年产800吨土霉素车间工艺设计.doc

课程设计课程设计 题目：年产题目：年产 800800 吨土霉素工厂设计吨土霉素工厂设计 设计内容设计内容 3030 页页 图纸图纸 4 4 张张 年产年产 800800 吨土霉素车间工艺设计吨土霉素车间工艺设计 摘摘 要要： 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。目前我国畜用土霉素需求量很大。本 次设计为生产规模次设计为生产规模 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内土霉素提取工艺为用草酸(或磷酸或磷酸)做酸化剂调节做酸化剂调节 pH 值值,利用黄血盐利用黄血盐-硫酸锌作硫酸锌作 净化剂协同去除蛋白质等高分子杂质净化剂协同去除蛋白质等高分子杂质,然后用然后用 122#树脂脱色进一步净化土霉素滤树脂脱色进一步净化土霉素滤 液液,最后调最后调 pH 至至 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。程，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，共安装层车间，共安装 5 个发个发 酵罐，酵罐，1 个酸化罐，个酸化罐，2 个二级种子罐，个二级种子罐，1 个一级种子罐，个一级种子罐，1 个通氨罐，个通氨罐，2 个补料个补料 罐，罐，1 个板框过滤器，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。个结晶罐，脱色罐，喷雾式干燥器等等相关设备。 目目 录录 第第 1 章章 绪论绪论 第第 1.1 节节 引言引言 第第 1.2 节节 设计目标任务设计目标任务 第第 1.3 节节 本次设计的基本内容本次设计的基本内容 第第 2 章章 工艺流程设计工艺流程设计 第第 2.1 节节 土霉素生产工艺流程简介土霉素生产工艺流程简介 第第 2.2 节节 土霉素生产总工艺流程图土霉素生产总工艺流程图 第第 3 章章 物料衡算物料衡算 第第 3.1 节土霉素总物料衡算节土霉素总物料衡算 第第 3.2 节土霉素发酵工序物料衡算节土霉素发酵工序物料衡算 第第 3.3 节土霉素酸化稀释过滤工序物料衡算节土霉素酸化稀释过滤工序物料衡算 第第 3.4 节节 土霉素脱色结晶工序物料衡算土霉素脱色结晶工序物料衡算 第第 3.5 节节 土霉素干燥工序物料衡算土霉素干燥工序物料衡算 第第 4 章章 设备选型设备选型 第第 4.1 节节 发酵罐发酵罐 第第 4.2 节节 二级种子罐二级种子罐 第第 4.3 节节 一级种子罐一级种子罐 第第 4.4 节节 氨水储罐氨水储罐 第第 4.5 节节 全料罐全料罐 第第 4.6 节节 稀料罐稀料罐 第第 4.7 节节 储酸罐储酸罐 第第 4.8 节节 酸化罐酸化罐 第第 4.9 节节 稀释罐稀释罐 第第 4.10 节板框过滤机节板框过滤机 第第 4.11 节脱色罐节脱色罐 第第 4.12 节结晶罐节结晶罐 第第 4.13 节干燥器节干燥器 第第 5 章章 管道设计管道设计 5.1 发酵罐发酵罐(三级罐三级罐)的接管设计的接管设计 5.2 酸化设备的流体输送酸化设备的流体输送 5.3 稀释设备的流体输送稀释设备的流体输送 5.4 板框过滤设备的输送板框过滤设备的输送 5.5 脱色工段的流体输送脱色工段的流体输送 5.6 结晶过程的流体输送结晶过程的流体输送 5.7 管道汇总表管道汇总表 第第 6 章章 车间布置：车间布置： 第第 7 章结论章结论 参考文献参考文献 第一章第一章 绪论绪论 1.1 引言：引言： 土土霉霉素素 Terramycin (Oxytetracycline)是是四四环环类类抗抗生生素素，其其在在结结 构构上上含含有有四四并并苯苯的的基基本本母母核核，随随环环上上取取代代基基的的不不同同或或位位置置的的不不同同而而构构成成不不同同 种种类类的的四四环环素素类类抗抗生生素素。 分分子子式式如如图图一一所所示示，化化学学名名： 6-甲基甲基-4-（二甲氨（二甲氨 基）胺基）胺。 土土霉霉素素属属四环素类抗生素，广谱抑菌剂。许多立克次体属、支原体属、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。临床上用于亦较敏感。临床上用于治治疗疗上上呼呼吸吸道道感感染染 胃胃肠肠道道感感染染 斑斑疹疹伤伤寒寒 恙恙虫虫病病等等。 常见副作用有：肝脏、肾脏毒性，中枢神经系统毒性，常见副作用有：肝脏、肾脏毒性，中枢神经系统毒性，斑斑丘丘疹疹和和红红 斑斑等等过过敏敏反反应应，长长期期使使用用可可 致致牙牙齿齿产产生生不不同同程程度度的的变变色色黄黄染染、牙牙釉釉质质发发育育不不 良良及及龋龋齿齿（俗俗称称四四环环素素牙牙）， B B 族维生素缺乏族维生素缺乏等等。 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，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 设计目标任务设计目标任务 请设计年产请设计年产 800800 吨（吨（成品含量：成品含量： 99% ）土霉素工厂设土霉素工厂设 计计 一、基础数据一、基础数据 设计年产量设计年产量 M = 800ta 成品效价成品效价 Ud = 1000 单位毫克单位毫克 年平均发酵水平年平均发酵水平 Uf = 35000 单位毫升单位毫升 年工作日年工作日 m = 315 da 1、发酵基础工艺参数、发酵基础工艺参数 土霉素的发酵周期土霉素的发酵周期 T 为为 184 小时，辅助时间为小时，辅助时间为 10 小时，小时， 发酵中罐周期为发酵中罐周期为 44 小时，辅助时间小时，辅助时间 4 小时小时 发酵周期为发酵周期为 35 小时，辅助时间小时，辅助时间 3 小时小时 接种比为接种比为 20%，液体损失率为，液体损失率为 15% 大罐一个发酵周期内所需全料的量为：大罐一个发酵周期内所需全料的量为：32m3 大罐一个发酵周期内所需稀料的量为：大罐一个发酵周期内所需稀料的量为：17m3 逃液、蒸发、取样、放罐损失总计为总料液的逃液、蒸发、取样、放罐损失总计为总料液的 15% 大、中、小罐通气量分别为大、中、小罐通气量分别为 2.0、1.5、0.65（每分钟内单位（每分钟内单位 体积发酵液通入的空气的量）体积发酵液通入的空气的量） 氨氮的利用情况，培养氨氮的利用情况，培养 20-40 小时，每小时，每 4 小时补一次小时补一次,每次每次 10-15L，控氨水平在，控氨水平在 45mg100ml 以上以上 培养基配比：培养基配比： 小罐小罐中罐中罐大罐大罐全全 料料 稀料稀料 组成组成配比配比 （%） 配比（配比（%）配比配比 （%） 配比配比 （% ） 配比配比 （%） 黄豆饼粉黄豆饼粉3.02.53.03.53.0 淀粉淀粉2.52.58.06.53.0 氯化钠氯化钠0.40.360.20.4 碳酸钙碳酸钙0.60.41.10.40.4 磷酸二氢钾磷酸二氢钾0.0050.003 磷酸氢二钾磷酸氢二钾0.0050.003 植物油植物油42.670.41 2、提取基本工艺参数、提取基本工艺参数 名称名称参数参数名称名称参数参数 脱色岗位收率脱色岗位收率99.24%发酵液效价发酵液效价35000uml 结晶干燥岗位收率结晶干燥岗位收率 86%滤液效价滤液效价11000uml 过滤岗位收率过滤岗位收率116%母液效价母液效价1370uml 总收率总收率99%湿晶体含水量湿晶体含水量30% 发酵液密度发酵液密度1.58kgL酸化液中草酸含量酸化液中草酸含量2.3% gml 滤液密度滤液密度1.02kgL酸化加黄血盐量酸化加黄血盐量0.25% gml 20%氨水密度氨水密度0.92kgL酸化加硫酸锌量酸化加硫酸锌量0.18% gml 氨水加量氨水加量12%成品含水量成品含水量1.5% 脱色保留时间脱色保留时间30-50 分钟分钟酸化加水量酸化加水量230%vv 滤液通过树脂罐的线速度控制在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土霉素提取操作工艺参数一览表 名称名称反应时间反应时间( + 、 、)h 装料系数装料系数 酸化稀释酸化稀释40.70 结晶结晶80.70 1.3 本设计基本内容本设计基本内容 1.3.1 工艺流程设计工艺流程设计 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，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。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。 1.3.2 工艺计算工艺计算 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。算表，发酵和提取列出物料衡算总表。 热量衡算：不要求热量衡算：不要求 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。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。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。 第二章第二章 工艺流程设计工艺流程设计 2.1 土霉素生产工艺流程简介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。提取工艺为用草酸取两大步。提取工艺为用草酸(或磷酸或磷酸)做酸化剂调节做酸化剂调节 pH 值值,利用黄血盐利用黄血盐-硫酸锌硫酸锌 作净化剂协同去除蛋白质等高分子杂质作净化剂协同去除蛋白质等高分子杂质,然后用然后用 122#树脂脱色进一步净化土霉素树脂脱色进一步净化土霉素 滤液滤液,最后调最后调 pH 至至 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。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 土霉素生产总工艺流程图土霉素生产总工艺流程图 第三章第三章 物料衡算物料衡算 3.1 总物料衡算总物料衡算 纯品土霉素的量：纯品土霉素的量：80099%80099% =792=792 tata 日产量：日产量：792315=792315= 2.512.51 tdtd 效价：效价：79210792109 910001000 =7.9210=7.921014 14 单位 单位 a a 土霉素的生产过程总收率为土霉素的生产过程总收率为 99%99% 则发酵时的总效价：则发酵时的总效价：7.92107.921014 1499% 99% =810=81014 14 单位 单位 a a 发酵液的效价：发酵液的效价：3500035000 单位单位 mlml 3.2.1 大罐的物料衡算：大罐的物料衡算： 每天发酵液的体积：每天发酵液的体积： 2.29104315=72.70 m3d 每天损失的体积：每天损失的体积： 72.7015%（1-15%）=12.83 m3d 加入氨水体积：培养加入氨水体积：培养 20-40 小时，每小时，每 4 小时补一次，每天共小时补一次，每天共 6 次，每次次，每次 15L， 共计共计 90L，既，既 0.09 m3d 大罐一个发酵周期内所需全料的量：大罐一个发酵周期内所需全料的量：32 m3 ，则一天内所需全料：，则一天内所需全料： 32(19424)=3.96 m3d 大罐一个发酵周期内所需稀料的量大罐一个发酵周期内所需稀料的量:17 m3 ，则一天内所需稀料料：，则一天内所需稀料料： 17(19424)=2.10 m3d 设发酵开始的培养基体积为设发酵开始的培养基体积为 V，蒸汽带入的水量按，蒸汽带入的水量按 20%计计 由体积衡算由体积衡算 (V20%+V20%+V+3.96+2.10+0.09) (1-15%)= v发酵液 发酵液=72.70m3d 得培养基体积得培养基体积 V 为为 56.70m3d 则加入的二级种子液体积：则加入的二级种子液体积： 56.7020%=11.34 m3d 蒸汽带入水量：蒸汽带入水量： 56.7020%=11.34m3d 因此，每天所需培养基组成的量如下：因此，每天所需培养基组成的量如下： 黄豆饼粉：黄豆饼粉： 56.703%+3.963.5%+2.103%= 1.903m3d 淀粉：淀粉： 56.708%+3.966.5%+2.103%= 4.856m3d 氯化钠：氯化钠： 56.700.2%+2.100.4%= 0.1218m3d 碳酸钙：碳酸钙： 56.701.1%+3.960.4%+2.100.4%=0.6471m3d 植物油：植物油： 56.700.4%+2.101%= 0.24 78m3d 配料水：配料水： 56.70-1.903-4.856-0.1218-0.6471-0.2478=48.92m3d 表表 1 三级发酵物料衡算表三级发酵物料衡算表 进入发酵罐的量进入发酵罐的量离开发酵罐的量离开发酵罐的量 项目项目 体积体积 （m3d) 体积（体积（m3周周 期期) 项目项目 体积体积 （m3d) 体积（体积（m3周周 期期) 二级种子液二级种子液11.3491.66 发酵发酵 液液 72.70587.7 蒸汽带入水蒸汽带入水 量量 11.3491.66损失损失12.83103.7 培养基培养基56.70458.3 全料量全料量3.9632.01 稀料量稀料量2.1016.98 氨水氨水0.090.73 总量总量85.53691.4总量总量85.53691.4 表表 2 三级发酵培养基的组成三级发酵培养基的组成 项目项目体积（体积（m3d)体积（体积（m3周期）周期） 黄豆饼粉黄豆饼粉1.90315.38 淀粉淀粉4.85639.25 氯化钠氯化钠0.12180.9845 碳酸钙碳酸钙0.64715.231 植物油植物油0.24782.003 配水量配水量48.92395.4 总总56.70458.3 3.2.2 中罐的物料衡算：中罐的物料衡算： 设发酵开始的培养基体积为设发酵开始的培养基体积为 V，蒸汽带入的水量按，蒸汽带入的水量按 20%计，计， 由体积衡算：由体积衡算： (V20%+V20%+V)(1-15%)= V 二级种子液 二级种子液 V 二级种子液 二级种子液(1-15%)= V二级种子液二级种子液=11.34m3d V 二级种子液 二级种子液=11.340.85=13.34 得培养基体积得培养基体积 V 为为 11.21 m3 则加入的一级种子液：则加入的一级种子液： 11.2120%=2.242 m3d 蒸汽带入水量：蒸汽带入水量： 11.2120%=2.242 m3d 液体损失液体损失 15% 13.340.15=2.001m3d 接种损失接种损失 15% 2.242(1-15%)-2.242=0.3956 m3d 总损失量总损失量=液体损失液体损失+接种损失接种损失 2.001+0.3956=2.397m3d 因此，每天所需培养基组成的量如下：因此，每天所需培养基组成的量如下： 黄豆饼粉：黄豆饼粉： 11.212.5%=0.2802m3d 淀粉：淀粉： 11.212.5%=0.2802m3d 氯化钠：氯化钠： 11.210.36%=0.04036 m3d 碳酸钙：碳酸钙： 11.210.4%=0.04484 m3d 磷酸二氢钾：磷酸二氢钾： 磷酸二氢钾：磷酸二氢钾： 植物油：植物油： 11.212.67%=0.2993 m3d 配料水：配料水： 表表 3 二级发酵物料衡算表（周期为二级发酵物料衡算表（周期为 48h 即即 2d） 进入发酵罐的量进入发酵罐的量离开发酵罐的量离开发酵罐的量 项目项目 体积体积 （m3d) 体积（体积（m3周周 期期) 项目项目 体积体积 （m3d) 体积（体积（m3周周 期期) 一级种子一级种子 液液 2.2424.484 二级种子二级种子 液液 13.3426.68 带入水量带入水量2.2424.484损失损失2.3974.794 培养基培养基11.2122.42 总量总量15.6931.38总量总量15.6931.38 表表 4 二级发酵培养基的组成二级发酵培养基的组成 项目项目体积（体积（m3d)体积（体积（m3周期）周期） 黄豆饼粉黄豆饼粉0.28020.5604 淀粉淀粉0.28020.5604 氯化钠氯化钠0.040360.08072 碳酸钙碳酸钙0.044840.08968 植物油植物油0.29930.5986 配水量配水量10.2620.52 磷酸二氢钾磷酸二氢钾 磷酸氢二钾磷酸氢二钾 总总11.2122.42 3.2.3 小罐的物料衡算：小罐的物料衡算： 设发酵开始的培养基体积为设发酵开始的培养基体积为 V，蒸汽带入的水量按，蒸汽带入的水量按 20%，斜面孢子体积忽略不，斜面孢子体积忽略不 计，由体积衡算：计，由体积衡算： (V20%+V)(1-15%)= V一级种子液 一级种子液 V一级种子液 一级种子液(1-15%)= V一级种子液一级种子液=2.242m3d 得培养基体积得培养基体积 V 为为 2.586 m3d 则则 蒸汽带入水量蒸汽带入水量: 2.58620%=0.5172m3d 液体损失液体损失 15% 2.6380.15=0.3956m3d 接种损失接种损失 15% 2.58620%15%=0.07758 m3d 总损失量总损失量=液体损失液体损失+接种损失接种损失 0.3956+0.07758=0.4673m3d 因此，每天所需培养基组成的量如下：因此，每天所需培养基组成的量如下： 黄豆饼粉：黄豆饼粉： 2.5863%=0.07758 m3d 淀粉：淀粉： 2.5862.5%=0.06465 m3d 氯化钠：氯化钠： 2.5860.4%=0.01034m3d 碳酸钙：碳酸钙： 2.5860.6%=0.01552 m3d 磷酸二氢钾：磷酸二氢钾： 磷酸氢二钾：磷酸氢二钾： 植物油：植物油： 2.5864%=0.1034 m3d 配料水：配料水： 表表 5 一级发酵物料衡算表（周期一级发酵物料衡算表（周期 3824=1.58d） 进入发酵罐的量进入发酵罐的量离开发酵罐的量离开发酵罐的量 项目项目 体积体积 （m3d) 体积（体积（m3周周 期期) 项目项目 体积体积 （m3d) 体积（体积（m3周周 期期) 培养基培养基2.5864.086 一级种子一级种子 液液 2.6384.168 带入水量带入水量0.51720.8172损失损失0.46730.7383 总量总量3.1034.903总量总量3.1034.903 表表 6 一级培养基的组成（周期一级培养基的组成（周期 3824=1.58d） 项目项目体积（体积（m3d)体积（体积（m3周期）周期） 黄豆饼粉黄豆饼粉0.077580.1226 淀粉淀粉0.064650.1021 氯化钠氯化钠0.010340.01634 碳酸钙碳酸钙0.015520.02452 植物油植物油0.10340.1634 配水量配水量2.3143.656 磷酸二氢钾磷酸二氢钾 磷酸氢二钾磷酸氢二钾 总总2.5864.086 3.3 酸化稀释过滤工序物料衡算：酸化稀释过滤工序物料衡算： 发酵液效价：发酵液效价：35000uml 滤液效价：滤液效价：11000uml 滤液：滤液：268.3310268.33103 31.02=273.70t1.02=273.70t 每天每天 t t 草酸：草酸：72.701072.70103 32.3%102.3%10-3 -3= = 1.67 1.67 黄血盐：黄血盐：72.701072.70103 30.75%100.75%10-3 -3= = 0.545 0.545 硫酸锌：硫酸锌：72.701072.70103 30.18%100.18%10-3 -3= = 0.13 0.13 水：水：72.702.3=72.702.3= 167.21167.21 发酵液：发酵液：72.701072.70103 31.58=1.58= 114.87114.87 总：总： 284.43284.43 表表 3-3 酸化稀释过滤工艺物料衡算表酸化稀释过滤工艺物料衡算表 酸化过滤前酸化过滤前酸化过滤后酸化过滤后 项目项目质量质量 （td） 质量质量(t 周期周期)项目项目质量质量 （td） 质量质量(t 周期周期)） 草酸草酸 1.671.6713.5013.50 滤液滤液 273.70273.702212.412212.41 黄血盐黄血盐 0.5450.5454.414.41 菌丝菌丝 10.7310.7386.7386.73 硫酸锌硫酸锌 0.130.131.051.05 水水 167.21167.211351.611351.61 发酵液发酵液 114.87114.87928.53928.53 总量总量 284.43284.432299.142299.14 总量总量 284.43284.432299.142299.14 3.4 脱色结晶工序物料衡算：脱色结晶工序物料衡算： 母液效价：母液效价：1370uml1370uml 氨水加量：氨水加量：12%12% 由效价守恒得母液体积：由效价守恒得母液体积： 72.701072.70106 63500099.24%116%3500099.24%116%（1-86%1-86%）1370101370106 6=299.33=299.33 m m3 3 氨水：氨水：273.7012%=32.84t273.7012%=32.84t 湿晶体：湿晶体：3.53td3.53td 母液：母液：273.70+32.84-3.53=303.01td273.70+32.84-3.53=303.01td 表表 3-2 脱色提取工序物料衡算表脱色提取工序物料衡算表 脱色提取前脱色提取前脱后色提取脱后色提取 项目项目质量质量 （td） 质量质量(t 周期周期)项目项目质量质量 （td） 质量质量(t 周期周期) 滤液滤液 273.70273.702212.412212.41 母液母液 303.01303.012449.332449.33 氨水氨水 32.8432.84265.46265.46 湿晶体湿晶体 3.533.5328.5428.54 总量总量 306.54306.5422477.8722477.87 总量总量 306.54306.542477.872477.87 3.5 干燥工序物料衡算：干燥工序物料衡算： 干晶体重：干晶体重：800800（1-1.5%1-1.5% ）=788=788 tata 湿晶含水量：湿晶含水量：W1=30%(1-30%)W1=30%(1-30%) =0.43=0.43 干晶含水量：干晶含水量：W2=1.5%(1-1.5%)W2=1.5%(1-1.5%) =0.02=0.02 应除去的水分：应除去的水分：788788（0.43-0.020.43-0.02）=323.08=323.08 tata 湿晶体的量：湿晶体的量：788+323.08788+323.08 =1111.08=1111.08 tata 表表 3-1 干燥工序物料衡算表干燥工序物料衡算表 干燥前干燥前干燥后干燥后 项目项目质量质量 ta质量质量 td项目项目质量质量 ta质量质量 td 湿晶体的湿晶体的 量量 1111.08 3.533.53 干晶体的干晶体的 量量 7887882.512.51 除去的水除去的水 分分 323.08323.081.021.02 总量总量1111.08 3.533.53 总量总量1111.08 3.533.53 第四章第四章 设备选型设备选型 4.1 三级发酵罐三级发酵罐 发酵罐的选型发酵罐的选型 选用机械涡轮搅拌通风发酵罐。选用机械涡轮搅拌通风发酵罐。 生产能力、数量和容积的确定生产能力、数量和容积的确定 发酵罐容积的确定：发酵罐容积的确定： 选用选用 200m3罐，全容积为罐，全容积为 230m3 生产能力的计算：生产能力的计算： 选用公称容积为选用公称容积为 200200 m m3 3的发酵罐，装料系数为的发酵罐，装料系数为 0.7,0.7,那么该罐生产土霉素的能力那么该罐生产土霉素的能力 为为: : 2000.7=1402000.7=140 (m(m3 3) ) 由前面的物料衡算中，已知年产由前面的物料衡算中，已知年产 800800 吨土霉素的工厂吨土霉素的工厂, ,日产日产 72.7072.70 m m3 3的土霉素。的土霉素。 发酵的操作时间需要发酵的操作时间需要 194h(194h(其中发酵时间其中发酵时间 184h),184h),这样生产需要的发酵罐应为：这样生产需要的发酵罐应为： N=72.7014019424=4.20N=72.7014019424=4.20 （罐）（罐） 取整后需取整后需 5 5 台台 每日投（放）罐次为：每日投（放）罐次为： 72.70140=0.5272.70140=0.52 ( (罐罐) ) 设备容积的计算：设备容积的计算： 由前面的物料衡算中，已知年产由前面的物料衡算中，已知年产 800800 吨土霉素的工厂吨土霉素的工厂, ,日产日产 72.7072.70 m m3 3的土霉的土霉 素，每天的发酵液的量：素，每天的发酵液的量：V V0 0=72.70=72.70 (m(m3 3d)d) 所需设备总容积：所需设备总容积： V=72.70194(240.7)=V=72.70194(240.7)= 839.51(m839.51(m3 3) ) 查表公称容积为查表公称容积为 200200 m m3 3的发酵罐，总容积为的发酵罐，总容积为 230m230m3 3。 则则 5 5 台发酵罐的总容积为：台发酵罐的总容积为： 2305=11502305=1150 m m3 3839.51839.51 m m3 3, ,可满足需要可满足需要 主要尺寸主要尺寸 公称公称 容积容积 VN( m3) 罐内罐内 径径 D(mm ） 圆筒高圆筒高 H0(m m) 封头封头 高高 h0(m m) 罐体罐体 总高总高 H(mm ) 不计不计 上封上封 头容头容 积积 (m3) 全容全容 积积 (m3) 搅拌搅拌 器直器直 径径 D(m m) 搅拌搅拌 转速转速 n(rm in) 电动电动 机功机功 率率 N(kW) 2005000100001300126002232301700150230 搅拌轴功率（见上表）搅拌轴功率（见上表） 4.24.2 二级种子罐二级种子罐 选型选型 : 选择机械搅拌通风发酵罐选择机械搅拌通风发酵罐 容积和数量的确定容积和数量的确定 由前面的物料衡算中，已知年产由前面的物料衡算中，已知年产 800 吨土霉素的工厂吨土霉素的工厂,日产日产 11.34 m m3 3 的二级种子液。的二级种子液。 所以选用公称容积为所以选用公称容积为 50 m3 的二级种子罐，装料系数为的二级种子罐，装料系数为 0.7,那么该罐生产的能那么该罐生产的能 力为力为: 500.7=35(m3) 发酵的操作时间需要发酵的操作时间需要 48(其中发酵时间其中发酵时间 44h),这样生产需要的二级种子罐应为：这样生产需要的二级种子罐应为： N=11.34354824=0.648（罐）（罐） 取整后需取整后需 1 台台 每日投（放）罐次为：每日投（放）罐次为： 11.3435=0.324 (罐罐) 设备容积的计算：设备容积的计算： 由前面的物料衡算中，已知年产由前面的物料衡算中，已知年产 800 吨土霉素的工厂吨土霉素的工厂,日产日产 11.34m3 的二级的二级 种子液，每天的种子液的量：种子液，每天的种子液的量：V0=11.34(m3d) 所需设备总容积：所需设备总容积： V=11.3448(240.7)= 32.40(m3) 查表公称容积为查表公称容积为 50 m3 的发酵罐，总容积为的发酵罐，总容积为 55.2m3。 则则 1 台二级种子罐的总容积为：台二级种子罐的总容积为： 55.2m332.4m3,可满足需要可满足需要 4.34.3 一级种子罐一级种子罐: : 选型选型 : 选择机械搅拌通风发酵罐选择机械搅拌通风发酵罐 容积和数量的确定容积和数量的确定 由前面的物料衡算中，已知年产由前面的物料衡算中，已知年产 800800 吨土霉素的工厂吨土霉素的工厂, ,日产日产 2.2422.242 m3m3 的一级种子液。的一级种子液。 所以选用公称容积为所以选用公称容积为 5m35m3 的二一级种子罐，装料系数为的二一级种子罐，装料系数为 0.7,0.7,那么该罐生产的能那么该罐生产的能 力为力为: : 50.7=3.5(m3)50.7=3.5(m3) 发酵的操作时间需要发酵的操作时间需要 38(38(其中发酵时间其中发酵时间 35h),35h),这样生产需要的二级种子罐应为：这样生产需要的二级种子罐应为： N=2.2423.53824=1.014N=2.2423.53824=1.014（罐）（罐） 取整后需取整后需 2 2 台台 每日投（放）罐次为：每日投（放）罐次为： 2.2423.5=0.6402.2423.5=0.640 ( (罐罐) ) 设备容积的计算：设备容积的计算： 由前面的物料衡算中，已知年产由前面的物料衡算中，已知年产 800800 吨土霉素的工厂吨土霉素的工厂, ,日产日产 2.242m32.242m3 的二级种子的二级种子 液，每天的种子液的量：液，每天的种子液的量：V0=2.242(m3d)V0=2.242(m3d) 所需设备总容积：所需设备总容积： V=2.24238(240.7)=V=2.24238(240.7)= 5.07(m3)5.07(m3) 查表公称容积为查表公称容积为 5m35m3 的发酵罐，总容积为的发酵罐，总容积为 6.27m36.27m3。 则则 2 2 台二级种子罐的总容积为：台二级种子罐的总容积为： 6.272=12.54m35.07m3,6.272=12.54m35.07m3,可满足需要可满足需要 4 44 4 通氨罐通氨罐: : 每罐三级发酵需要每罐三级发酵需要 0.09m30.09m3 的液氨，且有的液氨，且有 5 5 个发酵罐均连续操作，考虑装料系数个发酵罐均连续操作，考虑装料系数 为为 0.70.7，0.09*50.7=0.64m30.09*50.7=0.64m3，故选取公称容积为，故选取公称容积为 1m31m3 的罐一个。的罐一个。 4.54.5 全料罐全料罐: : 每罐三级发酵需要每罐三级发酵需要 32m332m3 的全料，且有的全料，且有 5 5 个发酵罐均连续操作，考虑装料系数为个发酵罐均连续操作，考虑装料系数为 0.70.7，32*50.7=228.5732*50.7=228.57 m3m3 故选用公称容积为故选用公称容积为 50m350m3 的储罐，故选取的储罐，故选取 5 5 个全料罐。个全料罐。 4.64.6 稀料罐稀料罐: : 每个三级发酵罐需要每个三级发酵罐需要 17m317m3 的稀料，且有的稀料，且有 5 5 个发酵罐均连续操作，考虑装料系数个发酵罐均连续操作，考虑装料系数 为为 0.70.7，17*50.7=121.4317*50.7=121.43 m3m3，故选取公称容积为，故选取公称容积为 5050 m3m3 的储罐的储罐 3 3 个。个。 4.7 储酸罐储酸罐 每天产生发酵液共每天产生发酵液共 72.70m3d，酸化工程中加入草酸，酸化工程中加入草酸 1.67 td，二水合草酸密度为，二水合草酸密度为 1.653kgL，则可推算出体积为，则可推算出体积为 1.01m3，考虑装料系数为，考虑装料系数为 0.7，实际体积为，实际体积为 1.43m3，则选择公称容积为，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，即每天工作大罐的需要，即每天工作 4 小时小时 4.8 酸化罐酸化罐: 酸化罐中包含原料发酵液和加入的酸液，总体为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，考虑到装料系数为 0.7，则实际需要的罐体积为，则实际需要的罐体积为 103.85m3，因此，选用，因此，选用 2 个公称容积为个公称容积为 50m3 的酸的酸 化罐即可满足生产要求。化罐即可满足生产要求。 4.9 稀释罐稀释罐: 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，考虑装 料系数为料系数为 0.7，则实际需要的罐体积为，则实际需要的罐体积为 311.6m3，因此，选取公称容积为，因此，选取公称容积为 75m3 的罐的罐 5 个，可满足每天生产一批的要求。个，可满足每天生产一批的要求。 4.10 板框过滤机板框过滤机; 处理液密度处理液密度=32.84t218.1m3=0.150tm3，处理时间取，处理时间取 30min，板框压滤机处理能，板框压滤机处理能 力：力： ，)/( 2.436 60*30 1.218*36003600 3 hm T V Q M=436.2*0.150=65.43t 因此选用如下设备，因考虑到两级脱色，故选因此选用如下设备，因考虑到两级脱色，故选 2 台：台： 型号型号过滤面积过滤面积 m2 滤板数量滤板数量 pcs 滤框面滤框面 积积 m2 最大工作最大工作 压力压力 MPa 处理能力处理能力 t 质量质量 t Larox-PF 96 9616961.67073 4.11 脱色罐脱色罐: 脱色保留时间脱色保留时间 30-50 分钟，取分钟，取 40min，液通过树脂罐的线速度控制在，液通过树脂罐的线速度控制在 0.001- 0.002ms，取，取 0.0015ms，则物料在罐内停留的距离即，则物料在罐内停留的距离即 0.0015*40*60=3.6m，考虑，考虑 装料系数装料系数 0.7，则，则 3.60.7=5.14m，因此选取罐体高度超过，因此选取罐体高度超过 5.14m 的罐即可。因此，的罐即可。因此， 选取公称容积选取公称容积 50m3的储液罐的储液罐,其罐内部圆筒高度为其罐内部圆筒高度为 6m。 液氨储罐液氨储罐 加入的液氨体积为加入的液氨体积为 35.04 m3，考虑装料系数为，考虑装料系数为 0.7，实际需要体积为，实际需要体积为 50.06m3， 则选用公称容积为则选用公称容积为 50m3的储液罐即可满足要求，结晶时间为的储液罐即可满足要求，结晶时间为 8 小时，属间歇操小时，属间歇操 作，则每天只一次，因此只需作，则每天只一次，因此只需 1 个罐。个罐。 4.12 结晶罐结晶罐: 采用三级连续结晶，设三级罐的总体积为采用三级连续结晶，设三级罐的总体积为 V V(V 处理量处理量 24)8 V 处理量处理量 291.97 m3，则，则 V97.32 m3 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 则分别选择则分别选择 公称容积为公称容积为 5m3 10m3 100m3的三个罐串联即可满足要求。的三个罐串联即可满足要求。 4.13 干燥器干燥器: 每天生产湿晶体重量每天生产湿晶体重量 3.53t，干晶体重量，干晶体重量 2.51t，则须除去水，则须除去水 分分 1.02t，每小时处理量为，每小时处理量为 1.0224=42.5kg，因此选用蒸发水分，因此选用蒸发水分 为为 50kgtt1 1tt2 2)=(12-5)(ln125)=8)=(12-5)(ln125)=8 ()() 每天装每天装 0.520.52 罐，每罐实际装液量为罐，每罐实际装液量为: : 72.700.52=139.8172.700.52=139.81 (m(m3 3) ) 换热面积换热面积: :F=4.186000139.81(4.185008)=209.71F=4.186000139.81(4.185008)=209.71 (m(m3 3) ) 设备结构的工艺设计设备结构的工艺设计 1).1).空气分布器：单管通风空气分布器：单管通风 2).2).挡板：不设挡板挡板：不设挡板 3).3).密封方式：机械密封密封方式：机械密封 4).4).冷却管布置冷却管布置 a)a) 最高热负荷下的耗水量：最高热负荷下的耗水量： W=4.186000139.81(4.18W=4.186000139.81(4.18（27-2027-20） ） =1.19610=1.196105 5 （kg=8kg=8，求出管径：，求出管径： d d0 0=0.073=0.073 （m m） 查表取查表取 893.5893.5 无缝钢管，无缝钢管，d d内 内=82mm =82mm，d d内 内d d0 0，可满足要求，可满足要求，d d平均 平均=86 =86 mmmm。 取竖蛇管端部取竖蛇管端部 U U 型弯管曲率半径为型弯管曲率半径为 250250 mmmm，则两直管距离为，则两直管距离为 500500 mmmm， 两端弯管总长度：两端弯管总长度：l l0 0=D=3.14500=1570=D=3.14500=1570 mmmm c)c) 冷却管总长度冷却管总长度 L L 计算计算 已知冷却总面积已知冷却总面积 F=209.71mF=209.71m2 2，无缝钢管，无缝钢管 893.5893.5 每米冷却面积为：每米冷却面积为： F F0 0=3.140.0861=0.2700=3.140.0861=0.2700（m m2 2） 则冷却管总长度：则冷却管总长度： L=209.710.27=776.7L=209.710.27=776.7（m m） 冷却管体积：冷却管体积：V=0.7850.086V=0.7850.0862 2776.7=4.51(m776.7=4.51(m3 3) ) d)d) 每组管长每组管长 L L0 0和管组高度和管组高度 每组管长每组管长: :L L0 0= = Ln=776.78=97.08Ln=776.78=97.08 (m)(m) 另需连接管另需连接管 8m8m：L L实际 实际=L+8=784.7 =L+8=784.7（m m） 可排竖直蛇管的高度，设为静液面高度，下部可伸入封头可排竖直蛇管的高度，设为静液面高度，下部可伸入封头 250mm250mm。设发酵罐内。设发酵罐内 附件占体积为附件占体积为 0.50.5 m m3 3，则：，则： V V总 总=V =V液 液+V +V管 管+V +V附件 附件= =（ （784.78784.78）+4.49+0.5=103.1+4.49+0.5=103.1 (m(m3 3) ) 筒体部分液深：筒体部分液深：（V V总 总- -V V封封） ）S S截 截= =（ （103.1-17103.1-17）(0.7855(0.78552 2)=4.387(m)=4.387(m) 竖直蛇管总高竖直蛇管总高: :H H管 管=4.387+0.5=4.887 =4.387+0.5=4.887（m m） 又两端弯管总长：又两端弯管总长： l l0 0=1570=1570 mmmm，两端弯管总高为，两端弯管总高为 500mm500mm 则直管部分高度：则直管部分高度： )=4.7)=4.7（m m3 3s s） 折算到工作状态折算到工作状态(0.35MPa(0.35MPa，30)30)下的风量：下的风量： Q Qf f=4.70.1=4.70.1（273+30273+30）(0.35(273+20)=1.4(0.35(273+20)=1.4（m m3 3s s） 取风速：取风速：v=25v=25 msms 则通风管截面积：则通风管截面积： S Sf f= = Q Qf fv=1.425=0.056v=1.425=0.056 (m(m2 2) ) 则通风管径：则通风管径：d df f2 2=S=Sf f0.785,0.785,解出解出 d df f=0.27=0.27 （m m） 因通风管也是排料管，故取因通风管也是排料管，故取 2192521925 无缝钢管。无缝钢管。 排料时间复核排料时间复核 ：物料流量：物料流量 Q=0.02Q=0.02 m m3 3s s，流速，流速 v=1msv=1ms， 管道截面积：管道截面积：S=0.7850.169S=0.