生产管理年产630吨土霉素车间工艺设计DOC 30页.docx

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生产管理年产生产管理年产630吨土霉素车间工艺设计吨土霉素车间工艺设计DOC30页页年产630吨土霉素车间工艺设计（DOC30页）部门：

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年产630吨土霉素工厂设计设计内容30页图纸4张指导老师：

王兴广学生姓名：

杨北冬学号：

20100412310064所在班级：

生物工程2班年产630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。

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4.4节氨水储罐第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5.1发酵罐（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7章结论第一章绪论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-（二甲氨基）-3,5,6,10,12,12a-六羟基-1,11二氧代-1,4,4a,5,5a,6，11,12a-八氢-2-并四苯甲酰胺。

土霉素属四环素类抗生素，广谱抑菌剂。

许多立克次体属、支原体属、衣原体属、螺旋体对其敏感。

其他如放线菌属、炭疽杆菌、单核细胞增多性李斯特菌、梭状芽孢杆菌、奴卡菌属、弧菌、布鲁菌属、弯曲杆菌、耶尔森菌等亦较敏感。

临床上用于治疗上呼吸道感染胃肠道感染斑疹伤寒恙虫病等。

常见副作用有：

肝脏、肾脏毒性，中枢神经系统毒性，斑丘疹和红斑等过敏反应，长期使用可致牙齿产生不同程度的变色黄染、牙釉质发育不良及龋齿（俗称四环素牙），B族维生素缺乏等。

由于土霉素的广泛应用，临床常见病原菌对土霉素素耐药现象严重，并且由于其副作用严重，现在临床上多用于兽用药1.2设计目标任务请设计年产630吨（成品含量：

99%）土霉素工厂设计一、基础数据设计年产量M=630t/a成品效价Ud=1000单位/毫克年平均发酵水平Uf=35000单位/毫升年工作日m=300d/a1、发酵基础工艺参数土霉素的发酵周期T为184小时，辅助时间为10小时，发酵中罐周期为44小时，辅助时间4小时发酵周期为35小时，辅助时间3小时接种比为20%，液体损失率为15%大罐一个发酵周期内所需全料的量为：

32m3大罐一个发酵周期内所需稀料的量为：

17m3逃液、蒸发、取样、放罐损失总计为总料液的15%大、中、小罐通气量分别为2.0、1.5、0.65（每分钟内单位体积发酵液通入的空气的量）氨氮的利用情况，培养20-40小时，每4小时补一次,每次10-15L，控氨水平在45mg/100ml以上培养基配比：

小罐中罐大罐全料稀料组成配比（%）配比（%）配比（%）配比（%）配比（%）黄豆饼粉3.02.53.03.53.0淀粉2.52.58.06.53.0氯化钠0.40.360.20.4碳酸钙0.60.41.10.40.4磷酸二氢钾0.0050.003磷酸氢二钾0.0050.003植物油42.670.412、提取基本工艺参数名称参数名称参数脱色岗位收率99.24%发酵液效价35000u/ml结晶干燥岗位收率86%滤液效价11000u/ml过滤岗位收率116%母液效价1370u/ml总收率99%湿晶体含水量30%发酵液密度1.58kg/L酸化液中草酸含量2.3%g/ml滤液密度1.02kg/L酸化加黄血盐量0.25%g/ml20%氨水密度0.92kg/L酸化加硫酸锌量0.18%g/ml氨水加量12%成品含水量1.5%脱色保留时间30-50分钟酸化加水量230%v/v滤液通过树脂罐的线速度控制在0.001-0.002m/s3.土霉素提取操作工艺参数一览表名称反应时间（+、）/h装料系数酸化稀释40.70结晶80.701.3本设计基本内容1.3.1工艺流程设计根据设计任务，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。

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第三章物料衡算3.1总物料衡算纯品土霉素的量：

63099%=623.7t/a日产量：

792/300=2.079t/d效价：

623.71091000=6.2371014单位/a土霉素的生产过程总收率为99%则发酵时的总效价：

6.2371014/99%=6.31014单位/a发酵液的效价：

35000单位/ml发酵液的体积：

6.31014/35000=1.801010ml=1.80104m33.2.1大罐的物料衡算：

每天发酵液的体积：

1.80104/300=60.00m3/d每天损失的体积：

60.0015%/（1-15%）=10.59m3/d加入氨水体积：

培养20-40小时，每4小时补一次，每天共6次，每次15L，共计90L，既0.09m3/d大罐一个发酵周期内所需全料的量：

32m3，则一天内所需全料：

32/（194/24）=3.96m3/d大罐一个发酵周期内所需稀料的量:

17m3，则一天内所需稀料料：

17/（194/24）=2.10m3/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%+V20%+V+3.96+2.10+0.09）（1-15%）=v发酵液=60m3/d得培养基体积V为46.03m3/d则加入的二级种子液体积：

46.0320%=9.21m3/d蒸汽带入水量：

46.0320%=9.21m3/d因此，每天所需培养基组成的量如下：

黄豆饼粉：

46.033%+3.963.5%+2.103%=1.583m3/d淀粉：

46.038%+3.966.5%+2.103%=4.003m3/d氯化钠：

46.030.2%+2.100.4%=0.1005m3/d碳酸钙：

46.031.1%+3.960.4%+2.100.4%=0.5306m3/d植物油：

46.030.4%+2.101%=0.2051m3/d配料水：

46.031.582-4.003-0.1005-0.531-0.2051=39.61m3/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项目体积（m3/d）体积（m3/周期）项目体积（m3/d）体积（m3/周期）二级种子液9.2174.45发酵液60485.0蒸汽带入水量9.2174.45损失10.6085.7培养基46.03372.1全料量3.9632.01稀料量2.1016.98氨水0.090.73总量70.60570.7总量70.60570.7表2三级发酵培养基的组成项目体积（m3/d）体积（m3/周期）黄豆饼粉1.58312.80淀粉4.00332.36氯化钠0.10050.8124碳酸钙0.53064.289植物油0.20511.658配水量39.61320.2总46.03372.13.2.2中罐的物料衡算：

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%+V20%+V）（1-15%）=V二级种子液V二级种子液（1-15%）=V二级种子液=9.21m3/dV二级种子液=9.21/0.85=10.84得培养基体积V为9.11m3则加入的一级种子液：

9.1120%=1.822m3/d蒸汽带入水量：

9.1120%=1.822m3/d液体损失15%10.840.15=1.626m3/d接种损失15%1.822/（1-15%）-1.822=0.3215m3/d总损失量=液体损失+接种损失1.626+0.3215=1.9475m3/d因此，每天所需培养基组成的量如下：

黄豆饼粉：

9.112.5%=0.2278m3/d淀粉：

9.112.5%=0.2278m3/d氯化钠：

9.110.36%=0.03280m3/d碳酸钙：

9.110.4%=0.03644m3/d磷酸二氢钾：

9.110.003%=0.0002733m3/d磷酸氢二钾：

9.110.003%=0.0002733m3/d植物油：

9.112.67%=0.2432m3/d配料水：

9.11-0.2278-0.2278-0.03280-0.03644-0.0002733-0.0002733-0.2432=8.34m3/d表3二级发酵物料衡算表（周期为48h即2d）进入发酵罐的量离开发酵罐的量项目体积（m3/d）体积（m3/周期）项目体积（m3/d）体积（m3/周期）一级种子液1.8223.644二级种子液10.8421.68带入水量1.8223.644损失1.9482.896培养基9.1118.22总量12.7525.50总量12.7525.50表4二级发酵培养基的组成项目体积（m3/d）体积（m3/周期）黄豆饼粉0.22780.4556淀粉0.22780.4556氯化钠0.032800.06560碳酸钙0.036440.07288植物油0.24320.4864配水量8.3416.68磷酸二氢钾0.00027330.0005466磷酸氢二钾0.00027330.0005466总9.1118.223.2.3小罐的物料衡算：

设发酵开始的培养基体积为V，蒸汽带入的水量按20%，斜面孢子体积忽略不计，由体积衡算：

（V20%+V）（1-15%）=V一级种子液V一级种子液（1-15%）=V一级种子液=1.822m3/d得培养基体积V为2.101m3/d则蒸汽带入水量:

2.10120%=0.4202m3/d液体损失15%2.140.15=0.3215m3/d接种损失15%2.10120%15%=0.06303m3/d总损失量=液体损失+接种损失0.3215+0.06303=0.3846m3/d因此，每天所需培养基组成的量如下：

黄豆饼粉：

2.1013%=0.06303m3/d淀粉：

2.1012.5%=0.05253m3/d氯化钠：

2.1010.4%=0.008400m3/d碳酸钙：

2.1010.6%=0.01261m3/d磷酸二氢钾：

2.1010.005%=0.0001051m3/d磷酸氢二钾：

2.1010.005%=0.0001051m3/d植物油：

2.1014%=0.0840m3/d配料水：

2.101-0.06303-0.05253-0.08400-0.01261-0.0001051-0.0001051-0.0840=1.880m3/d表5一级发酵物料衡算表（周期38/24=1.58d）进入发酵罐的量离开发酵罐的量项目体积（m3/d）体积（m3/周期）项目体积（m3/d）体积（m3/周期）培养基2.1013.327一级种子液2.1443.395带入水量0.42020.677损失0.38460.6090总量2.5214.004总量2.5214.004表6一级培养基的组成（周期38/24=1.58d）项目体积（m3/d）体积（m3/周期）黄豆饼粉0.063030.0998淀粉0.052530.0832氯化钠0.0084000.0133碳酸钙0.012610.01997植物油0.08400.1330配水量1.88032977磷酸二氢钾0.00010510.0001664磷酸氢二钾0.00010510.0001664总2.1013.3273.3酸化稀释过滤工序物料衡算：

发酵液效价：

35000u/ml滤液效价：

11000u/ml由效价守恒得滤液的体积：

60.00106350001.16/11000106=221.45m3滤液：

221.451031.02=225.88t每天/t草酸：

60.001032.3%10-3=1.38黄血盐：

60.001030.75%10-3=0.15硫酸锌：

60.001030.18%10-3=0.108水：

60.002.3=138发酵液：

60.001031.58=94.8总：

234.44表3-3酸化稀释过滤工艺物料衡算表酸化过滤前酸化过滤后项目质量（t/d）质量（t/周期）项目质量（t/d）质量（t/周期））草酸1.3811.16滤液225.881825.86黄血盐0.151.21菌丝8.5669.19硫酸锌0.1080.87水1381115.5发酵液94.8766.30总量234.441895.06总量234.441895.063.4脱色结晶工序物料衡算：

母液效价：

1370u/ml氨水加量：

12%由效价守恒得母液体积：

60.001063500099.24%116%（1-86%）/1370106=247.04m3氨水：

225.8812%=27.11t湿晶体：

2.92t/d母液：

225.88+27.11-2.92=250.07t/d表3-2脱色提取工序物料衡算表脱色提取前脱后色提取项目质量（t/d）质量（t/周期）项目质量（t/d）质量（t/周期）滤液225.881825.86母液250.072021.40氨水27.11219.14湿晶体2.9223.60总量252.992045.00总量252.992045.003.5干燥工序物料衡算：

干晶体重：

630（1-1.5%）=620.55t/a湿晶含水量：

W1=30%/（1-30%）=0.43干晶含水量：

W2=1.5%/（1-1.5%）=0.02应除去的水分：

620.55（0.43-0.02）=254.43t/a湿晶体的量：

620.55+254.43=874.98t/a表3-1干燥工序物料衡算表干燥前干燥后项目质量t/a质量t/d项目质量t/a质量t/d湿晶体的量874.982.92干晶体的量620.552.07除去的水分254.430.85总量874.982.92总量874.982.92第四章设备选型4.1三级发酵罐发酵罐的选型选用机械涡轮搅拌通风发酵罐。

生产能力、数量和容积的确定发酵罐容积的确定：

选用200m3罐，全容积为230m3生产能力的计算：

选用公称容积为200m3的发酵罐，装料系数为0.7,那么该罐生产土霉素的能力为:

2000.7=140（m3）由前面的物料衡算中，已知年产630吨土霉素的工厂,日产60.00m3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=60/140194/24=3.46（罐）取整后需4台每日投（放）罐次为：

60.00/140=0.43（罐）设备容积的计算：

由前面的物料衡算中，已知年产630吨土霉素的工厂,日产60.00m3的土霉素，每天的发酵液的量：

V0=60.00（m3/d）所需设备总容积：

V=60.00194/（240.7）=692.86（m3）查表公称容积为200m3的发酵罐，总容积为230m3。

则5台发酵罐的总容积为：

2304=920m3692.86m3,可满足需要主要尺寸公称容积VN（m3）罐内径D（mm）圆筒高H0（mm）封头高h0（mm）罐体总高H（mm）不计上封头容积（m3）全容积（m3）搅拌器直径D（mm）搅拌转速n（r/min）电动机功率N（kW）2005000100001300126002232301700150230搅拌轴功率（见上表）4.2二级种子罐选型:

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630吨土霉素的工厂,日产9.21m3的二级种子液。

所以选用公称容积为50m3的二级种子罐，装料系数为0.7,那么该罐生产的能力为:

500.7=35（m3）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=9.21/3548/24=0.526（罐）取整后需1台每日投（放）罐次为：

9.21/35=0.263（罐）设备容积的计算：

由前面的物料衡算中，已知年产630吨土霉素的工厂,日产9.21m3的二级种子液，每天的种子液的量：

V0=9.21（m3/d）所需设备总容积：

V=9.2148/（240.7）=26.31（m3）查表公称容积为50m3的发酵罐，总容积为55.2m3。

则1台二级种子罐的总容积为：

55.2m326.31m3,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630吨土霉素的工厂,日产1.822m3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=1.822/3.538/24=0.824（罐）取整后需1台每日投（放）罐次为：

1.822/3.5=0.521（罐）设备容积的计算：

由前面的物料衡算中，已知年产630吨土霉素的工厂,日产1.822m3的二级种子液，每天的种子液的量：

V0=1.822（m3/d）所需设备总容积：

V=1.82238/（240.7）=4.12（m3）查表公称容积为5m3的发酵罐，总容积为6.27m3。

则2台二级种子罐的总容积为：

6.271=6.27m35.07m3,可满足需要44通氨罐:

每罐三级发酵需要0.09m3的液氨，且有4个发酵罐均连续操作，考虑装料系数为0.7，0.09*4/0.7=0.51m3，故选取公称容积为1m3的罐一个。

4.5全料罐:

每罐三级发酵需要32m3的全料，且有4个发酵罐均连续操作，考虑装料系数为0.7，32*4/0.7=182.86m3故选用公称容积为50m3的储罐，故选取4个全料罐。

4.6稀料罐:

每个三级发酵罐需要17m3的稀料，且有4个发酵罐均连续操作，考虑装料系数为0.7，17*4/0.7=97.14m3，故选取公称容积为50m3的储罐2个。

4.7储酸罐每天产生发酵液共60.00m3/d，酸化工程中加入草酸1.38t/d，二水合草酸密度为1.653kg/L，则可推算出体积为0.835m3，考虑装料系数为0.7，实际体积为1.19m3，则选择公称容积为2.5m3的储液罐即可满足生产要求。

酸化稀释共需4小时，属间歇操作，因此一个罐可以满足6大罐的需要，即每天工作4小时4.8酸化罐:

酸化罐中包含原料发酵液和加入的酸液，总体为60.00m3，考虑到装料系数为0.7，则实际需要的罐体积为85.71m3，因此，选用2个公称容积为50m3的酸化罐即可满足生产要求。

4.9稀释罐:

在稀释的过程中加入两倍体积的水，使得酸化液的体积变为180m3，考虑装料系数为0.7，则实际需要的罐体积为257.14m3，因此，选取公称容积为75m3的罐5个，可满足每天生产一批的要求。

4.10板框过滤机;处理液密度=27.11t/180m3=0.151t/m3，处理时间取30min，板框压滤机处理能力：

，M=360*0.150=54.36t因此选用如下设备，因考虑到两级脱色，故选2台：

型号过滤面积/m2滤板数量/pcs滤框面积/m2最大工作压力/MPa处理能力/t质量/tLarox-PF969616961.670734.11脱色罐:

脱色保留时间30-50分钟，取40min，液通过树脂罐的线速度控制在0.001-0.002m/s，取0.0015m/s，则物料在罐内停留的距离即0.0015*40*60=3.6m，考虑装料系数0.7，则3.6/0.7=5.14m，因此选取罐体高度超过5.14m的罐即可。

因此，选取公称容积50m3的储液罐,其罐内部圆筒高度为6m。

液氨储罐加入的液氨体积为35.04m3，考虑装料系数为0.7，实际需要体积为50.06m3，则选用公称容积为50m3的储液罐即可满足要求，结晶时间为8小时，属间歇操作，则每天只一次，因此只需1个罐。

4.12结晶罐:

采用三级连续结晶，设三级罐的总体积为VV/（V处理量/24）8V处理量291.97m3，则V97.32m3为了晶核的形成和形成晶体的饱满，三级罐应依次由小到大则分别选择公称容积为5m310m3100m3的三个罐串联即可满足要求。

4.13干燥器:

每天生产湿晶体重量2.92t，干晶体重量2.07t，则须除去水分0.85t，每小时处理量为0.85/24=35.4kg，因此选用蒸发水分为50kg/h的脉冲旋风式气流干燥器，具体参数见下表型号蒸发水分/（kg/h）装机功率/kw占地面积/m2高度/mXQG505071784.14车间设备一览表设备名称所属车间数量型号一级种子罐11发酵车间7公称容积5m31500二级种子罐发酵车间5公称容积50