发酵罐70t设计

1、庆大霉素生产工艺流程图小罐种子中罐种子培养36+0.5C,25hr转速60-240rpm接种量15%通气量1.5VVM罐压0.03Mpa搅拌功率22kw中罐种子大罐发酵36+0.5C,136hr转速60-130rpm接种量15%通气量0.75VVM罐压0.04Mpa搅拌功率165kw,大罐发酵液务提炼车间装料系数：一级种子罐65%二级种子罐70%发酵罐75%发酵液物性参数：密度1050kg/m3粘度50(CR)比热4.18kJ/kg.CQ：发酵热3500kcal/m3h=14700kJ/m3h冷却装置：种子罐用夹套式冷却，发酵罐用列管冷却。连续灭菌系统培养基灭菌处理量：20m7h连消灭菌温度：

2、1350c接种量一级种子罐至二级种子罐按15%十算二级种子罐至发酵罐按15%十算已知工艺条件(1)年产量：G=70t(庆大霉素)(2)年工作日M=300天(3)发酵周期=6t天(4)发酵平均单位u1=1500单位/毫升(5)成品效价u2=580单位/毫克(6)提炼总效率=85%(7)装料系数=75%工艺计算=106.14m3/dVd=1000*70*580300*1500*85%V0=106-14=141.53m3/d1*0.75按照发酵罐系列取M=200n3工称体积罐径D/mm圆筒高HO/mm封头高ha/mm罐体总高H/mm不计上封头体积全体积V)搅拌器直径Di/mm搅拌转速n/(r/min

3、)电机功率N/kw200m4600115001200139003204.6m218m1100142215每天放罐系数1罐发酵罐总台数n=1*6=6(台)发酵周期=每罐批发酵时间+辅助时间二级种子罐(取损失比为15%)取周期为4天，则需发酵罐4台V1=106.14*0.15*(10.15)=26.16m30.7一级种子罐(取损失比为15%)106.14*0.15*0.15*(10.15)V2=05=4.23m3取周期为4天，则需发酵罐4台发酵罐(1)高径比H/D=2.03.5(2)搅拌器：六弯叶涡轮搅拌器，Di:di:L:B=20:15:5:4(3)搅拌器间距：S=(0.95-1.05)D(4)

4、搅拌器直径：Di=D/3(5)最下一组搅拌器与罐底的距离：C=(0.8-1.0)D(6)罐0.4MPa；夹套0.25MPa(7)挡板宽度：B=0.1D,当采用列管式冷却时，可用列管冷却代替设备框图Np=4.7,湍流搅拌器此发酵过程中有中间补料操作，对混合物要求较高，选用六弯叶涡轮搅拌器该搅拌器的各部尺寸与罐径D有一定比例关系，六弯叶涡轮搅拌器，Di:di:L:B=20:15:5:4搅拌器叶径Di为：D5Di-1.67(m)33取1.7m。叶宽B为：B0.2Di0.21.70.34(m)底距C为：弧长l为：l0.375Di0.3751.70.64(m)盘彳仝di为：1.67(m)取1.7m。di

5、0.75Di0.751.71.275(m)叶弧长L为:叶距Y为:L0.25Di0.251.70.425(m)D5(m)弯叶板厚：8=12（mm取两挡搅拌，搅拌转速N可根据50而罐,搅拌直径1.05m,转速N=110r/min。以等P0/V（单位体积液体所分配的搅拌轴功率相同）为基准放大求得.n2n1d2式中n2放大的搅拌器的转速，r/minn1模型搅拌器的转速，n=110r/mind1模型搅拌器直径，d=1.05m1放大的搅拌器直径，d=1.7m将各值代入上式22比31053n2n1-11079.78(r/min)1.33(r/s)d21.7取两档搅拌，搅拌转速79.78r/min。不通气条件

6、下的轴功率计算：PNpn3d5式中Np功率数，Np=4.73n搅拌器的转速，n=1.33r/sd搅拌器直径，d=1.7mP流体密度，p=1050kg/m33PNpn3d5p将各值代入上式4.7*1.333*1.75*1050164849.14W164.85kw通气发酵轴功率计算230.393P2nd3Pg2.2510石时式中P不通气条件下的轴功率，P=164.85KWn搅拌器的转速，n=79.78r/mimd搅拌器直径，d=170cmQ设通气量0.75VVMK由仪器自身决定Q=141.53*0.75=106.15*106(ml/min)将各值代入上式P2nd3P2.25103gQ0.080.3

7、92.25103164.85279.7817030.3910615000(08152.22(KW)Pg1.01求电机功率Pt采用三角带传动刀1=0.92;滚动轴承刀2=0.99,滑动轴承刀3=0.98;端面密封增加功率为1%代入公式数值得:152.220.920.990.981.01172.24(KW)搅拌器个数=发酵罐通体高度搅拌器间距11.5=5.2取6个2*1.1发酵罐冷却水量和冷却面积计算Qp：发酵热3500kcal/m3h=14700kJ/m3h3一-发酵放体积：142m得出Q热=14700*142=2087400kJ/h冷却水量的计算：发酵过程，冷却水系统按季节气温的不同，保证发酵

8、液生产，夏季必须使用冰水。冬季：气温小于17C0采用循环水进口17C出口20C冬季：气温大于17C0采用循环水进口10C出口20C冬季冷却水循环水用量计算Q热Q=发酵热效应*1.2C(T2-T1)比热(冷却水出口温度-冷却水人口温度)采用冷却水系统也不同，为了2087400=200t/h4.18(2017)夏季冷却水用量计算2087400=60t/h4.18(2010)取34C?为罐温K:传热系数=300kcal/m2hC平均温差=(3417)(3420)=15.5冷积面积F=2Kt2087400300*4.18*15.52=107.4m375%,则压缩空气需要量:取通风比为1:1.2已知发酵

9、罐200m6台，装料系数Q=200*6*0.75*1.2=1080m3/min接管设计（1）该罐实装料量107m3（2）设1小时排空，则物料体积流量Q=0.0297m3/s3600发酵；料流速取V=1m/s2F物=0.0297/1=0.0297m2F00297，一F物=0.785d则管径d=|=0.19m查表选取D:219X6使用,0.785.0.785若按通风管计算，压缩空气在0.4Mpa,支气管气速为20m/s,通风比1:1.2.20C,0.1Mpa下,Q=107*1/1.2=89.16m3/min=1.49m3/s01273303计算至U0.4Mpa,30c状态下：Q=1.49*=0.3

10、9m3/s0.427320Qf0392取风速v=20m/s,则风官截面积Ff=0.0195mv20FF物=0.785d2则气管管径d=J=0.158m0.785取d=168*8无缝管，则满足工艺要求物料流速V=1（m/s）,则管道截面积A为:A=0.785*0.2072=0.034m3由此可知：进（出）料口D:219X6进（排）气口d=168*8椭圆入孔300*400mm蛇管的计算取冷却水在竖直蛇管中流速为1m/s,根据流体力学方程式AW冬季最高峰时W=200t/h=55.56kg/s,则A总=55.56*10-3RV取n=9进水总管直径d总为d总=I一A=0.0887m可取d=102*4,9

11、*0.785现取竖蛇管圈端部U型弯管曲径为300mm则两直管距离为600mm两弯管总长度l01o=tiD=3.14*600=1884mm冷却管总长度L计算有前一直冷却管总面积108#.现去无缝钢管102*4,每米长冷却面积为F=3.14*0.094*1=0.29516m2则L=108=366m0.29516L却s=366+4=370mL366每组管长L0为：Lc>=一=9=40.67mn另需连接管1.8m,L实L01.840.671.838.87(m)取管间距为0.6m。又两端弯管总长Io为：l03.140.61.884(m)两端弯管总高0.6m,则直管高度：=1.884-0.6=1.2

12、84则一圈管长I=2h+In=2*1.284+1.884=4.452m每组管子圈数n。为40.7-no=9.14取no=9圈4.452现取管间距为：2.5*d=0.205竖直蛇管与管壁的最小距离为0.15m,允许.经计算，校核布置后冷却管的实际传热面积109.2M2大于F,满足要求发酵罐壁厚的计算根据压力容器安全技术监察规程规定，发酵罐属于一级压力容器，因此，其设计、制造、安装以及使用均须遵照该规定。设计计算须按GB150-1998钢制压力容器进行。(1)压圆筒厚度计算：PDi八TC12P式中圆筒的设计厚度，mmp设计压力，p=0.4MPaDi圆筒白直径，D=5000mmbT设计温度下圆筒材料

13、的许应用力，bT=124.5MPa1焊缝系数，。=0.91C1钢板的厚度负偏差，G=0.8mm1C2腐蚀裕量，G=1mm将各值代入上式pDi2TPC1C20.45000八0.82124.50.90.4110.74(mm)5000mm,壁厚为12mm,1m高查附表可选用12mmiI的碳钢钢板。查附表知：公称直径为搅拌器选型六弯叶涡轮搅拌器筒节钢板质量为1483kg(2)椭圆形封头厚度计算:pDi2T0.5p式中圆筒的设计厚度，mmp设计压力，p=0.4MPaDi圆筒白直径，Di=5000mm(tT设计温度下圆筒材料的许应用力，bT=124.5MPa焊缝系数，4=0.9将各值代入上式pDi2T-0.5p0.450002124.50.90.50.48.93(mm)查附表可选用10mm的碳钢钢板。发酵发酵罐选型机械涡轮机搅拌通风发酵罐发酵罐容积200m3发酵罐总体积230m3发酵罐直径D5mr、I1>ZB罐圆柱tWjH10mk1.10*J自1国L封头高H1.3mcJ发酵管壁厚S12mm搅拌器叶径1.7m弧长l0.64m盘彳至di1.275m叶宽B0.34m叶弦长L0.425m底距C1.7m叶距Y5m弯叶板厚12mRem2.076X106转速n2111r/min搅拌轴功率P0164.85KW通风时轴功率Pg152.22KW电动机功率嚏172.14