800噸土霉素車間工藝設計

PAGE11課程設計題目：年產(chǎn)800噸土霉素工廠設計設計內(nèi)容30頁圖紙4張指導老師：周學生姓名：李學號：200882077所在班級：生實0801摘要:土霉素是一種四環(huán)類廣譜抗生素,有一定副作用.目前，中國已成為世界上最大的土霉素生產(chǎn)國，占70％。目前我國畜用土霉素需求量很大。本次設計為生產(chǎn)規(guī)模800噸/年的土霉素車間。土霉素是微生物發(fā)酵產(chǎn)物，目前國內(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＃樹脂脫色進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。本次設計也按照這個工藝流程，分為三級發(fā)酵、酸化、過濾、脫色、結(jié)晶、干燥等。設計中借鑒了實際發(fā)酵車間的布置，設計為3層車間，共安裝5個發(fā)酵罐，1個酸化罐，2個二級種子罐,1個一級種子罐，1個通氨罐，2個補料罐，1個板框過濾器，1個結(jié)晶罐，脫色罐，噴霧式干燥器等等相關設備。目錄第1章TOC\o”1-3”\h\z\u緒論第1.1節(jié)引言第1.2節(jié)設計目標任務第1。3節(jié)本次設計的基本內(nèi)容HYPERLINK\l”_Toc230059979”第2章工藝流程設計第2。1節(jié)土霉素生產(chǎn)工藝流程簡介HYPERLINK\l”_Toc230059986”第2。2節(jié)土霉素生產(chǎn)總工藝流程圖HYPERLINK\l”_Toc230059992”第3章物料衡算_Toc230059998”第3.2節(jié)土霉素發(fā)酵工序物料衡算第3。5節(jié)土霉素干燥工序物料衡算_Toc230060016"第4。1節(jié)發(fā)酵罐HYPERLINK\l”_Toc230060017”第4。2節(jié)二級種子罐HYPERLINK\l”_Toc230060018”第4.3節(jié)一級種子罐第4.4節(jié)氨水儲罐_Toc230060022”第4.6節(jié)稀料罐_Toc230060042”第4.8節(jié)酸化罐第4.9節(jié)稀釋罐第4。10節(jié)板框過濾機第4。11節(jié)脫色罐第4。12節(jié)結(jié)晶罐第4。13節(jié)干燥器HYPERLINK\l”_Toc230060066"第5章管道設計5.1發(fā)酵罐（三級罐）的接管設計5.2酸化設備的流體輸送 5。3稀釋設備的流體輸送 5.4板框過濾設備的輸送 5.5脫色工段的流體輸送 5。6結(jié)晶過程的流體輸送 5.7管道匯總表第6章車間布置：第7章結(jié)論參考文獻第一章緒論1。1引言：土霉素Terramycin（Oxytetracycline）是四環(huán)類抗生素，其在結(jié)構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成不同種類的四環(huán)素類抗生素。分子式如圖一所示，化學名：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-2-并四苯甲酰胺.圖一土霉素分子式圖一土霉素分子式土霉素屬四環(huán)素類抗生素,廣譜抑菌劑。許多立克次體屬、支原體屬、衣原體屬、螺旋體對其敏感。其他如放線菌屬、炭疽桿菌、單核細胞增多性李斯特菌、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﹑恙蟲病等。常見副作用有：肝臟、腎臟毒性，中樞神經(jīng)系統(tǒng)毒性，斑丘疹和紅斑等過敏反應,長期使用可致牙齒產(chǎn)生不同程度的變色黃染、牙釉質(zhì)發(fā)育不良及齲齒（俗稱四環(huán)素牙)，B族維生素缺乏等。由于土霉素的廣泛應用，臨床常見病原菌對土霉素素耐藥現(xiàn)象嚴重,并且由于其副作用嚴重,現(xiàn)在臨床上多用于獸用藥1。2設計目標任務請設計年產(chǎn)800噸（成品含量：99%）土霉素工廠設計一、基礎數(shù)據(jù)設計年產(chǎn)量M=800t/a成品效價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=315d/a1、發(fā)酵基礎工藝參數(shù)土霉素的發(fā)酵周期T為184小時，輔助時間為10小時，發(fā)酵中罐周期為44小時，輔助時間4小時發(fā)酵周期為35小時,輔助時間3小時接種比為20%，液體損失率為15%大罐一個發(fā)酵周期內(nèi)所需全料的量為:32m3大罐一個發(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,每4小時補一次，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。003磷酸氫二鉀0.0050.003植物油42。670。412、提取基本工藝參數(shù)名稱參數(shù)名稱參數(shù)脫色崗位收率99。24％發(fā)酵液效價35000u/ml結(jié)晶干燥崗位收率86％濾液效價11000u/ml過濾崗位收率116％母液效價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/ml20％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%脫色保留時間30—50分鐘酸化加水量230%v/v濾液通過樹脂罐的線速度控制在0.001-0。002m/s3。土霉素提取操作工藝參數(shù)一覽表名稱反應時間(τ+τ、)/h裝料系數(shù)φ酸化稀釋40。70結(jié)晶80。701.3本設計基本內(nèi)容1。3.1工藝流程設計根據(jù)設計任務，查閱有關資料、文獻，搜集必要的技術資料,工藝參數(shù)，進行生產(chǎn)方法的選擇比較，工藝流程與工藝條件確定的論證.簡述工藝流程。1.3.2工藝計算物料衡算：每個工序畫工藝流程簡圖，列出所有工藝參數(shù)，計算，列出衡算表,發(fā)酵和提取列出物料衡算總表。熱量衡算：不要求設備選型：大、中、小罐、通氨、補料罐的尺寸及數(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備尺寸及數(shù)量。管道設計：大罐主要接管設計，提取各種設備的主要連接管道。1.3。3完成初步設計階段圖紙：設備流程圖、車間平面布置圖。第二章工藝流程設計2.1土霉素生產(chǎn)工藝流程簡介土霉素是微生物發(fā)酵產(chǎn)物，目前國內(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＃樹脂脫色進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.本次設計也按照這個工藝流程，分為三級發(fā)酵、酸化、過濾、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)總工藝流程圖砂土孢子砂土孢子斜面孢子孢子培養(yǎng)36.5℃4-5天種子培養(yǎng)30℃38h0.65v/v/m一級種子培養(yǎng)液種子擴大培養(yǎng)30℃48h1.0v/v/m二級種子培養(yǎng)液發(fā)酵30℃194h1：2.0v/v/m補加液氨濕晶體旋風干燥土霉素堿成品發(fā)酵液酸化2.3%g/ml草酸調(diào)pH1.75-1.85ZnSO40.18%黃血鹽0.23%酸化液稀釋200%v/v稀釋液板框過濾濾液樹脂脫色122-2樹脂脫色液結(jié)晶12%氨水調(diào)pH4.5-4.628-30℃結(jié)晶液分離洗滌用濾后水淋洗再甩干第三章物料衡算3。1總物料衡算純品土霉素的量：800×99％=792t/a日產(chǎn)量:792/315=2。51t/d效價：792×109×1000=7.92×1014單位/a土霉素的生產(chǎn)過程總收率為99％則發(fā)酵時的總效價：7.92×1014/99%=8×1014單位/a發(fā)酵液的效價：35000單位/ml發(fā)酵液的體積：8×1014/35000=2.29×1010ml=2。29×104m33。2。1大罐的物料衡算:每天發(fā)酵液的體積：2.29×104/315=72。70m3/d每天損失的體積:72.70×15%/（1-15％）=12。83m3/d加入氨水體積：培養(yǎng)20-40小時,每4小時補一次,每天共6次，每次15L，共計90L，既0.09m3/d大罐一個發(fā)酵周期內(nèi)所需全料的量：32m3,則一天內(nèi)所需全料：32/(194/24)=3.96m3/d大罐一個發(fā)酵周期內(nèi)所需稀料的量:17m3，則一天內(nèi)所需稀料料：17/（194/24）=2.10m3/d設發(fā)酵開始的培養(yǎng)基體積為V，蒸汽帶入的水量按20%計由體積衡算(V×20%+V×20%+V+3.96+2.10+0.09)×(1—15％)=v發(fā)酵液=72。70m3/d得培養(yǎng)基體積V為56.70m3/d則加入的二級種子液體積：56。70×20%=11.34m3/d蒸汽帶入水量：56.70×20%=11.34m3/d因此,每天所需培養(yǎng)基組成的量如下：黃豆餅粉：56。70×3％+3。96×3.5%+2.10×3%=1。903m3/d淀粉:56.70×8％+3。96×6。5%+2。10×3%=4。856m3/d氯化鈉：56.70×0。2%+2。10×0。4%=0.1218m3/d碳酸鈣：56。70×1。1%+3.96×0.4％+2。10×0。4%=0。6471m3/d植物油：56.70×0。4%+2.10×1％=0。2478m3/d配料水:56.70—1。903—4。856-0。1218—0。6471—0.2478=48.92m3/d表1三級發(fā)酵物料衡算表進入發(fā)酵罐的量離開發(fā)酵罐的量項目體積（m3/d）體積（m3/周期)項目體積（m3/d)體積(m3/周期)二級種子液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氨水0.090.73總量85.53691.4總量85.53691。4表2三級發(fā)酵培養(yǎng)基的組成項目體積(m3/d)體積（m3/周期)黃豆餅粉1。90315。38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發(fā)酵罐發(fā)酵罐85.53m3/d二級種子液11.34m3/d培養(yǎng)基56.70m3/d蒸汽帶入水量11.34m3/d全料量3.96m3/d稀料量2.10m3/d液氨0.09m3/d發(fā)酵液72.70m3/d液體損失率為15%12.83m3/d培養(yǎng)基培養(yǎng)基黃豆餅粉1.903m3/d淀粉4.856m3/d氯化鈉0.1218m3/d碳酸鈣0.6471m3/d植物油0.2478m3/d配料水48.92m3/d3.2。2中罐的物料衡算：設發(fā)酵開始的培養(yǎng)基體積為V，蒸汽帶入的水量按20％計，由體積衡算：（V×20％+V×20%+V）×(1—15%）=V‘二級種子液V‘二級種子液×（1—15%）=V二級種子液=11.34m3/dV‘二級種子液=11。34/0。85=13。34得培養(yǎng)基體積V為11。21m3則加入的一級種子液：11.21×20％=2.242m3/d蒸汽帶入水量：11。21×20%=2。242m3/d液體損失15%13.34×0。15=2。001m3/d接種損失15％2.242/（1-15％）-2。242=0。3956m3/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：11.21×2。5%=0.2802m3/d淀粉：11.21×2。5%=0。2802m3/d氯化鈉：11。21×0.36%=0。04036m3/d碳酸鈣:11.21×0.4％=0。04484m3/d磷酸二氫鉀：11.21×0.003％=0。0003363m3/d磷酸二氫鉀：11.21×0。003%=0.0003363m3/d植物油:11.21×2。67％=0.2993m3/d配料水：11.21-0。2802-0.2802—0.04036—0.04484—0。0003363—0.0003363—0。2993=10。26m3/d表3二級發(fā)酵物料衡算表（周期為48h即2d)進入發(fā)酵罐的量離開發(fā)酵罐的量項目體積（m3/d)體積（m3/周期)項目體積（m3/d）體積（m3/周期）一級種子液2.2424.484二級種子液13.3426.68帶入水量2.2424.484損失2。3974。794培養(yǎng)基11.2122.42總量15.6931。38總量15。6931。38表4二級發(fā)酵培養(yǎng)基的組成項目體積（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磷酸氫二鉀0.00033630。0006726總11。2122.42發(fā)酵罐發(fā)酵罐15.69m3/d一級種子液2.242m3/d培養(yǎng)基11.21m3/d蒸汽帶入水量2.242m3/d二級種子液13.34m3/d液體損失15%2.001m3/d接種損失15%0.3956m3/d黃豆餅粉黃豆餅粉0.2802m3/d氯化鈉0.04036m3/d碳酸鈣0.04484m3/d植物油0.2993m3/d配料水10.26m3/d磷酸二氫鉀0.0003363m3/d磷酸氫二鉀0.0003363m3/d培養(yǎng)基3。2。3小罐的物料衡算:設發(fā)酵開始的培養(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，由體積衡算：（V×20%+V）×(1-15％)=V'一級種子液V’一級種子液×(1—15％)=V一級種子液=2。242m3/d得培養(yǎng)基體積V為2。586m3/d則蒸汽帶入水量:2。586×20％=0。5172m3/d液體損失15％2.638×0。15=0。3956m3/d接種損失15%2.586×20%×15％=0.07758m3/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：2.586×3％=0.07758m3/d淀粉：2.586×2.5%=0.06465m3/d氯化鈉：2。586×0.4％=0。01034m3/d碳酸鈣：2。586×0.6%=0。01552m3/d磷酸二氫鉀：2。586×0。005％=0.0001293m3/d磷酸氫二鉀：2.586×0.005％=0.0001293m3/d植物油:2.586×4％=0.1034m3/d配料水：2.586-0。07758-0。06465-0.01034-0。01552—0.0001293-0。0001293-0。1034=2.314m3/d表5一級發(fā)酵物料衡算表（周期38/24=1.58d）進入發(fā)酵罐的量離開發(fā)酵罐的量項目體積（m3/d）體積（m3/周期)項目體積（m3/d)體積（m3/周期)培養(yǎng)基2。5864。086一級種子液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6一級培養(yǎng)基的組成（周期38/24=1.58d）項目體積（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。00012930.0002043總2。5864.086蒸汽帶入水量0.蒸汽帶入水量0.5172m3/d培養(yǎng)基2。586m3/d發(fā)酵罐發(fā)酵罐3.103m3/d斜面孢子一級種子液斜面孢子一級種子液2.638m3/d液體損失15%液體損失15%0.3956m3/d接種損失15%0.07758m3/d總損失=0。39+0.07=0.4673黃豆餅粉0.07758黃豆餅粉0.07758m3/d淀粉0.06465m3/d氯化鈉0.01034m3/d碳酸鈣0.01552m3/d植物油0.1034m3/d配料水2.314m3/d磷酸二氫鉀0.0001293m3/d磷酸氫二鉀0.0001293m3/d培養(yǎng)基3。3酸化稀釋過濾工序物料衡算：發(fā)酵液效價：35000u/ml濾液效價:11000u/ml由效價守恒得濾液的體積：72.70×106×35000×1.16/11000×106=268。33m3濾液：268.33×103×1.02=273。70t每天/t草酸:72.70×103×2。3%×10-3=1。67黃血鹽:72。70×103×0。75％×10-3=0.545硫酸鋅：72.70×103×0。18%×10-3=0。13水：72.70×2.3=167。21發(fā)酵液:72.70×103×1。58=114。87總：284.43表3—3酸化稀釋過濾工藝物料衡算表酸化過濾前酸化過濾后項目質(zhì)量（t/d）質(zhì)量（t/周期)項目質(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總量284。432299。14總量284。432299.14酸化稀釋過濾酸化稀釋過濾草酸1.67t/d黃血鹽0.545t/d硫酸鋅0.13t/d水167.21t/d發(fā)酵液114.87t/d菌絲10.73t/d濾液273.70t3.4脫色結(jié)晶工序物料衡算：母液效價:1370u/ml氨水加量：12％由效價守恒得母液體積:72.70×106×35000×99.24%×116%×(1-86％)/1370×106=299。33m3氨水：273。70×12％=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目質(zhì)量（t/d）質(zhì)量(t/周期）項目質(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。5422477。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/d3.5干燥工序物料衡算：干晶體重：800×（1-1.5％）=788t/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應除去的水分：788×（0。43-0.02）=323.08t/a濕晶體的量:788+323。08=1111。08t/a表3-1干燥工序物料衡算表干燥前干燥后項目質(zhì)量t/a質(zhì)量t/d項目質(zhì)量t/a質(zhì)量t/d濕晶體的量1111.083.53干晶體的量7882.51除去的水分323。081.02總量1111.083。53總量1111.083。53濕晶體濕晶體3.53t/d干燥干晶體2.51t/d水分1.02t/d第四章設備選型4。1三級發(fā)酵罐發(fā)酵罐的選型選用機械渦輪攪拌通風發(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)能力的計算：選用公稱容積為200m3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:200×0.7=140(m3）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)72.70m3的土霉素.發(fā)酵的操作時間需要194h（其中發(fā)酵時間184h),這樣生產(chǎn)需要的發(fā)酵罐應為：N=72.70/140×194/24=4。20（罐) 取整后需5臺每日投（放）罐次為：72.70/140=0.52（罐）設備容積的計算： 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)72.70m3的土霉素，每天的發(fā)酵液的量: V0=72.70(m3/d)所需設備總?cè)莘e： V=72。70×194/（24×0。7)=839。51(m3)查表公稱容積為200m3的發(fā)酵罐，總?cè)莘e為230m3。則5臺發(fā)酵罐的總?cè)莘e為:230×5=1150m3>839.51m3,可滿足需要主要尺寸公稱容積VN（m3)罐內(nèi)徑D（mm）圓筒高H0(mm)封頭高h0(mm)罐體總高H(mm）不計上封頭容積（m3）全容積（m3）攪拌器直徑D(mm)攪拌轉(zhuǎn)速n(r/min)電動機功率N(kW）2005000100001300126002232301700150230攪拌軸功率(見上表)4。2二級種子罐選型:選擇機械攪拌通風發(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。34m3的二級種子液。所以選用公稱容積為50m3的二級種子罐，裝料系數(shù)為0。7，那么該罐生產(chǎn)的能力為：50×0。7=35（m3)發(fā)酵的操作時間需要48（其中發(fā)酵時間44h）,這樣生產(chǎn)需要的二級種子罐應為：N=11。34/35×48/24=0。648（罐）取整后需1臺每日投(放）罐次為：11.34/35=0.324（罐）設備容積的計算: 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的二級種子液,每天的種子液的量： V0=11。34（m3/d）所需設備總?cè)莘e： V=11。34×48/（24×0.7)=32。40(m3)查表公稱容積為50m3的發(fā)酵罐，總?cè)莘e為55。2m3。則1臺二級種子罐的總?cè)莘e為:55。2m3>32。4m3，可滿足需要4.3一級種子罐:選型:選擇機械攪拌通風發(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。242m3的一級種子液。所以選用公稱容積為5m3的二一級種子罐,裝料系數(shù)為0。7，那么該罐生產(chǎn)的能力為:5×0。7=3。5(m3)發(fā)酵的操作時間需要38(其中發(fā)酵時間35h),這樣生產(chǎn)需要的二級種子罐應為：N=2。242/3.5×38/24=1。014（罐)取整后需2臺每日投(放）罐次為：2.242/3.5=0。640(罐）設備容積的計算: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的二級種子液，每天的種子液的量： V0=2。242（m3/d)所需設備總?cè)莘e： V=2。242×38/（24×0。7）=5。07（m3）查表公稱容積為5m3的發(fā)酵罐，總?cè)莘e為6.27m3.則2臺二級種子罐的總?cè)莘e為：6.27×2=12。54m3>5。07m3,可滿足需要4．4通氨罐:每罐三級發(fā)酵需要0.09m3的液氨，且有5個發(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，故選取公稱容積為1m3的罐一個。4。5全料罐：每罐三級發(fā)酵需要32m3的全料,且有5個發(fā)酵罐均連續(xù)操作,考慮裝料系數(shù)為0。7，32＊5/0。7=228。57m3故選用公稱容積為50m3的儲罐,故選取5個全料罐。4。6稀料罐：每個三級發(fā)酵罐需要17m3的稀料，且有5個發(fā)酵罐均連續(xù)操作，考慮裝料系數(shù)為0。7，17＊5/0。7=121。43m3，故選取公稱容積為50m3的儲罐3個。4。7儲酸罐每天產(chǎn)生發(fā)酵液共72.70m3/d，酸化工程中加入草酸1。67t/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，實際體積為1.43m3，則選擇公稱容積為2.5m3的儲液罐即可滿足生產(chǎn)要求.酸化稀釋共需4小時,屬間歇操作，因此一個罐可以滿足6大罐的需要，即每天工作4小時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,則實際需要的罐體積為103.85m3，因此，選用2個公稱容積為50m3的酸化罐即可滿足生產(chǎn)要求。4.9稀釋罐：在稀釋的過程中加入兩倍體積的水，使得酸化液的體積變?yōu)?18。1m3，考慮裝料系數(shù)為0。7，則實際需要的罐體積為311。6m3,因此，選取公稱容積為75m3的罐5個，可滿足每天生產(chǎn)一批的要求。4.10板框過濾機;處理液密度=32.84t/218。1m3=0.150t/m3，處理時間取30min,板框壓濾機處理能力：，M=436。2*0。150=65。43t因此選用如下設備,因考慮到兩級脫色，故選2臺：型號過濾面積/m2濾板數(shù)量/pcs濾框面積/m2最大工作壓力/MPa處理能力/t質(zhì)量/tLarox-PF969616961.670734.11脫色罐:脫色保留時間30—50分鐘,取40min，液通過樹脂罐的線速度控制在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5.14m的罐即可。因此，選取公稱容積50m3的儲液罐,其罐內(nèi)部圓筒高度為6m。液氨儲罐加入的液氨體積為35.04m3，考慮裝料系數(shù)為0.7，實際需要體積為50.06m3，則選用公稱容積為50m3的儲液罐即可滿足要求，結(jié)晶時間為8小時，屬間歇操作,則每天只一次，因此只需1個罐。4。12結(jié)晶罐:采用三級連續(xù)結(jié)晶，設三級罐的總體積為VV/（V處理量/24）>8V處理量291.97m3，則V〉97。32m3為了晶核的形成和形成晶體的飽滿,三級罐應依次由小到大則分別選擇公稱容積為5m310m3100m3的三個罐串聯(lián)即可滿足要求。4。13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的脈沖旋風式氣流干燥器,具體參數(shù)見下表型號蒸發(fā)水分/（kg/h）裝機功率/kw占地面積/m2高度/mXQG505071784.14車間設備一覽表設備名稱所屬車間數(shù)量型號一級種子罐21發(fā)酵車間217公稱容積5m3φ1500二級種子罐發(fā)酵車間5公稱容積50m3φ3100三級發(fā)酵罐5發(fā)酵車間53公稱容積200m3φ4600通氨罐1發(fā)酵車間11公稱容積1m3φ900補料罐（全料罐）35發(fā)酵車間354公稱容積50m3φ3100補料罐（稀料罐）發(fā)酵車間2公稱容積50m3φ3100酸化反應罐2酸化過濾車間21公稱容積50m3φ3100酸化儲罐1酸化過濾車間11公稱容積2.5m3φ1200稀釋罐25酸化過濾車間253公稱容積75m3φ3200板框過濾機酸化過濾車間2Larox-PF96過濾面積96m2脫色罐1脫色結(jié)晶車間11公稱容積50m3φ3400液氨儲罐1脫色結(jié)晶車間11公稱容積50m3φ3400結(jié)晶罐3脫色結(jié)晶車間33公稱容積分別為5m3、10m3、100m3旋風干燥器1干燥車間11XQG50,蒸發(fā)水分50kg/h第五章：管道設計5.1發(fā)酵罐（三級罐)的接管設計:冷卻面積的計算：按發(fā)酵生成熱高峰、一年中最熱的半個月的氣溫、冷卻水可能到最高溫的條件下，設計冷卻面積。取qmax=4。18×6000KJ/（m3．h）采用豎式列管式換熱器，取經(jīng)驗值K=4.18×500KJ/(m3．h．℃)△tm=(△t1—△t2）/（ln△t1/△t2）=（12-5）/(ln12/5）=8(℃）每天裝0。52罐，每罐實際裝液量為：72.70/0.52=139.81(m3）換熱面積: F=4.18×6000×139.81/（4.18×500×8）=209.71（m3）設備結(jié)構的工藝設計1).空氣分布器:單管通風2)。擋板:不設擋板3）。密封方式：機械密封4）。冷卻管布置最高熱負荷下的耗水量：W=4.18×6000×139。81/(4。18×（27-20））=1。196×105（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)進水總管直徑d總2=S總/0.785,解出d總=0.2059（m)b)冷卻管組數(shù)和管徑設冷卻管徑為d0，組數(shù)為n則：S總=0。7850nd02，根據(jù)本罐情況,取n=8，求出管徑:d0=0。073(m）查表取φ89×3.5無縫鋼管,d內(nèi)=82mm,d內(nèi)>d0，可滿足要求，d平均=86mm。取豎蛇管端部U型彎管曲率半徑為250mm，則兩直管距離為500mm，兩端彎管總長度：l0=πD=3。14×500=1570mmc）冷卻管總長度L計算已知冷卻總面積F=209。71m2，無縫鋼管φ89×3.5每米冷卻面積為： F0=3。14×0.086×1=0。2700（m2)則冷卻管總長度： L=209。71/0。27=776。7（m)冷卻管體積： V=0。785×0.0862×776。7=4.51（m3)d）每組管長L0和管組高度每組管長： L0=L/n=776.7/8=97。08（m）另需連接管8m： L實際=L+8=784.7（m）可排豎直蛇管的高度,設為靜液面高度，下部可伸入封頭250mm。設發(fā)酵罐內(nèi)附件占體積為0.5m3，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。785×52)=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: l0=1570mm，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： l=2h+l0=2×5190+1570=11950（mm）e)每組管子圈數(shù)n0n0=L0/l=97。08/11。95=8.124(圈）管間距為： 2。5d外=2.5×0.089=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0.23m>0。2m，在允許范圍內(nèi)。作圖表明，各組冷卻管相互無影響.如發(fā)現(xiàn)無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)f）校核冷卻管傳熱面積F實=πd平均L實際=3。14×0.086×784。7=211。9（m2)F實〉F，可滿足要求。設備材料的選擇：優(yōu)先考慮滿足工藝要求，其次是經(jīng)濟性.本設計選A3鋼，以降低設備費用.接管設計：a)接管長度h設計管直徑的大小和有無保溫層，一般取100～200mm。b)接管直徑的確定①按排料管(也是通風管）為例計算其管徑。發(fā)酵罐裝料140m3，2h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）=160mm取無縫鋼管φ219×25,其內(nèi)徑169mm〉160mm,適用。②按通風管計算，通風比2vvm（0。1MPa，20℃)通風量： Q’=140×2=280(m3/min)=4.7(m3/s）折算到工作狀態(tài)（0.35MPa,30℃）下的風量：Qf=4.7×0.1×(273+30）/(0。35×(273+20））=1.4（m3/s）取風速:v=25m/s則通風管截面積： Sf=Qf/v=1.4/25=0。056（m2）則通風管徑：df2=Sf/0。785，解出df=0.27(m）因通風管也是排料管，故取φ219×25無縫鋼管。③排料時間復核：物料流量Q=0.02m3/s，流速v=1m/s，管道截面積： S=0。785×0。1692=0。022(m2)相應流量比： P=Q/Sv=0。02/（0.022×1）=0。9倍排料時間： t=2×0.9=1。8（h)支座選擇:裙式支座5。2酸化設備的流體輸送：酸化液進料管即采用發(fā)酵液的排空管不銹鋼焊接鋼管φ133×5.酸化液排出的體積近似認為與發(fā)酵液相等，即72。70m3，酸化罐裝料102m3,發(fā)酵液體積72。70m3,2h之內(nèi)排空，物料體積流量發(fā)酵液流速取v=1m/s,排料管截面積管徑 取不銹鋼焊接鋼管φ133×5，其內(nèi)徑123mm〉110mm，適用。5.3稀釋設備的流體輸送稀釋罐進料管即采用酸化罐的排空管不銹鋼焊接鋼管φ133×5稀釋液的體積為218。1m3,采用三個酸化罐，即每個罐內(nèi)液體的體積為72。70m3，裝料102m3，2h之內(nèi)排空，物料體積流量發(fā)酵液流速取v=1m/s,排料管截面積管徑取不銹鋼焊接鋼管φ133×5，其內(nèi)徑123mm>110mm，適用.5。4板框過濾設備的輸送：進入板框過濾機的管道與稀釋液流出的管道相同，不銹鋼焊接鋼管φ133×5。經(jīng)板框過濾后，由濾液效價可知體積為268。91m3，處理時間30min物料體積流量發(fā)酵液流速取v=1m/s,排料管截面積管徑故選用不銹鋼焊接鋼管取φ450×5，其內(nèi)徑440mm〉438mm.5.5脫色工段的流體輸送：進入脫色罐的管道與板框過濾流出的管道相同,不銹鋼焊接鋼管φ450×5。流出脫色罐的管道V=291。97m3,操作時間為40min，物料體積流量發(fā)酵液流速取v=1m/s，排料管截面積管徑故選用不銹鋼焊接鋼管取φ450×5,其內(nèi)徑440mm〉390mm。5.6結(jié)晶過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)晶的停留時間為8小時，物料體積流量發(fā)酵液流速取v=1m/s，排料管截面積管徑取不銹鋼焊接鋼管φ45×2。5，其內(nèi)徑40mm〉39mm，適用結(jié)晶罐之間的流體輸送結(jié)晶總處理體積為291.97m3，結(jié)晶的停留時間為8小時,物料體積流量發(fā)酵液流速取v=1m/s，排料管截面積管徑取不銹鋼焊接鋼管φ133×5,其內(nèi)徑123mm〉113mm，適用。干燥條件