年產(chǎn)1400噸土霉素堿生產(chǎn)車間擴(kuò)初設(shè)計(jì)

1總論

1.1行業(yè)概況

土霉素(Oxytetracycline,OTC)是20世紀(jì)40年代發(fā)現(xiàn)的四環(huán)素族成員，別名52羥

基四環(huán)素，地霉素，地靈霉素，氧四環(huán)素等，分子式為C2H24N209，相對(duì)分子質(zhì)量

460.44,是一種廣譜抗菌藥物，被廣泛用于治療乳房炎，同時(shí)士霉素又是一種生長(zhǎng)促進(jìn)

劑，常常被用作飼料添加劑。

在國內(nèi)市場(chǎng)上，土霉素除了作為生產(chǎn)強(qiáng)力霉素等的原料外，主要用于畜禽藥物以及

飼料添加劑，臨床用藥微乎其微。以土霉素為原料生產(chǎn)半合成抗生素的市場(chǎng)前景較好。

如多西霉素(強(qiáng)力霉素)，就是以土霉素為原料經(jīng)過多步反應(yīng)制得的半合成抗生素，其

市場(chǎng)價(jià)格是土霉素的5?7倍，產(chǎn)品大量出口。預(yù)計(jì)今年市場(chǎng)仍然看好，是土霉素深加工

的一個(gè)方向，在眾多抗生素品種中，價(jià)格最低的土霉素今后將會(huì)在我國大量用于畜禽用

藥及飼料添加劑中，預(yù)計(jì)這方面的需求會(huì)不斷增長(zhǎng)，成為土霉素的主要市場(chǎng)。

土霉素作為動(dòng)物促生長(zhǎng)劑，主要是利用其提取過后的廢菌絲，其可作為動(dòng)物飼料

或添加劑，提高動(dòng)物生產(chǎn)力和生活能力，當(dāng)然同時(shí)我們也應(yīng)該注意其作為飼料所帶來

的耐藥性和公共安全問題，特別是對(duì)人體健康的影響。生產(chǎn)土霉素每年要有大量的廢菌

絲殘?jiān)４送?，尚還有3000IU?5000IU的土霉素。但是由于土霉素在我國已處于淘汰地

位，廢菌絲的來源亦受到限制，發(fā)展前景不容樂觀。

但是由于土霉素生產(chǎn)成本低，價(jià)格便宜，服用方便，在農(nóng)村廣大地區(qū)耐藥菌株相

對(duì)較少，而一些新型抗生素雖然療效好，但成本高，價(jià)格貴;其次與人們用藥習(xí)慣也有

關(guān)系?？傊?，四環(huán)素類的抗生素生產(chǎn)在國內(nèi)雖是出于淘汰趨勢(shì)，但作為獸用專用抗生素

或添加劑在國內(nèi)仍有很大市場(chǎng)。

1.2設(shè)計(jì)概況

這次，我的設(shè)計(jì)的題目是''年產(chǎn)1800噸土霉素堿生產(chǎn)車間擴(kuò)初設(shè)計(jì)”。在本次畢業(yè)

設(shè)計(jì)中，我們要去綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，通過自己的獨(dú)立思考，去解決生產(chǎn)過程中

的實(shí)際問題。為了出色的完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，在老師的指導(dǎo)下，我們?cè)谇捌诓殚喠舜罅?/p>

的文獻(xiàn)資料，通過老師的整體思路的講解，使我們對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)有了一個(gè)大體了解。同時(shí)，

我們還完成了開題報(bào)告的編寫和前期各項(xiàng)工作的準(zhǔn)備。與此同時(shí)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中的

中期，我們進(jìn)行了大量的數(shù)據(jù)演算，不斷反復(fù)推敲，選型，使設(shè)計(jì)初見成效。同時(shí)，在

2011年4月，學(xué)校組織我們?nèi)ズ颖笔パ┐蟪芍扑幱邢薰镜能囬g進(jìn)行實(shí)地實(shí)習(xí)，由此,

我們能夠更好的了解本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)后期，通過老師幾次重點(diǎn)突出的輔導(dǎo)，使

我們?cè)谟邢薜臅r(shí)間里進(jìn)行了數(shù)據(jù)的再次檢查及制圖的全過程，時(shí)我們的設(shè)計(jì)日趨完善，

為我們今后的設(shè)計(jì)過程中提供了大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2設(shè)計(jì)依據(jù)

年產(chǎn)量：1800噸脫色收率：0.95

發(fā)酵單位：32000u/mL結(jié)晶收率：0.90

發(fā)酵周期：158h干燥收率：0.97

輔助時(shí)間：10h年工作日：330天

裝料系數(shù)：0.75成品效價(jià)：910u/mg

過濾收率：1.12中小罐周期:30h

發(fā)酵補(bǔ)料?：接后體積48%

蒸發(fā)損失：接后體積20%

種子罐損失：小罐消后體積12%

中罐消后體積8%

種子罐裝料系數(shù)：0.6%

接種量(以消后體積為準(zhǔn))：中罐9%

大罐15%

發(fā)酵單位富裕量：20%

發(fā)酵液稀釋效價(jià)：18000u/mL

濾液平均效價(jià)：13000u/mL

酸化pH：1.75-1.85

加草酸量：3.2%(T/m3),折合體積0.62m3/T

凈化劑加量（以發(fā)酵液為準(zhǔn)）：黃血鹽0.2K0.5m3/T

硫酸鋅0.15%0.4m7T

配草酸水草酸用量（以水為準(zhǔn)）：0.2%（kg/L）

堿化劑（以配堿化劑量為準(zhǔn)）：氨水15%（kg/L）

亞硫酸鈉2%（kg/L）

發(fā)酵液含渣量：38%

脫色：a=2.76（L/h）

交換負(fù)荷=F/M（F：流量，M：樹脂體積）

結(jié)晶時(shí)間：60min

母液?jiǎn)挝唬?000u/mL

V=QT=Wt容It

（V：全部結(jié)晶罐體積n?,Q：體積流量m：'/h,t：操作時(shí)間h,W：批處理體積n?）

濕晶體含水量：20%

成品含水量：7%

3設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想、原則

3.1指導(dǎo)思想

充分貫徹執(zhí)行國家的有關(guān)規(guī)定，盡量節(jié)約能源，合理利用廢物，保護(hù)環(huán)境，符合城

區(qū)建設(shè)規(guī)劃要求。

生產(chǎn)、消防用水來自廠區(qū)內(nèi)自來水供應(yīng)，并與廠區(qū)供水管網(wǎng)引接，排水至廠區(qū)原有

排水干管；

各生產(chǎn)車間、原料包裝及儲(chǔ)存車間、采用封閉式結(jié)構(gòu)

在保證安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的條件下，盡可能降低工程造價(jià)

年生產(chǎn)時(shí)間為330天。

3.2設(shè)計(jì)原則

車間應(yīng)在居民區(qū)下側(cè)，河流上游，要求地勢(shì)平坦，水源豐富，并且節(jié)約用地，少占

耕地。盡可能采用新工藝、新設(shè)備、新技術(shù)，以利于投產(chǎn)后達(dá)到好的經(jīng)濟(jì)效益。在條

件允許情況下，盡可能的使用通用設(shè)備或標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作量，縮短工作時(shí)間。

原料來源立足于國內(nèi)、立足于本地，選擇優(yōu)質(zhì)價(jià)廉的原料立足于本地。

4土霉素生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)

4.1產(chǎn)品性質(zhì)和規(guī)格

土霉素（氧四環(huán)素，Oxytetracylinum）又稱5-羥基四環(huán)素，屬廣譜抗生素兩性

化合物。本產(chǎn)品為黃色結(jié)晶性粉末，無臭，在紫外線輻射下可產(chǎn)生黃色熒光。分子

式為（：演2此09-2比0平均分子量為496.47。理論效價(jià)為1000u/mg,具有旋光性，熔點(diǎn)

為148.5?185.5℃,土霉素具有吸濕性，在空氣中吸收水分而潮解且顏色變深。在

PH4.5-7.5之間難溶于水，不溶于有機(jī)溶劑。等電點(diǎn)為5.4。主要用于革蘭氏陽性

菌和革蘭氏陰性菌引起的感染，對(duì)立克次體及過濾性病毒有一定作用，能抗阿米巴

腸炎及腸道感染，可以用于治療上呼吸道感染、泌尿系統(tǒng)感染并且效果顯著。耐藥

性嚴(yán)重，毒副作用低，具有成鹽、沉淀、降解成色等一系列化學(xué)反應(yīng)。

4.2產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)格：WS1-C2-0001-89

外觀：淡黃色粉末

效價(jià)：＞910u/mg

異物：＜5個(gè)/0.5g

比旋度：[a]D25：-199°

酸堿度：pH5.0-7.5

水分：4.0%~7.5%

吸收峰：430?490nm

有效期：四年

4.3工藝流程：（三級(jí)培養(yǎng)，深層發(fā)酵）

［篩選高單位菌種流程］

菌種一斜面（37C,14天）一抱子懸浮液一計(jì)數(shù)一誘變處理一分離一雙碟（5~10

個(gè)菌落）培養(yǎng)五天一挑選單菌落一試管斜面（4天）一挑斜面一接砂土管一砂土抱

子一茄子瓶一斜面泡子

［工藝流程］

沙土抱子（36.5℃,4~5天）一斜面抱子（38℃,30?33h,空氣攪拌）一一

級(jí)種子培養(yǎng)（30℃,28?32h,1：1.5VVm,空氣攪拌）一二級(jí)種子培養(yǎng)（30C,

170~190h,1：0.8Wm）一發(fā)酵液（草酸調(diào)pHl.75?1.85,硫酸鋅0.15%,

黃血鹽0.25%）-酸化液（板框頂洗過濾10h一濾液（122#樹脂脫色）一脫色

液［15%水（含2%亞硫酸鈉）調(diào)pH4.5?4.6,28?30℃］—結(jié)晶液（甩濾后用水淋洗

再甩干）一濕晶體（進(jìn)風(fēng)：140?170℃,出風(fēng)：40~80℃）一土霉素堿成品

4.4工藝流程簡(jiǎn)述

4.4.1種子制備

種子制備是在無菌條件下進(jìn)行的，菌種名稱為UVT38二代。

4.4.2各級(jí)培養(yǎng)基的配制

主要配料：糊精、黃豆餅粉、淀粉、玉米漿、固劑、氯化鈉、磷酸二氫鉀、硫

酸氨、碳酸鈉、氯化鉆、玉米油、淀粉酶、碳酸鈣

4.4.3三級(jí)培養(yǎng)；（以龜裂鏈霉菌為菌種）

一級(jí)種子罐培養(yǎng)基采用實(shí)罐滅菌，消前加玉米油消沫劑，采用微孔壓差法將斜

面抱子接入種子罐，培養(yǎng)過程中空氣攪拌。

二級(jí)種子罐培養(yǎng)基采用實(shí)罐滅菌。采用壓差法將二級(jí)種子壓入發(fā)酵罐中，全程

通入無菌空氣，實(shí)行機(jī)械攪拌，并進(jìn)行補(bǔ)料。

當(dāng)總糖下降到5%時(shí)開始補(bǔ)料，補(bǔ)糖量按糖代謝速度殘?zhí)橇亢吞蔷S持水平來計(jì)

算，補(bǔ)料液為實(shí)罐滅菌。

參考指標(biāo)：

《一級(jí)種子培養(yǎng)〉

消前：pH6.l-pH6.7消后:pH5.9?pH6.4

糖：2.5%~3.7%氨氮：0.13%?0.2%

氨氮：0.09%~0.14%溶磷(ug/mL):85-135

溶磷(ug/mL)：80-130接斜面抱子：兩瓶

壓力降：0h?6h,0.01MPa培養(yǎng)時(shí)間：30h?34h

6h~10h,0.02MPa培養(yǎng)溫度：32c±0.5℃

10h?放罐，0.03MPa

＜二級(jí)種子培養(yǎng)〉

消前：pH5.9?pH6.3消后：pH5.9~pH6.4

氨氮：0.36?0.5%

溶磷(ug/mL)：270~390溶磷(ug/mL)：120~190

接種量：8~10%流量(m3/h)：900—1200

培養(yǎng)時(shí)間(h)：26—32罐壓(MPa)：0.05±0.01

培養(yǎng)溫度(℃)：32+0.5攪拌轉(zhuǎn)速(r/min)：160

〈發(fā)酵＞

消前：pH5.8-pH6.1消后：pH5.7?pH6.3

氨氮:0.5%?0.7%溶磷(ug/mL)：170—300

溶磷(Ug/mL)：400-600殘?zhí)牵海?.5%

空氣流量(m7h)：3500pH：0h-100h,6.6~6.1

培養(yǎng)時(shí)間(h)：158100h,6.5?5.5

培養(yǎng)溫度(℃)：31.5±1100h-放罐，6.1~6.2

罐壓（MPa）：0.03±0.01攪拌轉(zhuǎn)速(r/min)：130

4.4.4發(fā)酵液的酸化、凈化、過濾

原理

利用土霉素堿能與草酸生成鹽而溶于水的性質(zhì)，使土霉素堿從菌絲體內(nèi)轉(zhuǎn)入水

相，以便與菌絲分離，利用草酸和發(fā)酵液中的Ga?*生成溶解度極小的草酸鈣，除去

Ca2\而草酸鈣還能和一些有機(jī)雜質(zhì)結(jié)合提高濾液質(zhì)量：加入黃血鹽和ZnSOi做凈化

劑。過量的黃血鹽首先與發(fā)酵液中的Fe”作用，生成普魯士蘭而去鐵，反應(yīng)式如下:

3+

3Na.,(Fe(CN)6)+4Fe-Fe?(Fe(CN)6)3I+12Na

余下的黃血鹽和ZnSO」作用生成膠狀亞鐵氟化鋅復(fù)鹽反應(yīng)式如下：

2NaKFe(CN)6)+3ZnS0i-Na2Zn3(Fe(CN)6)2I+3Na2soi

這種膠狀物能吸附發(fā)酵液中部分蛋白質(zhì)、色素，從而減少雜質(zhì)對(duì)土霉素結(jié)晶

的干擾。

過程：發(fā)酵完畢，將發(fā)酵液壓入酸化罐中，開動(dòng)攪拌和壓縮空氣，按快速加

酸法(盡量避開等電點(diǎn))加入草酸(除Ca")，調(diào)pH值至2.0左右，待消沫后加

黃血鹽(除Fe"),并用草酸水進(jìn)行稀釋再加入ZnSO」(除蛋白質(zhì))，最后稀釋液打

入板框過濾機(jī)，過濾完畢，用低單位液和草酸頂洗，4000u/mL左右回流，頂洗至

500u/mL時(shí)停止。

參考指標(biāo)：

酸化：pHl.75~pH1.85稀釋單位：18000u/mL

濾液要求：透光度＞80%效價(jià)：＞500u/mL

4.4.5濾液脫色及樹脂再生

原理

濾液通過122’樹脂脫色吸附，可除去部分色素和將雜質(zhì)吸附，122-2"樹脂是由

水楊酸、甲醛和苯酚合成的弱酸性陽離子樹脂，該樹脂在酸性溶液中H’不活潑，不

能發(fā)生離子交換作用。但能和濾液總的色素或有機(jī)雜質(zhì)形成氫鍵，借助氫鍵力將這

些雜質(zhì)吸附、從而提高原液色澤和質(zhì)量。樹脂在NaOH溶液中由H型變成Na型而失

去氫鍵活性，能使吸附的色素和雜質(zhì)解離出來，再經(jīng)過酸水作用由Na型變成H型，

可重復(fù)進(jìn)行脫色。濾液通過122-2*樹脂脫色吸附，可除去部分色素和將雜質(zhì)吸附，

而樹脂經(jīng)水反洗一反堿一正堿一通酸一洗酸的過程再生。

4.4.6脫色液的連續(xù)結(jié)晶

原理

土霉素是酸堿兩性化合物，等電點(diǎn)為4.5,可選擇適當(dāng)?shù)膲A化劑來調(diào)節(jié)脫色液

pH至土霉素等電點(diǎn)，此時(shí)，土霉素在水中溶解度最小，可以從水溶液中直接結(jié)晶出

來。生產(chǎn)控制結(jié)晶pH為4.4?4.8。根據(jù)土霉素結(jié)晶的速度，結(jié)晶達(dá)到完全需要50

分鐘，50分鐘后母液中土霉素含量趨于穩(wěn)定。連續(xù)結(jié)晶設(shè)備的容量，保證結(jié)晶液以

最大量通過時(shí)維持50分鐘。保證結(jié)晶液在流動(dòng)的情況下達(dá)到完全結(jié)晶的目的。

4.4.7結(jié)晶液離心分離

原理

將結(jié)晶液中晶體及母液經(jīng)離心分離以便得到含水量少，純度較高的土霉素晶體,

在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)鋪設(shè)濾袋加入結(jié)晶液。利用離心機(jī)產(chǎn)生的離心力將母液甩出，從而

土霉素濕晶體留在濾袋內(nèi)達(dá)到分離目的。

4.4.8濕結(jié)晶體的氣流干燥

原理

氣流干燥為急劇快速干燥，在干燥過程中濕晶體和高溫?zé)峥諝饨佑|，使水分很

快蒸發(fā)，一般接觸時(shí)間3s?5s,由于時(shí)間短可減少土霉素因長(zhǎng)時(shí)間受熱而發(fā)生破

壞，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

4.4.9結(jié)晶、干燥

用氨水調(diào)脫色液pH至4.5?4.8,進(jìn)串聯(lián)結(jié)晶罐，等電點(diǎn)附近攪拌沉淀結(jié)晶，

將母液與晶體離心分離，并進(jìn)行快速氣流干燥，所得干粉再篩選分裝。

5工藝路線選擇的論證

發(fā)酵階段

大罐:

lOOOGt-M

Vo：發(fā)酵罐體積

G：成品效價(jià)

M：年產(chǎn)量

m：年工作時(shí)間

n：發(fā)酵罐個(gè)數(shù)

VP：發(fā)酵單位

Ho：裝料系數(shù)

n“：過濾收率x干燥收率x脫色收率x結(jié)晶收率

物料恒算圖

發(fā)酵部分:

V放+V蒸發(fā)損失=丫機(jī)料+V冷凝水+V接種；g+V補(bǔ)料

=v消后+V接種量+V補(bǔ)料

=v接后+v補(bǔ)料

中罐:

大罐臺(tái)數(shù)X中罐周期

大罐周期

V版+V蒸搬火=丫接種量+V洲后

小罐：

公用中罐臺(tái)數(shù)X小罐周期

臺(tái)數(shù)=-----------------

中罐周期

V放=丫中儺接種比

土霉素生產(chǎn)流程

砂土孩子抱子培養(yǎng)36.5±0.5匕3天;30±0.5（,1天）斜面電子

種子培養(yǎng)30±。59,28-32〃；空氣攪拌2加3/m3.mg〉_級(jí)種子罐培養(yǎng)液

種子擴(kuò)大培養(yǎng)30±。5℃28-32萬；通氣1.3-1.6〃//蘇?min〉一級(jí)種子蟀養(yǎng)液

發(fā)酵30-32℃,170-190〃；機(jī)械攪拌14（k/min；通氣0.7-09//〃*min9

----------------------------------------------------------------＞發(fā)

酵液酸化，草酸調(diào)P"1.75-1.85；硫酸鋅15%；黃血鹽0.25%,酸化液

板框過濾BMY120m3）濾液122-2#樹脂脫色;脫色液

連續(xù)結(jié)晶,15%氨水（含2%亞硫酸鈉）調(diào)/W4.5-4.6,28-30力）結(jié)晶液

SS-800離心機(jī)分離，去離子水洗滌，甩濾后用水淋洗再甩干汩日什

--------------------------------------------------------＞濕晶體

氣流干燥，進(jìn)風(fēng)140-170。。；出風(fēng)40-80（,十霉素堿產(chǎn)品

放罐體積：

：i

V/A=Von=80X0.77=61.6m

,?*V放+V蒸發(fā)損失=丫肥科+V冷凝水+V接種ts+V補(bǔ)料

=v消后+V接種場(chǎng)+V補(bǔ)料

=v接后+V補(bǔ)料

即V放+20%V接后=V接后+48%V接后

接后.

V補(bǔ)料二0?48V接后

V蒸發(fā)損失=0?2V接后

,:V消后二V接后一V接種量，V接種量=15%V消后

:?V消后二

3

V接種量=6?28m

..vJ.05GCSF)

?Y冷凝水-----------------------------

r

=0.274V配料

V配料二v消后—V冷凝水

即V配對(duì)二V消后—0.274V配料

V配料

V冷凝水

???配料密度近似于水

??G配料二V配料

6物料衡算

6.1發(fā)酵階段

發(fā)酵罐

發(fā)酵周期為t=(158+10)/24=7天

設(shè)：每天放兩罐則需大罐為14臺(tái)

3

Vo=GXlOXupxt/uraXnsxnoXmXn

=1800X1000X910X7/0.95X0.90X0.97X1.12X32000X0.75

X330X14

=111.33m

圓整為112m3

3VoXn0=112X0.75=840)3

由物料衡算：

v接后+V4=V熬發(fā)+v放

?**v放=V接后+V補(bǔ)-V蒸發(fā)

=V接后+48%V接后-20%V接后

3

=1.28V接后=84m

V接后=65.625m”

,

又,；V接后=V消后+V接種=V消后+15%V消后=1.15V消后=65.625m

3

.,.Vffig=57.07m

3

V蝴=15%VmjB=8.56m

3

V補(bǔ)=48%V按后=31.5m

V麟=20%V接后=13.125n?

_

V冷=1.05GC(t2ti)/r

=1.05X84X(125-25)/523.5X1000

=1.68XIOk

23

二V配料=V消前二V消后-V冷=57.07-1.68X10=57.05m

3

V進(jìn)=V配料+V補(bǔ)+V接種+V冷=57.05+31.5+8.56=97.1m

3

V出=V蒸發(fā)+V放=13.125+84=97.1m

,?*V娃=V出

，假設(shè)正確

二級(jí)種子罐

3

V放=V接種=8.56m

3

Vo=V接種/no=5.35/0.6=14.27m圓整為15m

由物料衡算：

V消后+V接種=Vs(+V損失

V消后+9%V消后=8.56+8%V消后

3

1.01%V滔后=8.56m

...V消后=8.48m-

3

V接種=9%V消后=0.763m

3

V損失=8%V消后=0.678m

V冷=L05GC(t2-t,)/r

=1.05X8.56X(125-25)/523.5X1000

=1.717X10m3

3

v惻=V消前=V消后-V冷=8.48-1.717X10=8.47m

3

V逃=V旭科+V接種+V冷=8.48+0.76=9.24m

3

V出=V損失+V放=0.678+8.56=9.24m

VV進(jìn)=V出

...假設(shè)正確

二級(jí)種子罐臺(tái)數(shù)=發(fā)酵罐臺(tái)數(shù)X二級(jí)種子罐周期/發(fā)酵罐周期

=14X30/158=2.658臺(tái)

設(shè)為6臺(tái)，其中3臺(tái)備用。

一級(jí)種子罐

V放=V接種=0.763m'

；i

Vo=V接種/no=o.763/0.6=1.27m圓整為2m

由物料衡算：

V酒后+V接種=V放+V損失(V接種可忽略)

V消后=0.763+12%V消后

88%V消后=0.763

，V消后=0.867m3

3

V損失=12%ViWg=O.104m

V冷=1.05GC(t2-t>)/r

=1.05X0.763X(125-25)/523.5X1000

=1.53X10m3

3

二vIf防尸V消巾尸V消后-V冷=()?867-1.53X10^=0.867m

V進(jìn)=V配料+V冷=V消后=0.867m3

3

V出=V損失+VarO.104+0.763=0.867m

■:V進(jìn)=V出

???假設(shè)正確

一級(jí)種子罐臺(tái)數(shù)=二級(jí)種子罐臺(tái)數(shù)X一級(jí)種子罐周期/二級(jí)種子罐周期

=6X30/30=6臺(tái)

設(shè)為6臺(tái)，其中3臺(tái)備用。

6.2提取階段

6.2.1酸化

3

V大放=84m

發(fā)酵總單位=發(fā)酵單位X放罐單位=32000X84X10G=26880億單位

3

V草酸=V大放X3.2%X0.62=84X3.2%X0.62=1.6667m

3

V黃血部=V火故X0.21%X0.5=84X0.21%X0.5=0.0882m

VZnS(M=V大放X0.15%xo.4=84xo.15%X0.4=0.050411)3

V酸化=V大放+V草酸+V黃血鹽+VznS04

=84+1.6667+0.0882+0.0504=85.805m3

6.2.2稀釋

稀釋前效價(jià)=32000X(1+20%)=38400u/mL

稀釋倍數(shù)=38400/18000=2.13

3

V隨后=V酸化X稀釋倍數(shù)=85.805X2.13=182.76m

6.2.3過濾

稀釋效價(jià)X過濾收率XV稀釋后=濾液平均效價(jià)XV順

18000X1.12X182.76=13000XV油液

V濾淞=283.42m3

V低=V稀釋后-V廢化=182.76-85.805=96.955m3

V高=V蠅-V低=283.42-96.955=186.47m3

V渣=38%V^=38%X84=31.92m3

V單峻水+V稀和后=V螺+V渣

.W耳酸水=283.42+31.92-182.76=132.58m3

草酸用量=0.2%V翱蛛=0.2%X132.58X10=265.16kg

6.2.4脫色

脫色單位=脫色收率X濾液平均效價(jià)XV加

=0.95X13000X283.42X106=35002.0億單位

損失單位=濾液平均效價(jià)XV濾濃X(1-脫色收率)

=13000X283.42X106X(1-0.95)=1842.2億單位

6.2.5結(jié)晶

結(jié)晶單位=結(jié)晶收率X脫色單位=0.90X35002.0=31501.8億單位

離心單位=結(jié)晶單位-母液效價(jià)X(V濁放+V堿化劑)

=31501.8-1000X(283.42+283.42X1%)X10028643.76億單位

干燥單位=離心單位X干燥收率=28643.76X0.97=27784.44億單位

濕體含水量：20%

每次出產(chǎn)量：40X(1-20%)/(1+7%)=34.41kg

(SS-800每臺(tái)每次處理40濕晶體)

每臺(tái)離心機(jī)每次處理：34.41X910義機(jī)J313.13億單位

離心機(jī)總臺(tái)數(shù)=27784.44/313.13=88.73臺(tái)

實(shí)際臺(tái)數(shù)=離心機(jī)總臺(tái)數(shù)/批次=88.73/4=22.18臺(tái)取23臺(tái)

6.3物料衡算圖

發(fā)酵部分（m3）

發(fā)酵部分（m3）

提取部分（億單位）

6.4設(shè)備一覽表

項(xiàng)目大罐中罐小罐

V放(m')848.560.763

Vo(m3)112152

3

V消后（m）57.078.480.867

3

V接后(m)65.6259.240.867

V種r液(m,)8.560.76—

3231

V冷凝水（m）1.68X101.717X101.53X10

,

V損失(m)13.1250.6780.104

3

V配料(m)57.058.470.867

V補(bǔ)料（m"）31.5——

Va(m3)97.19.240.867

VHI(m')97.19.240.867

容積系數(shù)0.750.60.6

周期（h）1583030

7設(shè)備計(jì)算與選型

7.1發(fā)酵階段

7.1.1大罐

7.1.1.1幾何尺寸

V大跳=112n?設(shè)H°/D=3V,=95m3

V產(chǎn)n/4D2Ho=95

D=3.47m

取D=3.5m

H0=3XD=10.5m

XVHa=D/4=0.858mIL=O.05m

2

.\V2=n/4D(Hb+D/6)

=JT/4X32X(0.05+1/6X3.43)

=5.744m3

V=V,+2V2=95+2X5.744=106.5m3

基本符合要求，所以假設(shè)合理。

罐體總高：H=Ho+2(Ha+H-=10.5+2x(0.858+0.05)=12.32m

液柱高：HL=H0n+H?+Hb=10.5x0.75+0.858+0.05=8.783m

7.1.1.2攪拌器功率

7.1.1.2.1不通氣時(shí)

攪拌器直徑：D,=D/3=1/3X3=1.17m

擋板寬度:B=0.1D=O.35m

攪拌葉間距:S=2XDi=2X1=2.43m

攪拌葉與罐底距離:C=Di=1.17m

C+3S=1.17+3x2.34=8.19m<H,=8.783m

C+4S=1.17+4X2.43=10.89m>HL=8.783

...取4層攪拌器

令流體為牛頓型流體，符合全擋板條件：

P=1050kg/m：<n=140r/minn=0.1N,S/m2

則：Re-Di2Pn/u

1.172X140X1050/60x0.1=3.35xl04>10'屬湍流

設(shè)攪拌器采用六箭葉渦輪攪拌器，查《發(fā)酵設(shè)備》，Np=3.7

5353

軸功率：P0=NpDiPn=3.7xl.l7x(140/60)xl050=108.2KW

5

實(shí)際軸功率P*=f柘EXP()=L583X108.2=171.2KW

四層攪拌功率P=P*U+0.6x(4-1)J=479.584KW

7.1.1.2.2通氣時(shí)

P工況=Pj#+l/2pg比

=1.01X105+0.03X106+l/2X1050X9.81X8.783

=1.76xl05Pa

Q&,=VVmXV放=0.8X84=67.2m7min

Qg=Q標(biāo)P標(biāo)T工況/(P工況T標(biāo))

=67.2X1.01X105X(273+32)/(1.76xl05X273)

=43.08m7min

通氣準(zhǔn)數(shù)：

N*=Qg/(Dtn)=43.08/140X1.173=0.192>0.035

通氣軸功率：

PB=P(0.62-1.85Na)

=479.584X(0.62-1.85X0.192)

=126.99kW

N實(shí)際=1.02Pg/(jn2n3)

=1.02X126.99/0.95X0.98X0.99

=140.54kW

5=0.95(皮帶)ri2=0.98(軸皮帶)肌力.99（軸）

查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選用Y315M2-2型電機(jī)

功率：160kW,轉(zhuǎn)數(shù)：2970r/min,效率：91.5%

檢驗(yàn)：160X91.5%=146.4kW>140.54kW

???所選合格

7.1.1.2.3通氣管道

通氣管徑入口罐壓：

冗=P魅+1/2PgHL

=1.01X105+0.03X106+1/2X1050X9.81X8.783

=1.762X105Pa

Q?=Q標(biāo)P標(biāo)T工況/P工況T標(biāo)

=67.2X1.01X105X(273+32)/1.76X105X273

=43.08mVmin

取4根通氣管

空氣管道取W,=6m/s

d=4XQ/(60XWsXn)=43.08X4/(60X6Xn)=0.152m

查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選6150X6mm

7.1.1.3蛇管冷卻

取水在蛇管內(nèi)流速Ws=0.8m/s發(fā)酵熱q=16800kJ/m：，?h

則:Q.a=qV故=16800X84=14IXIO,kJ/h

發(fā)酵溫度32℃——32℃

冷卻水溫度23℃——18℃

At9℃——14℃

Atm=(14-9)/lnl4/9=11.32℃

查《發(fā)酵設(shè)備》，取K=450X4.2=1890kJ/m3h℃

傳熱面積：F=Q總/(KAtJ=1.41X106/1890X11.32=65.90m2

冷卻水用量：媵=Q.g/KAt

=1.41X106/4.2X(23-18)

=6.7X105kg/h

V水=6.7X10$/1000X3600=0.0187m3/s

取5根蛇管：

Vz=V*/5=0.0187/5=0.0037m3/s

F'=F/5=65.9/5=13.18m2

D內(nèi)=(4W/Wsn)1/2

=(4X0.0037/0.8Ji)1/2

=0.077m

查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選“80X4.5mm

R=dUP/u=0.077X0.8X1000/1105.59X10-s=5.57X104>IO4屬于湍流

L=F'/(JTD,0=13.18/0.077n=54.52m

設(shè)每根長(zhǎng)7m,則54.52/6.5=7.79取8根

所以每根長(zhǎng)7口，每組8根。

7.1.2中罐

7.1.2.1幾何尺寸

V中放=15n?設(shè)H°/D=3V尸12m'

V產(chǎn)n/4D2Ho=12

D=2.25Ho=2D=4.5m

又VIL=l/4D=0.563mHb=0.025m

2

...封頭容積V2=n/4D(Hb+1/6D)

=n/4X2.252X(0.025+1/6X2.25)

=1.59m3

校核V=Vi+2V2=12+2X1.59=15.18m3

假設(shè)合理。

罐體總高:H=Ho+2(Ha+Hb)=4.5+2X(0.563+0.025)=5.676m

液柱高：HL=Hon+Ha+Hb=4.5X0.6+0.563+0.025=3.288m

7.1.2.2攪拌器功率

7.1.2.2.1不通氣狀況下攪拌功率

攪拌器直徑：Di=l/3D=2.25/3=0.75m

擋板寬度：B=0.10=0.225m

攪拌葉間距:S=2Di=1.5m

攪拌葉與罐底距離：C=Di=0.75m

C+S=0.750+1.5=2.25m<HL=3.29m

C+2S=0.750+3=3.75m>HL=3.29m.??取2層攪拌器

令流體為牛頓型流體，符合全擋板條件：

P=1050kg/m"n=170r/minu=0.1NS/m2

貝ij：Rem=D；2Pn/u=0.752X240X1050/(60X0.1)

=2.36X10'>10'屬湍流

采用六箭葉渦輪攪拌器，查《發(fā)酵設(shè)備》，Np=3.7

5353

軸功率:Po=NpDiPn=3.7X0.75X(240/60)X1050

=59.OkW

VHL/D^2.5

f校正=l/3[(D/Di)(HL/DJ]"2=1.21

,實(shí)際軸功率P*=f校正XP°=L21X59=71.34kW

二層攪拌功率P=P*[1+0.6X(2—1)>114.15kW

7.1.2.2.2通氣下的攪拌功率

P工況=Pjs+l/2pgH,

=1.01X105+0.03X106+l/2X1050X9.81X3.29=1.48X105Pa

Q標(biāo)=VVmXV欣=1.5X8.56=12.84mVmin

Q?=Q標(biāo)P標(biāo)T工況/(P工況T林)

=12.84X1.01X105X(273+32)/1.48X105X273

=9.79mVmin

通氣準(zhǔn)數(shù)：

Na=Qg/(D「n)

=9.79/240X0.7503

=0.172>0.035

通氣軸功率：

Pg=P(0.62-1.85Na)

=114.15X(0.62-1.85X0.172)

=34.47kW

N實(shí)際=L02Pg/H]r\2r\3

=1.02X34.47/0.95X0.98X0.99

=38.15kW

J=0.95(皮帶)k=0.98(軸皮帶)iU=O.99(軸)

查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選用Y280s-6型電機(jī)

功率：45kW,轉(zhuǎn)數(shù)：980r/min,效率：92%

檢驗(yàn)：45X92%=41.4kW>38.15kW

.?.選型合適

7.1.1.2.3通氣管道

通氣管徑入口罐壓：

Pg=P罐+1/2PgHL

=1.01X105+0.03X106+1/2X1050X9.81X3.29

=1.48X105Pa

Q?=Q標(biāo)P標(biāo)T工況/此工況丁標(biāo))

=12.84X1.01X105X(273+32)/1.48X105X273

=9.79mVmin

通氣管取2根,W=10m/s

d=(Qg/2X60XWsXn/4)1/2

=[6.16/(2X60X10XJT/4)]1/2

=0.102m

查《化工原理》，選小100X5.0mm

7.1.3小罐

7.1.3.1幾何尺寸

V小嶂=20?設(shè)H1)/D=2￥)=1.7m3

V尸n/4D2Ho=l.6

D=0.9mH0=2D=l.80m

XVHa=l/4D=0.45mIIb=0.025m

2

封頭容積V2=n/4D(Hb+1/6D)

=n/4X0.902X(0.025+1/6X0.90)

=0.11m3

校核V=V,+2V2=1.7+2X0.11=1.92m3

，假設(shè)合理。

罐體總高：H=H?+2(Ha+Hb)=1.80+2X(0.45+0.025)=2.75m

液柱高：=Hon+L+Hb=l.80X0.6+0.45+0.025=1.56m

7.1.3.2通氣管道(取1根)

-

P工況=PasP林

=1.01X105+0.5X105-l.01X10=0.5X105Pa

ChkVVmXV放=1.5X0.763=1.14m7min

Qw=Q標(biāo)P標(biāo)T,：況/(P工況T標(biāo))

=1.14X1.01X105X(273+32)/(0.5X105X273)

=2.57m：!/min

取Ws=5m/s

,/2

空氣管道d=0/(60XWsXn/4)]

=[2.57/(60X10Xn/4)],/2

=0.074m

查《化工原理》,選e80X4.5mm

7.1.4大罐配料罐

7.1.4.1幾何尺寸

rio=O.75P=1050kg/m'n=140r/minu=0.1NS/m2

3

V肥料=57.07m

V罐=V配料/n0=57.07/0.75=76.09m3

取2個(gè)配料罐，V'儺=38.05m3,取38m3

取Vi=33m：'令Ho/D=2

V,=Ji/4D2Ho=33m3

D=2.8mHo=2D=5.6m

又???乩=1/4加0.7mHb=0.04m

2

封頭容積Vz=n/4D(Hb+1/6D)