畢業(yè)論文《1kta土霉素車間酸化、提煉、干燥工段設(shè)計(jì)》

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題目：1kt/a土霉素車間酸化、提煉、干燥工段設(shè)計(jì)內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書本設(shè)計(jì)說明書依據(jù)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)下達(dá)的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書，對(duì)年產(chǎn)1000噸、工作日為330天的土霉素酸化、脫色、結(jié)晶、干燥工段進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，在具體設(shè)計(jì)過程當(dāng)中參考了內(nèi)蒙古赤峰制藥集團(tuán)土霉素生產(chǎn)記錄，先以單日產(chǎn)量為基準(zhǔn)進(jìn)行了本工段物料衡算、然后進(jìn)行本工段熱量衡算，在二者的基礎(chǔ)上進(jìn)行酸化結(jié)晶離心干燥工段部分設(shè)備設(shè)計(jì)與選型。最后，繪制了物料流程圖、工藝管道及儀表流程本說明書在進(jìn)行物料衡算時(shí)采用逆推法，用赤峰制藥集團(tuán)生產(chǎn)記錄推演計(jì)算結(jié)果的吻合度較好，所得產(chǎn)品符合BP2002的要求。關(guān)鍵詞：酸化；脫色；結(jié)晶；干燥內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書ThedesignmanualbasedonInnerMongoliaUniversitygraduatedesigntasksassignedbythebook,ontheannualoutputof1,000tons,workingforthe330daysoftetracyclineDecolorizationofcrystaldryingacidificationWorkshopSectionfPharmaceuticalGroupoxytetrsingle-outputmaterialbalanceofthissectionin,thenheatbalance,bothonthebasisofaflowchartofmaterials,processpipingandinstrumeMaterialbalanceofthemanualusedduringbacksteppingmethodwasusedChifengPharmaceuticalGroupproductionrecproductsmeettherequirementsofBP2002Keywords:Materialandtheenergygraduatedarmcalculated;decolorandcrystal;quantityofheat內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書目錄 第一章土霉素的概述 2 2 31.2.1臨床應(yīng)用 31.2.2作為原料藥生產(chǎn)其他新型抗生素 31.2.3作為飼料添加劑用于養(yǎng)殖業(yè) 31.3生產(chǎn)中的主要化學(xué)反應(yīng) 41.3.1成鹽反應(yīng) 41.3.2沉淀反應(yīng) 4 4 5第二章土霉素的生產(chǎn)工藝 62.1土霉素生產(chǎn)工藝的概述 62.2土霉素發(fā)酵工藝流程 72.2.1斜面孢子制備 72.2.2一級(jí)種子罐發(fā)酵 72.2.3二級(jí)種子培養(yǎng) 82.2.4三級(jí)發(fā)酵罐發(fā)酵 82.3土霉素酸化過濾工段 2.3.1酸化 92.3.2過濾 2.4脫色、結(jié)晶工段 2.4.1脫色 2.4.2結(jié)晶 2.5離心、干燥工藝 2.5.1離心 內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書2.5.2干燥 第3章廠址的選擇 3.1廠址選擇原則 3.2自然條件 3.2.1赤峰市的地理位置 3.2.2氣候特征 3.2.3水資源 3.3赤峰市技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征 3.3.1原料供應(yīng) 3.3.2能源供應(yīng) 3.3.3給排水 第4章物料衡算 4.1物料衡算 4.1.1干燥工段物料衡算 4.1.2結(jié)晶、離心工段物料衡算 4.1.3脫色工段物料衡算 4.1.4酸化、過濾工段物料衡算 4.1.5三級(jí)發(fā)酵罐物料衡算 4.1.6二級(jí)種子罐物料衡算 224.1.7一級(jí)種子罐物料衡算 4.2物料衡算數(shù)據(jù)一覽表 4.2.1發(fā)酵工段 4.2.2提取工段 4.2.3脫色工段 4.2.4結(jié)晶分離工段 4.2.5干燥工段 第5章脫色、結(jié)晶工段熱量衡算 5.1熱量衡算中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 5.2熱量衡算及換熱器的選擇 5.3換熱器參數(shù)核算 5.3.1換熱器傳熱系數(shù)的核算 25.3.2換熱器換熱面積的核算 5.3.3換熱器流動(dòng)阻力的核算 第六章干燥工段熱量衡算 6.1干燥工段的熱量衡算 6.1.1工藝參數(shù) 6.1.2干燥器熱量衡算 第七章酸化工段設(shè)備的選型 7.1酸化提煉工段設(shè)備選型 7.1.1酸化罐設(shè)計(jì) 7.1.2酸水罐設(shè)計(jì) 7.1.3板框過濾機(jī)的選擇 第八章脫色、結(jié)晶、離心工段設(shè)備選型計(jì)算 8.1脫色樹脂罐的選型 8.1.1脫色樹脂罐的選型基本條件 8.1.2脫色樹脂罐的選型計(jì)算 8.1.3脫色樹脂罐的選型核算 8.1.4脫色樹脂罐的選型確定 8.2結(jié)晶罐的選型 8.2.1結(jié)晶罐的選型基本條件 8.2.2結(jié)晶罐的選型計(jì)算 8.2.3結(jié)晶罐的選型確定 418.3離心機(jī)罐的選型 8.3.1離心機(jī)的選型基本條件 8.3.2離心機(jī)的選型計(jì)算 8.3.3離心機(jī)的選型確定 參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤!未定義書簽。31隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，很多新的技術(shù)都涌現(xiàn)出來，很多舊技術(shù)被新技術(shù)所取代，在制藥方面，原來大部分都是合成制藥，生物制藥寥寥無幾，而現(xiàn)在全世界的醫(yī)藥產(chǎn)品生產(chǎn)已有一半是由生物技術(shù)合成的，其中，抗生素、維生素、激素這三大類藥物幾乎都是通過微生物發(fā)酵而生產(chǎn)的，抗生素在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用十分廣泛，國內(nèi)外對(duì)土霉素生產(chǎn)的研究開發(fā)，人們已經(jīng)越來越清楚地意識(shí)到土霉素在醫(yī)藥、飼料添加劑應(yīng)用的重要性，造成市場上對(duì)土霉素的需求處于供不應(yīng)求的局面，因此進(jìn)行土霉素的生產(chǎn)可以得到很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。采用生物技術(shù)合成土霉素的方法已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)普及，而主要通過微生物發(fā)酵而生產(chǎn)的，帶動(dòng)了發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展，而隨著發(fā)酵工業(yè)的迅速發(fā)展，發(fā)酵工廠的設(shè)計(jì)也需要伴隨其一本設(shè)計(jì)是針對(duì)1kt/a土霉素生產(chǎn)車間酸化、結(jié)晶、離心工段生產(chǎn)工藝進(jìn)行的模仿系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明，是在經(jīng)過畢業(yè)實(shí)習(xí)即在制藥廠土霉素生產(chǎn)車間實(shí)習(xí)之后，并且對(duì)土霉素現(xiàn)有生產(chǎn)工藝查閱大量資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行的初步設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中系統(tǒng)闡述了酸化、脫色、結(jié)晶、離心工段工藝設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)工作內(nèi)容，原理和方法，包括土霉素生產(chǎn)整個(gè)過程物料衡算，脫色、結(jié)晶、離心工段的熱量衡算及它們的設(shè)備選型，工藝設(shè)計(jì)圖紙包括物料流程圖、工藝流程圖(PID圖)、設(shè)備布置圖、設(shè)備立面圖、首頁圖及設(shè)備一覽表。本設(shè)計(jì)把理論知識(shí)和實(shí)際情況相結(jié)合，并用國家相關(guān)規(guī)定作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)計(jì)。由于我們的知識(shí)和能力有限，再加上實(shí)際能力缺乏，在設(shè)計(jì)中不免會(huì)有錯(cuò)誤之處，懇切希望老師給予批評(píng)指正。2第一章土霉素的概述土霉素是抗生素類藥物，具有廣譜抗菌作用，本品作用機(jī)制為藥物能特異性與細(xì)菌核糖體30S亞基的A位置結(jié)合，抑制肽鏈的增長和影響細(xì)菌蛋白質(zhì)的合到的廣譜抗生素，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2]?！舅幤访Q】通用名：土霉素，氧四環(huán)素其結(jié)構(gòu)式如圖1-1:圖1-1液中易破壞失效。在乙醇中微溶，在水中極微溶解，在稀酸和稀堿中溶解。土霉素又名氧四環(huán)素或地霉素，味苦，熔點(diǎn)是180℃。土霉素鹽酸鹽為黃色內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書3結(jié)晶，味苦，熔點(diǎn)190～194℃,有吸濕性，但水分和光線不影響其效價(jià)，在室溫下長期保存不變質(zhì)，不失效。鹽酸鹽易溶于水，溶于甲醇，微溶于無水乙醇，不溶于三氯甲烷和乙醚，在酸性條件下不穩(wěn)定。若添加到飼料中，效價(jià)下降4%~9%,在室溫下可保存四個(gè)月，制粒時(shí)效價(jià)下降5%～7%3]。土霉素自從發(fā)現(xiàn)以來，廣泛用于臨床，是一種廣譜抗生素，它對(duì)多數(shù)革蘭氏陽性菌(如肺炎球菌，溶血性鏈球菌，草綠色鏈球菌以及部分葡萄糖球菌，炭疽桿菌)和革蘭氏陰性菌(如大腸桿菌，產(chǎn)氣桿菌，破傷風(fēng)，肺炎桿菌，流感桿菌，百日咳桿菌等)均有抗菌作用[4]。此外還能抑制立克次體和砂巖病毒及淋巴肉芽腫病毒。土霉素的抗菌作用主要在于抑制細(xì)菌的生長，但在較高濃度時(shí)。也具有殺菌作用，其作用機(jī)理是干擾蛋白質(zhì)的合成。但是它也有許多缺點(diǎn)，例如：容易產(chǎn)生抗藥性，可以使多種細(xì)菌對(duì)其產(chǎn)生抗性，限制了它的應(yīng)用空間。另外，土霉素的吸收受鈣含量的影響較大，食物中鈣含量的波動(dòng)直接影響著土霉素的吸收1.2.2作為原料藥生產(chǎn)其他新型抗生素土霉素作為四環(huán)類抗生素的代表，具有生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)，可以把它作為生產(chǎn)美他環(huán)素、強(qiáng)力霉素等新型抗生素的原料，有著廣闊的市場發(fā)預(yù)防疾?。?00～200mg/kg土霉素，價(jià)格低廉可以廣泛應(yīng)用于養(yǎng)殖業(yè)。據(jù)有關(guān)資料顯示：豬，10～50mg/kg,可以促生長，改善飼料轉(zhuǎn)化效率；50～100mg/kg,可200mg/kg,可以治療四環(huán)素敏感菌引起的的疾病。雞，10～50mg/kg,可以促生長，改善飼料轉(zhuǎn)化率；50～100mg/kg,可預(yù)防疾??；100～200mg/kg,可治療疾病。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，人們對(duì)畜產(chǎn)品的需求不斷增4多，因而將帶動(dòng)我國養(yǎng)殖業(yè)蓬勃發(fā)展，我國養(yǎng)殖業(yè)也將贏得一個(gè)黃金時(shí)代。土霉素以其巨大的成本優(yōu)勢(shì)，在養(yǎng)殖業(yè)中也必將得到更加廣泛的應(yīng)用8J。1.3生產(chǎn)中的主要化學(xué)反應(yīng)土霉素生產(chǎn)中主要有四種化學(xué)反應(yīng)：成鹽反應(yīng)、沉淀反應(yīng)、降解反應(yīng)、顏色反應(yīng)，下面分別對(duì)其四種反應(yīng)簡單介紹一下。四環(huán)類抗生素是兩性的化合物，因此，土霉素易于強(qiáng)酸或強(qiáng)堿形成鹽類日。鎂，鐵。鋁等離子結(jié)合成不穩(wěn)定的不容易水的螯合物的穩(wěn)定性順序依次為：Fe3+〉A(chǔ)13+〉Gu2+〉Co2+〉Mn2+>Mg2+在土霉素提取，精制和結(jié)晶母液中回收土霉素是就利用此化學(xué)性質(zhì)9。土霉素能被生物堿試劑沉淀，如苦味酸，磷鎢酸與釩酸，銨濃硫酸試劑能沉淀土霉素，并且有特殊顏色，可用于它的定性堅(jiān)定此外還能和許多物質(zhì)形成復(fù)合在制備過程中容易夾帶雜質(zhì)。土霉素酸化就是應(yīng)用次特性來沉淀Ca,Mg等離子用堿降解土霉素時(shí)，可得到二甲胺。氨和水楊酸的衍生物。土霉素在弱酸性溶液中很穩(wěn)定，在較強(qiáng)酸的溶液中(pH〈2)土霉素降解生成脫水土霉素，然后繼續(xù)降解為阿卜土霉素。在弱堿性溶液下，土霉素生成異土霉素，而且還會(huì)進(jìn)5顏色反應(yīng)可以區(qū)分四環(huán)類抗生素(金霉素，四環(huán)素，土霉素)。方法如下：將50%氯化鋅溶液2ml加熱蒸發(fā)到形成薄膜后加入微量四環(huán)類抗生素，并繼續(xù)加熱1分鐘，既產(chǎn)生特異的顏色反應(yīng)。如將此殘?jiān)辔锶苡谝宜嶂校瑒t金霉素呈深紅色；四環(huán)素呈黃色；土霉素呈紫色。土霉素在酸性溶液中能與三氯化鐵作用內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書6孢子培養(yǎng)孢子培養(yǎng)斜面孢子一級(jí)種子液種子擴(kuò)大培養(yǎng)[發(fā)酵]發(fā)酵液二級(jí)種子液草酸，調(diào)孢子培養(yǎng)孢子培養(yǎng)斜面孢子一級(jí)種子液種子擴(kuò)大培養(yǎng)[發(fā)酵]發(fā)酵液二級(jí)種子液草酸，調(diào)PH1.75～1.85過濾脫色122-2樹脂濾液脫色液酸化液ZnSO?0.15%黃血鹽0.25%第二章土霉素的生產(chǎn)工藝2.1土霉素生產(chǎn)工藝的概述土霉素是龜裂鏈絲菌通過發(fā)酵產(chǎn)生的廣譜抗生素。經(jīng)過發(fā)酵培養(yǎng)產(chǎn)生的土霉素發(fā)酵液以草酸和鹽酸作為酸化劑來酸化發(fā)酵液，利用黃血鹽納和硫酸鋅作為凈化劑，黃血鹽鈉和硫酸鋅可以形成普魯士藍(lán)沉淀協(xié)同除去三價(jià)鐵離子和高分子雜質(zhì)。濾液經(jīng)離心泵打到脫色罐(TO301)通過122-2#樹脂進(jìn)行一次脫色，吸收部分色素和雜質(zhì)，以達(dá)到提高濾液純度的目的，再通過脫色脫后罐(R0102)進(jìn)行二次脫色，脫色時(shí)間為濾液通過脫色罐的時(shí)間，濾液通過的速度為4-5M3/小時(shí)，把脫色后的脫色液打入結(jié)晶罐(R0301)之前先通過換熱器(E0101),使液溫在25℃--32℃之間，脫色液在結(jié)晶罐中調(diào)節(jié)PH值在4.5—4.8之間，經(jīng)過40—60分鐘靜置得到土霉素晶體，在通過三足式離心機(jī)離心使的母液與晶體分離，用水洗把晶體中殘留的母液洗掉，干甩30分鐘的到土霉素濕物料，然后把濕物料送到干燥車間，濕物料通過熱空氣以達(dá)到干燥目的，通過旋風(fēng)分離機(jī)得到干的土霉素成品裝袋。[12]土霉素生產(chǎn)工藝流程可用圖2-1所示表示[3]。結(jié)晶結(jié)晶離心干燥內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書7土霉素干成品土霉素干成品土霉素濕品結(jié)晶液圖2-1土霉素生產(chǎn)工藝流程圖2.2土霉素發(fā)酵工藝流程首先要求培養(yǎng)三支斜面孢子，斜面孢子的培養(yǎng)基是由麩皮和瓊脂組成，用水配制。培養(yǎng)孢子條件：斜面孢子溫度維持在36.5～36.8℃培養(yǎng)，不得高于37℃。若36℃超過2小時(shí)則生產(chǎn)能力明顯下降，不可用于生產(chǎn)[9]。而且在袍子培養(yǎng)過程中還需保持一定相對(duì)濕度，濕度55%～60%。培養(yǎng)時(shí)間96個(gè)小時(shí)。將三支斜面孢子加入無菌水之后制成懸浮液。將懸浮液放置于4℃~6℃的冰箱中備用。(1)培養(yǎng)基成分淀粉5.24kg,糊精5.24kg,黃豆餅粉1.74kg,酵母粉2.62kg,硫磺銨1.74kg,碳酸鈣1.39kg,氯化鈉1.74kg,硫酸二氫鉀10.49g,豆油1L。水329.6673kg(2)罐接種條件周期25小時(shí)耗糖0.76%耗氮0.0308%,一級(jí)種子罐采用夾套式換熱(自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)),罐內(nèi)生長弱無動(dòng)力設(shè)備，設(shè)備密封。體積：500L,冷卻水出口溫度：40～50℃,排氣壓力：1.1～1.4公斤。一級(jí)罐發(fā)酵25個(gè)小時(shí)后進(jìn)二級(jí)罐，要求31℃。(3)操作步驟a、一級(jí)種子罐采用實(shí)罐蒸汽滅菌法滅菌，即把培養(yǎng)基裝入經(jīng)過清洗的發(fā)酵罐，通入蒸汽，對(duì)發(fā)酵罐和相應(yīng)的管道進(jìn)行滅菌。b、接種。將培養(yǎng)好的孢子斜面接入罐中，要求先對(duì)接種口用甲醛消毒，接種動(dòng)作一定要熟練迅速，減少染菌發(fā)生的機(jī)率。c、調(diào)溫。發(fā)酵過程中通過夾套式換熱(利用隔膜閥自動(dòng)調(diào)節(jié))調(diào)節(jié)發(fā)酵罐溫度，使之保持在31℃。8d、取樣。每隔8小時(shí)從取樣口取一次樣，測量其pH,28小時(shí)時(shí)測量培養(yǎng)基中糖、氮的含量，發(fā)酵液的pH以及土霉素的效價(jià)。f、加料經(jīng)過約30小時(shí)左右的培養(yǎng)，培養(yǎng)基的顏色漸漸的變?yōu)辄S色，趨于成熟。測量培養(yǎng)液的pH,當(dāng)其值在6.0～6.4時(shí)即可作為種子移入二級(jí)種子罐[14]。淀粉188kg,玉米漿22kg,黃豆餅粉94kg,酵母粉22kg,硫磺銨30kg,碳酸鈣28kg,氯化鈉14kg,硫酸二氫鉀1.13g,氯化鈷50g,豆油1L。(2)操作步驟a、滅菌。二級(jí)種子罐同樣采用實(shí)罐滅菌的方式，對(duì)罐體和相應(yīng)管道進(jìn)行滅菌，然后把一級(jí)種子打入二級(jí)種子罐中，開始培養(yǎng)過程。b、通氣。土霉素是好氧霉菌，因此需要給罐內(nèi)不斷的通入空氣，并且用攪拌槳不斷的攪拌，以增加氧氣的擴(kuò)散和熱量的交換。c、消泡。在這可能引起大量泡沫的產(chǎn)生，所以需要添加消泡劑取出泡沫。d、調(diào)溫。土霉素的最適生長溫度為31℃,在發(fā)酵熱，攪拌熱等熱源的作用下可能使發(fā)酵罐內(nèi)的溫度偏離，因此需要通入冷卻水調(diào)節(jié)發(fā)酵罐的溫度。e、取樣。17～19小時(shí)時(shí)取樣檢測種子液pH,28小時(shí)時(shí)取樣測量C、N、種二級(jí)種子罐采用夾套式換熱(自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)),有攪拌動(dòng)力設(shè)備。二級(jí)罐發(fā)酵28個(gè)小時(shí)后進(jìn)三級(jí)罐種子液變?yōu)轸丈?、變稠，測量效價(jià)和pH,在培養(yǎng)后期，隨著糖、氮濃度的降低，如果pH大于6.0,效價(jià)在800u/ml左右即可將其打入發(fā)酵罐中，在培養(yǎng)后期，隨著糖、氮濃度的降低。(1)培養(yǎng)基成分淀粉546kg,淀粉酶30kg,淀粉乳黃豆餅粉21kg,碳酸鈣6.56kg,氯化鈉21kg,硫酸二氫鉀6.6kg,水10308kg。內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書9(2)操作步驟a、滅菌接種。三級(jí)發(fā)酵是土霉素大量產(chǎn)生的時(shí)期，發(fā)酵罐和相應(yīng)管道經(jīng)過滅菌后，將二級(jí)種子液打入發(fā)酵罐，開始發(fā)酵過程。b、通氣。為了給土霉素的生長提供充足的氧氣，保持最適生長溫度需要給c、消泡。為了防止氣泡的大量產(chǎn)生需要給發(fā)酵罐內(nèi)添加消泡劑，本工藝主d、控溫。在多種熱源的作用下，可能使得發(fā)酵罐內(nèi)的熱量無法及時(shí)地散失，使發(fā)酵罐內(nèi)溫度不斷上升，需要為發(fā)酵罐通入冷卻水，以便及時(shí)地將熱量帶走。e、補(bǔ)料。隨著發(fā)酵的進(jìn)行，營養(yǎng)物質(zhì)的濃度不斷下降，因此要通過補(bǔ)料罐為了盡可能提高土霉素得產(chǎn)量，三級(jí)發(fā)酵分為30℃和31℃兩個(gè)控制階段。即在0～50h溫度維持在31±1℃,51～150h時(shí)溫度保持在30±1℃,151h～放罐溫度保持在31±1℃。三級(jí)發(fā)酵大約需要八天左右的發(fā)酵時(shí)間。通氮量的多少參考pH值。要求100小時(shí)前pH在6.3～6.5,100小時(shí)后(1)酸化概述在土霉素生產(chǎn)過程中，酸化是一個(gè)非常重要的工段，土霉素能和鈣、鎂等金屬離子，某些季胺鹽、堿等形成復(fù)合物而沉淀(即不镕性的絡(luò)合品)。在發(fā)酵過程中，這些復(fù)合物積聚在茵絲中，而在液體中的濃度不高，因此酸化的目的是為了把菌體殺死，并使菌體產(chǎn)生的土霉素溶于酸化液中，以便過濾時(shí)濾渣中殘存較少的土霉素，從而使生產(chǎn)率提高。發(fā)酵液中的雜質(zhì)如高價(jià)無機(jī)離子(Ca2+、Fe2+、Mg2+)和蛋白質(zhì)在離子交換的過程中對(duì)提煉影響很大，不利于樹脂對(duì)土霉素的吸附。因此，采用草酸和磷酸去除高價(jià)離子。加草酸可與鈣離子生成草酸鈣，促使蛋白質(zhì)凝固以提高發(fā)酵濾液的質(zhì)量。加磷酸(或磷酸鹽)既能降低鈣離子濃度，也利于去除鎂離子。內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書NasP?O?o+Mg2+→MgNa?P?O?o+2Na+加黃血鹽及硫酸鋅，前者有利于去除鎂離子，后者利于凝固蛋白質(zhì)。此外兩者還有協(xié)同作用。它們所產(chǎn)生的復(fù)鹽對(duì)蛋白質(zhì)有吸附作用。ZnSO?的加入是在酸化液進(jìn)入板框過濾的前1h。2K?Fe(CN)6+3ZnSO?K?Zn?[Fe(CN)?]?+3K?SO?(2)酸化濟(jì)的選擇酸化劑一般可采用鹽酸、硫酸、草酸、磷酸等，但根據(jù)土霉素濾液質(zhì)量的要求，若濾液中有鈣離子存在，則對(duì)直接沉淀是否完全有一定的影響，通過生產(chǎn)實(shí)踐認(rèn)為采用草酸作酸化劑較好。因?yàn)楦锼崛モ}鉸完全，析出的草酸鈣還能促進(jìn)蛋白質(zhì)的凝結(jié)，提高濾液質(zhì)量。草酸屬于弱酸，比鹽酸、硫酸等對(duì)設(shè)備腐蝕性較小。但其價(jià)格較貴，并促使差向土霉素等異構(gòu)物的產(chǎn)生仍是缺點(diǎn)。因此在采用草酸作酸化劑時(shí)，還必須降低溫度，要求15℃以下，盡量縮短操作時(shí)間，避免或減少差向異構(gòu)化。在有條件酌情況下應(yīng)進(jìn)行草酸回收工作。土霉素易溶于酸，酸化后將在菌體內(nèi)部的土霉素轉(zhuǎn)化為液相內(nèi)。應(yīng)該采用的是草酸，但是由于草酸的需求量很大加之草酸的成本高，所以采用鹽酸和草酸聯(lián)合應(yīng)(3)酸化pH的控制加草酸酸化調(diào)pH的目的是為釋放菌絲中的單位，同時(shí)還得考慮土霉素的穩(wěn)定性、成品質(zhì)量及提煉成本，故對(duì)酸化pH要嚴(yán)格控制。目前工藝上控制在1.6~1.9范圍內(nèi)，若pH過高，則對(duì)釋放單位不利，而且會(huì)促進(jìn)差向土霉素的產(chǎn)生；若pH過低，則土霉素的穩(wěn)定性差，影響成品質(zhì)量，且草酸價(jià)格高，增加用量，發(fā)酵液經(jīng)過預(yù)處理后用板框過濾機(jī)進(jìn)行過濾，實(shí)現(xiàn)固液分離。采用低單位濾液和草酸水洗頂洗濾餅以提高收率。在過濾前將上次過濾后的板框中存留的濾渣去除，并清洗濾布，板框，清洗完后，再將濾布裝入板框機(jī)，(安裝的同時(shí)，并用清水沖洗),安裝完后，向板框機(jī)中通熱空氣，干燥濾布，目的是為了防止過濾時(shí)，稀釋酸化液，干燥完后，通清水試壓，檢查板框機(jī)是否漏夜，檢查完畢，停止通清水，再用空氣初濾：將酸化池中的酸化液打入板框過濾，濾液流入初濾池中，酸化液過完后，再用高罐中的頂洗液進(jìn)行過濾，高罐中的頂洗液也用完后，再用中罐的部分頂洗也過濾，待濾液效價(jià)小于4000u/ml時(shí)，關(guān)掉控制濾液通入初濾池的濾池滿時(shí)，粗濾液轉(zhuǎn)盛于終止罐中。復(fù)濾：將初濾池和終止罐中的濾液打入復(fù)濾板框復(fù)濾，復(fù)濾液流入復(fù)濾池為了提高生產(chǎn)效率，在過濾過程中需再次從板框?yàn)V渣洗出有用產(chǎn)品，所以用到頂洗，頂洗過程可描述為：當(dāng)酸化液用完后，再將高罐中的頂洗液來沖洗板框，此時(shí)濾液的效價(jià)能夠達(dá)到下一工序的要求，濾液流入初濾池。當(dāng)高罐用完后，再用中罐來沖洗板框，此時(shí)濾液的效價(jià)仍能達(dá)到下一工序的要求；當(dāng)中罐用掉部分頂洗液后，過濾效價(jià)低于4000u/ml,達(dá)不到下一工序的要求，此時(shí)將濾液打入高罐中，中罐用完后，再用低罐。酸水罐(三個(gè));當(dāng)高罐滿后，在依次打入中罐，低罐，終止罐16]。頂洗流程圖見圖2-2所示；低過濾板框低圖2-2頂洗流程示意圖2.4脫色、結(jié)晶工段左右結(jié)晶得到土霉素堿產(chǎn)品。樹脂使用一段時(shí)間后受到污染導(dǎo)致吸附能力下降，需要再生以恢復(fù)其吸附2~3BV的稀酸、稀堿溶液浸泡洗脫，水洗至pH值中性即可使用。樹脂經(jīng)過幾次簡單的再生后，如果吸附性能下降較多時(shí)需強(qiáng)化再生。強(qiáng)化再生的方法：是先用不同濃度的有機(jī)溶劑洗脫后反復(fù)用大體積的稀酸、稀堿溶液交替強(qiáng)化洗脫后，水洗至PH值中性即可使用。再生RCOO-色素+NaOH→RCOONa+色素RCOONa+H+→R-COOH+Na1土霉素液流進(jìn)主罐，色素被樹脂吸附。若脫色后的土霉素液仍達(dá)不到要求，則流進(jìn)副罐，進(jìn)一步脫色，達(dá)到要求后進(jìn)入結(jié)晶工段。用1.5mol/LNaOH溶再用1.5mol/LHCl浸泡再生。再生后用水先上進(jìn)下出，再下進(jìn)上出反復(fù)漂洗約4～5次，完成樹脂的再生，同時(shí)清除碎樹脂。脫色原理：R-COOH(樹脂)脫色后的土霉素液流出后，流經(jīng)過濾器，將殘存樹脂等雜質(zhì)濾去。然后一部分流經(jīng)加熱器加熱，與另一部分未加熱的土霉素液混合，混合液溫度為28~32℃。pH值的不同，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量會(huì)造成不同的影響。土霉素的等電點(diǎn)是pH=5.4。在等電點(diǎn)附近沉淀結(jié)晶比較完全，并且收率也比較高，但雜質(zhì)的含量比較高，會(huì)影響產(chǎn)品的色澤和質(zhì)量。所以在結(jié)晶過程中需用氨水和硫代硫酸鈉調(diào)節(jié)結(jié)晶液的pH到4.8,因?yàn)檎{(diào)pH所用的量比較大，氨水的堿性比氫氧化鈉弱比碳酸鈉強(qiáng)，并且價(jià)格比較便宜，使用量適中，所以氨水是最好的堿化試劑。堿化過程中所用的氨水應(yīng)當(dāng)喊眼含有2%--3%的亞硫酸鈉，這樣既能調(diào)pH值，又能起穩(wěn)定的作用，同時(shí)還能脫色至4.8。氨水濃度為15%,硫代硫酸鈉濃度為2～3%。若調(diào)節(jié)pH至合適范圍后仍無結(jié)晶，可適量加入土霉素作為晶種，以引導(dǎo)土霉素結(jié)晶。結(jié)晶時(shí)間約45min～1h3]。內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書2.5離心、干燥工藝經(jīng)過沉淀結(jié)晶后，結(jié)晶液進(jìn)入到離心機(jī)中，離心的目的是將固液分離，在離心時(shí)每臺(tái)離心機(jī)內(nèi)鋪兩層袋子，應(yīng)仔細(xì)檢查袋子，無污染，無破損方可使用；離心機(jī)啟車前應(yīng)先盤車，然后分?jǐn)?shù)次啟動(dòng)，待運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，方可開打料閥進(jìn)行停止進(jìn)料，甩凈母液。待母液摔凈后開水閥門，甩水沖洗離心機(jī)內(nèi)晶體，洗至母液基本清時(shí)關(guān)水閥門，甩出離心機(jī)內(nèi)殘存的水，然后再用水洗，洗至水澄清，無泡沫為止，關(guān)水閥門，將分離放料管旋出，濕產(chǎn)品甩干約40—60分鐘以上，控制濕產(chǎn)品水分在25%以下，關(guān)閉離心機(jī)電源，待離心機(jī)減速后緩緩剎車。本設(shè)計(jì)利用三足式離心機(jī)將晶體核、母液分離，結(jié)晶后的土霉素大部分沉淀出來，通過離心將富含雜質(zhì)的母液分離出去。但是，結(jié)晶后的土霉素中粘有大量的無機(jī)鹽雜質(zhì)等，如果直接進(jìn)行干燥處理，其品質(zhì)將不能達(dá)到較高的標(biāo)準(zhǔn)，因此離心后的濕品土霉素經(jīng)過干燥便可以得到符合要求的土霉素產(chǎn)品了。濕品土霉素中含有大量的水分，其值在23%左右，需要將其用粉碎機(jī)粉碎至40目左右，通過氣流干燥，將多余的水分去除，從而得到含水7%左右的土霉素成品了。干燥時(shí)間大約8小時(shí)；風(fēng)壓0.04MP;投料溫度185℃;卸料溫度80℃。內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第3章廠址的選擇3.1廠址選擇原則廠址選擇包含地點(diǎn)和場地選擇兩個(gè)概念。所謂地點(diǎn)選擇就是對(duì)所建廠在某地區(qū)內(nèi)的方位及其所處的自然環(huán)境狀況進(jìn)行勘測調(diào)查、對(duì)比分析。所謂場地選擇，就是對(duì)所建廠在某地點(diǎn)面積的大小、場地外型及其潛藏的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性進(jìn)行周密的調(diào)查、預(yù)測、對(duì)比分析，作為確定廠址的依據(jù)。廠址選擇涉及自然條件和技下面簡要介紹一下赤峰市的地理位置及氣候特征。赤峰市地處內(nèi)蒙古自治區(qū)東部，西遼河上游，大興安嶺西南段山脈與內(nèi)蒙古高原、西遼河平原、燕山北麓山地截接復(fù)合部位。地理座標(biāo)：北緯41°17'10"~沁旗紹根蘇木所轄朝倫巴特爾房身村；西點(diǎn)克什克騰旗達(dá)爾罕烏拉蘇木所轄少布查干村；南點(diǎn)寧城縣山頭鄉(xiāng)所轄哈巴氣村南山；北點(diǎn)阿魯科爾沁旗所轄呼熱吐古魯班諾爾的輝特扎哈諾爾北岸。地勢(shì)從西北向東南方向傾斜，呈平坡狀。地形分為多山丘陵、沖擊平原、沙丘沙地三種。赤峰城邊處在大金河沖擊平原上，適合根據(jù)赤峰市的大氣環(huán)流特點(diǎn)，四季特征為：春季，升溫快，干旱，多為大風(fēng)天，從1999年以來，刮沙塵暴天數(shù)劇增。3、4月份氣溫為10℃以上。夏季，較短，雨量較集中，6月下旬入夏，8月上旬結(jié)束，夏季平均氣溫18℃~23℃。秋季，氣溫下降快，早霜凍，多為晴朗天氣。冬季，漫長寒冷，雪少風(fēng)多，北部旗縣11月初進(jìn)入冬季，到次年3月下旬。從1988年至2000年以來連續(xù)13年出現(xiàn)暖冬。由于赤峰市是溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。氣溫近幾年全市年平均一7℃,偏高1.5℃左右，全市年平均氣溫由西北向東南遞增。最冷月為12月下旬至1月。年平均氣溫東南部為零下6-8℃,西北部為0-3℃。由于赤峰市西北部受地處大興安嶺山脈影響，克什克騰旗白音敖包和大局子是全市最冷的地區(qū)，年平均氣溫-1℃~2℃之間，全市南北溫差為9℃。全市年平均最高氣溫11.6℃,年平均最低氣溫一1.8℃。全市年極端最高氣溫均在35℃~40℃。1999年至2000年份極端氣溫高達(dá)45℃以上。極端最高氣溫多在7月下旬出現(xiàn)。年極端最低氣溫地區(qū)在克什克騰旗，一般為一42℃。據(jù)記載，克旗白音敖包在1960年1月22日極端最低氣溫曾達(dá)到一45.5℃。赤峰東南部地區(qū)極端最低氣溫一般在一28℃至-30℃左右。赤峰年極端最低汽溫一般出現(xiàn)在1～2月份[13]。赤峰市多年平均地表水資源量為32.67億立方米，地下水資源量為21.23億立方米，地下水資源可采量為10.05億立方米，全市人均水資源占有量為894立方米，占全國人均水資源占有量的40%。赤峰市水資源的特征是：年內(nèi)、年際變3.3赤峰市技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征赤峰市市區(qū)沖擊平原區(qū)降水量也算可觀，較適合農(nóng)作物的生長，可以提供豐富的大豆、玉米、淀粉等發(fā)酵原料，公司可以就地取材，無須付出過多的運(yùn)輸成赤峰市接近牧區(qū)離市場較近，另外赤峰位于河北、內(nèi)蒙、遼寧交界之處，并且離北京只有半天的車程而上述地區(qū)人口密集，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)可以為其提供廣闊的市赤峰市煤炭資源豐富，市轄元寶山煤礦是內(nèi)蒙古四大煤礦之一。發(fā)酵工廠需內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書要大量的能源，而該市豐富的資源為發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展提供了方便。另外，煤炭燃燒時(shí)產(chǎn)生二氧化硫等有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境造成一定程度的傷害，這需要公司在選擇具體地址的時(shí)候應(yīng)當(dāng)考慮將工廠建設(shè)在有害氣體不能波及的地區(qū)。發(fā)酵工廠需要大量的水源供應(yīng)，同時(shí)也產(chǎn)生可觀的廢水，因此給排水工程顯得十分重要。土霉素工廠用水可以選擇地下水和城市自來水相結(jié)合的方法。對(duì)于工藝用水，宜采用城市自來水，其水質(zhì)較好，可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。洗滌用水、消防用水，則可以選擇地下水，其價(jià)格相對(duì)比較便宜，節(jié)約生產(chǎn)成本。赤峰市東北郊區(qū)，地勢(shì)相對(duì)于市區(qū)低一些，但是大金河從這里流過，同時(shí)又處于城市下游，市開發(fā)區(qū)，不但不會(huì)違反政府方針、規(guī)劃，而且為排放生產(chǎn)廢水 第4章物料衡算依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，本設(shè)計(jì)的生產(chǎn)力為1kt/a。物料流程示意圖可表示如圖4-1。培養(yǎng)基培養(yǎng)基培養(yǎng)基補(bǔ)料二級(jí)種子罐凈化劑稀釋液酸化濾渣干燥損失水分(蒸發(fā))取樣、蒸發(fā)損失堿化劑洗水脫色損失培養(yǎng)基一級(jí)種子罐損失母液二級(jí)種子液濕產(chǎn)品酸化液發(fā)酵液發(fā)酵罐濾液過濾產(chǎn)品圖4—1物料流程示意圖4.1物料衡算本設(shè)計(jì)的物料衡算采用反算的方法。 →→損失1%損失水分(蒸發(fā))濕產(chǎn)品圖4-2干燥工段物料衡算圖已知：土霉素成品含水量為：6.5%～7.5%,現(xiàn)取7%濕成品含水量為：23%∴蒸發(fā)的水分量為：濕物料×23%-干物料×7%由于蒸發(fā)的成分只有水分，則根據(jù)質(zhì)量守恒定律有：W(1-23%)(1-1%)=(1000×103)÷330×(1-7%)W…=3696.9≈3697KgW損=W(1-23%)×1%=28.5Kg4.1.2結(jié)晶、離心工段物料衡算堿化劑洗水堿化劑洗水色損失母液Qw圖4-3結(jié)晶、離心工段物料衡算圖取結(jié)晶工段的效價(jià)損失為1%,離心工段的效價(jià)損失為2%P脫V脫+P堿V堿=P母V母+W濕內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書p(取濾上限)=1.025Kg/L,pg(取濾下限)=1.02Kg/L,p堿=p氨水，查得濃度為16%的氨水p氨水=0.9362Kg/L,濃度為16%的氨水p氨水=(式5-1)(式5-2)4.1.3脫色工段物料衡算損失5%4.1.4酸化、過濾工段物料衡算內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書發(fā)酵液過濾濾渣稀釋液凈化劑酸化濾液已知：草酸控制量為：2.0%～3.0%,取3.0%,鹽酸加入量為：0.85%V酸÷V濾=1.03(式5-4)V洗+1.05V發(fā)=0.75V酸(式5-5)V稀=1.05V發(fā)(式5-6)取發(fā)酵液效價(jià)34000μ/ml,母液效價(jià)1000μ/ml。濾液的效價(jià)15000μ/ml濾渣效價(jià)6000μ/g以下，取3200μ/g。由(式5-4),(式5-5),(式5-6),(式5-7)得V洗=1.95V發(fā)(式5-8)(式5-9)p發(fā)為1.028～1.03Kg/L,取1.03Kg/L,p稀≈1,p洗=1代入(式5-9),得1.03V發(fā)+1.05V發(fā)+1.95V發(fā)=1.03V濾+W渣4.03V發(fā)=1.03V濾+W渣(式5-10)(式5-11)將(式5-1),(式5-2),(式5-3),(式5-4),(式5-5),(式5-8),(式5-10),(式解得V母=370645.3L,V脫=364643.5L內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書V濾=383835.3L,V發(fā)=98837.6L,V稀=103779.4L,V酸=395350.3LV洗=193733.3LW渣=2965.2Kg鹽酸量98837.6×0.85%=840.12Kg黃血鹽量：98837.6×0.5%=494.188Kg硫酸鋅量：98837.6×0.3%=296.513Kg二級(jí)種子液發(fā)酵罐發(fā)酵液取樣、蒸發(fā)損失12%圖4-6三級(jí)發(fā)酵物料衡算圖L(式5-12)(式5-13)(V外+V進(jìn)3)(1-12%)=V發(fā)=98837.6(式5-12)(式5-13)V補(bǔ)÷V進(jìn)3=4÷9解得V進(jìn)3=77756.9LV補(bǔ)=34558.6LV培3+V接3=(V接3÷14%+V接3)V接3=9549.04LV培3=77756.9-9549.04=68207.8L損3=12%(V補(bǔ)+V進(jìn)3)=13477.8L內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書一級(jí)種子液二級(jí)種子罐二級(jí)種子液V接3=9549.04LV進(jìn)2=119.36.3LV培2+V按2=V按2÷8%+V接2=V進(jìn)2=11936.3LV接2=884.17LV培2=3672.6-272.04=11052.13LV損2=20%V進(jìn)2=20%×11936.3=2387.26L4.1.7一級(jí)種子罐物料衡算培養(yǎng)基一級(jí)種子罐一級(jí)種子液取樣、蒸發(fā)損失20%圖4-8一級(jí)種子發(fā)酵物料衡算圖已知：接種量兩只茄瓶，損失20%V進(jìn)1=1105LV損1=1105×20%=221L4.2物料衡算數(shù)據(jù)一覽表表4-1發(fā)酵工段物料衡算數(shù)據(jù)表一級(jí)種子罐二級(jí)種子罐發(fā)酵罐進(jìn)料體積(L)補(bǔ)料體積(L)00取樣及蒸發(fā)體積(L)放罐體積輸入(L)輸出(L)發(fā)酵液濾液383835.3L稀釋液酸化劑濾渣2965.2L輸入(L)輸出(L)濾液383835.3L脫色液殘存及損失輸入(L)輸出(L)脫色液母液370645.3堿化劑輸入(kg)輸出(kg)濕成品3697產(chǎn)品蒸發(fā)水量內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第5章脫色、結(jié)晶工段熱量衡算5.1熱量衡算中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)水溫變化：90℃→50℃在70℃下，水的物性數(shù)據(jù)：pi=977.8kg/m3μ;=40.61×10?Pa.s脫色液溫度變化：20℃→40℃脫色液的定性溫度T=(20+40)/2=30℃絕干料的電熱容Cp+=3.28kj/(kg絕干料.℃)=(4.17×363435.7+3.28×3030)/366465.7=6.95KJ/kg.℃故在30℃下，脫色液的物性數(shù)據(jù)為：5.2熱量衡算及換熱器的選擇(1)Q?=m?Cp?(t?-t=1279575.7kJ/h=3.55×10?W熱水耗量m?=Qo/cpi.△t=1279575.71(4.19×40)=7634kg/h內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書=[(90-40)-(50-20)]/ln(50/30)=39.15℃暫按單殼程，雙管程考慮，先求逆流是平均溫差計(jì)算R和PR=(T?-T?)/(tz-t?)=(90-50)/(40-20)=2P=(t?-t?)/(T?-t?)=(40-20)/(90-20)=0.2查《化工流體流動(dòng)與傳熱》柴成敬.張國亮主編P414圖6-23(a)此次設(shè)計(jì)中規(guī)定管程流體走水，殼程流體走有機(jī)物，故傳熱系數(shù)K值應(yīng)在由于兩流體間溫差<50℃,可選用固定管板列管式換熱器，由其系列標(biāo)準(zhǔn)，初選換熱器型號(hào)為G400Ⅱ-1.6-20主要參數(shù)如下外殼直徑：400mm公稱面積：20m2管子數(shù)：86管程數(shù)：4中心排管數(shù)：9管子尺寸：φ25×2mm管子排列方式：正三角形管中心距：32mm=86×3.14×0.025(3-0.1)=19.6m2采用此換熱面積的換熱器，要求過程的總傳熱系數(shù)為Ko=Q/So△tm=3.55×10?/(1內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書5.3.1換熱器傳熱系數(shù)的核算(1)殼程對(duì)流傳熱系數(shù)則a?=(0.36λ√d)(doPu/μo)?55(cμ√λo)l3(μ/μw)?14=2420(2)管程對(duì)流傳熱系數(shù)U;=(2378/3600)/(977.8×0.0068)=0.24m/sP?=cpiμ;/λ;=4.19×103×0.0004061/0.668=2.55aj=0.023λ/d;(d?u?P/μj)?8(cp;μ;/λi)?.4a;=α/D=0.97×1962.9=1910.4(3)由<<化工原理課程設(shè)計(jì)>>表3-7中查知，污垢熱阻R?=R??=0.000172m2.℃/W(4)總傳熱系數(shù)因?yàn)?.243在1.15至1.30之間故所選換熱器符合設(shè)計(jì)要求內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書5.3.2換熱器換熱面積的核算Sp=nIId?(L-0.1)=S?=19.6m2H=(Sp-S)/Sp×100%=(19.6-14.2)/19.6×100%=27%傳熱面積裕度合適，該換熱器符合設(shè)計(jì)要求能完成任務(wù)。5.3.3換熱器流動(dòng)阻力的核算(1)管程流動(dòng)阻力△P?:直管中因?yàn)槟Σ磷枇σ鸬膲毫怠鱌?:彎管中因?yàn)槟Σ磷枇σ鸬膲毫礔t:結(jié)垢系數(shù)本次設(shè)計(jì)取1.4Ns:殼程數(shù)本次設(shè)計(jì)取1Np:管程數(shù)本次設(shè)計(jì)取4由Rei=12135.2傳熱管相對(duì)粗糙度為絕對(duì)粗糙度/管徑=e/d=0.2/21=0.01又流速u=0.24m/sp;=977.8kg/m3=0.043×3/0.021×(977.8×0.242/2)=173Pa△P?=ξpu2/2=3×977.8×0.242/2=E△p=(△p?+△p?)F?N?NpZ△p=(339+23.95)×1.4×4=1126pa<10kpa管程流動(dòng)阻力在允許范圍之內(nèi)(2)殼程流動(dòng)阻力E△P?=(△P?+△P?)F?N?F=0.5f?=5.0×55850.228ne=10Ng=19內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書E△P?=(△P?+△P?)F?N?Ft=1.15Ns=1內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第六章干燥工段熱量衡算下達(dá)的任務(wù)書中要求土霉素年產(chǎn)量為1000t,工作時(shí)間330天，根據(jù)前面的計(jì)算和相關(guān)的工藝參數(shù)可知：濕產(chǎn)品含水量23%干成品含水量7%蒸汽壓0.2～0.4MPa空氣進(jìn)風(fēng)溫度150-190℃干躁器熱損失1.5%日產(chǎn)量3697Kg日產(chǎn)量3030Kg6.1.2干燥器熱量衡算本設(shè)計(jì)中確定以下數(shù)據(jù)：新鮮空氣溫度20℃干躁器出口空氣相對(duì)飽和度新鮮空氣飽和度30%干躁器進(jìn)口濕物料溫度干躁器中進(jìn)口空氣溫度180℃干躁器出口干產(chǎn)品溫度干躁器進(jìn)口空氣相對(duì)飽和度H1干躁器濕進(jìn)口物料濕含量干躁器中出口空氣溫度80℃干躁器濕出口物料濕含量X1=o1/(1-o1)=0.23/(1-0.23)=0.2987X2=o2/(1-o2)=0.07/(1-0.07)=0.0753G=G1×(1-o1)=3697×(1-0.23)=2846.69KgW=G×(X1-X2)=2846.69×(0.2987-0.0753)=635.95KgH1=0.622×φ×PS/(P-φ×PS)內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書=0.00462Kg水/Kg絕干空氣X?—物料相對(duì)濕度，Kg水/Kg絕干物料X?—干成品相對(duì)濕度，Kg水/Kg絕干物料ti=180℃t?=80℃H?加熱器X?X?干燥器Q(1)加熱器提供的熱量：以加熱器和干燥器作為一個(gè)系統(tǒng)，且假設(shè)加熱器沒有熱損失。L=W/(H?-H?)式中：L—絕干空氣的用量，m3式中：I—進(jìn)入加熱器時(shí)空氣的焓I?—離開加熱器時(shí)空氣的焓(式6-(式6-12)在整個(gè)干燥系統(tǒng)中，消耗的總熱量為Q:Q=1.01×L×(t?-to)+W×(2490+1.88t?)+G×Gm(T?-T?)+Q錯(cuò)誤!未找到引用源。內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書T?—進(jìn)物料離開干燥器時(shí)的溫度，℃T?—進(jìn)物料進(jìn)入干燥器時(shí)的溫度，℃(式6-13)(式6-13)聯(lián)立(式6-12),(式6-13)兩個(gè)二元一次方程解得：Q=4.9×10°KJH2=0.0253Kg/Kg絕干空氣(2)風(fēng)量L'=(1+0.00462)L=30423.24Kg(3)高燥器效率代入數(shù)據(jù)得：n=635.96×(2490+1.88×70/(4)熱量衡算數(shù)據(jù)干燥器出口空氣相對(duì)濕度；H2=0.0253Kg/Kg第七章酸化工段設(shè)備的選型設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)與選型是建立在工藝計(jì)算的基礎(chǔ)上的，確定車間內(nèi)所有工藝設(shè)備的臺(tái)數(shù)、型式和主要尺寸。設(shè)備設(shè)計(jì)選型是否正確恰當(dāng)，對(duì)投資建廠和工廠投產(chǎn)后的運(yùn)行維修、工人的勞動(dòng)強(qiáng)大、產(chǎn)品的質(zhì)量都會(huì)有很大的影響，其重要性是顯而易見的。按照本設(shè)計(jì)任務(wù)要求，本設(shè)計(jì)只作出了部分的設(shè)備選型，其選型及計(jì)算過程7.1酸化提煉工段設(shè)備選型酸化罐屬于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，因此只能根據(jù)實(shí)際需要，結(jié)合行業(yè)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。由前文物料恒算中已知發(fā)酵液的日處理量為98837.6L,而用來稀釋發(fā)酵液的酸水的量為103779.4L,另外，在酸化時(shí)還要加入草酸、硫酸鋅、黃血鹽、鹽酸等，它們的量分別為：2965.1Kg,296.5Kg,494.2Kg,840.12Kg把它們相加，應(yīng)該不會(huì)超過202.6L,考慮到一定的設(shè)計(jì)余量把酸化罐的體積確定70m3。本設(shè)計(jì)中，采用6個(gè)酸化罐，每個(gè)罐的公稱體積為35m3。借鑒發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)原則：葉弦長L=0.25d底距=D/3葉徑=D/3攪拌間距=D彎葉厚度=12mm本設(shè)計(jì)中酸化罐的直徑為2.5m弧長=0.375×2.4=0.9m內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書d=0.4D=0.96mV=1/4×π×D2H=4×V/(π×D2)H=4×35/(3.14×2.42)=7.79m,本設(shè)計(jì)中實(shí)際高度取H'=7.8m的設(shè)計(jì)高那么:V'=1/4×π×D2×H'V'=1/4×3.14×2.42×7.8酸化罐的設(shè)計(jì)裕量a=(V'×7-V稀總)/V稀總a—酸化罐設(shè)計(jì)裕量a=(35.27×7-202.6)/202.6=21.8%7.1.2酸水罐設(shè)計(jì)(1)罐體選擇酸水罐屬于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，因此只能根據(jù)實(shí)際需要，結(jié)合行業(yè)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)制內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書由前文計(jì)算知稀釋酸化液時(shí)，酸水的需要量為103.8L,考慮到一定的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的酸水罐的尺寸與酸化罐的尺寸相同。那么:V'=1/4×π×D2×H'V=1/4×3.14×2.42×7.8酸水罐的設(shè)計(jì)裕量a=(V'×4-V稀)/V稀a—酸水罐設(shè)計(jì)裕量V稀—稀釋用酸水的總體積a=(35.27×4-103.8)/103.8=35%=9.8KW酸化液是一種十分粘稠，并且日處理量大的固液混合物。板框過濾機(jī)是一種傳統(tǒng)的過濾設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡單，承壓大，過濾量大的優(yōu)點(diǎn)，只要進(jìn)行合理的車間設(shè)計(jì)，解決過濾時(shí)遇到的拆卸板框，自由順暢的排出濾渣方面的問題，選擇板框過濾機(jī)進(jìn)行過濾是合適的。本設(shè)計(jì)你選用BMYJ80/810-UK-1型板框過濾機(jī)，其相關(guān)設(shè)備參數(shù)如下：過濾面積濾室數(shù)量濾板規(guī)格80個(gè)810mm×80mm×70mm內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書濾餅厚度過濾壓力壓榨壓力外形尺寸7246mm×1276mm×1270mm電機(jī)功率整機(jī)質(zhì)量在進(jìn)行過濾時(shí)，濾渣產(chǎn)生量是濾液的0.03倍，等于3543LN—過濾機(jī)臺(tái)數(shù)K填充系數(shù)取板框過濾機(jī)的填充系數(shù)為0.2,代入相關(guān)數(shù)據(jù)得：N=3543/(0.2×1.28)=11.07取為12臺(tái)N?—實(shí)際過濾機(jī)臺(tái)數(shù)T?=62600.23/(80×43.8×12)=1.49hT'?=V'/(0.5×A?×v'o×N?)V'—頂洗液的體積，m3內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書注意：需要經(jīng)過高、中、低、酸水四次頂洗，并且它們的體積都是相等的，所以這里不再一一計(jì)算。另外，除過濾和頂洗操作外，還要進(jìn)行卸渣操作等，土T總=T?+4×T'?+T卸所選板框過濾機(jī)滿足生產(chǎn)要求。第八章脫色、結(jié)晶、離心工段設(shè)備選型計(jì)算8.1脫色樹脂罐的選型脫色液的產(chǎn)量為V=332000L/d,濾液效價(jià)F=8720u/ml=8720u/L1Kg干樹脂相當(dāng)于1.3億單位濾液效價(jià)，所以樹脂量2.89×10'2u/1.3×1g干樹脂相當(dāng)于7ml濕樹脂，則濕樹脂量為V=22230×103×7×10?=15.56m3樹脂再生過程的膨脹率≤55%,本次設(shè)計(jì)取50%樹脂罐的高徑比在2到3之間，本次設(shè)計(jì)取2.2即H/D=脫色樹脂罐的選型計(jì)算由V=0.25IID2×[H/(1+55%)]帶入數(shù)據(jù)8.9=0.25×3.14×D2(H/1.55)H=2.2D=4400mm根據(jù)取整后的數(shù)字得：H/D=4400/2000=2.28(符合設(shè)計(jì)要求)內(nèi)蒙工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書根據(jù)前面的計(jì)算結(jié)果，可知本次設(shè)計(jì)共需脫色罐3個(gè)，每組內(nèi)三個(gè)脫色罐的作用分別為脫后，濾液，再生。脫色罐的規(guī)格為φ2000×4400mm。查《發(fā)酵工程與設(shè)計(jì)》P316表15橢圓封頭(JB1154-73)以內(nèi)徑為公稱直徑的橢圓封頭的尺寸，內(nèi)表面積，容積DN=2000mm罐的封頭及其配件高度為550mm內(nèi)表面積4.48m28.2結(jié)晶罐的選型赤峰制