年产600吨土霉素碱生产车间扩初设计本科毕业设计论文.pdf

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1、年 产600吨土霉素碱生产车间扩初设计目 录1 总 论.42 设 计 依 据.43 设计指导思想、原 则.63.1指导思想.63.1设计原则.64 土霉素生产工艺流程设计.64.1 产品性质和规格.74.2 产品质量规格:WSl-C2-0001-8.74.3 工艺流程：（三级培养，深层发酵）.74.4 工艺流程简述.85工艺路线选择的论证.116物 料 衡 算.126.1发酵阶段.146.2提取阶段.156.3物料衡算图.166.4设备一览表.177设备计算与选型.187.1发酵阶段.187.2 旋风分离器.357.3 空气过滤器.367.4提取阶段.378基础料配方.429设备一览表.439

2、.1发酵阶段.439.2提取阶段.441 0 公用工程用量.4510.1 大 罐（包括配料罐）.4510.2 中 罐（包括配料罐）.4610.3 小 罐（包括配料罐）.4810.4 总汇.5010.5原材料消耗表.5111 三废”处理.5211.1 废水处理.5211.2废渣的处理.5211.3废气的处理.521 2 对非工艺设计的要求.5212.1 建筑方面.5312.2采光方面.5312.3 室温及洁净度.5312.4安全措施.5313 车间编制.5313.1发酵阶段.5313.2提取阶段.5313.3行政人员.5413.4技术人员.5414 车间组成.5414.1 发酵区.5414.2

3、提取区.54结束语.55致 谢.56参考文献.571总论上市已有半个世纪且价廉物美的广谱抗生素，四环素在今后20年内不会退出市场。近年来陆续发现了四环素令人感兴趣的新用途，如：用于治疗淋病、梅毒等性病；瘗疮与酒糟鼻；霍乱；养猫引起的“弓形虫病”；治疗立克次氏体、支原体等微生物引起的感染症。最新药理证实，四环素具有独特的促进新骨生成的作用，国外医学专家提出，老年骨质疏松患者以及骨折病人和骨手术病人均可服用四环素长效缓释制剂以促进骨质恢复；还提出，四环素制剂可用于防治某种肿瘤疾病、2型糖尿病以及其他一些疾病。土霉素的深加工，如：加工成强力霉素其效益可增加57倍，或半合成为地美霉素其效益亦将成倍增加

4、。土霉素碱作为兽禽用药和饲料添加剂.拓展了四环类抗生素的使用范围。全国饲料产量现已超过1亿吨，市场需求量很大，预计需求还会不断增长。由于大型土霉素碱生产厂家主要集中在中国，故每年国际市场从我国进口 土霉素碱约8400吨左右。4）随着我国医药行业的快速发展，国内生产厂家对土霉素碱的需求量也迅速增加，其中，制剂厂家年需求量12000吨左右，强力霉素及土霉素盐酸盐厂家需求量10000吨左右.兽药添加剂年需量4000吨左右，且有继续增长的势头，产品供不应求，市场前景看好。这次，我的设计的题目是“年产600吨土霉素碱生产车间扩初设计”。在这次毕业设计中，我要运用自己所学知识，根据老师提供的设计依据按照实

5、际生产状况去设计，多思考，理论结合实际。为了做好这次设计，学校还组织我们去圣雪大成进行了为期两周的参观实习，让我们对实际生产有了更深入的了解，对我们进行毕业设计帮助巨大。2 设计依据年产量：600吨脱 色 收 率:0.95发酵单位：3 2 0 0 0 u/m L结晶收率：0.9 0发酵周期：1 5 8 h干燥收率：0.9 7辅助时间：1 0 h年工作日：3 3 0 天装料系数：0.7 5成品效价：9 1 0 u/m g过滤收率：1.1 2发酵补料：接后体积4 8 9 6蒸发损失：接后体积2 0%中小罐周期：3 0 h种子罐损失：小 罐 消 后 体 积 1 2%中罐消后体积8%种子罐装料系数：0

6、.6%接种量(以消后体积为准)：中罐9%大罐1 5%发酵单位富裕量：2 0%发酵液稀释效价：1 8 0 0 0 u/m L滤液平均效价：1 3 0 0 0 u/m L酸化 p H：1.7 5-1.8 5加草酸量：3.2%(T/m3),折合体积0.62 m 7T净化剂加量(以发酵液为准)：黄血盐0.2 1%0.5 m3/T硫酸锌 0.1 5%0.4 m3/T配草酸水草酸用量(以水为准)：0.2%(k g/L)碱化剂(以配碱化剂量为准)：氨水1 5%(k g/L)亚硫酸钠2%(k g/L)发酵液含渣量：38%脱色：a =2.76(L/h)交换负荷=F/M(F：流量，M：树脂体积)结晶时间：60 m

7、 i n母液单位：1 0 0 0 u/m LV=Q T=Wt 容 /t(V：全部结晶罐体积m ,Q：体积流量d/h,t：操作时间h,W：批处理体积m D湿晶体含水量：2 0%成品含水量：7%3设计指导思想、原则3.1 指导思想充分贯彻执行国家的有关规定，尽量节约能源，合理利用废物，保护环境，符合城区建设规划要求。生产、消防用水来自厂区内自来水供应，并与厂区供水管网引接，排水至厂区原有排水干管；各生产车间、原料包装及储存车间、采用封闭式结构在保证安全、经济运行的条件下，尽可能降低工程造价年生产时间为330 天。3.2设计原则车间应在居民区下侧，河流上游，要求地势平坦，水源丰富，并且节约用地，少占

8、耕地。尽可能采用新工艺、新设备、新技术，以利于投产后达到好的经济效益。在条件允许情况下，尽可能的使用通用设备或标准设计以简化设计工作量，缩短工作时间。原料来源立足于国内、立足于本地，选择优质价廉的原料立足于本地。4 土霉素生产工艺流程设计4.1 产 品性质和规格土 霉 素（氧四环素，Ox y t e t r a c y l i n u m）又 称5-羟基四环素，属广谱抗生素两性化合物。本产品为黄色结晶性粉末，无臭，在紫外线辐射下可产生黄色荧光。分子式为C2 2H2,N2O9-2 H2O平均分子量为4 96.4 7。理论效价为1000u/m g,具有旋光性，熔 点 为14 8.5185.5,土霉

9、素具有吸湿性，在空气中吸收水分而潮解且颜色变深。在p H 4.5 7.5之间难溶于水，不溶于有机溶剂。等 电 点 为5.40为广谱抑菌剂，许多立克次体属、支原体属、衣原体属、螺旋体对土霉素敏感。肠球菌属对其耐药。其他如放线菌属、炭疽杆菌、单核细胞增多性李斯特菌、梭状芽抱杆菌、奴卡菌属、弧菌、布鲁菌属、弯曲杆菌、耶尔森菌等对本品亦较敏感。多年来由于土霉素和四环素类的广泛应用，临床常见病原菌对土霉素素耐药现象严重，包括葡萄球菌等革兰阳性菌及多数革兰阴性杆菌。本品与四环素类抗生素的不同品种之间存在交叉耐药。本品作用机制为药物能特异性与细菌核糖体3 0S亚基的A位置结合，抑制肽链的增长和影响细菌蛋白质

10、的合成。4.2 产品质量规格：W S 1-C 2-0001-8 9外观：淡黄色粉末效价：910u/m g异物：5个/0.5 g比旋度：a D 2 5：-199酸碱度：p H 5.0 7.5水分：4.0%7.5%吸收峰：4 3 04 90n m有效期：四年4.3 工艺流程：（三级培养，深层发酵）筛选高单位菌种流程菌种一斜 面（3 7,14天）一 袍子悬浮液一计数一诱变处理一分离一双 碟（5 1 0个菌落）培养五天一挑选单菌落一试管斜面（4天）一挑斜面一接砂土管一砂土抱子一茄子瓶f斜面泡子 工艺流程沙 土 抱 子（36.5,45天）一斜 面 袍 子（38,3033h,空气搅拌）一一级种子 培 养（

11、30,2832h,1：1.5 V V m,空气搅拌）-二级种子培养（30,17 019 0 h,1：0.8 Wm）一 发酵液（草 酸 调p H l.7 51.85,硫 酸 锌0.15%,黄血盐0.25%）一 酸化液（板框顶洗过滤10 h -滤 液（122#树脂脱色）一脱色液 15%水（含2%亚硫酸钠）调p H 4.5 4.6,2830 -结 晶 液（甩滤后用水淋洗再甩干）一湿晶体（进风：14 017 0,出风：4 0 8 0）一土霉素碱成品4.4工艺流程简述4.4.1种子制备种子制备是在无菌条件下进行的，菌种名称为UV T38二代。4.4.2各级培养基的配制主要配料：糊精、黄豆饼粉、淀粉、玉米

12、浆、固剂、氯化钠、磷酸二氢钾、硫酸氨、碳酸钠、氯化钻、玉米油、淀粉酶、碳酸钙4.4.3三级培养；（以龟裂链霉菌为菌种）一级种子罐培养基采用实罐灭菌，消前加玉米油消沫剂，采用微孔压差法将斜面电子接入种子罐，培养过程中空气搅拌。二级种子罐培养基采用实罐灭菌。采用压差法将二级种子压入发酵罐中，全程通入无菌空气，实行机械搅拌，并进行补料。当总糖下降到5%时开始补料.，补糖量按糖代谢速度残糖量和糖维持水平来计算，补料液为实罐灭菌。参考指标：一级种子培养消前：p H 6.1 p H 6.7糖:2.5%3.7%氨 氮:0.0 9%0.14%溶 磷（u g/m L）：8 0-130压力降：0 h6 h,0.0

13、 1 M P a6 h-10 h,0.0 2 M P a消后：p H 5.9 p H 6.4氨氮：0.13%-0.2%溶 磷（M g/m L）：8 5-135接斜面范子：两瓶培养时间：30 h34 h培养温度：320.5 10 h放 罐,0.0 3 M P a 二级种子培养消前：p H 5.9 p H 6.3氨 氮:0.360.5%溶 磷(u g/m L)：27 0 39 0接种量：8 10%培养时间(h)：26 32消后：p H 5.9 p H 6.4溶 磷(Ug/m L)：120 19 0流 量(n?/h)：9 0 0 120 0罐 压(M P a)：0.0 5 0.0 1培养温度()：3

14、20.5 发酵搅拌转速(r/m i n)：16 0消前：p H 5.8 p H 6.1氨氮：0.5%0.7%消后：p H 5.7 p H 6.3溶 磷(M g/m L)：17 0 30 0溶 磷(u g/m L)：4 0 0 6 0 0空气流量(m 7 h)：35 0 0培养时间(h)：15 8培养温度(C)：31.5 1残 糖:2.5%p H：Ohl OOh,6.6 6.1l OOh,6.5 5.510 0 h-放罐,6.16.2罐 压(M P a)：0.0 30.0 14.4.4发酵液的酸化、净化、过滤搅拌转速(r/m i n)：130原理利用土霉素碱能与草酸生成盐而溶于水的性质，使土霉素

15、碱从菌丝体内转入水相，以便与菌丝分离，利用草酸和发酵液中的C a*生成溶解度极小的草酸钙，除去Ca 而草酸钙还能和一些有机杂质结合提高滤液质量：加入黄血盐和Z n SO,做净化剂。过量的黄血盐首先与发酵液中的F e*乍用，生成普鲁土兰而去铁，反应式如下：3 Na.,(F e (C N)6)+4 F e*-*F e.(F e (C N)6)3!+12Na余下的黄血盐和Z n SO 作用生成胶状亚铁氟化锌复盐反应式如下：2Na4(F e (C N)6)+3 Z n SO4-Na2Z n:i(F e (C N)6)2 I +3 Na2S0,这种胶状物能吸附发酵液中部分蛋白质、色素，从而减少杂质对土霉

16、素结晶的干扰。过程：发酵完毕，将发酵液压入酸化罐中，开动搅拌和压缩空气，按快速加酸法(尽量避开等电点)加入草酸(除C a),调 p H 值至2.0左右，待消沫后加黄血盐(除F e ）,并用草酸水进行稀释再加入Z n SO,（除蛋白质），最后稀释液打入板框过滤机，过滤完毕，用低单位液和草酸顶洗，4 000u/m L左右回流，顶洗至5 00u/m L时停止。参考指标：酸化：p H l.7 5 p H 1.8 5 稀释单位：18 000u/m L滤液要求：透光度 8 0%效价：5 00u/m L4.4.5 滤液脱色及树脂再生原理滤液通过122树脂脱色吸附，可除去部分色素和将杂质吸附，122-2树脂是

17、由水杨酸、甲醛和苯酚合成的弱酸性阳离子树脂，该树脂在酸性溶液中H不 活 泼，不能发生离子交换作用。但能和滤液总的色素或有机杂质形成氢键，借助氢键力将这些杂质吸附，从而提高原液色泽和质量。树脂在NaOH溶液中由H型变成Na型而失去氢键活性，能使吸附的色素和杂质解离出来，再经过酸水作用由Na型变成H型，可重复进行脱色。滤液 通 过122-2”树脂脱色吸附;可除去部分色素和将杂质吸附，而树脂经水反洗一反碱一正碱一通酸f洗酸的过程再生。4.4.6 脱色液的连续结晶原理土霉素是酸碱两性化合物，等电点为4.5,可选择适当的碱化剂来调节脱色液p H至土霉素等电点，此时，土霉素在水中溶解度最小，可以从水溶液中

18、直接结晶出来。生产控制结晶p H为4.44.8。根据上霉素结晶的速度，结晶达到完全需要5 0分钟，5 0分钟后母液中土霉素含量趋于稳定。连续结晶设备的容量，保证结晶液以最大量通过时维 持5 0分钟。保证结晶液在流动的情况下达到完全结晶的目的。4.4.7 结晶液离心分离原理将结晶液中晶体及母液经离心分离以便得到含水量少，纯度较高的土霉素晶体，在离心机转鼓内铺设滤袋加入结晶液。利用离心机产生的离心力将母液甩出，从而土霉素湿晶体留在滤袋内达到分离目的。4.4.8 湿结晶体的气流干燥原理气流干燥为急剧快速干燥，在干燥过程中湿晶体和高温热空气接触，使水分很快蒸发，一般接触时间3 s5 s,由于时间短可减

19、少土霉素因长时间受热而发生破坏，保证产品质量。4.4.9结晶、干燥用氨水调脱色液pH至4.54.8,进串联结晶罐，等电点附近搅拌沉淀结晶，将母液与晶体离心分离，并进行快速气流干燥，所得干粉再筛选分装。5工艺路线选择的论证发酵阶段大罐：lOOOGrMVo=-V o：发酵罐体积G：成品效价M：年产量m：年工作时间n：发酵罐个数V,：发酵单位Ho：装料系数nm：过滤收率x干燥收率x脱色收率x结晶收率物料恒算图发酵部分：V蒸发新失 V蒸发损失 V蒸发根失V a+V密发损失=丫 配料+V冷凝水+V 补科=V消后+V jgfts+V补料=v接后+V补科中罐:台数=大罐台数X 中罐周期大罐周期V tt+V蒸

20、发机 V接种就+V消后小罐：公狗中罐台数x小罐周期台数二-中罐周期V放二V中罐接种量放罐体积：Vc=Von=8OXO.77=61.6m3*V放+V蒸发损失二V配料+V冷凝水+V接种果+V补料二V消后+V接种量+V补料二V接后+V补料B|J V 放+20%V 接后二 V 接后+48%V 接后 v接后二V补料=0.48 V接后V蒸发损失=0 2 V接后*V消 后 二V接后一V接种量，V接种量=15%V消后.V消后一V接种量=6.28m3 v _ L 0 5 G C 2 -。）v冷凝水-r=0.274V 配料V配料二V消后一V冷凝水即V配料二V消后-0.274V配料1V配料V冷凝水 配料密度近似于水

21、 G配料二V配料6物料衡算6.1发酵阶段发酵罐发酵周期为t =(1 5 8+1 0)/2 4=7 天设：每天放两罐则需大罐为1 4 台V0=G X 1 0：iX upX t /qsX n0X m X n=6 00X 1 000X 9 1 0X 7 /0.9 5 X 0.9 0X 0.9 7 X 1.1 2 X 3 2 000X O.7 5 X 3 3 0X 1 4=3 7.1 09 2 m3圆整为3 8 m:,V 放=V0X q 0=3 8 X 0.7 5=2 8.5 m3由物料衡算：V接后+V|.=V蒸发+v放*v放=V接后+V朴-V舞发=V接后+4 8%V接后-2 0%V接后=1.2 8

22、V 接后=2 8.5 m3.V 接后=2 2.2 6 5 6 m，又Y V 接后二V消后+V接种二 V i f l g+1 5%V 消后=1.1 5 V消后=2 2.2 6 5 6 m3，V 消后=1 9.3 6 1 4 m3V 接种=1 5%V =2.90 4 2 m3V t t=4 8%V接后=1 0.6 87 5 m3V 攫发=2 0%V按后=4.4 5 3 1 m，V 冷=1.0 5 G C(t2-t,)/r=1.0 5 X 2 8.5 X (1 2 5-2 5)/5 2 3.5 X 1 0 0 0=5.7 1 6 X 1 0 V丫 机 料 不 消 产 V 消后7冷=1 9.3 6 1

23、 4-5.7 1 6 X 1 0 3=1 9.3 3 5 7 m3V 逃=V KM+V 补+V 接种+V 冷=1 9.3 4+1 0.6 9+2.90=3 2.9 m3V 出=V 蒸发+V 放=4.4 5 3 1+2 8.5=3 2.9m3Wa=V 山.假设正确二级种子罐V =V 接种=2.90 m Vo=V 接种/n 0=2.90 /0.6=4.83 m:i 圆整为 5 m3由物料衡算：V济后+V接种=V放+V损失V消后+9%V消后=2.90+8%V消后l.O l/V 消后=2.90 m：i，V 丽=2.87 1 m：V接种=9%V滔后=0.2 5 8mV 损失=8%V 消后=0.2 3 0

24、 m 3V 冷=L 0 5 G C(t2-t,)/r=1.0 5 X 2.90 X (1 2 5-2 5)/5 2 3.5 X 1 0 0 0=5.81 7 X 1 0 WA V 肥料=V 消前=V 消后-V 冷=2.87 1-5.81 7 X 1 0 =2.87 0 m3V 进=V 谣+V 接种+V 冷=2.87 1+0.2 5 8=3.1 3 m 3V m=V 损失+V 放=0.2 3 0+2.90=3.1 3 m3,*V a=V a.假设正确二级种子罐台数=发酵罐台数X二级种子罐周期/发酵罐周期=1 4 X 3 0 /1 5 8=2.6 5 8 台设为6台，其中3台备用。一级种子罐V 放

25、=V 接种=0.2 5 8m Vo=V 接 种/n 0=0.2 5 8/0.6=0.4 3 m 3 圆整为 I m，由物料衡算：V消后+V按神=V放+V物失(V接 种 可忽略)V 3后=0.2 5 8+1 2%V济后0.88%V 消后=0.2 5 8/.V 消后=0.2 93 m 3V损失=1 2%V滞后=0.0 3 5 1 6 m，V 冷=1.0 5 G C(t2-t,)/r=1.0 5 X 0.2 5 8X (1 2 5-2 5)/5 2 3.5 X 1 0 0 0=5.1 7 X 1 0 WA V 相料=V 济前=V 济后-V 冷=0.2 93-5.1 7 X 1 0-5=0.2 92

26、9m3V进=V配料+V冷=V消后=0.2 93 m3V m=V 损失+V 放=0.0 3 5 1 6+0.2 5 8=0.2 93 m3V进=V出假设正确一级种子罐台数=二级种子罐台数X一级种子罐周期/二级种子罐周期=6 X 3 0 /3 0=6 台设为6台，其中3台备用。6.2提取阶段6.2.1酸化V 大放=2 8.5 m3发酵总单位=发酵单位乂放罐单位=3 2 0 0 0*2 8.5*1()6=91 2 0 亿单位V 单 行 V 大放X3.2%X0.6 2=2 8.5 X 3.2%X 0.6 2=0.5 6 5 4 4 mV 黄血林=V 大放X0.2 1%X0.5=2 8.5 X 0.2

27、1%X 0.5=0.0 2 992 5 m3VZ n S 04=V 大放X 0.1 5%X 0.4=2 8.5 X 0.1 5%X 0.4=0.0 1 7 1 m3V 蹴化=V 大放+V 草废+V j B i U f J t+V z n S O l=2 8.5+0.5 6 5 4 4+0.0 2 992 5+0.0 1 7 1=2 9.l l m：i6.2.2稀释稀释前效价=3 2 0 0 0 X (1+2 0%)=3 84 0 0 u/m L稀释倍数=3 84 0 0/1 80 0 0=2.1 3 3柿 丽=V假化义稀释倍数=2 9.1 1 X 2.1 3 3=6 2.0 92 n/6.2.

28、3 过滤稀释效价X过滤收率X V 稀 释 后=滤液平均效价X V 能 液1 80 0 0 X 1.1 2 X 6 2.0 92=1 3 0 0 0 X VV 油 浓=96.2 90 m V 低=V 棉 祁 后-V 瞰=6 2.0 92-2 9.1 1=3 2.982 mV 高=V 滤 糠-V 低=96.2 90-3 2.982=6 3.3 0 8m3V w=3 8%V 大 放=3 896 X 2 8.5=1 0.83 m：!V 卓 酸 水+V 林 祁 后=V 滤 淞+V a:.V 草 酸 水=96.2 90+1 0.83-6 2.0 92=4 5.0 2 8m3草酸用量=0.2%V，蹦 水=0

29、.2 96 X 4 5.0 2 8 X 1 03=90.0 5 6 k g6.2.4 脱色脱色单位=脱色收率X滤液平均效价X V 蛾=0.95 X 1 3 0 0 0 X 96.2 90 X 1 06=1 1 891.8 亿单位损失单位=滤液平均效价X V 蹦X (1-脱色收率)=1 3 0 0 0 X 96.2 90 X 1 06X (1-0.95)=6 2 5.89 亿单位6.2.5 结晶结晶单位=结晶收率X脱色单位=0.90 X 1 1 891.8=1 0 7 0 2.6 2 亿单位离心单位=结晶单位-母液效价X (V麒+V碱化剂)=1 0 7 0 2.6 2-1 0 0 0 X (96

30、.2 90+96.2 90 X 1%)X 1 0 J 1 0 6 0 5.3 7 亿单位干燥单位=离心单位X干燥收率=1 0 6 0 5.3 7 X 0.97=1 0 2 87.2 1亿单位湿体含水量：2 0%每次出产量：4 0 X (1-2 0%)/(1 +7%)=3 4.4 1 k g(S S-80 0 每台每次处理4 0 湿晶体)每台离心机每次处理：3 4.4 1 X 91 0 X心吐3 1 3.1 3 亿单位离心机总台数=1 0 2 87.2 1 /3 1 3.1 3=3 2.85 台实际台数=离心机总台数/批次=3 2.85 /4=8.2 1 台 取 9 台6.3物料衡算图发酵部分（

31、m3）发酵部分（m3）损失 冷 凝 水/损失 冷凝水0.0 3 5 1 6 5.1 7 X 1 0 /0.2 3 0 5.81 7 X 1 0 4 7配料0.2 93（小罐）放料0 2 5 8J 中罐丫料/2.87 1提取部分（亿单位），损失单位6 2 5.89I（干燥）1 0 2 87.2 1 一/损 冬 冷凝水/4.4 5 3、5.T i e x i O X放料 2.90 4/大罐 2 8.5 m：!,V=7 0 1补料/配 两 1 0.6 88/1 9.3 3 5 7 )1 0 7 0 2.(1 0 6 0 5.3 7,6.4设备一览表七项目大罐中罐小罐设备V 放(m3)2 8.52.9

32、0.2 5 8计算Vo (m3)3 851与选V消 后(m3)1 9.3 62.87 10.2 93型V接 后(m3)2 2.2 73.1 3 00.2 93V种 子 液(m)2.900.2 5 8V冷 凝 水()5.7 1 6 X 1 0-35.81 7 X 1 0 45.1 7 X 1 0 5V损 失(m)4.4 5 30.2 3 00.0 3 5 1 6V配 料(m1)1 9.3 42.87 00.2 93V补 料(m3)1 0.6 9V 进(m3)3 2.93.1 30.2 93V 出(m3)3 2.93.1 30.2 93容积系数0.7 50.60.6周期(h)1 5 83 03 0

33、7.1发酵阶段7.1.1 大罐7.1.1.1几何尺寸V 大 娥=3 8 m:i 设 H。/D=3%=3 4 m3Vi=n /4 D2 H o=3 4D=2.5 m取 D=3 mHo=3 X D=7.5 m又,.,H,=D/4=0.6 2 5 m Hh=0.0 5 mA V2=n/4 D2(H b+D/6)=n/4 X 32X (0.0 5+1/6 X 3)=2.2 9 m3V=V)+2 V2=3 4+2 X 2.2 9=3 8.5 8 m基本符合要求，所以假设合理。罐体总高：H=H o+2 (乩+H )=7.5+2 X (0.6 2 5+0.0 5)=8.85 m液柱高：氏=：Hon+乩+H

34、h=7.5 X 0.7 5+0.6 2 5+0.0 5=6.3 m7.1.1.2搅拌器功率7.1.1.2.1不通气时搅拌器直径：D i =D/3 =2.5/3=0.83 m挡板宽度：B=0.1 D=O.2 5 m搅拌叶间距：S=2 X D i=2 X 0.83=1.6 6 m搅拌叶与罐底距离:C=D i =0.83 mC+3 S =0.83+3 X 1.6 6=5.83 m HL=6.3 mC+4 S =0.83+4 X 1.6 6=7.5 m 1 01 属湍流设搅拌器采用六箭叶涡轮搅拌器，查 发酵设备，N=3.7轴功率：Po=Np D f5 P n3=3 .7 X 0.835X (1 40/

35、6 0 )3X 1 0 5 0=1 9.44 k Wf 校 正=l/3 (D/D D (HL/D J 产=1/3 3 X 7.5 5/1)1/2=1.5 94，实际轴功率 P*=f t t i EX P o=l.5 94X1 9.44=3 0.99 k W四层搅拌功率 P=P*1+0.6X(4-1)=86.772 kW7.1.1.2.2 通气时P 工 况=P 蹦+1/2 P g H i.=1.01X 105+0.03X106+l/2X 1050X9.81X6.3=1.634 X 105 PaQfVVmXV 放=0.8X28.5=22.8 m7minQ g =Q标P标T工 况/(P工 况T标)=

36、22.8X1.01X10，(273+32)/(1.634X 105 X 2 73)=15.72 mVmin通气准数：Na=Q g/(D i3n)=15.72/140X0.83=0.1960.035通气轴功率：Pg=P(0.62-1.85 N,)=86.77X(0.62-1.85X 0.199)=21.85 kWN实 际=1.02 P*/(n n2 n3)=1.02X73.94/0.95X0.98X0.99=24.18 kW5 =0.95(皮带)n2=0.98(轴皮带)n 3 =0.99(轴)查 化工工艺设计手册，选用Y250M-8型电机功率：30 kW,转数：730 r/m in,效率：90.

37、5%检验：30X90.5%=27.15 kW24.18kW.所选合格7.1.1.2.3通气管道通气管径入口罐压：Pg=P.+1/2 P g HL=1.01 X 105+0.03X 106+l/2X 1050X9.81X6.3=1.63X 105PaQB=Q标P标T工 况/P工 况T标=22.8X 1.01X 105X(2 73+32)/1.63X105 X 273=15.76 m7min取4根通气管空气管道取W,=6 m/sd=4XQg/(60XWsX n)=15.76X4/(60X6X IT)=0.055 m查 化工工艺设计手册,选6 65X2.5 m m7.1.1.3 蛇管冷却取水在蛇管内

38、流速W s=0.8 m/s 发酵热q=l6800kJ/m:!h贝 小 Qfi=q V 放=16800 X 28.5=8.82 X 105 kJ/h发酵温度32 32冷却水温度23 -18A t9 14 t.=(14-9)/ln14/9=ll.32 查 发酵设备，取K=450X4.2=1890 kJ/m3h传热面积：F=Q 总/(K A tJ=4.79X 10s/1890X11.32=22.39 m2冷却水用量：W *=Q.6/K A t=4.79X105/4.2X(23 18)=2.28X10 kg/hV Q2.28 X 101/1000 X 3600=0.0063 m3/s取5根蛇管：V=V

39、 水/5=0.0063/5=0.00126 m3/sF=F/5=22.39/5=4.478 m2D 内=(4 V/W s n)1/2=(4X 0.0 0 0 1 2 6 /0.8 n )1/2=0.0 45 m查 化工工艺设计手册，选小5 0 X 2 m mR=d UP/u =0.0 45 X0.8 X 1 0 0 0 /1 1 0 5.5 9X 1 0 5=3.2 6 X 1 0 1 0 属于湍流L =F /(n D=4.47 8/0.0 45 n =3 1.6 8m设每根长6.5 m,则43.0 5 /6,5=6.6 2 取7根所以每根长6.5 m,每组7根。7.1.2中罐7.1.2.1几

40、何尺寸V 中 放=2.9 m：,设 H。/D=3 V,=2.3 m3Vt=n /4 D2 H0=2.3/.D=0.99=1Ho=3 D=3.0 m又 V K.=l/4D=0.2 5 m H b=0.0 2 5 m.封头容积 V2=J I/4 D2(H b+1/6 D)=J T/4 X 12X (0.0 2 5+1/6 X 1)=0.1 47 m3校核 V=V i+2 V 2=2.3+2 X 0.1 47=2.6 m3.,假设合理。罐体总高:H=Ho+2 (Ha+H b)=3+2 X (0.2 5+0.0 2 5)=3.5 4 m液柱高：,=Hon+H+H b=3 X 0.6+0.2 5+0.0

41、 2 5=2.0 7 5 m7.1.2.2搅拌器功率7.1.2.2.1不通气状况下搅拌功率搅拌器直径：D,=1/3 D=1/3=0.3 4 m挡板宽度：B=0.1 D=O.1 m搅拌叶间距:S=2 D i=0.6 8 m搅拌叶与罐底距离:C=Ds=0.3 4mC+2S=0.34+1.36=1.7 m HL=2.07 m .取 3 层搅拌器令流体为牛顿型流体，符合全挡板条件：P=1050 kg/m3 n=170 r/min y=0.1 N S/m2则:Rem=D/p n/u=0.342X240X 1050/(60X0.1)=4.85X 103 4000 属过渡流采用六箭叶涡轮搅拌器，查 发酵设备

42、，Np=3.7轴功率：P=N p DPnM S.5X0.5X(240/60)3X 1050=13.28kWVHi/DW2.5f 校正=l/3(D/D i)(/D,)1/2=1.44，实际轴功率 P*=f MXP0=1.44X 13.28=19.12kW三层搅拌功率 P=P*1+0.6X(3-1)=42.09kW7.1.2.2.2通气下的搅拌功率P 工况=P 健+1/2 P g H i.=1.01 X 105+0.03X 106+l/2X 1050X9.81X2.075=1.42X105PaQ =WmXV=1.5X2.9=3.19 mVminQ=Q林P标T工 况/(P工况T标)=4.35X 1.

43、01X 105X(2 73+32)/(1.47X 105 X 2 73)=2.45 mVmin通气准数：Na=Qg/(Dn)=2.45/240X0.343=0.2600.035通气轴功率：Pg=P(0.62-1.85 N,)=42.0 9X (0.6 2-1.85 X 0.2 6 0)=5.85 k WN 实 际=1.0 2 Pg/L n 2 n 3=1.0 2 X 5.9/0.95 X 0.98X 0.99=6.5 3 k W5=0.95（皮带）J=0.98（轴皮带）1 1 3=0.99（轴）查 化工工艺设计手册，选用丫1 3 2 M-4型电机功率：1 1 k肌 转 数：1 440 r/m

44、i n,效率：87%检验:7.5 X 87%=6.5 2 5 k W 6.5 k W 选型合适7.1.1.2.3通气管道通气管径入口罐压：Pg=P f f l+1/2 P g H).=1.0 1 X 1 05+0 .0 3 X 1 06+l/2 X 1 0 5 0 X 9.81 X 2.0 7 5=1.42 X 1 0 5 P aQ =Q标P标T工 况/(P工 况T林)=4.3 5 X 1.0 1 X 1 05X (2 7 3+3 2)/1.42 X 1 05 X 2 7 3=3.46 m /m i n通气管取2根，W.=1 0 m/sd=(Q g/2 X 6 0 X W s X JT/4)1

45、/2=3.46 /(2 X 6 0 X 1 0 X n/4)l/2=0.0 6 1 m查 化工原理，选“6 5 X 2.5 m m7.1.3小罐7.1.3.1几何尺寸V 小 程=0.2 5 8 m3 设 H。/D=3 V,=0.1 8 m3V产 n/4 D2Ho=O.18D=0.5m H0=2D=lm又.Ha=l/4D=0.125m H b=0.025m封头容积 Vz=/4 D2(H b+1/6D)=n/4X 0.502X(0.025+1/6X0.50)=0.020 m3校核 V=V.+2V2=0.50+2X0.020=0.540 m3，假设合理。罐体总高：H=Ho+2(Ha+H b )=10

46、+2X(0.125+0.025)=1.3 m液柱高：HL=H。n+乩+H b=1.0X0.6+0.125+0.025=0.75 m7.1.3.2通气管道(取1根)P工 况=P a-P标=1.01X105+0.5X10s-l.01X10=0.5 X105PaQ秫=VVmXV 放=1.5X0.258=0.387 m7minQ*=Q标P标T工 况/(P工 况T标)=0.387X 1.01 X 105X(273+32)/0.5X105X273=0.87 mVmin取 Ws=5m/s空气管道 d=Q”/(60XWsX JI/4)1/2=0.87/(60X10X n/4)1/2=0.043m查 化工原理，

47、选6 50X2.5 m m7.1.4大罐配料罐7.1.4.1几何尺寸na=0.75 P=1050 kg/m3 n=140r/min u=0.1 N S/m2V 一=19.34 m3V 辘=V 1 料 /n 0=1 9.3 4/0.7 5=2 5.7 9 m3取 2个配料罐，V =1 2.89m3,取 1 3 m 取 V,=1 0.8m3 令 Ho /D=2V,=n /4 D2HO=10.8 m3/.D=l.9m H0=2 D=3.8m又H=l/4D=0.47 5 m H b=0.0 4m封头容积 V z=n/4 D2(H b+1/6 D)=J i/4X 1.92X (0.0 4+1/6 X 1

48、.9)=1.0 1 m：i校核 V=V.+2 V 2=1 0.8+2 X 1.0 1=1 2.82 m3，假设合理。罐体总高：H=Ha+2 (H8+H b )=3.8+2 X (0.47 5+0.0 4)=4.83 m液柱高：HL=Ho n +H+H b=3.8X 0.6+0.47 5+0.0 4=2.8 m7.1.4.2 搅拌器功率搅拌器直径:D i =1/3 D=0.6 3 m挡板宽度：B=0.1 D=O.1 9 m搅拌叶间距:S=2 Di =1.2 7 m搅拌叶与罐底距离:C=D i=0.6 3 mC +2 S =0.6 3+2 X 1.2 7=3.1 7 m H,.C +S =0.6

49、3+1 X 1.2 7=1.9 m V Hi .,.取 2 层搅拌器令流体为牛顿型流体，符合全挡板条件：P =1 0 5 0 k g/m3 n=1 40 r/m i n u =0.1 N S/m2则：R =Dt2 p n /口=0.6 32X 1 40 X 1 0 5 0 /(6 0 X 0.1)=9.7 2 X 1 03 40 0 0属过渡流采用2层六箭叶搅拌浆叶，查 发酵设备，N =3.7轴功率：Po=Np P n3=3.7 X 0 .6 35X (1 40/6 0 )3 X 1 0 5 0=49 k Wf =l/3 (D/Di)(HL/D J ,/2=1.2 2，实际轴功率P*=f校 正

50、X P。=1.2 2 X 4.9=5.98 k W两层搅拌功率 P=P*X 1+0,6 X (2-1)=9.5 6 k W电机功率 N电=1.0 2 P g/(Ln2 n 3 )=1 0.5 8k WJ=0.95(皮带)n 2 =0.98(轴皮带)n 3=0.99(轴)电机选型：选用丫1 80-6型电机 功率：1 5 k W转数：97 0 r/m i n,效率：89.5%检验：1 5 X 89.5%=1 3.42 5 kWN(t s.选型合适7.1.5中罐配料罐7.1.5.1几何尺寸no=0.6 P =1 0 7 k g s2/m1 n=1 40 r/m i n u =0.0 1 0 2V .