第四章 生物工厂设计概论1.ppt

1、2020年7月8日星期三,1,第四章 生物工程工厂设计概论,2020年7月8日星期三,2,思考题： 1.什么是局部设计、总体设计？ 2. 生产工艺设计的依据？ 3. 初步设计工艺部分的内容？,2020年7月8日星期三,3,以生物工艺学、生物制药学、GMP、工程学以及相关科学理论和工程技术为基础，综合性、实践性很强的应用性工程学科,一、生物工程工厂设计,2020年7月8日星期三,4,食品：啤酒、酒精、葡萄酒 有机酸：柠檬酸、醋酸、乳酸、苹果酸、衣康酸 酶制剂：淀粉酶、糖化酶 氨基酸：味精、赖氨酸、蛋氨酸等 抗生素,2020年7月8日星期三,5,（一）设计工作的任务和内容,总(整)体设计、局部设计

2、 总体设计：设计范围涉及到整个工业企业 局部设计：设计范围不涉及整个企业的全部内容，而 只是其中的某些部分，甚至于某一个部分 或某一个设备,2020年7月8日星期三,6,内容,参加建设项目的决策 编制各阶段设计文件 配合施工 参加验收 总结,2020年7月8日星期三,7,（二）生产工艺设计在总体设计中的重要性,总体设计的主导设计 贯穿全过程并且组织协调各专业设计 负责全厂生产工艺流程设计、各生产车间设计 向配套人员提供设计依据,2020年7月8日星期三,8,（三）生产工艺设计的依据、内容和深度,依据： (1)可行性研究报告、设计计划任务书 (2)项目工程师或项目总负责人下达的设计工作提纲和总工

3、程师作出的技术决定 (3)如采用新原料品种、新技术和新设备时，必须在技术上有切实把握并且依据了正式的试验研究报告和技术鉴定书，经设计部门领导核准后方可作为设计依据,2020年7月8日星期三,9,内容、深度,以初步设计中的工艺设计为主、兼顾部分设备设计 设计范围以车间为主,2020年7月8日星期三,10,（四）工厂设计工作原则,1、以现代化建设为中心，为其服务 2、必须认真进行调查研究 经济技术指标达到或超过国内同类工厂的平均先进水平 3、积极采用新技术，技术务实性、先进性，经济合理 尽可能提高劳动生产率，逐步实现机械化、自动化,2020年7月8日星期三,11,4、结合实际，因地制宜，体现通用性

4、、独特性结合，不能千厂一貌。工厂规模，品种，要适应市场，考虑资金来源，建厂地点时间，三废综合利用的条件，并留有发展余地。 5、发酵工厂设计应考虑微生物发酵的独特要求，注意周围环境的清洁卫生，和厂内车间之间对卫生、无菌、防火等条件的相互影响。食品类发酵工厂，要符合食品卫生法的有关规定，充分体现卫生、优美、流畅，并能让参观者放心的原则。 6、设计工作必须加强计划性，各阶段工作要有明确的进度,2020年7月8日星期三,12,二、基本建设程序,（一）基本建设程序的内容,三个阶段：建设前期、建设期和生产期,1、建设前期内容及程序：,项目建议书可行性研究设计任务书上报审批初步设计、总概算初设图纸文件总概算

5、上报审批,2020年7月8日星期三,13,2、建设期,设计单位：施工图设计 批准的初设筹建单位： 征地；设备材料定货，签定施工安装合同并准备；生产准备 施工安装单位：预算；施工组织设计；开工准备,施工安装总进度表开工报告上报开工建设单项验收调试试生产主管部门验收移交生产,2020年7月8日星期三,14,3、生产期,移交正式投产企业经营管理 设计单位回访、设计总结整理编制技术档案,2020年7月8日星期三,15,（二）项目建议书,主要内容,1、项目名称； 2、建设项目提出的必要性和依据； 3、产品方案、市场预测、拟建规模和建设地点的初步设想,2020年7月8日星期三,16,4、资源情况、建设条件

6、、协作关系和技术、设备可能的引进国别 、厂商的初步分析； 5、环境保护； 6、投资估算和资金筹措设想，包括偿还贷款能力的大体测算； 7、项目实施规划设想； 8、工厂组织和劳动定员估算； 9、经济效果和社会效益的初步估算,2020年7月8日星期三,17,（三）可行性研究,内容： 1、总论 (1)研究工作的目的、依据和范围； (2)项目提出的背景、投资的必要性和经济意义； (3)研究工作概况及结论,2020年7月8日星期三,18,2、市场需求预测和建设规模 (1)国内外市场需求情况的预测 (2)国内现有工厂生产能力的估计 (3)销售预测、价格分析、产品竞争能力 (4)产品方案和发展远景的技术经济比

7、较及分析 (5)拟建工程的最佳规模,2020年7月8日星期三,19,3、原材料、燃料及资源情况 (1)原料、辅助材料、燃料的种类、数量、来源和供应情况 (2)公用资源设施的数量、供应方式和供应条件,4、建厂条件和厂址方案 (1)厂址地理自然条件(指位置、地形、海拔、地质、气象、水文）)和社会经济现状 ； (2)交通运输及水汽电等现状和发展趋势； (3)生活设施状况和协作条件； (4)厂址比较和选择意见,2020年7月8日星期三,20,5、设计方案 (1)工艺路线的选择：包括技术来源和生产方法主要技术工艺和设备选型方案的比较，引进技术设备的性能、来源、国别 (2)全厂布置方案的初步选择和土建工程

8、量； (3)公用辅助设施和厂内外交通运输方式的比较选择意见； (4)改、扩建项目，要说明原固定资产能够利用的情况,2020年7月8日星期三,21,6、环境保护：调查环境情况，预测项目对环境的影响，提出环境保护和三废治理的初步方案,7、企业组织、劳动定员和人员培训,8、投资估算和资金筹措 (1)主体工程和配套工程投资估算； (2)生产流动资金的估算； (3)投资收益率和回收期； (4)资金来源、筹措方式和贷款偿付方式,2020年7月8日星期三,22,9、社会及经济效果评价 社会及经济效果要进行静态分析和动态分析 通过三率： 投资利润率 投资利税率 内部收益率,2020年7月8日星期三,23,可行

9、性研究的深度、审批程序,1、深度 规定科研报告提出的投资估算和初步设计概算的为10% 2、程序：分为预审和复审,2020年7月8日星期三,24,（四）设计任务书,1、内容,1）建设目的、依据、建设项目名称 2）建设规模、产品方案、生产方法、工作制度 3）原材料、燃料、动力（水、气、电）等供应情况 4）厂址和地点、地理自然条件、交通、运输、防震等要求 5）资源综合利用和三废治理的要求 6）建设工期及设计、施工单位名称 7）投资控制数及劳动定员控制数 8）要求达到的经济效益和技术水平 9）改、扩建工程项目：原固定资产利用程度、现有生产潜力发 挥情况,2020年7月8日星期三,25,2、附件,1）原

10、材料供应情况、原料基地情况 2）厂址地区的地形与地势、工程地质、水文气象、地震等资料 3）土地使用批准书、能源交通等协议书 4）可行性研究报告中有关预测经济效果的资料和计算依据 5）国外设备、技术：国家批准文件 采用新工艺、新产品、新设备：鉴定书、试验报告 6）扩建：本厂总平面图、主要设备平衡表,2020年7月8日星期三,26,（五）初步设计阶段,设计阶段：三阶段设计、二阶段设计、一阶段设计 三阶段设计： 初步设计-技术设计-施工图设计 （新、复杂、规模特大、缺乏设计经验） 二阶段设计：扩大初步设计-施工图设计 （大多数） 一阶段设计：施工图设计 （新建小厂、小规模的改扩建）,2020年7月8

11、日星期三,27,初步设计目的：保证项目投产后收到预期的经济效益。要求技术资料和基础数据准确，经济技术指标先进合理，工艺设备成熟先进。 初步设计依据：批准的设计任务书和可行性报告，以及可靠的设计基础资料。 初步设计的成果：初步设计说明书(文字说明、概算）和图纸,2020年7月8日星期三,28,初步设计阶段的内容： 以大量的图、表和必要的文字说明完成的 (1)总论 (2)总平面布置及运输 (3)工艺设计 (4)土建工程设计 (5)给排水及污水处理工程设计 (6)采暖通风及空调系统工程设计,2020年7月8日星期三,29,(7)动力工程设计 (8)电气与照明工程设计 (9)仪表及自动控制工程设计 (

12、10)安全卫生和环境保护工程设计 (11)工程概算 (12)有关附件 包括各种表格(如设备一览表、材料估算表等)和图纸(如全厂总平面布置图，工艺流程图，车间平面布置图、土建）,2020年7月8日星期三,30,初步设计阶段生产工艺内容 1、设计文件：解决所有的技术经济问题 设计依据和设计范围 设计指导思想、建设规模和产品方案 生产方法及工艺流程的比较和阐述 主要生产技术经济指标和生产定额 主要设备选型及计算 车间布置的说明 存在问题及解决问题的建议,2020年7月8日星期三,31,2、设计图纸： 生产流程图（带控制点） 车间设备布置图 比例1：100或1：200 主要生产设备和电动机一览表 主要

13、材料估算表,2020年7月8日星期三,32,初步设计的工作程序： 设计准备、编制开工报告、签定条件往返协作时间表、编制初步设计文件、校审、复制、报批和归档等程序,2020年7月8日星期三,33,2020年7月8日星期三,34,初步设计的深度 1.设计方案的比较选择确定； 2.主要设备和材料定货； 3.土地征用； 4.建设投资控制 ； 5.确定劳动定员和安排人员技术培训； 6.提供主管部门和有关单位进行设计审查； 7.施工图设计的依据； 8.进行施工安装准备和生产准备,2020年7月8日星期三,35,初步设计的审批变更 大型项目的初步设计文件，按隶属关系由国家主管部门（省、市、区）提出审查意见，

14、报国家计委审批。特大或特殊工程项目，由国家计委报国务院审批。 中型项目的初步设计文件，按隶属关系由国家主管部门（省、市、区）审批，批准文件抄送报国家计委备案。国家指定的中型工程项目的设计文件，报国家计委报审批,2020年7月8日星期三,36,小型项目的初步设计文件，按隶属关系由各部门和省、直辖市、自治区自行审批。 经过批准的文件有一定的严肃性，不能随意更改,2020年7月8日星期三,37,（六）施工图设计阶段,施工图设计是根据批准的初步设计及其审批意见，完成各类施工图纸、施工说明和工程概算书，作为施工的依据。 施工图设计主要工作：使初步设计的内容更完善、具体、详尽，达到施工指导的要求。 施工图

15、阶段的设计文件由设计单位直接负责，不再上报审批,2020年7月8日星期三,38,施工图设计的内容 1、图纸 (1)施工阶段带控制点的工艺流程图。 (2)非标设备制造及安装图。 (3)施工阶段设备布置图及安装图。 (4)施工阶段管道布置图及安装图。 (5)仪器设备一览表。 (6)材料汇总表。 (7)其他非工艺工程设计项目的施工图纸,2020年7月8日星期三,39,2、说明书 (1)设备和管道的安装依据、验收标准及注意事项。 (2)对安装、试压、保温、油漆、吹扫、运转安全等要求。 (3)如果对初步设计的某些内容进行了修改，应详细说明修改的理由和原因。 在施工图设计中，通常将施工说明、验收标准等直接

16、标注在图纸上，而无需写在说明书中,2020年7月8日星期三,40,施工图设计的工艺部分内容 1、设计文件：主要是施工说明书 初设修改的理由和原因，主要内容的修改须报请原来审批初设的机关批准后才能修改 设备安装和验收标准及注意事项 管道安装和验收标准及注意事项 2、设计图纸 生产工艺系统详图,2020年7月8日星期三,41,生产设备布置安装图、管道布置安装图比例1：50，1：25细部详图可采用更小比例 非标设备制造和安装图，按机械制图标准绘制 设备电动机明细表，施工、安装、现场制作件材料汇总表 其他为了定货和安装的补充说明和图纸,2020年7月8日星期三,42,施工图设计工作程序 设计准备、编制

17、开工报告、签订条件往返协作时间表、编制施工图设计文件、校审、会签、复制、发图、归档等工作程序。 在施工图设计阶段，专业之间的联系内容多，设计条件往返多。因此，各专业必须密切配合，协调工作，才能保证设计任务的顺利完成,2020年7月8日星期三,43,2020年7月8日星期三,44,施工图设计的深度 (1)设备及材料的订货和安排。 (2)非标设备的订货、制作和安排。 (3)施工准备及编制施工预算和施工组织计划的要求。 (4)土建、安装工程的要求。 (5)对施工质量进行监控和验收的要求。 施工、试车、验收和交付生产,2020年7月8日星期三,45,三、厂址选择,厂址选择： 在指定的某一地区内，根据新

18、建厂所必须具备的条件，结合发酵工厂的特点，进行详细的调查、勘测，就可能建厂的技术经济条件，列出几个方案，进行综合分析比较，从中择优确定厂址。最后由建设单位会同设计单位，作出厂址选择报告，呈报上级部门批准,2020年7月8日星期三,46,地点选择：对所建厂在某个地区的方位及所处的自然环境状况，进行勘测调查、对比分析。 场地选择：对所建厂在某地点处的面积大小、场地外型及其潜在的技术经济性，进行周密的调查、预测、对比分析，作为确定厂址的依据,2020年7月8日星期三,47,（一）厂址选择的原则,自然条件 1.地理位置 2.地形、地势与地质 3水文 4气象 5地震,技术经济条件 1.原料供应与产品销售

19、 2.能源供应 3.给排水 4.厂址选择应有足够的场地面积 5.节约用地 6.交通运输 7.企业的协作和城市规划,2020年7月8日星期三,48,厂址选择的原则： 1.厂址位置符合城市规划和微生物工厂对环境的特殊要求 2.正确处理各种关系。 3.厂址的地区交通运输应方便、快捷。 4.接近原料、燃料基地和产品销售市场，接近水源、电源。 5.厂址有效利用系数较高，并有远景规划的最终布局 6.一定的基建施工条件、投产后协作条件（地下水位不能过 高，地质条件应符合建筑要求，地耐力120150kN/m2以上） 7. 有利于三废处理（综合利用），保证环境卫生,2020年7月8日星期三,49,（二）厂址选择

20、的程序,准备工作、现场勘测、编写报告和审批,准备工作： 1.组织准备：成立选厂工作组 2.技术准备：深入了解设计任务书内容 ， 拟订选厂工作计划，编制选厂各项指标，收集厂址资料提纲（自然条件、技术经济条件），进行分析研究，初步选点，择优作为勘测目标,2020年7月8日星期三,50,现场勘测： 1.工作组向厂址地区有关领导机关说明选厂工作计划。要求给予协作 2.勘测、摸清厂址区的自然条件和技术经济条件，画出草图,编写厂址选择报告和审批,2020年7月8日星期三,51,（三）厂址方案比较,厂址比较选择法： 统计学法： 方案比较法：以厂址自然条件为基础，经济技术条件为主体，列出其中的若干的主要因素，

21、形成厂址方案。然后对每一个方案优缺点进行比较，最后结合以往的选择厂址经验，得出最佳厂号的选择结果。 理论依据：主要影响因素起主导作用和设计方法同实践经验相结合的原则得出的结论，结论较可靠,2020年7月8日星期三,52,厂址方案比较内容： 选择1.2.3.号方案，采用比较法，以经济性和技术性两系列，进行单项比较，得出单项结论，然后进行两系列综合比较，再联系实际经验得出厂址选择结论,2020年7月8日星期三,53,2020年7月8日星期三,54,2020年7月8日星期三,55,（四）厂址选择报告,基本内容,概述 1、选厂的目的与依据； 2、选厂工作组成员及其工作过程； 3、厂址选择方案并论述推荐

22、方案的优缺点及报请上级机关考虑的建议,2020年7月8日星期三,56,主要技术经济指标 1、全厂占地面积(m2)，包括生产区、生活区面积等； 2、全厂建筑面积(m2)，包括生产区、生活区、行管区面积 3、全厂职工人数控制数； 4、用水量(t/h或t/a)、水质要求； 5、用电量：、全厂生产设备及动力设备定额总需要量(kW) 6、原材料、燃料耗用量(t/a)； 7、运输量(包括运如入及运出量)(t/a)； 8、三废措施及其技术经济指标等,2020年7月8日星期三,57,厂址条件 说明所选厂址的自然条件及其具备的技术经济条件，10项：并附有说明材料。通常包括以下： 1、地理位置及厂址环境 厂址所在地理图上的坐标、海拔高度；行政归属及名称；厂址近邻距离与方位(城镇、河流、铁路、公路、工矿企业及公共设施等)，并附比例1/50