《年產(chǎn)800噸土霉素工廠設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《年產(chǎn)800噸土霉素工廠設(shè)計(jì)（36頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、制藥工藝設(shè)計(jì)（論文） 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院制藥工程系 課程設(shè)計(jì) 題目：年產(chǎn)800噸土霉素工廠設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)容 35 頁(yè) 圖紙 8 張 指導(dǎo)老師： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 所在班級(jí)： 制藥0801 年產(chǎn)800噸土霉素車(chē)間工藝設(shè)計(jì) 摘 要 本次設(shè)計(jì)為生產(chǎn)規(guī)模800噸/年的土霉素車(chē)間。 本次設(shè)計(jì)主要涉及到土霉素發(fā)酵生產(chǎn)的具體工藝流程，分為三級(jí)發(fā)酵、過(guò)濾、脫色、結(jié)晶、干燥等。物料衡算主要包括培養(yǎng)基各組分含量及日常生產(chǎn)所耗物料量，能量衡算主要包括發(fā)酵熱，水，蒸汽及無(wú)菌空

2、氣的消耗量計(jì)算。由于設(shè)計(jì)主要是以種子擴(kuò)大培養(yǎng)和發(fā)酵兩個(gè)階段為主，所以著重對(duì)發(fā)酵罐和種子罐進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，同時(shí)一些相關(guān)設(shè)備如冷卻，通氣，動(dòng)力等裝置進(jìn)行了計(jì)算及選型設(shè)計(jì)，對(duì)主要設(shè)備的規(guī)格和臺(tái)數(shù)做以確定，并進(jìn)行了管路的選擇和管線的布置，最后進(jìn)行了5個(gè)工藝車(chē)間的布置。另外發(fā)酵生產(chǎn)的輔助條件、發(fā)酵工廠的布局、生產(chǎn)條件優(yōu)化控制及工廠的部分制度等也均有所涉及。 設(shè)計(jì)中借鑒了實(shí)際相關(guān)發(fā)酵車(chē)間的布置，設(shè)計(jì)為3層車(chē)間，共安裝7個(gè)三級(jí)發(fā)酵罐、5個(gè)二級(jí)發(fā)酵罐、3個(gè)一級(jí)發(fā)酵罐及相關(guān)補(bǔ)料設(shè)備；提取車(chē)間包括酸化罐、稀釋罐、板框過(guò)濾機(jī)、脫色罐、結(jié)晶罐、干燥器等設(shè)備，在合理利用現(xiàn)有設(shè)備的條件下，使廠房滿足工廠設(shè)計(jì)的基本要求。

3、 目錄 第一章 緒論 6 1.1引言 6 1.1.1土霉素化學(xué)式及性狀 6 1.1.2作用機(jī)理 6 1.1.3土霉素的應(yīng)用 7 1.1.4 土霉素的生產(chǎn) 7 1.2設(shè)計(jì)目標(biāo)任務(wù) 7 1.3 本次設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 7 第二章 工藝流程設(shè)計(jì) 8 2.1 土霉素發(fā)酵工藝流程 8 2.1.1菌種的保藏 8 2.1.3孢子的制備 8 2.1.4 種子制備 9 2.1.5 發(fā)酵培養(yǎng)基介紹 9 2.1.6 滅菌 9 2.1.7 發(fā)酵 10 2.2土霉素的提取生產(chǎn)工藝流程及各單元操作簡(jiǎn)介 10 2.2.1發(fā)酵液的預(yù)處理 10

4、 2.2.2發(fā)酵液的純化 10 2.2.3濾液脫色 10 2.2.4沉淀結(jié)晶 11 2.2.5干燥 11 2.3 土霉素生產(chǎn)總工藝流程圖 11 2.4相關(guān)工藝的改進(jìn) 11 第三章 物料衡算 13 3.1霉素提取工段物料衡算 13 3.1.1干燥工段 13 3.1.2酸化稀釋過(guò)濾工段 14 3.1.3沉淀結(jié)晶工段 15 3.2土霉素發(fā)酵工段物料衡算 15 3.2.1計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 15 3.2.2大罐的物料衡算 16 3.2.3中罐的物料衡算 18 3.2.4小罐的物料衡算 20 第四章 設(shè)備選型 22 4.1 工藝計(jì)算依據(jù) 22 4.2土霉素工藝設(shè)備計(jì)算 22

5、 4.2.1發(fā)酵罐 22 4.2.2補(bǔ)料罐 23 4.2.3通氨罐 23 4.2.4酸化罐 23 4.2.5稀釋罐 23 4.2.6板框過(guò)濾機(jī) 24 4.2.7脫色罐 24 4.2.8 液氨儲(chǔ)罐 24 4.2.9結(jié)晶罐 24 4.2.10干燥器 24 4.3車(chē)間設(shè)備一覽表 25 第五章 管道設(shè)計(jì) 26 5.1 管路計(jì)算方法 26 5.1.1 最佳經(jīng)濟(jì)管徑的求取 26 5.1.2利用液體流速計(jì)算管徑 26 5.2土霉素工藝管路設(shè)計(jì) 26 5.2.1發(fā)酵罐(三級(jí)罐)的接管設(shè)計(jì) 26 5.2.2酸化設(shè)備的流體輸送 29 5.2.3稀釋設(shè)備的流體輸送 29 5.

6、2.4板框過(guò)濾設(shè)備的輸送 29 5.2.5脫色工段的流體輸送 30 5.2.6結(jié)晶過(guò)程的流體輸送 30 5.3管道匯總表 31 第六章 車(chē)間布置設(shè)計(jì) 33 6.1 車(chē)間布置基本要求 33 6.2 車(chē)間的組成 33 6.3車(chē)間的總體布局 33 第七章 結(jié)論 34 第八章 參考文獻(xiàn) 35 第一章 緒論 1.1引言 目前，全世界的醫(yī)藥產(chǎn)品生產(chǎn)已有一半以上由生物技術(shù)合成，其中，抗生素、維生素、激素這三大類(lèi)藥物主要由微生物發(fā)酵生產(chǎn)?？股卦谑澜绶秶鷥?nèi)的應(yīng)用十分廣泛，從而有效地控制了許多傳染疾病，同時(shí)也促進(jìn)了發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展。 1.

7、1.1土霉素化學(xué)式及性狀 土霉素(Terramycin)又稱(chēng)地霉素、氧四環(huán)素(Oxytetracycline)，化學(xué)名：(4s,4аR,5S,5аR,6S,12аS)-N-4-二甲胺基-1,4,4а,5,5а,6,11,12а-八氫,5, 6,10,12,12а-六羥基-6-甲基-1,11-二氧代并四苯-2-甲酰胺，是四環(huán)素類(lèi)抗生素的一種，因結(jié)構(gòu)上含有四并苯基的母核而得名。化學(xué)式如下： 本品為灰白色至黃色的結(jié)晶粉末，無(wú)臭，味苦，熔點(diǎn)是180℃，在空氣中性質(zhì)穩(wěn)定，在日光下顏色變暗在堿性溶液中易破壞失效。土霉素的鹽酸鹽為黃色結(jié)晶，味苦，熔點(diǎn)190～194℃，有吸濕性，但水分和光

8、線不影響其效價(jià)，在室溫下長(zhǎng)期保存不變質(zhì)，不失效。鹽酸鹽易溶于水，溶于甲醇，微溶于無(wú)水乙醇，不溶于三氯甲烷和乙醚，在酸性條件下不穩(wěn)定。添加到飼料中，在室溫下保存四個(gè)月，效價(jià)下降4%～9%，制粒時(shí)效價(jià)下降5%～7%。 1.1.2作用機(jī)理 本品為廣譜抑菌劑，能特異性地與細(xì)菌核糖體30S亞基的A位置結(jié)合，抑制肽鏈的增長(zhǎng)和影響細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成，能抑制動(dòng)物腸道內(nèi)的有害微生物，激活大腸中有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)合成的微生物?？墒箘?dòng)物腸壁變薄，更有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用，從而提高腸道吸收效率。許多立克次體屬、支原體屬、衣原體屬、螺旋體、阿米巴原蟲(chóng)和某些瘧原蟲(chóng)也對(duì)本品敏感。腸球菌屬對(duì)其耐藥。其他如放線菌屬、炭疽桿菌

9、、單核細(xì)胞增多性李斯特菌、梭狀芽孢桿菌、奴卡菌屬、弧菌、布魯菌屬、彎曲桿菌、耶爾森菌等對(duì)本品敏感。 1.1.3土霉素的應(yīng)用 土霉素為四環(huán)類(lèi)抗生素，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本較低，可作為生產(chǎn)其它新型抗生素的原料。 土霉素價(jià)格低廉，可以作為飼料添加劑用于養(yǎng)殖業(yè)。實(shí)踐表明：土霉素用于飼料添加劑，可以改善飼料轉(zhuǎn)化效率，促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)，提高畜禽抗疾病能力。 土霉素對(duì)多數(shù)革蘭氏陽(yáng)性菌(如肺炎球菌，溶血性鏈球菌，草綠色鏈球菌以及部分葡萄糖球菌，炭疽桿菌)和革蘭氏陰性菌(如大腸桿菌，產(chǎn)氣桿菌，破傷風(fēng)，肺炎桿菌，流感桿菌，百日咳桿菌等)均有抗菌作用。臨床上主要用于肺炎、敗血癥、斑疹、傷寒了、淋巴肉芽腫、砂巖及

10、其他細(xì)菌性感染等，對(duì)傷寒有效，也可用于阿米巴痢疾和陰道滴蟲(chóng)病患者。此外還能抑制立克次體和砂巖病毒及淋巴肉芽腫病毒 。 作為抗生素，上世紀(jì)六七十年代時(shí)，土霉素曾在抗菌藥市場(chǎng)上占重要地位，但伴隨著其它多種高效抗生素的誕生與發(fā)展，土霉素市場(chǎng)快速走向衰落。目前，土霉素已經(jīng)極少用于臨床了。 1.1.4 土霉素的生產(chǎn) 土霉素通常由龜裂鏈絲菌(streptomyces rimosus)發(fā)酵得到，目前國(guó)內(nèi)提取工藝一般以草酸(或部分鹽酸替代草酸)作酸化劑調(diào)節(jié)發(fā)酵液pH值，利用黃血鹽鈉和硫酸鋅作凈化劑生成普魯士藍(lán)沉淀協(xié)同去除Fe3+及高分子雜質(zhì)，再經(jīng)122-2樹(shù)脂脫色，調(diào)節(jié)pH至4.6晶得干燥到土霉素成品[

11、1]。 1.2設(shè)計(jì)目標(biāo)任務(wù) 本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容為：了解土霉素生產(chǎn)中的原料預(yù)處理、發(fā)酵、提取部分的生產(chǎn)方法和生產(chǎn)流程，根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇發(fā)酵工段合適的生產(chǎn)流程，并對(duì)流程中的原料進(jìn)行物料衡算、熱量衡算及設(shè)備的選擇。最后，畫(huà)出發(fā)酵工段的工藝流程圖和平面布置圖。 1.3 本次設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 設(shè)計(jì)年產(chǎn)800噸(成品含量：99%)土霉素生產(chǎn)工廠。其中年產(chǎn)量M = 800t/a，成品效價(jià)Ud = 1000U/mg，年平均發(fā)酵水平Uf =35000U/mg，年工作日m =335d/a。 第二章 工藝流程設(shè)計(jì) 2.1 土霉素發(fā)酵工藝流程 2.1.1菌種的保藏 菌種的保藏方法有：

12、斜面菌種低溫保藏法、砂土管保藏法、甘油封藏法、真空冷凍干燥法。 斜面菌種低溫保藏法：利用低溫對(duì)微生物生命活動(dòng)有抑制作用的原理進(jìn)行保藏。把斜面菌種、固體穿刺培養(yǎng)物或菌懸液等，直接放入4～5℃冰箱中。保藏時(shí)間一般不超過(guò)3個(gè)月，到時(shí)必須進(jìn)行移接傳代，再放回冰箱。 砂土管保藏法：將干燥砂粒與細(xì)土混合后滅菌制成砂土管，然后接種保藏。若把砂土管放在低溫或抽氣后密封，效果更佳。此法適用于產(chǎn)孢子及芽孢菌種的保藏。保藏期1～10年。 甘油封藏法：向培養(yǎng)好的菌種斜面上，加入滅菌甘油，高出斜面1cm，然后蠟封管口，放入冰箱。該法既可防止培養(yǎng)基水分蒸發(fā)，又能使菌種與空氣隔絕。保藏期1～2年。 真空冷凍干燥法：

13、是目前比較理想的一種方法。在低于-15℃下，快速將細(xì)胞凍結(jié)，并保持細(xì)胞完整，然后在真空中使水分升華致干。在此環(huán)境中，微生物的生長(zhǎng)和代謝都暫時(shí)停止，不易發(fā)生變異，故可長(zhǎng)時(shí)間保存，一般為5～10年，最多可達(dá)15年之久。此法兼?zhèn)淞说蜏亍⒏稍锛叭毖鯉追矫鏃l件，使微生物可以保存較長(zhǎng)時(shí)間，但過(guò)程較麻煩，需要一定的設(shè)備。 2.1.3孢子的制備 這是發(fā)酵工序的開(kāi)端，是一個(gè)重要環(huán)節(jié)?？股禺a(chǎn)量和成品質(zhì)量同菌種性能以及同孢子和種子的情況有密切關(guān)系。生產(chǎn)用的孢子需經(jīng)過(guò)純種和生產(chǎn)能力的檢驗(yàn)，符合規(guī)定的才能用來(lái)制備種子。保藏在砂土管或冷凍干燥管仲的菌種經(jīng)無(wú)菌手續(xù)接入又麩皮、瓊脂和水組成的斜面培養(yǎng)基中，在36.5-3

14、6.8℃、50%相對(duì)濕度的條件下培養(yǎng)4-5天，挑選菌落正常的孢子作為種子。在孢子制備的過(guò)程中，蒸餾水中可適當(dāng)添加0.005%MgSO4、0.01%KH2PO4及0.015%(NH4)2HPO4，避免水質(zhì)波動(dòng)對(duì)孢子質(zhì)量的影響，還可以縮短孢子的成熟期。 2.1.4 種子制備 種子制備是指孢子接入種子罐后，在罐中繁殖成大量菌絲的過(guò)程，其目的是使孢子發(fā)芽、繁殖和獲得足夠數(shù)量的菌絲，以便接種到發(fā)酵罐當(dāng)中去。種子培養(yǎng)基的成分基本與發(fā)酵培養(yǎng)基近似，培養(yǎng)30℃、30小時(shí)左右培養(yǎng)液趨于濃厚并轉(zhuǎn)為黃色。pH一般在6.0-6.4時(shí)可以移入下一級(jí)罐。移入發(fā)酵罐時(shí)pH>6.0，效價(jià)在800u/ml左右。種子罐級(jí)數(shù)是

15、在指制備種子需逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)的次數(shù)，一般根據(jù)種子的生長(zhǎng)特性、孢子發(fā)芽及菌體繁殖速度，以及發(fā)酵罐的容積而定。土霉素種子制備一般為二級(jí)種子罐擴(kuò)大培養(yǎng)。 2.1.5 發(fā)酵培養(yǎng)基介紹 培養(yǎng)基是供微生物生長(zhǎng)繁殖和合成各種代謝產(chǎn)物所需要的按一定比例配制的多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的混合物。培養(yǎng)基的組成和比例是否恰當(dāng)，直接影響微生物的生長(zhǎng)、生產(chǎn)和工藝選擇、產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量等。土霉素的發(fā)酵培養(yǎng)基由碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽及金屬離子、添加前體、消泡劑五部分組成。 生產(chǎn)上曾以單糖—葡萄糖、雙糖—飴糖、及多糖—秈米粉、玉米粉及淀粉的解酶液作為碳源。本設(shè)計(jì)采用淀粉作為碳源，發(fā)酵相對(duì)容易控制。 由于在發(fā)酵過(guò)程中二氧化碳的不斷產(chǎn)生，加上

16、培養(yǎng)基中有很多有機(jī)氮源含有蛋白質(zhì)，因此在發(fā)酵罐內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量泡沫，如不嚴(yán)加控制，就會(huì)產(chǎn)生發(fā)酵液逃液，導(dǎo)致染菌的后果。采用植物油消沫仍舊是個(gè)好方法，一方面作為消沫劑，另一方面還可以起到碳源作用，但現(xiàn)在已普遍采用泡敵代替豆油。 2.1.6 滅菌 滅菌指的是用化學(xué)或物理的方法殺滅或除去物料及設(shè)備中所有的有生命物質(zhì)的技術(shù)或工藝流程。滅菌實(shí)質(zhì)上可分殺菌和溶菌兩種，前者指菌體雖死，但形體尚存，后者則指菌體殺死后，其細(xì)胞發(fā)生溶化、消失的現(xiàn)象。工業(yè)上常用的方法有：干熱滅菌、濕熱滅菌、化學(xué)藥劑滅菌、射線滅菌和介質(zhì)過(guò)濾除菌等幾種。 在土霉素的生產(chǎn)中，對(duì)培養(yǎng)基和發(fā)酵罐主要采用的是濕熱蒸汽滅菌和空氣過(guò)濾除菌的方法

17、。 2.1.7 發(fā)酵 這一過(guò)程的目的主要是為了使微生物分泌大量的抗生素。發(fā)酵開(kāi)始前，有關(guān)設(shè)備和培養(yǎng)基必須先經(jīng)過(guò)滅菌，后接入種子。接種量一般為20%。發(fā)酵周期一般為194小時(shí)。發(fā)酵全程30-31℃分段培養(yǎng)，通氣量為2.0v/v/m。當(dāng)接種后發(fā)酵pH低于6.4時(shí)開(kāi)始通氨，培養(yǎng)20-40小時(shí)，每4小時(shí)補(bǔ)一次，每次10-15L，控氨水平在45mg/100ml以上。根據(jù)發(fā)酵液殘?zhí)侵笛a(bǔ)入總糖，一般在100小時(shí)前殘?zhí)强刂?.0%-5.0%，100小時(shí)-150小時(shí)控制3.5%-4.0%，150小時(shí)至放罐前6小時(shí)控制在3.0%。在整個(gè)過(guò)程中，需要不斷通氣和攪拌，維持一定的罐溫和罐壓，并隔一段時(shí)間取樣進(jìn)行生化

18、分析和無(wú)菌試驗(yàn)，觀察代謝變化、抗生素產(chǎn)生情況和有無(wú)雜菌污染。 2.2土霉素的提取生產(chǎn)工藝流程及各單元操作簡(jiǎn)介 2.2.1發(fā)酵液的預(yù)處理 土霉素因能和鈣、鎂等金屬離子，某些季銨鹽、堿等形成復(fù)合物而沉淀，在發(fā)酵過(guò)程中，這些復(fù)合物聚集在菌絲中，而在液體中濃度不高，因此，應(yīng)對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行酸化的預(yù)處理使之釋放出來(lái)，以保證沉淀的收率和質(zhì)量。通常采用草酸作為酸化劑，其去鈣較完全，析出的草酸鈣還能促進(jìn)蛋白質(zhì)的凝結(jié)，提高濾液質(zhì)量，草酸屬于弱酸，比鹽酸、硫酸等對(duì)設(shè)備的腐蝕性小。但其價(jià)格較貴，并促使差向土霉素等異構(gòu)物的產(chǎn)生，因此在草酸做酸化劑時(shí)，溫度必須在15℃以下，且盡量縮短操作時(shí)間。通常在考慮土霉素穩(wěn)

19、定性和成品質(zhì)量及成本的前提下，pH控制在1.6-1.9。 2.2.2發(fā)酵液的純化 發(fā)酵液中同時(shí)存在著許多有機(jī)和無(wú)機(jī)的雜質(zhì)，為了進(jìn)一步提高濾液質(zhì)量，為直接沉淀創(chuàng)造有利條件，可加入黃血鹽進(jìn)而硫酸鋅協(xié)同作用除去蛋白質(zhì)，同時(shí)除去鐵離子(黃血鹽和鐵離子生成普魯士藍(lán)沉淀)，并加入硼砂，以提高濾液質(zhì)量。 2.2.3濾液脫色 進(jìn)一步除去濾液中的色素和有機(jī)雜質(zhì)以提高濾液質(zhì)量，將濾液通過(guò)122-2樹(shù)脂進(jìn)行脫色，該樹(shù)脂在酸性濾液中氫離子不活波，不能發(fā)生電離及離子交換作用，但能生成氫鍵，其生成的氫鍵能吸附溶液中的帶正電的鐵離子、色素及其他有機(jī)雜質(zhì)，故能使土霉素濾液的色澤和質(zhì)量有所提高。樹(shù)脂在氫氧化鈉溶液中又氫

20、型變成納型，失去氫鍵的活性，能使其吸附的色素和雜質(zhì)解離出來(lái)，再經(jīng)酸作用仍能回復(fù)活性，可重復(fù)使用。現(xiàn)多采用板框式過(guò)濾機(jī)。 2.2.4沉淀結(jié)晶 經(jīng)預(yù)處理過(guò)的濾液加入堿化劑調(diào)pH至等電點(diǎn)，使之沉淀結(jié)而從濾液中分離。通常使用氨水(含2-3%NaHSO3或Na2CO3及尿素)，既節(jié)約成本，又能起到抗氧化脫色作用，效果較好。條件控制為pH4.5-4.6，28-30℃、結(jié)晶通常需要2小時(shí)。目前通常采用連續(xù)結(jié)晶法。經(jīng)旋風(fēng)分離，離心送至干燥。 2.2.5干燥 物料經(jīng)粉碎后，通常采用旋風(fēng)干燥機(jī)干燥，并經(jīng)除塵可得到最終產(chǎn)物。 砂土孢子 斜面孢子 孢子培養(yǎng) 36.5℃ 4-5天 種子培

21、養(yǎng) 30℃ 38h 0.65v/v/m 一級(jí)種子培養(yǎng)液 種子擴(kuò)大培養(yǎng) 30℃ 48h 1.0v/v/m 二級(jí)種子培養(yǎng)液 發(fā)酵 30℃ 194h 1：2.0v/v/m 補(bǔ)加液氨 濕晶體 旋風(fēng)干燥 土霉素堿成品 發(fā)酵液 酸化 2.3%g/ml草酸調(diào)pH1.75-1.85 ZnSO4 0.18% 黃血鹽0.23% 酸化液 稀釋 200%v/v 稀釋液 板框過(guò)濾 濾液 樹(shù)脂脫色 122-2樹(shù)脂 脫色液 結(jié)晶 12%氨水 調(diào)pH4.5-4.6 28-30℃ 結(jié)晶液 分離洗滌 用濾后水淋洗再甩干 2.3 土霉素生產(chǎn)總工藝流程圖

22、 2.4相關(guān)工藝的改進(jìn) 盡管現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝已較為成熟，但是相關(guān)的工藝改進(jìn)仍在繼續(xù)，主要在以下幾個(gè)方面： 在結(jié)晶工藝中，為縮短結(jié)晶時(shí)間，提高結(jié)晶設(shè)備的利用率，通過(guò)研究結(jié)晶過(guò)程中影響晶型的各種因素，改進(jìn)了發(fā)酵液預(yù)處理、結(jié)晶工藝。結(jié)果表明，在控制發(fā)酵液酸化pH值1.95-2.05、黃血鹽鈉加量0.3%、黃血鹽鈉和硫酸鋅配比3：2、結(jié)晶溫度等條件，找到了一個(gè)較為適宜的發(fā)酵液預(yù)處理和結(jié)晶工藝，在結(jié)晶時(shí)間僅為47min 的情況下，可明顯改善土霉素晶型，使晶體粒度分布均勻，產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量得到進(jìn)一步提高[1]。 在酸化提取工藝中，最佳酸化條件為：pH值控

23、制在1.43左右，黃血鹽鈉的用量控制在發(fā)酵液體積的0. 35%時(shí)得到土霉素效價(jià)最高，為5102U/g[2]。 在脫色吸附的過(guò)程中，改變樹(shù)脂的高徑比，可以提高鏟平的色澤[3]。 目前，也有報(bào)道稱(chēng)通過(guò)復(fù)合誘變(經(jīng)饑餓培養(yǎng)、52FU、UV、咖啡因復(fù)合誘變處理)的方法得到新的菌株，再用含高磷酸鹽的培養(yǎng)基定向篩選, 得到高產(chǎn)突變菌株遺傳特性穩(wěn)定，代謝特性?xún)?yōu)于出發(fā)菌株，經(jīng)57m3發(fā)酵罐生產(chǎn)驗(yàn)證, 生產(chǎn)穩(wěn)定, 低效價(jià)罐批減少59.5%，在磷酸鹽濃度提高到0.04%～0.05% 時(shí)，統(tǒng)計(jì)一年的正常罐批平均發(fā)酵效價(jià)比對(duì)照菌株提高5.76%[4]。 第三章 物料衡算 3.1霉素提取工段物料衡算 年產(chǎn)

24、800t/a(成品含量：99%)，工作日335天，則日產(chǎn)量 G2=8000.99/335=2.364t/d 提取基本工藝參數(shù) 名稱(chēng) 參數(shù) 名稱(chēng) 參數(shù) 脫色崗位收率 99.24% 發(fā)酵液效價(jià) 35000u/mL 結(jié)晶干燥崗位收率 86% 濾液效價(jià) 11000u/mL 過(guò)濾崗位收率 116% 母液效價(jià) 1370u/mL 總收率 99% 濕晶體含水量 30% 發(fā)酵液密度 1.58kg/L 酸化液中草酸含量 2.3% g/mL 濾液密度 1.02kg/L 酸化加黃血鹽量 0.25% g/mL 20%氨水密度 0.92kg/L 酸化

25、加硫酸鋅量 0.18% g/mL 氨水加量 12% 成品含水量 1.5% 脫色保留時(shí)間 30-50分鐘 酸化加水量 230%v/v 濾液通過(guò)樹(shù)脂罐的線速度控制在0.001-0.002m/s 土霉素提取操作工藝參數(shù)一覽表 名稱(chēng) 反應(yīng)時(shí)間( τ + τ、)/h 裝料系數(shù)φ 酸化稀釋 4 0.70 結(jié)晶 8 0.70 3.1.1干燥工段 干燥 濕晶體 含水量ω130% 干晶體 含水量ω21.5% G1(1-ω1)=G2*(1-ω2) G1(1-30%)=2.364*(1

26、-1.5%) G1=3.326t 濕晶體效價(jià)=G2Ud=2.364*109*1000=2.364*1012U 發(fā)酵 稀釋 過(guò)濾 發(fā)酵液 濾液 菌絲 2.3%草酸 0.25%黃血鹽 0.18%ZnSO4 200%v/vH2O 3.1.2酸化稀釋過(guò)濾工段 板框過(guò)濾收率η1=116%，脫色收率η2=99.24%，干燥潔凈收率η3=86%，總收率η=99%。 脫色液效價(jià)=2.3641012U/86%=2.749*1012U 濾液效價(jià)=2.7491012U/99.24%=2.770*1012U

27、 稀釋液效價(jià)=2.7701012U/116%=2.388*1012U 忽略該過(guò)程損失，菌絲體帶走的效價(jià)不計(jì) (m發(fā)酵液+ v發(fā)酵液(2.3%+0.25%+0.18%)+200% v發(fā)酵液ρ水)116%=m濾液+m菌絲 35000v發(fā)酵液116%=2.749*1012U m發(fā)酵液= v發(fā)酵液ρ發(fā)酵液 m濾液=2.7701012U /11000U/mlρ濾液 將數(shù)據(jù)帶入以上方程得 解得 v發(fā)酵液=67.71m3 m發(fā)酵液=107.0t m菌絲=26.49t m濾液=256.8t 則加入草酸m=67.71m31062.3%=1.557t 加入黃血鹽m

28、=67.71m31060.25%=0.1693t 加入ZnSO4 m=67.71m31060.18%=0.1218t 加入水V水=230%v發(fā)酵液=155.7m3 V稀釋液=223.4 m3 3.1.3沉淀結(jié)晶工段 沉淀結(jié)晶 脫色液 12%NH3 母液 濕晶體 假設(shè)該過(guò)程體積不變，損失效價(jià)全部由母液帶走 效價(jià)平衡 2.7491012U=1370U/mLV+2.364*1012U V=281.0m3 加入NH3體積=281.012%=33.72 m3 加入NH3質(zhì)量=33.

29、721030.92=31.02t 由此可得提取過(guò)程的物料衡算表 進(jìn)料量 出料量 輸入物質(zhì)名稱(chēng) 含量 質(zhì)量 輸出物質(zhì)名稱(chēng) 含量 質(zhì)量 發(fā)酵液 35000U/mL 107.0t 菌絲體 26.49t 草酸 2.3%g/mL 1.557t 母液 1370U/mL 281.0 m3 黃血鹽 0.25% g/mL 0.1693t 干晶體 1000 U/mg 2.364t ZnSO4 0.18% g/mL 0.1218t 水 155.7 m3 NH3 12% 31.02t 總進(jìn)入 2.3

30、88*1012U 總出料 2.364*1012U 3.2土霉素發(fā)酵工段物料衡算 3.2.1計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 設(shè)計(jì)年產(chǎn)量M = 800t/a(成品含量：99%)，成品效價(jià)Ud = 1000U/mg，年平均發(fā)酵水平Uf = 35000U/mg，年工作日m =335 d/a。 發(fā)酵基礎(chǔ)工藝參數(shù) 土霉素的發(fā)酵周期T為184小時(shí)，輔助時(shí)間為10小時(shí)， 發(fā)酵中罐周期為44小時(shí)，輔助時(shí)間4小時(shí) 發(fā)酵周期為35小時(shí)，輔助時(shí)間3小時(shí) 接種比為20%，液體損失率為15% 大罐一個(gè)發(fā)酵周期內(nèi)所需全料的量為：32m3 大罐一個(gè)發(fā)酵周期內(nèi)所需稀料的量為：17m3 逃液、蒸發(fā)、取樣、放罐損失總計(jì)

31、為總料液的15% 大、中、小罐通氣量分別為2.0、1.5、0.65(每分鐘內(nèi)單位體積發(fā)酵液通入的空氣的量) 氨氮的利用情況，培養(yǎng)20-40小時(shí)，每4小時(shí)補(bǔ)一次,每次10-15L，控氨水平在45mg/100mL以上 培養(yǎng)基配比： 小罐 中罐 大罐 全料 稀料 組成 配比（%） 配比（%） 配比（%） 配比（%） 配比（%） 黃豆餅粉 3.0 2.5 3.0 3.5 3.0 淀粉 2.5 2.5 8.0 6.5 3.0 氯化鈉 0.4 0.36 0.2 0.4 碳酸鈣 0.6 0.4 1.1 0.4 0.4 磷酸二

32、氫鉀 0.005 0.003 磷酸氫二鉀 0.005 0.003 植物油 4 2.67 0.4 1 3.2.2大罐的物料衡算 發(fā)酵罐 二級(jí)種子液 培養(yǎng)基 蒸汽帶入水量 全料量 稀料量 液氨 發(fā)酵液 液體損失率為15% 設(shè)發(fā)酵開(kāi)始的培養(yǎng)基體積為V，蒸汽帶入的水量按20%計(jì) 加入氨水體積 培養(yǎng)20-40小時(shí)，每4小時(shí)補(bǔ)一次，共6次，每次15L，共計(jì)90L，0.09 m3 由體積衡算 (V20%+V20%+V+32+17+0.09)(1-15%)= v發(fā)酵液 v發(fā)酵液=67.71m3 V=2

33、1.83m3 則加入的二級(jí)種子液體積=21.8320%=4.366 m3 蒸汽帶入水量=21.8320%=4.366m3 全料量=32m3 其中：黃豆餅粉=323.5%=1.12t 淀粉=326.5%=2.08t 碳酸鈣=320.4%=0.128t 稀料量=17 m3 其中：黃豆餅粉=173%=0.51t 淀粉=173%=0.51t 氯化鈉=170.4%=0.068t 碳酸鈣=170.4%=0.068t 植物油=171%=0.17t 培養(yǎng)基21.83m3 其中：黃豆餅粉=21

34、.833%=0.6549t 淀粉=21.838%=1.746t 氯化鈉=21.83*0.2%=0.04366t 碳酸鈣=21.831.1%=0.2401t 植物油=21.831%=0.2183t 由此得三級(jí)罐物料衡算表 進(jìn)料量 出料量 進(jìn)入物質(zhì)名稱(chēng) 含量 質(zhì)量/體積 產(chǎn)出物質(zhì)名稱(chēng) 含量 質(zhì)量/體積 二級(jí)種子液 20% 4.366m3 發(fā)酵液 35000U/ml 67.71m3 蒸汽帶入水量 4.366m3 損失 11.94m3 培養(yǎng)基 21.83m3 黃豆餅粉 3%

35、 0.67t 淀粉 8% 1.79t 氯化鈉 0.2% 0.048t 碳酸鈣 1.1% 0.25t 植物油 1% 0.22t 全料量 32 m3 黃豆餅粉 3.5% 1.12t 淀粉 6.5% 2.08t 碳酸鈣 0.4% 0.128t 稀料量 17 m3 黃豆餅粉 3% 0.51t 淀粉 3% 0.51t 氯化鈉 0.4% 0.068t 碳酸鈣 0.4%

36、0.068t 植物油 1% 0.17t 氨水 0.09 m3 總 79.65m3 總 79.65 m3 發(fā)酵罐 一級(jí)種子液 培養(yǎng)基 蒸汽帶入水量 二級(jí)種子液 液體損失率為15% 接種損失15% 3.2.3中罐的物料衡算 設(shè)發(fā)酵開(kāi)始的培養(yǎng)基體積為V，蒸汽帶入的水量按20%計(jì) (V20%+V20%+V)(1-15%)= V二級(jí)種子液 V二級(jí)種子液(1-15%)=V三級(jí)接種量 V三級(jí)接種量=4.366m3 V二級(jí)種子液=5.136m3 V=4.316m3

37、 則加入的一級(jí)種子液=4.31620%=0.8272 m3 蒸汽帶入水量=4.31620%=0.8272 m3 加入的培養(yǎng)基體積=4.316 m3 其中：黃豆餅粉=4.3162.5%=0.1078t 淀粉=4.3162.5%=0.1090t 氯化鈉=4.3160.36%=0.01553t 碳酸鈣=4.3160.4%=0.01726t 磷酸二氫鉀=4.3160.003%=0.1294kg 磷酸氫二鉀=4.3160.003%=0.1294kg 植物油=4.3162.67%=0.1152t 由此可以得到二級(jí)發(fā)酵的物料衡算表

38、 進(jìn)料量 出料量 進(jìn)料物質(zhì)名稱(chēng) 含量 質(zhì)量/體積 出料物質(zhì)名稱(chēng) 含量 質(zhì)量/體積 一級(jí)種子液 20% 0.8272 m3 二級(jí)種子液 5.136 m3 蒸汽帶入水量 0.8272 m3 損失 0.8344m3 培養(yǎng)基 4.316 m3 黃豆餅粉 2.5% 0.1078t 淀粉 2.5% 0.1090t 氯化鈉 0.36% 0.01553t 碳酸鈣 0.4% 0.01726t 磷酸二氫鉀 0.003% 0.1294kg 磷酸氫二鉀 0.00

39、3% 0.1294kg 植物油 2.67% 0.1152t 總 5.970m3 總 5.970m3 發(fā)酵罐 斜面孢子 培養(yǎng)基 蒸汽帶入水量 一級(jí)種子液 液體損失率為15% 接種損失15% 3.2.4小罐的物料衡算 設(shè)發(fā)酵開(kāi)始的培養(yǎng)基體積為V，蒸汽帶入的水量按20%，斜面孢子體積忽略不計(jì) (V20%+V)(1-15%)= V一級(jí)種子液 V一級(jí)種子液(1-15%)=V二級(jí)接種量 V二級(jí)接種量=0.8272 m3 V=0.9541m3 則 蒸汽帶入水量=0.954120%=0.1908m3

40、加入的培養(yǎng)基體積=0.9541 m3 其中：黃豆餅粉=0.95413%=28.62kg 淀粉=0.95412.5%=23.85kg 氯化鈉=0.95410.4%=3.816kg 碳酸鈣=0.95410.6%=5.724kg 磷酸二氫鉀=0.95410.005%=0.04771kg 磷酸氫二鉀=0.95410.005%=0.04771kg 植物油=0.95414%=38.16kg 由此可以得到一級(jí)發(fā)酵的物料衡算表 進(jìn)料量 出料量 進(jìn)料物質(zhì)名稱(chēng) 含量 質(zhì)量/體積 出料物質(zhì)名稱(chēng) 含

41、量 質(zhì)量/體積 蒸汽帶入水量 0.1908m3 一級(jí)種子液 0.9732m3 培養(yǎng)基 0.9541m3 損失 0.1717m3 黃豆餅粉 3.0% 28.62kg 淀粉 2.5% 23.85kg 氯化鈉 0.4% 3.816kg 碳酸鈣 0.4% 5.724kg 磷酸二氫鉀 0.005% 0.04771kg 磷酸氫二鉀 0.005% 0.04771kg 植物油 4% 38.16kg 總 1.145 m3 總 1.145

42、 m3 第四章 設(shè)備選型 4.1 工藝計(jì)算依據(jù) 滿足《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》(1998年修訂)中有關(guān)設(shè)備選型的要求，根據(jù)該廠生產(chǎn)特點(diǎn)，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量為前提，充分利用公司現(xiàn)有的符合GMP要求的設(shè)備。 4.2土霉素工藝設(shè)備計(jì)算 4.2.1發(fā)酵罐 4.2.1.1三級(jí)發(fā)酵罐 V0=67.71m3根據(jù)《味精工業(yè)手冊(cè)》中提供的發(fā)酵罐參數(shù)，選取公稱(chēng)容積為100m3的發(fā)酵罐，實(shí)際體積為102 m3，裝料系數(shù)0.8，發(fā)酵周期194h。 故選取7臺(tái)發(fā)酵罐。 其主要參數(shù)如下表 公稱(chēng)容積VN 罐內(nèi)徑 D/mm 圓筒高 Hm/mm 封頭高 h0/mm

43、 罐體總高H/mm 不計(jì)上封頭容積 全容積V0 攪拌器直徑Di/mm 攪拌轉(zhuǎn)速n /r/min 電機(jī)功率N /kw 100 m3 3400 10000 900 11800 96.4 m3 102 m3 950 150 132 4.2.1.2二級(jí)種子罐 取公稱(chēng)容積10m3的罐，實(shí)際體積10.9m3。接種比為20%，則每個(gè)大罐需要接種量100m3*0.2=20m3，考慮接種損失為15%。則需要二級(jí)種子液體積23.5m3，7個(gè)罐共需要164.5 m3，二級(jí)種子罐發(fā)酵周期48/24=2天，是大罐的1/4，則每個(gè)種子罐發(fā)酵周期需要產(chǎn)生41.1 m3，考慮裝料系數(shù)為

44、0.8，即需要容積為51.375 m3，因此，需要二級(jí)種子罐51.375/10.9=4.713臺(tái)，故取證選5臺(tái)。 4.2.1.3一級(jí)種子罐 取公稱(chēng)容積5m3的發(fā)酵罐，全容積6.27 m3。每臺(tái)二級(jí)種子罐的接種量為10m3*0.2=2m3，考慮接種損失為15%。則需要一級(jí)種子液體積2.35m3，則5臺(tái)二級(jí)罐供需11.75 m3，一級(jí)種子的發(fā)酵周期為38/24=1.58天，近似認(rèn)為2天與中罐相同，則每個(gè)一級(jí)罐周期需要生產(chǎn)11.75m3，考慮裝料系數(shù)0.8，即需要容積為14.69m3，因此，需要二級(jí)種子罐14.69/6.27=2.34臺(tái)，故取證選3臺(tái)。 4.2.2補(bǔ)料罐 全料罐

45、 每罐三級(jí)發(fā)酵需要32m3的全料，且有7個(gè)發(fā)酵罐均連續(xù)操作，考慮裝料系數(shù)為0.7，327/0.7=320 m3故選用公稱(chēng)容積為100m3的儲(chǔ)罐，故選取4個(gè)全料罐。 稀料罐 每個(gè)三級(jí)發(fā)酵罐需要17 m3的稀料，且有7個(gè)發(fā)酵罐均連續(xù)操作，考慮裝料系數(shù)為0.7，177/0.7=170 m3故選取公稱(chēng)容積為100 m3的儲(chǔ)罐2個(gè)。 4.2.3通氨罐 每罐三級(jí)發(fā)酵需要0.09m3的液氨，且有7個(gè)發(fā)酵罐均連續(xù)操作，考慮裝料系數(shù)為0.7，0.097/0.7=0.9 m3，故選取公稱(chēng)容積為1m3的罐一個(gè) 4.2.4酸化罐 儲(chǔ)酸罐 每天產(chǎn)生1大罐發(fā)酵液共67.71m3，酸化工程中加入

46、草酸1.557t，二水合草酸密度為1.653kg/L，則可推算出體積為0.9419m3，考慮裝料系數(shù)為0.7，實(shí)際體積為1.346 m3，則選擇公稱(chēng)容積為2.5m3的儲(chǔ)液罐即可滿足生產(chǎn)要求。酸化稀釋共需4小時(shí)，屬間歇操作，因此一個(gè)罐可以滿足8大罐的需要，即每天工作4小時(shí)。 酸化罐 酸化罐中包含原料發(fā)酵液和加入的酸液，總體為68.65m3，考慮到裝料系數(shù)為0.7，則實(shí)際需要的罐體積為98.07m3，因此，選用1個(gè)公稱(chēng)容積為100m3的酸化罐即可滿足生產(chǎn)要求。 4.2.5稀釋罐 在稀釋的過(guò)程中加入兩倍體積的水，使得酸化液的體積變?yōu)?06.0m3，考慮裝料系數(shù)為0.7，則實(shí)際

47、需要的罐體積為294.3m3，因此，選取公稱(chēng)容積為100m3的罐3個(gè)，可滿足每天生產(chǎn)一批的要求。 4.2.6板框過(guò)濾機(jī) 處理液密度=26.49t/206 m3=0.1286t/m3，處理時(shí)間取30min，板框壓濾機(jī)處理能力，M=4120.1286=52.98t，因此選用如下設(shè)備，因考慮到兩級(jí)脫色，故選2臺(tái)： 型號(hào) 過(guò)濾面積/m2 濾板數(shù)量/pcs 濾框面積/m2 最大工作壓力/MPa 處理能力/t 質(zhì)量/t Larox-PF 96 96 16 96 1.6 70 73 4.2.7脫色罐 脫色保留時(shí)間30-50分鐘，取40min，液通過(guò)樹(shù)脂罐的線速

48、度控制在0.001-0.002m/s，取0.0015m/s，則物料在罐內(nèi)停留的距離即0.0015*40*60=3.6m，考慮裝料系數(shù)0.7，則3.6/0.7=5.14m，因此選取罐體高度超過(guò)5.14m的罐即可。因此，選取公稱(chēng)容積50m3的儲(chǔ)液罐，其罐內(nèi)部圓筒高度為6m。 4.2.8 液氨儲(chǔ)罐 加入的液氨體積為34.08m3，考慮裝料系數(shù)為0.7，實(shí)際需要體積為48.69m3，則選用公稱(chēng)容積為50m3的儲(chǔ)液罐即可滿足要求，結(jié)晶時(shí)間為8小時(shí)，屬間歇操作，則每天只一次，因此只需1個(gè)罐。 4.2.9結(jié)晶罐 采用三級(jí)連續(xù)結(jié)晶，設(shè)三級(jí)罐的總體積為V V/(V處理量

49、/24)>8 V處理量281 m3，則V>94 m3 為了晶核的形成和形成晶體的飽滿，三級(jí)罐應(yīng)依次由小到大 則分別選擇 公稱(chēng)容積為5m3 10m3 100m3的三個(gè)罐串聯(lián)即可滿足要求。 4.2.10干燥器 每天生產(chǎn)濕晶體重量3.326t，干晶體重量2.364t，則須除去水分0.962t，每小時(shí)處理量為0.962/24=40.08kg，因此選用蒸發(fā)水分為50kg/h的脈沖旋風(fēng)式氣流干燥器，具體參數(shù)見(jiàn)下表 型號(hào) 蒸發(fā)水分/(kg/h) 裝機(jī)功率/kw 占地面積/m2 高度/m XQG50 50 7 17 8 4.3車(chē)間設(shè)備一覽表 設(shè)備名稱(chēng)

50、 所屬車(chē)間 數(shù)量 型號(hào) 一級(jí)發(fā)酵罐 發(fā)酵車(chē)間 7 公稱(chēng)容積100 m3 φ3400 二級(jí)發(fā)酵罐 發(fā)酵車(chē)間 5 公稱(chēng)容積10m3 φ1800 三級(jí)發(fā)酵罐 發(fā)酵車(chē)間 3 公稱(chēng)容積5m3 φ1500 通氨罐 發(fā)酵車(chē)間 1 公稱(chēng)容積1m3 φ900 補(bǔ)料罐(全料罐) 發(fā)酵車(chē)間 4 公稱(chēng)容積100 m3 φ3400 補(bǔ)料罐(稀料罐) 發(fā)酵車(chē)間 2 公稱(chēng)容積100 m3 φ3400 酸化反應(yīng)罐 酸化過(guò)濾車(chē)間 1 公稱(chēng)容積100 m3 φ3400 酸化儲(chǔ)罐 酸化過(guò)濾車(chē)間 1 公稱(chēng)容積2.5m3

51、 φ1200 稀釋罐 酸化過(guò)濾車(chē)間 3 公稱(chēng)容積100 m3 φ3400 板框過(guò)濾機(jī) 酸化過(guò)濾車(chē)間 2 Larox-PF 96 過(guò)濾面積96m2 脫色罐 脫色結(jié)晶車(chē)間 1 公稱(chēng)容積50 m3 φ3400 液氨儲(chǔ)罐 脫色結(jié)晶車(chē)間 1 公稱(chēng)容積50 m3 φ3400 結(jié)晶罐 脫色結(jié)晶車(chē)間 3 公稱(chēng)容積分別為5m3、10m3、100m3 旋風(fēng)干燥器 干燥車(chē)間 1 XQG50，蒸發(fā)水分50kg/h 第五章 管道設(shè)計(jì) 5.1 管路計(jì)算方法 發(fā)酵生產(chǎn)的各階段物料主要靠管道來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，管道安裝設(shè)計(jì)的好壞，關(guān)系到生產(chǎn)操作

52、的正常進(jìn)行及生產(chǎn)費(fèi)用，是設(shè)計(jì)中重要的組成部分。 5.1.1 最佳經(jīng)濟(jì)管徑的求取 通常在某一輸量下，投資總額隨管徑變化的曲線必有極小值存在，即存在使投資總額最低的管徑，經(jīng)營(yíng)費(fèi)用主要由兩種類(lèi)型的費(fèi)用組成：一類(lèi)費(fèi)用隨管徑的變化與曲線的變化趨勢(shì)相仿。如管線設(shè)備折舊、稅金、管理及維修等費(fèi)用，它們是按投資總額提成一定比例計(jì)算的。另一類(lèi)費(fèi)用是隨管徑的增大而減少。如能耗費(fèi)等，這是因?yàn)樵谝欢ㄝ斄肯拢軓皆酱?，流體越容易流動(dòng)，即動(dòng)力消耗越小的緣故。對(duì)于某一輸量，總費(fèi)用(投資總額與經(jīng)營(yíng)總費(fèi)用之和)最低的管徑叫做最佳管徑D，該輸量即是最佳管徑D所對(duì)應(yīng)的經(jīng)濟(jì)輸量，此時(shí)管內(nèi)流速即為經(jīng)濟(jì)流速。 5.1.2利用

53、液體流速計(jì)算管徑 管徑的計(jì)算主要又流速確定，通常狀態(tài)下流速范圍如下 流體的種類(lèi)及情況 常用流速范圍/(m/s) 流體的種類(lèi)及情況 常用流速范圍 /(m/s) 水及一般流體 1-3 飽和水蒸氣 粘度較大的液體 0.5-1 <800KPa 40-60 低壓氣體 8-15 <300KPa 20-40 易燃易爆低壓氣體 <8 過(guò)熱水蒸氣 30-50 壓力較高氣體 15-25 真空操作下氣體 <10 5.2土霉素工藝管路設(shè)計(jì) 5.2.1發(fā)酵罐(三級(jí)罐)的接管設(shè)計(jì) 5.2.1.1通氣管 大罐的通氣量為2.0v/v/m(0.1MPa，2

54、0℃)，體積為102 m3，通風(fēng)量 折算到工作狀態(tài)(0.1MPa，30℃)下的風(fēng)量 取風(fēng)速v=25m/s，則通風(fēng)管截面積 通風(fēng)管徑 故選用不銹鋼焊接鋼管取φ4505，其內(nèi)徑440mm>420mm。 5.2.1.2輸液管 1)排料管 發(fā)酵罐裝料102m3，發(fā)酵液體積67.71 m3，2h之內(nèi)排空，物料體積流量 發(fā)酵液流速取v=1m/s，排料管截面積 管徑 取不銹鋼焊接鋼管φ1305，其內(nèi)徑120mm>112mm，適用。 2)進(jìn)液管 ①種子液 二級(jí)種子液4.366，半小時(shí)之內(nèi)接種完畢，則物料的體積

55、流量。 發(fā)酵液流速取v=1m/s，排料管截面積 管徑 取不銹鋼焊接鋼管φ705，其內(nèi)徑60mm>55.59mm，適用。 ②補(bǔ)全料輸液管 全料液32m3，184小時(shí)之內(nèi)補(bǔ)料完畢，則物料的體積流量。 發(fā)酵液流速取v=1m/s，排料管截面積 管徑 取不銹鋼焊接鋼管φ121.5，其內(nèi)徑9mm>7.84mm，適用。 ③補(bǔ)稀料輸液管 稀料液17m3，184小時(shí)之內(nèi)補(bǔ)料完畢，則物料的體積流量。 發(fā)酵液流速取v=1m/s，排料管截面積 管徑

56、 取不銹鋼焊接鋼管φ121.5，其內(nèi)徑9mm>5.72mm，適用。 ④通氨管 液氨共0.09m3，20-40h內(nèi)補(bǔ)6次，平均每次補(bǔ)十分鐘，共計(jì)耗時(shí)1h， 則物料的體積流量。 發(fā)酵液流速取v=1m/s，排料管截面積 管徑 取不銹鋼焊接鋼管φ121.5，其內(nèi)徑9mm>5.64mm，適用。 5.2.2酸化設(shè)備的流體輸送 酸化液進(jìn)料管即采用發(fā)酵液的排空管不銹鋼焊接鋼管φ1305。 酸化液排出的體積近似認(rèn)為與發(fā)酵液相等，即67.71m3，酸化罐裝料102m3，發(fā)酵液體積67.71 m3，2h之內(nèi)排空，物料體積流量 發(fā)酵

57、液流速取v=1m/s，排料管截面積 管徑 取不銹鋼焊接鋼管φ1305，其內(nèi)徑120mm>109.5mm，適用。 5.2.3稀釋設(shè)備的流體輸送 稀釋罐進(jìn)料管即采用酸化罐的排空管不銹鋼焊接鋼管φ1305 稀釋液的體積為223.4m3，采用三個(gè)酸化罐，即每個(gè)罐內(nèi)液體的體積為74.47m3，裝料102m3，2h之內(nèi)排空，物料體積流量 發(fā)酵液流速取v=1m/s，排料管截面積 管徑 取不銹鋼焊接鋼管φ1305，其內(nèi)徑120mm>112mm，適用。 5.2.4板框過(guò)濾設(shè)備的輸送 進(jìn)入板框過(guò)濾機(jī)的管道與稀釋液流出的管道

58、相同，不銹鋼焊接鋼管φ1305. 經(jīng)板框過(guò)濾后，由濾液效價(jià)可知體積為256.8 m3，處理時(shí)間30min 物料體積流量 發(fā)酵液流速取v=1m/s，排料管截面積 管徑 故選用不銹鋼焊接鋼管取φ4505，其內(nèi)徑440mm>430mm。 5.2.5脫色工段的流體輸送 進(jìn)入脫色罐的管道與板框過(guò)濾流出的管道相同，不銹鋼焊接鋼管φ4505。 流出脫色罐的管道V=279.1 m3，操作時(shí)間為40min， 物料體積流量 發(fā)酵液流速取v=1m/s，排料管截面積 管徑 故選用不銹鋼焊接鋼

59、管取φ4505，其內(nèi)徑440mm>385mm。 5.2.6結(jié)晶過(guò)程的流體輸送 液氨的輸送 需要加入的液氨體積為33.72m3，結(jié)晶的停留時(shí)間為8小時(shí)，物料體積流量 發(fā)酵液流速取v=1m/s，排料管截面積 管徑 取不銹鋼焊接鋼管φ482.5，其內(nèi)徑43mm>39mm，適用 結(jié)晶罐之間的流體輸送 結(jié)晶總處理體積為279.1 m3，結(jié)晶的停留時(shí)間為8小時(shí)，物料體積流量 發(fā)酵液流速取v=1m/s，排料管截面積 管徑 取不銹鋼焊接鋼管φ1305，其內(nèi)徑120mm>111mm，適用。 5.3管道

60、匯總表 由此可以的到所有車(chē)間的管路總表 管道名稱(chēng) 所屬車(chē)間 管道材料 管徑/mm 管壁厚/mm 發(fā)酵罐通氣管 發(fā)酵車(chē)間 不銹鋼焊接鋼管 450 5 種子罐進(jìn)液管 發(fā)酵車(chē)間 不銹鋼焊接鋼管 70 5 排料管 發(fā)酵車(chē)間 不銹鋼焊接鋼管 130 5 補(bǔ)全料輸液管 發(fā)酵車(chē)間 不銹鋼焊接鋼管 12 1.5 補(bǔ)稀料輸液管 發(fā)酵車(chē)間 不銹鋼焊接鋼管 12 1.5 通氨管 發(fā)酵車(chē)間 不銹鋼焊接鋼管 12 1.5 酸化液進(jìn)料管 酸化稀釋車(chē)間 不銹鋼焊接鋼管 130 5 酸化液出料管 酸化稀釋車(chē)間 不銹鋼焊接鋼管 13

61、0 5 稀釋液進(jìn)料管 酸化稀釋車(chē)間 不銹鋼焊接鋼管 130 5 稀釋液出料管 酸化稀釋車(chē)間 不銹鋼焊接鋼管 130 5 板框過(guò)濾進(jìn)料管 酸化稀釋車(chē)間 不銹鋼焊接鋼管 130 5 板框過(guò)濾出料管 酸化稀釋車(chē)間 不銹鋼焊接鋼管 450 5 脫色罐進(jìn)料管 過(guò)濾結(jié)晶車(chē)間 不銹鋼焊接鋼管 450 5 脫色罐出料管 過(guò)濾結(jié)晶車(chē)間 不銹鋼焊接鋼管 450 5 液氨輸送管 過(guò)濾結(jié)晶車(chē)間 不銹鋼焊接鋼管 48 2.5 結(jié)晶罐輸液管 過(guò)濾結(jié)晶車(chē)間 不銹鋼焊接鋼管 130 5 第六章 車(chē)間布置設(shè)計(jì) 6.1 車(chē)間布置基本要求

62、 ①最大限度地滿足工藝生產(chǎn)包括設(shè)備維修的要求。 ②有效地利用車(chē)間建筑面積(包括空間)和土地。 ③要為車(chē)間的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)合理以及節(jié)能等要求創(chuàng)造條件。 ④考慮其他專(zhuān)業(yè)對(duì)本車(chē)間布置的要求。 ⑤要考慮車(chē)間的發(fā)展和廠房的擴(kuò)建。 ⑥車(chē)間中所采取的勞動(dòng)保護(hù)、防腐、防火、防毒、防爆及安全衛(wèi)生等措施是否符合要求。 ⑦本車(chē)間與其他車(chē)間在總平面圖上的位置合理，力求使它們之間輸送管線最短，聯(lián)系最快 ⑧考慮建設(shè)地區(qū)的氣象、地質(zhì)、水文等條件。 ⑨人流物流不能交錯(cuò)。 6.2 車(chē)間的組成 車(chē)間按照工藝過(guò)程分為三個(gè)工序，即種子制備、配料的消毒和發(fā)酵及發(fā)酵產(chǎn)物的分離提純?nèi)糠?，故?chē)間由種子制備區(qū)，配料區(qū)

63、、發(fā)酵區(qū)、輔助工藝區(qū)及人凈更衣區(qū)組成。 車(chē)間的區(qū)域布置按工藝流程及工序來(lái)劃分，合理布置，充分考慮到發(fā)酵車(chē)間的自然通風(fēng)，和自然采光措施。遵循操作方便、生產(chǎn)安全、維修便利、布局美觀的原則。 本車(chē)間屬于戊類(lèi)廠房，其中更衣室、變電間的局部為丙類(lèi)，衛(wèi)生的等級(jí)屬3、4級(jí)。 6.3車(chē)間的總體布局 見(jiàn)后附圖紙 第七章 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)的生產(chǎn)規(guī)模800噸/年的土霉素車(chē)間，其中成品含量：98%，年產(chǎn)量M = 800t/a，成品效價(jià)Ud = 1000U/mg，年平均發(fā)酵水平Uf = 35000U/mg，年工作日m =330d/a。 本次設(shè)計(jì)主要涉及到土霉素發(fā)酵生產(chǎn)的具體工藝流程，即由龜裂鏈絲菌(s

64、treptomyces rimosus)發(fā)酵得到，并以草酸(或部分鹽酸替代草酸)作酸化劑調(diào)節(jié)發(fā)酵液pH值，利用黃血鹽鈉和硫酸鋅作凈化劑生成普魯士藍(lán)沉淀協(xié)同去除Fe3+及高分子雜質(zhì)，再經(jīng)122-2樹(shù)脂脫色，調(diào)節(jié)pH至4.6晶得干燥到土霉素成品。主要工藝包括三級(jí)發(fā)酵、酸化、過(guò)濾、脫色、結(jié)晶、干燥等，并確定了各個(gè)車(chē)間的工藝流程圖。物料衡算主要包括三級(jí)發(fā)酵工段衡算及分離提取工段的物料衡算；對(duì)于設(shè)備進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，對(duì)主要設(shè)備的規(guī)格和臺(tái)數(shù)做以確定，并進(jìn)行了管路的選擇和管線的布置，最后進(jìn)行了5個(gè)工藝車(chē)間的布置。 設(shè)計(jì)中借鑒了實(shí)際相關(guān)發(fā)酵車(chē)間的布置，設(shè)計(jì)為3層車(chē)間，共安裝7個(gè)三級(jí)發(fā)酵罐、5個(gè)二級(jí)發(fā)酵罐、3個(gè)一

65、級(jí)發(fā)酵罐及相關(guān)補(bǔ)料設(shè)備；提取車(chē)間包括酸化罐、稀釋罐、板框過(guò)濾機(jī)、脫色罐、結(jié)晶罐、干燥器等設(shè)備，在合理利用現(xiàn)有設(shè)備的條件下，使廠房滿足工廠設(shè)計(jì)的基本要求。 總體說(shuō)來(lái)，該設(shè)計(jì)能滿足工廠的生產(chǎn)要求，并且做到操作方便、生產(chǎn)安全、維修便利、布局美觀。 第八章 參考文獻(xiàn) [1]. 田彩霞, 趙建強(qiáng). 土霉素結(jié)晶工藝改進(jìn)的研究[J]. 中國(guó)抗生素雜志, 2006, 31(3): 178-180. [2]. 李永麗. 土霉素酸化提取工藝的研究[J]. 內(nèi)蒙古石油化工, 2009(11): 6-7. [3]. 張玉鈞, 劉晶, 呂兵, 等. 土霉素提煉工藝的改進(jìn)[J]. 黑龍江醫(yī)藥, 1995, 8

66、(1): 18-19. [4]. 邊艷青, 李保榮, 石振華, 等. 耐磷酸鹽土霉素菌株選育和發(fā)酵的研究[J]. 中國(guó)抗生素雜志, 2003, 28(8): 456-458. [5]. 于信令. 味精工業(yè)手冊(cè)[M]. 中國(guó)輕工業(yè)出版社, 北京, 1995. [6]. JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭. [7]. 楊祖榮. 化工原理[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社, 北京, 2000. [8]. 中國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限公司. 化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 第三版, 化學(xué)工業(yè)出版社, 北京, 2003. [9]. 金國(guó)淼. 干燥器[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社, 北京, 2008. [10]. 康永. 液體過(guò)濾與過(guò)濾介質(zhì)[ M]. 化學(xué)工業(yè)出版社, 北京, 2008. 36