【精编完整版】年产800吨土霉素工厂设计毕业论文

此文档为WORD格式，下载后您可任意编辑修改课程设计题目年产800吨土霉素工厂设计设计内容30页图纸4张年产800吨土霉素车间工艺设计摘要土霉素是一种四环类广谱抗生素，有一定副作用。目前，中国已成为世界上最大的土霉素生产国，占70。目前我国畜用土霉素需求量很大。本次设计为生产规模800吨年的土霉素车间。土霉素是微生物发酵产物，目前国内土霉素提取工艺为用草酸或磷酸做酸化剂调节PH值,利用黄血盐硫酸锌作净化剂协同去除蛋白质等高分子杂质,然后用122树脂脱色进一步净化土霉素滤液,最后调PH至48左右结晶得到土霉素碱产品。本次设计也按照这个工艺流程，分为三级发酵、酸化、过滤、脱色、结晶、干燥等。设计中借鉴了实际发酵车间的布置，设计为3层车间，共安装5个发酵罐，1个酸化罐，2个二级种子罐，1个一级种子罐，1个通氨罐，2个补料罐，1个板框过滤器，1个结晶罐，脱色罐，喷雾式干燥器等等相关设备。目录第1章绪论第11节引言第12节设计目标任务第13节本次设计的基本内容第2章工艺流程设计第21节土霉素生产工艺流程简介第22节土霉素生产总工艺流程图第3章物料衡算第31节土霉素总物料衡算第32节土霉素发酵工序物料衡算第33节土霉素酸化稀释过滤工序物料衡算第34节土霉素脱色结晶工序物料衡算第35节土霉素干燥工序物料衡算第4章设备选型第41节发酵罐第42节二级种子罐第43节一级种子罐第44节氨水储罐第45节全料罐第46节稀料罐第47节储酸罐第48节酸化罐第49节稀释罐第410节板框过滤机第411节脱色罐第412节结晶罐第413节干燥器第5章管道设计51发酵罐三级罐的接管设计52酸化设备的流体输送53稀释设备的流体输送54板框过滤设备的输送55脱色工段的流体输送56结晶过程的流体输送57管道汇总表第6章车间布置第7章结论参考文献第一章绪论11引言土霉素TERRAMYCINOXYTETRACYCLINE是四环类抗生素，其在结构上含有四并苯的基本母核，随环上取代基的不同或位置的不同而构成不同种类的四环素类抗生素。分子式如图一所示，化学名6甲基4（二甲氨基）胺。土霉素属四环素类抗生素，广谱抑菌剂。许多立克次体属、支原体属、衣原体属、螺旋体对其敏感。其他如放线菌属、炭疽杆菌、单核细胞增多性李斯特菌、梭状芽孢杆菌、奴卡菌属、弧菌、布鲁菌属、弯曲杆菌、耶尔森菌等亦较敏感。临床上用于治疗上呼吸道感染胃肠道感染斑疹伤寒恙虫病等。常见副作用有肝脏、肾脏毒性，中枢神经系统毒性，斑丘疹和红斑等过敏反应，长期使用可致牙齿产生不同程度的变色黄染、牙釉质发育不良及龋齿（俗称四环素牙），B族维生素缺乏等。由于土霉素的广泛应用，临床常见病原菌对土霉素素耐药现象严重，并且由于其副作用严重，现在临床上多用于兽用药12设计目标任务请设计年产800吨（成品含量99）土霉素工厂设计一、基础数据设计年产量M800TA成品效价UD1000单位毫克年平均发酵水平UF35000单位毫升年工作日M315DA1、发酵基础工艺参数土霉素的发酵周期T为184小时，辅助时间为10小时，发酵中罐周期为44小时，辅助时间4小时发酵周期为35小时，辅助时间3小时接种比为20，液体损失率为15大罐一个发酵周期内所需全料的量为32M3大罐一个发酵周期内所需稀料的量为17M3逃液、蒸发、取样、放罐损失总计为总料液的15大、中、小罐通气量分别为20、15、065（每分钟内单位体积发酵液通入的空气的量）氨氮的利用情况，培养2040小时，每4小时补一次,每次1015L，控氨水平在45MG100ML以上培养基配比小罐中罐大罐全料稀料组成配比（）配比（）配比（）配比（）配比（）黄豆饼粉3025303530淀粉2525806530氯化钠040360204碳酸钙0604110404磷酸二氢钾00050003磷酸氢二钾00050003植物油42670412、提取基本工艺参数名称参数名称参数脱色岗位收率9924发酵液效价35000UML结晶干燥岗位收率86滤液效价11000UML过滤岗位收率116母液效价1370UML总收率99湿晶体含水量30发酵液密度158KGL酸化液中草酸含量23GML滤液密度102KGL酸化加黄血盐量025GML20氨水密度092KGL酸化加硫酸锌量018GML氨水加量12成品含水量15脱色保留时间3050分钟酸化加水量230VV滤液通过树脂罐的线速度控制在00010002MS3土霉素提取操作工艺参数一览表名称反应时间、H装料系数酸化稀释4070结晶807013本设计基本内容131工艺流程设计根据设计任务，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料，工艺参数，进行生产方法的选择比较，工艺流程与工艺条件确定的论证。简述工艺流程。132工艺计算物料衡算每个工序画工艺流程简图，列出所有工艺参数，计算，列出衡算表，发酵和提取列出物料衡算总表。热量衡算不要求设备选型大、中、小罐、通氨、补料罐的尺寸及数量；大罐的罐壁、封头、搅拌装置及轴功率。提取工段各工序主要设备尺寸及数量。管道设计大罐主要接管设计，提取各种设备的主要连接管道。133完成初步设计阶段图纸设备流程图、车间平面布置图。第二章工艺流程设计21土霉素生产工艺流程简介土霉素是微生物发酵产物，目前国内土霉素生产工艺主要含发酵和提取两大步。提取工艺为用草酸或磷酸做酸化剂调节PH值,利用黄血盐硫酸锌作净化剂协同去除蛋白质等高分子杂质,然后用122树脂脱色进一步净化土霉素滤液,最后调PH至48左右结晶得到土霉素碱产品。本次设计也按照这个工艺流程，分为三级发酵、酸化、过滤、脱色、结晶、干燥等。22土霉素生产总工艺流程图土霉素生产总工艺流程图第三章物料衡算31总物料衡算纯品土霉素的量80099792TA日产量792315251TD效价79210910007921014单位A土霉素的生产过程总收率为99则发酵时的总效价79210149981014单位A发酵液的效价35000单位ML321大罐的物料衡算每天发酵液的体积2291043157270M3D每天损失的体积727015（115）1283M3D加入氨水体积培养2040小时，每4小时补一次，每天共6次，每次15L，共计90L，既009M3D大罐一个发酵周期内所需全料的量32M3，则一天内所需全料3219424396M3D大罐一个发酵周期内所需稀料的量17M3，则一天内所需稀料料1719424210M3D设发酵开始的培养基体积为V，蒸汽带入的水量按20计由体积衡算V20V20V396210009115V发酵液7270M3D得培养基体积V为5670M3D则加入的二级种子液体积5670201134M3D蒸汽带入水量5670201134M3D因此，每天所需培养基组成的量如下黄豆饼粉567033963521031903M3D淀粉567083966521034856M3D氯化钠5670022100401218M3D碳酸钙567011396042100406471M3D植物油567004210102478M3D配料水5670190348560121806471024784892M3D表1三级发酵物料衡算表进入发酵罐的量离开发酵罐的量项目体积（M3D体积（M3周期项目体积（M3D体积（M3周期二级种子液11349166发酵液72705877蒸汽带入水量11349166损失12831037培养基56704583全料量3963201稀料量2101698氨水009073总量85536914总量85536914表2三级发酵培养基的组成项目体积（M3D体积（M3周期）黄豆饼粉19031538淀粉48563925氯化钠0121809845碳酸钙064715231植物油024782003配水量48923954总56704583322中罐的物料衡算设发酵开始的培养基体积为V，蒸汽带入的水量按20计，由体积衡算V20V20V115V二级种子液V二级种子液115V二级种子液1134M3DV二级种子液11340851334得培养基体积V为1121M3则加入的一级种子液1121202242M3D蒸汽带入水量1121202242M3D液体损失1513340152001M3D接种损失152242115224203956M3D总损失量液体损失接种损失2001039562397M3D因此，每天所需培养基组成的量如下黄豆饼粉11212502802M3D淀粉11212502802M3D氯化钠1121036004036M3D碳酸钙112104004484M3D磷酸二氢钾磷酸二氢钾植物油112126702993M3D配料水表3二级发酵物料衡算表（周期为48H即2D）进入发酵罐的量离开发酵罐的量项目体积（M3D体积（M3周期项目体积（M3D体积（M3周期一级种子液22424484二级种子液13342668带入水量22424484损失23974794培养基11212242总量15693138总量15693138表4二级发酵培养基的组成项目体积（M3D体积（M3周期）黄豆饼粉0280205604淀粉0280205604氯化钠004036008072碳酸钙004484008968植物油0299305986配水量10262052磷酸二氢钾磷酸氢二钾总11212242323小罐的物料衡算设发酵开始的培养基体积为V，蒸汽带入的水量按20，斜面孢子体积忽略不计，由体积衡算V20V115V一级种子液V一级种子液115V一级种子液2242M3D得培养基体积V为2586M3D则蒸汽带入水量25862005172M3D液体损失15263801503956M3D接种损失1525862015007758M3D总损失量液体损失接种损失0395600775804673M3D因此，每天所需培养基组成的量如下黄豆饼粉25863007758M3D淀粉258625006465M3D氯化钠258604001034M3D碳酸钙258606001552M3D磷酸二氢钾磷酸氢二钾植物油2586401034M3D配料水表5一级发酵物料衡算表（周期3824158D）进入发酵罐的量离开发酵罐的量项目体积（M3D体积（M3周期项目体积（M3D体积（M3周期培养基25864086一级种子液26384168带入水量0517208172损失0467307383总量31034903总量31034903表6一级培养基的组成（周期3824158D）项目体积（M3D体积（M3周期）黄豆饼粉00775801226淀粉00646501021氯化钠001034001634碳酸钙001552002452植物油0103401634配水量23143656磷酸二氢钾磷酸氢二钾总2586408633酸化稀释过滤工序物料衡算发酵液效价35000UML滤液效价11000UML滤液2683310310227370T每天T草酸727010323103167黄血盐72701030751030545硫酸锌7270103018103013水72702316721发酵液727010315811487总28443表33酸化稀释过滤工艺物料衡算表酸化过滤前酸化过滤后项目质量（TD）质量T周期项目质量（TD）质量T周期）草酸1671350滤液27370221241黄血盐0545441菌丝10738673硫酸锌013105水16721135161发酵液1148792853总量28443229914总量2844322991434脱色结晶工序物料衡算母液效价1370UML氨水加量12由效价守恒得母液体积7270106350009924116（186）137010629933M3氨水27370123284T湿晶体353TD母液27370328435330301TD表32脱色提取工序物料衡算表脱色提取前脱后色提取项目质量（TD）质量T周期项目质量（TD）质量T周期滤液27370221241母液30301244933氨水328426546湿晶体3532854总量306542247787总量3065424778735干燥工序物料衡算干晶体重800（115）788TA湿晶含水量W130130043干晶含水量W215115002应除去的水分788（043002）32308TA湿晶体的量78832308111108TA表31干燥工序物料衡算表干燥前干燥后项目质量TA质量TD项目质量TA质量TD湿晶体的量111108353干晶体的量788251除去的水分32308102总量111108353总量111108353第四章设备选型41三级发酵罐发酵罐的选型选用机械涡轮搅拌通风发酵罐。生产能力、数量和容积的确定发酵罐容积的确定选用200M3罐，全容积为230M3生产能力的计算选用公称容积为200M3的发酵罐，装料系数为07,那么该罐生产土霉素的能力为20007140M3由前面的物料衡算中，已知年产800吨土霉素的工厂,日产7270M3的土霉素。发酵的操作时间需要194H其中发酵时间184H,这样生产需要的发酵罐应为N727014019424420（罐）取整后需5台每日投（放）罐次为7270140052罐设备容积的计算由前面的物料衡算中，已知年产800吨土霉素的工厂,日产7270M3的土霉素，每天的发酵液的量V07270M3D所需设备总容积V7270194240783951M3查表公称容积为200M3的发酵罐，总容积为230M3。则5台发酵罐的总容积为23051150M383951M3,可满足需要主要尺寸公称容积VNM3罐内径DMM）圆筒高H0MM封头高H0MM罐体总高HMM不计上封头容积M3全容积M3搅拌器直径DMM搅拌转速NRMIN电动机功率NKW2005000100001300126002232301700150230搅拌轴功率（见上表）42二级种子罐选型选择机械搅拌通风发酵罐容积和数量的确定由前面的物料衡算中，已知年产800吨土霉素的工厂,日产1134M3的二级种子液。所以选用公称容积为50M3的二级种子罐，装料系数为07,那么该罐生产的能力为500735M3发酵的操作时间需要48其中发酵时间44H,这样生产需要的二级种子罐应为N11343548240648（罐）取整后需1台每日投（放）罐次为1134350324罐设备容积的计算由前面的物料衡算中，已知年产800吨土霉素的工厂,日产1134M3的二级种子液，每天的种子液的量V01134M3D所需设备总容积V11344824073240M3查表公称容积为50M3的发酵罐，总容积为552M3。则1台二级种子罐的总容积为552M3324M3,可满足需要43一级种子罐选型选择机械搅拌通风发酵罐容积和数量的确定由前面的物料衡算中，已知年产800吨土霉素的工厂,日产2242M3的一级种子液。所以选用公称容积为5M3的二一级种子罐，装料系数为07,那么该罐生产的能力为50735M3发酵的操作时间需要38其中发酵时间35H,这样生产需要的二级种子罐应为N22423538241014（罐）取整后需2台每日投（放）罐次为2242350640罐设备容积的计算由前面的物料衡算中，已知年产800吨土霉素的工厂,日产2242M3的二级种子液，每天的种子液的量V02242M3D所需设备总容积V2242382407507M3查表公称容积为5M3的发酵罐，总容积为627M3。则2台二级种子罐的总容积为62721254M3507M3,可满足需要44通氨罐每罐三级发酵需要009M3的液氨，且有5个发酵罐均连续操作，考虑装料系数为07，009507064M3，故选取公称容积为1M3的罐一个。45全料罐每罐三级发酵需要32M3的全料，且有5个发酵罐均连续操作，考虑装料系数为07，3250722857M3故选用公称容积为50M3的储罐，故选取5个全料罐。46稀料罐每个三级发酵罐需要17M3的稀料，且有5个发酵罐均连续操作，考虑装料系数为07，1750712143M3，故选取公称容积为50M3的储罐3个。47储酸罐每天产生发酵液共7270M3D，酸化工程中加入草酸167TD，二水合草酸密度为1653KGL，则可推算出体积为101M3，考虑装料系数为07，实际体积为143M3，则选择公称容积为25M3的储液罐即可满足生产要求。酸化稀释共需4小时，属间歇操作，因此一个罐可以满足6大罐的需要，即每天工作4小时48酸化罐酸化罐中包含原料发酵液和加入的酸液，总体为7270M3，考虑到装料系数为07，则实际需要的罐体积为10385M3，因此，选用2个公称容积为50M3的酸化罐即可满足生产要求。49稀释罐在稀释的过程中加入两倍体积的水，使得酸化液的体积变为2181M3，考虑装料系数为07，则实际需要的罐体积为3116M3，因此，选取公称容积为75M3的罐5个，可满足每天生产一批的要求。410板框过滤机处理液密度3284T2181M30150TM3，处理时间取30MIN，板框压滤机处理能力，/246031286303HMTVQM436201506543T因此选用如下设备，因考虑到两级脱色，故选2台型号过滤面积M2滤板数量PCS滤框面积M2最大工作压力MPA处理能力T质量TLAROXPF96961696167073411脱色罐脱色保留时间3050分钟，取40MIN，液通过树脂罐的线速度控制在00010002MS，取00015MS，则物料在罐内停留的距离即00015406036M，考虑装料系数07，则3607514M，因此选取罐体高度超过514M的罐即可。因此，选取公称容积50M3的储液罐,其罐内部圆筒高度为6M。液氨储罐加入的液氨体积为3504M3，考虑装料系数为07，实际需要体积为5006M3，则选用公称容积为50M3的储液罐即可满足要求，结晶时间为8小时，属间歇操作，则每天只一次，因此只需1个罐。412结晶罐采用三级连续结晶，设三级罐的总体积为VVV处理量248V处理量29197M3，则V9732M3为了晶核的形成和形成晶体的饱满，三级罐应依次由小到大则分别选择公称容积为5M310M3100M3的三个罐串联即可满足要求。413干燥器每天生产湿晶体重量353T，干晶体重量251T，则须除去水分102T，每小时处理量为10224425KG，因此选用蒸发水分为50KGT1T2125LN1258每天装052罐，每罐实际装液量为727005213981M3换热面积F418600013981418500820971M3设备结构的工艺设计1空气分布器单管通风2挡板不设挡板3密封方式机械密封4冷却管布置A最高热负荷下的耗水量W418600013981418（2720）1196105（KG8，求出管径D00073（M）查表取8935无缝钢管，D内82MM，D内D0，可满足要求，D平均86MM。取竖蛇管端部U型弯管曲率半径为250MM，则两直管距离为500MM，两端弯管总长度L0D3145001570MMC冷却管总长度L计算已知冷却总面积F20971M2，无缝钢管8935每米冷却面积为F03140086102700（M2）则冷却管总长度L209710277767（M）冷却管体积V0785008627767451M3D每组管长L0和管组高度每组管长L0LN776789708M另需连接管8ML实际L87847（M）可排竖直蛇管的高度，设为静液面高度，下部可伸入封头250MM。设发酵罐内附件占体积为05M3，则V总V液V管V附件（78478）449051031M3筒体部分液深（V总V封）S截（103117）0785524387M竖直蛇管总高H管4387054887（M）又两端弯管总长L01570MM，两端弯管总高为500MM则直管部分高度47（M3S）折算到工作状态035MPA，30下的风量QF4701（27330）0352732014（M3S）取风速V25MS则通风管截面积SFQFV14250056M2则通风管径DF2SF0785,解出DF027（M）因通风管也是排料管，故取21925无缝钢管。排料时间复核物料流量Q002M3S，流速V1MS，管道截面积S0785016920022M2相应流量比PQSV0020022109倍排料时间T20918（物料体积流量发酵液流速取V1MS，排料管截面积管径MSD438075180料故选用不锈钢焊接钢管取4505，其内径440MM438MM。55脱色工段的流体输送进入脱色罐的管道与板框过滤流出的管道相同，不锈钢焊接钢管4505。流出脱色罐的管道V29197M3，操作时间为40MIN，物料体积流量SMQ/1206/402973发酵液流速取V1MS，排料管截面积管径MSD390785120料故选用不锈钢焊接钢管取4505，其内径440MM390MM。56结晶过程的流体输送液氨的输送需要加入的液氨体积为3504M3，结晶的停留时间为8小时，物料体积流量SMQ/1028360453发酵液流速取V1MS，排料管截面积23310VS料管径MD978503料取不锈钢焊接钢管4525，其内径40MM39MM，适用结晶罐之间的流体输送结晶总处理体积为29197M3，结晶的停留时间为8小时，物料体积流量发酵液流速取V1MS，排料管截面积管径SD1307850料取不锈钢焊接钢管1335，其内径123MM113MM，适用。干燥条件混合气体由45OC加热到150OC，喷雾干燥器进口温度150OC，喷雾干燥器出口温度110OC，物料出口温度60OC，进口温度60OC，采用压力式雾化器雾化。由物料衡算可知湿晶含水量W130，干晶含水量W215,水分的蒸发量W102TD，湿物料的量G1353TD,干物料的量G2251TD根据环境温度为20OC相对湿度80,在IH图上查得X00018KG水