【導(dǎo)讀】本設(shè)計是為330噸/年紅霉素生產(chǎn)工廠而進行的初步工藝設(shè)計。工廠設(shè)計為參考，力求接近并切合實際。其主要包括生產(chǎn)工藝的各種指標(biāo)、設(shè)備選。形設(shè)計計算、物料衡算、水、電、汽的估算以及工藝流程圖的設(shè)計。益，降低對環(huán)境的影響，減少對環(huán)境的壓力。最終理論計算結(jié)果在總收率65%的前。罐4m3（4個），三級種子罐32m3（4個）。提取工段總收率為70%，選取板框壓濾。機6個，溶媒萃取池3個，三足式離心機6個。符合設(shè)計的基本要求，同時滿足國。該設(shè)計成果主要采用形式為發(fā)酵車間平面布置圖（1張），發(fā)酵工藝流程圖。的三視圖（1張）并編寫詳細數(shù)據(jù)說明書。

　　

【正文】 ＝ 2047354〔 kJ / hr〕 則需要總換熱面積 A ＝ 2047354/〔 1620〕＝ 〔 m2〕 （ 4）外盤管的計算 選取 φ＝ 1084 的管子（ d＝ m）半部，取管排間距為 ，在 m罐壁范圍內(nèi)焊設(shè) n圈半園冷卻管；因此有： 〔 （ n1） +1〕 d＝ 8（＜ 發(fā)酵液層高度 H L ＝ 〔 m〕 ） 〔 （ n1） +1〕 ＝ 8 n＝ 〔圈〕，共繞 52 圈，分為三組，每組 13 圈。 26 外盤管的面積 內(nèi)DdnA ?? （ 448） ＝ 52（ 2）＝ 〔 m2〕 （ 5）內(nèi)盤管的計算 取內(nèi)盤管的規(guī)格為 φ573， DN50。 每米管外表面面積＝ 1＝ 〔 m2〕 因為 外換熱面積發(fā)酵罐換熱面積內(nèi)盤管的換熱面積 ? ＝ ＝ 〔 m2〕 內(nèi)盤管的管長至少需要 ＝ 258〔 m〕 依據(jù)工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗，內(nèi)盤管設(shè)計為五組立式管束，每組繞 7 圈，管間距 d，總寬 (以便于從人孔處裝拆 )，管束高 6m，彎頭部份長 m，每圈管長 m。 四組管束的換熱面積＝ 5（ 7）＝ 〔 m2〕 設(shè)計余量＝〔（ ＋ ） / 〕 1〕 100%＝ % （ 6） 人孔 考慮人進罐檢修和立式內(nèi)盤管管束的進出，取人孔直徑為 800 mm。 （ 7）攪拌功率的計算 A)不通氣時攪拌功率的計算 攪拌槳直徑 ? ＝ 4000= 1500 mm，經(jīng)驗取攪拌槳直徑 d＝ 〔 m〕； 擋板數(shù)為 4 塊；取中間軸承數(shù)為 2；選用攪拌槳層數(shù) m＝ 3。 罐內(nèi)液面上方的空氣壓力 Pin＝ 〔 MPa〕表壓； 發(fā)酵液的溫度 t＝ 28℃ ； 發(fā)酵液的粘度 μ＝ 103〔 PaS〕 ＝ 103102/＝ *104〔 kgs / m2〕； 發(fā)酵液重度 ρ＝ 1050〔 kg/m3〕＝ 1050/＝ 〔 kgs / m4〕； 取全開攪拌轉(zhuǎn)速 n＝ 130〔 rpm〕＝ 〔 r / s〕。 27 雷諾準(zhǔn)數(shù) ??2eM ndR ? （ 449） ＝ *104＝ 106 ＞ 104 屬于湍流 ∵ 擋板數(shù)為 4 塊， ∴ 發(fā)酵液液面不會產(chǎn)生中心下降旋渦 ∴ Y＝ 0 又 ∵ ReM＝ 106 ＞ 104 屬于湍流 ∴ X＝ 0 因此不通氣時單槳攪拌功率 P＝ Kn3d5ρ （ 450） 式中 ∵ 選用了六彎葉渦輪攪拌槳，查得其常數(shù) K＝ ?53dKnP? ＝ ()3107 ＝ 〔 KW〕 校正 1 系數(shù) ? ?? ?? ?? ? 211 31f dHdD L? （ 451） ＝（ 1/3）〔（ 3/） ()〕 1/2 ＝ 校正后的單層攪拌器攪拌功率 P*＝ f1P ＝ ＝ 〔 KW〕 校正 2 對于多層攪拌器 Pm＝ (＋ )P* 式中：對于 3 層攪拌器 m＝ 3 不通氣時三層攪拌器攪拌功率 Pm＝ (＋ 3)＝ 1707〔 KW〕 B)通氣時攪拌功率 Pg的計算 標(biāo)準(zhǔn)溫度 T0＝ 〔 K〕；標(biāo)準(zhǔn)壓力 P0＝ 〔 MPa〕；罐內(nèi)壓力 Pin=〔 MPa〕 通氣量 Qg 的計算 ? ? ? ?? ? ? ?? ?6Lin0000dg ????????? ? （ 452） ＝ 〔（ ＋ 29） /〕 { + 28 ＋ （ 1050) 106} ＝ 247。 ＝ 〔 m3 / min〕 通氣時三層攪 拌器攪拌功率 ? ?? ? QdnP0 . 1 5 7P 2m ??? （ 453） ＝ 〔 (17072130)/ 〕 ＝ （ 9558502/） ＝ 〔 KW〕 2）三級種子罐的設(shè)備計算 （ 1）發(fā)酵罐內(nèi)徑 D 和筒高 H 的計算（高徑比 H / D=， H＝ ） 上、下封頭采用相同的橢圓形封頭，其直邊高度 hb＝ 〔 m〕，封頭凸出高度ha＝ D / 4〔 m〕 橢圓形下封頭的容積 Vb＝ （ 454） 直筒部份的容積 ? ? H2DV 2H ??? （ 455） 總體積 HVVbV ?? （ 456） ＝ ＋ π（ D / 2） 2H ＝ 因為三級種子罐公稱容積 V0 ＝ 〔 m3〕。 校核：因為每天需放罐發(fā)酵液的體積 Vd ＝ ＝ 〔 m3〕裝料系數(shù)＝ ， 所以三級種子罐的公稱體積（不含上封頭容積）＝ ＝ 〔 m3〕。夠用。 得到三級種子罐內(nèi)徑 D ＝ 〔 m〕 圓整，取 D ＝ 〔 m〕 29 按三級種子罐直徑 D＝ 〔 m〕；上下封頭采用相同的圓錐形封頭，其直邊高度 hb＝ 〔 m〕，封頭凸出高度 ha＝ D / 4〔 m〕，計算下封頭內(nèi)的容積 Vb Vb＝（ π/4） D2h b＋（ π/6） D2h a （ 457） ＝（ π/4） ＋（ π/6） ＝ ＋ ＝ 三級種子罐的全容積 VT＝ V0＋ Vb （ 458） ＝ ＋ ＝ 〔 m3〕 三級種子罐直筒體的高度 ? ? ? ?? ?2b0 ? （ 459） ＝〔 〕 /〔 ()2〕 ＝ 〔 m〕 三級種子罐的 H / D ＝ / ＝ 三級種子罐內(nèi)發(fā)酵液量 Vd ＝ 〔 m3〕 三級種子罐內(nèi)發(fā)酵液層的高度 ? ? ? ?? ?2b0abL 2DVVhhH ????? （ 460） ＝ ＋ ＋（ ） /〔 π（ ） 2〕 ＝ ＋ ＝ 〔 m〕 （ 2）查化工工藝設(shè)計手冊，選取筒壁壁厚為 10 mm，封關(guān)壁厚為 12 mm。 （ 3）傳熱計算 取冷卻水出入口溫度差＝ 2015＝ 5℃ ，升溫 5℃ 。發(fā)酵液溫度＝ 29℃ 。 平均溫差 Δtm＝〔（ 2920） （ 2915）〕 /ln〔（ 2920） /（ 2915）〕 Δtm＝ (149)/ ln〔 14/9〕＝ 〔 ℃ 〕 30 為加強冷卻能力，設(shè)外冷卻盤管和內(nèi)冷卻盤管，查化工工藝設(shè)計手冊其傳熱系數(shù) K＝ 450 〔 J / s℃ m2 〕＝ 1620〔 kJ / （ hr℃ m2） 〕 因為 生物反應(yīng)熱 mtKAQ ?? （ 461） ＝ 25100＝ 437242〔 kJ / hr〕 則換熱面積 A＝ Q /〔 KΔtm〕 （ 462） ＝ 437242/〔 1620〕＝ 〔 m2〕 （ 4）外盤管的計算 選取 φ＝ 57 的管子（ d＝ m）半部，取管排間距為 ，罐直筒體的高度 H＝ 〔 m〕；在 m罐壁范圍內(nèi)焊設(shè) n圈半園冷卻管；因此有： 〔 （ n1） +1〕 d＝ ＜ 發(fā)酵液層高度 HL＝ 〔 m〕 〔 （ n1） +1〕 ＝ 解出： n＝ 50〔圈〕，取共繞 50 圈，分為 2 組，每組 25 圈。 外盤管的面積 內(nèi)DdnA ?? （ 463） ＝ 50（ 2） ＝ 〔 m2〕 ＜ ，不滿足換熱要求，需要內(nèi)盤管。 （ 5）內(nèi)盤管的計算 取內(nèi)盤管的規(guī)格為 φ573， DN50。 每米管外表面面積＝ 1＝ 〔 m2〕 因為 內(nèi)盤管的 換熱面積＝發(fā)酵罐換熱面積 外盤管換熱面積 ＝ ＝ 5〔 m2〕 31 內(nèi)盤管的管長至少需要 5/ ＝ 〔 m〕 依據(jù)工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗，內(nèi)盤管設(shè)計為二組立式管束，每組繞 6 圈，管間距 ，總寬 (以便于從人孔處裝拆 )，管束高 3m，彎頭部份長 m，每圈管長 m。 二組管束的換熱面積＝ 2（ 6）＝ 〔 m2〕 設(shè)計余量＝〔（ ＋ ） / 〕 1〕 100%＝ 40 % （ 6）人孔 考慮人進罐檢修和立式內(nèi)盤管管束的 進出，取人孔直徑為 500 mm。 3）二級種子罐的設(shè)備計算 （ 1）發(fā)酵罐內(nèi)徑 D 和筒高 H 的計算（高徑比 H / D=， H＝ ） 上、下封頭采用相同的橢圓形封頭，其直邊高度 hb＝ 〔 m〕，封頭凸出高度ha＝ D / 4〔 m〕 橢圓形下封頭的容積 Vb＝ （ 464） 直筒部份的容積 ? ? H2DV 2H ??? （ 465） 總體積 HVVbV ?? ＝ ＋ π（ D / 2） 2H （ 466） ＝ 因為二級種子罐公稱容積 V0 ＝ 〔 m3〕。 校核：因為每天需放罐發(fā)酵液的體積 Vd ＝ 〔 m3〕裝料系數(shù)＝ ， 所以二級種子罐的公稱體積（不含上封頭容積）＝ ＝ 〔 m3〕?；緣蛴谩Ｒ罁?jù) ＝ 得到二級種子罐內(nèi)徑 D＝ 〔 m〕，圓整，取 D＝ 1200〔 m〕 按二級種子罐直徑 D＝ 〔 m〕 ；上下封頭采用相同的標(biāo)準(zhǔn)橢圓錐形封頭，其直邊高度 hb＝ 〔 m〕，封頭凸出高度 ha＝ D / 4〔 m〕， 32 計算下封頭內(nèi)的容積 Vb＝ ＝ 二級種子罐的全容積 VT＝ V0＋ Vb （ 467） ＝ ＋ ＝ 〔 m3〕 二級種子罐直筒體的高度 ? ? ? ?? ?2b0 ? （ 468） ＝〔 〕 /〔 ()2〕 ＝ 〔 m〕 二級種子罐的 H / D ＝ ＝ 二級種子罐內(nèi)發(fā)酵液量 Vd ＝ 〔 m3〕 二級種子罐內(nèi)發(fā)酵液層的高度 ? ? ? ?? ?2b0abL 2DVVhhH ????? （ 469） ＝ ＋ ＋（ ） /〔 π（ ） 2〕 ＝ ＋ ＝ 〔 m〕 （ 2）查化工工藝設(shè)計手冊，選取筒壁壁厚為 8 mm，選罐壁厚為 10 mm。 （ 3）傳熱計算 取冷卻水出入口溫度差＝ 2015＝ 5℃ ，升溫 5℃ 。發(fā)酵液溫度＝ 29℃ 。 平均溫差 Δtm＝〔（ 2920） （ 2915