年产630吨土霉素车间工艺设计

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： 64 所在班级： 生物工程 2 班 年产 630 吨土霉素车间工艺设计摘摘 要要：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

2、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。目目 录录第第 1 章章 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第 2 章章 工艺流程设计工艺流程设计第 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第 3 章章 物料衡算物料衡算第 3.1 节土霉素总物料

3、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第 4 章章 设备选型设备选型第 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 节干燥器第第 5 章章 管道设计管道设计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

4、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 管道汇总表第第 6 章章 车间布置：车间布置：第 7 章结论参考文献参考文献第一章第一章 绪论绪论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。土霉素属四环素类抗生素，广谱抑菌剂。

5、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。OHHCH3OOHOHOHON(CH3)2CONH2图一 土霉素分子式常见副作用有：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

6、设计年产 630 吨（成品含量： 99% ）土霉素工厂设计一、基础数据设计年产量 M = 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 = 300d/a 1、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 2.

7、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

8、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( + 、)/h装料系数 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

9、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。第二章第二章 工艺流程设计工艺流程设计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

10、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土霉素生产总工艺流程图砂土孢子斜面孢子孢子培养36.5 4-5 天天种子培养30 38h 0.65v/v/m一级种子培养液种子扩大培养30 48h 1.0v/v/m二级种子培养液发酵30 194h 1：2.0v/v/m 补加液氨补加液氨湿晶体旋风干燥土霉素碱成

11、品发酵液酸化2.3%g/ml 草酸调 pH1.75-1.85ZnSO4 0.18% 黄血盐 0.23%酸化液稀释200%v/v稀释液板框过滤滤液树脂脱色122-2 树脂 脱色液结晶12%氨水调 pH4.5-4.6 28-30结晶液分离洗涤用滤后水淋洗再甩干第三章第三章 物料衡算物料衡算3.1 总物料衡算纯品土霉素的量：63099% =623.7t/a日产量：792/300= 2.079t/d效价：623.71091000 =6.2371014 单位/a土霉素的生产过程总收率为 99%则发酵时的总效价：6.2371014/99% =6.31014 单位/a发酵液的效价：35000 单位/ml发酵

12、液的体积：6.31014/35000 =1.801010 ml =1.80104 m33.2.1 大罐的物料衡算：每天发酵液的体积： 1.80104/300=60.00m3/d每天损失的体积：60.0015%/（1-15%）=10.59m3/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 m3/d大罐一个发酵周期内所需全料的量：32 m3 ，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 m3 ，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

13、体积为 V，蒸汽带入的水量按 20%计由体积衡算(V20%+V20%+V+3.96+2.10+0.09) (1-15%)= v发酵液发酵液=60m3/d得培养基体积 V 为 46.03m3/d则加入的二级种子液体积：46.0320%=9.21 m3/d蒸汽带入水量：46.0320%=9.21m3/d因此，每天所需培养基组成的量如下：黄豆饼粉：46.033%+3.963.5%+2.103%= 1.583m3/d 淀粉：46.038%+3.966.5%+2.103%= 4.003m3/d 氯化钠：46.030.2%+2.100.4%= 0.1005m3/d 碳酸钙：46.031.1%+3.960.

14、4%+2.100.4%=0.5306m3/d 植物油：46.030.4%+2.101%= 0.2051m3/d 配料水： 46.031.582-4.003-0.1005-0.531-0.2051=39.61m3/d表表 1 三级发酵物料衡算表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（m3/d)体积（m3/周期)项目体积（m3/d)体积（m3/周期)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70.6057

15、0.7表表 2 三级发酵培养基的组成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培培 养养 基基黄豆饼粉 1.5831.583m3 /d淀粉 4.0034.003m3 /d氯化钠 0.10050.1005m3 /d碳酸钙 0.53060.5306m3 /d植物油 0.20510.2051m3/d配料水 39.61m3 /d发酵罐70.60m3/d二级种子液9.21 m3/d培养基46.03m3/d

16、蒸汽带入水量9.21 m3/d全料量3.96 m3/d稀料量2.10 m3/d液氨0.09 m3/d发酵液60.00m3/d液体损失率为 15%10.60m3/d3.2.2 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：(V20%+V20%+V)(1-15%)= V二级种子液二级种子液V二级种子液二级种子液(1-15%)= V二级种子液二级种子液=9.21m3/dV二级种子液二级种子液=9.21/0.85=10.84得培养基体积 V 为 9.11 m3则加入的一级种子液：9.1120%=1.822m3/d蒸汽带入水量：9.1120%=1.822 m3/d

17、液体损失 15%10.840.15=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：9.112.5%=0.2278m3/d淀粉：9.112.5%=0.2278m3/d氯化钠：9.110.36%=0.03280m3/d碳酸钙：9.110.4%=0.03644m3/d磷酸二氢钾：9.110.003%=0.0002733m3/d磷酸氢二钾：磷酸氢二钾：9.110.003%=0.0002733 m3/d植物油：9.112.67%=0.2

18、432 m3/d配料水： 9.11-0.2278-0.2278-0.03280-0.03644-0.0002733-0.0002733-0.2432=8.34m3/d 表表 3 二级发酵物料衡算表（周期为二级发酵物料衡算表（周期为 48h 即即 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（m3/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表表 4 二级发酵培养基的组成二级发酵培养基的组成项目体积

19、（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黄豆饼粉 0.2278 m3 /d氯化钠 0.03280m3 /d碳酸钙 0.03644m3 /d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培培 养养 基基3.2.3 小罐的物料衡算

20、：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：(V20%+V)(1-15%)= V一级种子液一级种子液V一级种子液一级种子液(1-15%)= V一级种子液一级种子液=1.822m3/d得培养基体积 V 为 2.101 m3/d则 蒸汽带入水量:2.10120%=0.4202m3/d发酵罐12.7512.75m3/d一级种子液1.822m3/d培养基9.11m3/d蒸汽带入水量1.822m3/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液体损失 15%2.140.15=0.3215m3/d

21、接种损失 15% 2.10120%15%=0.06303m3/d 总损失量=液体损失+接种损失0.3215+0.06303=0.3846m3/d因此，每天所需培养基组成的量如下：黄豆饼粉：2.1013%=0.06303 m3/d淀粉：2.1012.5%=0.05253 m3/d氯化钠：2.1010.4%=0.008400m3/d碳酸钙：2.1010.6%=0.01261 m3/d磷酸二氢钾：2.1010.005%=0.0001051 m3/d磷酸氢二钾：2.1010.005%=0.0001051m3/d植物油：2.1014%=0.0840m3/d配料水：2.101-0.06303-0.0525

22、3-0.08400-0.01261-0.0001051-0.0001051-0.0840=1.880m3/d表表 5 一级发酵物料衡算表（周期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（m3/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表表 6 一级培养基的组成（周期一级培养基的组成（周期 38/24=1.58d）项目体积（m3/d)体积（m3/周期）黄豆饼粉0.063030

23、.0998淀粉0.052530.0832氯化钠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 发酵罐2.521m3/d斜面孢子培养基2.101 m3/d蒸汽带入水量0.4202m3/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=0.3215+0.06303=0.3846 黄豆饼粉 0.06303m3

24、/d淀粉 0.05253 m3 /d氯化钠 0.008400m3 /d碳酸钙 0.01261 m3 /d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 /d培培 养养 基基3.3 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：60.00106350001.16/11000106=221.45 m3滤液：221.451031.02=225.88t 每天/ t 草酸：60.001032.3%10-3= 1.38黄血盐：60.001030.75%10

25、-3= 0.15硫酸锌：60.001030.18%10-3= 0.108水：60.002.3= 138发酵液：60.001031.58= 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酸酸 化化 稀稀 释释 过过 滤滤草 酸 1.38t/d黄血盐 0.15 t/d硫

26、酸锌 0.108t/d水 1381t/d发酵液 94.8t/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：60.001063500099.24%116%（1-86%）/1370106=247.04 m3氨水：225.8812%=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

27、27.11219.14湿晶体2.9223.60总量252.992045.00总量252.992045.00脱色提取脱色提取滤 液225.88t/d氨 水27.11/d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（1-1.5% ）=620.55 t/a湿晶含水量：W1=30%/(1-30%) =0.43干晶含水量：W2=1.5%/(1-1.5%) =0.02应除去的水分：620.55（0.43-0.02）=254.43 t/a湿晶体的量：620.55+254.43 =874.98t/a表 3-1 干燥工序物料衡算表干燥前干燥后项目质量 t/a质量 t/d

28、项目质量 t/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湿晶体2.92t/d干干 燥燥干晶体2.07t/d水分0.85t/d第四章第四章 设备选型设备选型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 200m3罐，全容积为 230m3 生产能力的计算：选用公称容积为 200 m3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 (m3)由前面的物料衡算中，已知年产 630 吨土霉素的工厂,日

29、产 60.00m3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=60/140194/24=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(m3/d)所需设备总容积： V=60.00194/(240.7)= 692.86(m3)查表公称容积为 200 m3的发酵罐，总容积为 230m3。则 5 台发酵罐的总容积为：2304=920m3692.86 m3,可满足需要主要尺寸公

30、称容积VN(m3)罐内径D(mm）圆筒高H0(mm)封头高h0(mm)罐体总高H(mm)不计上封头容积(m3)全容积(m3)搅拌器直径D(mm)搅拌转速n(r/min)电动机功率N(kW)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 m3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: 500.7=35(m3)发酵的操作时间需要 48(其中发酵时间 44h),

31、这样生产需要的二级种子罐应为：N=9.21/3548/24=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=9.2148/(240.7)= 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：55.2m326.31m3,可满足需要4.3 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 630

32、 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: 50.7=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=1.822/3.538/24=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=1.822(m3/d)所需设备总容积： V=1.82238/(240.7)=4.12(m3)查表公称

33、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：6.271=6.27m35.07m3,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

34、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，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

35、 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：，)/(0 .36060*30180*360036003hmTVQM=360*0.150=54.36t因此选用如下设备，因考虑到两级脱色，故选 2 台：型号型号过滤面积过滤面积/m2滤板数量滤

36、板数量/pcs滤框面滤框面积积/m2最大工作最大工作压力压力/MPa处理能力处理能力/t质量质量/tLarox-PF 969616961.670734.11 脱色罐脱色罐: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，则 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 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 35.04 m3，考虑装料系数为 0.7，实际需

37、要体积为 50.06m3，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。4.12 结晶罐结晶罐: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 m3，则 V97.32 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 10m3 100m3的三个罐串联即可满足要求。4.13 干燥器干燥器:每天生产湿晶体重量 2.92t，干晶体重量 2.07t，则须除去水分 0.85t，每小时处理量为 0.85/24=35.4kg，因此选用蒸发水分为 50kg/h

38、 的脉冲旋风式气流干燥器，具体参数见下表型号型号蒸发水分蒸发水分/(kg/h)装机功率装机功率/kw占地面积占地面积/m2高度高度/mXQG505071784.14 车间设备一览表车间设备一览表设备名称设备名称所属车间所属车间数量数量型号型号一级种子罐一级种子罐发酵车间公称容积 5m3 1500二级种子罐二级种子罐发酵车间公称容积 50m3 3100三级发酵罐三级发酵罐发酵车间公称容积 200m3 4600通氨罐通氨罐发酵车间公称容积 1m3 900补料罐补料罐(全料罐全料罐)发酵车间公称容积 50 m3 3100补料罐补料罐(稀料罐稀料罐)发酵车间公称容积 50 m3 3100酸化反应罐酸化

39、反应罐酸化过滤车间公称容积 50 m3 3100酸化储罐酸化储罐酸化过滤车间公称容积 2.5m3 1200稀释罐稀释罐酸化过滤车间公称容积 75 m3 3200板框过滤机板框过滤机酸化过滤车间Larox-PF 96 过滤面积 96m2脱色罐脱色罐脱色结晶车间公称容积 50 m3 3400液氨储罐液氨储罐脱色结晶车间公称容积 50 m3 3400结晶罐结晶罐脱色结晶车间公称容积分别为5m3、10m3、100m3旋风干燥器旋风干燥器干燥车间XQG50，蒸发水分 50kg/h15114221421131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

40、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=4.186000 KJ/( m3 h)采用竖式列管式换热器，取经验值 K=4.18500 KJ/( m3 h)tm=（t1-t2）/(lnt1/t2)=(12-5)/(ln12/5)=8 ()每天装 0.52 罐，每罐实际装液量为: 60.00/0.43=139.53 (m3)换热面积:F=4.186000139.53/(4.185008)=209.30 (m3)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：W=4.186000139.5

41、3/(4.18（27-20） ）=1.196105 （kg/h）=33.29(kg/s)则冷却水体积流量为 W=0.03329m3/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 d0，组数为 n 则：S总=0.7850 nd02，根据本罐情况，取 n=8，求出管径： d0=0.073 （m）查表取 893.5 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 25

42、0 mm，则两直管距离为 500 mm，两端弯管总长度：l0=D=3.14500=1570 mmc) 冷却管总长度 L 计算已知冷却总面积 F=209.30m2，无缝钢管 893.5每米冷却面积为： F0=3.140.0861=0.2700（m2）则冷却管总长度： L=209.71/0.27=775.2（m）冷却管体积：V=0.7850.0862776.7=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：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

43、 0.5 m3，则：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）/(0.78552)=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+ l0=25190+1570=11950(mm) e) 每组管子圈数 n0n0= L0/l=96.9/11.95=8.109 (圈)管间距为：2.5d外=2.50.089=0.22 (m)竖蛇管与罐壁的

44、最小距离为 0.2m，可算出与搅拌器的距离为 0.23m0.2m，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=d平均L实际=3.140.086783.2=211.5 （m2）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。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 140m3，2h 之内排空，物料体积流量：Q=140/3600/2=0

45、.02 (m3/s)发酵液流速取 v=1m/s排料管截面积：S料=Q/v=0.02/1=0.02 (m2)管径 d：d2= S料/0.785,解出 d=0.16 （m）=160 mm取无缝钢管 21925，其内径 169mm160mm，适用。按通风管计算，通风比 2vvm(0.1MPa，20)通风量：Q=1402=280(m3/min)=4.7（m3/s）折算到工作状态(0.35MPa，30)下的风量：Qf=4.70.1（273+30）/(0.35(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

46、=Sf/0.785,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 m3/s，流速 v=1m/s， 管道截面积：S=0.7850.1692=0.022(m2)相应流量比：P=Q/Sv=0.02/(0.0221)=0.9 倍排料时间：t=20.9=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 1335。酸化液排出的体积近似认为与发酵液相等，即 60.00m3，酸化罐装料 85.71m3，发酵液体积 60.00m3，2h 之内排空，物料体积流量 smQ

47、/10*33.82360000.6033发酵液流速取 v=1m/s，排料管截面积23310*33. 8110*33. 8mvQS料管径mSd10.0785.010*33.8785.03料取不锈钢焊接钢管 1335，其内径 123mm110mm，适用。5.3 稀释设备的流体输送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 1335稀释液的体积为 180m3，采用三个酸化罐，即每个罐内液体的体积为 72.70 m3，装料 102m3，2h 之内排空，物料体积流量 smQ/10*33.82360000.6032发酵液流速取 v=1m/s，排料管截面积22210*33. 8110*

48、33. 8mvQS料管径mSd10.0785.010*33.8785.02料取不锈钢焊接钢管 1335，其内径 123mm110mm，适用。5.4 板框过滤设备的输送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相同，不锈钢焊接钢管 1335。经板框过滤后，由滤液效价可知体积为 218.23m3，处理时间 30min物料体积流量smQ/12. 05 . 03600218.233发酵液流速取 v=1m/s，排料管截面积212. 0112. 0mvQS料管径mSd441. 0785. 012. 0785. 0料故选用不锈钢焊接钢管取 4505，其内径 440mm438mm。5.5 脱色

49、工段的流体输送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 V=291.97m3，操作时间为 40min，物料体积流量smQ/10. 0)60/40(3600240.973发酵液流速取 v=1m/s，排料管截面积210. 0110. 0mvQS料管径mSd36. 0785. 010. 0785. 0料故选用不锈钢焊接钢管取 4505，其内径 440mm360mm。5.6 结晶过程的流体输送结晶过程的流体输送液氨的输送 需要加入的液氨体积为 28.93m3，结晶的停留时间为 8 小时，物料体积流量smQ/10*0 . 18360093.

50、2833发酵液流速取 v=1m/s，排料管截面积23310*0 . 1110*0 . 1mvQS料管径mSd036. 0785. 010*0 . 1785. 03料取不锈钢焊接钢管 452.5，其内径 40mm36mm，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 smQ/009. 083600 247.043发酵液流速取 v=1m/s，排料管截面积2009. 01009. 0mvQS料管径mSd121. 0785. 0009. 0785. 0料取不锈钢焊接钢管 1335，其内径 123mm121mm，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 150 oC，喷雾干燥器出口温度 110 oC，物料出口温度 60 oC，进口温度 60 oC，采用压力式雾化器雾化。由物料衡算可知：.湿晶含水量 W1=30%，干晶含水量 W