【導(dǎo)讀】摘要目前乳酸是世界上應(yīng)用廣泛的三大有機(jī)酸之一。本設(shè)計(jì)綜述了國(guó)內(nèi)外乳酸的生產(chǎn)。工藝及其發(fā)展前景。在對(duì)各種乳酸生產(chǎn)工藝進(jìn)行了詳細(xì)比較后，選擇了糖化發(fā)酵的生產(chǎn)。通過物料衡算、熱量衡算、主體設(shè)備設(shè)計(jì)、輔助設(shè)備選型以及車間布置，完成了，和安全評(píng)價(jià)，表明該工藝設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理。

　　

【正文】 液體量有 46075%= 以裝填系數(shù) 75%計(jì)算，則需罐的體積為： 247。75%=；如果取 1個(gè) 10 m3的雙效塔，則每天需濃縮 247。10=≈35批，則每批所需時(shí)間為 24/35=。 每天蒸發(fā)量 V 因出雙效塔的料液量為 V 出 =46075%%75%247。26%= 則蒸發(fā)量為V== 每天需蒸汽量 G3 因雙效塔內(nèi)蒸汽不得高于 ，以 計(jì)查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》下冊(cè)，此時(shí)水的沸點(diǎn)為 76℃ （表 1910），再查表 198 及 199 得此溫度下水及汽的熱化焓分別為，則需蒸汽量為： G3=（ － ） 247。（ 70） =1710 t/d (注： 1cal=)[20] 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 19 頁 共 36 頁 4 設(shè)備平衡計(jì)算及選型 發(fā)酵工段 ． 1 發(fā)酵罐容積及罐數(shù) （ 1）單罐容積 發(fā)酵罐單 只容積 V發(fā)取為 60m3，（裝液系數(shù)為 65%） （ 2）發(fā)酵罐數(shù)目 A．單罐單批生產(chǎn) 100%乳酸的量 M=V發(fā) 裝液系數(shù) 糖濃度 轉(zhuǎn)化率 總收率 ( 1染菌率 )密度 =6065%（ 10%70%111%） 93%（ 75%80%） （ 1－ %） = （注：由于染菌的可能性很小可以忽略，因此染菌率取為 %） B．每年生產(chǎn) 100%乳酸的量 年產(chǎn) 80%的乳酸為 3000噸，則純?nèi)樗崃繛椋?300080%=2400t C．所需發(fā)酵罐數(shù) N 發(fā) =年產(chǎn)純 乳酸量 247。（年工作日 單罐單批生產(chǎn)純?nèi)樗崃浚? =2400247。（ 300） =≈4個(gè) （ 3）富裕系數(shù) =（ 4－ ） 247。100%=% 即： 每天 取 4個(gè)容積為 60m3 （注：發(fā)酵周期為 72h，即三天為一批，采用每天投四罐） 調(diào)漿罐容積及罐數(shù) （ 1）單罐容積 調(diào)漿罐單只容積 V調(diào)取為 6m3（裝液系數(shù)為 75%） （ 2）調(diào)漿罐數(shù)量 N 調(diào) =4V發(fā)酵罐裝液系數(shù) 247。調(diào)漿罐裝液系數(shù) 247。V 罐 247。8 =46075%247。75%247。6247。8 =5 個(gè) 綜上即：取 5個(gè)容積為 6m3的調(diào)漿罐 種子罐容積及罐數(shù) （ 1）單批（ 3天）種子液用量（按發(fā)酵液量的 10%接種） 中北大學(xué) 2020屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 20 頁 共 36 頁 V 單 =46075%10%＝ 18m3 （ 2）總?cè)莘e V 總 =單批種子液用量 247。種子罐裝液系數(shù) =18247。75% =24m3 （ 3）單罐容積 種子罐單只容積 V 種 取為 6m3（裝液系數(shù)為 75%） （ 4）數(shù)量（種子培養(yǎng)周期為 30小時(shí)） N 種 =種子液用量 247。（種子罐單罐容積 裝液系數(shù) 24247。培養(yǎng)周期） =2475%247。（ 1075%247。24247。30） =3 個(gè) 即：取 3個(gè)容積為 10m3的種子罐 . 4 發(fā)酵儲(chǔ)罐容積及數(shù)目 （ 1）總?cè)莘e：貯罐容積應(yīng)滿足每天全罐發(fā)酵液裝滿。（貯罐裝填系數(shù)為 80%） 故儲(chǔ)罐總?cè)莘e為： V 總 =46075%247。80%=225m3 （ 2）單罐容積 發(fā)酵儲(chǔ)罐單只容積 V 儲(chǔ) 取為 60m3（裝液系數(shù)為 75%） （ 3）數(shù)目 N 儲(chǔ) =V 總 247。V 儲(chǔ) =225247。60=≈4 （ 4）富裕系數(shù) =（ ） 247。100%=% 即：取 4個(gè)容積為 60m3的發(fā)酵儲(chǔ)罐 提取工段 預(yù)熱罐容積及罐數(shù) 每天處理 1罐發(fā)酵液，則處理量為 V=6075%=45m3） （ 1）單罐容積 預(yù)熱罐單只容積 V預(yù)取為 12m3（裝液系數(shù)為 80%） （ 2）數(shù)量 N=46075%247。 (1280%)3247。24=≈3（個(gè)） 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 21 頁 共 36 頁 （ 3）富裕系數(shù) =（ ） 247。100%=% 即：取 3個(gè)容積為 12m3的預(yù)熱罐 壓料罐容積及罐數(shù) （ 1）單罐容積 壓料罐 單只容積 V 壓 取為 15m3（裝液系數(shù)為 80%） （ 2）數(shù)量 第一次用于預(yù)熱： N=46075%247。（ 1580%） 247。8=≈2 第二次用于沉降過濾： N=46075%247。（ 1580%） 247。8=≈3 （ 3）富裕系數(shù) =（ ） 247。100%=% 即：取 3個(gè)容積為 15m3的壓料罐 第一次板框壓濾 每天處理 1罐發(fā)酵液，則處理量 V=6075%=45m3 （ 1）選型： 選板框壓濾機(jī)為： BMS10/63510型；單 位面積單位時(shí)間的過濾能力為： （ 2）臺(tái)數(shù) 每天所需過濾總面積 245247。（ 24） 247。10=≈ N=247。10=≈1（臺(tái)） （ 3）富裕系數(shù)（ ） 247。=% 即：取 1臺(tái)型號(hào)為 BMS10/63510的板框壓濾機(jī) [21] . 4 沉降罐 （ 1）單罐容積 沉降罐單只容積 V 沉 取為 15m3 （裝液系數(shù)為 80%） （ 2）數(shù)量 N=46075%247。（ 1580%） 247。8=≈3 （ 3）富裕系數(shù) =（ ） 247。100%=% 中北大學(xué) 2020屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 22 頁 共 36 頁 4. 第二次板框壓濾 （ 1）型號(hào)： 同第一次板框壓濾機(jī) （ 2）臺(tái)數(shù) 設(shè)第一次洗水量為發(fā)酵液的 1/5，則第一次洗完后液體體積為 V=46075%（ 1+） =216m3 則每天過濾面積為 216247。（ 24） 247。10= N=247。10=≈2（臺(tái)） （ 3）富裕系數(shù) =（ ） 247。100%=% 即：取 2臺(tái)型號(hào)為 BMS10/63510的板框壓濾機(jī) 4. 雙效塔（雙效塔裝填系數(shù)取 75%） 因發(fā)酵液中乳酸鈣液濃度為 %，雙效后乳酸鈣濃度為 26%，則出雙效塔的液量為： V=46075%%247。26%3247。24= （ 1）濃縮罐容積和數(shù)量 濃縮罐單只容積取為： 10m3，數(shù)量： 1個(gè) （ 2）雙效塔數(shù)量 N=247。(1275%)=≈1 （ 3）富裕系數(shù) =（ ） 247。100%=% . 7 酸解鍋（裝填系數(shù)取 75%） （ 1）總?cè)莘e 進(jìn)入酸解鍋的料液量為： 46075%%247。26%=，則每天的酸解量為：247。75%= （ 2）單鍋容積 酸解鍋單只容積取為： 10m3 （ 3）數(shù)量 N=247。106247。24=≈3 （ 4）富裕系數(shù) =（ ） 247。100%=% 即：取 3個(gè)容積為 10m3的酸解鍋 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 23 頁 共 36 頁 第三次板框壓濾機(jī)（型號(hào)同前兩次） （ 1）每天需過濾面積 S=247。（ 24） 75%247。10= （ 2）數(shù)目 N=6. 77247。10=≈1（臺(tái)） 主要設(shè)備數(shù)量及規(guī)格型號(hào)見表 41 表 41 主要設(shè)備數(shù)量及規(guī)格型號(hào) 名稱 規(guī)格型號(hào) 數(shù)量 發(fā)酵罐 單只大小： 60m3 12（個(gè)） 調(diào)漿罐 單只大?。?6m3 5（個(gè)） 種子罐 單只大小： 10 m3 3（個(gè)） 發(fā)酵儲(chǔ)罐 單只大?。?60m3 5（個(gè)） 預(yù)熱罐 單只大?。?12m3 3（個(gè)） 雙效塔 單只大?。?12m3 1（個(gè)） 壓料罐 單只大小： 15m3 3（個(gè)） 沉降罐 單只大?。?15m3 3（個(gè)） 濃縮罐 單只大小 : 10m3 1（個(gè)） 酸解 鍋 單只大?。?10m3 3（個(gè)） 板框壓濾機(jī) 型號(hào)： BMS10/63510 4（個(gè)） 中北大學(xué) 2020屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 24 頁 共 36 頁 5 車間布置設(shè)計(jì) 車間布置設(shè)計(jì)的目的是對(duì)廠房的配置和設(shè)備的排列作出合理的安排，并決定車間、工段的長(zhǎng)度、寬度、高度和建筑結(jié)構(gòu)型式，以及各車間之間與工段之間的相互聯(lián)系。車間布置設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)中重要組成部分，車間布置的好壞直接關(guān)系到車間建成后是否符合工藝要求，能否有良好的工作條件，使生產(chǎn)正常、安全地進(jìn)行，設(shè)備的維護(hù)檢修方面可行以及對(duì)建設(shè)投資、經(jīng)濟(jì)效益等都有很大影響。所以在進(jìn)行車間布置前必須掌握有關(guān)生產(chǎn)、安全、 衛(wèi)生等資料，在布置時(shí)要做到深思熟慮，仔細(xì)推敲，以取得一個(gè)最佳方案。車間布置以工業(yè)為主導(dǎo)，并在其它專業(yè)如總圖、土建、設(shè)備安裝、電力、暖風(fēng)、外管等密切配合下完成。 設(shè)計(jì)依據(jù) 這次設(shè)計(jì)的課題是年產(chǎn) 3000噸乳酸工廠提取車間，以下列資料為設(shè)計(jì)依據(jù)： （ 1） 生產(chǎn)工藝流程圖。 （ 2） 物料衡算數(shù)據(jù)及物料性質(zhì)。 （ 3） 設(shè)備資料，包括外型尺寸、重量、支撐型式等。 （ 4） 公用系統(tǒng)耗用量，耗冷，耗水、耗電等。 （ 5） 土建資料和勞動(dòng)安全、防火防爆等。 （ 6） 車間組織及定員資料。 （ 7） 廠區(qū)總平面布置，包括車間與車間、輔助車間、生活設(shè)施等。 （ 8） 有關(guān)布置方面的規(guī)范資料。 車間布置（廠房平面布置） 車間布置設(shè)計(jì)原則 （ 1） 車間布置應(yīng)符合生產(chǎn)工藝的要求：車間設(shè)備不知必須按流程的流向順序依次進(jìn)行設(shè)備的排列，按順序進(jìn)行加工處理。 （ 2） 車間布置應(yīng)符合生產(chǎn)操作的要求：設(shè)備布置應(yīng)考慮為操作工人能管理多臺(tái)設(shè)備提供操作條件，設(shè)備布置不宜過松或過緊。 （ 3） 設(shè)備布置應(yīng)符合設(shè)備安裝，檢修的要求：應(yīng)根據(jù)設(shè)備的大小及結(jié)構(gòu)考慮設(shè)備安裝、檢修及拆卸所需的空間。 （ 4）車間布置應(yīng)符合廠房建筑的要求同時(shí)要考慮車間的發(fā)展和擴(kuò)建以及要考慮建中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 25 頁 共 36 頁 廠地區(qū)的氣候、地理、水文等條件。 （ 5）車間所采取的勞動(dòng) 保護(hù)、防腐措施是否符合要求。 （ 6）車間布置應(yīng)符合節(jié)約建設(shè)和投資的要求。 車間平面布置 整個(gè)廠采用 長(zhǎng)方形 型，其 長(zhǎng)度為 50 米， 寬度為 30 米，這個(gè)有利于設(shè)備排列、易于安排交通及出入口。 車間立面布置 因設(shè)備定位后最高 10米左右，所以采用 雙 層 復(fù)合式 布置 ，有利于對(duì)空間的利用 。 設(shè)備布置 設(shè)備定位，除設(shè)計(jì)計(jì)算所得設(shè)備裝配圖定位外，對(duì)滿住生產(chǎn)工藝有如下要求： （ 1）在布置設(shè)備時(shí)一定要滿住工藝流程順序，要保證水平方向和垂直方向的連續(xù)性； （ 2）凡屬相同的幾套設(shè)備或同 類型設(shè)備或操作性質(zhì)相似的設(shè)備盡可能地布置在一起，這樣可以統(tǒng)一管理，集中操作，還可以減少備用設(shè)備或互為備用； （ 3）設(shè)備布置時(shí)除了要考慮設(shè)備本身所占有的地位外，必須有足夠的操作、進(jìn)行及檢修需要的位置； （ 4）要考慮相同設(shè)備或相似設(shè)備呼喚使用的可能性，設(shè)備排列要整齊，避免過松過緊； （ 5）要盡可能的縮短設(shè)備間的管線； （ 6）車間內(nèi)要留有堆放原料、成品和包裝材料的空地（能堆放一批或一天的量）以及必要的運(yùn)輸通道，盡可能的避免固體物料的交叉運(yùn)輸； （ 7）傳動(dòng)設(shè)備要安裝安全防護(hù)裝置的位置； （ 8）要考慮物料特性對(duì)防火、防毒及控制噪音要求，譬如對(duì)噪音大的設(shè)備宜采用封閉式閣間等 [22]。 中北大學(xué) 2020屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 26 頁 共 36 頁 6 經(jīng)濟(jì)分析環(huán)保分析 綜合概算 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 生產(chǎn)安排 :每年生產(chǎn) 300天 ,一天 24小時(shí) 生產(chǎn)工人 (采取三班制 )見表 61 表 61 職工定員表 序號(hào) 工種 工作班制 一班 二班 三班 輪休 合計(jì) 1 投料工 3 2 2 2 2 8 2 發(fā)酵工 3 1 1 1 1 4 3 提取工 3 1 1 1 1 4 4 精制工 3 2 2 2 2 8 5 包裝工 3 2 2 2 2 8 6 泵工 3 1 1 1 1 4 7 其他工 3 2 2 2 2 8 其他工人包括技術(shù)員、安全人員、維修工、其工作都可以由 工段長(zhǎng)按實(shí)際情況分配給其他工段工人完成。本工段共需 44人。 編制依據(jù) (1)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的人格參考有關(guān)資料以及目前原材料價(jià)格作出估計(jì)。 (2)設(shè)備運(yùn)雜費(fèi)按設(shè)備原價(jià)的 %計(jì)算。 (3)管材費(fèi)按每千克計(jì)價(jià)，并考慮物價(jià)上漲等因素。管道按原材料的 人格就地加工計(jì)算。 (4)工藝管道的安裝費(fèi)按材料費(fèi)的 220%計(jì)算，基中包括了支架、閥門、保溫、防腐材料的費(fèi)用及安裝的費(fèi) 用。 (5)設(shè)備的安裝費(fèi)按設(shè)備購(gòu)置費(fèi)的 20%計(jì)算，其中包括了設(shè)備的基礎(chǔ)、設(shè)備的支架、保溫及設(shè)備的防腐材料等的費(fèi)用。 (6)工具費(fèi)按設(shè)備購(gòu)置費(fèi)的 1%計(jì)。 (7)施工