年产60000吨味精的工厂设计

年产60000吨味精的工厂设计内容摘要：

0 m3。 ③ 发酵罐个数的确定：公称体积为 300m3的发酵罐，总体积为 330 m3 每天需要 330 m3 发酵罐 N0个： N0 =247。 330=6 个 共需要的发酵罐数：  个φ τ总 01   VN 取公称体积 300 m3 发酵罐 12 个，其中一个留作备用。 实际产量验算：  at /  富裕量 % 000 60 769  能满足产量要求。 （ 3）主要尺寸的计算：取高径比 H： D=2： 1 ；封筒全 3330m2  VVV 则有： 33 0224278 32  DDDV π全 H=2D； 解方程得： 33  DD  mD 3 03  取 D= H=2D=； 封头高：  mmhhH ba 1 3 0 0封 封头容积 ： V 封 =（ m3） 圆柱部分容积： V 筒 = m3 验算全容积 V 全 ：    封筒‘全 VVV V 全 =V’ 全 符合设计要求，可行。 （ 4）冷却面积的计算 对谷氨酸发酵，每 1m3发酵液、每 1h 传给冷却器的最大热量约为 6000kJ/(m3 h) [5]。 采用竖式蛇管换热器，取经验值 K= 500 kJ/(m3 h℃ )。 平均温差Δ tm： 2121mttlntttΔΔΔΔΔ  32℃ 32℃ 20℃ 27℃ 12 5 代入 ℃Δ 8512ln 512t m  对公称 容量 330 m3的发酵罐，每罐实际装液量为 330 80%=264 m3 换热面积   2646 0 mtK QF m   Δ （ 5）搅拌器计算 由于谷氨酸发酵过程有中间补料操作，对混合要求较高，因此选用六弯叶涡轮搅拌器。 该搅拌器的各部分尺寸与罐径 D 有一定比例关系 搅拌器叶径  mDD i  叶宽 ：  mdB 3 7  弧长：  mdl 7 0 7 7  底距 ：  mDC  盘踞 ：  mDd ii  叶弦长：  mDL i  叶距 ：  mDY  弯叶板厚： δ =12（ mm） 取两挡搅拌，搅拌转速 N2可根据 50m3罐，搅拌直径 ，转速 N1=110r/min。 以等 P0/V 为基准 [6]放大求得：  m in/ 3/23/22112rDDNN （ 6）搅拌轴功率的确定 搅拌轴功率可按单位体积搅拌轴功率相等的计算方法和 经验式进行计算确定。 通常谷氨酸发酵按 1kW/ m3发酵醪；对于 330 m3发酵罐，装液量 264 m3则应选取功率≥ 264kW的电机。 （ 7）设备结构的工艺计算 ① 空气分布器：本罐采用单管进风，风管直径φ 133 4mm。 ② 挡板：本罐因有扶梯和竖式冷却蛇管，故不设挡板。 ③ 密封方式：本罐采用双面机械密封方式，处理轴与罐的动静问题。 ④ 冷却管布置：采用竖式蛇管。 Ⅰ 最高负荷下的耗水量 W  12 ttc QW P  总 式中 Q 总 —— 每 1m3醪液在发酵最旺盛时， 1h 的发热量与醪 液总体积的乘积  hkJQ / 0 0 6总 cp—— 冷却水的比热容， （ kg K） t2—— 冷却水终温， t2=27℃ t1—— 冷却水初温， t1=20℃ 将各值代入上式     skghkgW/56 冷却水体积流量为 ，取冷却水在竖直蛇管中的流速为 1m/s，根据流体力学方程式，冷却管总截面积 S 总 为： vWS 总 式中 W—— 冷却水体积流量， W= V—— 冷却水流速， v=1m/s 代入上式：   总S 进水总管直径 ：  m3 5 8 8  总总 Sd ,取 Dg350 9 Ⅱ 冷却管组数和管径：设冷却管总表面积为 S 总 ，管径 d0，组数为 n，则： 取 n=12，求管径。 由上式得：  mnSd1 7 总 查金属材料表选取φ 108 4mm 无缝管 [9]， mmd 100内 mkgg / ， 0dd 内 ，认为可满足要求， 4mm01平均d。 现取竖蛇管圈端部 U 型弯管曲径为 250mm，则两直管距离为 500mm，两端弯管总长度为 0l ： Ⅲ 冷却管总长度 L 计算： 由前知冷却管总面积 F=396 m2 现取无缝钢管 φ 108 4，每米长冷却面积为  20 2 mF  则 :  mFFL 57 72 960  冷却管占有体积：  32 mV  Ⅳ 每组管长 L0和管组高度：  mnLL 112 770  另需连接管 ：  mLL 实 可排竖式直蛇管的高度设为静液面高度，下部可伸入封底 300mm。 设发酵罐内附件占有体积为，则：总占有体积为  mmDl 1 5 7 05 0     7   附件管液总 VVVV 则筒体部分液深为：  mS VV 2  封总 竖式蛇管总高   管H ； 又两端弯管总长 mml 15700  ，两端弯管总高为 500mm， 则直管部分高度：  mmHh 0700150002020500  管 则一圈管长：  mmlhl 2 2 9 7 01 5 7 01 0 7 0 022 0  Ⅴ 每组管子圈数 n0：   7 3 100  lLn ；取 6 圈。 L 实 =（ 6 12）＋（ 12） = 现取管间距为  mD 外 ，竖蛇管与罐壁的最小距离为 ，则可计算出搅拌器的距离在允许范围内（不小于 200mm）。 Ⅵ .校核布置后冷 却管的实际传热面积：   5 7 0 mLdF   实平均实  而前有 F=396m2， FF 实 ，可满足要求。 （ 8）设备材料的选择 [10] 选用 A3钢制作，以降低设备费用。 （ 9）发酵罐壁厚的计算 ① 计算法确定发酵罐的壁厚 S   CPPDS  2 （ cm） 式中 P—— 设计压力，取最高工作压力的 倍，现取 P= D—— 发酵罐内经， D=565cm 〔σ〕 —— A3 钢的应用 应力，〔σ〕 =127MPa φ —— 焊接缝隙， φ = C—— 壁厚附加量（ cm） 321 CCCC  式中 C1—— 钢板负偏差，现取 C1= C2—— 为腐蚀余量，现取 C2=2mm C3—— 加工减薄量，现取 C3=0    cmmmC   cmS   选用 16mm 厚 A3钢板制作。 ② 封头壁厚计算：标准椭圆封 头的厚度计算公式 [5]如下：   CPPDS  2 （ cm） 式中 P= D=565cm 〔σ〕 =127MPa C=++=（ cm） φ =  cmS 272 5   （ 10）接管设计 ① 接管的长度 h 设计：各接管的长度 h 根据直径大小和有无保温层，一般取 100～ 200mm。 ② 接管直径的确定： 按排料管（也是通风管）计算：该罐实装醪量 264m3，设 2h 之内排空，则物料体积流量  smQ /03 0026 4 3  203 mvQF 物 dF 物 管径：  mFd  物 取无缝管φ 245 12mm， 221mm〉 217mm，认为合适。 按通风管计算，压缩空气在 下，支管气速为 20~25m/s。 现通风比 ~，为常温下 20 ℃， 下 的 情 况 ， 要 折 算 ， 30 ℃ 状 态。 风 量 Q1 取 大 值 ，   smmQ / in/ 331 。 利用气态方程式计算工作状态下的风 量 Qf[8]  smQ f / 3 取风速 v=25m/s，则风管截面积 Ff为  20 0 9 mvQF ff  气dFf  则气管直径 d 气 为：  md 1 0 8 0 0 9 气 因通风管也是排料管，故取两者的大值。 取φ 245 12mm 无缝管，可满足工艺要求。 排料时间复核：物料流量 Q=，流速 v=1m/s； 管道截面积：  22 0 3 8 2 8 mF  ， 在相同的流速下，流过物料因管径 较原来计算结果大，则相应流速比为    FvQP 排料时间：  ht  （ 11）支座选择选用裙式支座 2 种子罐 发酵所需的种子从试管斜面出发，经活化培养，摇瓶培养，扩大至一级乃至二级种子罐培养，最终向发酵罐提供足够数量的健壮的生产种子。 种子罐冷却方式采用夹套冷却。 (1)种子罐的选型 种子罐选型同发酵罐，采用机械搅拌通风罐。 （ 2）二级种子罐容积和数量的确定 ① 二级种子罐容积的确定：接种量为 8%计算，则 种子罐容积 V 种 2为：  32 %8330%8  总种 VV 式中 V 总 —— 发酵罐总容积（ m3） ② 二级种子罐个数的确定：种子罐与发酵罐对应上料。 发酵罐平均每天上 6 罐，需二级种子罐7 个。 种子罐培养 8h，辅助操作时间 8~10h，生产周期 16~18h，因此，二级种子罐 6 个已足够，其中一个备用。 ③ 主要尺寸的确定 种子罐仍采用几何相似的机械搅拌通风发酵罐。 H： D=2： 1，则种子罐总容积量 V39。 总 为： ’封‘筒‘总 VVV 2 简化方程如下：  323 mDDDV  ‘总 整理后 33  DD 解方程得 D= 则 H=2D=2 =（ m） 查得封头高 H39。 封  mmH 50405400 ‘ 封 罐体总高 H39。 罐 ：  mmHHH 0765086450422  ’筒‘ 封‘ 罐 单个封头容量： V39。 封 = （ m3） 封头表面积： S 封 = 圆筒容量 ：  32 8  DDV‘筒 不计上封头容积 ：   mVVV  ‘筒’封‘有效 校核种子罐总容积 V39。 总 ：   mVVV  ‘筒’封‘总 比需要的种子罐容积 m3大 ，可满足设计要求。 （ 2）一级种子罐 ① 一级种子罐的选型 选用机械搅拌通风发酵罐 ② 一级种子罐容积和数量的确定 种子罐容积的确定：接种量按 8%计算，则种子罐容积 V 种 1为  321 %%8 mVV  种种 故选用公称体积为 3 m3的发酵罐，发酵罐的主要尺寸为：罐内径 1180mm，圆柱高 2360mm，封头高 350mm，罐体总高 3060mm，封头容积 ，圆柱部分容积 2980L，不计上封头的容积 ，全容积 3000L。 冷却选用夹套冷却 [10]。 一级种子罐个数的确定：一级种子罐与二级种子罐对应上料。 二级种子罐平均每天上 5 罐，需一级种子罐 6 个。 种子罐培养 8h，辅助操作时间 8~10h，生产周期 16~18h，因此，一级。