发酵罐70t设计

1、庆大霉素生产工艺流程图小罐种子中罐种子培养中罐种子大罐发酵36 ± 05C, 25hr转速 60-240rpm接种量15%通气量1.5VVM罐压 0.03Mpa搅拌功率22kw36 ± 0.5 C, 136hr转速 60-130rpm接种量15%通气量0.75VVM罐压 0.04Mpa搅拌功率165kw>大罐发酵液譬提炼车间装料系数：一级种子罐65%二级种子罐70%发酵罐75%发酵液物性参数：密度31050kg/m 粘度 50 (CP比热 4.18kJ/kg. C33 Q 发酵热 3500kcal/m h=14700kJ/m h冷却装置：种子罐用夹套式冷却，发酵罐用列

2、管冷却。 连续灭菌系统培养基灭菌处理量：20ni/h连消灭菌温度：1350C 接种量 一级种子罐至二级种子罐按 15%十算 二级种子罐至发酵罐按 15%十算工艺条件1年产量：G=70t庆大霉素2年工作日M=300天3发酵周期=6t天4发酵平均单位 u仁1500单位/毫升 5 成品效价u2=580单位/毫克6提炼总效率=85% 7装料系数=75%工艺计算3=106.14m /dVd=1°00*70*580300*1500*85%V0=106-14 =141.53m3/d1*0.75按照发酵罐系列取=200m工称体积罐径D/mm圆筒高Ho/mm封头高ha/mm罐体总高H/mm不计上 封头

3、体 积全体积W搅拌器 直径Di/mm搅拌转速n/(r/min)电机功率 N/kw200m54600115001200139003204.6m218ni1100142215每天放罐系数1罐发酵罐总台数n=1*6=6 台 发酵周期=每罐批发酵时间+辅助时间二级种子罐取损失比为15% 取周期为4天，那么需发酵罐4台V1=106.14*°.15*10.15=26.伽彳0.7一级种子罐取损失比为15% 106.14* 0.15* 0.15* 1 0.15V2=05=4.23m3取周期为4天，那么需发酵罐 4台发酵罐1高径比 H/D=2.03.52 搅拌器：六弯叶涡轮搅拌器，Di:di:L:B=

4、20:15:5:43搅拌器间距：S= 0.95-1.05 D4 搅拌器直径：Di=D/35 最下一组搅拌器与罐底的距离：C= 0.8-1.0 D6罐 0.4MPa；夹套 0.25 MPa7 挡板宽度：B=0.1D，当采用列管式冷却时，可用列管冷却代替设备框图二级空气过空气总过滤二级空气过搅拌器Np=4.7，湍流此发酵过程中有中间补料操作，对混合物要求较高，选用六弯叶涡轮搅拌器该搅拌器的各部尺寸与罐径D有一定比例关系，六弯叶涡轮搅拌器，Di:di:L:B=20:15:5:4搅拌器叶径Di为：取 1.7m。叶宽B为:B 0.2Di0.2 1.70.34(m)I 0.375Di 0.375 1.70

5、.64( m)底距C为:盘径di为:1.67(m)取 1.7m。di 0.75Di 0.75 1.71.275(m)叶弧长L为:叶距Y为:L 0.25Di 0.251.70.425(m)D 5( m)弧长I为:弯叶板厚：3 =12 ( mr)取两挡搅拌，搅拌转速 N2可根据50m5罐,搅拌直径1.05m,转速N=110r/min。以等P°/V(单位体积液体所分配的搅拌轴功率相同)为基准放大求得.r)2n1d2n1模型搅拌器的转速，n=110r/min 1d1模型搅拌器直径，d=1.05m1d2放大的搅拌器直径，d=1.7m将各值代入上式式中n2放大的搅拌器的转速，r/min2 2d

6、31 053n2n, -11079.78(r/mi n)1.33(r/s)d21.7取两档搅拌，搅拌转速79.78r/min不通气条件下的轴功率计算:PNp n3d5式中Np功率数,Np=4.7 3n 搅拌器的转速，n=1.33r/sd 搅拌器直径，d=1.7mP流体密度，p=1050kg/m33P Np n3d5将各值代入上式4.7*1.333* 1.75*1050 164849.14W 164.85kw通气发酵轴功率计算Pg32.25 10P2nd30.080.39式中P不通气条件下的轴功率，P=164.85KW n搅拌器的转速，n=79.78r/mimd 搅拌器直径，d=170cm Q

7、设通气量0.75VVM K 由仪器自身决定6Q=141.53*0.75=106.15*10(ml/mi n)将各值代入上式Pg 嗨 103P2nd30.39求电机功率P 电Q0.082.25 10 3Pg12 31.01164 .85 2 79.78 1703106150000.080.39152.22(KW )采用三角带传动n1=0.92 ;滚动轴承n 2=0.99，滑动轴承n 3=0.98 ;端面密封增加功率为1%代入公式数值得:1.01172.24( KW)0.92 0.99 0.98搅拌器个数=发酵罐通体高度11.5搅拌器间距=5.2取6个2*1.1发酵罐冷却水量和冷却面积计算3Qp：

8、发酵热 3500kcal/m3h=14700kJ/m h3发酵液体积：142m得出Q 热=14700*142=2087400kJ/h冷却水量的计算：发酵过程，冷却水系统按季节气温的不同，保证发酵液生产，夏季必须使用冰水。冬季：气温小于17C?采用循环水 进口 17C出口 20C 冬季：气温大于17C?采用循环水 进口 10 C出口 20C 冬季冷却水循环水用量计算 Q热Q =发酵热效应 * 1 .2CT2 -T1 比热冷却水出口温度-冷却水人口温度-采用冷却水系统也不同,为了2087400=200t/h4.18(20 17)夏季冷却水用量计算20874004.18(20 10)=60t/h取3

9、4C?为罐温K:传热系数=300kcal/m 2hC平均温差=34 仃34 20=15.5冷积面积2087400300*4.18*15.52=107.4m取通风比为1:1.23发酵罐200m 6台，装料系数75%,那么压缩空气需要量:3Q=200*6*0.75*1.2=1080m /min接管设计1该罐实装料量107m32 设1小时排空，那么物料体积流量107Q=0.0297m3/s600发酵；料流速取 V=1m/s2F 物=0.0297/仁0.0297m查表选取D:219 X 6使用F 物=0.785d2 贝憎径 d= F =0.0297 =0.19mY 0.785 丫 0.785假设按通风

10、管计算，压缩空气在0.4Mpa，支气管气速为20m/s，通风比1:1.2.3320C ,0.1Mpa 下,Q=107*1/1.2=89.16m /min=1.49m /s0 127330计算到 0.4Mpa, 30C状态下：Q=1.49*=0.39m3/s0.4 273 20Qf 0 392取风速v=20m/s,那么风管截面积 Ff=0.0195mv 20F 物=0.785d 2 那么气管管径 d=F=0.158m 0.785取d=168*8无缝管，那么满足工艺要求物料流速V=1m，那么管道截面积 A为:23A=0.785*0.207 =0.034m由此可知：进出料口 D:219 X 6进排气

11、口 d=168*8椭圆入孔 300*400mm蛇管的计算取冷却水在竖直蛇管中流速为1m/s，根据流体力学方程式W32A冬季最顶峰时 W=200t/h=55.56kg/s.贝U A 总=55.56*10 m、V取n=9进水总管直径d总为d总=蠹785=0.0887m 可取 d=102*4现取竖蛇管圈端部 U型弯管曲径为300mm那么两直管距离为 600mm两弯管总长度I。10= n D=3.14*600=1884mm冷却管总长度 L计算有前一直冷却管总面积108卅.现去无缝钢管102*4，每米长冷却面积为 F=3.14*0.094*仁0.29516m 2 贝U L= 108=366m0.2951

12、6L 实际=366+4=370m每组管长L0为：Lq=- =n366=9 =40.67m另需连接管1.8m,L 实L0 1.8 40.67 1.8 38.87( m)取管间距为0.6m。又两端弯管总长I0为:l03.14 0.6 1.884(m)两端弯管总高 0.6m,那么直管高度：=1.884-0.6=1.284那么一圈管长 l=2h+l n=2*1.284+1.884=4.452m每组管子圈数no为40 7no=9.14 取 no=9 圈4.452现取管间距为：2.5*d=0.205 竖直蛇管与管壁的最小距离为0.15m,允许.经计算，校核布置后冷却管的实际传热面积109.2M2大于F,满

13、足要求发酵罐壁厚的计算根据?压力容器平安技术监察规程?规定，发酵罐属于一级压力容器，因此，其设计、制造、安装以及使用均须遵照该规定。设计计算须按GB150-1998?钢制压力容器?进行。压圆筒厚度计算：CipDi式中S 圆筒的设计厚度，mmp 设计压力，p=0.4MPaDi圆筒的直径，D=5000mm d T设计温度下圆筒材料的许应用力，d T=124.5MPa10焊缝系数，0 =0.9 1C 1钢板的厚度负偏差，G=0.8mm1C 2腐蚀裕量，G=1mm将各值代入上式pDi2 T pC1C20.4 50002 124.5 0.9 0.40.8110.74(mm)查附表可选用12mm厚的碳钢钢

14、板。查附表知：公称直径为5000mm，壁厚为12mm , 1m高搅拌器选型六弯叶涡轮搅拌器筒节钢板质量为1483kg(2)椭圆形封头厚度计算:pDi2 T 0.5p式中S圆筒的设计厚度，mmp设计压力，p=0.4MPaDi圆筒的直径，Di=5000mmd T=124.5MPad T 设计温度下圆筒材料的许应用力,0焊缝系数，0 =0.9将各值代入上式pDi2 T -0.5p0.4 50002 124.5 0.9 0.5 0.48.93(mm)查附表可选用10mm厚的碳钢钢板。搅拌器叶径1.7 m弧长丨0.64 m盘径di1.275 m叶宽B0.34 m叶弦长L0.425 m底距C1.7 m叶距Y5m弯叶板厚12mRe、m2.076 X106转速n2111r/min搅拌轴功率F0164.85KW通风时轴功率Pg152.22KW电动机功率F电172.14