生產20000噸檸檬酸的工藝設計

1、年產20000噸檸檬酸工藝設計 目錄第一部分 文獻綜述1. 檸檬酸11.1 簡介11.2應用12檸檬酸的生產工藝22.1生產工藝概述22.2 工藝流程22.3基本步驟32.3.1 原料預處理32.3.2 玉米粉調漿和液化32.3.3 發(fā)酵42.3.4 提取和精制42.3.5 成品包裝53 國內外檸檬酸生產情況及展望5第二部分 課程設計部分1物料衡算71.1 全廠總物料衡算主要內容71.2 工藝技術指標和基礎數(shù)據(jù)71.3原輔料消耗及中間產品衡算81.3.1總反應式81.3.2 液化醪量的計算81.3.3 發(fā)酵液量的計算81.3.4 離子交換樹脂的計算91.3.5陽離子交換樹脂92 熱量衡算112

2、.1 液化工段耗熱量112.2 提取工段所耗熱量122.3總耗熱量132.4 蒸汽用量133 水量衡算133.1 調漿用水133.2冷卻水143.2.1 液化清液冷卻用水143.2.2 發(fā)酵冷卻用水143.3 清洗用水143.3.1發(fā)酵罐清洗用水143.3.2 洗濾布用水153.4提取工段解脫液煮沸后降溫所用冷耗量153.5 其他用水153.5.1 提取車間其它用水153.5.2 鍋爐用水153.5.3 清潔用水153.6 總用水量154工藝設備的選型165總結體會23參考文獻23燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書第一部分 文獻綜述1. 檸檬酸1.1 簡介檸檬酸(citric acid

3、)，學名 2-羥基丙烷三羧酸，分子式 C6H8O7。為無色透明斜方晶系晶體顆粒，或白色結晶性粉末。無臭，有很強的酸味，味閾值為 0.0025%。在溫暖的空氣中漸漸風化，在潮濕空氣中微有潮解性。檸檬酸易溶于水，能溶于乙醇，而不溶于乙醚、氯仿、苯、CS2、CCl4及脂肪酸。 檸檬酸根據(jù)結晶條件不同，它的結晶形態(tài)有無水檸檬酸和含結晶水檸檬酸。商品檸檬酸主要是無水檸檬酸(C6H8O7)和異檸檬酸(C6H8O7·H2O)。異檸檬酸由低溫(低于36.6)的水溶液中結晶析出，經分離干燥后的產品，分子量210.14，熔點7075，密度1.542。放置在干燥的空氣中，異檸檬酸中的結晶水會逸出風化。無水

4、檸檬酸是在高于36.6的水溶液中結晶析出的，分子量192.12，密度1.665。異檸檬酸轉變?yōu)闊o水檸檬酸的臨界溫度為36.6士0.151。1.2應用檸檬酸是當今利用微生物生產的一種極為重要的有機酸，廣泛應用于食品、飲料、醫(yī)藥、化工、冶金等領域。檸檬酸的用途主要分為食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)和化學工業(yè)三個方面。 在食品工業(yè)上的應用：檸檬酸具有令人愉快的酸味，入口爽快，無后酸味，安全無毒，因此被稱為第一食用酸味劑，被廣泛用于飲料、果醬、果凍、釀造酒、冰激凌和人造奶油、淹制品、罐頭制品、豆制品及煙草中。 在醫(yī)藥工業(yè)上的應用：醫(yī)藥上廣泛用到檸檬酸及其鹽類。檸檬酸鹽用于補充相應元素時，具有溶解度高，生理寬容性大

5、，酸根直接被吸收代謝而無羈留等優(yōu)點。檸檬酸糖漿、檸檬酸鐵銨、檸檬酸鉀、檸檬酸鈉、檸檬酸銅、檸檬酸鎂被廣泛應用于臨床。 在化學工業(yè)上的應用：檸檬酸及其鹽類在工業(yè)上的應用發(fā)展得最快。檸檬酸被廣泛用于緩沖劑、催化劑、激活劑、增塑劑、螯合劑、清洗劑、吸附劑、穩(wěn)定劑、消泡劑等。其中在洗滌劑方面的應用增長最大。檸檬酸鈉鹽的螯合作用很有特異性，可以替代三聚磷酸鈉，作為綠色環(huán)保的無磷洗衣粉的原料2。 2檸檬酸的生產工藝2.1生產工藝概述 本項目采用玉米為原料，玉米粉碎調漿后利用噴射液化工藝進行玉米漿的液化，液化醪過濾除渣得液化清液，液化清液再進入發(fā)酵工段。在提取工段，本項目采用國內先進的“吸交法”提取檸檬酸工

6、藝。 檸檬酸的生產全過程可劃分為四個工藝階段：(1)發(fā)酵原料的的預處理；(2)玉米粉調漿和液化 ；(3)發(fā)酵生產檸檬酸；(4)檸檬酸的提取和精制。與這四個工藝流程相適應，需要配置原料制備車間、發(fā)酵車間、分離純化車間。2.2 工藝流程 以玉米為原料，經粉碎、調漿、液化、過濾、發(fā)酵、陰離子交換、解脫液煮沸、脫色、陽離子交換、二次脫色、蒸發(fā)濃縮、結晶、離心分離、干燥后得成品。工藝流程如下： 玉米渣 菌絲體 玉米 除雜 粉碎 調漿 液化 過濾 發(fā)酵 過濾 陽柱轉型 過濾 活性炭脫色 解脫液煮沸 陰離子交換附 二次脫色 蒸發(fā)濃縮冷卻結晶離心分離干燥包裝檸檬酸成品2.3基本步驟2.3.1 原料預處理 將原

7、料玉米除雜后進行粉碎，60 目過篩得合格的玉米粉。 2.3.2 玉米粉調漿和液化 向調漿罐通過物料輸送機輸送玉米粉；按質量比（玉米粉：水）為 1:4.5 的比例加入65的水，利用堿性鹽Na2CO3溶液調節(jié)漿料 pH在5.07.0范圍內，并加入 0.1%氯化鈣，作為淀粉酶的保護劑和激活劑。最后加入粉耐高溫-淀粉酶（酶活力 20000U/g，加入量為10U/g 玉米粉），混合均勻，將物料打入高壓噴射器，在噴射器中粉漿和蒸汽可直接瞬間接觸，出料溫度 105。從噴射器中噴出的液料，經過冷卻降溫系統(tǒng)使液料溫度降至 97，并將其倒入層流罐保溫 30分鐘，保溫罐溫度維持在 953-5。然后進行二次噴射，在第

8、二只噴射器內液料和蒸汽直接接觸使溫度迅速上升至 130，并在維持罐內維護 8 分鐘左右，徹底殺死耐高溫-淀粉酶，進一步凝固聚沉蛋白質，對處理后的物料進行過濾處理，濾液經過真空閃急冷卻系統(tǒng)進行冷卻，然后將液料打入二次液化罐，使液料溫度降低到 95，在二次液化罐內加入耐高溫-淀粉酶（酶活力為 20000U/g，加入量為 8U/g 玉米粉），液化 30 分鐘，碘試合格后，結束液化。2.3.3 發(fā)酵 液化醪過濾除去玉米渣得液化清液，溫度降至 37后打入發(fā)酵罐，同時按以下質量體積比向發(fā)酵罐內加入已滅菌的 0.9%尿素、0.1%KH3PO4、0.25%MgSO4和 10%種子液。發(fā)酵溫度控制在 34，pH

9、6.7 左右，發(fā)酵周期約 72h。發(fā)酵結束后，發(fā)酵液經真空轉鼓過濾機除去菌絲體得發(fā)酵清液，菌絲體是優(yōu)質飼料的原料，發(fā)酵清液進入提取精制工段3-5。 2.3.4 提取和精制 發(fā)酵清液經過 8310陰離子交換吸附樹脂將檸檬酸和其它雜質分離（交換過程中，改變吸附交換柱內壓力，調壓力為 4.9×106Pa 至放空，反復 2 到 3 次），然后用 10%的 NH4OH 解脫得解脫液。向解脫液中加堿液調節(jié) pH9.0，在常壓下加熱煮沸 10 分鐘，取出后加入粉末狀活性炭（5g 活性炭/L 解脫液），過濾除去有機雜質和部分色素等殘渣獲得清液6-8。清液經陽離子交換樹脂去除氨根離子，然后進行二次脫色

10、得到 18%的檸檬酸液。將此純凈檸檬酸液經蒸發(fā)濃縮后進行結晶，然后用離心機分離母液和晶體，母液返回再次吸附交換，晶體進行干燥得合格的檸檬酸9。 過程可以使吸附交換樹脂充分攪動，所以不需要像離交法那樣在洗膠工序后樹脂仍需批批再生，降低了水、酸、堿的消耗。 調節(jié)解脫液 pH，提高分離雜質的效果。從陰離子交換樹脂流出的解脫液加堿調節(jié) PH 至 810，可以破壞檸檬酸解脫液的膠體穩(wěn)定性，從而使混入的少量可溶性蛋白質、糖、膠體、雜酸等雜質絮凝從解脫液中分離。 “吸交法” 10-13。采用堿解脫法，避免原來酸解脫法存在的還原糖偏高、易碳化合物不達標的缺點。與傳統(tǒng)的鈣鹽法相比，提取收率由原來的 75%左右提

11、高到80%，提高了產品質量，降低了生產成本。2.3.5 成品包裝 干燥合格的檸檬酸晶體經包裝后運送成品庫。 3 國內外檸檬酸生產情況及展望 自21世紀以來，檸檬酸產業(yè)的競爭加劇，許多小企業(yè)紛紛退出該領域，這使全球檸檬酸的生產和進出口更加集中。目前，檸檬酸的主要產地有中國、美國和西歐。檸檬酸的主要出口國有中國、奧地利、捷克、美國、英國、愛爾蘭、德國、巴西、荷蘭、哥倫比亞。2005年上半年，全球檸檬酸總出口量為36.5萬噸，上述十國的出口量之和占全球總出口量的92.6%。我國從20世紀60年代開始生產檸檬酸，近10年來，由于出口的刺激，生產能力和產量增長很快。1985年我國檸檬酸的產量只有3.7萬

12、噸/年，到2001年產量達約38.0萬噸/年，2002年達到約40.0萬噸/年。2004年我國檸檬酸總產量達54萬噸。2007 年國內檸檬酸產量76 萬噸，共出口70.83 萬噸，檸檬酸生產企業(yè)近百家，總產量居世界第一，出口遍布美國、比利時、荷蘭等國，是世界上最大的檸檬酸出口國。我國檸檬酸工業(yè)的技術改造和新技術開發(fā)近年來已有長足的發(fā)展、但和世界發(fā)達國家相比，顯然還達不到他們的水平14。 第二部分 課程設計部分年產20000噸檸檬酸工藝設計 隨著全世界經濟的發(fā)展和人民生活水平提高，檸檬酸市場需求也在快速增長因此，檸檬酸市場就全世界而言具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?在化學工業(yè)中，檸檬酸是一種調節(jié)劑的重要組

13、成部分，在制備緩沖劑、催化劑、激活劑、螯合劑、清洗劑、穩(wěn)定劑等試劑時起到重要的作用。檸檬酸鈉鹽作為一種螯合劑可以替代三聚磷酸鈉，綠色環(huán)保，可以作為無磷洗衣粉的重要原料。很多的油脂中含有一定的金屬離子，影響油脂的穩(wěn)定性，在生產各種食用油時，金屬離子的存在會對人體產生一定的危害。 檸檬酸的提取一直是制約檸檬酸行業(yè)發(fā)展的瓶頸，傳統(tǒng)的鈣鹽法因為工藝成熟、設備簡單、原材料易得和產品質量穩(wěn)定等特點而在國內外被廣泛使用，但也存在缺陷。本設計擬以建設檸檬酸年產20000t的工廠為基礎，從工藝路線、設備選擇、物料衡算、熱量衡算等角度探索果膠酶生產工藝，如果在輔之以市場調研，則可為檸檬酸投產做好理論準備。1物料衡

14、算1.1 全廠總物料衡算主要內容（1）原料消耗的計算，主要原料為玉米，其他輔料有耐高溫-淀粉酶、CaCl2、尿素、MgSO4、KH3PO4 黑曲霉等。 （2）中間產品計算，主要有液化醪、發(fā)酵液量的計算。 （3）成品、副產品計算。 1.2 工藝技術指標和基礎數(shù)據(jù) （1）生產規(guī)模：年產 20000t 檸檬酸。 （2）生產方法：玉米粉液化過濾后發(fā)酵。 （3）生產天數(shù)：300 天。 （4）產品質量：達到英國藥典、美國藥典標準，檸檬酸含量為 99.8%。 （5）副產品年產量：玉米渣 8000t，菌絲體 13600t，(NH4)2SO411600t。 （6）玉米淀粉含量為 70%，水含量低于 13%。 （

15、7）玉米漿液化添加 0.1%CaCl2，耐高溫-淀粉酶（酶活力為 20000U/g），用量為 8U/g 玉米粉。 （8）檸檬酸發(fā)酵向發(fā)酵液添加 0.9%尿素、0.1% KH3PO4、0.25% MgSO4。 （9）實際糖酸轉化率為 94%、成品收得率為 88%、產酸率為 14%、發(fā)酵周期為 72h。1.3原輔料消耗及中間產品衡算 1.3.1總反應式（1）糖化階段：(C6H12O5)n nH2O nC6H12O6 162 18 180 發(fā)酵階段：2C6H12O6 3O2 2C6H8O7 4H2O 2×180 3×32 2×192 4×18（2） 生產200

16、00t 無水檸檬酸玉米消耗量 20000×99.8%×(162÷192) ÷84%÷70%÷94%30469.766t 玉米粉量 20000×99.8%×(162÷192) ÷84%÷70%=28641.58t 99.8%無水檸檬酸達到英國藥典標準，檸檬酸含量為 99.8%。 70%玉米淀粉含量為 70%（3） 耐高溫 -淀粉酶的消耗量 20000×99.8%×(162÷192) ÷84%×18÷20000=18.06t 耐高

17、溫 -淀粉酶酶活力為 20000U/g，用量為 8U/g 淀粉。1.3.2 液化醪量的計算 玉米粉和水按 1：4.5 的比例混合，加入 0.1% CaCl2，有關計算如下：（1） 玉米漿的量28641.58×5.5157528.69t （2） CaCl2的用量157528.69×0.1%157.53t 1.3.3 發(fā)酵液量的計算 成品檸檬酸中檸檬酸的量：20000×99.8%19960t 發(fā)酵液中檸檬酸的量：19960÷88%22681.82t 發(fā)酵液總體積：22681.83÷14%1.62×108m3 尿素耗量：1.62×

18、108×0.9%1458t KH3PO4耗量：1.62×108×0.1%162t MgSO4耗量：1.62×108×0.25%405t 1.3.4 離子交換樹脂的計算 （1）8310#弱堿性陰離子交換樹脂 8310#弱堿性陰離子交換樹脂的技術參數(shù)如下： 型式：羥型 粒度：2060 且90 水分：60%70% 強度：90% 濕視密度：0.650.75g/ml 交換容量：0.81.0g/g 干樹脂 再生交換容量：9mmol/ml 樹脂 每噸檸檬酸所需發(fā)酵液的量是 8100.65kg，所需濕樹脂的量： 1÷（0.9×0.14）7.

19、94t 濕樹脂的體積： 7.94÷1.256.35m3 =1.25g/ml一般控制樹脂的吸附量僅為樹脂總交換量的 70%，則所需樹脂的體積： 6.35÷70%9.07m3 用 15%NH4OH 解脫，液氨（按 100%計）用量是 40kg/m3，則所液氨的量：9.07×40362.81kg 所需 15%稀氨液的的量： （362.81÷17）×31÷15%4410.65kg 1.3.5陽離子交換樹脂15 解脫液常壓煮沸后加活性炭脫色，過濾后要經過陽離子交換樹脂轉型，選用安徽三星樹脂科技有限公司生產的 001×7 強酸性苯乙烯系

20、陽離子交換樹脂。其技術參數(shù)如下： 型式：H 型 水分：51%56% 濕視密度：0.730.83g/ml 濕真密度：1.171.22g/ml 磨后圓球率：90% 質量交換容量：1.75mmol/g 樹脂 全交換容量：5.0mmol/ml 樹脂 再生劑用量：H2SO4(按 100%計)75150 kg/m3濕樹脂 每噸檸檬酸所需的樹脂量： 1000÷（192×1.7）×10003060.73kg 樹脂的密度取 1.25 g/ml，則樹脂的體積： 3036.73÷1.25×1032.451×106 ml 一般控制樹脂的吸附量僅為樹脂總交換量

21、的 70%，則所需樹脂的體積： 2.451÷70%3.5m3 用H2SO4再生，所需的H2SO4（按100%計）量是75150 kg/m3，取130 kg/m3，則 H2SO4需要量3.5×130455kg 再生的濃度為 2%，所需量為：455÷2%22750kg 再生后生成的(NH4)2SO4量：（455÷98）×132613kg經濃縮烘干后得固體(NH4)2SO4設收得率為 94%，則每噸檸檬酸可產副產品(NH4)2SO4的量： 613×94%576.2kg 年產副產品(NH4)2SO4的量576.2×20000=115

22、24t 表1物料衡算表序號名稱每噸產品耗量/t每天耗量/t每年耗量/t1玉米1.52101.5730569.772玉米粉1.4395.4728641.583玉米漿7.88525.10157528.694耐高溫 -淀粉酶0.00090.0618.045CaCl20.00852.51157.536尿素0.074.8614587KH3PO40.0080.541628MgSO40.021.354059液化醪 8.21547.3316420010液化清液7.76157.3315520011發(fā)酵液8.154016200012種子液0.81541620013液氨0.5838.41115242 熱量衡算 2.

23、1 液化工段耗熱量 液化醪冷卻水作為調漿水，玉米漿初溫為 60。 （1）玉米漿由 60噴射加熱到 105所耗熱量 Q1157528.69×3.78×（105-60）2.68×1010kJ （2）層流罐流出的玉米漿由 95噴射加熱到 130所耗熱量 Q220000×8315.63×3.78×（130-95）2.2×1010kJ 3.78比熱容（3）高溫維持時間所耗熱量 高溫維持時間為 8min，蒸發(fā)量為每小時 8%，則蒸發(fā)水分量為： V20000×8814.45×8%×8/601880400kg

24、所耗熱量 Q3VI20000×94.02×2173.84087613520kJ 式中 I 為維持溫度下水的汽化潛熱，kJ/kg （4）熱損失 其它過程總的熱損失為上述所耗熱量的 15%。 （5）總熱量 總熱量 Q1.15×(Q1Q2Q3) 6.082×1010kJ 2.2 提取工段所耗熱量 （1）發(fā)酵液過濾后經過陰離子交換樹脂，洗脫后所得解脫液常壓下加熱煮沸 10min，解脫液中檸檬酸的濃度約為 16%，則解脫液的量： 1134.09÷16%×200007088.06×20000=141761200kg（2）加熱煮沸 10m

25、in，設溫度從 25升到 100，所耗熱量: Q1141761200×3.98×（10025） 4.232×1010kJ （3） 煮沸時間 10min，蒸發(fā)量為每小時 5%，則蒸發(fā)水分量為: 141761200×5%×1/61181400kg 故蒸發(fā)帶走熱量: Q21181400×2257.2 2.67×109kJ 2257.2煮沸溫度 100下的飽和蒸汽的汽化潛熱，kJ/kg （4）熱損失 其它過程總的熱損失為上述所耗熱量的 15%。 （5）由上述計算得總熱量 Q1.15×(Q1Q2) 5.17×101

26、0kJ （6）蒸發(fā)干燥所耗熱量約為 1150000×20000=2.3×1010kJ。 （7）提取工段所耗總熱量 5.17×10102.3×10107.47×1010kJ 其他工序所耗熱量約為 6×1010kJ。 2.3總耗熱量 6.08×10107.47×10106×10101.955×1011kJ 2.4 蒸汽用量 使用 0.5MPa 的飽和蒸汽，I2748.9kJ/kg 蒸汽用量 D1.955×1011÷(2748.9643.2)×0.95 9.775

27、5;107kg 643.2噴射液化器加熱蒸汽（0.5MPa）的焓，kJ/kg 95%蒸汽的熱效率 3 水量衡算 3.1 調漿用水 將玉米粉輸送到調漿罐，按玉米粉：水1：4.5 的比例加入 65的水， 則水的用量：20000× 1432.07×4.5128886400kg 3.2冷卻水3.2.1 液化清液冷卻用水 按工藝要求，液化醪經過濾后 40min 由 90降到 37，所用冷卻介質 為 2的冷水，冷卻后，水溫約為 70，則所耗熱量： 7762.51×3.78×（90-37）×200003.11×1010kJ 所用冷卻介質的量： 3.

28、11×1010÷4.18×（702）109424518kg 3.2.2 發(fā)酵冷卻用水 發(fā)酵罐放出熱量發(fā)酵罐放出的熱量為：QQ1-Q2-Q3 發(fā)酵產熱 Q18100.65×2146 3.477×1011kJ 2146每千克發(fā)酵液產生的發(fā)酵熱，kJ/kg 蒸熱量 Q225%Q1 射散熱量 Q33%Q1 QQ1Q2Q3 3.477×1011×（125%3%） 2.50×1011kJ 冷卻水用WQ/Cp(T2T1)2.50×1011÷4.18×(2518) 855565904kg 其中冷卻水的

29、進、出溫度為 18、25。 考慮到冷卻水可循環(huán)利用，因此可按 3%的耗用率計算，則冷卻水用量： 855565904×3%256669788.1kg 3.3 清洗用水3.3.1發(fā)酵罐清洗用水 發(fā)酵結束后清洗發(fā)酵罐，每噸檸檬酸發(fā)酵罐清洗用水約 500kg，20000 噸檸檬酸需1×104噸3.3.2 洗濾布用水 液化醪過濾后過濾機的濾布要清洗，每噸檸檬酸用水約 2760kg，20000 噸檸檬酸需5.52×104噸 3.4提取工段解脫液煮沸后降溫所用冷耗量 工藝要求在 30min 內，解脫液的溫度由 100降到 25，所用的冷凍介質是2的冷水。 所耗熱量為4.232&

30、#215;1010kJ 所用冷卻介質：4.232×1010÷4.18×（70-2）148873200kg 4.18水的比熱容3.5 其他用水3.5.1 提取車間其它用水 主要包括陰離子交換樹脂、陽離子交換樹脂、活性炭柱再生沖洗水、設備沖洗水等，約 3.6×105t。 3.5.2 鍋爐用水 蒸汽用量為 87758t，按產蒸汽率 95%計算，則用水量： 87758÷95%92376.84t 3.5.3 清潔用水 主要包括地面沖洗水、管道沖洗水和設備沖洗水等，按每噸檸檬酸 5t 計，20000 噸檸檬酸需105噸3.6 總用水量 冷凍介質用量：109

31、424518148873200258297718kg 除去調漿用水 128886400kg，剩余水可再利用，損失按 5%計，冷凍介質可再利用量： 128886400（258297718128886400）×95%251827152kg 綜上所述，冷凍介質用量為251827152kg 自來水用量為 128886400256669788.11075.52×1073.6×10792376840108-251827152 226107067kg 4工藝設備的選型 基本參數(shù)：生產周期為4d，全年生產天數(shù)為300 d，檸檬酸含量為 99.8%，年產量為20000 t.（1）粉

32、碎機 由物料衡算知，每天所需玉米量為 20000×99.8%×（162÷192）÷84%÷70%÷300=95.47t，設原料粉碎過程中損失率為 6%，則每天玉米處理量為： 95.47÷94%101.57t 每天粉碎機工作時間為 8h，則每小時玉米處理量為： 101.57÷812.7t/h 選擇2臺JFS-120-43粉碎機.選擇2臺常州市恒悅機械有限公司生產JFS-120-43粉碎機，電機功率：75kwh 玉米產量：6.58t/h （2）調漿罐 由物料衡算知，每天處理玉米漿的量為 95.47×5.5=5

33、25.1t，體積約為 447.36m3。 需調漿罐的填充系數(shù)為 70%，則所需體積為: 447.36÷70%639.1m3 取 4 個 250m3的調漿罐即可滿足生產，其中 1 個備用。 委托南京進口機械制造有限公司制造。 （3）噴射液化器 由物料衡算知，每小時處理玉米漿的量為 22t。 選擇 2 臺南京賽義德流體設備有限公司生產的型號是 HYB20 的不銹鋼低壓蒸汽噴射液化器，其生產能力為 20m3/h，可以滿足生產。 （4）層流罐 由物料衡算知，每小時噴射液化器流出的玉米漿的量為： 153865.25÷300÷2421.37t/h，其體積流量為 19.36m3

34、/h。 玉米漿在層流罐逗留時間是 30min，層流罐的填充系數(shù)是 80%，則層流罐的體積為： 19.36×0.5÷80%12.1m3 取 15m3的層流罐 1 個即可。 第二次噴射液化所需的液化維持罐同層流罐。 （5）高溫維持罐 由物料衡算知，每小時噴射液化器流出的玉米漿的量為： 153865.25÷300÷2421.37t/h，其體積流量為 19.36m3/h。 玉米漿在高溫維持罐逗留時間是 8min，高溫維持罐的填充系數(shù)是 80%，則高溫維持罐的體積為： 19.36×8/60÷80%3.23m3 取 5m3的高溫維持罐1 個即可。

35、 （8）噴射液化系統(tǒng) 設計一套噴射液化系統(tǒng)，委托南京賽義德流體設備有限公司制造。 （9）板框壓濾機 每天所需液化醪的量為： 546.5t 工藝要求 24h 內將其過濾完，則板框壓濾機的處理能力應該達到：546.5÷2422.77t/h 選擇1臺合肥天工科技開發(fā)有限公司生產的型號為BAB/1000-N的不銹鋼板框壓濾機，其技術參數(shù)如下： 過濾能力：30t/h 最大工作壓力：0.4MPa 濾板片數(shù)：80 端板片數(shù)：2 總過濾面積：150m2 外形尺寸：6500×1320×2100mm 提取工段解脫液加活性炭脫色后要過濾，選擇相同型號的板框壓濾機，所以共選 3 臺。(1

36、0)發(fā)酵罐參數(shù)確定 由物料衡算知，每日所需發(fā)酵清液液的體積為514.32m3，裝料系數(shù)取 75%，則每日所需發(fā)酵罐的體積： 514.32÷75%685.76m3取 200m3的發(fā)酵罐，則每天所需發(fā)酵罐的個數(shù)： 685.76÷2003.4 個 發(fā)酵周期是 72h，考慮放罐、洗罐等輔助時間為 24h，則每個周期所需發(fā)酵罐的個數(shù)： 3.4÷24×（7224）114.6個 選擇 15 個無錫市華元化工設備制造有限公司生產的 200m3的發(fā)酵罐即可滿足生產，其中 1 個備用。其技術參數(shù)如下： 公稱容積：200m3，筒體直徑：4700mm ，筒體高度 H：11700

37、mm 換熱面積：220m2攪拌軸轉速：200r/min 攪拌軸功率：220kw 發(fā)酵罐設計成噴環(huán)式好氧發(fā)酵罐。 發(fā)酵罐的工藝尺寸計算 根據(jù)實際情況需要，選擇發(fā)酵罐的體積為200m3，則根據(jù)裝料系數(shù)可知發(fā)酵液體積為150 m3，下面根據(jù)機械通用攪拌發(fā)酵罐各工藝尺寸要求就算計算發(fā)酵罐的其他重要參數(shù)： H/D=23，取H/D=2.54×200D2H2.5D3D=4.6 723m, 取整 D=4.7 H=2.5D=11.7 m （11）種子罐 檸檬酸發(fā)酵接種量約為 10%，則種子罐的體積： 200×10%20m3發(fā)酵罐每天平均上罐數(shù)是 3.4 個，需種子罐 4 個，種子罐培養(yǎng)菌種

38、28h，輔助操作時間為 1012h，生產周期為 3840h，因此 8 個 20m3的種子罐即可滿足生產。選擇無錫市華元化工設備制造有限公司生產的 20m3的發(fā)酵罐，其技術參數(shù)如下： 公稱容積：20m3 筒體直徑：2200mm 筒體高度 H：5000mm 換熱面積：22m2 攪拌軸轉速：280r/min 攪拌軸功率：15kw （12）真空轉鼓過濾機 發(fā)酵完畢后，發(fā)酵液用真空轉鼓過濾機進行過濾，每個發(fā)酵周期所需發(fā)酵液的量為： 540t 工藝要求 24h 內將其過濾完，則真空轉鼓過濾機的處理能力應該達到： 540÷2422.5t/h 選擇 1臺石家莊工大化工設備有限公司生產的型號為 GF5

39、.0/2.7-N 真空轉股過濾機。其技術參數(shù)如下： 過濾面積：50m2轉鼓直徑：2.7m 轉鼓轉速：90140r/min 電動機功率：3.5kw 外型尺寸：7400×4250×3850mm （13）陰離子交換柱 檸檬酸發(fā)酵液過濾后不經過脫色直接上柱吸附，8310#弱堿性陰離子交換樹脂的吸交容量大，抗污染能力強。 8310#弱堿性陰離子交換樹脂的技術參數(shù)如下： 型式：羥型 粒度：2060 且90 水分：60%70% 強度：90% 濕視密度：0.650.75g/ml 交換容量：0.81.0g/g 干樹脂 再生交換容量：9mmol/ml 樹脂每噸檸檬酸所需發(fā)酵液的量是 8100.

40、65kg，所需濕樹脂的量： 1÷（0.9×0.14）7.94t 濕樹脂的體積： 7.94÷1.256.35m3 =1.25g/ml一般控制樹脂的吸附量僅為樹脂總交換量的 70%，則所需樹脂的體積： 6.35÷70%9.07m3 每天生產檸檬酸 266.66/4=66.665t，則所需樹脂的體積： 9.07×66.665604.65m3 按裝柱系數(shù)為 70%計，則所需離子交換柱的體積： 604.65÷70%863.79m3 取46個直徑 1800mm，高 7200mm 的離子交換柱即可，委托翼州市中意玻璃鋼有限公司生產。 （14）加熱脫

41、色罐 解脫液常壓下加熱煮沸 10min，取出后加入粉末狀活性炭（5g 活性炭/L 解脫液），過濾除去有機雜質和部分色素等殘渣獲得清液。解脫液的流量7088.06×20000÷（300×24×1050）9.37m3/h 7088.06脫色液的量 煮沸時間為 10min，則加熱罐的體積為： 9.37×1/61.64m3 體積圓整到 2m3，取 2 個，1 個備用。 （15）陽離子交換柱 解脫液常壓煮沸后加活性炭脫色，過濾后要經過陽離子交換樹脂轉型，選用 001×7 強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂。其技術參數(shù)如下： 型式：H 型 水分：51%

42、56% 濕視密度：0.730.83g/ml 濕真密度：1.171.22g/ml 磨后圓球率：90% 質量交換容量：1.75mmol/g 干樹脂 全交換容量：5.0mmol/ml 樹脂 再生劑用量：H2SO4(按 100%計)75150kg/m3濕樹脂 每噸檸檬酸所需的樹脂量： 1000÷（192×1.75）×10003060.73kg 樹脂的密度取 1.25g/ml，則樹脂的體積： 3036.73÷1.252.451×103L 一般控制樹脂的吸附量僅為樹脂總交換量的 70%，則所需樹脂的體積： 2.451÷70%3.5m3 每天所需樹

43、脂的體積： 3.5×66.665233.33m3 離子交換柱填充系數(shù)按 70%計算，則離子交換柱的體積： 233.33÷70%333.325m3 取 19 個直徑 1800mm，高 7200mm 的離子交換柱即可，委托翼州市中意玻璃鋼有限公司生產。 （16）蒸發(fā)濃縮器 檸檬酸進入蒸發(fā)濃縮器之前的濃度約為 19%，則每周期生產檸檬酸清液的量：66.665÷（19%×96%）×96/241461.95t 流出檸檬酸的濃度為 85%，其質量： 66.665÷（96%×85%）×96/24326.8t 蒸發(fā)水分量： 146

44、1.95326.81135.15t 工藝要求 12h 內完成濃縮工作，則濃縮器的處理能力： 1135.15÷1294.60t/h 選擇4臺型號是 JMZ-30 多效蒸發(fā)器。蒸發(fā)量：30000kg/h 生蒸汽耗量：75009000kg/h 有效真空度：0448640mmHg 各效蒸發(fā)溫度：99、76、53 蒸發(fā)用蒸汽壓力：0.7MPa 預熱用蒸汽壓力：0.25MPa（17）結晶設備 結晶罐采用進口 304 或 316L 不銹鋼制造，內壁采用鏡面拋光，外壁采用 304全焊接結構保溫，外表面采用鏡面或亞光處理。選擇 2臺 WL520×100-L 結晶罐。其技術參數(shù)如下： 轉速：2

45、00 r/min 主電機功率：7.5kw 外形尺寸：880×1266×950mm （18）離心機 結晶后，部分母液和晶體需要分離，母液返回重新提取結晶，晶體則進入干燥工段。 每天母液含量約為： 540×10%54t 工藝要求 6h 完成分離工作，則離心機的生產能力： 54÷69t/h 選擇 2臺SC1000 三足式離心機。其技術參數(shù)如下： 最大處理量：5500kg/h 轉速：1200r/min 功率：7.5kw （19）振動流化床干燥機 振動干燥器生產能力大，可連續(xù)操作，物料彼此摩擦和撞擊作用輕微，晶形好。 成品檸檬酸含水量要求低于 0.02%，晶體進入干燥器前檸檬酸含量為 96%，每天生產檸檬酸的量是 66.665，除水量： （66.665÷99.8%）（66.665÷96%）6.155t 工藝要求 4h 完成干燥工作，則干燥機生產能力： 6.155÷41.54t/h 選擇1 臺 GGNL-4.0 振動流化床干燥機。技術參數(shù)如下：干燥能力：10001800kg 水/h 裝機容量：135m3蒸汽壓力：0.41.0MPa 蒸汽耗量：15003500kg/h 進風溫度：100160（20）空氣壓縮機 發(fā)酵車間共有 15 臺發(fā)酵罐，8 臺種子罐，其裝