(完整版)土霉素车间工艺毕业课程设计.doc

1、课程设计题目：年产 800 吨土霉素工厂设计设计内容26页图纸4张指导老师：学生姓名：学号：所在班级：年产 800 吨土霉素车间工艺设计摘要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 4.8 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

2、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.5第 1.1节 引言第 1.2 节 设计目标任务第 1.3 节 本次设计的基本内容第 2 章 工艺流程设计8第 2.1 节 土霉素生产工艺流程简介8第 2.2 节 土霉素生产总工艺流程图8第 3 章 物料衡算9第 3.1 节土霉素总物料衡算9第 3.2 节 土霉素干燥工序物料衡算9第 3.3 节 土霉素脱色结晶工序物料衡算9第 3.4 节 土霉素酸化稀释过滤 工序物料衡算10第 3.5 节 土霉素发酵工序物料衡算11第 4 章 设备选型13第 4.1 节发酵罐13第 4.2

3、节二级种子罐17第 4.3 节一级种子罐19第 4.4 节氨水储罐22第 4.5 节补料罐22第 4.6 节酸化罐22第 4.7 节结晶罐23第 4.8 节干燥器23第 4.9 节 车间设备一览表24第 5 章 车间布置设计25第 6 章 结论25参考文献26第一章绪论1.1 引言土霉素Terramycin(Oxytetracycline)分子式如图一所示，化学名：6-甲基 -4- （二甲氨基） ,12a- 六羟基 -1,11 二氧代 -1,4,4a,5,5a,6，11,12a- 八氢 -2-并四苯甲酰胺。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。

4、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1.2 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 M = 800ta成品效价 Ud = 1000 单位毫

5、克年平均发酵水平Uf = 35000 单位毫升年工作日 m =310da1、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 5% ，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2.0、1.5、0.65（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20-40 小时，每 4 小时补一次 ,每次 10-15L，控氨水平在 45mg100ml

6、以上培养基配比：小罐中罐大罐全稀料料组成配比（% ） 配比（ % ）配比配比配比（% ）（%（% ）黄 豆 饼3.2.53.03.3.0粉05淀粉2.2.58.06.3.055氯化钠0.0.360.20.44碳酸钙0.0.41.10.0.464磷酸二氢0.0050.003钾磷酸氢二0.0050.003钾植 物42.60.41油72、提取基本工艺参数名称参数名称参数脱色99.24发酵35000u岗位收率%液效价ml结晶11000u干燥岗位86%滤液效价ml收率过滤岗位收率总收率发酵液密度滤液密度20%氨水密度氨水加量脱色保留时间母液116%效价湿晶99%体含水量酸化1.58k液中草酸gL含量酸化

7、1.02k加黄血盐gL量酸化0.92k加硫酸锌gL量成品12%含水量30-50酸化分钟加水量1370uml30%2.3%gml0.25%gml0.18%gml1.5%230%vv滤液通过树脂罐的线速度控制在0.001-0.002m s土霉素提取操作工艺参数一览表名称反应时间装料系数 (、 + )h酸化稀释40.70结晶80.701.3 本设计基本内容1.3.1 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。1.3.2 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

8、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。1.3.3 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2.1 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 4.8左右结晶得到土霉素碱产品。

9、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。2.2 土霉素生产总工艺流程图第三章物料衡算3.1 总物料衡算纯品土霉素的量： 80099% =792 ta效价： 7921091000 =7.92 1014 单位 a 土霉素的生产过程总收率为 99%则发酵时的总效价： 7.92 101499% =8 1014 单位 a发酵液的效价： 35000 单位 ml发酵液的体积： 8=2.29 1010 ml =2.29 104 m33.2 干燥工序物料衡算干晶体重： 800（ 1-1.5% ） =788 ta湿基含水量： W1=30%(1-30%) =0.43干基含水量： W

10、2=1.5%(1-1.5%) =0.02应除去的水分： 788（ 0.43-0.02 ） =323.08 ta湿晶体的量： 788+323.08 =1111.08 ta表 3-1 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1111.083.58干晶体的7882.54量量除去的水323.081.04分总量1111.083.58总量1111.083.583.3 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：73.73 106 35000 99.24% 116%（ 1-86%）1370106=303.57 m 3氨水

11、： 277.57 12%=33.31t湿晶体： 3.58 td母液： 277.57+33.31-3.58=307.35td表 3-2 脱色提取工序物料衡算表脱色提取前脱后色提取质量（ td）质量 (t 周质量（ td）质量 (t 周项目期 )项目期 )滤液277.572243.69母液307.352484.41氨水33.31269.26湿晶体3.5328.53总量315.882512.95总量315.882512.953.4 酸化稀释过滤工序物料衡算发酵液效价：35000uml 滤液效价： 11000uml663由效价守恒得滤液的体积：73.73 10 35000 1. 10 =272.13

12、m3滤液： 272.13 10 1.02=277.57 t每天 t草酸： 73.73 1032.3%10-3 =1.70黄血盐： 73.73 103 0.75%10-3 = 0.18硫酸锌： 73.73 103 0.18%10-3 = 0.13水： 73.73 2=147.46发酵液： 73.73 103 1.58=116.49总：265.97表 3-3 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 周项目质量（ td）质量 (t 周期 )期 )）草酸1.7013.71滤液277.572243.69黄血盐0.181.49菌丝10.5984.95硫酸锌0.131.0

13、7水169.581370.76发酵液116.49941.66总量288.082328.64总量288.082328.643.5 发酵工序物料衡算每天发酵液的量 :2.29 104315=73.73 m3逃液，蒸发，取样，放灌损失总计为总料液的 15% 每天损失的量： 73.73 15%（ 1-15%）=13.01 m 3 每天离开发酵罐的总量： 73.73+13.01=86.74m 3大罐一个发酵周期内所需全料的量：323一天内所需： 3219424=3.95m3m大罐一个发酵周期内所需稀料的量：173一天内所需： 1719424=2.10m3m发酵前加入的物料量：（73.73+12.66）-

14、3.95-2.10=80.69 m3每 天每周期（19424）黄豆饼粉： 80.69 3%+3.95 3.5%+2.103%= 2.62 m 321.19 m3淀粉： 80.69 8%+3.956.5%+2.10 3%= 6.77 m354.76 m3氯化钠： 80.69 0.2%+2.10 0.4%=0.17 m31.37 m3碳酸钙： 80.69 1.1%+3.95 0.4%+2.100.4%=0.91 m37.37 m3植物油： 80.69 0.4%+2.10 1%=0.34 m32.79 m3接种量： 80.69 20%19424=1.61 m313.04 m3碱： 80.69 0.0

15、15 6=0.09 m30.73 m3配料水：71.933581.433mm表 4 发酵工序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 )黄豆饼2.6221.1973.73595.98发酵液粉淀粉氯化钠碳酸钙植物油接种量氨（碱）配料水总量6.7754.760.171.370.917.370.342.791.6113.040.090.7371.93581.4386.74701.15损失总量13.01105.1686.74701.15第四章设备选型4.1 发酵罐4.1.1 发酵罐的选型选用机械涡轮搅拌通风发酵罐。4.1.2

16、 生产能力、数量和容积的确定4.1.2.1 发酵罐容积的确定：选用 200m 3 罐，全容积为230m 34.1.2.2 生产能力的计算：3选用公称容积为200 m 的发酵罐，装料系数为 0.7, 那么该罐生产土霉素的能力为 :2000.7=140 (m 3)由前面的物料衡算中，已知年产800 吨土霉素的工厂 , 日产 73.73 m 3 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：N=73.7314019424=4.26 （罐）取整后需 5 台每日投（放）罐次为：73.73140=0.53 (罐)4.1.2.3 设备容积的计算：由前面的物料衡

17、算中，已知年产800 吨土霉素的工厂 , 日产 73.73 m的土霉素，每天的发酵液的量：V0=73.73 (m 3 d)所需设备总容积：V=73.73194(24 0.7)= 851.41(m3)查表公称容积为3的发酵罐，总容积为3200 m230m。则 5 台发酵罐的总容积为：32305=1150 m3 851.41 m3 , 可满足需要4.1.2.4 主要尺寸公 称罐 内圆筒高封 头罐体总不 计全 容搅 拌搅 拌电动机容 积径H 0(mm高高上 封积器 直转 速功 率VN(mD(mm)h0(mH(mm头 容3径n(rmN(kW)(m )3)）m)积D(min)(m3)m)20050001

18、000013001260022323017001502304.1.2.5 搅拌轴功率（见上表）4.1.2.6 冷却面积的计算：按发酵生成热高峰、一年中最热的半个月的气温、冷却水可能到最高温的条件下，设计冷却面积。取qmax=4.18 6000 KJ( m 3 t 1 t 2)=(12-5)(ln125)=8 ( )每天装0.53 罐，每罐实际装液量为: 73.730.53=139.11 (m)换热面积:F=4.18 6000139.11(4.185008)=208.66 (m3)4.1.2.7 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).

19、 冷却管布置a) 最高热负荷下的耗水量：W=4.186000139.11(4.18 （ 27-20 ）5查表取 89 3.5 无缝钢管， d 内 =82mm， d 内d0，可满足要求， d 平均 =86 mm。取竖蛇管端部U型弯管曲率半径为250 mm，则两直管距离为500 mm，两端弯管总长度： l 0=D=3.14500=1570 mmc) 冷却管总长度 L 计算已知冷却总面积F=208.66m2，无缝钢管 89 3.5每米冷却面积为：2F0=3.14 0.086 1=0.27 （ m）则冷却管总长度：L=208.660.27=772.82（ m）冷却管体积：23V=0.7850.086

20、772.82=4.49(m )d) 每组管长 L0 和管组高度每组管长 :L0= Ln=772.828=96.6 (m)另需连接管 8m：L 实际 =L+8=780.82 （ 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0.5 m 3，则：V 总 =V液 +V 管+V 附件 =（780.828 ）+4.49+0.5=102.59 (m 3)筒体部分液深：（V 总 - V 封 ）S 截 =（102.59-17 ）(0.785 52 )=4.36 (m)竖直蛇管总高 :H 管 =4.36+0.5=4.86 （m）又两端弯管总长：l 0=1570 mm，两

21、端弯管总高为 500mm则直管部分高度：3)=4.7 （ ms）折算到工作状态 (0.35MPa，30) 下的风量：3）Qf =4.7 0.1 （273+30）(0.35 (273+20)=1.4 （ms取风速： v=25 ms则通风管截面积：Sf = Qf v=1.425=0.056 (m 2)则通风管径： df2=Sf0.785, 解出 df =0.27 （ 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 Q=0.02 m3s，流速 v=1ms，管道截面积：22S=0.7850.169 =0.022(m )相应流量比：P=QSv=0.02(0.022 1)=0.

22、9 倍排料时间：t=2 0.9=1.8 （h）4.1.2.11 支座选择裙式支座4.2 二级种子罐4.2.1 选型选择机械搅拌通风发酵罐4.2.2 容积和数量的确定发酵罐计量体积接种比 （1液体损失率）种子罐容积种子罐装料系数V 种 =230*2%*(1+15%)0.7=7.56m3发酵罐台数种子罐周期（小时）种子罐台数发酵罐周期（小时）n 种 =5*48194=1.24 ，圆整取 2 个。4.2.3 主要尺寸的确定3选择 10m 的发酵罐具体尺寸如下：公 称罐 内圆筒高封罐 体不计上 全容搅 拌搅 拌电动机容 积径 DH 0头总高 封头容 积器 直转速功率NVN（ mm（ mm高H积（ m3

23、 ） （ m3） 径n（ kW(m 3)）h0（ mD(m（ rm）（m）m)in）mm）101800360047545009.9810.8630145137.5610 100%=75.6%3选择公称容积是1 0m 的种子罐 2 个。罐的内径： 1800mm；封头高度：475mm；封头容积： 0.826m3。4.2.4 冷却面积的计算取 qmax=4.18 6000 KJ( m 3 ）=0.19 (m 3s)折算到工作状态 (0.4MPa，32) 下的风量 :-3Qf =0.19 0.10.4 (273+32)(273+20) =4.9 10 (m3s)3取风速 v=20 m s，12-3(0

24、.7851d =4.9 10 20) d =0.056m=56 mm按排料管（也是通风管）计算管径。装料0.775m3，20min 之内送完，物料体积流量：Q=7.56(20 60)=0.0063 (m 3s)物料流速取 v=0.5ms，排料管截面积：S 料 =Qv=0.00630.5=0.013 m 2管径：20.785d =0.13 m =130 mmd = S料22取 d1， d2 两者大值，作为进（气）管，取管径 D=130mm。查金属材料表取 16810 无缝钢管。d. 冷却水管由前知需冷却热量： Q=3.5104 KJ( m 3 s, ，则冷却管径：d2=0.000580.785d

25、=0.027 m查金属材料表取焊接管Dg=30mm可满足要求，取冷却水接管长度h=100mm。4.2.7 支座选型支撑式支座，将种子罐置于楼板上。4.3 一级种子罐4.3.1 选型选择机械搅拌通风发酵罐4.3.2 容积和数量的确定二级种子罐计量体积接种比（1液体损失率）一级种子罐容积一级种子罐装料系数V 种 =10.8*2%*(1+15%)0.7=0.36m 3二级发酵罐台数一级种子罐周期（小时）一级种子罐台数二级种子罐周期（小时）n 种 =1*3848=0.79 ，圆整取 1 个。4.3.3 主要尺寸的确定3选择 1m 的发酵罐公罐内圆筒高封头罐体不全搅拌搅拌转速电动称径H 0mm高总高计容

26、器直n（ rmin ）机功容Dmmh0mmHmm上积径率积封m3DmmNkWVN头m3容积3m1900180025023001.251.363152201.53的种子罐 1 个。罐的内径： 900mm；封头高度： 250mm；选择公称容积是 1m封头容积： 0.112m3 。4.3.4 冷却面积的计算取 qmax=4.18 6000 KJ( m 3 ） =0.0084 (m 3s)折算到工作状态 (0.4MPa，32) 下的风量 :Qf =0.0084 0.10.4 (273+32)(273+20) =2 10-4 (m3s)3取风速 v=20 m s，2-4=0.037 m=37 mmd =210 (0.785 20) d11按排料管（也是通风管）计算管径。装料0.775m3，20min 之内送完，物料体积流量：Q=0.77520 60=0.00065 (m 3s)物料流速取 v=0.5ms，排料管截面积：S 料 =Qv=0.000650.5=0.0013 m 2管径：d22= S 料 0.785d2=0.04 m =40 mm取 d1， d2 两者大