年产850吨土霉素生产工程初步工艺设计-设计说明书(编辑修改稿)

年产850吨土霉素生产工程初步工艺设计-设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

滤液要求：透光度 80% 效价： 500μ/ml 滤 液脱色及树脂再生 原理 滤液通过 122树脂脱色吸附，可除去部分色素和将杂质吸附， 1222树脂是由水杨酸、甲醛和苯酚合成的弱酸性阳离子树脂，该树脂在酸性溶液中 H+不活泼，不能发生离子交换作用。 但能和滤液总的色素或有机杂质形成氢键，借助氢键力将这些杂质吸附，从而提高原液色泽和质量。 树脂在 NaOH 溶液中由 H型变成 Na 型而失去氢键活性，能使吸附的色素和杂质解离出来，再经过酸水作用由 Na型变成 H 型，可重复进行 本 科 毕 业 设 计 第 9 页共 44 页 脱色。 滤液通过 1222树脂脱色吸附，可除去部分色素和将杂质吸附，而树脂经水反洗→反碱→正碱→通酸→洗酸的过程再生。 脱色液的连续结晶 原理 土霉素是酸碱两性化合物，等电点为 ，可选择适当的碱化剂来调节脱色液 pH至土霉素等电点，此时，土霉素在水中溶解度最小，可以从水溶液中直接结晶出来。 生产控制结晶 pH 为 ～。 根据土霉素结晶的速度，结晶达到完全需要 50 分钟，50分钟后母液中土霉素含量趋于稳定。 连续结晶设备的容量，保证结晶液以最大量通过时维持 50 分钟。 保证结晶液在流动的情况下达到完 全结晶的目的。 结晶液离心分离 原理 将结晶液中晶体及母液经离心分离以便得到含水量少，纯度较高的土霉素晶体，在离心机转鼓内铺设滤袋加入结晶液。 利用离心机产生的离心力将母液甩出，从而土霉素湿晶体留在滤袋内达到分离目的。 湿结晶体的气流干燥 原理 气流干燥为急剧快速干燥，在干燥过程中湿晶体和高温热空气接触，使水分很快蒸发，一般接触时间 3 s～ 5 s，由于时间短可减少土霉素因长时间受热而发生破坏，保证产品质量。 结晶、干燥 用氨水调脱色液 PH 至 ，进串联结晶柱 ，等电点附近搅拌沉淀结晶，将母液与晶体离心分离，并快速进行气流干燥，所得干粉再筛选分装。 4 物料衡算 有关土霉素生产技术指标 表 2 有关参数和技术经济指标 年产量 850 吨 发酵单位 30000u/ml 发酵周期 182h 辅助时间 10h 发酵罐装料系数 过滤收率 本 科 毕 业 设 计 第 10 页 共 44 页 脱色收率 结晶收率 干燥收率 年工作日 330 天 成品效价 910u/mg 中小罐周期 30h 发酵补料（ c*n） 接后体积的 48% 蒸发损失 接后体积的 20% 种 子罐装料系数 种子罐损失 （以消后体积为准） 小罐 12% 发酵单位富裕量 20% 中罐 8% 通气量（比） 小罐： 中罐及大罐： 接种量（以消后体积为准） 小罐 15% 发酵液稀释效价 15000u/ml 中罐 9% 酸化 PH植 加草酸量 %（ T/ms） 折合体积 配草酸水草酸用量 %（ kg/L） 发酵液含渣量 38% 净化剂加量 （以发酵液为准） 黄血盐 % 碱化剂 （以配碱化剂量为准） 氨水 15%（ kg/L） 硫酸锌 % NA2SO3 %（ kg/L） 脱色 A=（ 1/h） V=Qt=a/t 交换负荷 =F/M F 流量， M树脂体积 m3/h h 结晶时间 60min 母液单位 1000u/ml 结晶体含水量 20% 成品含水量 7% SS800 离心机每台每次处理 40kg 结晶体 种子罐、发酵罐罐 压 *10^5Pa 加草酸量： %，折合体积 m3/T （即每 100 吨发酵液添加 吨草酸，发酵液的体积增加 m3） 净化剂加量：黄血盐 % m3/ T， 硫酸锌 % m3/T （含义同草酸） 提炼总收率： = 发酵阶段 物料衡算 发酵罐 由年产计算每天放罐发酵液的体积。 Vd=G103μp／（ ηpmμm） =8501000910／（ 31000330） = 其中 G：年 产量 850 吨 μp： 910μ/mg=910g/Kg。 m: 全年生产天数 330 天 μm：发酵单位： 31000μ/ml=31000g/ m3 ηp提炼总收率： = V 放 ：发酵或种子培养结束后，发酵罐或种子罐的放料体积 本 科 毕 业 设 计 第 11 页 共 44 页 V 进 ：发酵罐的总进料量，包括消后体积和补料体积 V 放 = V 接后 +V 补 － V 蒸发 = V 接后 +48%V 接后 － 20%V 接后 = V 接后 = m3 计算得： V 接后 = 又 V 接后 =V 消后 +V 接种 = V 消后 +15% V 消 后 = V 消后 = 计算得： V 消后 = m3 V 接种 =15% V 消后 =15%= V 补 =48% V 接 后 =48%= V 蒸发 =20% V 接 后 =20%= V 冷 凝水 = V 配料 又 V 配料 =V 消前 = V 消后 － V 冷 凝水 = V 消后 － V 配料 V 配料 = V 消后 /== 二级种子 罐 V0= V 接种 ／ η0=／ = m3 圆整为 14m3 由物料衡算： V 消后 +V 接种 = V 放 +V 损失 → V 消后 +9% V 消后 =+8% V 消后 其中： 中罐 接种量 － 9%； 中罐 蒸发损失： 消后体积 8% 即 消后 = m3 ∴ V 消后 = V 接种 =9% V 消后 = m3 V 损失 =8% V 消后 = V 接 后 = V 放 +V 损失 =+= V 配料 =V 消前 = V 消后 － V 冷 凝水 = V 消后 － V 配料 → 配料 = V 消后 = m3 ∴ V 配料 =V 冷 凝水 = V 配料 == 中罐台数 =发酵 罐台数 种子罐周期／ 发酵 罐周期 =2830／ 182≈ 2 台 设为 4台，其中 2台备用。 一级种子 罐 V 放 = V 接种 = V0= V 接种 ／ η0=／ = m3 圆整为 由： V 消后 +V 接种 = V 放 +V 损失 其中 V 接种 可忽略 → V 消后 =+12% V 消后 即 消后 = ∴ V 消后 = m3 V 损失 =12% V 消后 =12%= m3 本 科 毕 业 设 计 第 12 页 共 44 页 又 V 配料 =V 消前 = V 消后 － V 冷 凝水 = V 消后 － V 配料 → 配料 = V 消后 = m3 得 V 配料 =V 冷 凝水 = V 配料 == 一级种子 罐台数 =二级种子 罐台数 一级种子 罐周期／ 二级种子 罐周期 =230／ 30=2台 设为 4 台，其中 2台备用。 发酵阶段物料衡算总结 表 1 三级发酵料液平衡表 项目 大罐 中罐 小罐 V 放 （ m3 ） V 消后 （ m3 ） V 接后 （ m3 ） V 接种 （ m3 ） V 冷凝水 （ m3 ） V 损失 （ m3 ） V 配料 （ m3 ） V 补料 （ m3 ） V 进 （ m3 ） 表 2 每罐发酵液原料消耗 的计算 （以接种后体积为基准核算） 原料名称 配比（ %） 接种后体积 m3） 投料量 kg（ L） 大罐 (%) 中罐 (%) 小罐 (%) 大罐 中罐 小罐 合计 玉米浆 7 大罐： 中罐： m3 小罐： m3 糊精 淀粉 磷酸二氢钾 黄豆饼粉 碳酸钙 硫酸铵 1 氯化钠 酵母粉 氯化钴 淀粉酶 本 科 毕 业 设 计 第 13 页 共 44 页 9 泡敌 单位生产时间原料消耗指标 原材料 天耗 Kg 月耗 kg 年耗 吨 玉米浆 糊精 淀粉 磷酸二氢钾 黄豆饼粉 碳酸钙 硫酸铵 氯化钠 酵母粉 氯化钴 淀粉酶 泡敌 注：每月以 30 个计算，每年以 330 个生产日计算 提取阶段 物料衡算 酸化 、稀释 V 大放 = m3 发酵总单位 =发酵单位 放罐 体积 =31000106/108=25203 亿 V 酸化 = V 大放 +料液体积增加量 =+= 酸化工段物料衡算表 用量 % 体积系数 用量 吨 料液体积增加量 m3 草酸 黄血盐 硫酸锌 合计 计算说明举例：草酸用量 = V 大放 %=%= 体积系数是指 每添加一吨草酸（或黄血盐等）料液体积的增加量。 料液体积增加量 == 吨 稀释倍数 =31000 V 稀释后 = V 酸化 稀释倍数 == 本 科 毕 业 设 计 第 14 页 共 44 页 过滤 稀释效价 过滤收率 V 稀释后 =滤液平均效价 V 滤液 15000=10000V 滤液 → V 滤液 = m3 V 高 = V 稀释后 == V 低 = V 滤液 － V 高 =－ = V 渣 =38% V 大放 =38%= ∵ V 草酸水 + V 稀释后 = V 滤液 + V 渣 ∴ V 草酸水 = V 滤液 + V 渣 － V 稀释后 =+－ = m3 草酸用量 =% V 草酸水 =%103= 脱色 脱色单位 =脱色收率 滤液平均效价 V 滤液 =100000106= 亿 损失单位 =滤液平均效价 V 滤液 （ 1－脱色收率） =100000282..32106（ 1－ ） = 亿 脱色液量 =滤液体积 = 脱色液浓度 =脱色单位 /脱色液量 = 结晶 结晶单位 =结晶收率 脱色单位 == 亿 离心单位 =结晶单位－母液效价 （ V 滤液 +V 碱化剂 ） =－ 1000（ +1%） 106/108 = 亿 应当 补充 碱化剂用量；亚硫酸盐用量 干燥单位 =离心单位 干燥收率 == 亿 湿体含水量： 20% 即：每次出产量： 本 科 毕 业 设 计 第 15 页 共 44 页 40（ 1－ 20%）／（ 1－ 7%） = （ SS800 每台每次处理 40kg湿晶体） 每台离心机每次处理： 910106= 亿 离心机总台数 =／ =66台 实际台数 =离心机总台数／批次 =66／ 8=9台 5 设备计算与选型 发酵阶段 发酵 罐 发酵罐公称容积 V0和台数的确定 选用带机械搅拌的通风式发酵罐。 V0= Vd/(ndΦ )=(1)= m3 圆整为 110m3 发酵罐装料系数 Φ ：。 nd:每天放罐数，一般每天 12罐，取 n=1 发酵 罐的体积 110m3 发酵罐总台数： nd发酵周期 =18=8 个。 几何尺寸 的计算 V 大罐 =110 m3 发酵罐的高径比影响：高径比越大，氧气的利用率越大；进罐的空气压力越高，伴随空压机的出口压力提高和能耗增加；影响料液中二氧化碳的浓度，进而影响微生物的代谢。 在本设计中，取 H0／ D=3 ，其中 H0： 圆筒部分高度 m； D：发酵罐内径 m. 本 科 毕 业 设 计 第 16 页 共 44 页 发酵罐的直边高度： JB1154。