知賴氨酸日產(chǎn)量為噸，一般發(fā)酵操作時間為，則生產(chǎn)需要發(fā)酵罐的只數(shù)為：取整為7只。每日投罐次為：日運轉(zhuǎn)罐數(shù)為：每只發(fā)酵罐裝料初始體積為：糖濃度為，滅菌前培養(yǎng)基含糖，則這些物料的質(zhì)量為：采用板式換熱器進行滅菌，過程中選用表壓的蒸汽分兩步進行升溫，其I值為，加熱過程為20℃到75℃，再由75℃到120℃，冷卻水從20℃加熱到45℃，設(shè)每罐滅菌時間為3小時，輸料流量為：則滅菌用蒸汽量為：每天滅菌用蒸汽量為：高峰蒸汽用量為，平均蒸汽用量為：采用板式換熱器進行滅菌，具體過程為的熱料先與生料進行熱交換，待溫度降至后，再通過冷卻水降溫至，降溫過程中冷卻水由升溫至，則冷卻水的用量為：式中全天冷卻水用量為：發(fā)酵罐體積為，材料為不銹鋼，其比熱容為，罐體重，冷卻排管重，用蒸汽滅菌，使發(fā)酵罐在下由升溫至，過程消耗蒸汽：充滿整個發(fā)酵罐需要用蒸汽量為：式中設(shè)發(fā)酵罐外壁溫度為此時輻射與對流的聯(lián)合給熱系數(shù)為：發(fā)酵罐表面積為，：使附著在罐壁上的洗滌水升溫消耗的蒸汽量為：式中一般滅菌過程的滲透蒸汽可取總蒸汽消耗量的，則空罐滅菌消耗蒸汽量為：每次空罐滅菌耗時小時，耗用蒸汽量為：：：賴氨酸發(fā)酵熱數(shù)值約為，的發(fā)酵罐，裝料，設(shè)冷卻水進口溫度為，出口溫度為，則冷卻水用量為：每天運轉(zhuǎn)發(fā)酵罐次，高峰用水量為：式中2.4.4濃縮結(jié)晶過程年產(chǎn)賴氨酸廠賴氨酸日產(chǎn)量為，選用強制內(nèi)循環(huán)結(jié)晶罐，操作周期小時，每罐產(chǎn)賴氨酸，共需要結(jié)晶罐的臺數(shù)為：式中取整為3臺。每罐投入濃度為的中和脫色液即原液，流加母液，過程中加水，在下真空蒸發(fā)結(jié)晶，濃縮2小時，育晶10小時，放料量。設(shè)進料溫度為，料液比熱容為℃，則來料帶入熱量為：：賴氨酸比熱容為，則晶種帶入熱量為：賴氨酸結(jié)晶熱為,則結(jié)晶過程放熱量為：分離母液量為，按相對密度計算，其質(zhì)量為，母液比熱容為℃，設(shè)每罐用蒸汽量熱損失為1%，則蒸汽用量為：:,：式中2.4.5干燥過程未經(jīng)過干燥處理的賴氨酸含水量為，需要將含水量降至。已知日產(chǎn)賴氨酸量為，濕味精日產(chǎn)量為：設(shè)年產(chǎn)20000噸賴氨酸廠熱量衡算結(jié)果匯總見表。表420000t/a賴氨酸廠耗用蒸汽量匯總表2.5耗水量計算2.5.2糖化過程用水量已知日投淀粉量為，淀粉與水的比例為，則用水量為：平均每小時用水量為：由前面計算知液化液冷卻用水為或。由前面計算知糖化液冷卻用水為或。2.5.3連續(xù)滅菌用水量糖化后的糖液含糖量為，培養(yǎng)基含糖量，配置糖液的量為，則每罐需要用水量為：每日按7只發(fā)酵罐來計算，總共需要用水量為：由前面計算知滅菌后料液用冷卻水量為。2.5.4發(fā)酵過程用水量由前面計算知發(fā)酵過程用水量為或。2.5.5提取精制過程用水量每只結(jié)晶罐加水6噸，共三只結(jié)晶罐，每天用水量為18噸。已知每天二次水用量為噸，需要補充冷卻水的用量為：年產(chǎn)20000噸賴氨酸廠用水量衡算結(jié)果表表5年產(chǎn)20000噸賴氨酸廠用水量匯總表2.6無菌空氣耗用量根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，的發(fā)酵罐通氣速度一般為，設(shè)計計算中去取最大值，則單個發(fā)酵罐消耗無菌空氣的量為：式中其他設(shè)備蒸汽消耗總和一般為發(fā)酵無菌空氣消耗量的，則消耗蒸汽量為：表6年產(chǎn)20000噸賴氨酸工廠無菌空氣消耗量沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第三章主要設(shè)備的工藝計算和設(shè)備選型第三章主要設(shè)備的工藝計算和設(shè)備選型3.1選型原則（1）確保整個工藝的安全指數(shù)和可靠指數(shù)。（2）經(jīng)濟節(jié)省，各環(huán)節(jié)工藝要達先進水平。（3）節(jié)約投資，減少耗材，便于加工，便于購買。（4）運行成本低。3.2關(guān)鍵設(shè)備的選擇3.2.1發(fā)酵罐的選型。3.2.2生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定：本文設(shè)計選取大型發(fā)酵罐（技術(shù)管理水平允許的范圍內(nèi)），即的發(fā)酵罐，因為就各種的工廠發(fā)酵設(shè)計的發(fā)酵罐的容積確定規(guī)律來說，大型發(fā)酵罐的體積大，有利于節(jié)約經(jīng)濟并且可以降低發(fā)酵過程中所存在的風(fēng)險，也可加強技術(shù)管理水平。：由前部分物料衡算可知的發(fā)酵液可滿足一噸含量為99%的賴氨酸發(fā)酵生產(chǎn)，則要滿足t/年的賴氨酸生產(chǎn)所需發(fā)酵液的量是：發(fā)酵周期共天，平均一天所需發(fā)酵液的量是：填充系數(shù)為發(fā)酵罐的，發(fā)酵罐的所有容積平均到每一天所用量是：的發(fā)酵罐總?cè)莘e為，所以平均一天要滿足生產(chǎn)所需發(fā)酵罐的數(shù)量是：發(fā)酵罐所需總量是：經(jīng)上式計算所需發(fā)酵罐為14個（發(fā)酵罐要取整數(shù)），8個發(fā)酵罐用于每天出料所需，一年發(fā)酵周期為t，：：經(jīng)計算該設(shè)計合理，可符合生產(chǎn)需求。3.2.3發(fā)酵罐主要尺寸設(shè)計按全容積為的發(fā)酵罐來進行計算，本設(shè)計的發(fā)酵罐采用了標(biāo)準的橢圓型封頭（封頭折邊的容積可忽略不計）則：：細菌發(fā)酵常用的發(fā)酵罐的高徑比一般為，本設(shè)計中取，即，則：經(jīng)計算該設(shè)計合理，可符合生產(chǎn)需求。取裝料率為，則發(fā)酵液的實際用量為。3.2.4冷卻面積賴氨酸在發(fā)酵過程時，是一立方米發(fā)酵液可以傳遞給冷卻器的最大熱量，而本設(shè)計要使用豎式蛇管型換熱裝置，K值為。32℃32℃20℃27℃3.2.5攪拌器及攪拌軸功率⑴攪拌器的選型渦輪式攪拌器和旋槳式攪拌器是最常用的攪拌器，這個設(shè)計采用了六葉渦輪混音器。可以使混合效果更好并獲得較高的溶解氧[12]。攪拌器的各尺寸與發(fā)酵罐內(nèi)徑D有以下關(guān)系：：：：：：：：液面高，取三檔攪拌，則上層槳距液面：故滿足要求。采用三檔攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速可根據(jù)罐放大求得。其攪拌直徑為，轉(zhuǎn)速。則：⑵攪拌功率矯正系數(shù)⑶攪拌軸功率①>所以根據(jù)計算和對比確定為湍流，攪拌功率準數(shù)②：：③設(shè)通風(fēng)比，取最小值，④端面密封增加功率為，3.2.6設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計⑴空氣分布器。⑵擋板因發(fā)酵罐采用豎式蛇管換熱裝置，并設(shè)有扶梯，故不采用擋板裝置[13]。⑶密封裝置⑷冷卻管布置①式中℃℃則：冷卻水體積流量為，設(shè)蛇管中冷卻水的流速為，則冷卻管總截面積為：冷卻水進水總管直徑為：②取冷卻管組數(shù)，已知冷卻管總截面積，則管徑為[9]：查金屬材料表選用無縫鋼管，管內(nèi)徑，，滿足要求[13]。現(xiàn)取豎蛇管U型彎曲曲徑為，則兩直管距離為，兩彎管總長度為[13]：③已知冷卻面積為，選用鋼管尺寸為，則冷卻管總長[13]為：冷卻管占有體積為：④：設(shè)靜液面的高度等于豎式蛇管，下部可伸入封頭，設(shè)發(fā)酵罐內(nèi)附件占有體積，則總占有體積為[13]：則豎式蛇管總高為，兩端彎管總長，則一圈冷卻管的長度為[9]：⑤取整為7圈。則：滿足要求。取管間距為蛇管與罐壁的最小距離為，則：且能夠滿足攪拌器與豎蛇管距離大于，可滿足生產(chǎn)要求。⑥，所以可以滿足生產(chǎn)要求。3.2.7設(shè)備材料的選擇因為在賴氨酸發(fā)酵生產(chǎn)的整個過程中所產(chǎn)的賴氨酸呈現(xiàn)弱酸性，所以在發(fā)酵罐材料的選擇上，不銹鋼是生產(chǎn)發(fā)酵罐的最佳原材料。因此不銹鋼被選用以作為本次生產(chǎn)設(shè)計中發(fā)酵罐的材料，因為不銹鋼本身就具有良好的特性，即對酸堿性和腐蝕性抗力強。3.2.8發(fā)酵罐壁厚⑴工作壓力發(fā)酵罐內(nèi)最高工作壓力為：⑵發(fā)酵罐壁厚發(fā)酵罐材料選用不銹鋼，發(fā)酵罐壁厚用以下公式計算：選用不銹鋼板。⑶封頭壁厚對于本設(shè)計中標(biāo)準橢圓封頭，取，則壁厚為：選用不銹鋼板。3.2.9接管設(shè)計⑴接管長度接管的長度根據(jù)管直徑通常取。⑵接管直徑①設(shè)在兩小時內(nèi)排空發(fā)酵罐中醪液，物料的體積流量為：物料流速為，則排料管截面積為：采用無縫鋼管的尺寸為，，符合生產(chǎn)要求。②在下，壓縮空氣支管氣速為，通風(fēng)比為，以，折算為，。風(fēng)量取最大值，：取風(fēng)速，則通風(fēng)管截面積為：：可滿足工藝要求的不銹鋼管的尺寸為。驗算排料時間：物料流量，流速，管道截面積為：：：3.2.10支座的選擇本文采用裙式支座因為立方米為單位的發(fā)酵罐質(zhì)量都較大。3.3種子罐的選擇3.3.1種子罐的容積和數(shù)量⑴本設(shè)計中發(fā)酵過程接種量為，則種子罐容積為：因而選用的種子罐，填充系數(shù)為。⑵發(fā)酵中種子罐和發(fā)酵罐個數(shù)相同，生產(chǎn)中平均每天發(fā)酵罐運轉(zhuǎn)個數(shù)為8，共需發(fā)酵罐個數(shù)為11，因此采用種子罐個數(shù)也為11，其中3個為備用。3.3.2種子罐主要尺寸設(shè)計的種子罐其全容積為，，：：：：：。3.3.3冷卻面積種子罐采用豎式列管換熱裝置。發(fā)酵液溫度：32℃32℃冷卻水溫度：20℃27℃取列管傳熱系數(shù)K的值為則冷卻面積為：選用A3鋼作為種子罐的材料。3.3.4種子罐壁厚：式中則：。3.3.5設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計⑴擋板：則取擋板數(shù)為6塊。⑵攪拌器采用兩檔攪拌，攪拌器為六彎葉渦輪[9]。⑶攪拌軸功率，，。①，②：：③：：，：⑷進風(fēng)管采用向下單管作為進風(fēng)管。，：：選用無縫鋼管，，內(nèi)徑為，滿足要求。⑸進出物料管采用向下單管為進出物料管。按生產(chǎn)要求需要在分鐘內(nèi)輸送完物料，則物料流量為[13]：，則進出物料管截面積為：：選用管徑為無縫鋼管，內(nèi)徑為，滿足要求。3.3.6支座的選擇支撐式支座適合于小體積的種子罐，本設(shè)計中的種子罐為，即小體積發(fā)酵罐，所以選用支撐式支座。3.4糖化罐3.4.1設(shè)備主要尺寸通過之前熱量衡算可知10只的糖化罐適合于本次設(shè)計，填充系數(shù)0.8，該糖化罐要采用平底、錐型封頭且高徑比，：：3.4.2糖化罐壁厚⑴工作壓力：⑵糖化壁厚根據(jù)不銹鋼的特性，糖化罐將其選用為材料，以下此公式用以計算其糖化罐的壁厚：，即，式中，，選用不銹鋼板。表7發(fā)酵車間主要設(shè)備匯總表發(fā)酵罐種子罐糖化罐3.5消泡劑貯罐3.5.1消泡劑貯罐容量經(jīng)由前文可計算出消泡劑每天的用量為，則發(fā)酵中消泡劑整月的用量為：設(shè)一個消泡劑貯罐中的消泡劑可供正常生產(chǎn)一個月，取填充系數(shù)為，相對密度約為1，則貯罐總體積為[13]：。3.5.2消泡劑貯罐尺寸設(shè)計⑴材質(zhì)選擇整個設(shè)計中都要以節(jié)約經(jīng)濟為主，因其消泡劑不具有酸堿的腐蝕特性，因此可選擇碳鋼做為材料。⑵消泡劑貯罐尺寸消泡劑貯罐和糖化罐采用同樣的底和封頭，高徑比取。3.6空氣過濾器二級空氣過濾是當(dāng)前工業(yè)化微生物發(fā)酵中最常使用的除菌方法：總過濾器粗過濾除菌和進罐前分過濾器過濾除菌[13]。3.6.1發(fā)酵罐分過濾器⑴濾層直徑⑵過濾器直徑～，過濾器與發(fā)酵罐所用個數(shù)相同，因此11個發(fā)酵罐分過濾器做本設(shè)計所用。3.6.2種子罐分過濾器選用型空氣過濾器，空氣通量為，外徑，空氣進出口管徑為,，過濾能力可滿足生產(chǎn)要求，種子罐分過濾器和種子罐個數(shù)相同，種子罐個數(shù)為11，因此過濾器個數(shù)也為11。3.7其他輔助設(shè)備⑴離心泵輸送水解糖液是離心泵的用途，它的密度是，粘度是，因此要選用型的離心泵使用，泵的流量是，揚程為，轉(zhuǎn)速，離心泵所需數(shù)量為臺。⑵空壓機高峰蒸汽用量是（由前面計算所得），即，的量被考慮作為生產(chǎn)的余量，則需生產(chǎn)能力為：若空壓機需要配備給每一個發(fā)酵罐，那么每臺空壓機所需供氣量為：有上式計算可知要選用型作為空壓機的機型，它的生產(chǎn)能力為，壓頭為。8小時是每個發(fā)酵罐所需的輔助時間，采用空壓機12臺。⑶固體輸送機傳送成包的淀粉原料或賴氨酸成品是固體輸送機的主要作用。淀粉原料輸送量為（由前面計算所得），選用移動式型帶式輸送機2臺。其最大輸送量為，輸送速度為，電機功率為。⑷過濾設(shè)備大量的菌體存在于發(fā)酵的懸浮液中，用過濾的方式可以去除細胞或細胞碎片及殘余的固體培養(yǎng)基里的雜質(zhì)。每天所需的發(fā)酵液量是（已由前文計算出），因此可計算出每小時發(fā)酵液的處理量為：型號的過濾器為本文設(shè)計所選用的型號，所需數(shù)量為16臺。該型號的過濾器過濾面積可達，其處理量是沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第四章廢棄物的處理第四章廢棄物的處理4.1概念4.1.1清潔生產(chǎn)的含義指從原料、能源、加工到產(chǎn)品制成，從產(chǎn)品使用到廢棄處置的全過程，對資源、環(huán)境和人體健康都避免產(chǎn)生不良影響和危害的生產(chǎn)方式，是完成清潔可持續(xù)發(fā)展的惟一途徑。清潔生產(chǎn)是一種結(jié)合多種方法治理的方式。對比產(chǎn)后管理有著很多優(yōu)勢：（1）保證了過程的安全性和可靠性。（2）節(jié)約了經(jīng)濟領(lǐng)先了技術(shù)。（3）節(jié)省投資，減少耗材，便于加工，便于購買。（4）各類涉及能源消耗低。（5）整個生產(chǎn)要對設(shè)備故障和維修的問題考慮全面。4.1.2賴氨酸廠污染物的特點（1）生化處理難度大；（2）廢水中固形物濃度(SS)比較高，其中主要為發(fā)酵殘余培養(yǎng)基質(zhì)和發(fā)酵產(chǎn)生的微生物菌絲體[14]；（3）水質(zhì)成分很復(fù)雜，難以處理；（4）水量周期變化大，且間歇排放，沖擊負荷較高。4.2賴氨酸廠的清潔生產(chǎn)（末端治理）賴氨酸由農(nóng)業(yè)天然原料發(fā)酵而成，由于添加了氨基酸發(fā)酵用的營養(yǎng)素[（NH4）2SO4]、用于純化L-賴氨酸的氨（NH3）以及將氨基酸和細胞碎片排放到廢水中會產(chǎn)生有機物和氮含量較高的廢水。本設(shè)計最后的清潔生產(chǎn)要利用一種新型的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)——上流式固定床厭氧-好氧復(fù)合反應(yīng)器的設(shè)計。厭氧反應(yīng)器已被廣泛研究用于廢水處理，因為這種反應(yīng)器的運行成本低，產(chǎn)生的污泥量少同時消耗更少的能源。而該反應(yīng)器可以作為一個單一的處理單元，用于去除賴氨酸裝置廢水中的氮（150mgN/L）和有機物（1300mgCOD/L）。擬議配置包括一個上流固定床反應(yīng)器，在厭氧-好氧組合條件下運行。4.2.1處理步驟厭氧操作反應(yīng)器，改變水力停留時間，從器官角度確定最佳操作條件。IC物質(zhì)去除。運行組合式厭氧-好氧反應(yīng)器，通過液體循環(huán)從好氧區(qū)到厭氧（缺氧）區(qū)去除額外的有機物和氮。4.2.2反應(yīng)器厭氧反應(yīng)器由一根直徑19cm的圓柱形有機玻璃管組成，總?cè)莘e21.8L，分為5個部分：進水分配室（2.8L）、三個部分（生物量連接用支撐材料（17.0L）和一個氣體分離和廢水收集室（2.0L）。裝置中有循環(huán)管線的利用目的是將部分硝化廢水返回到厭氧區(qū)，以利用厭氧消化副產(chǎn)物（主要是有機酸）作為電子，促進異養(yǎng)反硝化。沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第五章賴氨酸工廠設(shè)計成本核算

第五章賴氨酸工廠設(shè)計成本核算5.1工廠經(jīng)濟設(shè)計原則⑴消耗最低化⑵所用技術(shù)經(jīng)濟合理化⑶所生產(chǎn)賴氨酸利潤最大化5.2工程核算年產(chǎn)量2.5萬噸的賴氨酸，在生產(chǎn)周期為300天的情況下，每天所要生產(chǎn)的賴氨酸噸數(shù)為83.3。⑴原料的成本計算原料成本=賴氨酸生產(chǎn)量（賴氨酸/噸）所耗原料量（原料/噸）單價已知：賴氨酸2.5萬噸每1.8t玉米可生產(chǎn)1t賴氨酸玉米單價為1650元/t則原料成本為7425萬元⑵添加劑的成本計算添加劑成本=賴氨酸生產(chǎn)量（賴氨酸/噸）消耗各種添加劑量單價已知：添加劑總量0.03t各添加劑單價1萬元/t，則年費用為750萬元[15]。⑶蒸汽成本計算蒸汽成本=年耗蒸汽量每噸單價已知：年耗蒸汽量為14.4萬噸蒸汽單價為150元/t則蒸汽成本為2160萬元[16]。⑷水費水費=年耗水量耗水單價已知：年耗水量，水費單價，則水費消耗合計518.4萬元。⑸電費電費=年耗電量電費單價已知：年耗電為，耗電單價為計則年電費合計864萬元。⑹工人工資支出計算工人工資支出總=所需工人數(shù)量平均支出月工資已知：工人數(shù)量350人平均支出月工資2500元/人則年工資為87.5萬元。5.3經(jīng)濟效益分析⑴直接成本為上文中所有計算的總和11804.9萬元。⑵間接成本設(shè)備裝置固定資產(chǎn)投資約為10億設(shè)備折舊（20年）5000萬元/年維修費300萬元/年設(shè)利息率為1‰，則貸款利息為100萬元/年合計5400萬元/年[16]⑶總成本11804.9+5400=17204.9（萬元）⑷年銷售額計算年銷售額=賴氨酸市場單價單價賴氨酸年產(chǎn)量已知：賴氨酸市場單價為1.25萬元/t，則年銷售額合計31250萬元。⑸年利潤計算年利潤總額為年銷售額扣除總成本合計為14045.1萬元5.4運行管理⑴生產(chǎn)管理工廠生產(chǎn)實行倒班制度，分為早中晚班，每周日換一次班制。⑵設(shè)備檢修每月末進行一次小檢修，每季度末進行一次大檢修沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文結(jié)論第六章結(jié)論本設(shè)計首先對賴氨酸本身的物理化學(xué)性質(zhì)進行簡單概述，并對生產(chǎn)途徑，應(yīng)用及國內(nèi)外生產(chǎn)現(xiàn)狀進行簡單介紹。然后通過對比方法采用直接發(fā)酵方法發(fā)酵，離子交換樹脂提取法提取并對發(fā)酵各進程進行簡要描述并繪制出主要工藝流程圖。最后對各主要部分進行計算，如物料衡算，熱量衡算，耗水衡算，無菌空氣的衡算以及各主要設(shè)備的工藝計算，并應(yīng)用計算的各個結(jié)果計算出年產(chǎn)2.5萬噸的賴氨酸需要的發(fā)酵罐14個，種子罐11個，每天運行的發(fā)酵罐8個，其中3個備用。沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文參考文獻參考文獻江立新.L-賴氨酸的結(jié)晶研究[D].天津大學(xué),2009.張廣飛.賴氨酸生產(chǎn)應(yīng)用形勢分析[J].科技信息,2012(12):452-452.趙德周.基于代謝工程構(gòu)建大腸桿菌L-賴氨酸高產(chǎn)菌[D].郭晶.基于抗氧化活性的厚樸有效組分的研究[D].華東理工大學(xué),2012.吳俊.聚氯乙烯（PVC）/磺化聚醚砜（SPES）共混膜的制備及磺化度對膜性能的影響研究[D].東華大學(xué),2015.[6]韓北忠.發(fā)酵工程[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2013.[7]張偉國.L-賴氨酸發(fā)酵的研究[J].發(fā)酵科技通訊,2005(1):7-8.。[8]陳銀芳,張偉國.L-賴氨酸高產(chǎn)菌的選育及發(fā)酵培養(yǎng)基的優(yōu)化[J].生物技術(shù),2009,19(4):36-40.。[9]許朝陽,朱敏宜,馬杰.賴氨酸的生產(chǎn)及發(fā)展建議[J].安徽化工,2003(5):14-16.[10]劉曉飛,高學(xué)軍,劉營,etal.微生物產(chǎn)賴氨酸