年产5吨香菇多糖的工艺设计毕业设计

1、陕西理工学院毕业设计I年产 5 吨香菇多糖的工艺设计摘要：设计了以香菇为原料，年产 5 吨香菇多糖的工艺设计，其重点为乙醇回收的精馏塔设计计算及辅助设备 的计算选型。本设计包含设计说明书和图纸两部分。说明书主要包括香菇多糖的提取工艺、工艺流程；建厂可 行性分析；全厂总平面布置说明；精馏车间的工艺计算设计及说明；非工艺部分设计包括供排水工程、供气供 电系统、采暖、通风、照明、安全、卫生、防腐、三废处理及环境保护等说明。说明书的主要部分为精馏塔的 工艺计算及其辅助设备的计算选型。在这一部分中用到了物料衡算、热量衡算及其大量的相关的经验公式。关键词:香菇香菇多糖精馏塔设计塔设备校核附属设备选型陕西理

2、工学院毕业设计2Technological Design of Producing 5 tons of Lentinan peryear矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。YANG Kai(GradeO6,Class1, Major chemical engin eeri ng and tech no logy, Shaa nxi Un iversity of Tech no logy. Schoolof chemical and environmental sciences, Hanzhong 723000, Shaanxi)聞創沟燴鐺險爱氇谴净。Tutor: LI Zhi-zhouABSTRACTABS

3、TRACT :Technological design of outputting 5 tons of Lentinan per year, which useentinus edodesas material. The keyparts of the design are the technologic calculation of rectifier in rectification workshop and the selection of type of its assistantequipment.The design includes two parts: instruction

4、and blueprint. The instruction mainly includes the method of the extract ofLentinan vial and the process flow; the analysis of feasibility of building of the plant; the instruction of plane arrangement of the wholeplant ; the instruction of design of rectification workshop ; design of non-technology

5、 parts： the project of water supply, heating, draught,lighting, safety, sanitation, antisepsis, the disposal of pollution, environmental protection.The main parts of the instruction aretechnologic calculation of the rectifier in rectification workshop and the selection of type of its assistant equip

6、ment , and in these parts ,material balance and heat balance calculation and lots of experiential formulas are used as references .残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。KEYKEY WORDSWORDS :Lentinus edodes, Lentinan vial , design of rectification rectifier, The rectifier equipments school pit ， design of typeof its assistant eq

7、uipment酽锕极額閉镇桧猪訣锥。陕西理工学院毕业设计3毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指 导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致 谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包 含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说 明并表示了谢意 。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。作者签名：_日期：_指导教师签名：_日期：_使用授权说明本人完全了解_大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求

8、提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学 校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览 服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不 以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。作者签名：_ 日 期：_陕西理工学院毕业设计V学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。厦礴

9、恳蹒骈時盡继價骚。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文 被查阅和借阅。本人授权_大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存和汇编本学位论文。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日目录摘要.鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。关键词. .籟丛妈羥为贍债蛏练淨。陕西理工学院毕业设计VIABSTRACT .I I預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。1 概述. .1渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。

10、1.1 香菇多糖的发展现状 . .1铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。1.1.1 香菇多糖作用及研究现状 . . 1擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。1.1.2 香菇多糖发展现状 . .1贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。1.2 香菇多糖的开发现状及发展趋势 .1.2.1 香菇多糖的开发现状. .2蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。1.2.2 香菇多糖发展趋势. .2買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄。1.3 目前国内外利用香菇多糖的现状. . 3綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。1.4 设计任务和内容. . 3驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。1.4.1 设计题目. . 3猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。1.4.2 设计原始数据. .3锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。1.5 建厂可行性分析. .

11、 4構氽頑黉碩饨荠龈话骛。1.5.1 香菇多糖应用价值. .4輒峄陽槿簖疖網儂號泶。1.5.2 原材料、动力供应、交通运输条件及技术的采用4尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。1.5.3 环境保护. . 5识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。1.5.4 企业组织 管理 劳动定员和人员编制.1.5.5 资金筹措方式. .5恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。2 设计工艺说明. .7鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。2.1 全厂产品及工艺流程. .7硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。2.1.1 全厂主要产品及结构 . .7阌擻輳嬪諫迁择植秘騖。2.1.2 香菇多糖的生产工艺 . .7氬嚕躑竄贸恳彈濾颔澩。2.1.3 本设计工艺. . 7釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。2.

12、2 全厂副产品. . 8怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。3 设计说明. .9谚辞調担鈧谄动禪泻類。3.1 全厂总平面布置. . 9嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。3.1.1 原料厂及堆场 . .9熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。3.1.2 生产区.9鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。3.1.3 厂前区. . 9纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。3.1.4 动力区.9颖刍莖峽饽亿顿裊赔泷。3.1.5 辅助车间. . 10濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。3.1.6 仓库区.10銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。3.2 三废的处理及回收. . 10挤貼綬电麥结鈺贖哓类。3.3 车间布置说明. . 10赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。4 工艺计算及设备选型 .12塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。

13、4.1 设备工艺计算及选型. .12裊樣祕廬廂颤谚鍘芈蔺。4.1.1 提取罐的计算及选型. .12仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驚。陕西理工学院毕业设计VII4.1.2 蒸发器的计算及选择 . .12绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。4.1.3 醇析罐设计计算 . . 14骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。4.1.4 脱蛋白罐设计计算 . . 15瑣钋濺暧憚锟缟馭篩凉。4.1.5 干燥器的计算及选择 . .15鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。4.1.6 储罐的选择. .6栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。4.2 主要设备工艺计算及选型.17辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。4.2.1 精馏过程原理和条件 .17峴扬爛滾澗辐滠兴渙藺。4.2.2 精馏操作对塔设备的

14、要求 . .18詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。4.2.3 塔设备的类型 . . .4.3 精馏塔工艺设计计算. . 19胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。4.3.1 精馏塔的物料衡算. .19鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。4.3.2 理论塔板数的计算. . 21稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。4.3.3 塔内各主要物性参数的确定.25陽簍埡鮭罷規呜旧岿錟。4.3.4 塔的初步计算.28沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。4.3.5 塔板流体力学计算.32钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。4.3.6 塔板负荷性能图. . 35懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。4.4 精馏塔辅助设备选型 . . 39謾饱兗争詣繚鮐癞别濾。4.4.1 冷凝器热负荷及选型 . .39呙铉們欤

15、谦鸪饺竞荡赚。4.4.2 再沸器. .40莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。4.4.3 除沫器. .40麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。4.4.4 接管直径计算 . . 40納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。4.4.5 板式塔的塔高. . 4 1風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。4.5 精馏塔机械强度设计及校核. .41灭暧骇諗鋅猎輛觏馊藹。4.5.1 材料的选择. .41铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。4.5.2 按计算压力计算筒体和封头的厚度. .42攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸。4.5.3 塔的质量载荷计算. . 42趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。4.5.4 塔的自阵周期计算 . . 44夹覡闾辁駁档驀迁锬減。4.5.5 地震载荷计算 . . 44视絀镘鸸鲚

16、鐘脑钧欖栃。4.5.6 风载荷计算 . .45偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。4.5.7 各种才和引起的轴向应力.47緦徑铫膾龋轿级镗挢廟。4.5.8 筒体和裙座危险截面的强度与稳定性校核47蔼。4.5.9 筒体和裙座水压试验应力校核 . .48疠骐錾农剎貯狱颢幗騮。4.5.10 基础环设计及地脚螺栓选择 . .50镞锊过润启婭澗骆讕濾。4.6 全厂附属设备选型.52榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛。4.6.1 换热器的选择.52邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑。4.6.2 过滤机的选择 .54嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲。4.6.3 泵的选择.54该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭。5 总结.56劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙。5.1 本设计的主要结果.

17、.56臠龍讹驄桠业變墊罗蘄。5.2 设计结果评价. .56鰻順褛悦漚縫輾屜鸭骞。陕西理工学院毕业设计VIII符号说明 .58啬釓虚绺滟鳗絲懷紆泺。参考文献.59隶誆荧鉴獫纲鴣攣駘賽。致谢. .61夾繢腻叢着駕骠構砀湊。附录一 工艺流程图 .62鈀燭罚櫝箋礱颼畢韫粝。附录二 精馏塔装配图、 .63惬執缉蘿绅颀阳灣愴鍵。附录三全厂布置平面图. .64贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐。附录四 设备布置立面图 . .65嚌鳍级厨胀鑲铟礦毁蕲。陕西理工学院毕业设计第1页共 63 页香菇多糖，外文名称为Lentinan或Lentinan vial，它是从担子菌纲伞科香菇Lentinus endodes （Berk）S

18、ing香菇子实体中提取、分离、纯化所获得的均一组分的多糖，采用凝胶过滤法和激光拉曼散射法 测得其相对分子质量为2X1048x104。香菇多糖为白色粉末状固体，对光与热稳定。有吸湿性，在水中最大溶解度为3mg/mL,也能溶于0.5mol/L的氢氧化钠水溶液中， 溶解度可达50100mg/mL, 难溶于甲醇、乙醇和丙酮等有机溶剂。薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫。香菇是一种食用和药用真菌，自古以来就被当作健脾益气、调和阴阳、补虚扶正、行气活血的 上品。其主要有效成份香菇多糖，经二十多年的研究和应用，证实其具有显著提高免疫力、抗癌、 抗病毒、降血脂、防止动脉血管硬化、抗衰老等多种功能。此外，香菇多糖还具有诱发干

19、扰素和保 肝等作用。因此，近年来在国内外形成了一股开发香菇多糖的热潮。齡践砚语蜗铸转絹攤濼。1.1香菇多糖的发展现状 1.1.11.1.1 香菇多糖作用及研究现状真菌多糖作为药物研究始于50年代，在60年代以后成为免疫促进剂而引起人们兴趣。香菇多糖就是研究得较透彻的多糖之一，香菇是侧耳科的担子菌，世界名贵食用兼药用菌之一，它含有多种有效 药用组分,尤其是它含有抗病毒、抗肿瘤、调节免疫功能和刺激干扰素形成等功能的香菇多糖（lentinan简称LNT）和能增强人体免疫力的水溶性木质素这2种药用生理活性物质，而引起人们广泛的重视1。香菇多糖以31 3葡聚糖为主，含有少量的木糖和甘露糖，具有抗病毒、抗

20、肿瘤、调节免疫和刺激 干扰素形成等功能，对肿瘤、癌症、肝炎、心脏病和神经衰弱等有一定的疗效。绅薮疮颧訝标販繯轅赛。近年来的研究表明香菇多糖具有抗病毒、抗肿瘤、调节免疫和刺激干扰素形成等功能，对肿瘤、 癌症、肝炎、心脏病和神经衰弱等有一定的疗效。有关此方面的研究很多，如：王一心等2在香菇多糖的药理研究中，查阅国内外30多篇相关文献资料加以概述，综述了香菇多糖药理作用方面的研 究状况，结果表明：香菇多糖具有免疫调节、抗肿瘤、杭病毒等多种药理作用。饪箩狞屬诺釙诬苧径凛。蔡小玲等3用口蘑、冬虫夏草、香菇等11种食用菌的粗多糖进行抗肿瘤药物试验。结果表明，11种粗多糖能使带有S-180腹水瘤的昆明小鼠生

21、命延长率提高到6.60% 31.74%。其中以口蘑多糖效果最佳，可达31.74%。口蘑，冬虫夏草和香菇3种多糖对荷瘤小鼠生命的延长有显著功效。烴毙潜籬賢擔視蠶贲粵。张福明等研究发现，香菇多糖对流感病毒具有一定的抑制作用，对病毒感染细胞的保护率可 达95.6%;香菇多糖的抗病毒作用机制在于提高感染细胞免疫力，增强细胞膜的稳定性，抑制细胞病 变，促进细胞修复功能。鋝岂涛軌跃轮莳講嫗键。金道山等5采用寿命短、繁殖能力强的家蝇作为衰老的实验动物模型观察了香菇多糖对其寿命 以及脑内SOD活性和脂褐素含量的影响。结果显示，20日龄时香菇多糖组蝇脑内SOD活性比对照组增加43.4%，脂褐素含量下降4.9%，

22、实验组平均寿命比对照组延长19.4%，揭示了香菇多糖可能具有抗衰老作用。撷伪氢鱧轍幕聹諛詼庞。总之，香菇多糖具有广泛的药理和保健作用，而且研究结果表明香菇多糖其疗效好，毒副作用 小，有这广阔的应用前景。这些研究对香菇多糖工业化设计奠定了良好的基础。踪飯梦掺钓貞绫賁发蘄。1.1.21.1.2 香菇多糖发展现状香菇多糖提取的传统方法有：水提醇沉法、稀碱浸提法、稀酸浸提法、和酶法等，近几年随着 对香菇的研究不断深入，又出现一些比较新颖的提取方法，如超滤法、微波辅助浸提法及超声波法 等。婭鑠机职銦夾簣軒蚀骞。在诸多提取工艺中，水提醇沉法为最经典的提取香菇多糖的方法，它以工艺简单，易于推广等 有点为人们

23、所接受。刘树兴等用水提醇沉法提取香菇多糖，正交实验确定了最佳提取工艺为：温度：85C，时间：5h，加水量：15倍水量，除蛋白的最优工艺条件：样液：氯仿-正丁醇（体积比）=3,氯仿：正丁醇（体积比）=5。王卫国等8基于原来的提取方法工艺复杂，收率低，成本高，普通肿瘤病 人无法接受，通过对香菇多糖提取纯化条件进行正交实验设计优化研究，结果表明，香菇多糖提取 最佳条件为：pH7.0,96C浸提4h,陕西理工学院毕业设计第2页共 63 页料水比为1:20,醇析浓度为70%，蛋白质去除时样品与氯仿-正丁醇为1:1，氯仿：正丁醇为1:0.25，萃取时间为30min效果最好。屈永年等9用热水提取乙醇 沉淀的

24、方法研究了香菇菇多糖的提取和纯化，得出的结果令人满意。譽諶掺铒锭试监鄺儕泻。酶法在中药的提取过程中，也具有较好的提取效果。在香菇多糖提取中也又较好效果，谢红旗 等10采用中性蛋白酶酶解法提取香菇中多糖，即在水提香菇多糖前，先用中性蛋白酶处理香菇粗粉，通过实验确定最佳的酶解工艺条件：酶解温度50C，酶解pH4.8，酶解时间60 min，酶与香菇粗粉配比为1.5：100。与传统工艺相比，提取率提高了40%以上，多糖中杂质蛋白质的含量降低了50%。马长清等11分别用纤维素酶水解法和单纯热水水解法对香菇柄和香菇盖中的多糖进行提取，表明纤 维素酶水解法比热水提取法得到的香菇多糖提取率高，香菇柄加酶的提取

25、液中多糖的含量比不加酶 的增加54%，香菇盖增加44%，提取香菇柄中多糖的最佳条件是：水解温度45C，水解时间6h,水解酶浓度0.20%，水解液pH值加酶时为3.0,不加酶为3.50。俦聹执償閏号燴鈿膽賾。随着香菇的不断广泛应用，又出现了一些新的提取方法，使人们对香菇的研究也迈出了一大步，诸多新的提取方法被各研究者所研究，都取得可喜的成果，如：XXX12研究了以香菇为原料，利用超滤膜分离装置进行香菇多糖的提取分离，并建立了香菇多糖提取液超滤过程修正凝胶极化模型， 这种工艺香菇多糖的提取率可达6.10%，多糖粗品含量在90%以上。研究表明，膜分离技术在香菇多糖的提取中具有很大的优越性。缜電怅淺靓

26、蠐浅錒鵬凜。黄桂萍等13用微波技术从香姑中提取香菇多糖。并通过改变辐射功率、辐射时间及提取次数等 条件对多糖提出取率的影响进行了研究，得出最佳的提取条件（料液比lg：20ml，微波辐射功率50%,辐射时间3.5h，提出取次数2次）。该方法与传统提取方法相比时间短、节省能源、产品提取率高等 优点。骥擯帜褸饜兗椏長绛粤。念保义等14研究了香菇多糖的超声提取、超滤分离及工艺路线的改进。结果表明：超声提取能 提高香菇多枪的提取率、缩短提取时间、减小料液比和降低提取液的粘度，而提取液粘度的降低有 利于超滤分离降低浓差极化的影响，提高处理量。其主要指标是水浸提2h,料液比为1:15（体积比）,超声功率为8

27、0W，处理时间为13min，多糖的提取率达6.62%。充分说明超声波不仅强化整个提取 过程，而且强化超滤分离过程，减少负荷、降低生产成本。癱噴导閽骋艳捣靨骢鍵。综上所述，香菇多糖提取工艺中，涵盖了各种新的提取方法，其中水提醇沉法研究的比较成熟，也比较经典，在目前国内的小型规模化生产中已经得到应用。有些新的提取方法都处于理论阶段， 对于工业化生产中的应用还有待于科学研究者进一步研究，这也是研究多糖工艺生产亟待解决的一 个问题，对于本工艺设计，则采用了比较经典的水提醇沉法提取多糖。鑣鸽夺圆鯢齙慫餞離龐。1.2香菇多糖的开发现状及发展趋势1.2.11.2.1 香菇多糖的开发现状近几年，随着我国香菇多

28、糖行业的发展，香菇多糖生产核心技术应用与研发成为业内企业关注的重点。技术的优劣直接决定企业香菇多糖产品的市场竞争力。目前所采用的提纯香菇多糖先进方法多为实验室研究方法，不利于工业化生产，而且在香菇多糖旧生产中工艺周比较期长，提取多糖 含量低，实际生产中规模化程度并不高，这就制约着该产品的发展。榄阈团皱鹏緦寿驏頦蕴。1.2.21.2.2 香菇多糖发展趋势由于香菇多糖是一种免疫促进剂，具有抗病毒、抗肿瘤、调节免疫和刺激干扰素形成等功能，对肿瘤、癌症、肝炎、心脏病和神经衰弱等有一定的疗效。这对于如今生活在节奏生活中人们带来 了诸多好处，健康的生活是现在社会的一种必然方式，所以研究香菇多糖的产品、发展

29、多糖生产工 艺技术具有很广阔的发展前景，香菇多糖制剂与饮品将成为香菇多糖的主导产品，也将成为以后多 糖产品的发展趋势。主要表现在一下几点：逊输吴贝义鲽國鳩犹騙。1香菇属于担子菌纲伞菌科，是提取香菇多糖的原料，它香气沁脾，滋味鲜美、营养丰富、保陕西理工学院毕业设计第3页共 63 页健效果显著，享有植物顶峰和健康食品的美称。我国香菇产量高，占全球总产量的80%左右。据了解，目前全球香菇总产量为10万t左右，其中我国约占8万t、日本1.65t、韩国0.17万t、美国和加拿大等国占0.20万t。香菇生产是一种可持续发展的产业，在我国制备香菇多糖具有得天独厚的 优势。幘觇匮骇儺红卤齡镰瀉。2采取醇析提取

30、法、酶解提取法等方法制取香菇多糖，生产过程中不加入、 也不产生有害物质，产品质量符合绿色食品(饮品)的要求，也符合1994年10月25日美国国会正式通过的食用品补充法令对食物补充品成分的要求，我国的香菇多糖已被美国FDA(食品及药物管理局)批准可作为保健食品进入美国市场。誦终决懷区馱倆侧澩赜。3酶解提取法是一种先进的生化方法，具有高效、安全、节能、得率高、污染少等特点，已被应用于多种植物有效成分的提取，是近年来发展较快的绿色新工艺，但是酶容易失活，对温度等因 素要求苛刻，在应用于工业化生产中还有待于进一步研究。医涤侣綃噲睞齒办銩凛。4生产中所用的水、乙醇等都能回收利用；提取香菇多糖后的残渣，将

31、其磨成粉是非常好的食用纤维素。因此，本生产工艺无“三废”排放，可实现清洁生产。胪当为遙头韪鳍啰晕糞。5香菇多糖具有抗病毒、抗肿瘤、调节免疫和刺激干扰素形成等功能，对肿瘤、癌症、肝炎、心脏病和神经衰弱等有一定的疗效，香菇多糖是膳药两用物质，是一种有益于人类的环境友好产品。鸪凑鸛齏嶇烛罵奖选锯。1.3目前国内外利用香菇多糖的现状目前我国香菇出口竞争对手首推韩国，尽管韩国香菇产量低，但是质量好、商品量大，在国际市场上极富竞争力。近年来，韩国以65%的高关税阻止我国香菇进入其市场，“入世”后韩国将不再采取排他条件，其税率必然大大降低乃至取消，有利于我国香菇的出口。日本虽然产量大于韩国， 可是受我国香菇

32、冲击较大，日本已从生产大国、 出口大国变为产量逐年递减的进口大国。“入世”后,其目前20%的多种进口税也将调低，对我国更为有利。然而，面对“入世”我国香菇产业也面临挑 战。所以我们要利用香菇深加工这方面优势去和国际竞争。在国际上“崇尚天然”的热潮中，有“山珍”美誉的香菇极有发展前途。香菇等食用菌营养丰富，味道鲜美，是低盐、低糖、低脂肪、高蛋 白质的首选食品。深加工的方法很多，如用食用菌生产系列调味品、系列保健食品和系列中药，以 满足国内外市场的需求，进一步提高香菇出口的竞争力，巩固我国在世界上的香菇“盟主”地位。筧驪鴨栌怀鏇颐嵘悅废。所以，发展香菇多糖的生产技术，是提高我国香菇产业竞争力的一个

33、有效手段。1.4设计任务和内容陕西理工学院毕业设计第4页共 63 页1.4.11.4.1 设计题目年产5吨香菇多糖的工艺设计1.4.21.4.2 设计原始数据(1)厂址及气象资料1厂区位置：2地势：3气温：(2)原料：(3)产品：(4)产量：(5)工作制度：(6)乙醇回收车间有关数据1发酵液酒精浓度:陕南地区某地 厂区地势平整 最高温度38C最低温度-2C平均温度18C香菇 香菇多糖5吨/年三班制年工作日300天70%(v)陕西理工学院毕业设计第5页共 63 页2精馏塔操作压强3精馏塔进料温度4精馏塔塔顶温度5精馏塔塔釜温度6精馏塔进料浓度7精馏塔塔釜产品浓度：3850搅拌速率排岀口直径质量配

34、套电机60r/min800mm2050kg4kw4.1.24.1.2 蒸发器的计算及选择蒸发设备在结构上必须有利于过程的进行，因此，选用和设计蒸发器设备时应考虑以下几点:1） 尽量保证较大的传热系数2） 要适合溶液的一些特性，如黏度、起泡性、热敏性、溶解度随温度变化的特性及腐蚀性;3） 能完善地分离液沫4） 尽量减少温差损失5） 能排出溶液在蒸发过程中析出的结晶体6） 能方便地清洗传热面综上所述，选取了单效蒸发过程，计算如下：1水分蒸发量在蒸发器中，从溶液中蒸发出的水分可由一般物料衡算方程解出，即Fx0=（F-W）x所以W=F（xF）二卩（1一仝）xxF溶液加料量，kg/h所以可的加热面积为:

35、QK(t-切5733002000 (90 -25)=4.4m2陕西理工学院毕业设计第12页共 63 页W水分蒸发量，kg/hx0,X料液与完成液的质量分数，%陕西理工学院毕业设计第13页共 63 页其中xo=o.35%,x=1%,F=200kg/h则:x0W二F(1-) = 200 (1x2蒸汽消耗量在蒸发器中所消耗的热量主要是供给发生二次蒸发所需的潜热，除此之外，还要供给溶液加热至沸点及损失于外界热量，所以蒸发量由以上三者之和决定，可以通过热量衡算求得；轼栀嗶鑊绷瘍懔諍訝澤。DI+FCt0=Wi+(FC-WC)t什DC ? +qD(l-C ? )=W(i- Ct1)+ FC(t1- t)+q

36、由上式可以计算计算热蒸汽的消耗量：D= W(i- Ct1)+ FC(t1- t0)+q/ (I-C ?)假设加热蒸汽和二次蒸汽都在冷凝温度时排出，则(I-C ? )与(i- Ct1)分别为加热蒸汽和二次蒸汽的蒸发潜热。所以上式可简化为：尋头厭呛羈阴帥讕匦赞。D=Wr+FC(t1- t)+q /R式中：C溶液的比热容，kJ/molkD加热蒸汽的消耗量，kJ/hI加热蒸汽的热含量，kJ/moli二次蒸汽的热含量，kJ/mol R加热蒸汽的蒸发潜热，kJ/mol r二次蒸发的蒸发潜热，kJ/mol?冷凝水的温度，Kt0,t溶液最初温度与最终温度(沸点)，Kq损失于外界的热由于多糖含量为0.35%22

37、30=97758W所以传热面积：A=Q/KT已知K= 1704W/m2K则传热面积A= 97758/1704 X70= 1.6m23蒸发器的主要尺寸加热室主要尺寸：选用 15mnX3mm,长为1m的不锈钢管作为加热管，则管数为:为了安全，取n=34X.1=38根。加热管按正三角形排列，则管束中心线上的管子数约为：1/2cJ/2_丄口nc=1.1 n =1.1X8 =7根0.35%1%)=130kg/h故,Wr +FC(t1-t)+qR130 2257 200 4.18 702230-157.8kg蒸汽/hAn =pl34根;3.140.015陕西理工学院毕业设计第14页共 63 页取管心距S为

38、50mm，取管束中心线上最外层的中心至壳体内部的距离b为1.5d，则极热室直径为：陕西理工学院毕业设计第15页共 63 页di=S(nc-1)+2b =50*7-1)+2体5命)=345mm圆整后去di=400mm循环管尺寸计算：根据经验，循环管的截面积取80%的加热管总面积，即循环管总面积为:f =0.8 n d；=0.8 38 0.785 (15-3)2=0.0035m24所以循环管直径为：圆整后取d=70mm取允许蒸发体积强度为VS,尸1m3/m3s,则：14VS如0.4廿Dz=-=-=0.731m，取Dz=800mm护Vs,yV 3.14所设计的外循环蒸发器主要尺寸如下表4.2：表 4

39、.2 外循环蒸发器主要尺寸表加热管加热室分离室循环管规格长度/m根数直径/mm长度/m直径/mm高度/m直径/mm15mrrX3mm138400约 18001704.1.34.1.3 醇析罐设计计算醇 析 过 程 主 要 是 将 水 提 后 的 多 糖 溶 液 进 一 步 进 行 醇 析 提 取 ， 已 得 到 纯 度 较 高 的 多 糖 。 醇 析 过 程主要在常温下进行操作，因为乙醇容易挥发，温度过高会使乙醇大量挥发而产生浪费，并且高温操 作也会带来危险。罴醬畝饼誊歿凑鈑繳锱。(1)醇析罐体积计算物料衡算：由于整个过程为间歇操作，按照任务量可知每次进料为2000kg，含糖量为0.35%，经

40、过蒸发器蒸发浓缩后浓度达0.1%，可计算出每次投入醇析罐的量为：鲢診龄師該铃書銨鴇开。2000 0.35%=1%m则,m=7/0.01 kg =700kg由于加入的糖溶液中99%为水，则溶液密度近似可按水密度计算，则：33V水=700/1000 m =0.7m按照物料衡算可计算得到加入95%乙醇的体积，计算如下：(V水+V)70%=95%VV2m3所以，每次加入95%乙醇的量为2 m3。因为可按体积加和性来计算，所以可近似认醇析时的体积为2 .7m3。=0.0668m分离室尺寸计算： 取分1m。假设蒸发时的真空度为20KPa，二次蒸汽的密度p为0.131kg/m3,则二次蒸汽的体积流量为:-0

41、.08MPa，相当于绝对压强的写韞僂谌虛鍤囈辮褻糝。VS二旦3600?1303600 0.131=0.4m3/s陕西理工学院毕业设计第16页共 63 页取装填系数为：0.85贝打V实=2.7/0.85=3.1 m3,查文献16可取醇析罐H/D=1.1(按反应器类型选择)。磚緙鹅綱谩擞鴻鑌纸蘚。陕西理工学院毕业设计第17页共 63 页1213所以，V二一二D2H二一二1.1D344/4VI 4x3 1D=#-=3- :=1 5m,H=1.1D=1.1 xi.5=1.65mY3.14X1.1 Y3.14X1.1(2)醇析罐材料选择 设计选用三个提取罐，取其壁厚为20mm,材料为20R(GB6654

42、);许用温度为-20C；厚度20mm-20C；厚度10mm0.7,y0.755时，a=1.29;当X(0.6,0.7),y(0.698,0.755)时，a=1.43;当X (0.5,0.6),y(0.657,0.698)时，a=1.72;当X(0.3,0.5),y(0.575,0.657)时，a=2.44;当XV0.3,yV0.575时，a=4.5;因为q=1.13，则由此直可得：R+q3.5 0.445 0.13 0.858Xq :3.51.13= 0.46已知塔顶 力=XD=0.858，按逐板计算方法可算：精馏段：从第一块板下降的液相组成：X1 -y1a -(a T)y10.8581.29

43、 -0.29 0.858= 0.824从第二块板上升的汽相组成:苗0.714X10.245二0.714 0.824 0.245二0.833陕西理工学院毕业设计第25页共 63 页提馏段液相流量：提馏段汽相流量：LDRXDyn dxnXDxn-yVnV-R 1R 12.50.858Xn2.5 12.5 1= 0.714xn0.245L=L+qF =29.75+1.13 22.95=55.68kmol/hV= L-W=55.68-11.05=44.63 kmol/h则提馏段操作线方程为:陕西理工学院毕业设计第26页共 63 页同理可知:廿0.77，X6=0.721；y7二0.759，x7= 0.7

44、09；y 0.751，x8二0.678；y9二0.729，x9二0.652；y10二0.71，x10= 0.631；y =0.695,= 0.569；%2 =0.651，x12= 0.434： ：x = 0.46；因为X,2 : Xq，则从第十二块板加料，此处为进料板。从第二块板下降的液相组成:X2目2a(a _1)y20.8331.29 -0.29 0.833= 0.795从第三块板上升的汽相组成:y3=0.714X20.245 =0.714 0.795 0.245 =0.813从第三块板下降的液相组成：X3二：y3a - (a -1) y30.8131.29 -0.29 0.813= 0.

45、772从第四块板上升的汽相组成:y4=0.714X30.245 =0.714 0.7720.245 =0.796从第四块板下降的液相组成：y4a -(a -1)y40.7961.29 -0.29 0.796= 0.752从第五块板上升的汽相组成:y5二0.714X40.245二0.714 0.752 0.245二0.782从第五块板下降的液相组成：y5a-(a _1)y50.7821.29-0.29 0.782二0.736陕西理工学院毕业设计第27页共 63 页提馏段：从第十三块板上升的汽相组成：陕西理工学院毕业设计第28页共 63 页y13=1.25为-0.000057 =1.25 0.43

46、4 - 0.000057 = 0.54244从第十三块板下降的液相组成：0.542440.2085144.5 -3.5 0.54244x,4二0.072628；x15= 0.021693；x,67006142；x17=0.001704；x18= 0.000461；X9- 0.000115；x20= 0.000019：xw= 0.00004；所以求得理论板数为20块，加料板载第十二块。(4)塔板效率的计算查文献17可知：塔顶：XD=0.858时，tD=78.2C塔釜：XW=0.00004时，tw=99.6C782 +996所以塔顶和塔釜的算数平均温度为t二竺992=88.9C,由此查文献17知，

47、在889C时,2乙醇=0.4mPa s;水=0.3mPa s。根据公式lg=亠lg叫可得：.17711 0.29026)= 0.34所以，由奥康奈尔关联式：ET= 0.49(：丄I05可得塔板效率为:ET=0.49(：丄叫).245=0.49 (2.1 0.34)皿45= 0.532(5)实际板数及加料位置的确定、，yi3X13 :a -(a -1)%3同理可知：y14=0.260586，y15二0.090728，y16=0.027059，y17=0.007621，y18= 0.002073，y19= 0.000519，y20= 0.000087，Lm=10(0.445lg0.40.555lg

48、0.3陕西理工学院毕业设计第29页共 63 页N 120-1NT35.7, 取整数N二36块ET0.532陕西理工学院毕业设计第30页共 63 页12120.6，取整数NF0.532所以在第21快板加料(由上向下数)4.3.34.3.3 塔内各主要物性参数的确定(1)确定进料温度、塔顶回流温度、塔釜温度及压力1进料温度、塔顶回流温度和塔釜温度，粮籩赂鸡躯铠潔。进料温度： 塔顶回流温度： 塔釜温度：2平均操作温度t精馏段t= 土加料板位置NFtF=81CtD=78.2Ctw=99.6C可以从=21块t-x-y图查得，并根据工业实践数据确定鳧冲经提馏段*二-tD2tFtW78.2 81.C281

49、99.6厂2=796C二90.3C塔内压力塔顶：进料：塔釜：精馏段平均压力:提馏段平均压力:(2)摩尔质量计算P1=101.3KPaPF=101.3+21 0.7=116KPaPW=116+150.7=126.5KPaP=(101.3+116)/2=105.65KPaP=(116+126.5)/2=121.3KPa对于塔顶y=xD= 0.858对于加料板XF=0.454对于塔釜查t-x-y图X1=0.84MVDMLDMVFMLFXw=0.00004MVWMLW= (0.858 46 0.142 18)g/mol = 42.02g/mol=(0.84 46 0.16 18)g/mol = 41.

50、52g/mol查t-x-y图y=0.64= (0.64 46 0.36 18)g/mol = 35.92g/mol= (0.445 46 0.555 18)g/mol = 30.46g/mol查t-x-y图y=0.00051= (0.00051 46 0.99949 18)g/mol = 18.02g/mol=(0.00004 46 0.99996 18)g/mol = 18g/mol精馏段气液平均摩尔质量MVMMLMMVDMVF2MLDMLF42.235.92g/mol8.97g/mol241.52 30.46提馏段气液平均摩尔质量g/mol二35.99g/mol陕西理工学院毕业设计第31页

51、共 63 页MVFMVW35.92 18.02g/mol =26.97g/molMLFMLW30.46 18g/mol = 24.23g/mol塔内各处摩尔质量见下表4.5表 4.5 塔内各处物料摩尔质量塔顶进料塔釜M*g/mol)42.0235.9218.02ML(g/mol)41.5230.4618精馏段平均密度 MV(g/mol)38.97精馏段平均密度 ML(g/mol)35.99提馏段平均密度 MV(g/mol)26.97提馏段平均密度 ML(g/mol)24.23(3)平均密度计算计算汽相的密度P _PMVM-RT故精馏段气体的密度v108.65 38.97kg/m3= 1.44k

52、g/m8.31咒(273 +79.6)计算液相平均密度由公式丄八些可计算出液相密度。Li塔顶：tD=782C时，匚=742.12kg/m3,订=971.3kg/m3(A为易挥发组分，B为难挥发组WA0.858460.858 46 0.142 18=0.939所以：C113:LD753.1kg/mWAWB0.939 0.061沐订742.1971.3进料板：匚=744.6kg/m3,订二973.3kg/m3；XAMAXAMAXBMBWAXAMAXAMAXBMB0.445460.445 46 0.555 18-0.672MVMMLM提馏段气体的密度121.326.978.314kg/m3=1.08

53、kg/m陕西理工学院毕业设计第32页共 63 页表 4.6 塔内各处物料密度塔顶进料塔釜pA(kg/m3)742.1744.6726.43PB(kg/m )971.2973.3956.3WA0.9390.6720.00012P(kg/m3)753.1806.78753.1精馏段平均密度p(kg/m3)753.1精馏段平均密度p(kg/m3)779.94提馏段平均密度p(kg/m3)879.59提馏段平均密度p(kg/m3)1.08(4)求液体的表面张力查文献19可得得25C时，不同浓度酒精表面张力如下表4.7:表 4.7 25 C 时乙醇的表面张力乙醇摩尔分数0.8580.4540.00004

54、表面张力 mN/m23.128.564在不同温度时对酒精的表面张力进行换算，采用如下方法:Tmc=為xTb =x243 (1 - x)374.2查得乙醇Tic=243C，水Tic=374.2C所以二=(TT2)1.2，计算数据汇于下表4.8:1Tc T1表 4.8 塔内各处表面张力塔顶进料塔釜组成0.8580.4450.00004温度C78.28199.6WA:;A10.6720.328744.6973.3=806.78kg/m塔釜：33A= 726.4kg/m,：:B=956.2kg/mXAMAXAMAXBMBWA0.00004疋460.00004 46 0.99996 18= 0.0001

55、2LFWAWB10.00012 0.99988-+-726.4956.2二952.4kg/m所以精馏段液相平均密度为：提馏段液相平均密度为:所得数据汇于下表4.6:?L753.1 806.782806.78 952.42二779.94kg/m=879.59kg/m陕西理工学院毕业设计第33页共 63 页临界 Tmc261.6315.8374.2表面张力 mN/m17.0222.0547.97故精馏段平均表面张力；冷=込 22.05 17.02=19.54mN/m2 2提馏段平均表面张力6=迁 理二22054797=35.01mN/m2 2(5)参数汇总，见表4.9:表 4.9 塔内主要参数汇总

56、精馏段提馏段气相密度(kg/m3)1.441.08液相密度(kg/ m3)779.94879.59气相分子量(g/mol)38.9726.97液相分子量(g/mol)35.9924.23表面张力(mN/m)19.5435.014.3.44.3.4 塔的初步计算(1)精馏塔的气液负荷计算精馏段：V二L D = (29.75 11.9)kmol/h =41.65kmol/hL =RD =2.5 11.9kmol/h = 29.75kmol/h体馏段：V=V =41.65kmol/hL=L F =(29.7522.95)kmol/h =52.7kmol/h(2)塔径的计算查文献17，根据浮阀塔板间距

57、参数，初设塔板间距HT=0.3m，取板上液层高度HTh|=(0.3 0.06)m =0.24m聰駘絷轳终实騭逻顯赡。1精馏段塔径的确定二(心4严J 0.02820.3141.44查图4.5可知：C20=0.052hl=0.06m， 贝U :LSLMLM3600?L29.75 35.993600 779.94m3/s=3.8 10*m3/sVMVM3600匚51.65 38.973600 1.44m3/s = 0.314m3/s陕西理工学院毕业设计第34页共 63 页u = （0.6 0.8）umax，取u = 0.6umax- 0.72m/s贝U：2提馏段塔径的确定52.7 24.23m3/

58、4.0410m3/s3600 879.594VSu估算塔径D二3140.74m0.785 0.72VMVM3600匚41.65 26.973600 1.08m3/s = 0.29m3/sI r所以,（vx）1/2（4.04 10，879.59严（0.29）（1.08 ）= 0.04查smith图得C2O=O.O53a35 0102C = C20（）=0.053=0.0592020 20.PL_巳879.59-1.08UmaxL,V=0.062汉J-m/s = 1.68m/s, V1.08U = （0.6 0.8）Umax，取U = 0.6Umax=1.01m/S贝U：估算塔径。=島=蔬暫0丁=

59、0聞为了便于制造，圆整取D=800mm;查阅文献17，根据板间距与塔径关系，可知塔径D与板间779.94-1.44V 144m/s二1.21m/sLMLM一3600L图 4.5 smith 图C0（2m0.O52（嘗）巾0517Umax=0.06陕西理工学院毕业设计第35页共 63 页距合适，且有效塔高Ho=NHT=36 XQ.3=10.8m则塔截面积ATDI3140.82m2=0.502m244空塔气速u = * =0.314m/s = 0.63m/sAT0.502(3)溢流装置选用单溢流弓形降液管，不设进口堰，各项计算如下：1堰长Lw， 取Lw=0.6D= 480mm2出口堰高hw查阅文献

60、17，知hw=hl-hw；采用平直堰、堰上液层高度how按照文献17中公式计算，即2 84 lhowE(丄)2/ 3；鯧鋱窃鸨緶諏颤钻邇凯。1000 lw其中：lh 液体体积流量m3/hlw-堰长m对于精馏段：可近似取E=1,因Lw=0.48m,lh=0.00038 3600m3/h=1.37m3/h碱賢矫攝胆嘮闊锑恺緊。取清液高度hL=0.05m齐2.841.372/3故hw1 () m = 0.0057m10000.48hw=hl-how=(0.05-0.0057)m=0.0443m对于提馏段：Lw=0.48m,lh=1.454 m3/h取清液高度hL=0.05m贝V：how二241= 0