年产3.5万吨味精工厂发酵车间设计课程设计说明书

20142014年1月10日《发酵（制药）工厂设计》课程设计说明书姓学院专（系）生物与制药工程学院设计题目：年产35000姓学院专（系）生物与制药工程学院生物工程指导教师#静止液体浸没筒体高度：”。=小益瞽3液深：HL=H封+H0=375+1760=2135（inn）夹套可能实现的冷却面积为封头表标面积S封与圆筒被液体浸没的筒体为表面积S筒之和:S夹二§筒+S封=t£>H0+S封=3」4xL4x1.76+2.23=13.6（m2）夹套高度应不高于动态时的液面高度，因高于液面的传热面积,并没有起多少冷却作用。综上，传热需要的面积F=12.1(m2)该设计夹套能提供的冷却面积为S夹=13.6n?S夹〉F,可满足工艺要求。⑤设备材料的选择采用A3钢制作⑥壁厚计算I夹套内罐的壁厚0.4+c式中D——设备的公称直径，140cmm——外压容器的稳定系数，与设备的起始椭圆度有关,在我国，m=3P——设计压力，与水压有关，P=0.4MPaE——金属材料的弹性模量〔叫对A3钢E=2X105Mpa

C——壁厚附加量，C=C1+C2+C3=O.O8+0.1+0=0.18L 筒体长度，L=110cm将数值代入公式：5=140x3x0.4x1102.6x2xl05=140x3x0.4x1102.6x2xl05xl40j=O.89（C777）取9mmII封头的厚度5封：查《发酵工厂工艺设计概论》P3U表16碳钢椭圆封头最大需用内部压力i对于上封头，取5封=6minii对于下封头,取6封=8mmIII冷却外套壁厚：查《发酵工厂工艺设计概论》P314表13碳钢与普低钢制内压圆筒壁厚，确定8套=5mmIV外套封头壁厚：查《发酵工厂工艺设计概论》P316表15椭圆形封头(JBH54—73),确定5套封=6mm⑦设备结构的工艺设计—eZ=0.5I挡板：根据全挡板条件，。式中B——挡板宽度8=(0.1-0.12)D=0.1X1400=140minD——罐径D=1400mmZ——挡板数：II搅拌器：采用六弯叶涡轮搅拌器直径:Di=0.3〜0.35D现取：J=0.350=0.35x1400=490〃?〃？叶片宽度：h=0.2£）,=0.2x1400=280mm弧长：r=0.375Dj=0.375x1400=525〃〃〃盘径：（p=0.75D,=0.75x1400=1050nun叶弦长：I=0.250=0.25xl400=350〃"”搅拌器间距：/=£）,=490〃〃〃底距：b=490〃?m搅拌器转速N2,根据50L罐，4701/mm,使用Po/V为基准放大叫50L罐Ni=470l/min,搅拌器直径Di=112mm两挡搅拌。

in搅拌轴功率的计算淀粉水解糖液低浓度细菌醪，可视为牛顿流体。I计算Rem18〕□D2Np

-二一式中 D——搅拌器直径，D=0.49m^=—=2.93(/75)N——搅拌器转速， 60P 醪液密度，P=1050kg/m3U——醪液粘度，U=1.3X10-3N>s/m2将数代入上式:0.492x2.93x10500.492x2.93x10501.3x10-3=5.68x105>10视为湍流，则搅拌功率准数Np=4.711计算不通气时的搅拌轴功率Po：P0=NpN5D5p式中Np——在湍流搅拌状态时其值为常数4.7N——搅拌转速，N=176r/min=2.93r/sD——搅拌器直径，D=0.49mP 醪液密度，P=1050kg/m3代入上式:=4.7x2.933x0.495x1050=3.5xl05W=3.5kW两挡搅拌尸。=2P°=7kW市计算通风时的轴功率Pg

/2 3\039P.=2.25xl0-3x竺？（kW）* eoos]式中 Po——不通风时搅拌轴功率（kW）,1=7?=49N——轴转速，N=176r/ininD——搅拌器直径（cm）,D3=0.493X106=1.12X105Q 通风量（ml/min）,设通风比Wm=0.11〜0.18,取低限，如通风量变大，Pg会小，为安全。现取0.11;则Q=3.1X0.11X106=3.41X105（ml/min）goos=（3.41xlO5）008=2.77代入上式:=2.25x10-349x176x1.12x1（）5177=2.25x10-349x176x1.12x1（）5177X0.39=4.83（kW）iv求电机功率P电:/=—^xl.01采用三角带传动n1=0.92；滚动轴承n2=0.99,滑动轴承n3=0.98；端面密封增加功率为1%；代入公式数值得：4QQ%= : xl.01=5Al(kW}-0.92x0.99x0.98IV进风管：该管距罐底25〜60mm之间，现取30mm向下单管。通风管管径计算：设罐压0.4MPa,发酵温度t=32℃,风速v=20m/s,通风量为0.18Win,常压下to=2O℃,送风量V为:

V=3.lx0.18=0.56(〃//11血)将通风换算成工作状态，求通风管直径50.1273+/Vx——x P273+/。0.785xvx60n0.13050.56x——x 0・4293=o.O12(/w)=12(〃?〃?)0.785x20x60圆整，查《发酵工厂工艺设计概论》，P313表12,无缝钢管(YB231-70),管径采用25X3mm,内径25-2X3=19mm大于12mm,可满足生产要求。VI进出物料管：该管为物料进口，管底距罐底25〜60mm之间，现取30mm向下单管。按输送物料算:20min按输送物料算:20min送完3.1U?物料则物料流量为管道截面为F,%=31则物料流量为管道截面为F,%=31=0.0026m3/s物20x60物料流速为v=0.5〜lm/s,现取v=0.5m/s,贝lj：尸=%="吧=00052g)v0.5设管径为:圆整，查《发酵工厂工艺设计概论》，P313表12,无缝钢管(YB231-70),管径采用108X4mm，内径108-2X4=100mm大于80mm,可满足生产要求。

VII冷却水管：由前知需冷却热量Omu=7.78xl0"〃〃，冷却水温变化23℃27℃23℃水比热容仁=lx4.18kJ/(kg—C水比热容仁=lx4.18kJ/(kg—C)则耗水量W为:=465帆/〃)Q_ 7.78xl0=465帆/〃)4.18x(27—23)取水流速v=4m/s；则冷却管直径为d=JI®〉=064s。⑧支座选型选用支撑式支座 ,4x0.785(2)一级种子罐①一级种子罐的选型选用机械搅拌通风发酵罐②一级种子罐容积和数量的确定种子罐容积的确定：接种量按2%计算，则种子罐容积V种】为

匕椁=匕地X2%=4.6x2%=0.092(〃/)故选用公称体积为100L的发酵罐，发酵罐的主要尺寸为：罐内径400mm,圆柱高800mm,封头高125mm,罐体总高1050mm,封头容积11.5L,圆柱部分容积100L,不计上封头的容积112L,全容积123L,搅拌桨直径135mm。冷却选用夹套冷却〔⑼。一级种子罐个数的确定：一级种子罐与二级种子罐对应上料。二级种子罐平均每天上5罐，需一级种子罐6个。种子罐培养8h,辅助操作时间8〜10h,生产周期16-18h,因此，一级种子罐6个已足够,其中一个备用。

2.4.3空气分过滤器（1）二级种子罐分过滤器:二级分过滤器风量的计算:V=3.1xO.18x0.13051V=3.1xO.18x0.13051*XZ 0429360=0.0024(w3/j)=0.144(7W3/min)查《生物工程设备》P389表3-1-9JLS-D型空气过滤器技术特性,选用JLS-D-025型空气过滤器，过滤能力0.25m3/mm,外型尺寸675X520mm,重量5kg,进出口管径620X20,与种子罐进风口不一致,可采用法兰变径即可。过滤能力0.25m3/min大于0.144m3/min,能满足生产要求。数量与二级种子罐数量一致，共6只。（2）一级种子罐分过滤器:一级分过滤器风量的计算:V=0.092x0.18x0.13051V=0.092x0.18x0.13051 X X一0.429360=0.00007l(w3/5)=0.004就3nlin)查《生物工程设备》P389表3-1-9JLS-D型空气过滤器技术特性,选用JLSD001型空气过滤器，过滤能力0.01m3/mn外型尺寸622X150mm,重量0.2kg,进出口管径46X1,与种子罐进风口不一致,可采用法兰变径即可。过滤能力0.01m3/min大于0.0043m3/min,能满足生产要求。数量与一级种子罐数量一致，共6只。（3）发酵罐分过滤器①分过滤器滤层直径计算：式中V——通过发酵罐分过滤器的空气流量（0.4MPa下）V=155xO.18x—x0.43051 V=155xO.18x—x0.43051 x一293600.12（/773/s）Vs——通过分过滤器的气速，现取0.2m/s则②分过滤器直径：现取：D-则②分过滤器直径：现取：D-源层V3.14x0.2=0.874（m）D过沌器=1・1~L3D沌层。。过谑器=L3。源层=1.3x0.874=1.136（m）查金属材料表，选无缝钢管，或用钢板卷制。圆整倒推荐值:D过逑器=1200mm③分过滤器的壁厚：设计压力P=0.5MPa0,5x90.02x127x0.7-0.50,5x90.02x127x0.7-0.5+0.28=0.53（c〃7）取S=6mm。④进出气管：进出气管直径可取与设备通风管一致，即@133X4无缝管⑤数量：分过滤器与发酵罐相配合，每罐一个，共需11台。⑥滤层厚度：同种子罐，分过滤器5〜6层超细玻璃纤维滤纸，经树脂处理过使用。⑦分过滤器高度：h筒=L5x2］庇窗=L5x1200=1800(inn)%=L5xR］逑器=L5x1200=1800(inn)2.2.4味精厂发酵车间设备一览表

30000t/a味精厂发酹车间设备一览表位号设备名称台数规格与型号材料备注F301-31发酵罐114)5000Xa3专业设备1lOOOOimn钢F321-32二级种子罐64)1400XA3专业设备62800mm钢F331-33一级种子罐64)400X800mmA3专业设备6钢R301-31发酵罐分过114)1200Xa3专业设备1滤器1800mm钢R321-3种子罐分过64)75X520minA3专业设备26滤器钢R331-3种子罐分过6<t)22X150iiuna3专业设备36滤器钢发酵车间工艺流程图（包括糖液连消），发酵车间设备布置图见附图总结此次设计历时两个多星期，完成了35000%味精厂的物料衡算、热量衡算等计算和相关的图纸任务。这次设计不仅让我们进一步熟悉和巩固了很多化工工艺方面的知识，还初步掌握了许多有关设计方面的知识，同时也让我们明白理论联系实际的重要性，更让我们懂得了独立思考问题、分析问题和解决问题，以及谦虚的求教态度和团结的合作精神等。这些对于我们将来的工作和生活都将有着很大的作用。由于理论知识与设计经验的不足，本设计对于有些设备的计算与选型等方面没有加以分析，已经计算选型的设备也可能与实际有偏差甚至不符，同时所选的参考资料比较单一，有些信息与实际情况有些差距，因此本设计用于实际生产时需要进一步的改进。本设计的这些不足之处和错误之处还需要各位老师多多指点并加以改进。在此次设计完成之际，再次对一直悉心教导我们的老师们，还有帮助过我们的同学表示衷心的感谢，并致以崇高的敬意。设计人：XXX2009年12月9日参考文献[1]张克旭.氨基酸发酵工艺学，中国轻工业出版社，1992：279-280o[2]张启先.我国发酵工业发展现伏与对策科技导报，1992(2)：44-45o[3]高孔荣.发酵设备，中国轻工业出版社，1991：1・5。[4]王旭禹郑超.味精发酵生产工艺及其主要设备，高等函授学报（自然科学版），1995（4）：45-48o[5]吴思方.发酵工厂工艺设计概论，中国轻工业出版，1995。[6]梁世中.生物工程设备，中国轻工业出版社，2002o[7]黎润钟.发酵工厂设备，中国轻工业出版社，1991。[8]姚玉英.化工原理，天津大学出版社，1999。[9]国家医药管理局上海医药设计院，化工工艺设计手册，化学工业出版社，1996。[10]华南工学院，发酵工程与设备，北京轻工业出版社，1