【正文】 設(shè)計(jì)的過程中得到了指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)，老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度給了我很深的印象，在這里我要對(duì)指導(dǎo)老師表示感謝。這次設(shè)計(jì)也讓我們對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行從新認(rèn)識(shí)和深入的了解，從而更加牢固的記住，對(duì)以后的工作和學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 經(jīng)過課程設(shè)計(jì)我取得了很大的收獲，讓我們知道如何走出書本進(jìn)行獨(dú)立思考，從中獲得最大的利益。車間布置是從經(jīng)濟(jì)和節(jié)能方面加以敘述。其他部分主要包括工藝流程敘述、車間布置和“三廢”處理等。熱量衡算比起物料衡算還要麻煩，熱量衡算主要是計(jì)算出平均每天所消耗的能量，這些能量主要包括冷凝水用量、蒸汽用量以及熱空氣用量，計(jì)算出這些物質(zhì)的用量易于其他輔 助廠房的生產(chǎn)，起到能達(dá)到供應(yīng)要求而又不浪費(fèi)能源的目的。設(shè)計(jì)過程中的最大塊是物料衡算、熱量衡算和設(shè)備選型與計(jì)算。主要從車間布置、生產(chǎn)技術(shù)、車間管理、消防、節(jié)能以及危險(xiǎn) 防范等方面加以介紹。本次的課程設(shè)計(jì)有十分重要的意義，它將在以后的學(xué)習(xí)、生活、工作都有極大的影響。 生活照明取日光燈，操作臺(tái)面上可置節(jié)能燈，過道可用感應(yīng)燈以避免不必要的浪費(fèi)。 一律不選用用公布淘汰的機(jī)電產(chǎn)品以及國家產(chǎn)業(yè)政策限制內(nèi)的產(chǎn)業(yè)序列和大規(guī)模容量。 單位產(chǎn)品能耗，主要工藝消耗指標(biāo)和國內(nèi)國際對(duì)比分析； 主要指標(biāo)應(yīng)以國內(nèi)、國際先進(jìn)水平作為比較依據(jù)。建設(shè)項(xiàng)目必須符合國家職業(yè)安全與衛(wèi)生方面有關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)項(xiàng)目中職業(yè)安全衛(wèi)生 技術(shù)措施和實(shí)施，應(yīng)與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)同時(shí)施工，同時(shí)投產(chǎn)使用。此外電機(jī)攪拌的噪音源普遍存在。 全防護(hù) 發(fā)酵車間產(chǎn)生的有毒物質(zhì)較少，堿用量也較少，蒸汽用量較大，電動(dòng)機(jī)工作攪拌時(shí)噪音較大。工藝流程中布置有集水井、調(diào)節(jié)池、曝氣池、沉淀池、過濾裝置等。本設(shè)計(jì)采用生物處理法中的活性污泥處理法。這些廢水如果不經(jīng)過處理，直接排入江河水域，會(huì)使水質(zhì)嚴(yán)重污染，甚至發(fā)黑發(fā)臭。 發(fā)酵工廠同其他工廠一樣，排放廢水、廢氣、廢渣。 設(shè)備多的計(jì)劃?rùn)z修，基本方法是先檢查后修理，根據(jù)事先定好的計(jì)劃隔一段時(shí)間對(duì)設(shè)備進(jìn)行計(jì)劃?rùn)z查。 生產(chǎn)操作人員發(fā)現(xiàn)不正常情況，應(yīng)立即檢查原因及時(shí)反映，發(fā)現(xiàn)特殊的聲音、振動(dòng)、漏氣、火花等緊急情況，應(yīng)馬上停車并上報(bào)或喝有關(guān)崗位聯(lián)系，不弄清情況，不得開車。 實(shí)行“包機(jī)包修”制，發(fā)動(dòng)操作人員與檢修人員共同維護(hù)檢修。正確的停開車等。 發(fā)酵罐培養(yǎng)基中的可燃性物品要遠(yuǎn)離火源；另外，在工廠各個(gè)易發(fā)生火災(zāi)的區(qū)域安裝上火災(zāi)探測(cè)器，用以檢測(cè)被保護(hù)區(qū)域有無火災(zāi)發(fā)生以便及時(shí)補(bǔ)救與控制。 發(fā)酵過程中一般而言火災(zāi)危險(xiǎn)性不大，但須注意兩點(diǎn)： 總過濾器內(nèi)以纖維類物質(zhì)作為其過濾介質(zhì)，這種過濾器極易燃燒，且介質(zhì)在鐵制容器中燃燒時(shí)會(huì)放出 CO，隨空氣進(jìn)入發(fā)酵罐，工人下罐時(shí)即有中毒危險(xiǎn)。 發(fā)酵車間中有可能與空氣形成爆炸混合物的懸浮狀可燃物粉塵和可燃纖維有淀粉、葡萄糖粉等，可能引起火災(zāi)危險(xiǎn)的可燃物質(zhì)有木、布、紙等，可燃液體有油等。 醫(yī)藥生產(chǎn)過程中經(jīng)常使用多種化學(xué)危險(xiǎn)品，如濃硫酸，濃鹽酸，濃氨水等，往往容易燒傷人體，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致人員傷亡，故對(duì)該類設(shè)備都要定期檢修，還有某些化學(xué)合成的原料中間體和副產(chǎn)品都易燃而且有些化學(xué)反應(yīng)本身就具有燃燒、爆炸的危險(xiǎn)。 采暖： (1)、 搖床間應(yīng)保持恒定溫度，需自動(dòng)調(diào)節(jié)； (2)、控制室、無菌室基本維持溫度 25℃左右，濕度 6070%。 種子組的搖床間、無菌室、菌種保藏室須恒溫，另外辦公室、休息室、控制室通過管道換氣保濕。 21 給水系統(tǒng)可分為兩種，一種是排放水指標(biāo)達(dá)到排放要求可直接排放的水，另一種是含有雜質(zhì)及毒 性物質(zhì)較多達(dá)不到直接排放要求的水，須經(jīng)過廢水回收站處理后方可排放。罐冷卻、蒸發(fā)濃縮的操作、溶酶蒸餾回收、空壓機(jī)冷卻均需要大量冷卻水，所用冷卻水須循環(huán)使用，對(duì)冷卻水的要求比工藝用水低。 發(fā)酵工廠生產(chǎn)過程中的水可分為工藝用水與冷卻用水。車間的生產(chǎn)用水主要有三部分組成：配培養(yǎng)基，發(fā)酵冷卻，罐清洗（包括車間清洗等）。可用 610kv 電纜供電，到廠里后，降至 380v 后供全廠使用。 本車間的蒸汽、用電、熱水全部由熱電廠供應(yīng)，發(fā)酵工廠用電屬于二級(jí)負(fù)荷用電，在突然停電時(shí)，將產(chǎn)生大量廢品，大量原材料報(bào)廢，大幅減產(chǎn)，廠遭受巨大損失，因此在配電時(shí)應(yīng)由不同變電器或兩段母線供電，盡可能有兩個(gè)回路。 事故照明用電：線路獨(dú)立于其他用電線路。 燈鏡用電：由熱電廠供應(yīng)，變電壓 36V。 車間用電包括多種情況： 設(shè)備用電：由熱電廠供應(yīng)，變電壓 380V。 中罐：罐壓現(xiàn)場(chǎng)指示，罐溫現(xiàn)場(chǎng)指示，罐溫自動(dòng)記錄，溶氧記錄至控制室顯示， pH 在線記錄與控制， 攪拌轉(zhuǎn)速記錄在控制室顯示控制，液位自動(dòng)報(bào)警。 各罐為了維 持發(fā)酵過程罐溫一定，再配備冷卻水降溫同時(shí)也設(shè)置了蒸汽保溫進(jìn)氣管，可直接用蒸汽升溫，如小罐實(shí)罐消毒時(shí)，培養(yǎng)基升溫初期也可考慮采用間壁式蒸汽加熱，中罐大罐則可考慮冬季用溫水保溫，采用冷水蒸汽混合器產(chǎn)生溫水，溫水溫度由熱電偶測(cè)量，溫水流量由氣動(dòng)薄膜閥控制。 發(fā)酵罐的罐溫和空氣流量采用自動(dòng)儀表檢測(cè)，通過調(diào)節(jié)冷卻水的流量控制調(diào)節(jié)罐溫，冷卻水的流量控制是由冷卻水出口帶旁路閥的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)的。 連消系統(tǒng)：溫度、物料流量連鎖控制； 空氣系統(tǒng)：溫度自動(dòng)控制。 發(fā)酵系統(tǒng)：各罐通氣量，罐溫，溶氧，攪拌轉(zhuǎn)速現(xiàn)場(chǎng)集中顯示 /控制，上位機(jī)設(shè)置在控制室。 二級(jí)種子：壓差接種， 36℃， ， 通氣 ，培養(yǎng) 25h。立足于設(shè)備節(jié)能，選用了不同形式攪拌器用于大罐、中罐、種子罐，考慮冷卻要求，設(shè)計(jì)大罐采用內(nèi)蛇管和外盤管組合使用。彎頭、三通等管件無特殊要求。 根據(jù)輸送介質(zhì)的溫度、壓力及腐蝕情況選擇管道，材料仍以不銹鋼管為主，管道等級(jí)見表 51 管道等級(jí)及材料選用表。 各發(fā)酵罐，種子罐，補(bǔ)料罐均為不銹鋼材質(zhì)，考慮到發(fā)酵環(huán)境對(duì)整個(gè)過程的要求，同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)條件，發(fā) 酵罐設(shè)備的材質(zhì)選擇，優(yōu)先考慮的是滿足工藝要求，其次是經(jīng)濟(jì)性、產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量、安全性。大罐封頭直接焊在筒體上，裝有攪拌軸的中間軸承，攪拌軸采用“上伸軸”的安裝形式，次用端面軸封。一級(jí)種子罐采用實(shí)罐滅菌，電機(jī)機(jī)械攪拌。由工藝要 19 求，采用二級(jí)種子罐，接種量均為 15%，接種方式有火焰接種及壓力差接種兩種方法。 在搖瓶間的主要設(shè)備是搖瓶機(jī)，一般情況下選擇單軸旋轉(zhuǎn)式搖瓶機(jī)，也可選擇變速搖瓶機(jī)或往復(fù)式搖瓶機(jī)。 4 個(gè)班組 種子制備設(shè)備 菌種組的日常工作是制備種子液供種子罐使用，另負(fù)責(zé)菌種保藏的防菌種退化，超時(shí)還承擔(dān)生產(chǎn)菌種的分離純化和篩選工作。 生產(chǎn)制度 18 發(fā)酵生產(chǎn)的不間斷性使工廠必須 24 小時(shí)工作，由于一個(gè)工人每天工作 8h，一周休息 2天，因而采用四班三倒制，以 8 天為一個(gè)周期，每天每班 1h 吃飯休息。中罐也必須現(xiàn)場(chǎng)吊裝，步驟基本與大罐相同，小罐先將罐體吊入裝好后，再裝上攪拌裝置與電機(jī)。 車面內(nèi)設(shè)有工字鋼架，吊裝口，異軌，電梯以方便安裝與檢修。 設(shè)備安裝要求 情況 介紹 施工時(shí)，先由設(shè)計(jì)說明書造基， 后將大罐安裝入室后再造樓層； 外墻預(yù)留開口，待中罐進(jìn)入后再砌封；小罐等安裝到位之后才依次安裝。 防爆車間應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)換氣，保證易燃易爆物質(zhì)在空氣中的濃度不大于爆炸極限濃度。 儀表控制室四周裝有玻璃隔窗，以減少工人在車間高噪音下工作。 對(duì)于發(fā)酵工段大量產(chǎn)熱的車間，可采取機(jī)械通風(fēng)措施，設(shè)計(jì)時(shí)也充分考慮空間大小。 車間應(yīng)設(shè)有電梯。 各種子罐、發(fā)酵罐都設(shè)有人孔或手孔以便檢修，設(shè)視鏡以便監(jiān)測(cè)。多層廠房?jī)?nèi)，每層樓面上設(shè)一個(gè)吊裝門，層頂設(shè)計(jì)吊裝支架。 設(shè)備安裝檢修 由于發(fā)酵對(duì)環(huán)境要求控制較高 ，需要經(jīng)常對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修與更換，因此布置時(shí)必須考慮到設(shè)備的安裝、維修、拆卸的方便可行性。 （ 2）、發(fā)酵罐中心間距 ，已留有管道布置及情況檢修操作余地，設(shè)備與墻距大 于 1m。為了便于操作，第三層樓面為統(tǒng)一操作面，并在三樓安排控制室，分析室。 17 車間布置說明 生產(chǎn)工藝 （ 1）、為了保證工藝生產(chǎn)要求，在設(shè)計(jì)中盡量保證布置得流水性，將儲(chǔ)槽及重型設(shè)備安排在底層。生產(chǎn)車間一般含生產(chǎn)、輔助、生活三部分。 設(shè)備選型的原則 保證工藝過程實(shí)施的安全可靠（包括設(shè)備材質(zhì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的安全可靠，設(shè)備材質(zhì)強(qiáng)度的耐溫、耐壓、耐腐蝕的安全可靠，生產(chǎn)過程清洗）； 經(jīng)濟(jì)上合理，技術(shù)上先進(jìn)，結(jié)構(gòu)合理，工藝符合要求； 投資省，耗材少，加工方便，采購容易； 運(yùn)行費(fèi)用低，水電氣消耗少； 操作清洗方便，耐用易修，備品配件供應(yīng)可靠，減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)施機(jī)械化和自動(dòng)化方便； 結(jié)構(gòu)緊湊，盡量采用經(jīng)濟(jì)可靠、實(shí)踐證明性能優(yōu)良的設(shè)備； 考慮生產(chǎn)波動(dòng)與年設(shè)備平衡，留有裕量； 考慮設(shè)備故障及檢修的備用。 小罐設(shè)備選型與計(jì)算匯總： （ 1） 選型： D=1000mm， H=2400mm， V0=，手孔取 Dg250mm，視鏡 Dg=800mm，支座采用耳式支座。 16 小罐 ： 3023L 2H V ( ) D D 1000 2360 m m H 2400 m m2. 10 m m , 12 , m m , 12 m m3. D g 250 D 804. 150 / 1100 m m 1 11 m 1 491DmDm m Hgk k c al mH? ? ? ? ? ?? ? ??? ? ?? ? ? ???取 ， ，圓 整 取 ， ， 取壁 厚 ： 筒 體 封 頭 夾 套手 孔 ： ， 視 鏡 ：傳 熱 ： 采 用 夾 套 傳 熱 ， 此 時(shí) ， 夾 套 內(nèi) 徑π同 樣 用224 F F F 1 m F 8151 / ( 150 ) FtmFQFK?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???封 頭夾 封 頭 筒需 夾℃ 循 環(huán) 水 ， 積 分 求 得 。匯總管取 DN80φ 89179。 ，內(nèi)排總管 DN25φ 32179。 的內(nèi)排管，冷卻水進(jìn)水總管直徑：取 DN50φ 57179。 （ 2） 筒體壁厚 4mm，封頭壁厚 6mm。 u 1 . 5 / d 0 . 0 2 3 8 D N 2 5 3 2 2 . 58 0 8 9 3m s mDN ??? ? ??③ 內(nèi) 排 總 管 ， 取 ， ， 則 取 ；④ 匯 總 管 ： 。內(nèi) 排 管 取 管 ， 組2F 1 0 . 7 9 m F F F? ? ? ?外內(nèi) 內(nèi) 需， ， 既 是 合 適 的。3213 2 12 2 4m??? ? ??。 中罐 330gg2L1. a ( a ) V m D D 20xx , H 45002. 5 6 m m3. 500 , D 1254. Q 54439 c a l / , 9 1454439 0.F m ,375 V D m m D a m mmmDkhH?? ? ? ? ? ? ? ? ?????? ? ? ??中需內(nèi) 徑 及 筒 高 ， 取∵ π 。 ，匯總管為 DN250φ 273179。 外盤總管為 DN100φ 108179。 3 的內(nèi)排管 16 根分 4 組，換熱面積為 178。 （ 3） 冷卻水進(jìn)水總管直徑：取 mmmmd 3133,125 ?? ?取總 DN100φ 108179。 7 32 5 0DN ??④匯總管 15 大罐設(shè)備選型與計(jì)算匯總： （ 1） 選型： D=3500mm， H=8700mm， V0=，人孔取 ? 600mm，視鏡 Dg=125mm，支座采用裙座。 2 2 4u /4 d 3600 1000 4 3600 1000 10 kg /44u /3600 u 3600 1 .544D N 100 108 3msuhmsdm????????? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ?? ? ??外外② 外 盤 總 管 ： 取 外 盤 支 管 流 速取 總 管取 管 。 因?yàn)椋?F F 2 9 . 6 9 1 9 . 8 8 4 9 . 4 7 4 1 . 4 2F ? ? ? ? ? ?總 外內(nèi)， 所以是適合的。 3 管，間距 ，每組二進(jìn)二出高約 ，組數(shù) 4 1 . 4 2 2 9 . 6 9m 2 . 44 3 . 1 4 0 . 0 7 5 . 6 5???? ? ?， 取 4 組。 [(n1)]d=4 其中 d= 取 n=27，分為 3 組。 2 . 1 3 5 0 0 7 3 5 0D m m H m m? ? ? ? ；取 H=7500mm 2. 壁厚 筒體 16mm，封頭 18mm 3. 人孔 為方便人員進(jìn)出，取 Dg600 視鏡： Dg125 4. 傳熱 10 /Q kcal h?? 采用外盤管和內(nèi)排管結(jié)合傳熱 k=375kcal/m2hr 發(fā)酵熱較大， mt? 較小，用 914℃的低溫水 發(fā)酵溫度為 36℃ ℃1436 936ln)1436()936(tm ???????? 14 23 . 1 6 1 0 0 0 0 0 0 3 4 . 5 13 . 7 5 2 4 . 4 1mQFmKt ?? ? ??? 21 . 2 F 1 . 2 3 4 . 5 1 4 1 . 4 2? ? ? ?安 A:外盤管 取 DN100， ? 108179。大罐 7 臺(tái)每天放兩罐，一臺(tái)備用；中罐 4臺(tái)，每天接種一臺(tái)至大罐，一臺(tái)備用；小罐 4 臺(tái)，每天接種一臺(tái)至中罐，一臺(tái)備用。要求如下： ① 灌壓現(xiàn)場(chǎng)指示； ② 液位報(bào)警指示，手動(dòng)加消泡劑； ③ 罐溫控制： 5 m3 罐及以下采用自動(dòng)控制， 5 m3 罐以上采用加熱、冷卻手動(dòng)切換，冷卻自動(dòng)控制，加熱手動(dòng)控制； ④ 空氣流量：種子罐用轉(zhuǎn)子流量計(jì)檢測(cè)，發(fā)酵罐用渦輪流量計(jì)檢測(cè)記錄； ⑤ 溶氧：監(jiān)測(cè)記錄，通過手動(dòng)調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)空氣流量調(diào)節(jié)溶氧； ⑥ 自動(dòng)補(bǔ)料：補(bǔ)料采 用氣動(dòng)隔膜閥計(jì)算機(jī)控制； ⑦ 轉(zhuǎn)速顯示及變頻調(diào)速； 12 ⑧ 連消系統(tǒng)：溫度、物料流量連鎖控制； ⑨ 空氣系統(tǒng)：溫度自動(dòng)控制。 管道等級(jí)及材料選用表 典型介質(zhì) 管道等級(jí) 生活用水、工業(yè)用水、低壓消防水、循環(huán)冷卻水 B1B 蒸汽、熱水、冷凝水 B1E 一般工藝介質(zhì)（非易燃、易爆的中心物料）、排氣（無腐蝕性） B1M 一般易燃、易爆、有毒、刺激性物料（氯氣、甲醇、油品等） B1N 潔凈物品（純水、過濾壓縮空氣、無菌物料等） E1D 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 設(shè)計(jì)思想：發(fā)酵是一個(gè)復(fù)雜的工藝過程，常要一定的溫度、壓力、 PH、轉(zhuǎn)速，同時(shí)通過這些參數(shù)也可監(jiān)測(cè)發(fā)酵情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，也可結(jié)合自動(dòng)化儀表裝置實(shí)現(xiàn)部分自動(dòng)控制，另外設(shè)置流量記錄控制點(diǎn)檢測(cè)流量，人工調(diào)節(jié)。 發(fā)酵車間不涉及提煉，蒸汽和酸堿用量很大，不適用有機(jī)溶媒，故原料、中間體、產(chǎn)品無毒性，車間內(nèi)環(huán)境無易燃易爆。 設(shè)備框圖 預(yù)過濾器 精過濾器 一級(jí)種子罐 蒸汽過濾器 預(yù)過濾器 精過濾器 二級(jí)種子罐 蒸汽過濾器 預(yù)過濾器 精過濾器 發(fā)酵罐 蒸汽過濾器 氨水罐 預(yù)過濾器 精過濾器 NaOH 罐 蒸汽過濾器 消沫油罐 空氣總過濾器 二級(jí)空氣過濾 器 二級(jí)空氣過濾 器 11 全料罐 稀料罐 生產(chǎn)特點(diǎn) 發(fā)酵生產(chǎn)一般要經(jīng)過復(fù)雜的反應(yīng)歷程，這對(duì)反應(yīng)條件的控制要求很高，稍有偏差，就可能得不到有用的產(chǎn)物，嚴(yán)重的還會(huì)染菌。 大罐染菌，若在接種后不久即在發(fā)酵前期，可將培養(yǎng)基返回連消系統(tǒng)重新消毒；若在中后期，對(duì)發(fā)酵影響較大的，倒罐，影響較小的，可采用降溫，一般降至 32℃培養(yǎng)，并將別的大罐發(fā)酵液倒一部分進(jìn)去，加強(qiáng)生長(zhǎng)菌的優(yōu)勢(shì)抑制雜 菌的生長(zhǎng)。培養(yǎng) 20 小時(shí)后取樣加無菌肉湯， 4 小時(shí)后取無菌斜面， 37℃恒溫培養(yǎng)，放罐前涂片鏡檢。 中罐：培 養(yǎng) 4 小時(shí)后取樣分析，測(cè) PH、氨氮、效價(jià)、菌絲濃度等。 ５、 補(bǔ)氫氧化鈉：調(diào)節(jié)發(fā)酵液 pH，與 pH 環(huán)控，保持發(fā)酵液 pH 在 之間。 ℃， 136hr轉(zhuǎn)速 60130rpm 接種量 15% 通氣量 罐壓 攪拌功率 115kw 接種量 10% 裝料 60% 大罐發(fā)酵液 提煉車間 10 發(fā)酵液中氨氮 濃度不低于 45mg/100ml。 ℃， 2430h 轉(zhuǎn)速 60300rpm，攪拌功率 通氣量 2m3/min,罐壓 液氮保藏 (196℃ ) 沙土管保藏 (24℃ ) 斜面培養(yǎng) 恒溫恒濕 3536℃， 7 天 原斜面孢子 斜面培養(yǎng) 恒溫恒濕 3435℃， 6 天 斜面孢子 (代 1) 搖瓶培養(yǎng) 3334℃， 轉(zhuǎn)速 250rpm 裝量 80ml/750ml 接種量一塊斜面 /瓶 5064hr 搖瓶種子 小罐種子 中罐種子培養(yǎng) 36177。