生物工程毕业设计（论文）-年产10万吨一水柠檬酸工厂设计.doc

1工厂设计设计题目：年产10万吨一水柠檬酸工厂设计姓名院系生命科学学院专业生物工程年级学号指导教师2011-5-312目录1.绪论.51.1项目建设的背景.51.1.1项目提出的依据.51.1.2投资的必要性.51.1.3研究范围及过程.51.2市场需求预测.61.2.1国际市场分析.61.2.2国内市场分析.61.2.3市场销售与价格.71.3厂区选择.71.3.1厂址的地理位置.71.3.2工程地址基本情况.71.3.3交通状况.82.厂区平面设计.92.1总平面设计.92.2设计说明书.92.2.1设计依据.92.2.2总平面设计说明.102.3主要设计指标.103.产品方案及工艺流程.103.1产品方案.103.2工艺流程.113.3操作工艺.123.3.1原料的处理.123.3.2发酵工序.123.3.3醪液处理工序.123.3.4提取工段.123.3.5精制工段.134.工艺计算.134.1物料衡算.134.1.1工艺技术指标及基础数据.134.1.2原料消耗计算（基准：一吨成品柠檬酸）.144.1.3发酵醪量的计算.144.1.4接种量.154.1.5液化醪量计算.154.1.6成品柠檬酸.154.1.7淀粉质原料年产10万吨一水柠檬酸厂总物料衡算.164.2热量衡算.174.2.1液化热平衡计算.174.2.2发酵过程中的蒸汽耗量的计算.1734.2.3发酵过程中的冷却水耗量计算.194.2.4发酵过程中的无菌空气耗用量的计算.195.糖化车间设备设计与选型.205.1调浆桶的选型.205.2喷射加热器的选型.215.3液化维持罐的选型.225.4板式换热器的选型.226.发酵车间设备设计与选型.236.1发酵罐的选型.236.1.1发酵罐容积和台数的确定.236.1.2主要尺寸的计算.246.1.3发酵罐冷却面积的计算.256.1.4发酵罐搅拌器的设计.256.1.5发酵罐设备结构的工艺设计.276.1.6发酵罐设备材料的选择.296.1.7发酵罐壁厚的计算.296.1.8发酵罐接管设计.306.1.9发酵罐支座的选择.316.2种子罐的选型.316.2.1种子罐容积和数量的确定.316.2.2种子罐主要尺寸确定.316.2.3种子罐型号确定.326.3贮罐选型.326.3.1发酵成熟醪贮罐.326.3.2硫酸銨贮罐.327.水电平衡.347.1全年用水量计算.347.1.1生产用水.347.1.2锅炉用水.347.1.3生活用水.347.2全年用电量计算.347.2.1生产用电.347.2.2照明用电.357.2.3生活用电.358.公用工程和辅助设施.368.1工厂运输.368.1.1货物运输量及运输方式的确定.368.1.2货物运输方案的确定.368.2贮运设施.368.2.1各种物料贮存天数及贮存量根据以下原则确定.368.2.2各种物料贮存天数、贮存量的确定.368.2.3物料贮存方案的确定.378.3给水排水.378.3.1给水.378.3.2循环水系统.3748.3.3排水.388.4采暖通气系统.388.5供电及电讯.388.5.1供电.388.5.2电讯.388.6供热.389.企业组织和劳动定员.399.1建制及组织.399.2岗位定员情况.3910.环境保护与劳动安全.4010.1环境保护.4010.1.1主要污染源.4010.1.2环境保护措施.4010.2劳动保护与安全卫生.4110.2.1编制依据及采用的技术规范.4110.2.2工业安全卫生规程.4110.2.3职业安全卫生防护的措施.4210.2.4事故时抢救及应急措施.4210.2.5防机械损伤及烫伤措施.4210.3消防.4310.3.1工程的消防环境.4310.3.2工程的火灾区危险性类别.4310.3.3消防设施和措施.4311.技术经济分析与设计概算.4311.1工厂成本产品成本概算.4311.2设备的总投资概算.4411.3经济技术分析.45参考文献.45致谢.46附录.4651.绪论1.1项目建设的背景1.1.1项目提出的依据随着国民经济的持续高速发展和人民生活水平的提高，柠檬酸在饮料、食品和饲料工业中用量将以5%10%速率递增；另外，对柠檬酸深加工产品开发和应用推广工作力度的加大，其应用范围将进一步扩展，并在其他行业中的使用份额也将增加；在国外随着对环保的呼声越来越高，柠檬酸在洗涤剂中所占份额增长较快，而我国目前代替三聚磷酸钠用于洗涤剂生产中的柠檬酸数量较小，相信随着我国环保法规的日趋严格和人们环保意识的增强，用柠檬酸替代对环境和水质有污染的三聚磷酸钠的数量逐年增加。目前美国人均消费柠檬酸为1千克/年，而我国人均消费仅为0.05千克/年，市场潜力巨大。1.1.2投资的必要性1)柠檬酸用途广泛，市场容量大，市场前景好。2)公司是我国较早专业，生产柠檬酸的企业，积累丰富的生产和研发经验，培养了一批技术、管理骨干和熟练操作的员工。3)品牌优势，产品在国内外市场有一定知名度，有较稳定的市场和客户。4)区位、资源优势明显，有生产柠檬酸得天独厚的有利条件。5)盘活存量，热电结合，工程优化，可实现投资少，成本低，产品具有较强竞争力。6)强强联合、优势互补，做大规模，做优品质，具有很强的竞争优势，力争行业领先。1.1.3研究范围及过程本可行性研究针对年产10万吨柠檬酸的工艺计算选型方案、投资估算、全厂概况等进行全面分析论证。61.2市场需求预测1.2.1国际市场分析柠檬酸是目前用途最广泛的食品添加剂之一，在食品行业需求量非常大。据不完全统计，近几十年来，全球柠檬酸需求量一直在强劲增长。20世纪80年代初，全世界年产销量为20多万吨，现在已达120多万吨，20年间市场容量膨胀5倍。年平均增长率为5%以上，其中用于食品的占60%左右，工业用占40%。食品中用途最大的是清凉饮料，工业用主要在洗涤方面和电镀方面。展望后市，柠檬酸仍有很大发展空间，前景看好。近几年国外需求量呈上升趋势，尤其是亚洲经济发展较快的国家和地区柠檬酸进口量增长较高，如韩国、新加坡、泰国、台湾；发展中国家也随着人民生活水平的提高，饮料和食品工业发展较快，对柠檬酸需求量逐年增加，出口形势看好。我国柠檬酸原料来源丰富，又有世界上独特的发酵技术，工艺简单；随着ILCS新工艺和发酵废渣综合利用技术的推广应用和原料价格降低，我国柠檬酸在国际市场上的价格优势将更加突出。事实上，像柠檬酸这种工艺技术比较成熟、价格较低的产品，没有一定的规模很难有竞争力。今后我国企业要想长远发展，必须扩大规模，在调整中发展壮大。要抓住全球柠檬酸生产向中国转移的有利时机，形成几家年产规模达10万20万吨的企业，争取占有更多的国际市场份额。1.2.2国内市场分析据初步统计，我国从20世纪60年代开始生产柠檬酸。近10年来，由于出口的刺激，我国柠檬酸的生产能力和产量增长很快。由1985年3.7万吨/年猛增到2002年42.7万吨/年。目前，我国柠檬酸的生产厂家有近百家，总生产能力约为50万吨/年，除西藏外，几乎每个省都建有柠檬酸生产装置。生产规模大多为1000-3000吨/年，年产量在5000吨以上的厂家有20几家，万吨级以上的有9家，全年正常生产的企业有30多家。生产厂家主要集中在安徽、江苏、山东等玉米和薯类资源丰富的地区。主要的生产厂家有安徽丰原生物化学集团公司（生产能力为15.0万吨/年）、江苏无锡罗氏中亚柠檬酸有限公司（生产能力为5.0万吨/年）、江苏宜兴协联生化有限公司（生产能力为3.0万吨/年）、安徽华源生物药业有限公司（生产能力为3万吨/年）、山东柠檬生化有限公司（生产能力为4万吨/年）、山东日照泰山洁晶生化有限公司（生产能力为4万吨/年）等；皖苏鲁柠檬酸产量约占全国产量75%。近年来我国柠檬酸的出口量逐年上升，出口量一般占国内产量的80以上，产品几乎销售到世界的每一个角落。从20世纪90年代起，出口量更是年年跃上新台阶，1998年出口量为13.00万吨/年，1999年出口量为18.29万吨/年，2000年出口量为22.54万吨/年，2001年出口量为24.18万吨/年，2002年出口量为27.03万吨，2003年33万吨，并以每年15%速度增长。我国柠檬酸主要出口到美国、欧洲、日本以及东南亚市场。其中，每年出口到美国的柠檬酸有6万多吨，欧洲5万多吨，日本3万多吨。我国柠檬酸年总产量居世界第一。近年来，由于我国大多数柠檬酸企业在质7量、环保方面投入不足，多以低档含水柠檬酸竞相低价出口，遭遇多国反倾销投诉，目前已出现严重的供大于求的局面。因此抗风险能力较小的工厂纷纷停产，同时柠檬酸生产基础较好的工厂又在不断扩建，从而达到了一个新的平衡。目前柠檬酸价格也在多年下滑走低后趋于平稳，止跌渐升。目前我国柠檬酸出口产品档次不高，难以达到美国药典标准（USP24），出口价格较低，比国际市场平均价低了2030。随着国内柠檬酸生产技术不断成熟，发达国家的技术壁垒不断清除，发达国家正逐步退出柠檬酸市场。现正是国内柠檬酸生产厂家市场扩张的最好时机。1.2.3市场销售与价格总体来看，国内销售占总量30%，外贸公司20%，自营出口50%。国内市场主要客户有喜之郎、丽珠集团、大地集团等。自营出口地区主要为欧盟、韩国、台湾、土耳其、新加坡等。2003年上半年，出口价格大幅下降，8月以后柠檬酸价格稳步上升。目前，国内食品级一水柠檬酸（BP93/BP98）5800-6100元/吨；国际市场价格为USD640/MT（折合人民币5300元/吨）。无水柠檬酸（BP93）6700-7000元/吨，国际市场价格为USD700/MT（折合人民币6500元/吨）。预测近两年的价格为USD610/MT左右。根据企业的发展，逐步将销售结构调整为国内销售占总量20%，外贸公司5%，自营出口75%。国内主流生产商一水柠檬酸2009年12月报价已达6500元/吨以上，较11月份涨幅超过1000元/吨，一家主要生产商无水柠檬酸报价7500元/吨。柠檬酸钠报价7000元/吨，均较前期有大幅上涨。1.3厂区选择1.3.1厂址的地理位置本厂拟选定在淄博高新开发区。淄博位于山东中部鲁中山区与鲁北平原的交