通用式發(fā)酵罐

1、第一章 發(fā)酵車間設備的選型一， 酵罐的設計谷氨酸發(fā)酵屬于好氧型發(fā)酵，因此均用機械攪拌通風發(fā)酵罐進行生產。現在主要根據設計工廠的年產量以及工藝計算，考慮到生產管理操作占地面積以及后續(xù)工程的配套方面，并通過對功率消耗利用率的分析。本設計采用公稱容積200立方米帶有機械通風式發(fā)酵罐。 ，發(fā)酵罐型的設計 1， 罐直徑D 選高徑比1：2 即 D/H = 1/2 由 2 H=2D 取D=5m 則 V=196.25m3 2，封頭 發(fā)酵罐的封頭有碟型和橢圓型兩種。橢圓型封頭中的曲率半徑變化是連續(xù)的，其中應力是均勻的，因而在同樣條件下，橢圓型封頭產生的應力比碟型小，但制造困難。綜合考慮本設計采用碟型封頭。 由化

2、工設備機械設計基礎，得： D=5000mm h1= 1240mm h2 =60mm M=1.0748D2=26.87m2 V0=0.1227 D3 =15.34m3,發(fā)酵罐的容積：公稱容積 指圓柱部分和底料容積之和 V公稱= V+ V0=196.25+15.34=211.59 m3罐的總容積V總= V+2 V0=226.93 m3罐的容積裝料系數0.773 V= 0.773V總=175.42 m3高度罐體高度h0= H+=10000+=12600 mm=12.6 m圓筒高度 H=10 m表面積圓柱的內表面積 M1=3.14=157 m2罐的總表面積M=210.74 m23，罐壁厚的設計 發(fā)酵罐

3、在使用過程中，其內部承受一定的壓力，如滅菌蒸汽壓力，運轉時的保壓，攪拌時的震動及裝液負荷等，同時考慮到各接管口的影響 罐體應有一定的強度?，F取在過程中承受的最大壓力0.4Mpa(表壓)作為設計壓力。罐圓柱體部分壁厚，可有下式計算 其中：Pc ：罐壓 Di ：罐徑 ：許用應力 ：焊縫系數、=16 mm 封頭壁厚標準碟型封頭，參考化工設備機械設計基礎第201頁4，支座大型發(fā)酵罐由于重量大以及要求運轉穩(wěn)定，故采用裙式支座直接裝在基礎上。裙座為圓筒型，其內徑與罐內徑相等。群做筒體與罐封頭應采用全焊縫對接連續(xù)焊裙座，底座高度現取600 m m二， 冷卻裝置的確定1， 冷卻裝置形式的確定 采用列管式換熱器

4、熱負荷 m3則總熱負荷106W傳熱溫度的計算一般取醪液溫度T=32-33，本設計取33，因發(fā)酵為33-34， 考慮到近年氣溫普遍升高，現采用地下水。冷卻水進口溫度10，出口20，則平均溫度 傳熱系數的確定罐內發(fā)酵液的傳熱膜系數 發(fā)酵液的性質103 Kg/ m3 N=210-3PaS Re=1.53106得發(fā)酵罐內發(fā)酵液傳熱膜系數為 3.76103W/ m2K總傳熱面積的計算由總傳熱系數1/K=0.00195 得 K=512W/ m2則傳熱面積為1.53106/13.74512=217.5 m2三， 攪拌器的設計1.攪拌器直徑的選擇通常取d/D=1/31/4 （見化工工藝設計613頁）先取d/D

5、=0.3 則攪拌器直徑d為 1.5m攪拌器的安裝尺寸：盤徑di=3/4d葉徑d=0.3 D=1500葉高H=0.2d=300 葉炫長 L=0.25d=375弧長 r=0.375d=562.5 葉距 y=D=502，攪拌轉速的確定 通常攪拌器葉端圓周線速度 V=38m/s 本設計選用的渦輪式攪拌器取 V=7 m/s 則轉速 取903，攪拌器的尺寸層數的確定 取3層間距的確定m=3 d=1.5m H0=12.6m H=10m 裝液高度8.3m攪拌器應位于發(fā)酵罐筒體底部0.8d ，即1.2 m ，距液面0.81d即1.21.5 m 故S= 取3m4，攪拌功率的確定單層攪拌功率的計算多層攪拌功率的確定

6、P總=3P=480KW5，攪拌軸的設計 發(fā)酵罐是豎直安裝的。皮帶輪直接接于支座旁?？梢哉J為沒有彎管曲載荷作用的影響，僅需考慮扭轉作用，所以軸計算主要以扭轉強度計算和扭轉剛度計算。曲軸徑170mm，查材料與零部件軸上安裝零件設計選用：A 。軸承 攪拌器受軸向力和徑向力的共同作用，故軸承的選擇用雙向心球面滾子軸承，查材料與零部件中P416，選GB28-6-64輕寬（5）系列3520。B聯軸器的選用 軸分為三段，選用兩個夾套聯軸器連接，其優(yōu)點在于裝拆方便，拆卸時不需要做軸項運動，易對中，徑向尺寸小，查材料與零部件中P547，選用AG5-213-65立式，夾殼聯軸器。C軸封 采用封面軸封（其封面要求不

7、高）。6，傳動部分設計1 皮帶形式設計攪拌器用電機拖動，三角皮帶轉動，查材料與零部件，知三角皮帶傳動效率為=0。94，因立式夾殼聯軸器聯結效率為0。98，罐內裝兩只磙子器軸承，傳動效率為0。97，罐外裝兩只滑動軸承，傳動效率為0。98，因此傳動效率；N傳=N0/（0。942）*（0。982）*0。97=11。56（kw）查機械零件設計手冊選三間皮帶B型。2 皮帶輪直徑 查材料與零部件選JO2-71-8型電機帶動。用D1=160mm，實心軸帶動，則大皮帶輪直徑：D2=m1/m2*D式中：m1電機轉速720rpm，經減速器減速至280rpm； m2軸轉速30rpm。D2=m1/m2*D=280/3

8、0*160=1493（mm）查直徑尺寸系列，D取1500mm。四， 消泡器的設計五， 谷氨酸發(fā)酵會產生大量泡沫，如不及時消除就會影響正常操作。同時大量的泡沫會隨氣流逸出造成發(fā)酵液的損失，也易引起染菌。本設計采用消泡效果好的梳狀式消泡器，消泡器的長度一般為發(fā)酵罐內徑的0.65。即 L=0.65D=0.65=3250mm六， 空氣分布裝置七， 空氣分布裝置的作用是吹入無菌空氣并使空氣均勻分布。分布裝置的形式有單管和環(huán)型管。本設計采用單管式空氣分布裝置，管口對罐底中央，管口與罐底距離3060mm。這樣空氣分布效果好，若距離過大則空氣分散效果較差，并可根據溶氧情況適當調整。通常進風管內空氣流速為20m

9、/s，為防止吹管吸入的空氣直接噴出而加速罐底腐蝕，在分布裝置的下部分裝有不銹鋼分散器，可延長罐底的壽命。八， 單孔管徑：1/2=0.074m九， 取內徑d=74mm 現選用833.5 材料為A3鋼/s 七，接管設計1， 進料管以底部進料計現以60 m3/s 流速取1.5m/s 則進料管截面積為F=Q/r= m2管徑參考化工工藝設計手冊上，第291頁 選無縫不銹鋼管材料1Cr18Ni9Ti2， 出料管料液量V= m3如每小時排液90 m3則兩小時內可將料液排完，則出料管截面積為F=Q/r=0.0167 m2管徑取無縫不銹鋼管材料1Cr18Ni9Ti3， 接種管接種時間1小時，接種量為 m3 流速

10、取1.5m/sF=Q/r= m2 選無縫不銹鋼管 材料1Cr18Ni9Ti4， 蒸汽管選用的無縫不銹鋼管 材料1Cr18Ni9Ti5， 溫度計采用熱電耦溫度計，查材料與零部件型號WRK，測量范圍 0600八，人孔人梯 人孔由材料與零部件選用GB583-64，水平吊盤人孔Dg=600mm 人梯有施工單位定。九，連消滅菌1， 板式換熱器 選用功能人字型波紋板式BRIO 7個最大流量35 m/n，單片面積0.11m，最大組合面積1-6板片尺寸：658*245傳熱系數：3500-5800 W/ m*c設計溫度：150/120，設計壓力：1.6Mpa角孔直徑：50mm板片材質：Gr18N；97/ 密封材料：食品脂墊2，連消選用兩段加熱的混合式連消塔.流量：10.24 m/h，流速：0.07m/s塔直徑：D=18.8Q/V=217.7mm取218mm塔高：H=VI 取I=18SH=0.07*18=1.26m維持罐 30 m，1個，材質Gr18N；97/十，其他發(fā)酵車間設備配料池：40 m，1個，材質Gr