年产630吨土霉素车间工艺的设计说明

1、课程设计题目：年产630吨土霉素工厂设计设计内容 30页图纸 4张指导老师：王兴广 学生姓名： 杨北冬学 号：所在班级：生物工程2班年产630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

2、 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章工艺流程设计第2.1节土霉素生产工艺流程简介第2.2节土霉素生产总工艺流程图第3章物料衡算第3.1节土霉素总物料衡算第3.2节土霉素发酵工序物料衡算第3.3节土霉素酸化稀释过滤工序物料衡算第3.4节土霉素脱色结晶工序物料衡算_第3.5节土霉素干燥工序物料衡算第

3、4章设备选型第4.1节发酵罐第4.2节二级种子罐第4.3节一级种子罐第4.4节氨水储罐第4.5节全料罐第4.6节稀料罐第4.7节储酸罐第4.8节酸化罐第4.9节稀释罐第4.10节板框过滤机第4.11节脱色罐第4.12节结晶罐第4.13节干燥器第5章管道设计5.1发酵罐（三级罐）的接管设计5.2酸化设备的流体输送5.3稀释设备的流体输送5.4板框过滤设备的输送5.5脱色工段的流体输送5.6结晶过程的流体输送5.7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1.1引言:土霉素Terramycin（Oxytetracycline）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

4、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）-3,5,6,10,12,12a- 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。图一 土霉素分子式衣原体属、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、梭状芽抱杆菌、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

5、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630吨（成品含量:99%）土霉素工厂设计、基础数据设计年产量 M二630t/a成品效价Ud = 1000单位/毫克年平均发酵水平Uf = 35000单位/毫升年工作日m二300d/a1、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：32m 3大罐一个发酵周期内所需稀料的量为：1

6、7m 3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45mg/100ml 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3.02.53.03.53.0淀粉2.52.58.06.53.0氯化钠0.40.360.20.4碳酸钙0.60.41.10.40.4磷酸二氢钾0.0050.003磷酸氢二钾0.0050.003植物油42.670.412、提取基本工艺参数名称参数名称

7、参数脱色岗位收率99.24%发酵液效价35000u/ml结晶干燥岗位收率86%滤液效价11000u/ml过滤岗位收率116%母液效价1370u/ml总收率99%湿晶体含水量30%发酵液密度1.58kg/L酸化液中草酸含量2.3% g/ml滤液密度1.02kg/L酸化加黄血盐量0.25%g/ml20%氨水密度0.92kg/L酸化加硫酸锌量0.18%g/ml氨水加量12%成品含水量1.5%脱色保留时间30-50分钟酸化加水量230%v/v滤液通过树脂罐的线速度控制在0.001-0.002m /s3土霉素提取操作工艺参数一览表名称反应时间（T +T ）/h装料系数©酸化稀释40.70结晶8

8、0.701.3本设计基本内容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。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。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

9、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。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土霉素生产总工艺流程图补加液氨Zn SO4 0.18% 黄血盐0.23%调 pH4.5-4.628-30 C第三章物料衡算3.1 总物料衡算纯品土霉素的量：630 X 99% =623.7t/a日产量： 792/300= 2.079t/d效价：623.7 X 1

10、09 X 1000 =6.237 X 10 14 单位/a土霉素的生产过程总收率为 99%则发酵时的总效价：6.237 X 1014/99% =6.3 X 10 14单位/a发酵液的效价：35000单位/ml发酵液的体积： 6.3X1014/35000 =1.80 X1010 ml =1.80 X104 m3大罐的物料衡算：每天发酵液的体积：1.80 X 10 4/300=60.00m3/d每天损失的体积：60.00 X15%/ (1-15% )=10.59m 3/d加入氨水体积：培养 20-40 小时，每 4 小时补一次，每天共 6 次，每次 15L ， 共计 90L，既 0.09 m 3/

11、d大罐一个发酵周期内所需全料的量： 32 m 3 ，则一天内所需全料：32/(194/24)=3.96 m3/d大罐一个发酵周期内所需稀料的量 :17 m 3 ，则一天内所需稀料料：17/(194/24)=2.10 m3/d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(V X 20%+V X 20%+V+3.96+2.10+0.09) X (1-15%)= v 发酵液=60m 3/d得培养基体积V为46.03 m3/d则加入的二级种子液体积：46.03 X 20%=9.21 m 3/d蒸汽带入水量：46.03 X 20%=9.21m 3/d因此，每天所需培养基组成的量如下：黄

12、豆饼粉：46.03 X 3%+3.96 X 3.5%+2.10 X 3%= 1.583m3/d淀粉：46.03 X 8%+3.96 X 6.5%+2.10 X 3%= 4.003m3/d氯化钠：46.03 X 0.2%+2.10 X 0.4%= 0.1005m3/d碳酸钙：46.03 X 1.1%+3.96 X 0.4%+2.10 X 0.4%=0.5306m3/d植物油：46.03 X 0.4%+2.10 X 1%= 0.2051m 3/d配料水：46.03 1.582-4.003-0.1005-0.531-0.2051=39.61m3/d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

13、目体积体积（m3/周项目体积体积（m3/周（m 3/d）期）（m 3/d）期）二级种子液9.2174.45发酵液60485.0蒸汽带入水量9.2174.45损失10.6085.7拉伞甘 培养基46.03372.1全料量3.9632.01稀料量2.1016.98氨水0.090.73总量70.60570.7总量70.60570.7表2三级发酵培 养基 的组成项目体积（m3/d ）体积（m3/周期）黄豆饼粉1.58312.80淀粉4.00332.36氯化钠0.10050.8124碳酸钙0.53064.289植物油0.20511.658配水量39.61320.2总46.03372.1全料量黄豆饼粉1.

14、583 m3 /d淀粉 4.003 m3 /d氯化钠 0.1005 m3碳酸钙 0.5306 m3植物油 0.2051 m3/d配料水39.61m3 /dk培4养fc-o rIfeh-基中罐的物料衡算：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：(V X 20%+VX 20%+V) X (1 -15%)= V 二级种子液V二级种子液X (1-15%)= V二级种子液=9.21m 3/dV 二级种子液=9.21/0.85=10.84得培养基体积V为9.11 则加入的一级种子液:9.11 X 20%= 1.822m 3/d蒸汽带入水量：9.11 X 20%=1.822 m

15、3/d液体损失 15%10.84 X0.15=1.626m3/d接种损失 15%1.822/(1-15%)-1.822=0.3215m3/d总损失量 =液体损失 +接种损失1.626+0.3215=1.9475m3/d因此，每天所需培养基组成的量如下：黄豆饼粉：9.11 X 2.5%=0. 2278m 3/d淀粉：9.11 X 2.5%=0. 2278m 3/d氯化钠：9.11 X 0.36%=0.0 3280m 3/d碳酸钙：9.11 X 0.4%=0.0 3644m 3/d磷酸二氢钾：9.11 X 0.003%=0. 0002733m 3/d磷酸氢二钾：9.11 X 0.003%=0. 0

16、002733 m 3/d植物油：9.11 X 2.6 7%=0.2432 m 3/d配料水：9.11 -0.2278-0.2278-0.03280-0.03644-0.0002733-0.0002733-0.2432=8.34m 3/d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（m3/d）体积（m3/周期）项目体积（m 3/d）体积（m3/周期）一级种子液1.8223.644二级种子液10.8421.68带入水量1.8223.644损失1.9482.896培养基9.1118.22总量12.7525.50总量12.7525.50表4二级发酵培 养基 的组

17、成项目体积（m3/d ）体积（m3/周期）黄豆饼粉0.22780.4556淀粉0.22780.4556氯化钠0.032800.06560碳酸钙0.036440.07288植物油0.24320.4864配水量8.3416.68磷酸二氢钾0.00027330.0005466磷酸氢二钾0.00027330.0005466总9.1118.22培养基蒸汽带入水量9.11m3/d1.822m3/d一级种子液1.822m3/d发酵罐12.75 m3/d二级种子液10.84 m3/d液体损失15% 1.626m3/d接种损失 15% 0.3215m3/d黄豆饼粉0.2278 m3氯化钠0.03280m3碳酸钙

18、0.03644m3>植物油 0.2432 m3/d配料水8.34m3 /d”磷酸二氢钾0.0002733m3 /d磷酸氢二钾0.0002733m3 /d>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%，斜面抱子体积忽略不 计，由体积衡算：(V X 20%+V) X (1-15%)= V ' 一级种子液V' 一级种子液X (1-15%)= V 一级种子液=1.822m /d得培养基体积V为2.101 m 3/d则蒸汽带入水量：2.101 X 20%=0. 4202m 3/d液体损失15%2.14 X 0.15=0.3215m3/d接种损失15%2

19、.101 X 20% X 15%=0.06303m3/d总损失量=液体损失+接种损失因此，每天所需培养基组成的量如下：黄豆饼粉：2.101 X 3%=0.06303 m 3/d淀粉：2.101 X 2.5%= 0.05253 m 3/d氯化钠：2.101 X 0.4%= 0.008400m 3/d碳酸钙：2.101 X 0.6%= 0.01261 m 3/d磷酸二氢钾：2.101 X 0.005%=0.0 001051 m 3/d磷酸氢二钾：2.101 X 0.005%=0.0 001051m 3/d植物油：2.101 X 4%=0.0840m 3/d配料水：2.101-0.06303-0.0

20、5253-0.08400-0.01261-0.0001051-0.0001051-0.0840=1.880m 3/d表5 一级发酵物料衡算表（周期 38/24=1.58d）进入发酵罐的量离开发酵罐的量项目体积（m3/d）体积（m3/周期）项目体积（m 3/d）体积（m3/周期）培养基2.1013.327一级种子液2.1443.395带入水量0.42020.677损失0.38460.6090总量2.5214.004总量2.5214.004表6 一级培养基的组成（周期 38/24=1.58d）项目体积（m3/d ）体积（m3/周期）黄豆饼粉0.063030.0998淀粉0.052530.0832氯

21、化钠0.0084000.0133碳酸钙0.012610.01997植物油0.08400.1330配水量1.88032977磷酸二氢钾0.00010510.0001664磷酸氢二钾0.00010510.0001664总2.1013.327培养基蒸汽带入水量2.101 m3/d0.4202m3/d斜面孢子发酵罐2.521m3/d一级种子液2.144m3/d液体损失 15% 0.3215m3/d接种损失 15% 0.06303m3/d总损失0.3215+0.06303=0.3846黄豆饼粉 0.06303m 3 淀粉0.05253 m3氯化钠 0.008400m3 /d碳酸钙 0.01261 m3

22、植物油0.840 m3/d配料水 1.1880m3 /d 磷酸二氢钾 0.0001051m3 /d磷酸氢二钾 0.0001051m3 /d3.3酸化稀释过滤工序物料衡算：发酵液效价：35000u/ml滤液效价：11000u/ml 由效价守恒得滤液的体积：60.00 X 106 X 35000 X 1.16/11000 X 106=221.453m滤液：221.45 X 103 X 1.02=225.88t每天/ t草酸：60.00 X 103X 2.3% X 10-3=1.38黄血盐：60.00 X 103 X 0.75% X 10-3= 0.15 硫酸锌：60.00 X 103 X 0.18

23、% X 10-3= 0.108 水: 60.00 X 2.3=138发酵液：60.00 X 103 X 1.58=94.8总：234.44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（t/d）质量（t/周期）项目质量（t/d）质量（t/周期）草酸1.3811.16滤液225.881825.86黄血盐0.151.21菌丝8.5669.19硫酸锌0.1080.87水1381115.5发酵液94.8766.30总量234.441895.06总量234.441895.06亠酸化稀释过-滤草酸 1.38t/d黄血盐0.15 t/d硫酸锌0.108t/d水 1381t/d发酵液 94.8

24、t/d* 菌丝 8.56t/d> 滤液 225.88t3.4脱色结晶工序物料衡算：母液效价：1370u/ml氨水加量：12%由效价守恒得母液体积：60.00X 106 X 35000 X 99.24% X 116% X (1-86% )/1370 X 106=247.04 m 3氨水：225.88 X 12%=27.11t湿晶体：2.92t/d母液：225.88+27.11-2.92=250.07t/d表3-2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(t/d /质量（t/周期）项目质量(t/d /质量（t/周期）滤液225.881825.86母液250.072021.40氨水2

25、7.11219.14湿晶体2.9223.60总量252.992045.00总量252.992045.00滤 液225.88t/d氨 水27.11/d脱色提取母 液249.46t/d*湿晶体3.53t/d3.5干燥工序物料衡算：干晶体重：630 X( 1-1.5%) =620.55 t/a湿晶含水量： W仁30%心-30%) =0.43干晶含水量： W2=1.5%/(1-1.5%) =0.02应除去的水分：620.55 X( 0.43-0.02 ) =254.43 t/a湿晶体2.92t/d湿晶体的量：620.55+254.43 =874.98t/a干燥前干燥后项目质量t/a质量t/d项目质量t

26、/a质量t/d湿晶体的量874.982.92干晶体的量620.552.07除去的水分254.430.85总量874.982.92总量874.982.92表3-1干燥工序物料衡算表干晶体2.07t/d水分0.85 t/d第四章 设备选型4.1 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 200m 3 罐，全容积为 230m 3 生产能力的计算： 选用公称容积为 200 m 3的发酵罐，装料系数为 0.7, 那么该罐生产土霉素的能力 为:200 X 0.7=140 （m 3）由前面的物料衡算中，已知年产 630 吨土霉素的工厂 ,日产

27、60.00m 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=60/140 X 194/24=3.46（罐）取整后需 4 台 每日投（放）罐次为：60.00/140=0.43（罐）设备容积的计算：由前面的物料衡算中，已知年产 630吨土霉素的工厂,日产60.00 m3的土霉素，每天的发酵液的量： V0=60.00（m 3/d）所需设备总容积：V=60.00 X 194/(24 X 0.7)= 692.86(m 3)查表公称容积为200 m 3的发酵罐，总容积为230m则5台发酵罐的总容积为：230 X 4=920m 3>692.86

28、 m 3,可满足需要主要尺寸公称容罐内径圆筒高封头罐体总不计全容搅拌搅拌电动机积D(mmHo(mm)高高上封积器直转速功率VN(m 3)ho(mH(mm)头容(m3)径n(r/N(kW)m)积D(mmi n)(m3)m)2005000100001300126002232301700150230搅拌轴功率（见上表）4.2二级种子罐选型：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 630吨土霉素的工厂,日产9.21 m 3 的二级种子液。所以选用公称容积为50 m3的二级种子罐，装料系数为0.7,那么该罐生产的能力为:50 X 0.7= 35(m3)发酵的操作时间需要 48

29、（ 其中发酵时间 44h）, 这样生产需要的二级种子罐应为：N=9.21/35 X 48/24=0.526 （罐）取整后需 1 台每日投（放）罐次为：9.21/35=0.263（ 罐）设备容积的计算：由前面的物料衡算中，已知年产 630 吨土霉素的工厂 ,日产 9.21m3 的二级 种子液，每天的种子液的量： V0=9.21（m3/d）所需设备总容积： V=9.21 X 48/（24 X 0.7）= 26.31（m3）查表公称容积为 50 m3 的发酵罐，总容积为 55.2m3 。则1 台二级种子罐的总容积为：55.2m3>26.31m3, 可满足需要4.3 一级种子罐 :选型 :选择机

30、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 630 吨土霉素的工厂 ,日产 1.822 m3 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 0.7, 那么该罐生产的能力为:5 X 0.7=3.5(m3)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：N=1.822/3.5 X 38/24=0.824 (罐)取整后需 1 台 每日投(放)罐次为：1.822/3.5=0.521 ( 罐)设备容积的计算：由前面的物料衡算中，已知年产 630 吨土霉素的工厂 ,日产 1.822m3 的二级种 子液，每天的种子液的量： V0

31、=1.822(m3/d)所需设备总容积： V=1.822 X 38/(24 X 0.7)=4.12(m3)查表公称容积为 5m3 的发酵罐，总容积为 6.27m3 。则2 台二级种子罐的总容积为：6.27 X 1=6.27m3>5.07m3, 可满足需要44 通氨罐 :每罐三级发酵需要 0.09m3 的液氨，且有 4 个发酵罐均连续操作，考虑装料系 数为 0.7 ，0.09*4/0.7=0.51m3 ，故选取公称容积为 1m3 的罐一个。4.5 全料罐 :每罐三级发酵需要 32m3 的全料，且有 4 个发酵罐均连续操作，考虑装料系数为0.7 , 32*4/0.7=182.86m3故选用公

32、称容积为50m3的储罐，故选取4个全料罐4.6稀料罐：每个三级发酵罐需要17m3的稀料，且有4个发酵罐均连续操作，考虑装料系数为0.7，17*4/0.7=97.14 m3，故选取公称容积为50 m3的储罐2个。4.7储酸罐每天产生发酵液共60.00m3/d ，酸化工程中加入草酸1.38t/d ，二水合草酸密 度为1.653kg/L ，则可推算出体积为0.835m3，考虑装料系数为0.7，实际体 积为1.19m3，则选择公称容积为2.5m3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4.8酸化罐：酸化罐中包含原料发酵液和加入的酸液

33、，总体为 60.00m3，考虑到装料系数为0.7，则实际需要的罐体积为85.71m3，因此，选用2个公称容积为50m3的 酸化罐即可满足生产要求。4.9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 180m3，考虑装料 系数为0.7，则实际需要的罐体积为257.14m3 ，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。4.10板框过滤机；处理液密度=27.11t/180m3=0.151t/m3，处理时间取30min，板框压滤机处理能力：3600VT3600 * 18030*60360.0(m3 /h)，M=360*0.150=54.36t因此选用如下设备，因

34、考虑到两级脱色，故选 2台:型号过滤面积/m 2滤板数量/pcs滤框面积/m 2最大工作压力/MPa处理能力/t质量/tLarox-PF9616961.67073964.11脱色罐：脱色保留时间30-50 分钟，取40min，液通过树脂罐的线速度控制在0.001-0.002m/s，取 0.0015m/s，则物料在罐内停留的距离即0.0015*40*60=3.6m ，考虑装料系数 0.7，贝U 3.6/0.7=5.14m ，因此选取罐 体高度超过5.14m的罐即可。因此，选取公称容积50m 3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35.04 m 3，考虑装料系数为0.7，实

35、际需要体积为50.06m 3， 则选用公称容积为50m 3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。4.12结晶罐:采用三级连续结晶，设三级罐的总体积为 VV/（V 处理量 / 24 ）>8V 处理量 291.97 m 3,贝U V>97.32 m3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5m3 10m 3 100m 3的三个罐串联即可满足要求4.13干燥器:每天生产湿晶体重量2.92 t，干晶体重量2.07t，贝U须除去水分0.85 t，每小时处理量为0.85 /24=35.4kg，因此选用蒸发水分为50

36、kg/h 的脉冲旋风式气流干燥器，具体参数见下表型号蒸发水分/（kg/h）装机功率/kw占地面积/m高度/mXQG505071784.14车间设备一览表设备名称所属车间数量型号一级种子罐发酵车间17公称容积5m 3© 1500二级种子罐发酵车间15公称容积50m 3©3100三级发酵罐发酵车间53公称容积200m 3©4600通氨罐发酵车间11公称容积1m 3© 900补料罐（全料罐）发酵车间44公称容积50 m 3©300补料罐（稀料罐）发酵车间22公称容积50 m 3©300酸化反应罐酸化过滤车间21公称容积50 m 3©

37、;300酸化储罐酸化过滤车间11公称容积2.5m 3© 1200稀释罐酸化过滤车间43公称容积75 m 3©300板框过滤机酸化过滤车间22Larox-PF 96过滤面积 96m 2脱色罐脱色结晶车间11公称容积50 m 3© 3400液氨储罐脱色结晶车间11 公称容积50 m 3© 3400结晶罐脱色结晶车间33公称容积分别为5m 3100m 3、10m 3、旋风干燥器干燥车间11 XQG50，蒸发水分50kg/h第五章：管道设计5.1发酵罐(三级罐)的接管设计：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

38、计冷却面积。取 qmax=4.18 X6000 KJ/( m 3 . h)采用竖式列管式换热器，取经验值 K=4.18 X 500 KJ/( m 3 . hC ) tm= ( ti- t2)/(In ti/ t2)=(12-5)/(ln12/5)=8 (C)每天装0.52罐，每罐实际装液量为：60.00/0.43=139.53 (m 3)换热面积：F=4.18 X 6000 X 139.53/(4.18 X 500 X 8)=209.30 (m 3)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) .密圭寸方式：机械密圭寸4) .冷却管布置a) 最高热负荷下的耗水量:W

39、=4.18 X6000 X 139.53/(4.18 x( 27-20 )=1.196 x 105(kg/h ) =33.29(kg/s)则冷却水体积流量为W'=0.03329m 3/s ，取冷却水在竖直蛇管中的流速为v=1m/s,冷却管总截面积：S 总=0.03329/1=0.03329 (m2)进水总管直径d总2= S总/0.785,解出d总=0.2059(m )b) 冷却管组数和管径设冷却管径为de，组数为n贝U: S总=0.7850 nd。2,根据本罐情况，取n=8 ,求出管径：d0=0.073(m)查表取©89 X 3.5无缝钢管，d内=82mm , d内do,可满

40、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 ，贝两直管距离为 500 mm ，两端弯管总长度：1。=心=3.14 X 500=1570 mmc) 冷却管总长度 L 计算已知冷却总面积 F=209.30m 2，无缝钢管© 89X3.5每米冷却面积为：F0=3.14 X0.086 X1=0.2700 (m2)贝冷却管总长度： L=209.71/0.27=775.2(m)冷却管体积：V=0.785 X 0.086 2X 776.7=4.50(m3)d) 每组管长 L0 和管组高度每组管长 ：L0= L/n=775.2/8=96.9 (m)另需连接管8m :

41、L实际=L+8=783.2(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，贝：V 总=V 液+V 管+V 附件=(783.2/8 ) +4.50+0.5=102.9 (m3)筒体部分液深：(V 总-V 封) /S 截=(102.9-17 ) /(0.785 X 52)=4.377(m)竖直蛇管总高 :H 管=4.377+0.5=4.877( m)又两端弯管总长：l0=1570 mm ，两端弯管总高为 500mm则直管部分高度： h=H 管-500=5190( mm )则一圈管长：l=2h+ l 0=2X 5190+1570

42、=11950(mm)e) 每组管子圈数 n 0n0= L0/l=96.9/11.95=8.109 (圈)管间距为：2.5d 外=2.5 X0.089=0.22 (m)竖蛇管与罐壁的最小距离为 0.2m ，可算出与搅拌器的距离为 0.23m>0.2m ， 在允许范围内。作图表明， 各组冷却管相互无影响。 如发现无法排下这么多冷却管， 可考虑增大 管径，或增加冷却管组数f) 校核冷却管传热面积F 实=nd 平均 L 实际=3.14 X 0.086 X 783.2=211.5(m )F实>F，可满足要求。设备材料的选择：优先考虑满足工艺要求，其次是经济性。本设计选A3 钢，以降低设备费用

43、。接管设计：a) 接管长度 h 设计管直径的大小和有无保温层，一般取 100200mm。b) 接管直径的确定 按排料管(也是通风管)为例计算其管径。发酵罐装料140m 3,2h之内排空,物料体积流量：Q=140/3600/2=0.02 (m3/s)发酵液流速取 v=1m/s排料管截面积：S料=Q/v=0.02/仁0.02 (m2)管径 d： d2= S 料/0.785, 解出 d=0.16 (m)=160 mm取无缝钢管© 219 X25 ,其内径169mm>160mm，适用。 按通风管计算，通风比2vvm(0.1MPa , 20 C)通风量：Q'=140 X 2=28

44、0(m 3/min)=4.7 (m3/s )折算到工作状态(0.35MPa , 30 C )下的风量：Qf=4.7 X0.1 X(273+30 )/(0.35 X(273+20)=1.4 (m3/s )取风速： v=25 m/s则通风管截面积： Sf= Qf/v=1.4/25=0.056 (m2)则通风管径： df2=Sf/0.785, 解出 df=0.27 (m)因通风管也是排料管，故取© 219 X 25无缝钢管。 排料时间复核 ：物料流量 Q=0.02 m 3/s ，流速 v=1m/s ，管道截面积：S=0.785 X0.169 2=0.022(m 2)相应流量比：P=Q/Sv

45、=0.02/(0.022X 1)=0.9 倍排料时间：t=2 X0.9=1.8 (h)支座选择：裙式支座5.2 酸化设备的流体输送：酸化液进料管即采用发酵液的排空管不锈钢焊接钢管© 133 X5。酸化液排出的体积近似认为与发酵液相等，即60.0 0m 3,酸化罐装料85.71 m 3,发酵液体积 60.0 0m 3， 2h 之内排空，物料体积流量Q 60.008.33* 10 3m3 /s36002发酵液流速取v=1m/s，排料管截面积8.33*108.33 *10 3m2管径d0.7858.33* 100.7850.10m取不锈钢焊接钢管© 133 X5,其内径123mm

46、>110mm ，适用5.3稀释设备的流体输送稀释罐进料管即采用酸化罐的排空管不锈钢焊接钢管© 133 X5稀释液的体积为180 m3，采用三个酸化罐，即每个罐内液体的体积为72.70 m装料102m 3，2h之内排空，物料体积流量Q 60.008.33* 10 2m3 / s36002发酵液流速取v=1m/s，排料管截面积8.33* 10 2m2c Q 8.33*10S料 7v1管径d0.7858.33* 100.7850.10 m取不锈钢焊接钢管© 133 X5，其内径123mm>110mm ，适用5.4板框过滤设备的输送进入板框过滤机的管道与稀释液流出的管道

47、相同，不锈钢焊接钢管© 133 X5经板框过滤后，由滤液效价可知体积为218.23m 3,处理时间30minQ物料体积流量218.233600 0.50.12m3/s发酵液流速取v=1m/s，排料管截面积S斗 Q 吐 0.12m2v 1管径dSm0.785 V 0.7850.120.441m故选用不锈钢焊接钢管取 © 450 X5，其内径440mm>438mm。5.5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© 450 X5o流出脱色罐的管道V=291.97m 3，操作时间为40min，Q 24°.970.10m3

48、/s物料体积流量 3600（40/6°）发酵液流速取v=1m/s，排料管截面积% Q 吐 0.10m2v 1管径 d ，0.785； 0.7850.100.36 m故选用不锈钢焊接钢管取 © 450 X5,其内径440mm>360mm。5.6结晶过程的流体输送液氨的输送 需要加入的液氨体积为 28.93 m3，结晶的停留时间为 8小时，物料体积流量Q 28.931.0*10 3m3/s3600 8发酵液流速取v=1m/s，排料管截面积3c Q 1.0*103 2S料1.0* 10 mv 1d管径%J0*1。3 0.036m0.7850.785取不锈钢焊接钢管©45 X 2.5，其内径40mm>36mm ，适用结晶罐之间的流体输送结晶总处理体积为 247.04 m3，结晶的停留时间为 8小时，物料体积流量247.043600 80.009m3/s发酵液流速取v=1m/s，排料管截面积环 Q 农90.009m2v 1管径 d0；50.785 0.121m取不锈钢焊接钢管© 133 X5,其内径123mm>121mm ，适用干燥条件混合气体由45oC加热到150 °C，喷雾干燥器进口温度150 °C,喷雾干 燥器出口温度110 °C，物料出口温度60 °C，进口