年產(chǎn)800噸土霉素工廠設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、1 課程設(shè)計(jì) 題目：年產(chǎn) 800 噸土霉素工廠設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)容 30 頁(yè) 圖紙 4 張 2 年產(chǎn) 800 噸土霉素車(chē)間工藝設(shè)計(jì) 摘摘 要要： 土霉素是一種四環(huán)類(lèi)廣譜抗生素，有一定副作用。目前，中國(guó)已成 為世界上最大的土霉素生產(chǎn)國(guó)，占 70%。目前我國(guó)畜用土霉素需求量很大。本 次設(shè)計(jì)為生產(chǎn)規(guī)模 800 噸/年的土霉素車(chē)間。土霉素是微生物發(fā)酵產(chǎn)物，目前國(guó) 內(nèi)土霉素提取工藝為用草酸(或磷酸)做酸化劑調(diào)節(jié) ph 值,利用黃血鹽-硫酸鋅作 凈化劑協(xié)同去除蛋白質(zhì)等高分子雜質(zhì),然后用 122#樹(shù)脂脫色進(jìn)一步凈化土霉素濾 液,最后調(diào) ph 至 4.8 左右結(jié)晶得到土霉素堿產(chǎn)品。本次設(shè)計(jì)也按照這個(gè)工藝流 程，分為

2、三級(jí)發(fā)酵、酸化、過(guò)濾、脫色、結(jié)晶、干燥等。 設(shè)計(jì)中借鑒了實(shí)際發(fā)酵車(chē)間的布置，設(shè)計(jì)為 3 層車(chē)間，共安裝 5 個(gè)發(fā) 酵罐，1 個(gè)酸化罐，2 個(gè)二級(jí)種子罐，1 個(gè)一級(jí)種子罐，1 個(gè)通氨罐，2 個(gè)補(bǔ)料 罐，1 個(gè)板框過(guò)濾器，1 個(gè)結(jié)晶罐，脫色罐，噴霧式干燥器等等相關(guān)設(shè)備。 目目 錄錄 第第 1 章章 緒論 第 1.1 節(jié) 引言 第 1.2 節(jié) 設(shè)計(jì)目標(biāo)任務(wù) 第 1.3 節(jié) 本次設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 第第 2 章章 工藝流程設(shè)計(jì)工藝流程設(shè)計(jì) 第 2.1 節(jié) 土霉素生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)介 第 2.2 節(jié) 土霉素生產(chǎn)總工藝流程圖 第第 3 章章 物料衡算物料衡算 第 3.1 節(jié)土霉素總物料衡算 第 3.2 節(jié)土霉素發(fā)

3、酵工序物料衡算 3 第 3.3 節(jié)土霉素酸化稀釋過(guò)濾工序物料衡算 第 3.4 節(jié) 土霉素脫色結(jié)晶工序物料衡算 第 3.5 節(jié) 土霉素干燥工序物料衡算 第第 4 章章 設(shè)備選型設(shè)備選型 第 4.1 節(jié) 發(fā)酵罐 第 4.2 節(jié) 二級(jí)種子罐 第 4.3 節(jié) 一級(jí)種子罐 第 4.4 節(jié) 氨水儲(chǔ)罐 第 4.5 節(jié) 全料罐 第 4.6 節(jié) 稀料罐 第 4.7 節(jié) 儲(chǔ)酸罐 第 4.8 節(jié) 酸化罐 第 4.9 節(jié) 稀釋罐 第 4.10 節(jié)板框過(guò)濾機(jī) 第 4.11 節(jié)脫色罐 第 4.12 節(jié)結(jié)晶罐 第 4.13 節(jié)干燥器 第第 5 章章 管道設(shè)計(jì)管道設(shè)計(jì) 5.1 發(fā)酵罐(三級(jí)罐)的接管設(shè)計(jì) 5.2 酸化設(shè)備的流

4、體輸送 5.3 稀釋設(shè)備的流體輸送 5.4 板框過(guò)濾設(shè)備的輸送 4 5.5 脫色工段的流體輸送 5.6 結(jié)晶過(guò)程的流體輸送 5.7 管道匯總表 第第 6 章章 車(chē)間布置：車(chē)間布置： 第 7 章結(jié)論 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 第一章第一章 緒論緒論 1.1 引言： 土霉素 terramycin (oxytetracycline)是四環(huán)類(lèi)抗生素，其在結(jié)構(gòu) 上含有四并苯的基本母核，隨環(huán)上取代基的不同或位置的不同而構(gòu)成不同種 類(lèi)的四環(huán)素類(lèi)抗生素。 分子式如圖一所示，化學(xué)名： 6-甲基-4-（二甲氨基 ）-3,5,6,10,12,12a-六羥基-1,11 二氧代-1,4,4a,5,5a,6，11,12a-八氫-

5、2-并四苯 甲酰胺。 土霉素屬四環(huán)素類(lèi)抗生素，廣譜抑菌劑。許多立克次體屬、支原體屬、 衣原體屬、螺旋體對(duì)其敏感。其他如放線(xiàn)菌屬、炭疽桿菌、單核細(xì)胞增多性李 斯特菌、梭狀芽孢桿菌、奴卡菌屬、弧菌、布魯菌屬、彎曲桿菌、耶爾森菌等 亦較敏感。臨床上用于治療上呼吸道感染 胃腸道感染 斑疹傷寒恙蟲(chóng)病等。 oh h ch3 o oh oh oh o n(ch3)2 conh2 圖一 土霉素分子式 5 常見(jiàn)副作用有：肝臟、腎臟毒性，中樞神經(jīng)系統(tǒng)毒性，斑丘疹和紅 斑等過(guò)敏反應(yīng)，長(zhǎng)期使用可 致牙齒產(chǎn)生不同程度的變色黃染、牙釉質(zhì)發(fā)育不 良及齲齒（俗稱(chēng)四環(huán)素牙）， b 族維生素缺乏等。 由于土霉素的廣泛應(yīng)用，臨床常

6、見(jiàn)病原菌對(duì)土霉素素耐藥現(xiàn)象嚴(yán)重， 并且由于其副作用嚴(yán)重，現(xiàn)在臨床上多用于獸用藥 1.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)任務(wù) 請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)年產(chǎn) 800 噸（成品含量： 99% ）土霉素工廠設(shè) 計(jì) 一、基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 設(shè)計(jì)年產(chǎn)量 m = 800t/a 成品效價(jià) ud = 1000 單位/毫克 年平均發(fā)酵水平 uf = 35000 單位/毫升 年工作日 m = 315 d/a 1、發(fā)酵基礎(chǔ)工藝參數(shù) 土霉素的發(fā)酵周期 t 為 184 小時(shí)，輔助時(shí)間為 10 小時(shí)， 發(fā)酵中罐周期為 44 小時(shí)，輔助時(shí)間 4 小時(shí) 發(fā)酵周期為 35 小時(shí)，輔助時(shí)間 3 小時(shí) 接種比為 20%，液體損失率為 15% 大罐一個(gè)發(fā)酵周期內(nèi)所需全料的量為：32m

7、3 大罐一個(gè)發(fā)酵周期內(nèi)所需稀料的量為：17m3 逃液、蒸發(fā)、取樣、放罐損失總計(jì)為總料液的 15% 大、中、小罐通氣量分別為 2.0、1.5、0.65（每分鐘內(nèi)單位 體積發(fā)酵液通入的空氣的量） 氨氮的利用情況，培養(yǎng) 20-40 小時(shí)，每 4 小時(shí)補(bǔ)一次,每次 10-15l，控氨水平在 45mg/100ml 以上 培養(yǎng)基配比： 小罐中罐大罐全 料 稀料 組成配比 （%） 配比（%）配比 （%） 配比 （% ） 配比 （%） 黃豆餅粉3.02.53.03.53.0 6 淀粉2.52.58.06.53.0 氯化鈉0.40.360.20.4 碳酸鈣0.60.41.10.40.4 磷酸二氫鉀0.0050.

8、003 磷酸氫二鉀0.0050.003 植物油42.670.41 2、提取基本工藝參數(shù) 名稱(chēng)參數(shù)名稱(chēng)參數(shù) 脫色崗位收率99.24%發(fā)酵液效價(jià)35000u/ml 結(jié)晶干燥崗位收率86%濾液效價(jià)11000u/ml 過(guò)濾崗位收率116%母液效價(jià)1370u/ml 總收率99%濕晶體含水量30% 發(fā)酵液密度1.58kg/l酸化液中草酸含量2.3% g/ml 濾液密度1.02kg/l酸化加黃血鹽量0.25% g/ml 20%氨水密度0.92kg/l酸化加硫酸鋅量0.18% g/ml 氨水加量12%成品含水量1.5% 脫色保留時(shí)間30-50 分鐘酸化加水量230%v/v 濾液通過(guò)樹(shù)脂罐的線(xiàn)速度控制在 0.0

9、01-0.002m /s 3.土霉素提取操作工藝參數(shù)一覽表 名稱(chēng)反應(yīng)時(shí)間( + 、 、) /h 裝料系數(shù) 酸化稀釋40.70 結(jié)晶80.70 1.3 本設(shè)計(jì)基本內(nèi)容 1.3.1 工藝流程設(shè)計(jì) 7 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，查閱有關(guān)資料、文獻(xiàn)，搜集必要的技術(shù)資料，工藝參數(shù)， 進(jìn)行生產(chǎn)方法的選擇比較，工藝流程與工藝條件確定的論證。簡(jiǎn)述工藝流程。 1.3.2 工藝計(jì)算 物料衡算：每個(gè)工序畫(huà)工藝流程簡(jiǎn)圖，列出所有工藝參數(shù)，計(jì)算，列出衡 算表，發(fā)酵和提取列出物料衡算總表。 熱量衡算：不要求 設(shè)備選型：大、中、小罐、通氨、補(bǔ)料罐的尺寸及數(shù)量；大罐的罐壁、封 頭、攪拌裝置及軸功率。提取工段各工序主要設(shè)備尺寸及數(shù)量。 管

10、道設(shè)計(jì)：大罐主要接管設(shè)計(jì)，提取各種設(shè)備的主要連接管道。 1.3.3 完成初步設(shè)計(jì)階段圖紙：設(shè)備流程圖、車(chē)間平面布置圖。 第二章第二章 工藝流程設(shè)計(jì)工藝流程設(shè)計(jì) 2.1 土霉素生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)介 土霉素是微生物發(fā)酵產(chǎn)物，目前國(guó)內(nèi)土霉素生產(chǎn)工藝主要含發(fā)酵和提 取兩大步。提取工藝為用草酸(或磷酸)做酸化劑調(diào)節(jié) ph 值,利用黃血鹽-硫酸鋅 作凈化劑協(xié)同去除蛋白質(zhì)等高分子雜質(zhì),然后用 122#樹(shù)脂脫色進(jìn)一步凈化土霉素 濾液,最后調(diào) ph 至 4.8 左右結(jié)晶得到土霉素堿產(chǎn)品。本次設(shè)計(jì)也按照這個(gè)工藝 流程，分為三級(jí)發(fā)酵、酸化、過(guò)濾、脫色、結(jié)晶、干燥等。 2.2 土霉素生產(chǎn)總工藝流程圖 土霉素生產(chǎn)總工藝流程

11、圖土霉素生產(chǎn)總工藝流程圖 砂土孢子斜面孢子 孢子培養(yǎng) 36.5 4-5 天天 種子培養(yǎng) 30 38h 0.65v/v/m 一級(jí)種子培養(yǎng)液 種子擴(kuò)大培養(yǎng) 30 48h 1.0v/v/m 二級(jí)種子培養(yǎng)液 發(fā)酵 30 194h 1：2.0v/v/m 補(bǔ)加液氨補(bǔ)加液氨 濕晶體 旋風(fēng)干燥 土霉素堿成品 發(fā)酵液 酸化 2.3%g/ml 草酸調(diào) ph1.75-1.85 znso4 0.18% 黃血鹽 0.23% 酸化液 稀釋 200%v/v 稀釋液 板框過(guò)濾 濾液 樹(shù)脂脫色 122-2 樹(shù)脂 脫色液 結(jié)晶 12%氨水 調(diào) ph4.5-4.6 28-30 結(jié)晶液 分離洗滌 用濾后水淋洗再甩干 8 第三章第三章

12、 物料衡算物料衡算 3.1 總物料衡算 純品土霉素的量：80099% =792 t/a 日產(chǎn)量：792/315= 2.51 t/d 效價(jià)：7921091000 =7.921014 單位/a 土霉素的生產(chǎn)過(guò)程總收率為 99% 則發(fā)酵時(shí)的總效價(jià)：7.921014/99% =81014 單位/a 發(fā)酵液的效價(jià)：35000 單位/ml 發(fā)酵液的體積：81014/35000 =2.291010 ml =2.29104 m3 3.2.1 大罐的物料衡算： 每天發(fā)酵液的體積： 2.29104/315=72.70 m3/d 每天損失的體積： 72.7015%/（1-15%）=12.83 m3/d 加入氨水體積

13、：培養(yǎng) 20-40 小時(shí)，每 4 小時(shí)補(bǔ)一次，每天共 6 次，每次 15l， 共計(jì) 90l，既 0.09 m3/d 大罐一個(gè)發(fā)酵周期內(nèi)所需全料的量：32 m3 ，則一天內(nèi)所需全料： 32/(194/24)=3.96 m3/d 大罐一個(gè)發(fā)酵周期內(nèi)所需稀料的量:17 m3 ，則一天內(nèi)所需稀料料： 17/(194/24)=2.10 m3/d 設(shè)發(fā)酵開(kāi)始的培養(yǎng)基體積為 v，蒸汽帶入的水量按 20%計(jì) 由體積衡算 (v20%+v20%+v+3.96+2.10+0.09) (1-15%)= v發(fā)酵液 發(fā)酵液=72.70m3/d 得培養(yǎng)基體積 v 為 56.70m3/d 則加入的二級(jí)種子液體積： 56.70

14、20%=11.34 m3/d 9 蒸汽帶入水量： 56.7020%=11.34m3/d 因此，每天所需培養(yǎng)基組成的量如下： 黃豆餅粉： 56.703%+3.963.5%+2.103%= 1.903m3/d 淀粉： 56.708%+3.966.5%+2.103%= 4.856m3/d 氯化鈉： 56.700.2%+2.100.4%= 0.1218m3/d 碳酸鈣： 56.701.1%+3.960.4%+2.100.4%=0.6471m3/d 植物油： 56.700.4%+2.101%= 0.24 78m3/d 配料水： 56.70-1.903-4.856-0.1218-0.6471-0.2478

15、=48.92m3/d 表表 1 三級(jí)發(fā)酵物料衡算表三級(jí)發(fā)酵物料衡算表 進(jìn)入發(fā)酵罐的量離開(kāi)發(fā)酵罐的量 項(xiàng)目 體積 （m3/d) 體積（m3/周 期) 項(xiàng)目 體積 （m3/d) 體積（m3/周 期) 二級(jí)種子液11.3491.66 發(fā)酵 液 72.70587.7 蒸汽帶入水 量 11.3491.66損失12.83103.7 培養(yǎng)基56.70458.3 全料量3.9632.01 稀料量2.1016.98 10 氨水0.090.73 總量85.53691.4總量85.53691.4 表表 2 三級(jí)發(fā)酵培養(yǎng)基的組成三級(jí)發(fā)酵培養(yǎng)基的組成 項(xiàng)目體積（m3/d)體積（m3/周期） 黃豆餅粉1.90315.38

16、 淀粉4.85639.25 氯化鈉0.12180.9845 碳酸鈣0.64715.231 植物油0.24782.003 配水量48.92395.4 總56.70458.3 培培 養(yǎng)養(yǎng) 基基 黃豆餅粉 1.9031.903m3 /d 淀粉 4.4.856m3 /d 氯化鈉 0.120.1218m3 /d 碳酸鈣 0.64710.6471 m3 /d 植物油 0.24780.2478m3/d 配料水 48.9248.92m3 /d 發(fā)酵罐 85.5385.53 m3/d二級(jí)種子液 11.34 m3/d 培養(yǎng)基 56.70m3/d 蒸汽帶入水量 11.34 m3/d 全料量 3.96 m3/d 稀料

17、量 2.10 m3/d 液氨 0.09 m3/d 發(fā)酵液 72.70 m3/d 液體損失率為 15% 12.83 m3/d 11 3.2.2 中罐的物料衡算： 設(shè)發(fā)酵開(kāi)始的培養(yǎng)基體積為 v，蒸汽帶入的水量按 20%計(jì)， 由體積衡算： (v20%+v20%+v)(1-15%)= v 二級(jí)種子液 二級(jí)種子液 v 二級(jí)種子液 二級(jí)種子液(1-15%)= v二級(jí)種子液二級(jí)種子液=11.34m3/d v 二級(jí)種子液 二級(jí)種子液=11.34/0.85=13.34 得培養(yǎng)基體積 v 為 11.21 m3 則加入的一級(jí)種子液： 11.2120%=2.242 m3/d 蒸汽帶入水量： 11.2120%=2.24

18、2 m3/d 液體損失 15% 13.340.15=2.001m3/d 接種損失 15% 2.242/(1-15%)-2.242=0.3956 m3/d 總損失量=液體損失+接種損失 2.001+0.3956=2.397m3/d 因此，每天所需培養(yǎng)基組成的量如下： 黃豆餅粉： 11.212.5%=0.2802m3/d 淀粉： 11.212.5%=0.2802m3/d 氯化鈉： 11.210.36%=0.04036 m3/d 碳酸鈣： 11.210.4%=0.04484 m3/d 12 磷酸二氫鉀： 11.210.003%=0.0003363 m3/d 磷酸二氫鉀：磷酸二氫鉀： 11.210.0

19、03%=0.0003363 m3/d 植物油： 11.212.67%=0.2993 m3/d 配料水： 11.21-0.2802-0.2802-0.04036-0.04484-0.0003363-0.0003363-0.2993=10.26 m3/d 表表 3 二級(jí)發(fā)酵物料衡算表（周期為二級(jí)發(fā)酵物料衡算表（周期為 48h 即即 2d） 進(jìn)入發(fā)酵罐的量離開(kāi)發(fā)酵罐的量 項(xiàng)目 體積 （m3/d) 體積（m3/周 期) 項(xiàng)目 體積 （m3/d) 體積（m3/周 期) 一級(jí)種子 液 2.2424.484 二級(jí)種子 液 13.3426.68 帶入水量2.2424.484損失2.3974.794 培養(yǎng)基11

20、.2122.42 總量15.6931.38總量15.6931.38 表表 4 二級(jí)發(fā)酵培養(yǎng)基的組成二級(jí)發(fā)酵培養(yǎng)基的組成 項(xiàng)目體積（m3/d)體積（m3/周期） 黃豆餅粉0.28020.5604 淀粉0.28020.5604 氯化鈉0.040360.08072 碳酸鈣0.044840.08968 植物油0.29930.5986 配水量10.2620.52 磷酸二氫鉀0.00033630.0006726 13 磷酸氫二鉀0.00033630.0006726 總11.2122.42 黃豆餅粉 0.2802 m3 /d 氯化鈉 0.04036 m3 /d 碳酸鈣 0.04484 m3 /d 植物油 0

21、.2993 m3/d 配料水 10.26m3 /d 磷酸二氫鉀 0.0003363m3 /d 磷酸氫二鉀 0.0003363m3 /d 培培 養(yǎng)養(yǎng) 基基 3.2.3 小罐的物料衡算： 設(shè)發(fā)酵開(kāi)始的培養(yǎng)基體積為 v，蒸汽帶入的水量按 20%，斜面孢子體積忽略不 計(jì)，由體積衡算： (v20%+v)(1-15%)= v一級(jí)種子液 一級(jí)種子液 v一級(jí)種子液 一級(jí)種子液(1-15%)= v一級(jí)種子液一級(jí)種子液=2.242m3/d 得培養(yǎng)基體積 v 為 2.586 m3/d 則 蒸汽帶入水量: 2.58620%=0.5172m3/d 發(fā)酵罐 15.6915.69m3/d 一級(jí)種子液 2.242 m3/d

22、培養(yǎng)基 11.21 m3/d 蒸汽帶入水量 2.242 m3/d 二級(jí)種子液 13.34 m3/d 液體損失 15% 2.001m3/d 接種損失 15% 0.3956 m3/d 14 液體損失 15% 2.6380.15=0.3956m3/d 接種損失 15% 2.58620%15%=0.07758 m3/d 總損失量=液體損失+接種損失 0.3956+0.07758=0.4673m3/d 因此，每天所需培養(yǎng)基組成的量如下： 黃豆餅粉： 2.5863%=0.07758 m3/d 淀粉： 2.5862.5%=0.06465 m3/d 氯化鈉： 2.5860.4%=0.01034m3/d 碳酸鈣

23、： 2.5860.6%=0.01552 m3/d 磷酸二氫鉀： 2.5860.005%=0.0001293 m3/d 磷酸氫二鉀： 2.5860.005%=0.0001293m3/d 植物油： 2.5864%=0.1034 m3/d 配料水： 2.586-0.07758-0.06465-0.01034-0.01552-0.0001293-0.0001293-0.1034=2.314 m3/d 表表 5 一級(jí)發(fā)酵物料衡算表（周期一級(jí)發(fā)酵物料衡算表（周期 38/24=1.58d） 進(jìn)入發(fā)酵罐的量離開(kāi)發(fā)酵罐的量 項(xiàng)目 體積 （m3/d) 體積（m3/周 期) 項(xiàng)目 體積 （m3/d) 體積（m3/周

24、 期) 15 培養(yǎng)基2.5864.086 一級(jí)種子 液 2.6384.168 帶入水量0.51720.8172損失0.46730.7383 總量3.1034.903總量3.1034.903 表表 6 一級(jí)培養(yǎng)基的組成（周期一級(jí)培養(yǎng)基的組成（周期 38/24=1.58d） 項(xiàng)目體積（m3/d)體積（m3/周期） 黃豆餅粉0.077580.1226 淀粉0.064650.1021 氯化鈉0.010340.01634 碳酸鈣0.015520.02452 植物油0.10340.1634 配水量2.3143.656 磷酸二氫鉀0.00012930.0002043 磷酸氫二鉀0.00012930.0002

25、043 總2.5864.086 發(fā)酵罐 3.103 m3/d 斜面孢子 培養(yǎng)基 2.586 m3/d 蒸汽帶入水量 0.5172 m3/d 一級(jí)種子液 2.638 m3/d 液體損失 15% 0.3956m3/d 接種損失 15% 0.07758 m3/d 總損失=0.39+0.07=0.4673 16 黃豆餅粉 0.07758 m3 /d 淀粉 0.06465 m3 /d 氯化鈉 0.01034 m3 /d 碳酸鈣 0.01552 m3 /d 植物油 0.1034 m3/d 配料水 2.314m3 /d 磷酸二氫鉀 0.0001293m3 /d 磷酸氫二鉀 0.0001293m3 /d 培培

26、 養(yǎng)養(yǎng) 基基 3.3 酸化稀釋過(guò)濾工序物料衡算： 發(fā)酵液效價(jià)：35000u/ml 濾液效價(jià)：11000u/ml 由效價(jià)守恒得濾液的體積：72.70106350001.16/11000106=268.33 m3 濾液：268.331031.02=273.70t 每天/ t 草酸：72.701032.3%10-3= 1.67 黃血鹽：72.701030.75%10-3= 0.545 硫酸鋅：72.701030.18%10-3= 0.13 水：72.702.3= 167.21 發(fā)酵液：72.701031.58= 114.87 總： 284.43 表 3-3 酸化稀釋過(guò)濾工藝物料衡算表 酸化過(guò)濾前酸化

27、過(guò)濾后 項(xiàng)目質(zhì)量 （t/d） 質(zhì)量(t/周期)項(xiàng)目質(zhì)量 （t/d） 質(zhì)量(t/周期)） 草酸 1.6713.50 濾液 273.702212.41 黃血鹽 0.5454.41 菌絲 10.7386.73 硫酸鋅 0.131.05 水 167.211351.61 發(fā)酵液 114.87928.53 17 總量 284.432299.14 總量 284.432299.14 酸酸 化化 稀稀 釋釋 過(guò)過(guò) 濾濾 草 酸 1.67 t/d 黃血鹽 0.545 t/d 硫酸鋅 0.13 t/d 水 167.21t/d 發(fā)酵液 114.87t/d 菌絲 10.73t/d 濾液 273.70 t 3.4 脫色結(jié)

28、晶工序物料衡算： 母液效價(jià)：1370u/ml 氨水加量：12% 由效價(jià)守恒得母液體積： 72.701063500099.24%116%（1-86%）/1370106=299.33 m3 氨水：273.7012%=32.84t 濕晶體：3.53t/d 母液：273.70+32.84-3.53=303.01t/d 表 3-2 脫色提取工序物料衡算表 脫色提取前脫后色提取 項(xiàng)目質(zhì)量 （t/d） 質(zhì)量(t/周期)項(xiàng)目質(zhì)量 （t/d） 質(zhì)量(t/周期) 濾液 273.702212.41 母液 303.012449.33 氨水 32.84265.46 濕晶體 3.5328.54 總量 306.542247

29、7.87 總量 306.542477.87 脫色提取脫色提取 濾 液 273.70t/d 氨 水 32.84t/d 母 液 303.01t/d 濕晶體 3.53t/d 18 3.5 干燥工序物料衡算： 干晶體重：800（1-1.5% ）=788 t/a 濕晶含水量：w1=30%/(1-30%) =0.43 干晶含水量：w2=1.5%/(1-1.5%) =0.02 應(yīng)除去的水分：788（0.43-0.02）=323.08 t/a 濕晶體的量：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 項(xiàng)目質(zhì)量 t/a質(zhì)量 t/d項(xiàng)目質(zhì)量 t/a質(zhì)量 t/d 濕晶

30、體的量1111.08 3.53 干晶體的量 7882.51 除去的水分 323.081.02 總量1111.08 3.53 總量1111.08 3.53 濕晶體 3.53t/d 干干 燥燥 干晶體 2.51t/d 水分 1.02t/d 第四章第四章 設(shè)備選型設(shè)備選型 4.1 三級(jí)發(fā)酵罐 發(fā)酵罐的選型 選用機(jī)械渦輪攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐。 生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定 發(fā)酵罐容積的確定： 選用 200m3罐，全容積為 230m3 生產(chǎn)能力的計(jì)算： 選用公稱(chēng)容積為 200 m3的發(fā)酵罐，裝料系數(shù)為 0.7,那么該罐生產(chǎn)土霉素的能力 為: 2000.7=140 (m3) 由前面的物料衡算中，已知年產(chǎn) 800

31、噸土霉素的工廠,日產(chǎn) 72.70 m3的土霉素。 19 發(fā)酵的操作時(shí)間需要 194h(其中發(fā)酵時(shí)間 184h),這樣生產(chǎn)需要的發(fā)酵罐應(yīng)為： n=72.70/140194/24=4.20 （罐） 取整后需 5 臺(tái) 每日投（放）罐次為： 72.70/140=0.52 (罐) 設(shè)備容積的計(jì)算： 由前面的物料衡算中，已知年產(chǎn) 800 噸土霉素的工廠,日產(chǎn) 72.70 m3的土霉 素，每天的發(fā)酵液的量：v0=72.70 (m3/d) 所需設(shè)備總?cè)莘e： v=72.70194/(240.7)= 839.51(m3) 查表公稱(chēng)容積為 200 m3的發(fā)酵罐，總?cè)莘e為 230m3。 則 5 臺(tái)發(fā)酵罐的總?cè)莘e為：

32、2305=1150 m3839.51 m3,可滿(mǎn)足需要 主要尺寸 公稱(chēng)容 積 vn(m3 ) 罐內(nèi)徑 d(mm ） 圓筒高 h0(mm) 封頭 高 h0(m m) 罐體總 高 h(mm) 不計(jì) 上封 頭容 積(m3) 全容 積(m3) 攪拌 器直 徑 d(mm ) 攪拌 轉(zhuǎn)速 n(r/mi n) 電動(dòng)機(jī) 功率 n(kw) 2005000100001300126002232301700150230 攪拌軸功率（見(jiàn)上表） 4.2 二級(jí)種子罐 選型 : 選擇機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐 容積和數(shù)量的確定 由前面的物料衡算中，已知年產(chǎn) 800 噸土霉素的工廠,日產(chǎn) 11.34 m3 的二級(jí)種子液。 20 所以選

33、用公稱(chēng)容積為 50 m3 的二級(jí)種子罐，裝料系數(shù)為 0.7,那么該罐生產(chǎn)的能 力為: 500.7=35(m3) 發(fā)酵的操作時(shí)間需要 48(其中發(fā)酵時(shí)間 44h),這樣生產(chǎn)需要的二級(jí)種子罐應(yīng)為： n=11.34/3548/24=0.648（罐） 取整后需 1 臺(tái) 每日投（放）罐次為： 11.34/35=0.324 (罐) 設(shè)備容積的計(jì)算： 由前面的物料衡算中，已知年產(chǎn) 800 噸土霉素的工廠,日產(chǎn) 11.34m3 的二級(jí) 種子液，每天的種子液的量：v0=11.34(m3/d) 所需設(shè)備總?cè)莘e： v=11.3448/(240.7)= 32.40(m3) 查表公稱(chēng)容積為 50 m3 的發(fā)酵罐，總?cè)莘e

34、為 55.2m3。 則 1 臺(tái)二級(jí)種子罐的總?cè)莘e為： 55.2m332.4m3,可滿(mǎn)足需要 4.3 一級(jí)種子罐: 選型 : 選擇機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐 容積和數(shù)量的確定 由前面的物料衡算中，已知年產(chǎn) 800 噸土霉素的工廠,日產(chǎn) 2.242 m3 的一級(jí)種子液。 所以選用公稱(chēng)容積為 5m3 的二一級(jí)種子罐，裝料系數(shù)為 0.7,那么該罐生產(chǎn)的能 力為: 50.7=3.5(m3) 發(fā)酵的操作時(shí)間需要 38(其中發(fā)酵時(shí)間 35h),這樣生產(chǎn)需要的二級(jí)種子罐應(yīng)為： n=2.242/3.538/24=1.014（罐） 取整后需 2 臺(tái) 21 每日投（放）罐次為： 2.242/3.5=0.640 (罐) 設(shè)備

35、容積的計(jì)算： 由前面的物料衡算中，已知年產(chǎn) 800 噸土霉素的工廠,日產(chǎn) 2.242m3 的二級(jí)種子 液，每天的種子液的量：v0=2.242(m3/d) 所需設(shè)備總?cè)莘e： v=2.24238/(240.7)= 5.07(m3) 查表公稱(chēng)容積為 5m3 的發(fā)酵罐，總?cè)莘e為 6.27m3。 則 2 臺(tái)二級(jí)種子罐的總?cè)莘e為： 6.272=12.54m35.07m3,可滿(mǎn)足需要 44 通氨罐: 每罐三級(jí)發(fā)酵需要 0.09m3 的液氨，且有 5 個(gè)發(fā)酵罐均連續(xù)操作，考慮裝料系數(shù) 為 0.7，0.09*5/0.7=0.64m3，故選取公稱(chēng)容積為 1m3 的罐一個(gè)。 4.5 全料罐: 每罐三級(jí)發(fā)酵需要 32

36、m3 的全料，且有 5 個(gè)發(fā)酵罐均連續(xù)操作，考慮裝料系數(shù)為 0.7，32*5/0.7=228.57 m3 故選用公稱(chēng)容積為 50m3 的儲(chǔ)罐，故選取 5 個(gè)全料罐。 4.6 稀料罐: 每個(gè)三級(jí)發(fā)酵罐需要 17m3 的稀料，且有 5 個(gè)發(fā)酵罐均連續(xù)操作，考慮裝料系數(shù) 為 0.7，17*5/0.7=121.43 m3，故選取公稱(chēng)容積為 50 m3 的儲(chǔ)罐 3 個(gè)。 4.7 儲(chǔ)酸罐 每天產(chǎn)生發(fā)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 為 1.653kg/l，則可推算出體積為 1.01m3，考慮裝料系數(shù)為 0.7，實(shí)際體積為 1.43m3，則選擇公稱(chēng)容積為 2.

37、5m3 的儲(chǔ)液罐即可滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。酸化稀釋共需 4 小時(shí)，屬間歇操作，因此一個(gè)罐可以滿(mǎn)足 6 大罐的需要，即每天工作 4 小時(shí) 4.8 酸化罐: 酸化罐中包含原料發(fā)酵液和加入的酸液，總體為 72.70m3，考慮到裝料系數(shù)為 0.7，則實(shí)際需要的罐體積為 103.85m3，因此，選用 2 個(gè)公稱(chēng)容積為 50m3 的酸 22 化罐即可滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。 4.9 稀釋罐: 在稀釋的過(guò)程中加入兩倍體積的水，使得酸化液的體積變?yōu)?218.1m3，考慮裝 料系數(shù)為 0.7，則實(shí)際需要的罐體積為 311.6m3，因此，選取公稱(chēng)容積為 75m3 的罐 5 個(gè)，可滿(mǎn)足每天生產(chǎn)一批的要求。 4.10 板框過(guò)濾機(jī)板框過(guò)

38、濾機(jī); 處理液密度=32.84t/218.1m3=0.150t/m3，處理時(shí)間取 30min，板框壓濾機(jī)處理能 力： ，)/( 2.436 60*30 1.218*36003600 3 hm t v q m=436.2*0.150=65.43t 因此選用如下設(shè)備，因考慮到兩級(jí)脫色，故選 2 臺(tái)： 型號(hào)型號(hào)過(guò)濾面積過(guò)濾面積 /m2 濾板數(shù)量濾板數(shù)量 /pcs 濾框面濾框面 積積/m2 最大工作最大工作 壓力壓力 /mpa 處理能力處理能力/t質(zhì)量質(zhì)量/t larox-pf 96 9616961.67073 4.11 脫色罐脫色罐: 脫色保留時(shí)間 30-50 分鐘，取 40min，液通過(guò)樹(shù)脂罐的線(xiàn)

39、速度控制在 0.001- 0.002m/s，取 0.0015m/s，則物料在罐內(nèi)停留的距離即 0.0015*40*60=3.6m，考 慮裝料系數(shù) 0.7，則 3.6/0.7=5.14m，因此選取罐體高度超過(guò) 5.14m 的罐即可。 因此，選取公稱(chēng)容積 50m3的儲(chǔ)液罐,其罐內(nèi)部圓筒高度為 6m。 液氨儲(chǔ)罐 加入的液氨體積為 35.04 m3，考慮裝料系數(shù)為 0.7，實(shí)際需要體積為 50.06m3， 則選用公稱(chēng)容積為 50m3的儲(chǔ)液罐即可滿(mǎn)足要求，結(jié)晶時(shí)間為 8 小時(shí)，屬間歇操 作，則每天只一次，因此只需 1 個(gè)罐。 4.12 結(jié)晶罐結(jié)晶罐: 采用三級(jí)連續(xù)結(jié)晶，設(shè)三級(jí)罐的總體積為 v v/(v

40、處理量/24)8 23 v 處理量 291.97 m3，則 v97.32 m3 為了晶核的形成和形成晶體的飽滿(mǎn)，三級(jí)罐應(yīng)依次由小到大 則分別選擇 公稱(chēng)容積為 5m3 10m3 100m3的三個(gè)罐串聯(lián)即可滿(mǎn)足要求。 4.13 干燥器干燥器: 每天生產(chǎn)濕晶體重量 3.53t，干晶體重量 2.51t，則須除去水分 1.02t，每小時(shí)處 理量為 1.02/24=42.5kg，因此選用蒸發(fā)水分為 50kg/h 的脈沖旋風(fēng)式氣流干燥器， 具體參數(shù)見(jiàn)下表 型號(hào)型號(hào)蒸發(fā)水分蒸發(fā)水分/(kg/h)裝機(jī)功率裝機(jī)功率/kw占地面積占地面積/m2高度高度/m xqg50507178 4.14 車(chē)間設(shè)備一覽表車(chē)間設(shè)備一

41、覽表 設(shè)備名稱(chēng)設(shè)備名稱(chēng)所屬車(chē)間所屬車(chē)間數(shù)量數(shù)量型號(hào)型號(hào) 一級(jí)種子罐一級(jí)種子罐發(fā)酵車(chē)間7公稱(chēng)容積 5m3 1500 二級(jí)種子罐二級(jí)種子罐發(fā)酵車(chē)間5公稱(chēng)容積 50m3 3100 三級(jí)發(fā)酵罐三級(jí)發(fā)酵罐發(fā)酵車(chē)間3公稱(chēng)容積 200m3 4600 通氨罐通氨罐發(fā)酵車(chē)間1公稱(chēng)容積 1m3 900 補(bǔ)料罐補(bǔ)料罐(全料罐全料罐)發(fā)酵車(chē)間4公稱(chēng)容積 50 m3 3100 補(bǔ)料罐補(bǔ)料罐(稀料罐稀料罐)發(fā)酵車(chē)間2公稱(chēng)容積 50 m3 3100 酸化反應(yīng)罐酸化反應(yīng)罐酸化過(guò)濾車(chē) 間 1公稱(chēng)容積 50 m3 3100 酸化儲(chǔ)罐酸化儲(chǔ)罐酸化過(guò)濾車(chē) 間 1公稱(chēng)容積 2.5m3 1200 稀釋罐稀釋罐酸化過(guò)濾車(chē) 間 3公稱(chēng)容積

42、75 m3 3200 板框過(guò)濾機(jī)板框過(guò)濾機(jī)酸化過(guò)濾車(chē) 間 2larox-pf 96 過(guò)濾面積 96m2 脫色罐脫色罐脫色結(jié)晶車(chē) 間 1公稱(chēng)容積 50 m3 3400 1 5 2 1 5 3 2 1 5 2 1 24 液氨儲(chǔ)罐液氨儲(chǔ)罐脫色結(jié)晶車(chē) 間 1公稱(chēng)容積 50 m3 3400 結(jié)晶罐結(jié)晶罐脫色結(jié)晶車(chē) 間 3公稱(chēng)容積分別為 5m3、10m3、100m3 旋風(fēng)干燥器旋風(fēng)干燥器干燥車(chē)間1xqg50，蒸發(fā)水分 50kg/h 第五章：管道設(shè)計(jì) 5.1 發(fā)酵罐(三級(jí)罐)的接管設(shè)計(jì): 冷卻面積的計(jì)算： 按發(fā)酵生成熱高峰、一年中最熱的半個(gè)月的氣溫、冷卻水可能到最高溫的條件 下，設(shè)計(jì)冷卻面積。取 qmax=

43、4.186000 kj/( m3 h) 采用豎式列管式換熱器，取經(jīng)驗(yàn)值 k=4.18500 kj/( m3 h) tm=（t1-t2）/(lnt1/t2)=(12-5)/(ln12/5)=8 () 每天裝 0.52 罐，每罐實(shí)際裝液量為: 72.70/0.52=139.81 (m3) 換熱面積:f=4.186000139.81/(4.185008)=209.71 (m3) 設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì) 1).空氣分布器：?jiǎn)喂芡L(fēng) 2).擋板：不設(shè)擋板 3).密封方式：機(jī)械密封 4).冷卻管布置 a) 最高熱負(fù)荷下的耗水量： w=4.186000139.81/(4.18（27-20） ） =1.19610

44、5 （kg/h）=33.29(kg/s) 則冷卻水體積流量為 w=0.03329m3/s，取冷卻水在豎直蛇管中的流速為 v=1m/s,冷 卻管總截面積: s總=0.03329/1=0.03329 (m2) 進(jìn)水總管直徑 d總 2= s 總/0.785,解出 d總=0.2059 （m） 1 3 1 25 b) 冷卻管組數(shù)和管徑 設(shè)冷卻管徑為 d0，組數(shù)為 n 則：s總=0.7850 nd02，根據(jù)本罐情況，取 n=8，求 出管徑： d0=0.073 （m） 查表取 893.5 無(wú)縫鋼管，d內(nèi)=82mm，d內(nèi)d0，可滿(mǎn)足要求，d平均=86 mm。 取豎蛇管端部 u 型彎管曲率半徑為 250 mm，

45、則兩直管距離為 500 mm， 兩端彎管總長(zhǎng)度：l0=d=3.14500=1570 mm c) 冷卻管總長(zhǎng)度 l 計(jì)算 已知冷卻總面積 f=209.71m2，無(wú)縫鋼管 893.5 每米冷卻面積為： f0=3.140.0861=0.2700（m2） 則冷卻管總長(zhǎng)度： l=209.71/0.27=776.7（m） 冷卻管體積：v=0.7850.0862776.7=4.51(m3) d) 每組管長(zhǎng) l0和管組高度 每組管長(zhǎng):l0= l/n=776.7/8=97.08 (m) 另需連接管 8m：l實(shí)際=l+8=784.7（m） 可排豎直蛇管的高度，設(shè)為靜液面高度，下部可伸入封頭 250mm。設(shè)發(fā)酵罐內(nèi)

46、 附件占體積為 0.5 m3，則： v總=v液+v管+v附件=（784.7/8）+4.49+0.5=103.1 (m3) 筒體部分液深：（v總-v封）/s截=（103.1-17）/(0.78552)=4.387(m) 豎直蛇管總高:h管=4.387+0.5=4.887（m） 又兩端彎管總長(zhǎng)： l0=1570 mm，兩端彎管總高為 500mm 則直管部分高度： h=h管-500=5190 （mm） 則一圈管長(zhǎng)：l=2h+ l0=25190+1570=11950(mm) e) 每組管子圈數(shù) n0 n0= l0/l=97.08/11.95=8.124 (圈) 管間距為：2.5d外=2.50.089=

47、0.23 (m) 豎蛇管與罐壁的最小距離為 0.2m，可算出與攪拌器的距離為 0.23m0.2m，在允 許范圍內(nèi)。 作圖表明，各組冷卻管相互無(wú)影響。如發(fā)現(xiàn)無(wú)法排下這么多冷卻管，可考慮增 大管徑，或增加冷卻管組數(shù) 26 f) 校核冷卻管傳熱面積 f實(shí)=d平均l實(shí)際=3.140.086784.7=211.9 （m2） f實(shí)f，可滿(mǎn)足要求。 設(shè)備材料的選擇： 優(yōu)先考慮滿(mǎn)足工藝要求，其次是經(jīng)濟(jì)性。本設(shè)計(jì)選 a3鋼，以降低設(shè)備費(fèi)用。 接管設(shè)計(jì)： a) 接管長(zhǎng)度 h 設(shè)計(jì) 管直徑的大小和有無(wú)保溫層，一般取 100200mm。 b) 接管直徑的確定 按排料管（也是通風(fēng)管）為例計(jì)算其管徑。發(fā)酵罐裝料 140m

48、3，2h 之內(nèi)排空， 物料體積流量：q=140/3600/2=0.02 (m3/s) 發(fā)酵液流速取 v=1m/s 排料管截面積：s料=q/v=0.02/1=0.02 (m2) 管徑 d：d2= s料/0.785,解出 d=0.16 （m）=160 mm 取無(wú)縫鋼管 21925，其內(nèi)徑 169mm160mm，適用。 按通風(fēng)管計(jì)算，通風(fēng)比 2vvm(0.1mpa，20) 通風(fēng)量：q=1402=280(m3/min)=4.7（m3/s） 折算到工作狀態(tài)(0.35mpa，30)下的風(fēng)量： qf=4.70.1（273+30）/(0.35(273+20)=1.4（m3/s） 取風(fēng)速：v=25 m/s 則通

49、風(fēng)管截面積： sf= qf/v=1.4/25=0.056 (m2) 則通風(fēng)管徑：df2=sf/0.785,解出 df=0.27 （m） 因通風(fēng)管也是排料管，故取 21925 無(wú)縫鋼管。 排料時(shí)間復(fù)核 ：物料流量 q=0.02 m3/s，流速 v=1m/s， 管道截面積：s=0.7850.1692=0.022(m2) 相應(yīng)流量比：p=q/sv=0.02/(0.0221)=0.9 倍 排料時(shí)間：t=20.9=1.8（h） 支座選擇：裙式支座 5.2 酸化設(shè)備的流體輸送：酸化設(shè)備的流體輸送： 27 酸化液進(jìn)料管即采用發(fā)酵液的排空管不銹鋼焊接鋼管 1335。 酸化液排出的體積近似認(rèn)為與發(fā)酵液相等，即

50、72.70m3，酸化罐裝料 102m3，發(fā) 酵液體積 72.70m3，2h 之內(nèi)排空，物料體積流量 smq/10*09.10 23600 70.72 33 發(fā)酵液流速取 v=1m/s，排料管截面積 23 3 料 10*09.10 1 10*09.10 m v q s 管徑m s d11.0 785.0 10*09.10 785.0 3 料 取不銹鋼焊接鋼管 1335，其內(nèi)徑 123mm110mm，適用。 5.3 稀釋設(shè)備的流體輸送稀釋設(shè)備的流體輸送 稀釋罐進(jìn)料管即采用酸化罐的排空管不銹鋼焊接鋼管 1335 稀釋液的體積為 218.1m3，采用三個(gè)酸化罐，即每個(gè)罐內(nèi)液體的體積為 72.70 m3

51、，裝料 102m3，2h 之內(nèi)排空，物料體積流量 smq/10*09.1 23600 70.72 32 發(fā)酵液流速取 v=1m/s，排料管截面積 22 2 料 10*09.1 1 10*09.1 m v q s 管徑m s d11.0 785.0 10*09.1 785.0 2 料 取不銹鋼焊接鋼管 1335，其內(nèi)徑 123mm110mm，適用。 5.4 板框過(guò)濾設(shè)備的輸送板框過(guò)濾設(shè)備的輸送: 進(jìn)入板框過(guò)濾機(jī)的管道與稀釋液流出的管道相同，不銹鋼焊接鋼管 1335。 經(jīng)板框過(guò)濾后，由濾液效價(jià)可知體積為 268.91m3，處理時(shí)間 30min 物料體積流量 smq/15 . 0 5 . 03600

52、 268.91 3 發(fā)酵液流速取 v=1m/s，排料管截面積 28 2 15 . 0 1 15 . 0 m v q s 料 管徑 m s d438. 0 785 . 0 15. 0 785 . 0 料 故選用不銹鋼焊接鋼管取 4505，其內(nèi)徑 440mm438mm。 5.5 脫色工段的流體輸送脫色工段的流體輸送: 進(jìn)入脫色罐的管道與板框過(guò)濾流出的管道相同，不銹鋼焊接鋼管 4505。 流出脫色罐的管道 v=291.97m3，操作時(shí)間為 40min， 物料體積流量 smq/12 . 0 )60/40(3600 291.97 3 發(fā)酵液流速取 v=1m/s，排料管截面積 2 12 . 0 1 12

53、. 0 m v q s 料 管徑 m s d39. 0 785 . 0 12. 0 785. 0 料 故選用不銹鋼焊接鋼管取 4505，其內(nèi)徑 440mm390mm。 5.6 結(jié)晶過(guò)程的流體輸送結(jié)晶過(guò)程的流體輸送 液氨的輸送 需要加入的液氨體積為 35.04m3，結(jié)晶的停留時(shí)間為 8 小時(shí)，物料體積流量 smq/10*2 . 1 83600 04.35 33 發(fā)酵液流速取 v=1m/s，排料管截面積 23 3 10*2 . 1 1 10*2 . 1 m v q s 料 管徑 m s d039 . 0 785 . 0 10*2 . 1 785 . 0 3 料 取不銹鋼焊接鋼管 452.5，其內(nèi)徑 40mm39mm，適用 結(jié)晶罐之間的流體輸送 結(jié)晶總處理體積為 291.97 m3，結(jié)晶的停留時(shí)間為 8 小時(shí)，物料體積流量 29 smq/01 . 0 83600 291.97 3 發(fā)酵液流速取 v=1m/s，排料管截面積 2 01 . 0 1 01. 0 m v q s 料 管徑 m s d113. 0 785 . 0 01. 0 785 . 0 料 取不銹鋼焊接鋼管 1335，其內(nèi)徑 123mm113mm，適用。 干燥條件 混合氣體由 45oc 加熱到 150oc，噴霧干燥器進(jìn)口溫度 150 oc，噴霧干燥 器出口溫度 110 oc，物料出口溫度 60