【導讀】北京化工大學生命科學與技術學院。年產800噸土霉素工廠設計

　　

【正文】 管路計算方法 發(fā)酵生產的 各 階段物料主要靠管道來實現(xiàn)，因此，管道安裝設計的好壞，關系到生產操作的正常進行及生產費用，是設計中重要的組成部分。 最佳經濟管徑的求取 通常在某一輸量下，投資總額隨管徑變化的曲線必有極小值存在，即存在使投資總額最低的管徑，經營費用主要由兩種類型的費用組成：一類費用隨管徑的變化與曲線的變化趨勢相仿。如管線設備折舊、稅金、管理及維修等費用，它們是按投資總額提成一定比例計算的。另一類費用是隨管徑的增大而減少。如能耗費等，這是因為在一定輸量下，管徑越大，流體越容易流動，即動力消耗越小的緣故。對于某一輸量，總費用 (投資總額與經營總費用之和 )最低的管徑叫做最佳管徑 D，該輸量即是管徑 D 佳所對應的經濟輸量，此時管內流速即為經濟流速。 利用液體流 速計算管徑 管徑的計算主要 有 流速確定，通常狀態(tài)下流速范圍如下 流體的種類及情況 常用流速范圍 /(m/s) 流體的種類及情況 常用流速范圍 /(m/s) 水及一般流體 13 飽和水蒸氣 粘度較大的液體 800KPa 4060 低壓氣體 815 300KPa 2040 易燃易爆低壓氣體 8 過熱水蒸氣 3050 壓力較高氣體 1525 真空操作下氣體 10 制藥工藝設計論文 土霉素工藝管路設計 發(fā)酵罐 (三級罐 )的接管設計 通氣管 大罐的通氣量為 (， 20℃ )，體積為 218m3，通風量 ： smmQ /39。 ???? 折算到工作狀態(tài) (， 30℃ )下的風量 ： smQ f / 3????? 取風速 v=25m/s，則通風管截面積 23 0 0 1 mvQS ff ??? 通風管徑 mmmSd ff .86186 1 8 3 0 0 ???? 故選用不銹鋼焊接鋼管取 φ65010，其內徑 630mm。 輸液管 （ 1） 排料管 發(fā)酵罐裝料 218m3，發(fā)酵液體積 ， 2h 之內排空，物料體積流量 ： smQ /10* 6 0 0 33???? 發(fā)酵液流速取 v=1m/s，排料管截面積 233料 10* 10* mvQS ?? ??? 管徑 mSd 10* 3料 ??? ? 選用 不銹鋼焊接鋼管 φ1335，其內徑 123mm。 制藥工藝設計論文 （ 2） 進液管 ① 種子液 一 級種子液 ，半小時之內接種完畢，則物料的體積流量 ： smQ /10* 33???? 發(fā)酵液流速取 v=1m/s，排料管截面積 233料 10* 10* mvQS ?? ??? 管徑 mmmSd .. 10* 3料 ???? ? 選 取不銹鋼焊接鋼管 φ45，其內徑 40mm。 ② 補全料輸液管 全料液 32m3， 184 小時之內補料完畢，則物料的體積流量 ： smQ /10* 32 35???? 發(fā)酵液流速取 v=1m/s，排料管截面積 255料 10* 10* mvQS ?? ??? 管徑 mmSd 10* 5料 ??? ? 取不銹鋼焊接鋼管 φ12，其內徑 9mm。 ③ 補稀料輸液管 稀料液 17m3， 184 小時之內補料完畢，則物料的體積流量 ： smQ /10* 17 35???? 制藥工藝設計論文 發(fā)酵液流速取 v=1m/s，排料管截面積 255料 10* 10* mvQS ?? ??? 管徑 mmSd 10*5料 ??? ? 取不銹鋼焊接鋼管 φ12，其內徑 9mm。 ④ 通氨管 液氨共 ， 2040h 內補 6 次，平均每次補十分鐘，共計耗時 1h， 則物料的體積流量 ： smQ /10* 35???? 發(fā)酵液流速取 v=1m/s，排料管截面積 255 10** mvQS ?? ???料 管徑 mmSd 10* 5料 ??? ? 取不銹鋼焊接鋼管 φ12，其內徑 9mm。 酸化設備的流體輸送 酸化液進料管 采用發(fā)酵液的排空管不銹鋼焊接鋼管φ 133 5 酸化液排出的體積近似認為與發(fā)酵液相等，即 ，酸化罐裝料 ，2h 之內排空，物料體積流量 ： smQ /10* 6 0 0 33???? 發(fā)酵液流速取 v=1m/s，排料管截面積 233料 10* 10* mvQS ?? ??? 制藥工藝設計論文 管徑 mSd 11 2 10*3料 ??? ? 取不銹鋼焊接鋼管 φ1335，其內徑 123mm。 稀釋設備的流體輸送 稀釋罐進料管 采用酸化罐的排空管不銹鋼焊接鋼管 φ1335 稀釋液的體積為 ，采用三個 稀釋 罐，即每個罐內液體的體積為 m3， 2h 之內排空，物料體積流量 ： smQ /10* 32???? 發(fā)酵液流速取 v=1m/s，排料管截面積 222料 10* 10* mvQS ?? ??? 管徑 mSd 11 8 10* 2料 ??? ? 取不銹鋼焊接鋼管 φ1335，其內徑 123mm。 板框過濾設備的輸送 進入板框過濾機的管道與稀釋液流出的管道相同，不銹鋼焊接鋼管 φ1335。 經板框過濾后，由濾液效價可知體積為 ，處理時間 30min 物料體積流量 smQ / 3??? 發(fā)酵液流速取 v=1m/s，排料管截面積 2料 1 4 6 4 6 mvQS ??? 管徑 mSd 料 ??? 故選用不銹鋼焊接鋼管取 φ4505，其內徑 440mm。 制藥工藝設計論文 脫色工段的流體輸送 進入脫色罐的管道與板框過濾流出的管道相同，不銹鋼焊接鋼管 φ4505。 流出脫色罐的管道 V=，操作時間為 40min， 物料體積流量 smQ /)60/40(3600 3??? 發(fā)酵液流速取 v=1m/s，排料管截面積 2料 1 2 2 2 2 mvQS ??? 管徑 mSd 料 ??? 故選用不銹鋼焊接鋼管取 φ4505，其內徑 440mm。 結晶過程的流體輸送 （ 1） 液氨的輸送 需要加入的液氨體積為 ，結晶的停留時間為 8 小時，物料體積流量smQ /10* 33???? 發(fā)酵液流速取 v=1m/s，排料管截面積 233料 10* 10* mvQS ?? ??? 管徑 mSd 03 9 10* 3料 ??? ? 取不銹鋼焊接鋼管 φ45，其內徑 40mm。 （ 2） 結晶罐之間的流體輸送 結晶總處理體積為 ，結晶的停留時間為 8 小時，物料體積流量 smQ / 3??? 發(fā)酵液流速取 v=1m/s，排料管截面積 制藥工藝設計論文 2料 0 1 0 2 1 0 2 mvQS ??? 管徑 mSd 114 010 料 ??? 取不銹鋼焊接鋼管 φ1335，其內徑 123mm。 管道匯總表 管道名稱 管道材料 管徑 /mm 管壁厚 /mm 發(fā)酵罐通氣管 不銹鋼焊接鋼管 650 10 種子罐進液管 不銹鋼焊接鋼管 45 排料管 不銹鋼焊接鋼管 133 5 補全料輸液管 不銹鋼焊接鋼管 12 補稀料輸液管 不銹鋼焊接鋼管 12 通氨管 不銹鋼焊接鋼管 12 酸化液進料管 不銹鋼焊接鋼管 133 5 酸化液出料管 不銹鋼焊接鋼管 133 5 稀釋液進料管 不銹鋼焊接鋼管 133 5 稀釋液出料管 不 銹鋼焊接鋼管 133 5 板框過濾進料管 不銹鋼焊接鋼管 133 5 板框過濾出料管 不銹鋼焊接鋼管 450 5 脫色罐進料管 不銹鋼焊接鋼管 450 5 脫色罐出料管 不銹鋼焊接鋼管 450 5 液氨輸送管 不銹鋼焊接鋼管 45 結晶罐輸液管 不銹鋼焊接鋼管 133 5 制藥工藝設計論文 第六章 車間布置設計 車間布置基本要求 ① 最大限度地滿足工藝生產包括設備維修的要求。 ② 有效地利用車間建筑面積 (包括空間 )和土地。 ③ 要為車間的技術經濟指標先進合理以及節(jié)能等要求創(chuàng)造條件。 ④ 考慮其他專業(yè)對本車間布置的要求。 ⑤ 要考慮車間的發(fā)展和廠房的擴建。 ⑥ 車間中所采取的勞動保護、防腐、防火、防毒、防爆及安全衛(wèi)生等措施是否符合要求。 ⑦ 本車間與其他車間在總平面圖上的位置合理，力求使它們之間輸送管線最短，聯(lián)系最快 。 ⑧ 考慮建設地區(qū)的氣象、地質、水文等條件。 ⑨ 人流物流不能交錯。 車間的組成 車間按照工藝過程分為三個工序，即種子制備、配料的消毒和發(fā)酵及發(fā)酵產物的分離提純三部分，故車間由種子制備區(qū)，配料區(qū)、發(fā)酵區(qū)、輔助工藝區(qū)及人凈更衣區(qū)組成。 車間的區(qū)域布置按工藝流程及工序來劃分，合理布置，充分考慮到發(fā)酵車間的自然通風，和自然采光措施。遵循操作方便、生產安全、維修便利、布局美觀的原則。 本車間屬于戊類廠房，其中更衣室、變電間的局部為丙類，衛(wèi)生的等級屬 4 級。 車間的總體布局 見后附圖紙 制藥工藝設計論文 第七章 結論 本次設計 的 生產規(guī)模 800 噸 /年的土霉素車間 ，其中 成品含量 ： 99%， 年工作日 m=320d/a,成品效價 Ud = 1000U/mg，年平均發(fā)酵水平 Uf = 35000U/mg。 本次設計主要涉及到土霉素發(fā)酵生產的具體工藝流程 ，即 由龜裂鏈絲菌(streptomyces rimosus)發(fā)酵得到， 并 以草酸 (或部分鹽酸替代草酸 )作酸化劑調節(jié)發(fā)酵液 pH 值，利用黃血鹽鈉和硫酸鋅作凈化劑生成普魯士藍沉淀協(xié)同去除 Fe3+及高分子雜質，再經 122樹脂脫色，調節(jié) pH 至 晶得干燥到土霉素成品 。主要工藝包括 三級發(fā)酵、酸化、過濾、脫色、 微濾、 結晶、干燥等 ，并確定了各個車間的工 藝流程圖 。物料衡算主要包括三級發(fā)酵工段衡算及分離提取工段的物料衡算；對于設備進行選型設計，對主要設備的規(guī)格和臺數(shù)做以確定，并進行了管路的選擇和管線的布置，最后進行了 4 個工藝車間的布置。 設計中借鑒了實際相關發(fā)酵車間的布置，設計為 3 層車間，共安裝 5 個三級發(fā)酵罐、 1 個二級發(fā)酵罐、 1 個一級發(fā)酵罐及相關補料設備；提取車間包括酸化罐、稀釋罐、板框過濾機、脫色罐、結晶罐、干燥器等設備，在合理利用現(xiàn)有設備的條件下，使廠房滿足工廠設計的基本要求 。 而為了達到產品無菌的要求特別選用 連續(xù)式隧道微波干燥滅菌機 對產品進行干燥和滅菌處理 ,而同一設備的雙重利用 ,達到了經濟節(jié)約 ,節(jié)省占地面積等優(yōu)點。 總體說來，該設計能滿足工廠的生產要求，并且做到 操作方便、生產安全、維修便利、布局美觀 。 制藥工藝設計論文 第八章 參考文獻 [1]. 楊祖榮 . 化工原理 [M]. 化學工業(yè)出版社 , 北京 , 2020. [2]. 張珩 . 制藥工程工藝設計 [ M]. 化學工業(yè)出版社 , 北京 , 2020. [3]. 孫彥 . 生物分離工程 [M]. 化學工業(yè)出版社 , 北京 , 2020. [4]. 袁其朋，梁浩 . 制藥工程原理與設備 [ M]. 化學工業(yè)出版社 , 北京 , 2020. [5]. 譚天偉 . 生物分離 技術 [M]. 化學工業(yè)出版社 , 北京 , 2020. [6]. 于信令 . 味精工業(yè)手冊 [M]. 中國輕工業(yè)出版社 , 北京 , 1995. [7]. 李十中，吳麗莉 . 高純度土霉素堿生產工藝研究 [J]. 中國抗生素雜質 , 2020，25(5):344. [8]. 劉曉梅 . 土霉素堿轉鹽酸鹽的生產工藝改進 [J]. 中國醫(yī)藥工業(yè)雜志 , 1991,22(9): 390. [9]. 李永麗 . 土霉素酸化提取工藝的研究 [J]. 內蒙古石油化工 , 2020(11): 67. [10].張玉鈞 , 劉晶 , 呂兵 , 等 . 土霉素提煉工藝的改進 [J]. 黑龍江醫(yī)藥 , 1995, 8(1): 1819.