毕业设计（论文）-年产一万吨的苏氨酸工厂设计

I接管直径的确定按排料管计算：该罐实装醪量10.84×0.75=8.13m3，设0.4h之内排空，则物料体积流量发酵醪流速取v=1m/s;则排料管截面积为F物。管径：取无缝管Ф86x3mm，认为合适。设计每个发酵罐有一个空气除菌系统，压缩空气在0.4MPa下，支管气速为20~25m/s，通风比为取0.48wm20℃，0.1Mpa下，Q=1.73x0.48=0.013m3/s计算到0.4Mpa，32℃状态下，取风速v=20m/s，则风管截面积Ff为：Ff=0.785d2气，则气管直径d气为：因通风管也是排料管，故取两者的大值，取Ф86x3mm无缝钢管，则满足工艺求。排料时间复核：物料流量Q=0.005m3/s，流速v=1m/s，管道截面积：在相同流速下，流过物料因管径与原来计算结果相同，所以可以满足要求。冷却水管：由前面的计算知道Q总=4.4×104（kJ/h)冷却水水温变化20℃-29℃，水的比热容为4.18KJ/(Kg.K)耗水量W：取水流速v=1m/s；则冷却管直径为d=。查金属材料表，取焊接管Dg=45mm可满足生产要求；取冷却管长度h=150mm6.支座选择型：发酵罐根据设备的估计总重量，选用合适的支座。2m3发酵罐总重估算：圆筒重G筒=986.4(kg)两封头重G封=481.4(kg)最大装液量G液=8645(kg)电机及附属设备重G附=560(kg)则总量为：G筒+G封+G液+G附=10672.8(kg)现在取四只支座进行计算，每只支座负荷为：选取支座的允许负荷为3.5吨，符合生产需要。支撑面积为674cm2。单重80.5kg。6.3.空气分过滤器空气分过滤器的空罐气速一般为：0.2~1.5m/s，通过滤层的气速为：1.0~1.5m/s。1种子罐分过滤器分过滤器滤层直径计算：式中V——通过发酵罐分过滤器的空气流量（0.4MPa下）Vs——通过分过滤器的气速，现取0.5m/s则分过滤器直径：。现取：查金属材料表，选无缝钢管。圆整倒推荐值：D过滤器=125mm分过滤器的壁厚：设计压力P=0.5MPa,η=0.7，[σ]=127MPa，C=0.2cm,分过滤器高度：2发酵罐分过滤器与种子罐的计算过程相同，则可算出D滤层=0.37m,D过滤器=500mm,S=0.21cm,h筒=750mm,h锥=750mm。6.4.陶瓷过滤器的选型选用欧泰公司生产的陶瓷滤芯精细过滤器JHJP-0.5型，过滤面积为10m2，流量20，最大工作压力0.6MPa。相关尺寸：D：1000mm,h：900mm,H：2550mm，do：940mm,n-Ф：4-Ф26。6.5.三效降膜浓缩器的选型降膜蒸发是将料液自降膜蒸发器加热室上管箱加入，料液经液体分布及成膜装置，均匀分配到各换热管内，并沿换热管内壁均匀膜状流下。在流下过程中，被壳程加热介质加热汽化，产生的蒸汽与液相共同进入蒸发器的分离室，汽液经充分分离后，蒸汽进入冷凝器冷凝（单效操作）或进入下一效蒸发器作为加热介质，从而实现多效操作，液相则由分离室排出。采用圣亚机械厂生产的TNJM03型蒸发器，该设备浓缩比大（1/5-1/10）,粘度范围广（<400cp），传热效果好，处理量大。蒸发能力为3000Kg/h,接触物料材质全部采用不锈钢SUS304或316L材料.该设备由一、二、三至多效加热器，一、二、三至多效蒸发分离器、预热器、混合式冷凝器、热压泵、真空泵、物料泵、平衡槽、电控箱、工作台及所有管路、阀门组成。蒸汽耗量低，1kg蒸汽可蒸发3.5kg水。蒸发温度低，部分二次蒸汽经喷射式热压泵重新吸入下一效加热器，热量得到充分利用，蒸发温度相对较低。带热泵的单位蒸汽消耗量为0.36单位吨汽/吨水。6.6.超滤设备的选型超滤是一种以筛分为分离原理，以压力为推动力的膜分离过程，过滤精度在0.005-0.01μm范围，可有效去除水中的微粒、胶体、细菌、热源及高分子有机物质。广泛应用于物质的分离、浓缩、提纯。超滤过程无相转化，常温下操作尤为适宜热敏性物质的分离，并具有良好的耐高温、耐酸碱和耐氧化性能，能在60℃以下，pH为2-11的条件下长期连续使用。超滤膜按结构型式采用中空纤维超滤膜，中空纤维外径2.0mm，内径1.4mm，中空纤维管壁上布满微孔，孔径以能截留物质的分子量表达，截留分子量可达几千至几十万。6.7.板框压滤机的选型采用莱芜高科矿冶机械制造有限公司生产的XMZ/1000-U型板框压滤机，过滤面积为100m2，滤室容积为15m3。滤室数量为59，滤板尺寸为1000×1000mm，滤饼厚度为30mm，过滤压力为0.6MPa，电机功率为4KW。6.8.真空干燥器的选型采用YZG-2型管式真空干燥器，干燥温度为35-150℃，空载时真空度为0.08-0.098MPa，烘盘尺寸为310×600×45mm，烘盘数为10，容积为30m3蒸汽压力为0.05-0.30MPa，加热面积为225m2。6.9.真空浓缩结晶锅的选型采用WHT03-3M型真空浓缩锅，整个设备分为加热蒸发室、加热夹套、气液分离器、搅拌器等四部分，采用内循环加热方式，蒸发效果比外加热高1.8倍。搅拌采用锚式搅拌器，转速为6-15转/分。6.10.离心设备的选型采用SGZ1000-N型三足式自动刮刀下部卸料离心机，转鼓直径为1000mm，高度420-450mm，有效容积为140-180L，装料限度为195-250㎏，最高转速为1000-1200转/分，最大分离因素为560-800，进料转速为300-600转/分，电机功率为32KW，工作压力为0.5-0.8MPa。6.11.发酵车间设备一览表表4发酵车间设备一览表设备名称台数规格与型号材料备注发酵罐6350m3A3钢专业设备二级种子罐435m3A3钢专业设备一级种子罐45m3A3钢专业设备发酵罐分过滤器5Φ370×750mmA3钢专业设备种子罐分过滤器3Φ125×187mmA3钢专业设备6.12.生产车间工艺布置1.车间的布局应符合生产工艺流程的要求，要有足够的空间和场所，能整齐合理的安置设备和堆放物料，主要生产车间要有防尘，防菌，防蚊蝇昆虫设施。2.室内的地漏采用净地漏，地漏的内表面应光洁，不易结垢，有密封盖，开启方便和便于消毒处理，能防止废水，废气倒灌生产车间设有锅炉房、配电室、原辅料房、发酵车间、提取车间、化验室。见附图2第七章劳动力计算7.1.企业组织氨基酸生产厂属于高新技术企业，应注重新产品的开发与新技术的研究，只有具有领先的技术和产品，企业才能立于不败之地，在整个生产中，要注重对技术和质量的监控，监控的细微疏忽会关系到整个生产的失败与否，因此，在发酵工业中，除常规的人事、后勤、财务等部门外，技术研发、质量监控也必须要加强。据此，对企业的资质机构系统编制如下：总裁总裁总经理总经理行政部主管研发部主管营销部主管生产部主管人事部财务部总务部产品开发部菌种保藏部销售部客户服务部原料引进部质量检验部设备技术部生产车间图2企业组织结构图7.2.工作制度按照生产的需要对于液化、糖化、发酵车间、空气压缩站、锅炉房、过滤、浓缩采用三班制。对于淀粉加工车间、副产品加工车间采用二班制。三班制全天48小时都进行生产，而二班制一天工作16小时。所以每个工人平均一天工作时间为8小时。车间机器维修人员要定时检查机器是否损坏。一年的工作日为300天。7.3劳动定员根据企业结构组织以及各部门安排的人员情况，生产线，编制的人员构成分析表见下页：表5全厂定员以及人员构成分析表序号部门管理人员技术人员工人服务人员合计1淀粉加工车间1218212液化糖化车间11683发酵车间13594主产品生产车间1224275副产品生产车间1112146公共系统111127办公部102128生活部3105189消防部6610辅助系统4411维修部5512储存系统21313其他1303114全厂合计2220131717015占全厂百分比%12.95.977.14.1第八章水、电、气用量计算8.1.用水量估算年水量衡算根据生产车间各方面的用水估算一天的用水量，再计算一年的用水量。1.每个发酵罐装液量为240m3，共6个发酵罐，每年共有75个发酵周期，则用水量为：G1=240×6×75=10800吨2.发酵罐培养基灭菌后的冷却用水估算设培养基的比热容与水相同都为：4.18KJ/(Kg.K)冷却过程中所需的冷却水的量计算过程如下：其中：T1为培养基开始冷却时的温度，125℃；T2为培养基冷却结束时的温度，30℃；t1为冷却水进口温度，20℃；T2为对应时冷却水出口的平均温度，40℃。则考虑到冷却水可循环利用，因此可按2%的耗用率计算，则冷却水的总用量为:G2=203490×2%=4069.8吨/年3.发酵罐冷却用水发酵罐放出的热量为其中：发酵产热Q1=每罐发酵醪液量×苏氨酸发酵液的发酵热=240×4.18×6000=60.19×105kJ/h代谢气体带走的蒸发热量Q2=30%Q1，射散热量Q3=6%Q1Q=Q1-Q2-Q3=38.52×105kJ/h冷却水用量：W=Q/cp(T2﹣T1)=160吨/h考虑到冷却水可循环利用，因此可按2%的耗用率计算，则全年冷却水用量G3=160×发酵时间×发酵周期数×发酵罐数×2%=160×48×75×6×2%=69120吨/年4.发酵罐清洗用水每次清洗用水为4吨，清洗用水量为：G4=每次清洗用水量×发酵罐数×发酵周期数=4×6×75=1800吨/年5.其他用水包括冲洗地面、管道冲刷、洗滤布及其他设备的定期清洗。按每天用水15吨算，则总用水量为：G5=每天用水量×300=15×300=4500吨生产总用水量：G=G1﹢G2﹢G3﹢G4﹢G5=9.0×104吨/年8.2.年蒸汽用量估算1.培养基灭菌升温阶段发酵罐实罐灭菌时升温阶段选用间接加热方式，预先在发酵罐中加入发酵培养基，培养基原始温度为25℃，间接加热至90℃，最后采用直接加热至121℃灭菌温度。间接灭菌蒸汽用量：Q蒸汽1=Q培养基×C培养基（T2-T1）（1+Q损）/I式中：Q培养基培养基的总量42640m3C培养基为培养基比热容，可取4.18KJ/(Kg.K)I为蒸汽的汽化潜热，为2169kJ/kg；Q损为加热过程中散失的热量，范围：5%-15%，一般取10%。T1培养基开始加热时的温度25℃T2培养基加热结束时的温度90℃则Q蒸汽=42840×4.18（90-25）×（1+0.1）/2169=6811.15（kg)直接灭菌蒸汽用量：计算公式与间接灭菌相同：Q蒸汽2=Q培养基×C培养基（T2-T1）（1+Q损）/IT2=121℃，T1=90℃。代入上式得：Q蒸汽2=3232.8（kg)2．培养基灭菌保温阶段蒸汽量蒸汽从与培养基相接触的管道连续进入，从不与培养基相接触的管道连续排出。保温阶段持续30min,该过程中蒸汽的消耗量为：式中：F蒸汽排出口的总面积，取346（cm2)τ蒸汽排出的时间（min)P罐内的绝对压力，取0.4MPa=4.1（kg/m.s2)V加热蒸汽比容，取0.613（m3/kg)由此可算出:3.减压浓缩蒸汽用量苏氨酸浓度由11%到18%浓缩率为0.636，一年的发酵液量为108000m3，需要蒸发108000×0.636=68688m3。因为需要料液温度小于50℃，则所用的蒸汽为低温蒸汽。50℃时，饱和蒸汽的汽化热为：2380kJ/kg,蒸发液由32℃升至50℃，则需要蒸汽量为：68688×4.18×（50-32）/2380=2171.46(kg)4.则蒸汽总用量为：44160.64kg表6车间流程用蒸汽量表消耗蒸汽方式直接灭菌间接灭菌培养基灭菌保温减压浓缩蒸汽总用量蒸汽用量（kg）3232.86811.1531945.232171.4644160.64蒸汽用量（kg）3232.86811.1531945.232171.4644160.648.3.用电量估算表7车间用电设备及功率表设备名称配用功率/kW总数量/台实用数量/台总功率/kW备注离心泵1010994.5一台备用二级种子罐25.24375.6一台备用发酵罐1201091089一台备用空压缩机20011200三足式离心机3255160锅炉251125CIP清洗系统10.51110.5板框压滤机44416真空干燥器52210真空结晶锅5.52211陶瓷过滤器9119三效降膜浓缩器141114总功率/kW1705.6第九章工厂卫生9.1. 工厂内部建筑卫生工厂内部由于需要用到水冲洗设备地面等，所以工厂内部地面要设有排水浅沟，排水浅沟深为10厘米。并且地面要保证干净卫生，一个星期冲洗一次。专门有卫生清洁人员3名。主产品和副产品以及原料储存车间要设有防鼠板。并有制冷设备及干燥通风设备，及温度湿度监测器，保证室内的温度和湿度，防止原料和产品变质。室内要保持整洁干净。原辅材料要符合国家要求的标准，没有霉烂污染现象，经过检验后才能进行生产。9.2. 设备卫生设备用的时间长了，每次生产的残渣会污染设备如发酵罐、糖化罐、结晶釜等，所以要定期清洗，一个月清洗两次，并且发酵罐、种子罐每次使用之前要杀菌消毒，保证设备的洁净，减少杂菌污染的几率。9.3. 厂区卫生每次运料装料可能会有发酵后残渣或有原料残留，所以要及时清理掉这些物质，使整个厂区显得干净漂亮。所以每次装卸完毕后要及时清理现场。9.4. 个人卫生生产人员应保持良好的个人卫生，工作时必须按规定穿戴整洁的工作服，工作帽，工作鞋，口罩，手套，不得穿戴工作服，工作帽，工作鞋，口罩，手套进入厕所或与生产无关的场所。生产人员要时刻注意自己的卫生情况，禁止随地吐痰及乱扔垃圾。禁止在厂区及工厂内部吃东西。9.5.车间卫生车间与设施的设计应根据氨基酸生产工艺流程合理布局，并便于卫生管理，清洗和消毒。车间与设施必须结构合理、坚固、完善；经常维修，保养。车间地面应坚固、平坦，不积水，不渗水并有适当坡度（2%）和良好的排水系统。车间墙壁与天花板须采用光滑、浅色、不吸水、不渗水、无毒的建材，顶角、墙角、地面呈弧形，便于冲洗消毒。车间门窗应严密，采用不变形、耐腐蚀的材料制作，须有防苍蝇昆虫老鼠的措施。车间内应有良好的通风措施，以保持空气新鲜，通风口应装有易清洗的耐腐蚀网罩。第十章环境保护与安全生产10.1.环境现状综合考虑原料，交通，水电，气等建设条件，同时注意坚固环保、卫生、消防、安全及节约用地、节省投资等原则，确定厂址于开发区工业园。常去门前为公路，交通运输条件十分便利，无污染源，进场道路全部为水泥路面。厂区周围无毒气和污染的工厂。10.2.主要污染源与污染物本场的主要污染源与污染物为废水（生产用水和生活用水），废渣（煤炭灰渣），废气（锅炉烟气），废菌液。10.3.对策与措施本厂的主要污染来源是废水和废渣。废水主要是清洗水、原料处理水、生产苏氨酸的废水，清洗水和原料处理水主要是含有一定的悬浮物，没有毒性，经过费时处理站处理后可直接用来灌溉农田。生产苏氨酸的废水，经过由于其COD和NH—N都较高，直接排放会造成极大的污染，所以要采用蒸氨塔提除氨，水解酸化，接触氧化法后达到国家无视排放标准再排放用于农田的灌溉。废渣主要是发酵结束后产生的下脚料，可以经过杀菌，杀死存活的大肠肝菌之后运到当地的农民的田地里，当作肥料，既可以处理大量的肥料又可对资源重新利用。大大减少了废渣的污染。淀粉的加工采用湿法粉碎对环境没有粉尘污染。并且生产剩下的废料加工成饲料不会给环境造成废渣污染。对于本厂的噪音主要是由电工粉加工以及产品的加工产生的。为了达到国家的要求，在厂房建设上设置隔音措施，而对于设备要采用隔音效果好的以减少噪音污染。本厂应执行的环境卫生标准有《饲料和饲料添加剂管理条例》、《污水综合排放标准》GB-8978-1996、《工厂企业厂界噪声标准》GB-12348-1996、《地面水质量标准》GB-3838-1996、《环境空气质量标准》GB-3095-1996。发酵水冲洗液膜过滤冲洗液絮凝剂吸附流出液←←←↓↓↓→→→→→带式压滤机→→→→→→集水池→→混凝沉淀池→→↓膜过滤浓缩↓菌液↓←碱液↓生活污水↓↓中间沉淀池←←←←生活匀质质调节池←←←←蒸氨塔系统←←↓↑↓离子交换水、制糖压榨冲洗水↓↓水解酸化一池水解酸化二池→→水解酸化一沉淀池→→→水解酸化二沉淀池→→→接触氧化池↓排放←←←终沉池第十一章设计概算计划总投资额8000万元，固定资产投资（即设备）3400万元，厂房建设投资2000万元，设备及运输安装费200万元，建厂地皮投资100万元，工程费400万元，流动资金1500万元，建设期利息及不可遇见费用400万元。可以从各大银行如建设银行，招商银行，农业银行等贷款4000万元，已分期付款的形式偿还。而剩下的1500万元可以通过对此项目感兴趣的投资商投资集得。费用列表如下：表8设备费用表序号设备名称规格型号数量单价（万元）总计（万元）1生化培养箱SPX-25054.020.02摇床DQHY-2000M85.8546.83一级种子罐V=5m3411.044.04二级种子罐V=35m3414.056.05发酵罐V=350m3680.0480.07补料罐V=100m3310.030.08发酵液储罐V=350m3126.026.09板框压滤机XMZ/100-U45.02010真空干燥器YZG-243.514.011陶瓷过滤器V=2.415m3489.0356.012三效降膜浓缩器TNJM03163.063.013三足式离心机SGZ1000-N58.04019空气预过滤器14.04.020离心式空气压缩机TRX-200120.020.022丝网除滤器11.51.523空气总过滤器YUD-Z-419.09.024空气分过滤器JPF-20124.55425蒸汽过滤器JLS-F-08091.816.226CIP原位清洗机HJQ-300028.416.827带式输送机43.714.828往复泵111.516.529离心泵300.82430储水罐HTG1500073.02134滤液储罐V=40m326.012合计：1405.6万元表9投资构成分析表序号工程或费用名称投资额（万元）占总投资率%1固定资产投资（即设备）340046.252厂房建设投资2000253设备及运输安装费2002.54建厂地皮投资1001.255工程费40056流动资金1500157建设期利息及不可遇见费40058总投资额8000第十二章技术经济分析12.1.原辅料成本表10所有原辅料以及动力费用表名称价格（元/吨）用量（吨）总价钱（元）(NH4)2SO412005566667.92MgSO4·7H2O700553.85KH2PO455003117.05酵母膏160008.814.08生物素1350000.0240.324硫胺素2700000.0300.81蛋氨酸2900000.0200.58淀粉3000138364150.8玉米180529.10179.3652淀粉酶80001.5871.2696糖化酶65001.9841.2896总和4937.338412.2.包装材料成本每吨成品苏氨酸包装成本为0.02万元，则每年包装成本为40万元。12.3.水电费核算水费：1×24×300×0.8×1645.6＝947.8万元。（水费1元/m3）电费：0.8×860000＝68.8万元。（电费0.8元/度）12.4职工工资表11公司职员工资表序号职位人数月工资（元）1董事长1150002总经理280003部长450004技术员1030005销售员415006进料员415007管理员810008服务员78009工人13180010一月的工资21140011一周期的工资2114012.5.销售收入表12所有产品价格表名称价格（元/吨）产量（吨）总价钱（万元）苏氨酸180001000018000蛋白饲料9001058.295.238玉米纤维饲料7903174.6250.7934胚芽8107936.5642.8565发酵废渣20034313.8686.276总价钱19675.163912.6.税金设备折旧费计算：（按折旧率8%每年计）设备总价值×8%=1405.6×8%=112.448万元其他费用：企业管理及车间维修费按每年80万元计，其他不可计费用为40万元。工厂总成本=原辅料总成本+包装材料耗用成本+工人工资+设备折旧费+动力费+水费+其他费用=4937.3384＋40＋21.14×12＋112.448＋68.8＋947.8＋40＝6400.0664万元税率取30%，则税金为：（工厂成本+利润）×税率=（6400.0664+19675.1639）×15%=3911.2845万元年纳税为：3911.2845万元。12.7.利润利润＝销售收入－设备费用－投资费用－工厂总成本－税金＝19675.1639－1405.6－4610.6－6400.0664－3911.2845＝3347.61万元项目建成之后年利润为3347.61万元，年总成本为6400.07，年利税3911.28万元，需三年还清投资费用。12.8.风险●新产品刚投入市场，知名度不够高，不容易被人们认可；●新产品刚进入市场，产品质量有待于进一步检验，不可避免的存在风险；●生产者的生产能力及销售者的销售能力存在不确定性，工厂的运转存在倒戈的风险；●潜在竞争者加入，改变竞争策略，使新生企业应接不暇；●缺乏企业的管理的相关经验，缺乏相关的法律法规知识，可能导致企业运转不灵，经营风险加大；●原料供应商的风险；●职工技术水平可能参差不齐。12.9.风险防范12.9.1.内部风险防范1．根据市场行情，制定实际的现实可行的营销策略；2．及时了解竞争者的策略，做到知己知彼，百战不殆；3．根据市场行情，制定价格浮动机制，以适应产品供需要求。12.9.2.外部风险防范1、熟悉国家对该类产品的生产、销售、检验、广告等政策的影响；2、与资源供应商签订合同，实现资源供应风险分担；3、与经销商签订销售合同，进行销售风险责任分担；4、保持技术创新，以技术优势与竞争者竞争；5、建立技术创新奖励制度，促进技术创新，保持技术优势；6、关注国家金融政策，及时防范银行借款风险。12.10.应急预案及计划由于氨基酸市场的激烈竞争，难免会出现短时间的危机，为了应对这些危急情况，在财务上制定了一套应急预案，在销量逐年平稳后，及每年约有资产总量的5%的资金存在银行中，作为应急资金，应对公司出现的各种紧急状况。第十三章项目实施进度实施进度情况1．20XX年8月2