产吨土霉素车间工艺设计方案.pdf
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1、1 / 31 课程设计 题目:年产 800 吨土霉素工厂设计 设计内容 30 页 图纸 4 张 指导老师:周延 学生姓名:李周阳 学号: 200882077 所在班级:生实 0801 2 / 31 年产 800吨土霉素车间工艺设计 摘 要: 土霉素是一种四环类广谱抗生素,有一定副作用。目前,中国已成 为世界上最大的土霉素生产国,占70%。目前我国畜用土霉素需求量很大。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
2、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 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 第 2.1 节土霉素生产工艺流程简介 第 2.2 节土霉素生产总工艺流程图 第 3 章 物
3、料衡算 第 3.1 节土霉素总物料衡算 3 / 31 第 3.2 节土霉素发酵工序物料衡算 第 3.3 节土霉素酸化稀释过滤工序物料衡算 第 3.4 节土霉素脱色结晶工序物料衡算 第 3.5 节土霉素干燥工序物料衡算 第 4 章 设备选型 第 4.1 节 发酵罐 第 4.2 节 二级种子罐 第 4.3 节 一级种子罐 第 4.4 节 氨水储罐 第 4.5 节 全料罐 第 4.6 节 稀料罐 第 4.7 节 储酸罐 第 4.8 节 酸化罐 第 4.9 节 稀释罐 第 4.10 节板框过滤机 第 4.11 节脱色罐 第 4.12 节结晶罐 第 4.13 节干燥器 第 5 章 管道设计 5.1 发酵
4、罐 (三级罐 的接管设计 5.2 酸化设备的流体输送 5.3 稀释设备的流体输送 4 / 31 5.4 板框过滤设备的输送 5.5 脱色工段的流体输送 5.6 结晶过程的流体输送 5.7 管道汇总表 第 6 章 车间布置: 第 7 章结论 参考文献 第一章绪论 1.1 引言: 土霉素 Terramycin (Oxytetracycline是四环类抗生素,其在结构 上含有四并苯的基本母核,随环上取代基的不同或位置的不同而构成不同种 类的四环素类抗生素。分子式如图一所示,化学名:6-甲基-4-/h 装料系数 酸化稀释4 0.70 结晶8 0.70 1.3本设计基本内容 1.3.1工艺流程设计 根据
5、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。 7 / 31 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
6、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 土霉素生产总工艺流程图 砂土孢子斜面孢子 孢子培养 36.5 4-5 天 种子培养 30 38h 0.65v/v/m 一级种子培养液 种子扩大培养 30 48h 1.0v/v/m 二级种子培养液 发酵 30 194h 1:2.0v/
7、v/m 补加液氨 发酵液 酸化 2.3%g/ml 草酸调 pH1.75-1.85 ZnSO4 0.18% 黄血盐 0.23% 酸化液 稀释 200%v/v 稀释液 板框过滤 滤液 树脂脱色 122-2 树脂 脱色液 结晶 12%氨水 结晶液 分离洗涤 用滤后水淋洗再甩干 8 / 31 第三章 物料衡算 3.1总物料衡算 纯品土霉素的量: 80099% =792 t/a 日产量: 792/315= 2.51 t/d 效价: 79210 91000 =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 10 14/99% =81014 单位/a 发酵液的效价
8、: 35000单位/ml 发酵液的体积: 810 14/35000 =2.29 1010 ml =2.29 104 m3 3.2.1大罐的物料衡算: 每天发酵液的体积: 2.2910 4/315=72.70 m3/d 每天损失的体积: 72.7015%/=3.96 m 3/d 大罐一个发酵周期内所需稀料的量:17 m3,则一天内所需稀料料: 17/(194/24=2.10 m 3/d 设发酵开始的培养基体积为V,蒸汽带入的水量按20%计 由体积衡算 (V20%+V 20%+V+3.96+2.10+0.09(1-15%= v发酵液=72.70m 3/d 得培养基体积 V 为 56.70m3/d
9、则加入的二级种子液体积: 56.7020%=11.34m 3/d 蒸汽带入水量: 56.7020%=11.34m 3/d 因此,每天所需培养基组成的量如下: 黄豆饼粉: 9 / 31 56.703%+3.963.5%+2.103%= 1.903m 3/d 淀粉: 56.708%+3.966.5%+2.103%= 4.856m 3/d 氯化钠: 56.700.2%+2.100.4%= 0.1218m 3/d 碳酸钙: 56.701.1%+3.960.4%+2.100.4%=0.6471m 3/d 植物油: 56.700.4%+2.101%= 0.24 78m 3/d 配料水: 56.70-1.9
10、03-4.856-0.1218-0.6471-0.2478=48.92m 3/d 表 1 三级发酵物料衡算表 进入发酵罐的量离开发酵罐的量 工程 体积 体 积 工程 体积 体 积 二级种子液11.34 91.66 发酵 液 72.70587.7 蒸 汽带入 水 量 11.34 91.66 损失12.83103.7 培养基56.70 458.3 全料量 3.96 32.01 稀料量2.10 16.98 氨水0.09 0.73 总量85.53691.4 总量85.53 691.4 表 2 三级发酵培养基的组成 工程体积 体积 (1-15%= V 二级种子液 V 二级种子液 (1-15%= V二级种
11、子液=11.34m 3/d V 二级种子液=11.34/0.85=13.34 培 养 基 黄 豆 饼 粉1.903 m3 淀粉 4. 856m 3 /d 氯 化 钠0.12 18m 3 碳酸钙0.6471m3 植物油 0.2478 m3/d 配料水 48.92 m3 /d 发酵罐 85.53 m 3/d 二级种子液 11.34 m 3/d 培养基 56.70m 3/d 蒸汽带入水量 11.34 m 3/d 全料量 3.96 m 3/d 稀料量 2.10 m 3/d 液氨 0.09 m 3/d 发酵液 72.70 m 3/d 液体损失率为15% 12.83 m 3 /d 11 / 31 得培养基
12、体积 V 为 11.21 m 3 则加入的一级种子液: 11.21 20%=2.242m 3/d 蒸汽带入水量: 11.21 20%=2.242m 3/d 液体损失 15% 13.340.15=2.001m 3/d 接种损失 15% 2.242/(1-15%-2.242=0.3956m 3/d 总损失量 =液体损失 +接种损失 2.001+0.3956=2.397m 3/d 因此,每天所需培养基组成的量如下: 黄豆饼粉: 11.21 2.5%=0.2802m 3/d 淀粉: 11.21 2.5%=0.2802m 3/d 氯化钠: 11.21 0.36%=0.04036 m 3/d 碳酸钙: 1
13、1.21 0.4%=0.04484 m 3/d 磷酸二氢钾: 11.21 0.003%=0.0003363 m 3/d 磷酸二氢钾: 11.21 0.003%=0.0003363 m 3/d 植物油: 11.21 2.67%=0.2993 m 3/d 配料水: 11.21-0.2802-0.2802-0.04036-0.04484-0.0003363-0.0003363-0.2993=10.26 m 3/d 12 / 31 表 3 二级发酵物料衡算表 体 积 工程 体积 体 积 一 级 种 子 液 2.242 4.484 二 级 种子 液 13.34 26.68 带入水量2.242 4.484
14、 损失2.397 4.794 培养基11.21 22.42 总量15.6931.38 总量15.69 31.38 表 4 二级发酵培养基的组成 工程体积 体积 (1-15%= V一级种子液 V一级种子液 (1-15%= V一级种子液=2.242m 3/d 得培养基体积 V 为 2.586m 3/d 则 蒸汽带入水量 : 2.586 20%=0.5172m 3/d 液体损失 15% 2.6380.15=0.3956m 3/d 接种损失 15% 2.58620%15%=0.07758m 3/d 总损失量 =液体损失 +接种损失 0.3956+0.07758=0.4673m 3/d 因此,每天所需培
15、养基组成的量如下: 黄豆饼粉0.2802 m3 氯化钠 0.04036 m3 碳酸钙 0.04484 m3 植物油 0.2993 m 3/d 配料水 10.26m 3 /d 磷酸二氢钾0.0003363m 3 /d 磷酸氢二钾0.0003363m 3 /d 培 养 基 14 / 31 黄豆饼粉: 2.586 3%=0.07758 m 3/d 淀粉: 2.586 2.5%=0.06465 m 3/d 氯化钠: 2.586 0.4%=0.01034m 3/d 碳酸钙: 2.586 0.6%=0.01552 m 3/d 磷酸二氢钾: 2.586 0.005%=0.0001293 m 3/d 磷酸氢二
16、钾: 2.586 0.005%=0.0001293m 3/d 植物油: 2.586 4%=0.1034 m 3/d 配料水: 2.586-0.07758-0.06465-0.01034-0.01552-0.0001293-0.0001293-0.1034=2.314 m 3/d 表 5 一级发酵物料衡算表 体 积 工程 体积 体 积 培养基2.586 4.086 一级种 子 液 2.638 4.168 带入水量 0.5172 0.8172 损失 0.4673 0.7383 总量3.1034.903 总量3.103 4.903 表 6 一级培养基的组成 体积 工程质量 ) 草酸1.67 13.5
17、0 滤液273.70 2212.41 黄血盐0.545 4.41 菌丝10.73 86.73 硫酸锌0.13 1.05 水167.21 1351.61 发酵液114.87 928.53 总量284.43 2299.14 总量284.432299.14 3.4脱色结晶工序物料衡算: 母液效价: 1370u/ml 氨水加量: 12% 酸 化 稀 释 过 滤 草 酸 1.67 t/d 黄血盐 0.545 t/d 硫酸锌 0.13 t/d 水 167.21t/d 发酵液 114.87t/d 菌丝 10.73t/d 滤液 273.70 t 17 / 31 由效价守恒得母液体积: 72.70 10 635
18、00099.24%116% 工程质量 滤液273.70 2212.41 母液303.01 2449.33 氨水32.84 265.46 湿晶体3.53 28.54 总量306.54 22477.87 总量306.54 2477.87 3.5 干燥工序物料衡算: 干晶体重: 800 =0.43 干晶含水量: W2=1.5%/(1-1.5% =0.02 应除去的水分: 788 由前面的物料衡算中,已知年产800 吨土霉素的工厂 , 日产 72.70 m 3 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=72.70/140194/24=4.20 设
19、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 72.70 m 3 的土霉 素,每天的发酵液的量:V0=72.70 (m 3/d 湿晶体 3.53t/d 干 燥 干晶体 2.51t/d 水分 1.02t/d 19 / 31 所需设备总容积:V=72.70194/(24 0.7= 839.51(m 3 查表公称容积为 200 m 3 的发酵罐,总容积为230m 3。 则 5 台发酵罐的总容积为: 2305=1150 m 3839.51 m3, 可满足需要 主要尺寸 公称容 积 VN(m 3 罐内 径 D(mm ) 圆 筒 高 H0(mm 封 头 高 h0(m m 罐
20、 体 总 高 H(mm 不计 上封 头容 积 (m 3 全容 积 (m 3 搅 拌 器 直 径 D(mm 搅拌 转速 n(r/mi n 电 动 机 功率 N(kW 200 5000 10000 1300 12600 223 230 1700 150 230 搅拌轴功率 发酵的操作时间需要48(其中发酵时间 44h,这样生产需要的二级种子罐应为: N=11.34/3548/24=0.648 设备容积的计算: 20 / 31 由前面的物料衡算中,已知年产800 吨土霉素的工厂 ,日产 11.34m3 的二 级种子液,每天的种子液的量:V0=11.34(m3/d 所需设备总容积:V=11.3448/
21、(240.7= 32.40(m3 查表公称容积为 50 m3的发酵罐,总容积为55.2m3。 则 1 台二级种子罐的总容积为: 55.2m332.4m3,可满足需要 4.3 一级种子罐 : 选型 : 选择机械搅拌通风发酵罐 容积和数量的确定 由前面的物料衡算中,已知年产800 吨土霉素的工厂 , 日产 2.242 m3 的一级种子液。 所以选用公称容积为5m3的二一级种子罐,装料系数为0.7, 那么该罐生产的能 力为: 50.7=3.5(m3 发酵的操作时间需要38(其中发酵时间 35h,这样生产需要的二级种子罐应为: N=2.242/3.5 38/24=1.014 设备容积的计算: 由前面的
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