年產(chǎn)660噸土霉素淀粉發(fā)酵工段工藝設(shè)計 海南大學(xué)材化學(xué)院生物工廠設(shè)計

1、海南大學(xué)2010生物工程專業(yè)生物工程課程設(shè)計說明書海南大學(xué)生物工程專業(yè)生物工程課程設(shè)計說明書題 目：660t/a土霉素淀粉發(fā)酵工段工藝設(shè)計 學(xué) 號： 20100412310001 姓 名： 陳國平 年 級： 2010級 指導(dǎo)教師： 王新廣 完成日期： 2013 年 06 月 20 日 生物工藝課程設(shè)計任務(wù)書一、課程設(shè)計的性質(zhì)與目的生物工程課程設(shè)計是一門以生物工藝學(xué)、生物工程設(shè)備以及相關(guān)科學(xué)理論和工程技術(shù)為基礎(chǔ)的、綜合性與實踐性很強的應(yīng)用性工程訓(xùn)練。課程設(shè)計旨在加強學(xué)生對本課程及相關(guān)課程理論及專業(yè)知識的理解和掌握，訓(xùn)練并提高其在理論計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計、工程繪圖、資料文獻查閱、運用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范及計算

2、機應(yīng)用等方面的能力；同時，為其它專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計（論文）奠定良好的基礎(chǔ)。二、課程設(shè)計要點1、確定生產(chǎn)工藝流程和工藝條件按照給定的設(shè)計任務(wù)，查閱有關(guān)資料、文獻，搜集必要的技術(shù)資料，工藝參數(shù)和數(shù)據(jù)，進行生產(chǎn)方法的選擇，工藝流程與工藝條件的確定。選擇、確定的原則主要有：合法性；技術(shù)先進性和成熟可靠性；經(jīng)濟合理性；安全性；結(jié)合實際情況。2、就設(shè)計題目、確定的生產(chǎn)方法和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行產(chǎn)品生產(chǎn)過程的總物料衡算，列出物料衡算表。3、 繪制工藝流程圖（1）要求以圖解的形式表示出：設(shè)備形象示意圖、大小及相互位置與距離，定性地標(biāo)出物料去向，連接的管線，泵、閥門、電機的位置。（2）物料用粗實線，設(shè)備、管線用細

3、實線。（3）列出設(shè)備一覽表。三、時間分配與計劃進度1、設(shè)計期限1.5周2、時間分配 指導(dǎo)教師講解設(shè)計原則與程序，布置設(shè)計任務(wù) 0.5天 查閱資料，擬定工藝流程、制定方案、熟悉了解和掌握設(shè)計原理 2天 物料衡算 1.5天 繪制設(shè)計圖 2天 整理編寫設(shè)計說明書 2天 合計 8天（1.5周）目 錄摘要1引言1第一章 土霉素概述2第二章 土霉素的發(fā)酵工藝流程32.1土霉素發(fā)酵工藝流程圖（見附圖）32.2土霉素發(fā)酵工藝流程介紹32.2.1孢子的制備32.2.2種子制備42.2.3發(fā)酵培養(yǎng)基介紹42.2.4發(fā)酵4第三章 物料衡算53.1總物料衡算53.1.1原始資料53.1.2總物料衡算63.2設(shè)備衡算7

4、3.2.1大罐的物料衡算73.2.2中罐的物料衡算93.2.3小罐的物料衡算123.3酸化稀釋過濾工序物料衡算153.5 干燥工序物料衡算17第四章 設(shè)備選型184.1 工藝計算依據(jù)184.2土霉素工藝設(shè)備計算184.2.1發(fā)酵罐184.2.2補料罐194.2.3通氨罐194.2.4酸化罐194.2.5稀釋罐204.2.6板框過濾機204.2.7脫色罐204.2.8 液氨儲罐204.2.9結(jié)晶罐204.2.10干燥器214.3發(fā)酵車間設(shè)備一覽表214.4離心泵選型及管徑214.5管道設(shè)計選型224.5.1通氣管224.5.2輸液管23第五章 安全生產(chǎn)及“三廢”處理255.1安全生產(chǎn)255.2廢

5、水處理255.3廢氣的處理265.4廢渣的處理26參考文獻26致謝27發(fā)酵車間設(shè)備一覽表28年產(chǎn)660噸土霉素發(fā)酵工段工藝設(shè)計摘要土霉素又稱為地霉素或氧四環(huán)素，英文名稱 Terramycin (Oxytetracycline)。屬于抗菌素的一種，對多種球菌和桿菌有抗菌作用，對立克次體和阿米巴病原蟲也有抑制作用，用來治療上呼吸道感染胃腸道感染斑疹傷寒恙蟲病等，現(xiàn)今主要用于畜禽藥及飼料添加劑。土霉素是一個典型的利用生物工程技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品，生產(chǎn)工藝涉及種子培養(yǎng)、發(fā)酵、提取、過濾、脫色、結(jié)晶、離心和干燥等重要的單元操作和工程概念。經(jīng)過對土霉素生產(chǎn)中的各個工段進行學(xué)習(xí)，了解到生產(chǎn)過程所需的設(shè)備以及應(yīng)該掌

6、握的單元操作。本文對土霉素生產(chǎn)的發(fā)酵工段進行的重點研究和介紹，通過物料守恒的計算，編寫了實習(xí)論文并繪制物料流程圖以及設(shè)備一覽表。關(guān)鍵詞：土霉素；生產(chǎn)工藝；物料流程；發(fā)酵引言本設(shè)計為年產(chǎn)660t/a土霉素淀粉發(fā)酵工段工藝設(shè)計。土霉素原料藥在市場競爭中的最大優(yōu)勢是價格低廉，因此，多年來它大量用于畜禽藥及飼料添加劑。在眾多抗生素品種中，價格最低的土霉素今后將會在我國被廣泛運用，現(xiàn)如今主要生產(chǎn)企業(yè)主要是赤峰制藥、石家莊華署制藥、山西星火制藥等，產(chǎn)量約占世界的25%，隨著產(chǎn)量不斷下降，土霉素出口價格也隨之降低。在國內(nèi)市場，土霉素除了作為上產(chǎn)強力霉素的原料外，主要用于禽獸藥物以及飼料添加劑、臨床用藥微乎其

7、微。在發(fā)達國家，土霉素基本不再使用，發(fā)達國家畜牧業(yè)中用的也是純度高無菌土霉素。我國生產(chǎn)的土霉素大多為抵擋產(chǎn)品，因此對土霉素工藝的研究與創(chuàng)新凸顯重要。第一章 土霉素概述 土霉素是抗生素類藥物，具有廣譜抗菌作用，主要用于立克次體病支原體肺炎，衣原體感染。土霉素 是通過生物合成得到的廣譜抗生素，目前國內(nèi)土霉素提取工藝為用草酸(或磷酸)做酸化劑調(diào)節(jié)pH值，利用黃血鹽-硫酸鋅作凈化劑協(xié)同去除蛋白質(zhì)等高分子雜質(zhì)，然后用122-2樹脂脫色進一步凈化土霉素濾液，最后調(diào)pH至4.8左右結(jié)晶得到土霉素堿產(chǎn)品。 中文名： 土霉素 英文名： Oxytetracycline 化學(xué)名： (4s,4R，5S，5R，6S，1

8、2S）N-4-二甲胺基-1，4，4，5，5，6,11，12-八氫，5，6，12，12- 六羥基-6-甲基-1，11-二氧代并四苯-2-甲酰胺。 分子式： C22H24N2O9 分子量： 460.0 理化性質(zhì)： 土霉素是由龜裂鏈絲菌產(chǎn)生的，屬于放線菌中的鏈霉菌屬，它們具有發(fā)育 良好的菌絲體，菌絲體分支，無隔膜，直徑約0.41.0米，長短不一，多核。菌絲體有營養(yǎng)菌絲、氣生菌絲和孢子絲之分，孢子絲再形成分生孢子。而龜裂鏈絲菌的菌落灰白色，后期生褶皺，成龜裂狀。菌絲成樹枝分支，白色，孢子灰白色，柱形。淡黃色的結(jié)晶性或無定形粉末，無臭；在日光下顏色變暗，在堿性溶液中破壞失效。在乙醇中微溶,在水中極微溶解

9、，在稀酸和稀堿中溶解。土霉素是四環(huán)類抗生素，其在結(jié)構(gòu)上含有四并苯的基本母核，隨環(huán)上取代基的不同或位置的不同而構(gòu)成不同種類的四環(huán)素類抗生素。其結(jié)構(gòu)和命名如上圖。第二章 土霉素的發(fā)酵工藝流程2.1土霉素發(fā)酵工藝流程圖（見附圖）砂土孢子斜面孢子孢子培養(yǎng)36.5 4-5天種子培養(yǎng)30 38h 0.65v/v/m一級種子培養(yǎng)液種子擴大培養(yǎng)30 48h 1.0v/v/m二級種子培養(yǎng)液發(fā)酵30 194h 1：2.0v/v/m 補加液氨濕晶體旋風(fēng)干燥土霉素堿成品發(fā)酵液酸化2.3%g/ml草酸調(diào)pH1.75-1.85ZnSO4 0.18% 黃血鹽0.23%酸化液稀釋200%v/v稀釋液板框過濾濾液樹脂脫色122

10、-2樹脂 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 2.2土霉素發(fā)酵工藝流程介紹2.2.1孢子的制備這是發(fā)酵工序的開端，是一個重要環(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)過純種和生產(chǎn)能力的檢驗，符合規(guī)定的才能用來制備種子。保藏在砂土管或冷凍干燥管仲的菌種經(jīng)無菌手續(xù)接入又麩皮、瓊脂和水組成的斜面培養(yǎng)基中，在36.5-36.8、50%相對濕度的條件下培養(yǎng)4-5天，挑選菌落正常的孢子作為種子。在孢子制備的過程中，蒸餾水中可適當(dāng)添加0.005%MgSO4、0.01%KH2PO4及0.015%(NH4)2HPO4，

11、避免水質(zhì)波動對孢子質(zhì)量的影響，還可以縮短孢子的成熟期。2.2.2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時可以移入下一級罐。移入發(fā)酵罐時pH6.0，效價在800u/ml左右。種子罐級數(shù)是在指制備種子需逐級擴大培養(yǎng)的次數(shù)，一般根據(jù)種子的生長特性、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種子罐擴大培養(yǎng)。2.2.3發(fā)酵培養(yǎng)基介紹培養(yǎng)基是供微生物生長繁殖和合成各種代謝產(chǎn)

12、物所需要的按一定比例配制的多種營養(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、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、無機鹽及金屬離子、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)計采用淀粉作為碳源，發(fā)酵相對容易控制。由于在發(fā)酵過程中二氧化碳的不斷產(chǎn)生，加上培養(yǎng)基中有很多有機氮源含有蛋白質(zhì)，因此在發(fā)酵罐內(nèi)會產(chǎn)生大量泡沫，如不嚴(yán)加控制，就會產(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。2.2.4發(fā)

13、酵這一過程的目的主要是為了使微生物分泌大量的抗生素。發(fā)酵開始前，有關(guān)設(shè)備和培養(yǎng)基必須先經(jīng)過滅菌，后接入種子。接種量一般為20%。發(fā)酵周期一般為194小時。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時開始通氨，培養(yǎng)20-40小時，每4小時補一次，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入總糖，一般在100小時前殘?zhí)强刂?.0%-5.0%，100小時-150小時控制3.5%-4.0%，150小時至放罐前6小時控制在3.0%。在整個過程中，需要不斷通氣和攪拌，維持一定的罐溫和罐壓，并隔一段時間取樣進行生化分析和無菌試驗，觀察代謝變

14、化、抗生素產(chǎn)生情況和有無雜菌污染。第三章 物料衡算3.1總物料衡算3.1.1原始資料成品效價Ud = 1000單位/毫克 年平均發(fā)酵水平Uf = 35000單位/毫升 年工作日m = 300 d/a 1、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，輔助時間為10小時，發(fā)酵中罐周期為44小時，輔助時間4小時發(fā)酵周期為35小時，輔助時間3小時接種比為20%，液體損失率為15%大罐一個發(fā)酵周期內(nèi)所需全料的量為：32m3大罐一個發(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

15、的利用情況，培養(yǎng)20-40小時，每4小時補一次,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3.02.53.03.53.0淀粉2.52.58.06.53.0氯化鈉0.40.360.20.4碳酸鈣0.60.41.10.40.4磷酸二氫鉀0.0050.003磷酸氫二鉀0.0050.003植物油42.670.412、提取基本工藝參數(shù)名稱參數(shù)名稱參數(shù)脫色崗位收率99.24%發(fā)酵液效價35000u/ml結(jié)晶干燥崗位收率86%濾液效價11000u/ml過濾崗位收率116%母液效價1370u/ml總收率99

16、%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/ml20%氨水密度0.92kg/L酸化加硫酸鋅量0.18% g/ml氨水加量12%成品含水量1.5%脫色保留時間30-50分鐘酸化加水量230%v/v濾液通過樹脂罐的線速度控制在0.001-0.002m /s3.土霉素提取操作工藝參數(shù)一覽表名稱反應(yīng)時間( + 、)/h裝料系數(shù)酸化稀釋40.70結(jié)晶80.703.1.2總物料衡算純品土霉素的量：66099% =653.4t/a日產(chǎn)量：653.4/300= 2.18 t/d效價：653.41091000 =6.531

17、014 單位/a土霉素的生產(chǎn)過程總收率為99%則發(fā)酵時的總效價：6.531014/99% =6.601014 單位/a發(fā)酵液的效價：35000單位/ml發(fā)酵液的體積：6.601014/35000 =1.871010 ml =1.87104 m33.2設(shè)備衡算3.2.1大罐的物料衡算每天發(fā)酵液的體積：1.87104/300=62.33 m3/d每天損失的體積：62.3315%/（1-15%）=11 m3/d加入氨水體積：培養(yǎng)20-40小時，每4小時補一次，每天共6次，每次15L，共計90L，既0.09 m3/d大罐一個發(fā)酵周期內(nèi)所需全料的量：32 m3 ，則一天內(nèi)所需全料：32/(194/24)

18、=3.96 m3/d大罐一個發(fā)酵周期內(nèi)所需稀料的量:17 m3 ，則一天內(nèi)所需稀料料：17/(194/24)=2.10 m3/d設(shè)發(fā)酵開始的培養(yǎng)基體積為V，蒸汽帶入的水量按20%計由體積衡算(V20%+V20%+V+3.96+2.10+0.09) (1-15%)= v發(fā)酵液=62.33m3/d得培養(yǎng)基體積V為47.98m3/d則加入的二級種子液體積：47.9820%=9.60 m3/d蒸汽帶入水量：47.6820%=9.60m3/d因此，每天所需培養(yǎng)基組成的量如下：黃豆餅粉：47.683%+3.963.5%+2.103%= 1.632m3/d 淀粉：47.688%+3.966.5%+2.103

19、%= 4.016m3/d 氯化鈉：47.680.2%+2.100.4%= 0.1038m3/d 碳酸鈣：47.681.1%+3.960.4%+2.100.4%=0.5487m3/d 植物油：47.680.4%+2.101%= 0.2117m3/d 配料水：47.68-1.632-4.016-0.1038-0.5487-0.2117=41.17m3/d表1 三級發(fā)酵物料衡算表進入發(fā)酵罐的量離開發(fā)酵罐的量項目體積（m3/d)體積（m3/周期)項目體積（m3/d)體積（m3/周期)二級種子液9.6077.60發(fā)酵液62.33503.8蒸汽帶入水量9.6077.60損失10.7086.50培養(yǎng)基47.

20、68385.41全料量3.9632.01稀料量2.1016.98氨水0.090.73總量73.03590.3總量73.03590.3表2 三級發(fā)酵培養(yǎng)基的組成項目體積（m3/d)體積（m3/周期）黃豆餅粉1.63213.19淀粉4.01632.46氯化鈉0.10380.8391碳酸鈣0.54874.435植物油0.21171.711配水量41.17332.8總47.68385.4發(fā)酵罐73.03m3/d二級種子液9.60 m3/d 培養(yǎng)基47.68m3/d蒸汽帶入水量9.60 m3/d全料量3.96 m3/d稀料量2.10 m3/d液氨0.09 m3/d發(fā)酵液62.33 m3/d液體損失率為1

21、5%10.70 m3/d培 養(yǎng) 基黃豆餅粉1.632m3 /d淀粉4.016m3 /d氯化鈉0.1038m3 /d碳酸鈣0.5487m3 /d植物油0.2117m3/d配料水41.17m3 /d3.2.2中罐的物料衡算設(shè)發(fā)酵開始的培養(yǎng)基體積為V，蒸汽帶入的水量按20%計，由體積衡算：(V20%+V20%+V)(1-15%)= V二級種子液V二級種子液(1-15%)= V二級種子液=9.60m3/dV二級種子液=9.60/0.85=11.29得培養(yǎng)基體積V為9.49 m3則加入的一級種子液：9.4920%=1.898m3/d蒸汽帶入水量：11.2120%=1.898m3/d液體損失15%11.2

22、90.15=1.693m3/d接種損失15% 1.898/(1-15%)-1.898=0.3349m3/d 總損失量=液體損失+接種損失1.693+0.3349=2.028m3/d因此，每天所需培養(yǎng)基組成的量如下：黃豆餅粉：9.492.5%=0.2373m3/d淀粉：9.492.5%=0.2373m3/d氯化鈉：9.490.36%=0.03416 m3/d碳酸鈣：9.490.4%=0.03796 m3/d磷酸二氫鉀：9.490.003%=0.0002847 m3/d磷酸二氫鉀：9.490.003%=0.0002847 m3/d植物油：9.492.67%=0.2534 m3/d配料水： 9.49

23、-0.2373-0.2373-0.03416-0.03796-0.0002847-0.0002847-0.2534=8.689 m3/d 表3 二級發(fā)酵物料衡算表（周期為48h即2d）進入發(fā)酵罐的量離開發(fā)酵罐的量項目體積（m3/d)體積（m3/周期)項目體積（m3/d)體積（m3/周期)一級種子液1.8983.796二級種子液11.2926.68 帶入水量1.8983.796損失2.0284.056培養(yǎng)基9.4918.98總量13.2926.57總量13.2926.57表4 二級發(fā)酵培養(yǎng)基的組成項目體積（m3/d)體積（m3/周期）黃豆餅粉0.23730.4746淀粉0.23730.4746氯

24、化鈉0.034160.06832碳酸鈣0.037960.07592植物油0.25340.5068配水量8.68917.38磷酸二氫鉀0.00028470.0005694磷酸氫二鉀0.00028470.0005694總9.4918.98發(fā)酵罐13.29m3/d一級種子液1.898 m3/d培養(yǎng)基9.49 m3/d蒸汽帶入水量1.898 m3/d二級種子液11.29m3/d液體損失15% 1.693m3/d接種損失15% 0.3349 m3/d黃豆餅粉0.2373 m3 /d氯化鈉0.03416 m3 /d碳酸鈣0.03796 m3 /d植物油0.2534 m3/d配料水8.689m3 /d磷酸二

25、氫鉀0.0002847m3 /d磷酸氫二鉀0.0002847m3 /d培 養(yǎng) 基3.2.3小罐的物料衡算設(shè)發(fā)酵開始的培養(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，由體積衡算：(V20%+V)(1-15%)= V一級種子液V一級種子液(1-15%)= V一級種子液=1.898m3/d得培養(yǎng)基體積V為2.189m3/d則 蒸汽帶入水量:2.18920%=0.4378m3/d液體損失15%2.2330.15=0.3349m3/d接種損失15% 2.18920%15%=0.06567 m3/d 總損失量=液體損失+接種損失0.3349+0.06567=0.4006m3/d因此，每天所需

26、培養(yǎng)基組成的量如下：黃豆餅粉：2.1893%=0.06567 m3/d淀粉：2.1892.5%=0.05473m3/d氯化鈉：2.1890.4%=0.008756m3/d碳酸鈣：2.1890.6%=0.01313 m3/d磷酸二氫鉀：2.1890.005%=0.0001095 m3/d磷酸氫二鉀：2.1890.005%=0.0001095m3/d植物油：2.1894%=0.08756 m3/d配料水：2.189-0.06567-0.05473-0.008756-0.01313-0.0001095-0.0001095-0.08756=1.959 m3/d表5 一級發(fā)酵物料衡算表（周期38/24=

27、1.58d）進入發(fā)酵罐的量離開發(fā)酵罐的量項目體積（m3/d)體積（m3/周期)項目體積（m3/d)體積（m3/周期)培養(yǎng)基2.1893.459一級種子液2.2333.528帶入水量0.43780.6917損失0.39410.6227總量2.6274.150總量2.6274.150表6 一級培養(yǎng)基的組成（周期38/24=1.58d）項目體積（m3/d)體積（m3/周期）黃豆餅粉0.065670.1038 淀粉0.054730.08647氯化鈉0.0087560.01383碳酸鈣0.013130.02075植物油0.087560.1383配水量1.9593.095磷酸二氫鉀0.00010950.0

28、001730磷酸氫二鉀0.00010950.0001730總2.1893.458蒸汽帶入水量0.4378 m3/d培養(yǎng)基2.189 m3/d發(fā)酵罐2.627 m3/d一級種子液2.233 m3/d斜面孢子液體損失15% 0.3349m3/d接種損失15% 0.06567 m3/d總損失=0.3349+0.06567=0.4006 黃豆餅粉0.06567m3 /d淀粉0.05473m3 /d氯化鈉0.008756 m3 /d碳酸鈣0.01313 m3 /d植物油0.08756 m3/d配料水1.959m3 /d磷酸二氫鉀0.0001095m3 /d磷酸氫二鉀0.0001095m3 /d培 養(yǎng) 基

29、 3.3酸化稀釋過濾工序物料衡算發(fā)酵液效價：35000u/ml 濾液效價：11000u/ml 由效價守恒得濾液的體積：62.33106350001.16/11000106=230.05 m3濾液：230.051031.02=234.65t 每天/ t 草酸：62.331032.3%10-3= 1.43黃血鹽：62.331030.75%10-3= 0.467硫酸鋅：62.331030.18%10-3= 0.11水：62.332.3= 143.36發(fā)酵液：62.331031.58= 98.48總： 243.85表3-3 酸化稀釋過濾工藝物料衡算表酸化過濾前酸化過濾后項目質(zhì)量（t/d）質(zhì)量(t/周期

30、)項目質(zhì)量（t/d）質(zhì)量(t/周期)）草酸1.4311.56濾液234.651896.75黃血鹽0.4673.77菌絲9.2074.37硫酸鋅0.110.89水143.361158.83發(fā)酵液98.48796.05總量243.851971.12總量243.851971.12酸 化 稀 釋 過 濾草 酸 1.43 t/d黃血鹽0.467t/d硫酸鋅0.11t/d水143.36t/d發(fā)酵液 98.48t/d菌絲 9.20t/d濾液234.65t/d3.4脫色結(jié)晶工序物料衡算母液效價：1370u/ml 氨水加量：12%由效價守恒得母液體積：62.331063500099.24%116%（1-86%）

31、/1370106=256.64 m3氨水：234.6512%=28.16t濕晶體：3.53t/d母液：234.65+28.16-3.53=259.28t/d表3-2 脫色提取工序物料衡算表脫色提取前脫后色提取項目質(zhì)量（t/d）質(zhì)量(t/周期)項目質(zhì)量（t/d）質(zhì)量(t/周期)濾液234.651896.75母液259.282095.84氨水28.16227.63濕晶體3.5328.54總量262.812124.38總量362.812124.38脫色提取濾 液234.65t/d氨 水28.16t/d母 液259.28t/d濕晶體3.53t/d3.5 干燥工序物料衡算干晶體重：660（1-1.5%

32、）=650.1t/a濕晶含水量：W1=30%/(1-30%) =0.43干晶含水量：W2=1.5%/(1-1.5%) =0.02應(yīng)除去的水分：650.1（0.43-0.02）=266.54 t/a濕晶體的量：650.1+266.54 =916.64 t/a表3-1 干燥工序物料衡算表干燥前干燥后項目質(zhì)量t/a質(zhì)量t/d項目質(zhì)量t/a質(zhì)量t/d濕晶體的量916.643.05干晶體的量650.12.17除去的水分266.540.88總量916.643.05總量916.643.05濕晶體3.05t/d干 燥干晶體2.17t/d水分0.88t/d第四章 設(shè)備選型4.1 工藝計算依據(jù) 滿足藥品生產(chǎn)質(zhì)量管

33、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，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗，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)備計算4.2.1發(fā)酵罐三級發(fā)酵罐 V0=62.33m3根據(jù)味精工業(yè)手冊中提供的發(fā)酵罐參數(shù)，選取公稱容積為100m3的發(fā)酵罐，實際體積為102 m3，裝料系數(shù)0.8，發(fā)酵周期194h。故選取7臺發(fā)酵罐。其主要參數(shù)如下表公稱容積VN罐內(nèi)徑D/mm圓筒高Hm/mm封頭高h0/mm罐體總高H/mm不計上封頭容積全容積V0攪拌器直徑Di/mm攪拌轉(zhuǎn)速n/r/min電機功率N/kw100 m33400100009001180096.4 m3102

34、 m3950150132二級種子罐取公稱容積10m3的罐，實際體積10.9m3。接種比為20%，則每個大罐需要接種量100m30.2=20m3，考慮接種損失為15%。則需要二級種子液體積23.2m3，7個罐共需要1642.4m3，二級種子罐發(fā)酵周期48/24=2天，是大罐的1/4，則每個種子罐發(fā)酵周期需要產(chǎn)生40.6m3，考慮裝料系數(shù)為0.8，即需要容積為50.75 m3，因此，需要二級種子罐50.75/10.9=4.656臺，故取證選5臺。一級種子罐 取公稱容積5m3的發(fā)酵罐，全容積6.27 m3。每臺二級種子罐的接種量為10m30.2=2m3，考慮接種損失為15%。則需要一級種子液體積2.

35、32m3，則5臺二級罐供需11.6 m3，一級種子的發(fā)酵周期為38/24=1.58天，近似認為2天與中罐相同，則每個一級罐周期需要生產(chǎn)11.6m3，考慮裝料系數(shù)0.8，即需要容積為14.5m3，因此，需要二級種子罐14.5/6.27=2.31臺，故取證選3臺。4.2.2補料罐全料罐 每罐三級發(fā)酵需要32m3的全料，且有7個發(fā)酵罐均連續(xù)操作，考慮裝料系數(shù)為0.7，327/0.7=320 m3故選用公稱容積為100m3的儲罐，故選取4個全料罐。稀料罐 每個三級發(fā)酵罐需要17 m3的稀料，且有7個發(fā)酵罐均連續(xù)操作，考慮裝料系數(shù)為0.7，177/0.7=170 m3故選取公稱容積為100 m3的儲罐2

36、個。4.2.3通氨罐 每罐三級發(fā)酵需要0.09m3的液氨，且有7個發(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，故選取公稱容積為1m3的罐1個4.2.4酸化罐儲酸罐每天產(chǎn)生1大罐發(fā)酵液共62.33m3，酸化工程中加入草酸1.43t，二水合草酸密度為1.653kg/L，則可推算出體積為0.8651m3，考慮裝料系數(shù)為0.7，實際體積為1.236 m3，則選擇公稱容積為2.5m3的儲液罐即可滿足生產(chǎn)要求。酸化稀釋共需4小時，屬間歇操作，因此一個罐可以滿足8大罐的需要，即每天工作4小時。酸化罐 酸化罐中包含原料發(fā)酵液和加入的酸液，總體為66.42m3，考慮到裝料系數(shù)為0.

37、7，則實際需要的罐體積為94.88m3，因此，選用1個公稱容積為100m3的酸化罐即可滿足生產(chǎn)要求。4.2.5稀釋罐 在稀釋的過程中加入兩倍體積的水，使得酸化液的體積變?yōu)?86.9m3，考慮裝料系數(shù)為0.7，則實際需要的罐體積為267.1m3，因此，選取公稱容積為100m3的罐3個，可滿足每天生產(chǎn)一批的要求。4.2.6板框過濾機 處理液密度=24.96t/206 m3=0.1212t/m3，處理時間取30min，板框壓濾機處理能力，M=4120.1212=49.93t，因此選用如下設(shè)備，因考慮到兩級脫色，故選2臺：型號過濾面積/m2濾板數(shù)量/pcs濾框面積/m2 最大工作壓力/MPa處理能力/

38、t質(zhì)量/tLarox-PF 969616961.670734.2.7脫色罐脫色保留時間30-50分鐘，取40min，液通過樹脂罐的線速度控制在0.001-0.002m/s，取0.0015m/s，則物料在罐內(nèi)停留的距離即0.00154060=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5.14m的罐即可。因此，選取公稱容積50m3的儲液罐，其罐內(nèi)部圓筒高度為6m。4.2.8 液氨儲罐 加入的液氨體積為28.16m3，考慮裝料系數(shù)為0.7，實際需要體積為40.23m3，則選用公稱容積為50m3的儲液罐即可滿足要求，結(jié)晶時間為8小時，屬間歇操作，則每天只一次，因此

39、只需1個罐。 4.2.9結(jié)晶罐采用三級連續(xù)結(jié)晶，設(shè)三級罐的總體積為V V/(V處理量/24)8 V處理量281 m3，則V94 m3 為了晶核的形成和形成晶體的飽滿，三級罐應(yīng)依次由小到大 則分別選擇 公稱容積為5m3 10m3 100m3的三個罐串聯(lián)即可滿足要求。4.2.10干燥器每天生產(chǎn)濕晶體重量3.05t，干晶體重量2.17t，則須除去水分0.88t，每小時處理量為0.962/24=36.67kg，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)見下表型號蒸發(fā)水分/(kg/h)裝機功率/kw占地面積/m2高度/mXQG505071784.3發(fā)酵車間設(shè)備一覽表設(shè)備名稱所屬車間數(shù)

40、量型號一級發(fā)酵罐發(fā)酵車間7公稱容積100 m3 3400二級發(fā)酵罐發(fā)酵車間5公稱容積10m3 1800三級發(fā)酵罐發(fā)酵車間3公稱容積5m3 1500通氨罐發(fā)酵車間1公稱容積1m3 900補料罐(全料罐)發(fā)酵車間4公稱容積100 m3 3400補料罐(稀料罐)發(fā)酵車間2公稱容積100 m3 34004.4離心泵選型及管徑查化工流體流動與傳熱得知，黏度較大的流體流速一般為0.51m/s，本設(shè)計取流速為0.8m/s，已知板框壓濾機的進液口為50mm。所以進液體積流量為：設(shè)一臺離心泵對應(yīng)4臺板框壓濾機輸送液體，所以選取離心泵的數(shù)量為2臺。則離心泵的總流量：管徑： 所以選取公稱直徑為100mm的PVC管輸

41、送液體物料。根據(jù)廠方設(shè)置情況，濾液貯罐和壓濾機的相對高度差約為8m，總管路長度約為30m，依據(jù)湍流摩擦系數(shù)的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式，求的；要求輸送量為22.6m3/h，查化工工藝設(shè)計手冊得知公稱直徑為100m的PVC管件的內(nèi)徑為110；輸送液體密度1010kg/m3，操作壓力為0.7MPa，流速為0.8m/s。壓頭損失， 揚程， 解得，根據(jù)流量從防腐蝕泵系列中選取型號為100F-92A，其性能參數(shù)如下表：流量m3/h揚程m轉(zhuǎn)數(shù)r/min軸功率kW效率%允許吸上真空度/m葉輪外徑/mm94.380296025.4684256表中數(shù)據(jù)來源化工流體流動與傳熱。由于所輸送液體的密度大于水的密度，所以需要核算泵所需

42、的軸功率， 從泵的性能參數(shù)可以看出泵所提供的功率大于輸送液體所需功率，所選離心泵符合要求。4.5管道設(shè)計選型4.5.1通氣管 大罐的通氣量為2.0v/v/m(0.1MPa，20)，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4505，其內(nèi)徑440mm420mm，適用。4.5.2輸液管（1）排料管發(fā)酵罐裝料102m3，發(fā)酵液體積62.33m3，2h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1305，其內(nèi)徑120mm105mm，適用。 （2）進液管 種子液

43、二級種子液9.60，半小時之內(nèi)接種完畢，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1005，其內(nèi)徑90mm82.42mm，適用。 補全料輸液管 全料液32m3，184小時之內(nèi)補料完畢，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121.5，其內(nèi)徑9mm7.84mm，適用。 補稀料輸液管 稀料液17m3，184小時之內(nèi)補料完畢，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121.5，其內(nèi)徑9mm5.72mm，適用。 通氨管 液氨共0.09m3，20-40h內(nèi)補6次，平均每次補十分鐘，共

44、計耗時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121.5，其內(nèi)徑9mm5.64mm，適用。 由此可以的到所有發(fā)酵車間的管路總表管道名稱所屬車間管道材料管徑/mm管壁厚/mm發(fā)酵罐通氣管發(fā)酵車間不銹鋼焊接鋼管4505種子罐進液管發(fā)酵車間不銹鋼焊接鋼管1005排料管發(fā)酵車間不銹鋼焊接鋼管1305補全料輸液管發(fā)酵車間不銹鋼焊接鋼管121.5補稀料輸液管發(fā)酵車間不銹鋼焊接鋼管121.5通氨管發(fā)酵車間不銹鋼焊接鋼管121.5第五章 安全生產(chǎn)及“三廢”處理一個先進的生產(chǎn)工藝，必須同時認真考慮和妥善解決溶劑回收和三廢處理等問題。相對而言，化學(xué)制藥工廠使用的溶劑品

45、種多、數(shù)量大，如果不予以回收，不僅使原料的消耗量大，產(chǎn)品成本增高，也會影響到工人的勞動保護和安全。5.1安全生產(chǎn)在許多化學(xué)合成藥的生產(chǎn)中，大多使用易燃、易爆、有毒的溶劑、原料和中間體。因此在工藝路線評價和選擇的過程中必須考慮安全生產(chǎn)和環(huán)境保護問題。安全生產(chǎn)和環(huán)境保護考慮以下幾個方面：（1）不用或少用易燃、易爆、有毒的溶劑、原料、中間體；（2）對于必須使用的有毒物質(zhì)，必須進行安全試驗研究方案的設(shè)計；（3）對三廢進行初步的了解，制定綜合利用和處理方法的初步方案。5.2廢水處理廢水主要來源于生產(chǎn)廢水、實驗室廢水和實驗動物廢水生物制品及制藥行業(yè)在生產(chǎn)、科研、檢驗等過程中，排出的廢水可能含有致病性細菌、病毒、其它微生物、化學(xué)污染物及放射性同位素等有害污染物。而這些污染物有極大的危害性，故廢水如不進行嚴(yán)格消毒處理便直接排放，將污染水資源、惡化生態(tài)環(huán)境，且可能引起傳染病的流行，嚴(yán)重影響人類的健康。5.3廢氣的處理按所含