【正文】 d Equipment Design and Selection 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) III 目 錄 摘要 …………………………………………………………………… Ⅰ ABSTRACT……………………………………………………… … ...Ⅱ … ………………………………………………………… ...........1 …………………………………………………… ..1 ……………………………………………… ..1 ……………………………………………………………… … ..2 ………………………………………………………………… ..2 ………………………………………………………………… ..2 ………………………………………………………………… ..3 …………………………………………………………… ...3 ...............................…………………………………………… 3 ………………………………………………………… ...3 段 ……………………………………………………………… ...3 ……………………………………………………………… ...4 …………………………………………………………… … ..5 ………………………………………………………………… ..5 ………………………………………… … ...5 原料消耗計(jì)算（基準(zhǔn)： 1 噸成品檸檬酸） ……………………… ……… 5 …………………………………………………… … ...6 ……………………………………………………………… … ...6 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) IV 液化醪量的計(jì)算 …………………………………………………… … ..6 ………………………………………………………… … ...6 10 萬(wàn)噸一水檸檬酸廠總物料衡算 …………… …… .7 …………………………………………………… ……………. .7 ………………………………………………… …… ...7 ………………………………… …… ...8 ………………………………… …… .10 ………………………… …… .10 與 選型 …………………………………………... ...12 …………………………………………………………… 12 ………… …………………………………………… 12 ……………………………………………………… 13 ……………………………………………………… 13 …………………………………………... ...15 ………………………………………………………… ....15 發(fā)酵罐容積和臺(tái)數(shù)的確定 ……………………………………… …… 15 主要尺寸的計(jì)算 ………………………………………………… …… 16 發(fā)酵罐冷卻面積的計(jì)算 ………………………………………… …… 16 發(fā)酵罐攪拌器的設(shè)計(jì) …………………………………………… …… 17 發(fā)酵罐設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì) …………………………………… …… 18 發(fā)酵罐設(shè)備材料的選擇 ………………………………………… …… 20 發(fā)酵罐壁厚的計(jì)算 ……………………………………………… …… 20 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) V ……………………………….............................. .......21 ……………………………………………… …… .22 ……………………………………………………………2 2 種子罐容積和數(shù)量的確定 ……………………………………… …… 22 種子罐主要尺寸確定 ………………………………………………… 22 種子罐型號(hào)確定 ………………………………………………… …… 23 ………………………………………………………………… 23 ………………………………………………… …… .23 ……………………………………………………… …… .23 …………………………………………………..... 25 結(jié)論 ………………………………………………………………… … 26 參考文獻(xiàn) …… ………………………………………… ……… ……… 27 謝辭 …………………………………………………………………… 28 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 引言 檸檬酸的性質(zhì)和用途 檸檬酸，學(xué)名為 2羥基 丙烷三羧酸，結(jié)構(gòu)式為： OH │ HOOC─ CH2─ C─ CH2─ COOH 。 1860 年意大利開始用 添加石灰乳的方法從果汁中得到檸檬酸，從而進(jìn)行了工業(yè)化生產(chǎn)。 1969 年上海酵母廠成功利用薯干粉深層發(fā)酵檸檬酸。 圖 11 檸檬酸生產(chǎn)工藝流程示意圖 凈化 空氣 菌種 種子 發(fā)酵 消泡劑 過(guò)濾 廢渣處理 中和 鈣鹽 干燥 濕檸檬酸 純水 分離 次品回溶 蒸發(fā)結(jié)品 過(guò)濾 廢渣處理 酸解 酸液 活性炭 酸解液 離子交換處理 滅菌 配料 篩選 淀粉糖 成品檸檬酸 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 操作工藝 原料的處理 根據(jù)發(fā)酵的要求，對(duì)薯干原料，采用直接粉碎、磨粉、調(diào)漿 、液化、連續(xù)滅菌的處理方法；以薯干原料生產(chǎn)時(shí)，根據(jù)我國(guó)薯干粗料的特征，發(fā)酵工藝要求將薯干從平倉(cāng)運(yùn)至備料車間，經(jīng)過(guò)磁選裝置除去原料中含鐵雜質(zhì)，以保護(hù)設(shè)備。在發(fā)酵或培種過(guò)程的定期檢測(cè)中，若發(fā)現(xiàn)異常情況 ，如染菌等，應(yīng)針對(duì)具體情況及時(shí)處理，對(duì)中、前期染菌，可加大種量形成主菌群生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，或及時(shí)罐實(shí)消，補(bǔ)入適當(dāng)營(yíng)養(yǎng)源重新接種發(fā)酵；后期時(shí)可加強(qiáng)監(jiān)控，提前放罐；對(duì)倒罐等應(yīng)予滅菌排放處理，并認(rèn)真查找原因，進(jìn)一步強(qiáng)化滅菌操作中的各個(gè)環(huán)節(jié) [6]。以確定產(chǎn)品 (一水產(chǎn)品或無(wú)水產(chǎn)品 )，再經(jīng)分離將檸檬酸晶粒從液相中分離出來(lái)，液相 (母液 )在分離后分別放至各級(jí)母液貯罐，根據(jù)其雜質(zhì)離交濃度情況，送往重新蒸發(fā)式回流到前工序處理提純，晶體送往干燥機(jī) [6]。 70%= （ 5）α 淀粉酶的消耗量 ： 應(yīng)用酶活力為 20xx0u/g 的α 淀粉酶使淀粉液化。 (2) 液化完成的醪液由板式換熱器降溫至 35+1℃?zhèn)溆谩?98%=需分離液中檸檬酸的含量為： 247。 ） 100%=% 由此可算得淀粉漿的比熱容為： C=C 淀粉 X+C 水 Y= %+ %=? 式中： X—— 淀粉濃度， % Y—— 水濃度， % （ 3）生產(chǎn)過(guò)程中蒸汽耗量的計(jì)算 ①培養(yǎng)基滅菌及管道滅菌： 培養(yǎng)基采取連消塔連續(xù)滅菌，進(jìn)塔溫 90℃，滅菌 130℃ 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 則滅菌用蒸汽量： ? ?? ?21DC t tDI ???? ? 每罐的初始體積為 180 m3，初糖濃 度是 13g/100ml，滅菌前培養(yǎng)基含糖量 19%。 （ ） 95% =（ 4）將發(fā)酵段蒸汽衡算列于表 32。設(shè)料液滯留時(shí)間為30min。 ℃ ) 溫度由 t1=50℃加熱到 t2=100℃，加熱蒸汽 P= 飽和蒸汽溫度 145℃，干飽和蒸汽熱焓 λ = 39。 = F 出 =(m2)取 d 出 =(m) 無(wú)逢鋼管 φ 144mm 3 則 φ 內(nèi)徑 =132mm可以滿足要求。 (5)根據(jù)以上計(jì)算，選用 1 個(gè)容積為 12 m3 的維持罐。從試用情況看，由于氣升式罐在生產(chǎn)周期、產(chǎn)酸率、供氧周期波動(dòng)的影響、通風(fēng)量增加的綜合能耗、生產(chǎn)的穩(wěn)定性及可重復(fù)性等因素，所以多數(shù)廠家目前仍延用機(jī)械攪拌通風(fēng)式發(fā)酵罐。 =12% （ 2）生產(chǎn)能力的計(jì)算： 現(xiàn)每天產(chǎn) %純度的檸檬酸 306t，檸檬酸發(fā)酵周期為 75h（包括發(fā)酵罐清洗、滅菌、進(jìn)出物料等輔助操作時(shí)間）。 75=。 24+ 52 = m3=230 m3 V’全 =V 全 發(fā)酵罐冷卻面積的計(jì)算 對(duì)檸檬酸發(fā)酵，每 1m3 發(fā)酵液，每 1h傳給冷卻器得最大熱量約為 6000kJ/(m3 （ 1）主要尺寸：列該攪拌器的各部尺寸與罐徑 D 有一定的比例關(guān)系，如下： 攪拌器葉徑 D/3=5/3=，取 d= 葉寬 B== = 弧長(zhǎng) l== = 底距 C=D/3=5/3= 盤徑 di== = 葉弦長(zhǎng) L== = 葉距 Y=D=5m 彎葉板厚 δ =12mm （ 2）轉(zhuǎn)速：取四檔攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速 N 可根據(jù) 50 m3 罐，攪拌器直徑 m，轉(zhuǎn)速 n=110r/min,以等 PO/N 為標(biāo)準(zhǔn)放大求得 [4]： N2=N1(D1/D2)2/3=110 () 2/3=80(r/min) （ 3）攪拌軸功率：通風(fēng)攪拌發(fā)酵罐，攪拌軸功率的計(jì)算有許多方法，現(xiàn)采用修正的脈凱爾式求攪拌軸功率，并由此選擇電機(jī)。 發(fā)酵罐設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì) （ 1）空氣分布器 本罐使用單管進(jìn)風(fēng)，風(fēng)管直徑計(jì)算見后面的接管設(shè)計(jì)。 根據(jù) 發(fā)酵罐的實(shí)際情況，取管徑。 ⑥ 校核布置后冷卻管的實(shí)際傳熱面積： F 實(shí) =π d 平均 L 實(shí) = =169m2F= 可滿足要求。 發(fā)酵罐接管設(shè)計(jì) （ 1）接管的長(zhǎng)度 H 設(shè)計(jì) 取接管長(zhǎng)度為 8 m。 種子罐容積和數(shù)量的確定 （ 1）種子罐容積的確定：接種量按 10%計(jì)算，則種子罐容積 V 種 為： V 種 =V 總 10%=230 10%=23 m3 式中： V總 —— 發(fā)酵罐總?cè)莘e （ m3）。封 +H180。簡(jiǎn) =2 2+2 = m3 比需要的種子罐容積 23 m3 大，可滿足設(shè)計(jì)要求。 硫酸銨貯罐 按前計(jì)算，硫酸銨總量按對(duì)接種量質(zhì)量比 %，得硫酸銨用量： G=， 流加硫酸銨溶液為 40%，最終重度為 5kg/m3?，F(xiàn)將發(fā)酵車間所選設(shè)備結(jié)果見表 5： 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 表 51 年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸檸檬酸工廠糖化、發(fā)酵車間設(shè)備一覽表 序號(hào) 設(shè)備名稱 規(guī)格與型號(hào) 臺(tái)數(shù) 材料 備注 1 發(fā)酵罐 公稱容積 200 m3， Φ 5000mm 40 1Gr18Ni9Ti 鋼 專業(yè) 設(shè)備 2 種子罐 公稱容積 30 m3， Φ 2400mm 13 A3 鋼 專業(yè) 設(shè)備 3 預(yù)過(guò)濾器 JLSYu 045 40 金屬鎳 專業(yè) 設(shè)備 4 蒸汽過(guò)濾器 JLSF035 40 金屬鎳 專業(yè) 設(shè)備 5 金屬過(guò)濾器 JLS045 40 金屬鎳 專業(yè) 設(shè)備 6 液化醪泵 IS8050200 1 機(jī)體鑄鐵 通用 設(shè) 備 7 硫酸銨溶液輸送泵 IS8050200 1 機(jī)體鑄鐵 通用 設(shè)備 8 種子液輸送泵 IS8050200 13 機(jī)體鑄鐵 通用 設(shè)備 9 發(fā)酵醪液輸送泵 IS8050200 13 機(jī)體鑄鐵 通用 設(shè)備 10 自來(lái)水輸送泵 IS8050200 1 機(jī)體鑄鐵 通用 設(shè)備 11 硫酸銨貯罐 V= m3 1 1Cr18Ni9Ti 鋼 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 12 發(fā)酵醪貯罐 V= m3 1 1Cr18Ni9Ti 鋼 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 13 調(diào)漿桶 V=6 m3 2 1Cr18Ni9Ti 鋼 專業(yè)設(shè)備 14 液化維持罐 V=12 m3 1 1Cr18Ni9Ti 鋼 專業(yè)設(shè)備 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 在本設(shè)計(jì)中，檸檬酸全廠的布局參考了某公司的各個(gè)車間的布局。車間布局包括三層樓。回想四年來(lái)在 北京理工大學(xué) 珠海學(xué)院 的學(xué)習(xí)和生活，要衷心感謝這個(gè)學(xué)校為我們提供良 好的學(xué)習(xí)和生活環(huán)境，感謝四年來(lái)教授我知識(shí)的老師們，感謝給予我?guī)椭耐瑢W(xué)們。在此也對(duì)于北京理工大學(xué)珠海學(xué)院給予多方面的支持表示感謝。序號(hào) 名稱 單位 指標(biāo) 備注1 工作壓力 MP a 0. 42 工作溫度 ℃ 32 ℃3 工作介質(zhì) 發(fā)酵液4 全容積 m3 37 55 工作容積 m3 28 46 熱交換面積 m3 34 9A 向圖B B 剖視圖設(shè)計(jì)職責(zé)制圖校核審核簽字 日期發(fā)酵罐圖比例 1 : 1 5 0設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段 初步設(shè)計(jì)A1第2 張 共4 張化工與材料學(xué)院06生物工程1班彭卡特 0 6 0 5 4 1 1 0 2 6年產(chǎn)10萬(wàn)噸檸檬酸糖化、發(fā)酵車間的設(shè)計(jì)北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 ABCDE1 2 3 4 5 6 7 8 99000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000720xx9000900090009000360