发酵罐70t设计(10页).doc

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1、-发酵罐70t设计-第 10 页庆大霉素生产工艺流程图小罐种子培养360.5，24-30h转速60-300rpm，搅拌功率5.5kw通气量2m3/min,罐压0.03Mpa液氮保藏(-196)沙土管保藏(2-4)斜面培养恒温恒湿35-36，7天原斜面孢子斜面培养恒温恒湿34-35，6天斜面孢子(代1)摇瓶培养33-34，39.5hr转速250rpm装量80ml/750ml接种量一块斜面/瓶50-64hr摇瓶种子小罐种子中罐种子培养360.5，25hr转速60-240rpm接种量15%通气量1.5VVM罐压0.03Mpa搅拌功率22kw中罐种子大罐发酵360.5，136hr转速60-130rpm

2、接种量15%通气量0.75VVM罐压0.04Mpa搅拌功率165kw接种量10%装料60%大罐发酵液提炼车间装料系数：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1050kg/m3 粘度50（CP） 比热4.18kJ/kg.Qp:发酵热 3500kcal/m3h=14700kJ/m3h冷却装置：种子罐用夹套式冷却，发酵罐用列管冷却。连续灭菌系统培养基灭菌处理量：20m3/h 连消灭菌温度：1350C接种量 一级种子罐至二级种子罐按15%计算 二级种子罐至发酵罐按15%计算已知工艺条件（1） 年产量 ：G=70t(庆大霉素) （2）年工作日 M=300天 （3）发酵周期=

3、6t天（4）发酵平均单位u1=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Vd=106.14m3/d V0=141.53m3/d 按照发酵罐系列取V0=200m3 工称体积罐内径D/mm圆筒高HO/mm封头高 ha/mm罐体总高H/mm不计上封头体积全体积V0搅拌器直径Di/mm搅拌转速n/(r/min)电机功率N/kw200m3460011500120013900204.6m3218m31100142215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1

4、5% ) 取周期为4天，则需发酵罐4台V1=26.16m3一级种子罐 (取损失比为15% )V2=4.23m3 取周期为4天，则需发酵罐4台发酵罐（1） 高径比H/D=2.03.5（2） 搅拌器：六弯叶涡轮搅拌器,Di:di:L:B=20:15:5:4（3） 搅拌器间距：S=（0.95-1.05）D（4） 搅拌器直径：Di=D/3（5） 最下一组搅拌器与罐底的距离：C=（0.8-1.0）D（6） 罐内0.4MPa；夹套0.25 MPa（7） 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 预过滤器 精过滤器 一级种子罐 蒸汽过滤器二级空气过滤器 预过滤器 精过滤器 二级

5、种子罐 蒸汽过滤器 预过滤器 精过滤器 发酵罐空气总过滤器 蒸汽过滤器 氨水罐二级空气过滤器 预过滤器 精过滤器 NaOH罐 蒸汽过滤器 消沫油罐 全料罐 稀料罐搅拌器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 NP=4.7，湍流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： 弧长l为： 底距C为： 盘径di为： 取1.7m。 叶弧长L为： 叶距Y为：弯叶板厚：=12（mm）取两挡搅拌，搅拌转速N2可根据50m3罐，搅拌直径1.05m，转速N1=110r/min。以等P0/V

6、(单位体积液体所分配的搅拌轴功率相同)为基准放大求得. 式中 n2放大的搅拌器的转速，r/min n1模型搅拌器的转速，n=110r/min1 d1模型搅拌器直径，d=1.05m1 d2放大的搅拌器直径，d=1.7m 将各值代入上式取两档搅拌，搅拌转速79.78r/min。不通气条件下的轴功率计算：式中 Np功率数,Np=4.73 n搅拌器的转速，n=1.33r/s d搅拌器直径，d=1.7m 流体密度，=1050kg/m33将各值代入上式通气发酵轴功率计算：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/mim d搅拌器直径，d=170cm Q设通气量0

7、.75VVM K由仪器自身决定6(ml/min) 将各值代入上式)KW(152.2210615000017078.7985.1641025.2QndP1025.2P39.008.032339.008.0323g=- 求电机功率 采用三角带传动1=0.92；滚动轴承2=0.99，滑动轴承3=0.98；端面密封增加功率为1%；代入公式数值得：搅拌器个数= =5.2 取6个发酵罐冷却水量和冷却面积计算Qp:发酵热 3500kcal/m3h=14700kJ/m3h 发酵液体积：142m3 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，采用冷却

8、水系统也不同，为了 保证发酵液生产，夏季必须使用冰水。冬季：气温小于17C0采用循环水 进口17 出口20 冬季：气温大于17C0采用循环水 进口10 出口20冬季冷却水循环水用量计算 Q热 =200t/h夏季冷却水用量计算=60t/h取34C0为罐温 K:传热系数=300kcal/m2h平均温差=15.5 冷积面积F=107.4m2取通风比为1:1.2 已知发酵罐200m3 6台，装料系数75%,则压缩空气需要量：3/min接管设计（1）该罐实装料量107m3（2）设1小时排空，则物料体积流量Q=0.0297m3/s 发酵；料流速取V=1m/sF物 =0.0297/1=0.0297m2F物

9、=0.785d2 则管径d=0.19m 查表选取D:2196使用若按通风管计算，压缩空气在0.4Mpa，支气管气速为20m/s，通风比1:1.2.20,0.1Mpa下,Q=107*1/1.2=89.16m3/min=1.49m3/s计算到0.4Mpa，30状态下：Qf=1.49*=0.39m3/s取风速v=20m/s,则风管截面积Ff=0.0195m2F物 =0.785d2 则气管管径d=0.158m取d=168*8无缝管，则满足工艺要求 物料流速V=1(m/s)，则管道截面积A为：2=0.034m3由此可知：进（出）料口 D:2196 进（排）气口d=168*8 椭圆入孔 300*400mm

10、 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 冬季最高峰时W=200t/h=55.56kg/s.则A总=55.56*10-3m2，取n=9 进水总管直径d总为 d总=0.0887m可取d=102*4 现取竖蛇管圈端部U型弯管曲径为300mm，则两直管距离为600mm，两弯管总长度l0l0=D=3.14*600=1884mm冷却管总长度L计算 有前一直冷却管总面积108m2 .现去无缝钢管2 则L=366mL实际=366+4=370m 每组管长L0为：L0=40.67m 另需连接管1.8m，取管间距为0.6m。 又两端弯管总长l0为：两端弯管总高0.6m,则直管高度：=1

11、.884-0.6=1.284则一圈管长 I=2h+In=2*1.284+1.884=4.452m 每组管子圈数n0为n0=9.14 取n0=9圈现取管间距为：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，满足要求 发酵罐壁厚的计算 根据压力容器安全技术监察规程规定，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。 (1) 内压圆筒厚度计算： 式中 圆筒的设计厚度，mm p设计压力，p=0.4MPa Di圆筒的内直径，Di=5000mm T设

12、计温度下圆筒材料的许应用力，T=124.5MPa1 焊缝系数，=0.91 C1钢板的厚度负偏差，C1=0.8mm1 C2腐蚀裕量，C2=1mm2 将各值代入上式查附表可选用12mm厚的碳钢钢板。查附表知：公称直径为5000mm ，壁厚为12mm ，1m高筒节钢板质量为1483kg (2) 椭圆形封头厚度计算： 式中 圆筒的设计厚度，mm p设计压力，p=0.4MPaDi圆筒的内直径，Di=5000mmT设计温度下圆筒材料的许应用力，T=124.5MPa焊缝系数，=0.9将各值代入上式 发酵罐发酵罐选型机械涡轮机搅拌通风发酵罐发酵罐容积200发酵罐总体积230发酵罐直径D5m圆柱高H10m封头高

13、H1.3m发酵管壁厚S12mm 查附表可选用10mm厚的碳钢钢板。搅拌器搅拌器选型六弯叶涡轮搅拌器搅拌器叶径1.7弧长0.64盘径1.275叶宽0.34叶弦长0.425底距1.7叶距5弯叶板厚122.076106转速111r/min搅拌轴功率164.85KW通风时轴功率152.22KW电动机功率172.14KW冷却装置冷却管实际传热面积109.2最高热负荷下的耗水量55.56kg/s冷却管组数9型号2196无缝管接管直径168mm进水总管直径0.102冷却管总截面积2.9710-2排料管截面积0.034冷却管管径102mm每组管子圈数3圈每组管长40.67m辅助设备风管截面积0.0195空气分布器单管进风气管直径0.219m挡板不设挡板支座选择裙式支座密封方式双面机械密封