产800吨土霉素车间工艺设计.doc

课程设计题目：年产800吨土霉素工厂设计设计内容 26 页图纸 4 张指导老师： 学生姓名： 学 号： 所在班级： 年产800吨土霉素车间工艺设计摘 要本次设计为生产规模800吨/年的土霉素车间。土霉素是微生物发酵产物，目前国内土霉素提取工艺为用草酸(或磷酸)做酸化剂调节pH值,利用黄血盐-硫酸锌作净化剂协同去除蛋白质等高分子杂质,然后用122#树脂脱色进一步净化土霉素滤液,最后调pH至4.8左右结晶得到土霉素碱产品。本次设计也按照这个工艺流程，分为三级发酵、酸化、过滤、脱色、结晶、干燥等。设计中借鉴了实际发酵车间的布置，设计为3层车间，共安装5个发酵罐，1个酸化罐，2个二级种子罐，1个一级种子罐，1个通氨罐，2个补料罐，1个板框过滤器，1个结晶罐，脱色罐，喷雾式干燥器等等相关设备。目 录第1章 绪论.5 第1.1节 引言第1.2节 设计目标任务第1.3节 本次设计的基本内容第2章 工艺流程设计8第2.1节 土霉素生产工艺流程简介8第2.2节 土霉素生产总工艺流程图8第3章 物料衡算9第3.1节土霉素总物料衡算9第3.2节 土霉素干燥工序物料衡算9第3.3节 土霉素脱色结晶工序物料衡算9第3.4节 土霉素酸化稀释过滤工序物料衡算10第3.5节 土霉素发酵工序物料衡算11第4章 设备选型13第4.1节 发酵罐13第4.2节 二级种子罐17第4.3节 一级种子罐19第4.4节 氨水储罐22第4.5节 补料罐22第4.6节 酸化罐22第4.7节 结晶罐23第4.8节 干燥器23第4.9节 车间设备一览表24第5章 车间布置设计25第6章 结论25参考文献26第一章 绪论1.1 引言土霉素Terramycin (Oxytetracycline) 分子式如图一所示，化学名：6-甲基-4-（二甲氨基）-3,5,6,10,12,12a-六羟基-1,11二氧代-1,4,4a,5,5a,6，11,12a-八氢-2-并四苯甲酰胺。图一 土霉素分子式土霉素属四环素类抗生素，广谱抑菌剂。许多立克次体属、支原体属、衣原体属、螺旋体对其敏感。其他如放线菌属、炭疽杆菌、单核细胞增多性李斯特菌、梭状芽孢杆菌、奴卡菌属、弧菌、布鲁菌属、弯曲杆菌、耶尔森菌等亦较敏感。临床上用于治疗上呼吸道感染胃肠道感染斑疹伤寒恙虫病等。常见副作用有：肝脏、肾脏毒性，中枢神经系统毒性，斑丘疹和红斑等过敏反应，长期使用可致牙齿产生不同程度的变色黄染、牙釉质发育不良及龋齿（俗称四环素牙），B族维生素缺乏等。由于土霉素的广泛应用，临床常见病原菌对土霉素素耐药现象严重，并且由于其副作用严重，现在临床上多用于兽用药1.2设计目标任务请设计年产800吨（成品含量： 99%）土霉素工厂设计一、基础数据设计年产量M = 800t/a 成品效价Ud = 1000单位/毫克 年平均发酵水平Uf = 35000单位/毫升 年工作日m = 335 d/a 1、发酵基础工艺参数土霉素的发酵周期T为184小时，辅助时间为10小时，发酵中罐周期为44小时，辅助时间4小时发酵小罐周期为35小时，辅助时间3小时接种比为20%，液体损失率为15%大罐一个发酵周期内所需全料的量为：32m3大罐一个发酵周期内所需稀料的量为：17m3逃液、蒸发、取样、放罐损失总计为总料液的15%大、中、小罐通气量分别为2.0、1.5、0.65（每分钟内单位体积发酵液通入的空气的量）氨氮的利用情况，培养20-40小时，每4小时补一次,每次10-15L，控氨水平在45mg/100ml以上培养基配比：小罐中罐大罐全料稀料组成配比（%）配比（%）配比（%）配比（%）配比（%）黄豆饼粉3.02.53.03.53.0淀粉2.5 2.58.06.53.0氯化钠0.40.360.20.4碳酸钙0.60.41.10.40.4磷酸二氢钾0.0050.003磷酸氢二钾0.0050.003植物油42.670.412、提取基本工艺参数名称参数名称参数脱色岗位收率99.24%发酵液效价35000u/ml结晶干燥岗位收率86%滤液效价11000u/ml过滤岗位收率116%母液效价1370u/ml总收率99%湿晶体含水量30%发酵液密度1.58kg/L酸化液中草酸含量2.3% g/ml滤液密度1.02kg/L酸化加黄血盐量0.25% g/ml20%氨水密度0.92kg/L酸化加硫酸锌量0.18% g/ml氨水加量12%成品含水量1.5%脱色保留时间30-50min酸化加水量230v/v滤液通过树脂罐的线速度控制在0.001-0.002m /s土霉素提取操作工艺参数一览表名称反应时间( + 、)/h装料系数酸化稀释40.70结晶80.701.3本设计基本内容1.3.1工艺流程设计根据设计任务，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料，工艺参数，进行生产方法的选择比较，工艺流程与工艺条件确定的论证。简述工艺流程。1.3.2工艺计算物料衡算：每个工序画工艺流程简图，列出所有工艺参数，计算，列出衡算表，发酵和提取列出物料衡算总表。热量衡算：不要求设备选型：大、中、小罐、通氨、补料罐的尺寸及数量；大罐的罐壁、封头、搅拌装置及轴功率。提取工段各工序主要设备尺寸及数量。管道设计：大罐主要接管设计，提取各种设备的主要连接管道。1.3.3完成初步设计阶段图纸：设备流程图、车间平面布置图。第二章 工艺流程设计2.1土霉素生产工艺流程简介土霉素是微生物发酵产物，目前国内土霉素生产工艺主要含发酵和提取两大步。提取工艺为用草酸(或磷酸)做酸化剂调节pH值,利用黄血盐-硫酸锌作净化剂协同去除蛋白质等高分子杂质,然后用122#树脂脱色进一步净化土霉素滤液,最后调pH至4.8左右结晶得到土霉素碱产品。本次设计也按照这个工艺流程，分为三级发酵、酸化、过滤、脱色、结晶、干燥等。2.2土霉素生产总工艺流程图发酵液酸 化稀释稀释液板框过滤菌丝122#树脂脱色脱色液过滤pH=4.8结晶氨水滤液母液离心分离湿晶体干燥土霉素产品结晶液草酸，黄血盐，硫酸锌，去离子水发 酵第三章 物料衡算3.1总物料衡算纯品土霉素的量：800×99% =792 t/a效价：792×109×1000 =7.92×1014 单位/a土霉素的生产过程总收率为99%则发酵时的总效价：7.92×1014/99% =8×1014 单位/a发酵液的效价：35000单位/ml发酵液的体积：8×1014/35000 =2.29×1010 ml =2.29×104 m33.2干燥工序物料衡算湿晶体3.32t/d干 燥干晶体2.35t/d水分0.96t/d干晶体重：800×（1-1.5% ）=788 t/a湿基含水量：W1=30%/(1-30%) =0.43干基含水量：W2=1.5%/(1-1.5%) =0.02应除去的水分：788×（0.43-0.02）=323.08 t/a湿晶体的量：788+323.08 =1111.08 t/a表3-1 干燥工序物料衡算表干燥前干燥后项目质量t/a质量t/d项目质量t/a质量t/d湿晶体的量1111.083.32干晶体的量7882.35除去的水分323.080.97总量1111.083.32总量1111.083.323.3脱色结晶工序物料衡算脱色提取滤 液277.57t/d氨 水33.31t/d母 液307.35t/d湿晶体3.53t/d母液效价：1370u/ml 氨水加量：12%由效价守恒得母液体积：73.73×106×35000×99.24%×116%×（1-86%）/1370×106=303.57 m3氨水：277.57×12%=33.31t湿晶体：3.58 t/d母液：277.57+33.31-3.58=307.35t/d表3-2 脱色提取工序物料衡算表脱色提取前脱后色提取项目质量（t/d）质量(t/周期)项目质量（t/d）质量(t/周期)滤液277.572243.69母液307.352484.41氨水33.31269.26湿晶体3.5328.53总量315.882512.95总量315.882512.953.4酸化稀释过滤工序物料衡算酸 化 稀 释 过 滤草 酸 1.70 t/d黄血盐0.18 t/d硫酸锌0.13 t/d水169.58 t/d发酵液 116.49 t/d菌丝 10.59 t/d滤液277.57 t发酵液效价：35000u/ml 滤液效价：11000u/ml 由效价守恒得滤液的体积：73.73×106×35000×1.16/11000×106=272.13 m3滤液：272.13×103×1.02=277.57 t 每天/ t 草酸：73.73×103×2.3%×10-3= 1.70黄血盐：73.73×103×0.75%×10-3= 0.18硫酸锌：73.73×103×0.18%×10-3= 0.13水：73.73×2= 147.46发酵液：73.73×103×1.58= 116.49总： 265.97表3-3 酸化稀释过滤工艺物料衡算表酸化过滤前酸化过滤后项目质量（t/d）质量(t/周期)项目质量（t/d）质量(t/周期)）草酸1.7013.71滤液277.572243.69黄血盐0.181.49菌丝10.5984.95硫酸锌0.131.07水169.581370.76发酵液待添加的隐藏文字内容2116.49941.66总量288.082328.64总量288.082328.643.5发酵工序物料衡算发 酵发酵液73.73 m3/d损失13.01 m3/d黄豆饼粉2.62 m3 /d淀粉6.77 m3 /d氯化钠0.17 m3 /d碳酸钙 0.91 m3 /d植物油0.34 m3/d接种量1.61 m3 /d氨（碱）0.09 m3 /d配料水71.93m3 /d每天发酵液的量:2.29×104/315=73.73 m3逃液，蒸发，取样，放灌损失总计为总料液的 15%每天损失的量：73.73×15%/（1-15%）=13.01 m3每天离开发酵罐的总量：73.73+13.01=86.74m3大罐一个发酵周期内所需全料的量： 32 m3 一天内所需：32/194×24=3.95 m3大罐一个发酵周期内所需稀料的量： 17 m3 一天内所需：17/194×24=2.10 m3发酵前加入的物料量：（73.73+12.66）-3.95-2.10=80.69 m3 每天 每周期（×194/24）黄豆饼粉：80.69×3%+3.95×3.5%+2.10×3%= 2.62 m3 21.19 m3淀粉：80.69×8%+3.95×6.5%+2.10×3%= 6.77 m3 54.76 m3氯化钠：80.69×0.2%+2.10×0.4%=0.17 m3 1.37 m3碳酸钙：80.69×1.1%+3.95×0.4%+2.10×0.4%=0.91 m3 7.37 m3植物油：80.69×0.4%+2.10×1%=0.34 m3 2.79 m3接种量：80.69×20%/194×24=1.61 m3 13.04 m3碱：80.69×0.015×6=0.09 m3 0.73 m3配料水： 71.93 m3 581.43 m3表4 发酵工序物料衡算表进入发酵罐的量离开发酵罐的量项目体积（m3/d)体积（m3/周期)项目体积（m3/d)体积（m3/周期)黄豆饼粉2.6221.19发酵液73.73595.98淀粉6.7754.76损失13.01105.16氯化钠0.171.37碳酸钙0.917.37植物油0.342.79接种量1.6113.04氨（碱）0.090.73配料水71.93581.43总量86.74701.15总量86.74701.15第四章 设备选型4.1发酵罐4.1.1发酵罐的选型选用机械涡轮搅拌通风发酵罐。4.1.2生产能力、数量和容积的确定 4.1.2.1发酵罐容积的确定：选用200m3罐，全容积为230m3 4.1.2.2生产能力的计算：选用公称容积为200 m3的发酵罐，装料系数为0.7,那么该罐生产土霉素的能力为: 200×0.7=140 (m3)由前面的物料衡算中，已知年产800吨土霉素的工厂,日产73.73 m3的土霉素。发酵的操作时间需要194h(其中发酵时间184h),这样生产需要的发酵罐应为：N=73.73/140×194/24=4.26 （罐）取整后需5台每日投（放）罐次为：73.73/140=0.53 (罐)4.1.2.3设备容积的计算：由前面的物料衡算中，已知年产800吨土霉素的工厂,日产73.73 m3的土霉素，每天的发酵液的量：V0=73.73 (m3/d)所需设备总容积：V=73.73×194/(24×0.7)= 851.41(m3)查表公称容积为200 m3的发酵罐，总容积为230m3。则5台发酵罐的总容积为：230×5=1150 m3>851.41 m3,可满足需要4.1.2.4主要尺寸公称容积VN(m3)罐内径D(mm）圆筒高H0(mm)封头高h0(mm)罐体总高H(mm)不计上封头容积(m3)全容积(m3)搅拌器直径D(mm)搅拌转速n(r/min)电动机功率N(kW)20050001000013001260022323017001502304.1.2.5搅拌轴功率（见上表）4.1.2.6冷却面积的计算：按发酵生成热高峰、一年中最热的半个月的气温、冷却水可能到最高温的条件下，设计冷却面积。取qmax=4.18×6000 KJ/( m3 h)采用竖式列管式换热器，取经验值K=4.18×500 KJ/( m3 h)tm=（t1-t2）/(lnt1/t2)=(12-5)/(ln12/5)=8 ()每天装0.53罐，每罐实际装液量为: 73.73/0.53=139.11 (m3)换热面积:F=4.18×6000×139.11/(4.18×500×8)=208.66 (m3)4.1.2.7设备结构的工艺设计1).空气分布器：单管通风 2).挡板：不设挡板3).密封方式：机械密封4).冷却管布置a) 最高热负荷下的耗水量：b) W=4.18×6000×139.11/(4.18×（27-20）=1.19×105 （kg/h）=33.12(kg/s)则冷却水体积流量为W=0.03312m3/s，取冷却水在竖直蛇管中的流速为v=1m/s,冷却管总截面积:S总=0.03312/1=0.03312 (m2)进水总管直径d总2= S总/0.785,解出 d总=0.21 （m）b) 冷却管组数和管径设冷却管径为d0，组数为n则：S总=0.785 nd02，根据本罐情况，取n=8，求出管径： d0=0.073 （m）查表取89×3.5无缝钢管，d内=82mm，d内>d0可满足要求，d平均=86 mm。取竖蛇管端部U型弯管曲率半径为250 mm，则两直管距离为500 mm，两端弯管总长度：l0=D=3.14×500=1570 mmc) 冷却管总长度L计算已知冷却总面积F=208.66m2，无缝钢管89×3.5每米冷却面积为：F0=3.14×0.086×1=0.27（m2）则冷却管总长度：L=208.66/0.27=772.82 （m）冷却管体积：V=0.785×0.0862×772.82=4.49(m3)d) 每组管长L0和管组高度每组管长:L0= L/n=772.82/8=96.6 (m)另需连接管8m： L实际=L+8=780.82 （m）可排竖直蛇管的高度，设为静液面高度，下部可伸入封头250mm。设发酵罐内附件占体积为0.5 m3，则：V总=V液+V管+V附件=（780.82/8）+4.49+0.5=102.59 (m3) 筒体部分液深：（V总-V封）/S截=（102.59-17）/(0.785×52)=4.36 (m)竖直蛇管总高:H管=4.36+0.5=4.86（m）又两端弯管总长：l0=1570 mm，两端弯管总高为500mm则直管部分高度：h=H管-500=5190 （mm）则一圈管长：l=2h+ l0=2×5190+1570=11950(mm) e) 每组管子圈数n0n0= L0/l=96.6/11.95=8.08 (圈)管间距为：2.5d外=2.5×0.089=0.23 (m)竖蛇管与罐壁的最小距离为0.2m，可算出与搅拌器的距离为0.23m>0.2m，在允许范围内。作图表明，各组冷却管相互无影响。如发现无法排下这么多冷却管，可考虑增大管径，或增加冷却管组数f) 校核冷却管传热面积F实=d平均L实际=3.14×0.086×780.82=210.85 （m2）F实>F，可满足要求。4.1.2.8设备材料的选择优先考虑满足工艺要求，其次是经济性。本设计选A3钢，以降低设备费用。4.1.2.9接管设计a) 接管长度h设计 管直径的大小和有无保温层，一般取100200mm。b) 接管直径的确定按排料管（也是通风管）为例计算其管径。发酵罐装料140m3，2h之内排空，物料体积流量：Q=140/3600/2=0.02 (m3/s)发酵液流速取v=1m/s排料管截面积：S料=Q/v=0.02/1=0.02 (m2)管径d：d2= S料/0.785,解出d=0.16 （m）=160 mm取无缝钢管219×25，其内径169mm>160mm，适用。按通风管计算，通风比2vvm(0.1MPa，20)通风量：Q=140×2=280(m3/min)=4.7（m3/s）折算到工作状态(0.35MPa，30)下的风量：Qf=4.7×0.1×（273+30）/(0.35×(273+20)=1.4（m3/s）取风速：v=25 m/s则通风管截面积：Sf= Qf/v=1.4/25=0.056 (m2)则通风管径：df2=Sf/0.785,解出df=0.27 （m）因通风管也是排料管，故取219×25无缝钢管。排料时间复核 ：物料流量Q=0.02 m3/s，流速v=1m/s， 管道截面积：S=0.785×0.1692=0.022(m2)相应流量比：P=Q/Sv=0.02/(0.022×1)=0.9倍排料时间：t=2×0.9=1.8（h）4.1.2.11支座选择裙式支座4.2二级种子罐4.2.1选型 选择机械搅拌通风发酵罐4.2.2容积和数量的确定V种=230*2%*(1+15%)/0.7=7.56m3n种=5*48/194=1.24，圆整取2个。4.2.3主要尺寸的确定选择10m3的发酵罐具体尺寸如下：公称容积VN (m3)罐内径D（mm）圆筒高H0（mm）封头高h0（mm）罐体总高H（mm）不计上封头容积（m3）全容积（m3）搅拌器直径D(mm)搅拌转速n（r/min）电动机功率N（kW）101800360047545009.9810.8630145137.56/10×100%=75.6%选择公称容积是1 0m3 的种子罐2个。罐的内径：1800mm；封头高度：475mm；封头容积：0.826m3。4.2.4冷却面积的计算 取qmax=4.18×6000 KJ/( m3 h)Q=4.18×6000×1.4=3.5×104 KJ/( m3 h)采用夹套式换热器，取经验值K=4.18×200 KJ/( m3 h)t1=32-23=9 t2=32-27=5 t1/2<t2 tm=（t1+t2）/2=7 换热面积:F=3.5×104/(4.18×200×7)=5.98 (m3)核算夹套冷却面积：按静止液深确定夹套高度静止液体浸没筒体高度：H0=（V-V封）/S罐=（7.56-0.826）/(0.785×1.8×1.8)=2.65m液深HL=H封+ H0=0.475+2.65=3.13 m夹套可实现的冷却面积 S夹=S筒+S封= DH0 +S封=3.14×1.8×2.65+1.8=16.78 m2需换热面积F=5.98m2，可提供的换热面积 S夹=16.78m2S夹>F，可满足工艺要求4.2.5 设备材料的选择选择A3不锈钢材质罐4.2.6 设备结构的工艺设计a. 挡板b.搅拌器c.进风管（进出料管）管底距罐30mm向下单管按通风管计算管径 通风比1.5vvm(0.1MPa，20)通风量：Q=7.56×1.5=11.3 （m3/min）=0.19 (m3/s)折算到工作状态(0.4MPa，32)下的风量:Qf=0.19×0.1/0.4×(273+32)/(273+20) =4.9×10-3 (m3/s)取风速v=20 m3/s， 则通风管径： d12=4.9×10-3/(0.785×20)d1=0.056m=56 mm按排料管（也是通风管）计算管径。装料0.775m3，20min之内送完，物料体积流量：Q=7.56/(20 ×60)=0.0063 (m3/s)物料流速取v=0.5m/s，排料管截面积：S料=Q/v=0.0063/0.5=0.013 m2管径：d22= S料/0.785d2=0.13 m =130 mm取d1，d2两者大值，作为进（气）管，取管径D=130mm。查金属材料表取168×10无缝钢管。d.冷却水管由前知需冷却热量：Q=3.5×104 KJ/( m3 h)冷却水温变化23-27，则耗水量：W=Q/(cw(t2-t1)= 3.5×104/(4.18×(27-23)=2093 (kg/h)=0.00058 m3/s取水流速v=1 m/s,，则冷却管径：d2=0.00058/0.785d=0.027 m查金属材料表取焊接管Dg=30mm可满足要求，取冷却水接管长度h=100mm。4.2.7支座选型 支撑式支座，将种子罐置于楼板上。4.3一级种子罐4.3.1选型 选择机械搅拌通风发酵罐4.3.2容积和数量的确定V种=10.8*2%*(1+15%)/0.7=0.36m3n种=1*38/48=0.79，圆整取1个。4.3.3主要尺寸的确定选择1m3的发酵罐具体尺寸如下：公称容积VN /m3罐内径D/mm圆筒高H0/mm封头高h0/mm罐体总高H/mm不计上封头容积/m3全容积/m3搅拌器直径D/mm搅拌转速n（r/min）电动机功率N/kW1900180025023001.251.363152201.5选择公称容积是1m3 的种子罐1个。罐的内径：900mm；封头高度：250mm；封头容积：0.112m3。4.3.4冷却面积的计算取qmax=4.18×6000 KJ/( m3 h)Q=4.18×6000×0.775=1.94×104 KJ/( m3 h)采用夹套式换热器，取经验值K=4.18×200 KJ/( m3 h)t1=32-23=9 t2=32-27=5 t1/2<t2 tm=（t1+t2）/2=7 换热面积:F=1.94×104/(4.18×200×7)=3.0 (m3)核算夹套冷却面积：按静止液深确定夹套高度静止液体浸没筒体高度：H0=（V-V封）/S罐=（0.775-0.112）/(0.785×0.9×0.9)=1.0m液深HL=H封+ H0=0.25+1.0=1.25 m夹套可实现的冷却面积 S夹=S筒+S封= DH0 +S封=3.14×0.9×0.9+0.95=3.8 m2需换热面积F=3.0m2，可提供的换热面积 S夹=3.8m2S夹>F，可满足工艺要求4.3.5 设备材料的选择选择不锈钢材质罐4.3.6设备结构的工艺设计a. 挡板b.搅拌器c.进风管（进出料管）管底距罐30mm向下单管按通风管计算管径 通风比0.65vvm(0.1MPa，20)通风量：Q=0.775×0.65=0.050 （m3/min）=0.0084 (m3/s)折算到工作状态(0.4MPa，32)下的风量:Qf=0.0084×0.1/0.4×(273+32)/(273+20) =2×10-4 (m3/s)取风速v=20 m3/s， 则通风管径： d12=2×10-4/(0.785×20)d1=0.037 m=37 mm按排料管（也是通风管）计算管径。装料0.775m3，20min之内送完，物料体积流量：Q=0.775/20 ×60=0.00065 (m3/s)物料流速取v=0.5m/s，排料管截面积：S料=Q/v=0.00065/0.5=0.0013 m2管径： d22= S料/0.785d2=0.04 m =40 mm取d1，d2两者大值，作为进（气）管，取管径D=40mm。查金属材料表取48×3无缝钢管。d.冷却水管由前知需冷却热量：Q=1.94×104 KJ/( m3 h)冷却水温变化23-27，则耗水量：W=Q/(cw(t2-t1)= 1.94×104/(4.18×(27-23)=1160 (kg/h)=0.00032 m3/s取水流速v=1 m/s,，则冷却管径：d2=0.00032/0.785d=0.02 m查金属材料表取焊接管Dg=25mm可满足要求，取冷却水接管长度h=100mm。4.3.7支座选型 支撑式支座，将种子罐置于楼板上。4.4氨水储罐由脱色提取工序物料衡算的计算过程可知，氨水每天的通入量为33.31t氨水的密度0.92kg/l,氨水的体积33.31/0.92=36.21 m3设通氨罐的直径是D，高是H=1.5D，则体积V=0.785×D2×H,解出D=3.13m则可选用直径为4m，高为6m的通氨罐，该通氨罐的体积为75.36 m34.5补料罐4.5.1全料罐一天内所需要补充的全料是 3.95 m3设全料罐的直径是D，高是H=1.5D，则体积V=0.785×D2×H，解出D=1.50m则可选用直径为2m，高为3m的全料罐，该全料罐的体积为9.42 m34.5.2稀料罐一天内所需要补充的稀料是2.10 m3设稀料罐的直径是D，高是H=1.5D，则体积V=0.785×D2×H，解出D=1.21m则可选用直径为1.5m，高为2.25m的稀料罐，该稀料罐的体积为3.97 m34.6酸化罐酸化罐一个周期要装料2149.89t，滤液密度为1.02kg/l，则所需酸化的体积为2107.74 m3因发酵的周期是194小时，酸化稀释反应时间是4小时，每酸化一次所需要的酸化罐的体积43.46 m3设酸化罐的直径是D，高是H=1.5D，则体积V=0.785×D2×H，解出D=3.33m则可选用直径为4m，高为6m的酸化罐，该酸化罐的体积为75.36 m3装料系数=43.46/75.36=57.67%<70%.符合要求.4.7结晶罐酸化过滤后的滤液全部进入结晶罐,结晶罐的体积要求即是能够容纳全部的滤液,所需酸化的体积为2107.74 m3,结晶罐的体积为2107.74 m3因发酵的周期是194小时，结晶反应时间是8小时，每结晶一次所需要的酸化罐的体积86.92 m3设结晶罐的直径是D，高是H=1.5D，则体积V=0.785×D2×H，解出D=4.19m则可选用直径为5m，高为7.5m的结晶罐，该结晶罐的体积为147.19 m3 装料系数=86.92/147.19=59.05%<70%.符合要求.4.8干燥器设备选型选喷雾干燥器。喷雾干燥技术是使液体物料经过雾化，进入热的干燥介质后转变成粉状或颗粒状固体的干燥工艺过程。优点有：1.干燥速度迅速，因被雾化的液滴一般为10200um，其表面积非常大，在高温气流中瞬间即可完成95%以上的水粉蒸发量，完成全部干燥的时间仅需530s。2.在恒速干燥段，液滴的温度接近于使用的高温空气的湿球温度，物料不会因为高温空气影响其产品质量，故而热敏性物料、生物制品和药物制品、基本上能接近真空下干燥的标准。同时，过程容易实现自动化。4.8.1干燥条件混合气体由45oC加热到150oC，喷雾干燥器进口温度150 oC，喷雾干燥器出口温度110 oC，物料出口温度60 oC，进口温度60 oC，采用压力式雾化器雾化。4.8.2由物料衡算可知.湿基含水量W1=30%，干基含水量W2=1.5%,水分的蒸发量W=1.04t/d，湿物料的量G1=3.58t/d,干物料的量G2=2.54t/d.根据环境温度为20 oC.相对湿度80%,在I-H图上查得X0=0.018kg水蒸气/kg绝干空气.I0=49.24KJ/kg干空气.当t1=160 oC,t2=80 oC时,在I-H图上查得I1=I2=192KJ/kg干空气X=0.0425kg水蒸气/kg干空气.L=W/（X2-X0）=1.04×103/(0.0425-0.018)=42448kg干空气/d.求得空气在20 oC的比容v0=0.862m3/kg干空气,则进风量为V0=L×v0=42448×0.862=36590 m3/d4.8.3排风量根据计算,80 oC尾气排出时的含湿空气比容v2=1.088m3/kg干空气排风量V2=L×v2=42448×1.088=46183 m3/d4.8.4总热耗理论热耗Qt=L(I2-I0)= 42448 *(192.59-49.24)= 6084920Kj/d设定设备热量损耗为8%实际总热耗Qp= Qt/nn= 6084920/(1-8%)=6614043 Kj/d4.8.5.空气加热器面积查饱和水蒸气性质表得到,当表压0.8MPa时,饱和蒸汽温度T=174.5 oC其比热焓为I=2777.5kj/kg,冷凝水比热焓i=739.4kj/kg对数平均温度为 tm=(T-t0)-(T-t1)/ln(T-t0)/(T-t1)=(174.5-20)-(174.5-160)/ln(174.5-20)/(174.5-160)=59.17 oC加热器面积F=Qp/Ktm=6614043/83.74/59.17=1334.85m24.8.6蒸汽用量D= Qp/(1-i)= 6614043/(2777.5-739.4)= 3245kg蒸汽/d4.8.7布袋除尘器的面积和袋数一般情况下布袋负荷去q=180m3/( m3h)则袋滤器面积Fd=V/q=31506/180=175m2若布袋直径120×L2000则布袋数Z=F/(3.14×d×L)=232袋4.9 车间设备一览表表4-1 设备一览表设备名称台数规格与型号材料备注三级发酵罐5200m3A3钢专业设备二级发酵罐210 m3A3钢专业设备一级发酵罐11m3A3钢专业设备氨水储罐175.36 m3A3钢专业设备全料罐19.42m3A3钢专业设备稀料罐13.97m3A3钢专业设备酸化罐175.36 m3A3钢专业设备结晶罐1147.19 m3A3钢专业设备第五章 车间布置见附图第六章 结论本工艺流程只是初步对土霉素发酵提取工序进行