通用式发酵罐

1、第一章 发酵车间设备的选型一， 酵罐的设计谷氨酸发酵属于好氧型发酵，因此均用机械搅拌通风发酵罐进行生产。现在主要根据设计工厂的年产量以及工艺计算，考虑到生产管理操作占地面积以及后续工程的配套方面，并通过对功率消耗利用率的分析。本设计采用公称容积200立方米带有机械通风式发酵罐。 ，发酵罐型的设计 1， 罐直径D 选高径比1：2 即 D/H = 1/2 由 2 H=2D 取D=5m 则 V=196.25m3 2，封头 发酵罐的封头有碟型和椭圆型两种。椭圆型封头中的曲率半径变化是连续的，其中应力是均匀的，因而在同样条件下，椭圆型封头产生的应力比碟型小，但制造困难。综合考虑本设计采用碟型封头。 由化

2、工设备机械设计基础，得： D=5000mm h1= 1240mm h2 =60mm M=1.0748D2=26.87m2 V0=0.1227 D3 =15.34m3,发酵罐的容积：公称容积 指圆柱部分和底料容积之和 V公称= V+ V0=196.25+15.34=211.59 m3罐的总容积V总= V+2 V0=226.93 m3罐的容积装料系数0.773 V= 0.773V总=175.42 m3高度罐体高度h0= H+=10000+=12600 mm=12.6 m圆筒高度 H=10 m表面积圆柱的内表面积 M1=3.14=157 m2罐的总表面积M=210.74 m23，罐壁厚的设计 发酵罐

3、在使用过程中，其内部承受一定的压力，如灭菌蒸汽压力，运转时的保压，搅拌时的震动及装液负荷等，同时考虑到各接管口的影响 罐体应有一定的强度。现取在过程中承受的最大压力0.4Mpa(表压)作为设计压力。罐圆柱体部分壁厚，可有下式计算 其中：Pc ：罐压 Di ：罐径 ：许用应力 ：焊缝系数、=16 mm 封头壁厚标准碟型封头，参考化工设备机械设计基础第201页4，支座大型发酵罐由于重量大以及要求运转稳定，故采用裙式支座直接装在基础上。裙座为圆筒型，其内径与罐内径相等。群做筒体与罐封头应采用全焊缝对接连续焊裙座，底座高度现取600 m m二， 冷却装置的确定1， 冷却装置形式的确定 采用列管式换热器

4、热负荷 m3则总热负荷106W传热温度的计算一般取醪液温度T=32-33，本设计取33，因发酵为33-34， 考虑到近年气温普遍升高，现采用地下水。冷却水进口温度10，出口20，则平均温度 传热系数的确定罐内发酵液的传热膜系数 发酵液的性质103 Kg/ m3 N=210-3PaS Re=1.53106得发酵罐内发酵液传热膜系数为 3.76103W/ m2K总传热面积的计算由总传热系数1/K=0.00195 得 K=512W/ m2则传热面积为1.53106/13.74512=217.5 m2三， 搅拌器的设计1.搅拌器直径的选择通常取d/D=1/31/4 （见化工工艺设计613页）先取d/D

5、=0.3 则搅拌器直径d为 1.5m搅拌器的安装尺寸：盘径di=3/4d叶径d=0.3 D=1500叶高H=0.2d=300 叶炫长 L=0.25d=375弧长 r=0.375d=562.5 叶距 y=D=502，搅拌转速的确定 通常搅拌器叶端圆周线速度 V=38m/s 本设计选用的涡轮式搅拌器取 V=7 m/s 则转速 取903，搅拌器的尺寸层数的确定 取3层间距的确定m=3 d=1.5m H0=12.6m H=10m 装液高度8.3m搅拌器应位于发酵罐筒体底部0.8d ，即1.2 m ，距液面0.81d即1.21.5 m 故S= 取3m4，搅拌功率的确定单层搅拌功率的计算多层搅拌功率的确定

6、P总=3P=480KW5，搅拌轴的设计 发酵罐是竖直安装的。皮带轮直接接于支座旁。可以认为没有弯管曲载荷作用的影响，仅需考虑扭转作用，所以轴计算主要以扭转强度计算和扭转刚度计算。曲轴径170mm，查材料与零部件轴上安装零件设计选用：A 。轴承 搅拌器受轴向力和径向力的共同作用，故轴承的选择用双向心球面滚子轴承，查材料与零部件中P416，选GB28-6-64轻宽（5）系列3520。B联轴器的选用 轴分为三段，选用两个夹套联轴器连接，其优点在于装拆方便，拆卸时不需要做轴项运动，易对中，径向尺寸小，查材料与零部件中P547，选用AG5-213-65立式，夹壳联轴器。C轴封 采用封面轴封（其封面要求不

7、高）。6，传动部分设计1 皮带形式设计搅拌器用电机拖动，三角皮带转动，查材料与零部件，知三角皮带传动效率为=0。94，因立式夹壳联轴器联结效率为0。98，罐内装两只磙子器轴承，传动效率为0。97，罐外装两只滑动轴承，传动效率为0。98，因此传动效率；N传=N0/（0。942）*（0。982）*0。97=11。56（kw）查机械零件设计手册选三间皮带B型。2 皮带轮直径 查材料与零部件选JO2-71-8型电机带动。用D1=160mm，实心轴带动，则大皮带轮直径：D2=m1/m2*D式中：m1电机转速720rpm，经减速器减速至280rpm； m2轴转速30rpm。D2=m1/m2*D=280/3

8、0*160=1493（mm）查直径尺寸系列，D取1500mm。四， 消泡器的设计五， 谷氨酸发酵会产生大量泡沫，如不及时消除就会影响正常操作。同时大量的泡沫会随气流逸出造成发酵液的损失，也易引起染菌。本设计采用消泡效果好的梳状式消泡器，消泡器的长度一般为发酵罐内径的0.65。即 L=0.65D=0.65=3250mm六， 空气分布装置七， 空气分布装置的作用是吹入无菌空气并使空气均匀分布。分布装置的形式有单管和环型管。本设计采用单管式空气分布装置，管口对罐底中央，管口与罐底距离3060mm。这样空气分布效果好，若距离过大则空气分散效果较差，并可根据溶氧情况适当调整。通常进风管内空气流速为20m

9、/s，为防止吹管吸入的空气直接喷出而加速罐底腐蚀，在分布装置的下部分装有不锈钢分散器，可延长罐底的寿命。八， 单孔管径：1/2=0.074m九， 取内径d=74mm 现选用833.5 材料为A3钢/s 七，接管设计1， 进料管以底部进料计现以60 m3/s 流速取1.5m/s 则进料管截面积为F=Q/r= m2管径参考化工工艺设计手册上，第291页 选无缝不锈钢管材料1Cr18Ni9Ti2， 出料管料液量V= m3如每小时排液90 m3则两小时内可将料液排完，则出料管截面积为F=Q/r=0.0167 m2管径取无缝不锈钢管材料1Cr18Ni9Ti3， 接种管接种时间1小时，接种量为 m3 流速

10、取1.5m/sF=Q/r= m2 选无缝不锈钢管 材料1Cr18Ni9Ti4， 蒸汽管选用的无缝不锈钢管 材料1Cr18Ni9Ti5， 温度计采用热电耦温度计，查材料与零部件型号WRK，测量范围 0600八，人孔人梯 人孔由材料与零部件选用GB583-64，水平吊盘人孔Dg=600mm 人梯有施工单位定。九，连消灭菌1， 板式换热器 选用功能人字型波纹板式BRIO 7个最大流量35 m/n，单片面积0.11m，最大组合面积1-6板片尺寸：658*245传热系数：3500-5800 W/ m*c设计温度：150/120，设计压力：1.6Mpa角孔直径：50mm板片材质：Gr18N；97/ 密封材料：食品脂垫2，连消选用两段加热的混合式连消塔.流量：10.24 m/h，流速：0.07m/s塔直径：D=18.8Q/V=217.7mm取218mm塔高：H=VI 取I=18SH=0.07*18=1.26m维持罐 30 m，1个，材质Gr18N；97/十，其他发酵车间设备配料池：40 m，1个，材质Gr