年产630吨土霉素车间工艺设计

1、For personal use only in study and research; not for commercial useFor pers onal use only in study and research; not for commercial use蒅课程设计题目：年产630吨土霉素工厂设计肂设计内容30页膀图纸 4 张羅膃膀 蚀蚆指导老师：王兴广膄学生姓名：杨北冬薃学号：310064聿所在班级： 生物工程2班蒆芅蚁葿肃羃袈袇年产 630 吨土霉素车间工艺设计肄膂摘 要：莇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

2、%。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，分为 三级发酵、酸化、过滤、脱色、结晶、干燥等。蚇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

3、器， 1 个结晶罐，脱色罐，喷雾式干燥器等等相关设备。膆芀目 录莈第1章绪论羃第1.1节引言薂第1.2节设计目标任务蒀第1.3节本次设计的基本内容膈第2章工艺流程设计羄第2.1节土霉素生产工艺流程简介螁第2.2节土霉素生产总工艺流程图衿第3章物料衡算薄第3.1节土霉素总物料衡算肆第3.2节土霉素发酵工序物料衡算肃第3.3节土霉素酸化稀释过滤工序物料衡算艿第3.4节土霉素脱色结晶工序物料衡算_莅第3.5节土霉素干燥工序物料衡算袃第4章设备选型賺第4.1节发酵罐螈第4.2节二级种子罐肅第4.3节一级种子罐羄第4.4节氨水储罐芀第4.5节全料罐膈第4.6节稀料罐祎第4.7节储酸罐羆第4.8节酸化罐蚂

4、第4.9节稀释罐薇第4.10节板框过滤机薆第4.11节脱色罐螃第4.12节结晶罐螁第4.13节干燥器芀第5章管道设计莆5.1发酵罐（三级罐）的接管设计袅5.2酸化设备的流体输送膃5.3稀释设备的流体输送蚀5.4板框过滤设备的输送肇5.5脱色工段的流体输送蚂5.6结晶过程的流体输送芁5.7管道汇总表腿第6章车间布置：袇第7章结论蚃参考文献薈第一章绪论薇1.1引言:螅土霉素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

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。OH OOH O薃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、梭状芽抱杆菌、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。芃常见副作用有：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。肁由于土

6、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薅蚅1.2设计目标任务莁请设计年产630吨（成品含量:99%）土霉素工厂设薀一、基础数据芅设计年产量 M二630t/a蒂成品效价Ud = 1000单位/毫克蒀年平均发酵水平Uf = 35000单位/毫升罿年工作日m二 300d/a肅1、发酵基础工艺参数薄土霉素的发酵周期T为184小时，辅助时间为10小时，袂发酵中罐周期为44小时，辅助时间4小时荿发酵周期为35小时，辅助时间3小时螆接种比为20%，液体损失率为15%薅大罐一个发酵周期内所需全料的量为：32m3羀大罐一个发酵周期内所需稀料的量为：1

7、7m3袈逃液、蒸发、取样、放罐损失总计为总料液的15%蒆大、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）莂氨氮的利用情况，培养20-40小时，每4小时补一次，每次 10-15L，控氨水平在45mg/100ml以上莃培养基配比：芇芆小罐蒄中罐蒁大罐羁全羇稀料料蒅组成蕿配比（%）莀配比（%）螇配比（%）节配比 （%）羂配比（%）螀黄豆饼粉蒈3.0莄2.5肀3.0艿3.5芈3.0莅淀粉蒃2.5蚈2.5羈8.0膂6.5薁3.0肇氯化钠蒅0.4芄 0.36虿0.2蒇膅0.4莅碳酸钙肂0.6膀0.4羅1.1膃0.4膀0.4蚀磷酸二氢 钾蚆 0.005膄 0.003

8、莅袁膈肇磷酸氢二 钾蒃 0.005芁 0.003罿袅螅蚀植物油虿4祎 2.67袄0.4腿蒀1羈肂2、提取基本工艺参数袃名称膀参数螅名称莅参数节脱色岗位收率羀 99.24%螆发酵液效价蒃35000u/ml蚂结晶干燥岗位收 率莇86%袈滤液效价袅11000u/ml肁过滤岗位收率腿 116%蚅母液效价羄1370u/ml薀总收率袇99%螇湿晶体含水量肂30%羀发酵液密度蚈 1.58kg/L螈酸化液中草酸含量蒄 2.3% g/ml荿滤液密度莈 1.02kg/L薅酸化加黄血盐量薃 0.25% g/ml肃20%氨水密度膈 0.92kg/L蚇酸化加硫酸锌量羅 0.18% g/ml蒂氨水加量衿12%蒄成品含水量

9、肄 1.5%羁脱色保留时间虿30-50分钟蒅酸化加水量膂230%v/v莁滤液通过树脂罐的线速度控制在0.001-0.002m /s莀3土霉素提取操作工艺参数一览表薇名称薄反应时间（T +T ）/h螀装料系数肀酸化稀释莄4蚃 0.70艿结晶袀8莆 0.70肅袃1.3本设计基本内容莇蒇根据设计任务，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。膃莂肇物料衡算：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。芄热量衡算：不要求节设备选型：大、中、小罐、通氨、补料罐的尺寸及数量；大罐的罐壁

10、、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。螂管道设计：大罐主要接管设计，提取各种设备的主要连接管道。螇莆蚄膁第二章 工艺流程设计薈2.1土霉素生产工艺流程简介莇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。螃2.2土霉素生产总工艺流程图芈土霉素生产总工艺流程图羂膅砂土孢子蒂一

11、聿孢子培养芆 36.5C 4-5 天肀斜面孢子一芃种子培养螃 30 C 38h 0.65v/v/m袁腿 Zn S04 0.18%袄调 pH4.5-4.628-30 C蚅第三章物料衡算薁3.1总物料衡算蒆日产量：792/300= 2.079t/d薁纯品土霉素的量：630X 99% =623.7t/a蒅效价：623.7 X 109X 1000 =6.237 X 1014 单位/a蚂土霉素的生产过程总收率为99%蚀则发酵时的总效价：6.237 X 1014/99% =6.3 x 1014单位/a袅发酵液的效价：35000单位/ml膅发酵液的体积： 6.3x1014/35000 =1.80 x1010

12、 ml =1.80 x104 m3蚄螈每天发酵液的体积：43蕿 1.80x 104/300=60.00m3/d羆每天损失的体积：蒁 60.00x 15%/( 1-15%)=10.59m3/d膁加入氨水体积：培养 20-40小时，每 4小时补一次，每天共 6 次，每次 15L， 共计 90L，既 0.09 m3/d羈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：蚆32/(194/24)=3.96 m3/d薂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：3艿 17/(194/24)=2.10 m3/d莈设发酵开始的培养基体积为 V，蒸汽带入的水量按20%计膃

13、由体积衡算薄(V X 20%+V X 20%+V+3.96+2.10+0.09) X (1-15%)= v 发酵液=60m3/d蚁得培养基体积 V 为 46.03m3/d袇则加入的二级种子液体积：3袃 46.03X 20%=9.21 m /d莁蒸汽带入水量：螀 46.03X 20%=9.21m3/d芆因此，每天所需培养基组成的量如下：蚃黄豆饼粉：蒃46.03X 3%+3.96 X 3.5%+2.10 X 3%= 1.583m3/d袈淀粉：蚆 46.03X 8%+3.96 X 6.5%+2.10 X 3%= 4.003m3/d莄氯化钠：3薄46.03X 0.2%+2.10 X 0.4%= 0.1

14、005m3/d芀碳酸钙：3膅46.03X 1.1%+3.96 X 0.4%+2.10 X 0.4%=0.5306m3/d膄植物油: 芁46.03X 0.4%+2.10 X 1%= 0.2051m3/d荿配料水：袈 46.03 1.582-4.003-0.1005-0.531-0.2051=39.61nn/d袄莃表1三级发酵物料衡算表蚁进入发酵罐的量芈离开发酵罐的量薅项目膀体积(m3/d)衿体积(m3/周期)蚇项目莅体积(m3/d)芁体积(m3/周期)羈二级种子液肇 9.21肆 74.45芃发酵液芀60薆485.0祎蒸汽带入水量肀 9.21葿 74.45羅损失薆 10.60膂 85.7螁培养基虿

15、 46.03肃 372.1膃衿肇螃全料量羀 3.96蚇 32.01腿芃螁肀稀料量薇 2.10羃 16.98螃膈肆蚄氨水薀 0.09薁 0.73蒅蒄蚁虿总量腿 70.60膅 570.7蚃总量螇 70.60薈 570.7羅蒀表2三级发酵培 养基 的组成膀项目羇体积（m3/d）蚅体积（m3/周期）薂黄豆饼粉芈 1.583蒇 12.80蒆淀粉蚃 4.003蚀 32.36祎氯化钠膆 0.1005莀 0.8124蝿碳酸钙芅 0.5306蚂 4.289蒂植物油袇 0.2051蚅 1.658莃配水量薃 39.61芀 320.2莈总膃 46.03莀 372.1莄全料量艿薆肅液氨荿发酵液60.00m3/d芃设发酵

16、开始的培养基体积为 V，蒸汽带入的水量按20%计,膂由体积衡算:薈(V X20%+VC 20%+VK (1-15%)= V 二级种子液3莅V二级种子液X(1-15%)= V二级种子液 =9.21m /d肃 V 二级种子液 =9.21/0.85=10.84膄袀得培养基体积 V 为 9.11 m3螅则加入的一级种子液：螄 9.11 邀0%=1.822m3/d羁蒸汽带入水量：羈 9.11 邀0%=1.822 m3/d蒈 液体损失 15%3薄 10.84X 0.15=1.626m /d肂接种损失 15%莁 1.822/(1-15%)-1.822=0.3215m3/d羈总损失量 =液体损失 + 接种损失

17、芄 1.626+0.3215=1.9475m3/d袀葿因此，每天所需培养基组成的量如下： 莇黄豆饼粉：肅 9.11X2.5%=0.2278m3/d袁淀粉：薈 9.11 玄5%=0.2278m3/d螆氯化钠：3螅 9.11 Q36%=0.03280m3/d蚈碳酸钙：蚆 9.11 Q4%=0.03644m3/d羂磷酸二氢钾：3节 9.11 Q003%=0.0002733m3/d蒆磷酸氢二钾：袄 9.11 冷.003%=0.0002733 m3/d莁植物油：羂 9.11 玄67%=0.2432 m3/d薇配料水:3腿 9.11-0.2278-0.2278-0.03280-0.03644-0.0002

18、733-0.0002733-0.2432=8.34md蕿表3二级发酵物料衡算表（周期为 48h即2d）芅进入发酵罐的量蒄离开发酵罐的量腿项目莆体积（m3/d）蒃体积（m3/周期）袃项目罿体积（m3/d）蒇体积（m3/周期）螆一级种子液莂 1.822虿 3.644蕿二级种子液袄 10.84螂 21.68蒀带入水量莆 1.822芇 3.644賺损失膀 1.948莇 2.896莅培养基袅 9.11羁 18.22葿蒃芄蚁总量芆 12.75祎 25.50螃总量蒁 12.75芈 25.50膃表4二级发酵培 养基 的组成膂项目荿体积（m3/d）莆体积（m3/周期）薂黄豆饼粉袂 0.2278膆 0.4556蒅

19、淀粉肁 0.2278莈 0.4556膈氯化钠薃 0.03280蒁 0.06560腿碳酸钙艿 0.03644羅 0.07288膄植物油衿 0.2432肆 0.4864肄配水量薄 8.34薀 16.68膈磷酸二氢钾蒆 0.0002733羃 0.0005466莀磷酸氢二钾腿 0.0002733薅 0.0005466蒂总肀 9.11羆 18.22袁培养基螇蒸汽带入水量袈一级种子液*袁发酵罐*虿二级种子液袄液体损失15% 1.626 m3/d蒈设发酵开始的培养基体积为 V，蒸汽带入的水量按20%，斜面抱子体积忽略不 计，由体积衡算：莃(V X20%+VK (1-15%)= V 一级种子液莂V -级种子液

20、凡1-15%)= V 一级种子液=1.822m3/d葿得培养基体积V为2.101 m3/d薇则 蒸汽带入水量 :3肆 2.101 20%=0.4202m3/d肂液体损失 15%薀 2.14X 0.15=0.3215m3/d衿接种损失 15%蒆 2.101X 20% X 15%=0.06303m3/d螃总损失量 =液体损失 + 接种损失莈 0.3215+0.06303=0.3846ni/d肇袅因此，每天所需培养基组成的量如下：薃黄豆饼粉：葿 2.101 X%=0.06303 m3/d膆淀粉：芄 2.101 X.5%=0.05253 m3/d芃氯化钠: 蒁 2.101 04%=0.008400m3

21、/d蒈碳酸钙：螄 2.101 冷.6%=0.01261 m3/d肄磷酸二氢钾：芈 2.101 冷.005%=0.0001051 m3/d蚆磷酸氢二钾：膃 2.101 0005%=0.0001051m3/d螄植物油：荿 2.101 4%=0.0840m3/d罿配料水：袇 2.101-0.06303-0.05253-0.08400-0.01261-0.0001051-0.0001051-0.0840=1.880铀芀莁表5 一级发酵物料衡算表（周期 38/24=1.58d）肇进入发酵罐的量芆离开发酵罐的量羁项目膈体积（m3/d）芆体积（m3/周期）蚅项目螁体积（m3/d）艿体积（m3/周期）蓄拉羔苴

22、 薈培 口养基膅 2.101蒂 3.327莁一级种子液蚆 2.144薄 3.395羈带入水量袄 0.4202袅 0.677蝿损失螈 0.3846祎 0.6090羃总量莃 2.521葿 4.004羇总、量、肁 2.521袂 4.004螄表6 一级培养基的组成（周期 38/24=1.58d）蒄项目芁体积（m3/d）罿体积（m3/周期）祎黄豆饼粉薂 0.06303蚁 0.0998蚀淀粉袇 0.05253袅 0.0832膀氯化钠蒀 0.008400蚄 0.0133羃碳酸钙薀 0.01261袇 0.01997螆植物油賺 0.0840罿 0.1330蚇配水量螇 1.880蒄 32977蚂磷酸二氢钾莇 0.

23、0001051薄 0.0001664薂磷酸氢二钾肂 0.0001051膈 0.0001664蚆总羄 2.101薁 3.327肃蒅培养基羀蒸汽带入水螆艿发酵罐蚂斜面孢子*芄聿一级种子螀液体损失 螅5% 0.3215m3/d蚆接种损失15% 0.06303m3/d蒅蒅3.3酸化稀释过滤工序物料衡算:蒂发酵液效价：35000u/ml滤液效价：11000u/ml羂由效价守恒得滤液的体积：60.00 X 106x 35000X 1.16/11000 X 106=221.45 m3螈硫酸锌：60.00 X 10 X 0.18%X 10- = 0.108芃水：60.00 X 2.3=138羃发酵液：60.0

24、0 X 103X 1.58=94.8234.44羈滤液：221.45 X 103X 1.02=225.88t蒆每天/ t袅草酸：60.00 X 103X 2.3%X 10-3=1.383a螁总:莁黄血盐：60.00 X 10 X 0.75%X 10- = 0.15草酸 1.38t/d黄血盐0.15 t/d硫酸锌0.108t/d 水 1381t/d发酵液 94.8t/d酸 化 稀 释 过菌丝 8.56t/d 滤液 225.88t葿表3-3酸化稀释过滤工艺物料衡算表莅酸化过滤前肁酸化过滤后膀项目腿质量(t/d)莆质量(t/周期)蒄项目虿质量(t/d)罿质量(t/周期)膃草酸薂 1.38聿 11.1

25、6蚀滤液芅 225.88袄 1825.86螂黄血盐膆 0.15肂 1.21蝿菌丝羇 8.56蚂 69.19袀硫酸锌袇 0.108莇 0.87莃袁艿螆水膃138羂 1115.5莈膆袃螀发酵液螀 94.8蚅 766.30蚄袁衿总量234.441895.06总量234.441895.063.4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：66360.00 X 10 X 35000X 99.24%x 116%692.86 m3,可满足需要主要尺寸公称容积3VN(m3)罐内径D(mm)圆筒高H0(mm)封头高h(mm)罐体总高H(mm)不计 上封 头容积(m3)

26、全容积(m3)搅拌 器直 径D(mm )搅拌 转速n (r/min)电动机 功率N(kW)2005000100001300126002232301700150230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由前面的物料衡算中，已知年产 630吨土霉素的工厂，日产9.21 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：5OX0.7=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：N=9.21/35X48/24=0.526 (罐)取整后需1台每日投(放)罐次为：9.21

27、/35=0.263罐)设备容积的计算:由前面的物料衡算中，已知年产 630吨土霉素的工厂，日产9.21m3的二级种子液，每天的种子液的量： V0=9.21(m3/d)所需设备总容积：V=9.21 X 48/(24X 0.7)= 26.31(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：55.2m326.31m3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 630吨土霉素的工厂 ,日产 1.822 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

28、的能力为 :5X0.7=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=1.822/3.5 X 38/24=0.824 (罐)取整后需 1 台每日投(放)罐次为：1.822/3.5=0.521 ( 罐) 设备容积的计算：由前面的物料衡算中，已知年产 630吨土霉素的工厂，日产1.822m3的二级种子液，每天的种子液的量： V0=1.822(m3/d)所需设备总容积： V=1.822X38/(24X0.7)=4.12(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 X 仁6.27m35.07m3

29、,可满足需要4. 4通氨罐：每罐三级发酵需要0.09m3的液氨，且有4个发酵罐均连续操作，考虑装料系数为0.7, 0.09*4/0.7=0.51m3，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4个发酵罐均连续操作，考虑装料系数为0.7，32*4/0.7=182.86m3故选用公称容积为50m3的储罐，故选取4个全料罐。4.6稀料罐：每个三级发酵罐需要17m3的稀料，且有4个发酵罐均连续操作，考虑装料系数为0.7, 17*4/0.7=97.14 m3，故选取公称容积为 50 m3的储罐2个。4.7储酸罐每天产生发酵液共60.00m3/d，酸化工程中加入草酸

30、1.38t/d,二水合草酸密度为 1.653kg/L,则可推算出体积为0.835m3,考虑装料系数为0.7,实际体积为1.19m3, 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60.00m3,考虑到装料系数为0.7, 则实际需要的罐体积为85.71m3,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180m3,考虑装料系 数为0.7，则实际需要的罐体积为257.14m

31、3,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；处理液密度=27.11t/180m3=0.151t/m3,处理时间取30min,板框压滤机处理能力：3600VT3600 * 18030*60二 360.0(m3 /h),M=360*0.150=54.36t因此选用如下设备，因考虑到两级脱色，故选2台:型号过滤面积滤板数量滤框面最大工作处理能力质量/t/m2/pcs积/m2压力/MPa/tLarox-PF969616961.670734.11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

32、.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。因此，选取公称容积50m3的储液罐，其罐内部圆筒高度为6m。液氨储罐加入的液氨体积为35.04 m3,考虑装料系数为0.7,实际需要体积为50.06m3，则 选用公称容积为50m3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 VV/(V 处理量 /24)8V 处理量 291.97 m3,则 V97.32 m3为了晶核的形成和形成晶体

33、的饱满，三级罐应依次由小到大则分别选择 公称容积为5m3 10m3 100m3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2.92t,干晶体重量2.07t,则须除去水分0.85t,每小时处理 量为0.85/24=35.4kg,因此选用蒸发水分为50kg/h的脉冲旋风式气流干燥器，具 体参数见下表型号蒸发水分/(kg/h)装机功率/kw占地面积/m高度/mXQG505071784.14车间设备一览表设备名称所属车间数量型号一级种子罐发酵车间17公称容积5m3 1500二级种子罐发酵车间5公称容积50m3松100三级发酵罐发酵车间53公称容积200m3(4600通氨罐发酵车间11公

34、称容积1m3 900补料罐(全料罐)发酵车间44公称容积50 m3300补料罐(稀料罐)发酵车间22公称容积50 m3300酸化反应罐酸化过滤车间21公称容积50 m3300酸化储罐酸化过滤车间11公称容积2.5m3 1200稀释罐酸化过滤车间43公称容积75 m3300板框过滤机酸化过滤车间22Larox-PF 96 过滤面积 96m2脱色罐脱色结晶车间11公称容积50 m3 3400液氨储罐脱色结晶车间11公称容积50 m3 3400结晶罐脱色结晶车间3公称容积分别为5m3、10m3、100m3旋风干燥器干燥车间11XQG50，蒸发水分50kg/h第五章：管道设计5.1发酵罐(三级罐)的接

35、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 qma=4.18 X 6000 KJ/( m . h)采用竖式列管式换热器，取经验值K=4.18X 500 KJ/( m3 . h.C ) tm= ( ti- t2)/(In ti/ t2)=(12-5)/(ln12/5)=8C)每天装0.52罐，每罐实际装液量为：60.00/0.43=139.53 (m 3)换热面积：F=4.18 X 6000X 139.53/(4.18 X 500X 8)=209.30 (m 3)设备结构的工艺设计1) .空气分布器：单管通风2) .挡板：不

36、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=4.18X 6000 X 139.53/(4.18 X( 27-20)=1.196 X 105(kg/h ) =33.29(kg/s)则冷却水体积流量为 W =0.03329m3/s ,取冷却水在竖直蛇管中的流速为v=1m/s,冷却管总截面积：S总=0.03329/仁0.03329 (m 2)2进水总管直径 d 总2= S 总/0.785, 解出 d 总=0.2059( m)b) 冷却管组数和管径设冷却管径为do，组数为n则：S总=0.7850 nd 2，根据本罐情况，取n=8,求出管径： d 0=0.073

37、 ( m)查表取 89X 3.5无缝钢管，d内=82mm d 内d0，可满足要求，d 平均=86 mm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=n D=3.14X 500=1570 mmc) 冷却管总长度 L 计算已知冷却总面积F=209.30m，无缝钢管 89X 3.5每米冷却面积为：F0=3.14X0.086X1=0.2700(m2)则冷却管总长度：L=209.71/0.27=775.2 (m)冷却管体积：V=0.785X 0.0862X 776.7=4.50(m3)d) 每组管长 L0 和管组高度每组管长 ：L0= L/n=775.2/8=

38、96.9 (m)另需连接管 8m：L 实际=L+8=783.2 (m)可排竖直蛇管的高度，设为静液面高度，下部可伸入封头250mm设发酵罐内附件占体积为 0.5 m3，则：3V总=V液+V管+V附件=(783.2/8 ) +4.50+0.5=102.9 (m )筒体部分液深：2(V总-V封) /S 截=(102.9-17 ) /(0.785 X 5 )=4.377(m)竖直蛇管总高 ：H 管=4.377+0.5=4.877 (m)又两端弯管总长：10=1570 mm两端弯管总高为500mm则直管部分高度：h=H管-500=5190 ( mr)i则一圈管长：l=2h+ l o=2X 5190+1

39、570=11950(mm)e) 每组管子圈数 n0n0= L0/l=96.9/11.95=8.109 (圈)管间距为：2.5d 外=2.5 X 0.089=0.22 (m)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0.23m0.2m,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F 实=n d 平均 L 实际=3.14 X 0.086 X 783.2=211.5(用)F实F,可满足要求。设备材料的选择：优先考虑满足工艺要求，其次是经济性。本设计选A3 钢，以降低设备费用。接管设计：a)

40、接管长度 h 设计管直径的大小和有无保温层，一般取100200mm。b) 接管直径的确定 按排料管(也是通风管)为例计算其管径。发酵罐装料140m, 2h之内排空，物料体积流量： Q=140/3600/2=0.02 (m 3/s)发酵液流速取 v=1m/s排料管截面积：S M=Q/v=0.02/仁0.02 (m 2)管径 d： d2= S 料/0.785, 解出 d=0.16 (m) =160 mm取无缝钢管 219X25,其内径169mm160mmi适用。 按通风管计算，通风比2vvm(0.1MPa 20C)33通风量：Q=140X 2=280(m3/min)=4.7 (m3/s )折算到工

41、作状态(0.35MPa, 30E)下的风量：3 Qf=4.7X 0.1 X (273+30) /(0.35 X (273+20)=1.4( m3/s )取风速： v=25 m/s则通风管截面积：Sf= Qf/v=1.4/25=0.056 (m 2)则通风管径：df2=S/0.785,解出 df=0.27 (m因通风管也是排料管，故取 219X 25无缝钢管排料时间复核:物料流量Q=0.02m/s，流速v=1m/s,管道截面积：S=0.785X 0.1692=0.022(m2)相应流量比：P=Q/Sv=0.02/(0.022 X 1)=0.9 倍排料时间：t=2 X 0.9=1.8 (h)支座选

42、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 133X。酸化液排出的体积近似认为与发酵液相等，即60.00m3,酸化罐装料85.71m3,发酵液体积60.00m3, 2h之内排空，物料体积流量60.003600233= 8.33*10 m /s发酵液流速取v=1m/s,排料管截面积8.33* 101二 8.33* 10m2管径d二V 0.7858.33* 10、0.785二 0.10m取不锈钢焊接钢管 133X,其内径123mm110mm,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 133X5稀释液的体积为180m3,采

43、用三个酸化罐，即每个罐内液体的体积为72.70 m3,装料102m3, 2h之内排空，物料体积流量60.0036002_23= 8.33*10 m /s发酵液流速取v=1m/s,排料管截面积管径d =8.33* 101二 8.33* 10m2-28.33* 10二 0.10m0.7850.785取不锈钢焊接钢管 133X,其内径123mm110mm,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 133X。经板框过滤后，由滤液效价可知体积为218.23m3，处理时间30min218.233 .Q0.12m /s物料体积流量3600 5发酵液流速取v=

44、1m/s,排料管截面积S“ Q空0饰v管径。爲爲心伽 故选用不锈钢焊接钢管取 450X,其内径440mm438mm。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 450X。流出脱色罐的管道V=291.97m3,操作时间为40min,物料体积流量240.973600 (40/60)3= 0.10m /s发酵液流速取v=1m/s,排料管截面积SQ二吐“伽2v 1管径 一 0.785 一 0.7850.10 -0.36m故选用不锈钢焊接钢管取 450X,其内径440mm360mm。5.6结晶过程的流体输送液氨的输送需要加入的液氨体积为28.93m3，结晶的停留时

45、间为8小时，物料体积流量28.933600 8_33-1.0*10 m /s发酵液流速取v=1m/s,排料管截面积_3。 Q 1.0*10S料 -v-=1.0*10-m2/.0*100.036m.0.785管径取不锈钢焊接钢管4X2.5,其内径40mm36mm，适用结晶罐之间的流体输送结晶总处理体积为247.04 m3,结晶的停留时间为 8小时，物料体积流量Q = 247.04 = 0.009m3/s 3600 8发酵液流速取v=1m/s,排料管截面积S斗= 0009 = 0.009m2vd =管径 0.785叽 0.121m0.785取不锈钢焊接钢管 133X,其内径 123mm121mm，

46、适用。干燥条件混合气体由45C加热到150C，喷雾干燥器进口温度150 C，喷雾干燥 器出口温度110 C,物料出口温度60 C,进口温度60 C,采用压力式雾 化器雾化。由物料衡算可知：.湿晶含水量 W1=30%，干晶含水量 W2=1.5%,水分的蒸发量W=0.85t/d，湿物料的量G1=2.92t/d,干物料的量G2=2.07t/d. 根据环境温度为20 oC.相对湿度80%,在I-H图上查得X=0.018kg水蒸气 /kg绝干空气0=49.24KJ/kg干空气.当 t1=160 oC,t2=80 oC 时，在 I-H 图上查得 l1=l2=192KJ/kg 干空气 X=0.0425kg水蒸气/kg干空气.L=W/ (X2-X0) =0.85X 10/(0.0425-0.018)=34694kg干空气/d. 求得空气在20 oC的比容v0=0.862m3/kg干空气，则进风量为 V0=LX v0=34694X 0.862=29906 m3/d排风量：根据计算,80 oC尾气排出时的含湿空气比容 V2=1.088m3/kg干空气 排风量