[精品]年产800吨土霉素车间工艺设计

[精品]年产800吨土霉素车间工艺设计 课程设计 题目:年产800吨土霉素工厂设计 设计内容 30 页 图纸 4 张 指导老师: 周延 学生姓名: 李周阳 学 号: 200882077 所在班级: 生实0801 1 年产800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 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 ，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 2 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 储酸罐 第4.7节 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 3 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 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 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。 OHN(CHH)HC 323 OH CONH2 OHOOHO 图一 土霉素分子式 土霉素属四环素类抗生素，广谱抑菌剂。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。 4 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 请设计年产800吨(成品含量: 99% )土霉素工厂设计 一、基础数据 设计年产量M = 800t/a 成品效价U= 1000单位/毫克 d 年平均发酵水平U= 35000单位/毫升 f 年工作日m = 315 d/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% 3 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:17m 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 全稀料 料 组成 配比(%) 配比(%) 配比(%) 配比配比 (%) (%) 黄豆饼粉 3.0 2.5 3.0 3.5 3.0 淀粉 2.5 2.5 8.0 6.5 3.0 5 氯化钠 0.4 0.36 0.2 0.4 碳酸钙 0.6 0.4 1.1 0.4 0.4 磷酸二氢钾 0.005 0.003 磷酸氢二钾 0.005 0.003 植物油 4 2.67 0.4 1 2、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/ml 20%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 /s 3.土霉素提取操作工艺参数一览表 、名称 反应时间( τ + τ)/h 装料系数φ 酸化稀释 4 0.70 结晶 8 0.70 1.3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。 6 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 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 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 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 孢子培养 种子培养 砂土孢子 斜面孢子 36.5? 4-5天 30? 38h 0.65v/v/m 发酵 种子扩大培养 一级种子培养液 二级种子培养液 30? 48h 1.0v/v/m 30? 194h 1:2.0v/v/m 补加液氨 酸化 稀释 板框过滤 发酵液 酸化液 稀释液 2.3%g/ml草酸调pH1.75-1.85 200%v/v ZnSO4 0.18% 黄血盐0.23% 树脂脱色 分离洗涤 7 结晶 脱色液 滤液 结晶液 12%氨水 122-2树脂 用滤后水淋洗再甩干 调pH4.5-4.6 28-30? 第三章 物料衡算 3.1总物料衡算 纯品土霉素的量:800×99% =792 t/a 日产量:792/315= 2.51 t/d 914效价:792×10×1000 =7.92×10 单位/a 土霉素的生产过程总收率为99% 1414则发酵时的总效价:7.92×10/99% =8×10 单位/a 发酵液的效价:35000单位/ml 141043发酵液的体积:8×10/35000 =2.29×10 ml =2.29×10 m 3.2.1大罐的物料衡算: 每天发酵液的体积: 43 2.29×10/315=72.70 m/d 每天损失的体积: 372.70×15%/(1-15%)=12.83 m/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 3计90L，既0.09 m/d 3大罐一个发酵周期内所需全料的量:32 m ，则一天内所需全料: 332/(194/24)=3.96 m/d 3 大罐一个发酵周期内所需稀料的量:17 m，则一天内所需稀料料: 3 17/(194/24)=2.10 m/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 3(V×20%+V×20%+V+3.96+2.10+0.09) ×(1-15%)= v=72.70m/d 发酵液得培养基体积V为56.70m3/d 则加入的二级种子液体积: 3 56.70×20%=11.34 m/d 蒸汽带入水量: 3 56.70×20%=11.34m/d 因此，每天所需培养基组成的量如下: 黄豆饼粉: 356.70×3%+3.96×3.5%+2.10×3%= 1.903m/d 8 淀粉: 356.70×8%+3.96×6.5%+2.10×3%= 4.856m/d 氯化钠: 356.70×0.2%+2.10×0.4%= 0.1218m/d 碳酸钙: 356.70×1.1%+3.96×0.4%+2.10×0.4%=0.6471m/d 植物油: 356.70×0.4%+2.10×1%= 0.24 78m/d 配料水: 3 56.70-1.903-4.856-0.1218-0.6471-0.2478=48.92m/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 33/周/周体积(m体积(m33项目 体积(m/d) 项目 体积(m/d) 期) 期) 发酵 二级种子液 11.34 91.66 72.70 587.7 液 蒸汽带入水 11.34 91.66 损失 12.83 103.7 量 培养基 56.70 458.3 全料量 3.96 32.01 稀料量 2.10 16.98 氨水 0.09 0.73 总量 85.53 691.4 总量 85.53 691.4 表2 三级发酵培养基的组成 33项目 体积(m/d) 体积(m/周期) 黄豆饼粉 1.903 15.38 淀粉 4.856 39.25 9 氯化钠 0.1218 0.9845 碳酸钙 0.6471 5.231 植物油 0.2478 2.003 配水量 48.92 395.4 总 56.70 458.3 全料量 3 蒸汽带入水量 /d 3.96 m稀料量 33/d 11.34 m2.10 m/d 培养基 液氨 33 /d 0.09 m/d 56.70m 发酵罐 3发酵液 85.53 m/d 二级种子液 33 72.70 m/d 11.34 m/d 液体损失率为15% 3 12.83 m/d 3黄豆饼粉1.903m /d 培 3淀粉4.856m /d 3养氯化钠0.1218m /d 3碳酸钙 0.6471 m /d 3植物油0.2478m/d 基 3配料水48.92m /d 3.2.2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: ‘(V×20%+V×20%+V)×(1-15%)= V 二级种子液 ‘3V×(1-15%)= V=11.34m/d 二级种子液二级种子液 ‘V=11.34/0.85=13.34 二级种子液 10 3 得培养基体积V为11.21 m则加入的一级种子液: 3 11.21×20%=2.242 m/d 蒸汽带入水量: 311.21×20%=2.242 m/d 液体损失15% 313.34×0.15=2.001m/d 接种损失15% 32.242/(1-15%)-2.242=0.3956 m/d 总损失量=液体损失+接种损失 32.001+0.3956=2.397m/d 因此，每天所需培养基组成的量如下: 黄豆饼粉: 311.21×2.5%=0.2802m/d 淀粉: 311.21×2.5%=0.2802m/d 氯化钠: 311.21×0.36%=0.04036 m/d 碳酸钙: 311.21×0.4%=0.04484 m/d 磷酸二氢钾: 311.21×0.003%=0.0003363 m/d 磷酸二氢钾: 311.21×0.003%=0.0003363 m/d 植物油: 311.21×2.67%=0.2993 m/d 配料水: 3 11.21-0.2802-0.2802-0.04036-0.04484-0.0003363-0.0003363-0.2993=10.26 m/d 11 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 33体积/周/周体积(m体积(m3项目 项目 体积(m/d) 3(m/d) 期) 期) 一级种子二级种子 2.242 4.484 13.34 26.68 液 液 带入水量 2.242 4.484 损失 2.397 4.794 培养基 11.21 22.42 总量 15.69 31.38 总量 15.69 31.38 表4 二级发酵培养基的组成 33项目 体积(m/d) 体积(m/周期) 黄豆饼粉 0.2802 0.5604 淀粉 0.2802 0.5604 氯化钠 0.04036 0.08072 碳酸钙 0.04484 0.08968 植物油 0.2993 0.5986 配水量 10.26 20.52 磷酸二氢钾 0.0003363 0.0006726 磷酸氢二钾 0.0003363 0.0006726 总 11.21 22.42 培养基 蒸汽带入水量 33/d 11.21 m2.242 m/d 发酵罐 一级种子液 二级种子液 315.69m/d 332.242 m/d 13.34 m/d 3液体损失15% 2.001m/d 12 3接种损失15% 0.3956 m/d 3黄豆饼粉0.2802 m /d 培 3氯化钠0.04036 m /d 3养碳酸钙0.04484 m /d 3植物油0.2993 m/d 3配料水10.26m /d 基 3磷酸二氢钾0.0003363m /d 3磷酸氢二钾0.0003363m /d 3.2.3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%，斜面孢子体积忽略不 计，由体积衡算: (V×20%+V)×(1-15%)= V’ 一级种子液 3V’×(1-15%)= V=2.242m/d一级种子液一级种子液 3 得培养基体积V为2.586 m/d 则 蒸汽带入水量: 32.586×20%=0.5172m/d 液体损失15% 32.638×0.15=0.3956m/d 接种损失15% 32.586×20%×15%=0.07758 m/d 总损失量=液体损失+接种损失 30.3956+0.07758=0.4673m/d 因此，每天所需培养基组成的量如下: 黄豆饼粉: 13 32.586×3%=0.07758 m/d 淀粉: 32.586×2.5%=0.06465 m/d 氯化钠: 32.586×0.4%=0.01034m/d 碳酸钙: 32.586×0.6%=0.01552 m/d 磷酸二氢钾: 32.586×0.005%=0.0001293 m/d 磷酸氢二钾: 32.586×0.005%=0.0001293m/d 植物油: 32.586×4%=0.1034 m/d 配料水: 32.586-0.07758-0.06465-0.01034-0.01552-0.0001293-0.0001293-0.1034=2.314 m/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 33体积体积(m/周体积(m/周3项目 项目 体积(m/d) 3(m/d) 期) 期) 一级种子 培养基 2.586 4.086 2.638 4.168 液 带入水量 0.5172 0.8172 损失 0.4673 0.7383 总量 3.103 4.903 总量 3.103 4.903 表6 一级培养基的组成(周期38/24=1.58d) 33项目 体积(m/d) 体积(m/周期) 黄豆饼粉 0.07758 0.1226 淀粉 0.06465 0.1021 14 氯化钠 0.01034 0.01634 碳酸钙 0.01552 0.02452 植物油 0.1034 0.1634 配水量 2.314 3.656 磷酸二氢钾 0.0001293 0.0002043 磷酸氢二钾 0.0001293 0.0002043 总 2.586 4.086 培养基 蒸汽带入水量 33/d 0.5172 m/d 2.586 m 发酵罐 一级种子液 3斜面孢子 3.103 m/d 32.638 m/d 3 液体损失15% 0.3956m/d 3 接种损失15% 0.07758 m/d 总损失=0.39+0.07=0.4673 3黄豆饼粉0.07758 m 培/d 3淀粉0.06465 m /d 3氯化钠0.01034 m /d 3养 碳酸钙0.01552 m /d 3植物油0.1034 m/d 3配料水2.314m /d 基 3磷酸二氢钾0.0001293m /d 3磷酸氢二钾0.0001293m /d 15 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 663 由效价守恒得滤液的体积:72.70×10×35000×1.16/11000×10=268.33 m3滤液:268.33×10×1.02=273.70t 每天/ t 3-3草酸:72.70×10×2.3%×10= 1.67 3-3黄血盐:72.70×10×0.75%×10= 0.545 3-3硫酸锌:72.70×10×0.18%×10= 0.13 水:72.70×2.3= 167.21 3发酵液:72.70×10×1.58= 114.87 总: 284.43 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)) 1.67 13.50 273.70 2212.41 草酸 滤液 0.545 4.41 10.73 86.73 黄血盐 菌丝 0.13 1.05 硫酸锌 167.21 1351.61 水 114.87 928.53 发酵液 284.43 2299.14 284.43 2299.14 总量 总量 草 酸 1.67 t/d 酸 化 黄血盐0.545 t/d 菌丝 10.73t/d稀 硫酸锌0.13 t/d 释 过滤液273.70 t 水167.21t/d 滤 发酵液 114.87t/d 3.4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: 663 72.70×10×35000×99.24%×116%×(1-86%)/1370×10=299.33 m氨水:273.70×12%=32.84t 16 湿晶体:3.53t/d 母液:273.70+32.84-3.53=303.01t/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) 273.70 2212.41 303.01 2449.33 滤液 母液 32.84 265.46 3.53 28.54 氨水 湿晶体 306.54 22477.87 306.54 2477.87 总量 总量 滤 液 母 液 脱 273.70t/d 303.01t/d 色 提 氨 水 湿晶体 取 32.84t/d 3.53t/d 3.5 干燥工序物料衡算: 干晶体重:800×(1-1.5% )=788 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:788×(0.43-0.02)=323.08 t/a 湿晶体的量:788+323.08 =1111.08 t/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 项目 质量t/a 质量t/d 788 2.51 湿晶体的量 1111.08 3.53 干晶体的量 323.08 1.02 除去的水分 总量 1111.08 3.53 总量 1111.08 3.53 17 干晶体 2.51t/d 干 湿晶体 3.53t/d 燥水分 1.02t/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: 33选用200m罐，全容积为230m 生产能力的计算: 3选用公称容积为200 m的发酵罐，装料系数为0.7,那么该罐生产土霉素的能力为: 3200×0.7=140 (m) 3由前面的物料衡算中，已知年产800吨土霉素的工厂,日产72.70 m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=72.70/140×194/24=4.20 (罐) 取整后需5台 每日投(放)罐次为: 72.70/140=0.52 (罐) 设备容积的计算: 3 由前面的物料衡算中，已知年产800吨土霉素的工厂,日产72.70 m的土霉 3素，每天的发酵液的量: V=72.70 (m/d) 0 3所需设备总容积: V=72.70×194/(24×0.7)= 839.51(m) 18 33查表公称容积为200 m的发酵罐，总容积为230m。 则5台发酵罐的总容积为: 33230×5=1150 m>839.51 m,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 3积(mm) 高) 器直转速功率D(mm) H高上封积(m0 3VN(mh(mH(mm) 头容径n(r/miN(kW) 0 3) m) 积(m) D(mmn) ) 200 5000 10000 1300 12600 223 230 1700 150 230 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 3由前面的物料衡算中，已知年产800吨土霉素的工厂,日产11.34 m 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: 50×0.7=35(m3) 发酵的操作时间需要48(其中发酵时间44h),这样生产需要的二级种子罐应为: 48/24=0.648(罐) N=11.34/35× 取整后需1台 每日投(放)罐次为: 11.34/35=0.324 (罐) 设备容积的计算: 由前面的物料衡算中，已知年产800吨土霉素的工厂,日产11.34m3的二级种 19 子液，每天的种子液的量: V0=11.34(m3/d) 所需设备总容积: V=11.34×48/(24×0.7)= 32.40(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>32.4m3,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800吨土霉素的工厂,日产2.242 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: 5×0.7=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=2.242/3.5×38/24=1.014(罐) 取整后需2台 每日投(放)罐次为: 2.242/3.5=0.640 (罐) 设备容积的计算: 由前面的物料衡算中，已知年产800吨土霉素的工厂,日产2.242m3的二级种子液，每天的种子液的量: V0=2.242(m3/d) 所需设备总容积: V=2.242×38/(24×0.7)= 5.07(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: 6.27×2=12.54m3>5.07m3,可满足需要 20 4(4通氨罐: 每罐三级发酵需要0.09m3的液氨，且有5个发酵罐均连续操作，考虑装料系数为0.7，0.09*5/0.7=0.64m3，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5个发酵罐均连续操作，考虑装料系数为0.7，32*5/0.7=228.57 m3故选用公称容积为50m3的储罐，故选取5个全料罐。 4.6稀料罐: 每个三级发酵罐需要17m3的稀料，且有5个发酵罐均连续操作，考虑装料系数为0.7，17*5/0.7=121.43 m3，故选取公称容积为50 m3的储罐3个。 4.7储酸罐 每天产生发酵液共72.70m3/d，酸化工程中加入草酸1.67 t/d，二水合草酸密度为1.653kg/L，则可推算出体积为1.01m3，考虑装料系数为0.7，实际体积为1.43m3，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72.70m3，考虑到装料系数为0.7，则实际需要的罐体积为103.85m3，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218.1m3，考虑装料系数为0.7，则实际需要的罐体积为311.6m3，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; 3处理液密度=32.84t/218.1m3=0.150t/m，处理时间取30min，板框压滤机处理能力: V36003600*218.13Q,,,436.2(m/h)， 30*60T M=436.2*0.150=65.43t 因此选用如下设备，因考虑到两级脱色，故选2台: 21 型号 过滤面积滤板数量滤框面最大工作处理能力质量/t 22/m /pcs 积/m 压力/t /MPa Larox-PF 96 16 96 1.6 70 73 96 4.11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，则3.6/0.7=5.14m，因此选取罐体高度超过5.14m的罐即可。 3因此，选取公称容积50m的储液罐,其罐内部圆筒高度为6m。 液氨储罐 33加入的液氨体积为35.04 m，考虑装料系数为0.7，实际需要体积为50.06m，则 3选用公称容积为50m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V V/(V处理量/24)>8 3391.97 mV处理量2，则V>97.32 m 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 333则分别选择 公称容积为5m 10m 100m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3.53t，干晶体重量2.51t，则须除去水分1.02t，每小时处理量为1.02/24=42.5kg，因此选用蒸发水分为50kg/h的脉冲旋风式气流干燥器，具体参数见下表 2型号 蒸发水分/(kg/h) 装机功率/kw 占地面积/m 高度/m XQG50 50 7 17 8 4.14车间设备一览表 设备名称 所属车间 数量 型号 22 3 2 一级种子罐 发酵车间 7 公称容积5mφ1500 3 1 二级种子罐 发酵车间 5 公称容积50m φ3100 3 5 三级发酵罐 发酵车间 3 公称容积200mφ4600 3 1 通氨罐 发酵车间 1 公称容积1m φ900 3 5 补料罐(全料罐) 发酵车间 4 公称容积50 mφ3100 3 3 补料罐(稀料罐) 发酵车间 2 公称容积50 mφ3100 32 酸化反应罐 酸化过滤车间 1 公称容积50 m φ3100 31 酸化储罐 酸化过滤车间 1 公称容积2.5m φ1200 35 稀释罐 酸化过滤车间 3 公称容积75 m φ3200 22 板框过滤机 酸化过滤车间 2 Larox-PF 96 过滤面积96m 3 脱色罐 脱色结晶车间 1 公称容积50 m φ3400 1 3 1 液氨储罐 脱色结晶车间 1 公称容积50 m φ3400 3333 结晶罐 脱色结晶车间 3公称容积分别为 5m、10m、100m 1 旋风干燥器 干燥车间 1 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， 3设计冷却面积。取q=4.18×6000 KJ/( m (h) max 3采用竖式列管式换热器，取经验值K=4.18×500 KJ/( m (h(?) ?t=(?t-?t)/(ln?t/?t)=(12-5)/(ln12/5)=8 (?) m1212 3每天装0.52罐，每罐实际装液量为: 72.70/0.52=139.81 (m) 3换热面积: F=4.18×6000×139.81/(4.18×500×8)=209.71 (m) 设备结构的工艺设计 1).空气分布器:单管通风 23 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=4.18×6000×139.81/(4.18×(27-20)) 5=1.196×10 (kg/h)=33.29(kg/s) ’3则冷却水体积流量为W=0.03329m/s，取冷却水在竖直蛇管中的流速为v=1m/s, 2冷却管总截面积: S=0.03329/1=0.03329 (m) 总 2进水总管直径d= S/0.785,解出 d=0.2059 (m) 总总总 b) 冷却管组数和管径 2设冷却管径为d，组数为n则:S=0.7850 nd，根据本罐情况，取n=8，求出0总0 管径: d=0.073 (m) 0 查表取φ89×3.5无缝钢管，d=82mm，d>d，可满足要求，d=86 mm。 内内0平均取竖蛇管端部U型弯管曲率半径为250 mm，则两直管距离为500 mm， 两端弯管总长度:l=πD=3.14×500=1570 mm 0 c) 冷却管总长度L计算 2已知冷却总面积F=209.71m，无缝钢管φ89×3.5 2每米冷却面积为: F=3.14×0.086×1=0.2700(m) 0 则冷却管总长度: L=209.71/0.27=776.7(m) 23冷却管体积: V=0.785×0.086×776.7=4.51(m) d) 每组管长L和管组高度 0 每组管长: L= L/n=776.7/8=97.08 (m) 0 另需连接管8m: L=L+8=784.7(m) 实际 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 3件占体积为0.5 m，则: 3V=V+V+V=(784.7/8)+4.49+0.5=103.1 (m) 总液管附件 2筒体部分液深: (VV)/S=(103.1-17)/(0.785×5)=4.387(m) 总-封截 竖直蛇管总高: H=4.387+0.5=4.887(m) 管 又两端弯管总长: l=1570 mm，两端弯管总高为500mm 0 24 则直管部分高度: h=H-500=5190 (mm) 管 则一圈管长: l=2h+ l=2×5190+1570=11950(mm) 0 e) 每组管子圈数n 0 n= L/l=97.08/11.95=8.124 (圈) 00 管间距为: 2.5d=2.5×0.089=0.23 (m) 外 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 2F=πdL=3.14×0.086×784.7=211.9 (m) 平均实际实 F>F，可满足要求。 实 设备 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 的选择: 优先考虑满足工艺要求，其次是经济性。本设计选A钢，以降低设备费用。 3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100~200mm。 b) 接管直径的确定 340m?按排料管(也是通风管)为例计算其管径。发酵罐装料1，2h之内排空， 3物料体积流量: Q=140/3600/2=0.02 (m/s) 发酵液流速取v=1m/s 2排料管截面积: S=Q/v=0.02/1=0.02 (m) 料 2管径d:d= S/0.785,解出d=0.16 (m)=160 mm 料 取无缝钢管φ219×25，其内径169mm>160mm，适用。 ?按通风管计算，通风比2vvm(0.1MPa，20?) 33通风量: Q’=140×2=280(m/min)=4.7(m/s) 折算到工作状态(0.35MPa，30?)下的风量: 3Q=4.7×0.1×(273+30)/(0.35×(273+20))=1.4(m/s) f 取风速:v=25 m/s 25 2则通风管截面积: S= Q/v=1.4/25=0.056 (m) ff 2则通风管径:d=S/0.785,解出d=0.27 (m) fff 因通风管也是排料管，故取φ219×25无缝钢管。 3?排料时间复核 :物料流量Q=0.02 m/s，流速v=1m/s， 22管道截面积: S=0.785×0.169=0.022(m) 相应流量比: P=Q/Sv=0.02/(0.022×1)=0.9倍 排料时间: t=2×0.9=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φ133×5。 33酸化液排出的体积近似认为与发酵液相等，即72.70m，酸化罐装料102m，发 3酵液体积72.70m，2h之内排空，物料体积流量 72.70,33Q,,10.09*10m/s 3600，2 发酵液流速取v=1m/s，排料管截面积 ,3Q10.09*10,32S,,,10.09*10m 料1v ,3S10.09*10料管径d,,,0.11m 0.7850.785 取不锈钢焊接钢管φ133×5，其内径123mm>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φ133×5 33稀释液的体积为218.1m，采用三个酸化罐，即每个罐内液体的体积为72.70 m， 3装料102m，2h之内排空，物料体积流量 72.70,23Q,,1.09*10m/s 3600，2 发酵液流速取v=1m/s，排料管截面积 ,2Q1.09*10,22S,,,1.09*10m 料1v 26 ,2S1.09*10料管径 d,,,0.11m 0.7850.785 取不锈钢焊接钢管φ133×5，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相同，不锈钢焊接钢管φ133×5。 3经板框过滤后，由滤液效价可知体积为268.91m，处理时间30min 268.913Q,,0.15m/s3600，0.5物料体积流量 发酵液流速取v=1m/s，排料管截面积 Q0.152S,,,0.15m料v1 S0.15料d,,,0.438m0.7850.785管径 故选用不锈钢焊接钢管取φ450×5，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φ450×5。 3流出脱色罐的管道V=291.97m，操作时间为40min， 291.973Q,,0.12m/s3600，(40/60)物料体积流量 发酵液流速取v=1m/s，排料管截面积 Q0.122S,,,0.12m料v1 S0.12料d,,,0.39m0.7850.785管径 故选用不锈钢焊接钢管取φ450×5，其内径440mm>390mm。 5.6结晶过程的流体输送 液氨的输送 3需要加入的液氨体积为35.04m，结晶的停留时间为8小时，物料体积流量 35.04,33Q,,1.2*10m/s3600，8 27 发酵液流速取v=1m/s，排料管截面积 ,3Q1.2*10,32S,,,1.2*10m料v1 ,3S1.2*10料d,,,0.039m0.7850.785管径 取不锈钢焊接钢管φ45×2.5，其内径40mm>39mm，适用 结晶罐之间的流体输送 3结晶总处理体积为291.97 m，结晶的停留时间为8小时，物料体积流量 291.97 3Q,,0.01m/s3600，8 发酵液流速取v=1m/s，排料管截面积 Q0.012S,,,0.01m料v1 S0.01料d,,,0.113m0.7850.785管径 取不锈钢焊接钢管φ133×5，其内径123mm>113mm，适用。 干燥条件 oo o混合气体由45C加热到150C，喷雾干燥器进口温度150C，喷雾干燥 o o o器出口温度110C，物料出口温度60C，进口温度60C，采用压力式雾 化器雾化。 由物料衡算可知: .湿晶含水量W=30%，干晶含水量W=1.5%, 12 水分的蒸发量W=1.02t/d，湿物料的量G=3.53t/d,干物料的量G=2.51t/d. 12 o根据环境温度为20C.相对湿度80%,在I-H图上查得X=0.018kg水蒸气0 /kg绝干空气.I=49.24KJ/kg干空气. 0 o o当t=160C,t=80C时,在I-H图上查得I=I=192KJ/kg干空气 1212 X=0.0425kg水蒸气/kg干空气. 3L=W/(X-X)=1.04×10/(0.0425-0.018)=42448kg干空气/d. 20 o3/求得空气在20C的比容v=0.862mkg干空气,则进风量为 03V=L×v=42448×0.862=36590 m/d 00 排风量: o3/根据计算,80C尾气排出时的含湿空气比容v=1.088mkg干空气 23排风量V=L×v=42448×1.088=46183 m/d 22 28 总热耗 理论热耗 Q=L(I-I)= 42448 ×(192.59-49.24)= 6084920Kj/d t20 设定设备热量损耗为8% 实际总热耗 Q= Q/n= 6084920/(1-8%)=6614043 Kj/d ptn .空气加热器面积 查饱和水蒸气性质表得到,当表压0.8MPa时,饱和蒸汽温度T=174.5 oC 其比热焓为I=2777.5kj/kg,冷凝水比热焓i=739.4kj/kg 对数平均温度为 ? t=((T-t)-(T-t))/ln((T-t)/(T-t))=((174.5-20)-(174.5-160))/ln((174.5-2m0101 o0)/(174.5-160))=59.17C 2加热器面积F=Q/K?t=6614043/83.74/59.17=1334.85m mp 蒸汽用量 D= Q/(1-i)= 6614043/(2777.5-739.4)= 3245kg蒸汽/d p 布袋除尘器的面积和袋数 33一般情况下布袋负荷去q=180m/( mh) 2 则袋滤器面积F=V/q=31506/180=175m d 若布袋直径120×L2000 则布袋数Z=F/(3.14×d×L)=232袋 5.7管道汇总表 由此可以的到所有车间的管路总表 管道名称 所属车间 管道材料 管径/mm 管壁厚/mm 发酵罐通气管 发酵车间 不锈钢焊接钢管 650 10 种子罐进液管 发酵车间 不锈钢焊接钢管 45 2.5 排料管 发酵车间 不锈钢焊接钢管 133 5 补全料输液管 发酵车间 不锈钢焊接钢管 12 1.5 补稀料输液管 发酵车间 不锈钢焊接钢管 12 1.5 通氨管 发酵车间 不锈钢焊接钢管 12 1.5 酸化液进料管 酸化稀释车间 不锈钢焊接钢管 133 5 酸化液出料管 酸化稀释车间 不锈钢焊接钢管 133 5 稀释液进料管 酸化稀释车间 不锈钢焊接钢管 133 5 29 稀释液出料管 酸化稀释车间 不锈钢焊接钢管 133 5 板框过滤进料管 酸化稀释车间 不锈钢焊接钢管 133 5 板框过滤出料管 酸化稀释车间 不锈钢焊接钢管 450 5 脱色罐进料管 过滤结晶车间 不锈钢焊接钢管 450 5 脱色罐出料管 过滤结晶车间 不锈钢焊接钢管 450 5 液氨输送管 过滤结晶车间 不锈钢焊接钢管 45 2.5 结晶罐输液管 过滤结晶车间 不锈钢焊接钢管 133 5 第六章 车间布置 见附图 第七章 结论 本工艺流程只是初步对土霉素发酵提取工序进行的设计，还有更多可以优化的地方，如酸化工艺可以用磷酸替代草酸，结晶前对脱色液进行超滤可得到注射用土霉素溶液。 参考文献: [1]:李永丽.酸化提取工艺的研究[J].内蒙古石油化工.2009,11:6-7 [2]:王树民.硫酸铅法回收土霉素发酵废液中的草酸[J].河北大学学报.23(45)-47. [3]:魏有权,王化军,张强.液膜技术分离回收发酵废液中土霉素的试验研究[J].中国抗生素杂志.28(6):335-337. 30