[物理]生物工廠設(shè)計概論

1、生物工廠設(shè)計概論 -馬曉軒參考教材： 1）發(fā)酵工廠工藝設(shè)計，沈自法、唐孝宣，輕工業(yè)出版社，1994.06； 2）發(fā)酵工廠工藝設(shè)計概論，吳思方，輕工業(yè)出版社，1995.09； 3）發(fā)酵工廠設(shè)計概論，蔡功祿，輕工業(yè)出版社，2000.03； 4）生物制藥工廠工藝設(shè)計，余龍江，化學(xué)工業(yè)出版社，2008.05； 5）生物工程工廠設(shè)計概論，吳思方，輕工業(yè)出版社，2007.02。緒 論一、本課程的目的和任務(wù) 本課程要求大家能夠熟練掌握生物工廠設(shè)計的基本程序、基本內(nèi)容、設(shè)計范圍、設(shè)計方法、步驟、設(shè)計所應(yīng)遵守的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等。 二、工廠設(shè)計在國民經(jīng)濟中的地位和意義 設(shè)計工作是把科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的一門綜合性的科學(xué)

2、。 Biochemical Engineering Department of Northwest University緒 論三、設(shè)計工作的任務(wù)和內(nèi)容 凡是設(shè)計范圍涉及整個工業(yè)企業(yè)的，就稱為總體設(shè)計。比如總平面設(shè)計、工藝、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣、照明、消防等。一般來講，新建廠房的設(shè)計屬于總體設(shè)計。凡是設(shè)計工作范圍不涉及整個工業(yè)企業(yè)的全部內(nèi)容，而只是其中一部分或者某一特定設(shè)備，就稱為局部設(shè)計。一般來講，擴建廠房的設(shè)計屬于局部設(shè)計。 Biochemical Engineering Department of Northwest University緒 論四、工藝設(shè)計在總體設(shè)計中的重要性 生產(chǎn)工藝

3、設(shè)計是總體設(shè)計的主導(dǎo)設(shè)計，生產(chǎn)工藝專業(yè)是主體專業(yè)，他起著貫穿全過程并且組織協(xié)調(diào)各專業(yè)設(shè)計的任務(wù)，而其它配套專業(yè)是根據(jù)生產(chǎn)工藝專業(yè)提供的要求來進行設(shè)計的。 因此，生物工廠生產(chǎn)工藝設(shè)計的范圍是負責(zé)全廠生產(chǎn)工藝流程設(shè)計和各生產(chǎn)車間的設(shè)計，并向各配套設(shè)計專業(yè)人員提供設(shè)計依據(jù)、提出設(shè)計要求。 Biochemical Engineering Department of Northwest University第一章 基本建設(shè)程序 第一節(jié) 基本建設(shè)程序的內(nèi)容 1、建設(shè)前期階段 包括項目建議書、可行性研究報告、設(shè)計任務(wù)書、初步設(shè)計和總概算：Biochemical Engineering Department

4、of Northwest University2、建設(shè)期階段 Biochemical Engineering Department of Northwest University3、生產(chǎn)期階段 Biochemical Engineering Department of Northwest University第二節(jié) 項目建議書 一、項目建議書的任務(wù)和意義 項目建議書(項目申請報告)是設(shè)計工作的前奏，其任務(wù)就是向有關(guān)主管部門申請工程項目，以期獲得批準(zhǔn)立項，進行廠址選擇調(diào)研工作和可行性研究工作。Biochemical Engineering Department of Northwest Univ

5、ersity二、項目建議書的內(nèi)容 1）項目名稱2）建設(shè)項目提出的必要性和依據(jù)3）產(chǎn)品方案、市場預(yù)測、擬建規(guī)模和建設(shè)地點的初步設(shè)想4）資源情況、建設(shè)條件、協(xié)作關(guān)系和技術(shù)、設(shè)備可能引進的國別、廠商的初步分析5）環(huán)境保護6）投資估算和資金籌措設(shè)想，包括償還貸款能力的大體測算7）項目實施規(guī)劃設(shè)想8）工廠組織和勞動定員估算9）經(jīng)濟效益和社會效益的初步估算Biochemical Engineering Department of Northwest University第三節(jié) 可行性研究 一、可行性研究的任務(wù)和意義 可行性研究，是按照批準(zhǔn)的項目建議書，由上級主管部門組織，也可委托咨詢機構(gòu)或者設(shè)計單位進行。

6、他的任務(wù)就是對擬建項目的技術(shù)性、經(jīng)濟性和工程可實施性進行全面的調(diào)查、分析和論證，做出是否合理可行的科學(xué)評價，最后寫出可行性研究報告，為國家主管部門對項目做出決策提供可靠依據(jù)。Biochemical Engineering Department of Northwest University他的實質(zhì)就是對擬建工程項目進行全面的技術(shù)經(jīng)濟分析，從而避免和減少建設(shè)項目決策的失誤，提高建設(shè)投資的綜合效益，是決定項目投資命運的關(guān)鍵。如若批準(zhǔn)立項，可行性研究報告中確立的設(shè)計方案、設(shè)計原則以及附屬的基礎(chǔ)資料，應(yīng)當(dāng)作為編制設(shè)計任務(wù)書的主要依據(jù)。Biochemical Engineering Department

7、 of Northwest University二、可行性研究的內(nèi)容1 總論 1）研究工作的目的、依據(jù)和范圍； 2）項目提出的背景、投資的必要性和經(jīng)濟意義； 3）研究工作概況及結(jié)論。2 市場需求預(yù)測和建設(shè)規(guī)模 1）國內(nèi)外市場需求情況的預(yù)測； 2）國內(nèi)現(xiàn)有工廠生產(chǎn)能力的估計； 3）銷售預(yù)測、價格分析、產(chǎn)品競爭能力； 4）產(chǎn)品方案和發(fā)展遠景的技術(shù)經(jīng)濟比較及分析； 5）擬建工程的最佳規(guī)模。Biochemical Engineering Department of Northwest University3 原材料、燃料及資源情況 1）原料、輔助材料、燃料的種類、數(shù)量、來源和供應(yīng)情況； 2）公用資源設(shè)

8、施的數(shù)量、供應(yīng)方式和供應(yīng)條件。4 建廠條件和廠址方案 1）廠址地理自然條件（指位置、地形、海拔、地質(zhì)、氣象、水文等）以及社會經(jīng)濟現(xiàn)狀； 2）交通、運輸及水、汽、電等現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢； 3）生活設(shè)施狀況和協(xié)作條件； 4）廠址比較和選擇意見。Biochemical Engineering Department of Northwest University5 設(shè)計方案 1）工藝路線的選擇，包括技術(shù)來源和生產(chǎn)方法、主要技術(shù)工藝和設(shè)備選型方案的比較，引進設(shè)備的性能、來源、國別； 2）全廠布置方案的初步選擇和土建工程量； 3）公用輔助設(shè)施和廠內(nèi)外交通運輸方式的比較選擇意見； 4）改、擴建項目，要說明原固定

9、資產(chǎn)能夠利用的情況。 6 環(huán)境保護 調(diào)查環(huán)境情況，預(yù)測項目對環(huán)境的影響，提出環(huán)境保護和三廢治理的初步方案。Biochemical Engineering Department of Northwest University7 企業(yè)組織、勞動定員和人員培訓(xùn)8 投資估算和資金籌措 1）主體工程和配套工程投資估算； 2）生產(chǎn)流動資金的估算； 3）投資收益率和回收期； 4）資金來源、籌措方式和貸款償付方式。9 社會和經(jīng)濟效益評價 社會及經(jīng)濟效益要進行靜態(tài)分析和動態(tài)分析。 Biochemical Engineering Department of Northwest University第四節(jié) 設(shè)計任務(wù)

10、書 設(shè)計任務(wù)書是確定基本建設(shè)項目、編制設(shè)計文件及進行設(shè)計工作的主要依據(jù)，對設(shè)計工作具有指令性。 經(jīng)過批準(zhǔn)的設(shè)計任務(wù)書，是建設(shè)單位進行基本建設(shè)的指令性文件，必須按照設(shè)計任務(wù)書所規(guī)定的內(nèi)容進行基建工程，按期完成基建任務(wù)，保證工廠如期竣工投入生產(chǎn)； 對設(shè)計單位來說，它是編制設(shè)計文件和進行設(shè)計的主要依據(jù)，必須按規(guī)定的內(nèi)容與建設(shè)條件進行設(shè)計。Biochemical Engineering Department of Northwest University設(shè)計任務(wù)書一般應(yīng)包括如下內(nèi)容： 1）設(shè)計項目名稱及規(guī)模，建廠的經(jīng)濟、社會意義； 2）產(chǎn)品品種和生產(chǎn)方法； 3）供選擇建廠的地點概況及交通運輸條件； 4

11、）原料、主要輔助材料、燃料和動力（水、電、汽、制冷等）的來源和要求；Biochemical Engineering Department of Northwest University5）“三廢”處理及資源的綜合利用；6）建廠工期進度、設(shè)計要求及設(shè)計范圍；7）勞動定員；8）防風(fēng)、抗震的要求；9）投資估算及投資控制數(shù)；10）要求達到的經(jīng)濟效益和技術(shù)水平。Biochemical Engineering Department of Northwest University第五節(jié) 初步設(shè)計 初步設(shè)計是根據(jù)已經(jīng)批準(zhǔn)的設(shè)計任務(wù)書或者可行性研究報告，確定全廠性的設(shè)計方案和重大技術(shù)問題，如總平面布置、生產(chǎn)方法

12、、總工藝流程、工廠組成、水、電、氣、蒸汽的供應(yīng)方式和用量、關(guān)鍵設(shè)備和儀表選型、全廠儲運方案、消防、職業(yè)安全衛(wèi)生、環(huán)境保護和資源綜合利用等，并編制出設(shè)計文件和總概算。初步設(shè)計是確定投資額、征用土地、組織主要設(shè)備和材料的采購、進行施工準(zhǔn)備和生產(chǎn)準(zhǔn)備以及編制施工圖設(shè)計的依據(jù)。Biochemical Engineering Department of Northwest University一、初步設(shè)計階段的內(nèi)容1、設(shè)計文件（設(shè)計說明書） 設(shè)計文件主要是解決所有生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟問題，對以下問題要作重點說明：車間概況及特點；車間組織；工作制度，年工作日，日工作小時，生產(chǎn)班數(shù)，連續(xù)或間斷生產(chǎn)情況；成品或半成品

13、的主要技術(shù)規(guī)格及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；生產(chǎn)流程簡述；Biochemical Engineering Department of Northwest University采用新技術(shù)的內(nèi)容、效益和來源；主要工藝技術(shù)指標(biāo)；原料、輔助原材料及主要技術(shù)規(guī)格或質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，計算消耗定額；主要設(shè)備選型及其實用性、合理性評價；其他存在的問題。Biochemical Engineering Department of Northwest University2、設(shè)計圖紙初步設(shè)計階段的圖紙主要有：生產(chǎn)工藝流程圖；車間設(shè)備布置圖；主要生產(chǎn)設(shè)備一覽表；主要材料估算表等。3、總概算Biochemical Engineering Dep

14、artment of Northwest University二 初步設(shè)計的步驟選擇生產(chǎn)方法并確定工藝流程，確定技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)；進行生產(chǎn)工藝的各種計算；設(shè)備的選型和計算，確定生產(chǎn)設(shè)備的規(guī)格和臺數(shù)；車間設(shè)備布置的方案比較，確定設(shè)備配置的平面和空間關(guān)系，設(shè)計制圖；向配套專業(yè)（結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣、照明、消防、技術(shù)經(jīng)濟和概算等）提供設(shè)計要求和有關(guān)資料；正式繪制工藝流程圖，車間生產(chǎn)設(shè)備布置圖，編制設(shè)備一覽表和主要材料估算表；編寫初步設(shè)計有關(guān)生產(chǎn)工藝部分的文件。 Biochemical Engineering Department of Northwest University三 初步設(shè)計的深度包含設(shè)

15、計方案的分析比較和選擇確定；初步設(shè)計后可以進行主要設(shè)備和材料的訂貨；可以進行土地征用；建設(shè)投資的控制；確定生產(chǎn)工人和生產(chǎn)管理人員的崗位、技術(shù)等級和人數(shù)，并進行技術(shù)培訓(xùn)；供上級有關(guān)主管部門進行審查；作為施工圖設(shè)計的主要依據(jù)。 Biochemical Engineering Department of Northwest University 初步設(shè)計在完成以后，應(yīng)報上級主管部門審查，經(jīng)批準(zhǔn)后，方可進入下一個設(shè)計階段即施工圖設(shè)計階段。 Biochemical Engineering Department of Northwest University第六節(jié) 施工圖設(shè)計 依據(jù)“已經(jīng)批準(zhǔn)的初步設(shè)計”和

16、“審批意見”、“建設(shè)單位提供的工程、水文地質(zhì)的勘察報告”、“主要設(shè)備的訂貨資料（包含設(shè)備圖紙和安裝說明）”等，就可以進行施工圖設(shè)計。施工圖設(shè)計是把初步設(shè)計中確定的設(shè)計方案，根據(jù)安裝工程要求或者設(shè)備制作的需要，進一步具體化。把工程設(shè)計各個組成部分的布置和主要的施工方法，以圖樣和文字的形式加以確定，并編制設(shè)備、材料明細表。 Biochemical Engineering Department of Northwest University一、施工圖設(shè)計的內(nèi)容1、設(shè)計文件（施工說明書） 施工圖設(shè)計階段的設(shè)計文件主要闡明以下三方面內(nèi)容：如果對初步設(shè)計的某些內(nèi)容必須進行修改時應(yīng)詳細說明修改的理由和原因。

17、但有些主要內(nèi)容如生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品方案、工藝流程、主要設(shè)備、建筑面積和標(biāo)準(zhǔn)、定員等等，須報請原來審批初步設(shè)計的主管部門批準(zhǔn)后才能加以修改；設(shè)備（包括非標(biāo)設(shè)備）安裝和驗收標(biāo)準(zhǔn)及其注意事項；管道安裝和驗收標(biāo)準(zhǔn)及其注意事項，包含管道的保溫及不同管道的顏色標(biāo)定等。 Biochemical Engineering Department of Northwest University2、設(shè)計圖紙生產(chǎn)工藝流程詳圖；生產(chǎn)設(shè)備布置安裝圖；管道布置安裝圖； 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備制造和安裝圖，按機械制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制；設(shè)備明細表，施工或安裝現(xiàn)場制作件材料匯總表；其他為了設(shè)備訂貨或者安裝的補充說明和圖紙。 Biochemical Eng

18、ineering Department of Northwest University二、施工圖設(shè)計的步驟根據(jù)審批初步設(shè)計的批復(fù)，修改工藝流程和經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)；根據(jù)修改的工藝流程和經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)，修正有關(guān)工藝計算和設(shè)備選型，選定所有的設(shè)備、管道和管件；與配套專業(yè)合作，互相提交資料；繪制設(shè)計圖紙，編制設(shè)備一覽表和材料明細表；編寫安裝說明書。 Biochemical Engineering Department of Northwest University三、施工圖設(shè)計的深度必須包含所有設(shè)備、材料的訂貨和交貨安排；能作為施工安裝預(yù)算和施工組織設(shè)計的依據(jù)；可以控制施工安裝質(zhì)量，并可以根據(jù)施工說明書的要

19、求進行驗收。 Biochemical Engineering Department of Northwest University第二章 廠址選擇 廠址選擇的含義是在指定的某一地區(qū)內(nèi)，根據(jù)新建廠所必須具備的條件，結(jié)合生物工廠的特點，進行詳盡的調(diào)查、勘測工作，就可能建廠的幾個廠址的技術(shù)經(jīng)濟條件，列出幾個方案，進行綜合分析比較，從中擇優(yōu)確定廠址。 最后由建設(shè)單位會同設(shè)計單位，做出廠址選擇報告，呈報上級主管部門批準(zhǔn)。 Biochemical Engineering Department of Northwest University第一節(jié) 廠址選擇的重要性和原則 一、廠址選擇的重要性 投資費用；原材

20、料、成品的產(chǎn)-供-銷；動力設(shè)施的安裝；交通運輸方式和費用。Biochemical Engineering Department of Northwest University二、廠址選擇的基本原則 地點選擇：就是對所建廠在某地區(qū)內(nèi)的方位（即地理坐標(biāo)）及其所處的自然環(huán)境狀況，進行勘測調(diào)查、對比分析。場地選擇：就是對所建廠在某地點處的面積大小、場地外形及其潛藏的技術(shù)經(jīng)濟性，進行周密的調(diào)查、預(yù)測、對比分析，作為確定廠址的依據(jù)。Biochemical Engineering Department of Northwest University選擇廠址的一般原則如下：1 自然條件 1）地理條件； 2）環(huán)

21、境衛(wèi)生條件； 3）地形、地勢、地質(zhì)； 4）氣象資料； 5）地震。Biochemical Engineering Department of Northwest University2 技術(shù)經(jīng)濟條件 1）原輔料的供應(yīng)； 2）能源供應(yīng)； 3）給排水； 4）交通運輸； 5）城市規(guī)劃。 Biochemical Engineering Department of Northwest University第二節(jié) 廠址選擇程序 一、準(zhǔn)備工作 人員組織準(zhǔn)備;技術(shù)準(zhǔn)備。二、現(xiàn)場工作 三、編制廠址選擇報告 Biochemical Engineering Department of Northwest Univer

22、sity第三節(jié) 廠址選擇報告 一、概述 二、主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)三、廠址條件四、廠址方案比較五、附件Biochemical Engineering Department of Northwest University第三章 工廠總平面設(shè)計 工廠總平面設(shè)計是工廠總體布置的平面設(shè)計，其任務(wù)是根據(jù)工廠建筑群的組成內(nèi)容及使用功能要求，結(jié)合廠址條件及有關(guān)技術(shù)要求，協(xié)調(diào)研究建、構(gòu)筑物及各項設(shè)施之間的相互空間和平面關(guān)系，正確處理建筑物、交通運輸、管路管線、綠化區(qū)域等布置問題，充分利用地形，節(jié)約場地，使所建工廠形成布局合理、協(xié)調(diào)一致、生產(chǎn)井然有序，并與四周建筑群相互協(xié)調(diào)的有機整體?！八{圖一張值千金” Bioche

23、mical Engineering Department of Northwest University第一節(jié) 總平面設(shè)計的內(nèi)容、原則和步驟 一、基本內(nèi)容1、平面布置設(shè)計 先進行廠區(qū)劃分，然后合理確定全廠建筑廠房、構(gòu)筑物、道路、堆場、管路管線及綠化美化設(shè)施等在廠區(qū)平面上的相互位置。使其適應(yīng)生產(chǎn)工藝流程的要求，方便生產(chǎn)管理的需要。 Biochemical Engineering Department of Northwest University2 豎向布置設(shè)計 確定廠區(qū)建筑物、構(gòu)筑物、道路、溝渠、管網(wǎng)的設(shè)計標(biāo)高，使之相互協(xié)調(diào)并充分利用廠區(qū)自然地勢地形，減少土方挖填量，使運輸方便和地面排水順利。

24、此項設(shè)計中須有土方工程圖方為完整。3 運輸設(shè)計 選擇廠內(nèi)輸送方式，分析廠內(nèi)輸送量以及廠內(nèi)人流和物流的組織管理問題，據(jù)此進行廠內(nèi)輸送系統(tǒng)的設(shè)計。 Biochemical Engineering Department of Northwest University4 管線綜合設(shè)計 根據(jù)工藝、水、汽（氣）、電等各類工程管線的專業(yè)特點，綜合規(guī)定其地上成地下敷設(shè)的位置、占地寬度、標(biāo)高及間距，使之布置經(jīng)濟、合理、整齊。5 綠化設(shè)計 工廠綠化是城鎮(zhèn)綠化的重要組成部分。現(xiàn)代化發(fā)酵工廠由于衛(wèi)生條件高標(biāo)堆要求，綠化設(shè)計更為重要。內(nèi)容主要是綠化方式（包括美化）選擇、綠化區(qū)布置等。 Biochemical Engin

25、eering Department of Northwest University二 總平面設(shè)計的原則 總平面設(shè)計是依據(jù)批準(zhǔn)的設(shè)計任務(wù)書、廠址選擇報告和廠址總平面布置方案草圖、工藝流程簡圖來進行的。1、總平面設(shè)計必須符合生產(chǎn)工藝流程的要求。原料、半成品、成品的作業(yè)線應(yīng)順直、通暢、避免作業(yè)線的交叉和返回。2、應(yīng)將占地面積較大的生產(chǎn)主廠房布置在廠區(qū)的中心地帶，以便其他部門為其配合服務(wù)。3、總平面設(shè)計應(yīng)充分考慮廠區(qū)主風(fēng)向的影響。生活區(qū)應(yīng)處在生產(chǎn)區(qū)的上風(fēng)側(cè)，衛(wèi)生條件要求高的車間應(yīng)處在衛(wèi)生要求低的車間的上風(fēng)側(cè)。 Biochemical Engineering Department of Northwes

26、t University4）應(yīng)該將人流、物流通道分開，避免交叉。工廠的大門至少應(yīng)該設(shè)置2個或以上，正門用于職工的出入，側(cè)門用于原輔料、產(chǎn)品的進出口。5）總片面設(shè)計應(yīng)遵守城市規(guī)劃的要求。面向城市主干道方向應(yīng)做工廠的正面布置，與城市建筑保持協(xié)調(diào)美觀。6）必須遵守國家有關(guān)規(guī)范和規(guī)定。如工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)、建筑設(shè)計防火規(guī)范、廠礦道路設(shè)計規(guī)范、工業(yè)企業(yè)采暖通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范、工業(yè)鍋爐房設(shè)計規(guī)范、工業(yè)“三廢”排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定、工業(yè)與民用通用設(shè)備電力裝備設(shè)計規(guī)范等。 Biochemical Engineering Department of Northwest University三、總平面設(shè)計的步驟、初

27、步設(shè)計階段 根據(jù)廠區(qū)各建筑物的外部輪廓設(shè)想，結(jié)合廠區(qū)地形等自然條件進行繪制。先布置主要生產(chǎn)車間，再布置各輔助車間，再把交通運輸、給排水、廠區(qū)綠化等因素有機的結(jié)合在一起。、施工圖階段 根據(jù)審批通過的初步設(shè)計總平面圖和有關(guān)審批修改意見，就可以進行施工圖階段的總平面設(shè)計。由于施工圖是為現(xiàn)場施工服務(wù)，因此與初步設(shè)計圖相比，圖中必須明確標(biāo)注各建、構(gòu)筑物的地理位置尺寸和標(biāo)高。 Biochemical Engineering Department of Northwest University第二節(jié) 工廠總平面布置的形式 一、工廠組成 1）生產(chǎn)車間：廠區(qū)內(nèi)所有生產(chǎn)成品和半成品的工藝生產(chǎn)工序部門，都稱為生產(chǎn)車

28、間，他是全廠的主體。比如：種子間、發(fā)酵間、提取間等。2）輔助車間：協(xié)助生產(chǎn)車間正常生產(chǎn)的一些各工序和部門，稱為輔助車間。比如：原材料庫、包材庫、成品庫、機修間等。 Biochemical Engineering Department of Northwest University3）動力車間：向生產(chǎn)車間提供水、電、氣等動力，并保證生產(chǎn)車間正常生產(chǎn)的部門，稱為動力車間。比如：高、低壓配電室、空壓站、水泵房、冷凍站、鍋爐房等。4）行管部門：全廠性的行政、后勤職能部門，起指揮、管理和服務(wù)的功能。比如：辦公室、醫(yī)務(wù)所、食堂等。5）職工宿舍 6）運輸設(shè)施、綠化設(shè)施、各種地上地下管網(wǎng) Biochemica

29、l Engineering Department of Northwest University二、廠區(qū)劃分 通常情況下，廠前區(qū)的建筑主要是行政管理和后勤職能部門的設(shè)施；生產(chǎn)區(qū)主要為生產(chǎn)車間和輔助車間，處在廠區(qū)的正中間，為地勢、地質(zhì)最好的地段；廠后區(qū)和左右兩側(cè)區(qū)主要為動力車間、污水處理站、給排水等設(shè)施。Biochemical Engineering Department of Northwest University 全廠運輸?shù)缆吩O(shè)置在各區(qū)片之間，主干道應(yīng)與工廠大門相連。根據(jù)城市衛(wèi)生規(guī)范，廠前區(qū)及主干道兩側(cè)應(yīng)設(shè)置綠化設(shè)施。三、建、構(gòu)筑物的布置位置1、主生產(chǎn)車間建筑物的布置位置是決定全廠布置的關(guān)

30、鍵。 在確定其位置時，要考慮到生產(chǎn)的工藝，建筑物的高低，對采光的要求等因素。一般選定在比較平坦的地勢，正面朝陽或偏南向布置。廠房要求平直整齊，沿生產(chǎn)流程線呈鏈條狀布置，這樣便于集中管理。 Biochemical Engineering Department of Northwest University2、輔助車間建筑物 輔助車間建筑物的位置應(yīng)安排在服務(wù)對象的最近距離。如二氧化碳回收廠房應(yīng)靠近發(fā)酵車間；原料倉庫貯量較大，應(yīng)布置在粉碎車間的附近，這樣可以減少管道的輸送距離。 Biochemical Engineering Department of Northwest University3、動

31、力車間建筑物 動力車間包括鍋爐房、冷凍站、空壓站、變電所等。這些工段的位置布置應(yīng)靠近其服務(wù)的具體部門，可以大部分集中在廠區(qū)的兩側(cè)。以最大限度地減少輸汽、水、電、冷的管線為原則，同時動力車間應(yīng)安排在廠區(qū)的下風(fēng)向，以減少煙塵污染廠區(qū)和引起火災(zāi)。 Biochemical Engineering Department of Northwest University4、行政管理、后勤職能部門建筑物 行政管理、后勤職能部門建筑物一般情況下集中布置在廠前區(qū)，這樣便于全廠性的行政事務(wù)、生產(chǎn)技術(shù)管理和后勤服務(wù)，同時也容易符合城市規(guī)劃和市容的要求。 Biochemical Engineering Departme

32、nt of Northwest University四、 總平面布置的形式分類1、總平面水平向布置形式1）區(qū)帶式 以主要生產(chǎn)車間的定位布置，帶起輔助車間和動力車間的逐一布置，稱為區(qū)帶式布置。這種布置方式突出了主要生產(chǎn)車間的中心位置，而且各區(qū)功能分明，是目前生物工廠設(shè)計中最常采用的一種形式。Biochemical Engineering Department of Northwest University2）周邊式 這種布置形式往往是由于廠址地形不夠規(guī)則或者廠區(qū)兩面以上與城市主干道相鄰，那么出于城市規(guī)劃的需要，將生產(chǎn)車間環(huán)繞在廠區(qū)的四周，從廠大門處開始布置，并逐一帶起輔助車間和動力車間的布置，稱

33、為周邊式布置。 Biochemical Engineering Department of Northwest University2、總平面豎向布置形式 考慮一個生產(chǎn)車間幾個工序在布置上如何并接和安排，有兩種布置形式：1）分離式 各工序的建筑彼此獨立，分散布置在劃分好的區(qū)片里，建筑多為單層或者兩層，結(jié)構(gòu)較為簡單。這種布置形式具有通風(fēng)好、采光佳、易防火等優(yōu)點，但缺點是占地面積較大，運輸費用較高。2）連續(xù)式 與分離式布置相反，將各個工序的建筑物并接起來，這樣可以節(jié)約場地和運輸費用，但缺點是通風(fēng)、采光較差，防火要求高。 Biochemical Engineering Department of N

34、orthwest University第三節(jié) 廠內(nèi)運輸 一、廠內(nèi)道路布置形式的分類1）循環(huán)式布置：道路圍繞廠內(nèi)建筑物，形成閉環(huán)循環(huán)的道路網(wǎng)。2）終端式布置：道路不兜環(huán)，各有其分散終點。這種布置的特點是要在道路的終點端設(shè)置回車場，以便車輛掉頭?；剀噲鲆话銥閳A形或者T字形。 Biochemical Engineering Department of Northwest University二、道路的規(guī)格 一般情況下，廠內(nèi)道路采用水泥混凝土硬化路面，主干道寬6-9米，次干道寬4-6米。三、注意事項1）線路較長的單車道要設(shè)置會讓車道；2）道路交叉的地方要設(shè)置圓弧角；3）在辦公樓以及庫房前因為要停車和掉

35、頭，所以道路在此處要加寬或者設(shè)置停車場。 Biochemical Engineering Department of Northwest University第四節(jié) 總平面設(shè)計的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo) 廠區(qū)占地面積A（m2） 建、構(gòu)筑物占地面積A1（m2） 堆場、作業(yè)場占地面積A2（m2） 道路、散水坡、管線占地面積A3（m2） 建筑系數(shù)K1 利用系數(shù)K2 綠化率K3土方工程量V Biochemical Engineering Department of Northwest University第四章 工藝流程設(shè)計 工藝流程設(shè)計是指確定采用哪些設(shè)備，使原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的各個生產(chǎn)過程和順序，并說明生產(chǎn)過程中

36、物料和能量發(fā)生的變化和流向。工藝流程設(shè)計的過程是這樣的：1）先做出生產(chǎn)工藝流程示意圖（一般用方框圖表示），然后進行物料衡算、能量衡算，之后根據(jù)工藝計算情況進行設(shè)備選型和計算；2）根據(jù)設(shè)備選型情況，再回過頭來充實和修改工藝流程示意圖，形成工藝流程草圖；3）再根據(jù)設(shè)備設(shè)計選型和工藝流程草圖，進行車間設(shè)備布置設(shè)計；4）根據(jù)設(shè)備布置情況，再完善工藝流程草圖，形成生產(chǎn)工藝流程圖。 Biochemical Engineering Department of Northwest University第一節(jié) 生產(chǎn)方法的選擇 生產(chǎn)方法即工藝路線的選擇，是工廠設(shè)計的關(guān)鍵步驟。 一般要對可選擇的各種生產(chǎn)方法進行全面

37、的比較分析，從中選出技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的工藝路線以保證項目投產(chǎn)后能達到高產(chǎn)、低耗、優(yōu)質(zhì)和安全運轉(zhuǎn)。 Biochemical Engineering Department of Northwest University舉 例一、固-液分離（如從發(fā)酵液中分離細胞）1）過濾 依靠壓力（或真空）使處理對象中的上清液透過一定粒度的濾布，間歇操作，勞動強度大。 山東福瑞達生產(chǎn)透明質(zhì)酸（粘度較高）時，對于發(fā)酵液的澄清處理就是采用板框過濾法，重復(fù)處理六次，可以得到較好的分離效果； Biochemical Engineering Department of Northwest UniversityBiochem

38、ical Engineering Department of Northwest University2）杯式離心機： 在實驗室使用的非常普遍，離心效果好，但是處理量小，間歇操作，需大量操作時勞動強度大；Biochemical Engineering Department of Northwest University3）管式離心機： 離心效果好，間歇操作，在處理對象的固含量較低時非常具有優(yōu)勢，而當(dāng)固含量較高時勞動強度大；Biochemical Engineering Department of Northwest University4）三足離心機： 離心效果一般，但處理量大，間歇操作，在對

39、分離效果要求高是難以單獨勝任；Biochemical Engineering Department of Northwest University5）連續(xù)流離心機： 最大的優(yōu)點為連續(xù)操作，人工勞動強度小，上清液的分離效果很好，但沉淀相中液體含量相對較高（因為要實現(xiàn)連續(xù)操作，其必需具有一定流動性）；Biochemical Engineering Department of Northwest University6）超濾（微濾）濃縮 這是近幾年才出現(xiàn)的一種新技術(shù)，只有國外少數(shù)幾家公司具有制造的能力。連續(xù)操作，勞動強度低，可以同時實現(xiàn)細胞洗滌和細胞收集，但造價和維護費用都較高。 Biochemic

40、al Engineering Department of Northwest University二、滅菌1）巴氏滅菌 溫度較低，60-95度，時間為30-60min，主要針對一些不耐熱的原料或產(chǎn)品，像啤酒、乳品、香腸等都采用這種方法滅菌，當(dāng)然不同的產(chǎn)品消毒溫度和時間是不一樣的；2）高溫（高壓）滅菌 對于可耐高溫的原料，首選該方法，因為這種方法簡單易行，滅菌效果好；Biochemical Engineering Department of Northwest University3）超高溫瞬時滅菌（UHT） 這幾年逐漸被廣泛的應(yīng)用于乳品生產(chǎn)企業(yè)，135保持4-6S，效果好，而且對有效成分的破壞

41、很少； Biochemical Engineering Department of Northwest University4）過濾除菌 但是有更多的生物制品是不耐高溫的，如果是液體而且分子量不是很大就采用過濾除菌法，比如干擾素、免疫球蛋白等，過濾除菌的啤酒就是生啤； 空氣的除菌也是采用該方法；Biochemical Engineering Department of Northwest University5）鈷60照射 如果是固體，一般采用該方法，目前大多數(shù)中藥中間體（植物提取物）均采用鈷60照射除菌；6）環(huán)氧乙烷熏蒸法 該方法在醫(yī)院有較多的使用； Biochemical Engineer

42、ing Department of Northwest University7）甲醛熏蒸法 對房間進行滅菌消毒，過去一直采用該方法，效果較好，但就是殘留很難消除，需要較長時間；8）臭氧消毒法 這幾年逐漸有采用的，即將臭氧發(fā)生器置于空調(diào)機組送風(fēng)段，通過空調(diào)送風(fēng)，將臭氧送進各房間，此方法衛(wèi)生、簡便，但消毒效果不如甲醛熏蒸法好，所以在一些高致病性微生物（疫苗生產(chǎn)等）生產(chǎn)企業(yè)仍采用甲醛熏蒸法；Biochemical Engineering Department of Northwest University9）紫外線照射消毒 對于一些要求不高的房間可以采用該法，即在房間安裝紫外燈，比如一些實驗室、化妝

43、品、飲料等生產(chǎn)企業(yè)（紫外線的有效消毒范圍為3米左右，太遠的話不起作用，另外紫外線不能穿過玻璃，所以切忌隔著玻璃或者對玻璃瓶內(nèi)的東西消毒）。Biochemical Engineering Department of Northwest University三、干燥1）噴霧干燥法 大家都知道,化工、食品中常用對物料進行干燥的方法是噴霧干燥法；Biochemical Engineering Department of Northwest University2）冷凍干燥法 第一種方法對生物制劑而言，就可能造成活性喪失，所以一般常用冷凍干燥法。Biochemical Engineering Depar

44、tment of Northwest University四、產(chǎn)品脫色1）活性炭吸附 過去脫色常用活性炭吸附法，脫除不徹底，而且容易損失有效成分；2）超濾 現(xiàn)在常用超濾，顏色脫除干凈，而且可以同時達到去除小分子有害物質(zhì)（如無機鹽、小分子多肽等）的目的。 Biochemical Engineering Department of Northwest University選擇生產(chǎn)方法的主要依據(jù)如下：1）原料來源、種類和性質(zhì) 尤其要注意所加工的原料的物理化學(xué)性質(zhì)，比如分子量、粘度、耐熱程度等。2）產(chǎn)品的質(zhì)量和規(guī)格3）生產(chǎn)規(guī)模 4）技術(shù)水平 5）建廠地區(qū)的自然環(huán)境 6）經(jīng)濟合理性Biochemical

45、 Engineering Department of Northwest University第二節(jié) 工藝流程的設(shè)計原則 1）首先一點，也是最重要的一點，采用所選的生產(chǎn)工藝和流程所得到的產(chǎn)品質(zhì)量必須要符合相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如果出口國外，還要滿足所銷售地區(qū)的質(zhì)量要求和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)；2）在可承受的范圍內(nèi)，盡量采用先進、成熟的技術(shù)和設(shè)備；3）采用能夠盡量少產(chǎn)生“三廢”的生產(chǎn)工藝；4）確保安全和穩(wěn)定的生產(chǎn)；5）盡量采用自動化的設(shè)備；降低勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率。 Biochemical Engineering Department of Northwest University第三節(jié) 工藝流程

46、示意圖 生產(chǎn)工藝流程示意圖是在物料衡算之前進行的，它的主要作用是：定性表明原料變成產(chǎn)品的路線和順序（單元操作），以及相應(yīng)的過程及設(shè)備。一般用文字框圖表示就可以了。 Biochemical Engineering Department of Northwest University啤酒滅菌一般采用“巴氏滅菌”，即較低的溫度較長的時間，61-63度保持30分鐘?，F(xiàn)在在乳品業(yè)當(dāng)中應(yīng)用非常普遍的UHT或者HUST（超高溫瞬時滅菌，135度保持4-6S）也開始應(yīng)用到啤酒業(yè)。11op，指糖化后的麥芽汁濃度，即其中所含的糖濃度（11%），而酒精度大概為3.2-3.5；干啤：指發(fā)酵度更高一些，即最終啤酒中的酒

47、精含量（4.5）更高一些，而其他的諸如糖類、蛋白的含量相對低一點； Biochemical Engineering Department of Northwest University酒花：又稱蛇麻花，是一種雌雄異株植物，其中主要含樹脂、酒花精油、蛋白質(zhì)、多酚、脂和臘等。在啤酒中主要起的作用：提供香氣、苦味、穩(wěn)定泡沫、防腐等；麥芽：其中含有大量的酶類，在糖化過程中起水解酶的作用；菌種：啤酒酵母。有兩大類：上面酵母和下面酵母。國內(nèi)基本上都是用下面酵母（即發(fā)酵過程和發(fā)酵完成后基本沉在發(fā)酵液底部）。 Biochemical Engineering Department of Northwest Un

48、iversity第四節(jié) 工藝流程圖 完成工藝流程示意圖后，即開展物料平衡計算。通過物料平衡計算，求出原料、半成品、產(chǎn)品、副產(chǎn)品以及與物料計算有關(guān)的廢水、廢料等的規(guī)格、重量和體積等，并據(jù)此開始設(shè)備設(shè)計；設(shè)備設(shè)計通常分兩階段進行：第一階段的設(shè)計內(nèi)容是：計算計量設(shè)備和貯存設(shè)備的容積以及確定這些容積型設(shè)備的尺寸和臺數(shù)等;第二階段為水、電、汽等能量計算。主要解決生物反應(yīng)過程和化工單元操作的技術(shù)問題，如過濾面積、傳熱面積等，對專業(yè)設(shè)備和通用設(shè)備進行設(shè)計或選型。至此，所有設(shè)備的規(guī)格、型號、尺寸、臺數(shù)等均已求出，據(jù)此進行工藝流程圖的設(shè)計。Biochemical Engineering Department o

49、f Northwest University全廠總工藝流程圖或物料平衡圖 總工藝流程圖，又稱全廠物料平衡圖。制圖時各車間用細實線畫成長方框來示意；流程線只畫出主要物料，用粗實線線表示；流程方向用箭頭畫出；在流程圖上注明車間名稱，各車間原料、半成品的名稱、平衡數(shù)據(jù)和來源去向等。 Biochemical Engineering Department of Northwest University物料流程圖 物料流程圖是在全廠工藝流程圖基礎(chǔ)上完成工藝平衡計算后，分別表達各車間內(nèi)部工藝物料流程的圖樣。制圖時圖樣采用展開圖形式，按工藝從左至右畫出一系列設(shè)備和圖形。在流程上標(biāo)注出物料的組成、流量以及設(shè)備特

50、性數(shù)據(jù)等，這是這種圖樣的一個特點。Biochemical Engineering Department of Northwest University 帶控制點工藝流程圖是表示生產(chǎn)工藝過程的主要圖紙，是以物料流程為依據(jù)，內(nèi)容較為詳細的一種工藝流程圖。 在管線和設(shè)備上畫出配置的某些閥門、管件、自控儀表等有關(guān)符號，是這種圖樣的一個特點。 Biochemical Engineering Department of Northwest University一、視圖內(nèi)容1、圖形: 將各設(shè)備的簡單外形按工藝流程次序，從左至右展開在同一平面上，配以連接的主、輔管線、管件及控制點符號；2、標(biāo)注: 注寫設(shè)備位號

51、及名稱、控制點代號、必要的尺寸、數(shù)據(jù)等；3、圖例: 代號、符號及其他標(biāo)注的說明；4、標(biāo)題欄: 注寫圖名、圖號、設(shè)計階段等。Biochemical Engineering Department of Northwest University二、畫幅與比例1、畫幅Biochemical Engineering Department of Northwest University幅面 代號幅面尺寸周邊尺寸B LaceA0841 11892510 20A1594 841A2420 59410A3297 4205A4210 297Biochemical Engineering Department of

52、 Northwest UniversityBiochemical Engineering Department of Northwest UniversityBiochemical Engineering Department of Northwest University2、圖框：圖紙上限定繪圖區(qū)域的線框稱為圖框。 圖框在圖紙上必須用粗實線畫出,圖樣繪制在圖框內(nèi)部。其格式分為不留裝訂邊和留裝訂邊兩種。 為復(fù)制或縮微攝影時定位方便,應(yīng)在圖紙各邊長的中點處繪制對中符號。對中符號是從紙邊界畫入圖框內(nèi)5mm的一段粗實線 。 帶裝訂邊的圖框Biochemical Engineering Departm

53、ent of Northwest University3、國標(biāo)規(guī)定的標(biāo)題欄Biochemical Engineering Department of Northwest University教學(xué)中簡化的標(biāo)題欄Biochemical Engineering Department of Northwest University4、比例Biochemical Engineering Department of Northwest University種類比例原值比例 1:1放大比例 2:1 2.5:1 4:1 5:1 210n:1 2.510n:1 410n:1 510n:1 110n:1 縮小比例

54、 1:1.5 1:2 1:2.5 1:3 1:4 1:5 1:6 1:1.510n 1:210n 1:2.510n 1:310n 1:410n 1:510n 1:610n 1:10 1:110n五、設(shè)備的畫法設(shè)備在圖上一般按比例用細實線（b/2,0.45mm）畫出，畫出設(shè)備的主要輪廓，有時也畫出具有工藝特征的內(nèi)部示意結(jié)構(gòu)（如塔板、攪拌、加熱器等），一般采用細虛線繪出。 設(shè)備的高低位置一般也按比例繪制，盡可能符合在實際情況，尤其對有位差要求的設(shè)備，要注明其限定尺寸。國內(nèi)也有不按高低相對位置繪制的情況，而國外基本不按高低位置比例繪制。Biochemical Engineering Departme

55、nt of Northwest University六、設(shè)備的標(biāo)注設(shè)備在圖上應(yīng)標(biāo)注設(shè)備位號和設(shè)備名稱；一般在圖紙的上方或者下方在橫向上排成一行的形式標(biāo)注；也可將設(shè)備標(biāo)注用指引線引出，標(biāo)注在圖紙空白處。 Biochemical Engineering Department of Northwest UniversityBiochemical Engineering Department of Northwest University七、管道的表示方法1）圖上一般應(yīng)該繪出所有的工藝物料管線和輔助管道（如蒸氣、冷卻水、空氣、真空等）。2）線形規(guī)定： 工藝物料管道用粗實線（b，0.9mm）,輔助管道、

56、儀表管則用細實線或細虛線繪制（1/2b）； 采用autocad進行工程繪圖在線形方面目前還沒有明確的規(guī)范要求，最常采用的做法就是不同的工藝管道采用不同的顏色來進行區(qū)分；而線寬方面，通常的做法是該圖強調(diào)哪一部分，那一部分就采用粗實線，其他部分均采用細實線或細虛線。Biochemical Engineering Department of Northwest University3）交叉與轉(zhuǎn)彎：繪制管道時，應(yīng)盡量畫成水平或垂直，不用斜線，轉(zhuǎn)彎處應(yīng)畫成直角而不是圓弧角；盡量避免管道穿過設(shè)備或者使管道交叉，不能避免時，應(yīng)將橫向的管道斷開一段。4）放氣口、排液管及液封管：管道或設(shè)備上的取樣口、放氣口、排

57、液管及液封管應(yīng)全部畫出。放氣口畫在管道或設(shè)備上方，排液口畫在管道的下方，U型液封管應(yīng)盡可能按實際比例長度畫出。 Biochemical Engineering Department of Northwest UniversityBiochemical Engineering Department of Northwest University5）來向與去向 本主項的物料管道與其他主項（即，不同的圖號）連接者，在管道端部畫一個由細線構(gòu)成的空心箭心，框中寫明來向或者去向的圖號，上方寫明物料來向或者去向的設(shè)備位號。Biochemical Engineering Department of North

58、west University八、管道標(biāo)注1）物料代號： 過去國內(nèi)都是采用物料中文名稱的第一個字母來表示物料，目前已停止使用，而采用物料的英文字母代替。如：壓縮空氣（工藝空氣）PA，低壓蒸汽（1.5MPa）LS，自來水（一次水，飲用水）DW，物料（液體）PL。必要時可在代號的右下角標(biāo)注阿拉伯?dāng)?shù)字，用以區(qū)別該介質(zhì)的不同狀態(tài)和性質(zhì)。也可用該介質(zhì)的化合物化學(xué)分子式來表示，如H2SO4。 Biochemical Engineering Department of Northwest University物料代號.若出現(xiàn)O，則以“O”或者“口”表示。區(qū)別02）管段序號： 第一種，管道按工藝流程編寫，其中

59、前兩位數(shù)字代表工段（或車間，或工序）號，后面為在該工段輸送該介質(zhì)的第幾段管道，如：LS 01 68，代表在第一工段的第68段蒸汽管道。 第二種，用與該管道相連的設(shè)備標(biāo)號和管道編號來表示，如：PA F-203 5，表示與標(biāo)號為F-203的設(shè)備（第二工段第三個反應(yīng)器）相連的第五段壓縮空氣管道。 Biochemical Engineering Department of Northwest University3）管道等級： 管道按照溫度、壓力以及介質(zhì)腐蝕等情況，預(yù)先設(shè)計各種管材、直徑、壁厚等規(guī)格，并作出等級規(guī)定，做圖時標(biāo)注管道等級號。實際上，大多時候繪圖時，并不標(biāo)注等級號，而是直接標(biāo)注管材、直徑、

60、壁厚等參數(shù)。B代表不銹鋼，L代表鋁，T代表銅，DN代表公稱通徑（是一個標(biāo)準(zhǔn)，其值既不是內(nèi)徑，也不是外徑），代表外徑，323.5表示外徑為32mm，壁厚為3.5mm的管道（即，內(nèi)徑為25mm）。 Biochemical Engineering Department of Northwest University4）物料流向： 可標(biāo)注在管線上，也可標(biāo)注在尺寸后。5）其他尺寸： 比如有些管道安裝要求具有坡度，等。 PL F-2035 B 323.5： 表示與標(biāo)號為F-203的設(shè)備（第二工段第三個反應(yīng)器）相連的第五段外徑為32mm，壁厚為3.5mm的不銹鋼物料管道。 Biochemical Engin