【正文】 總重30498kg封頭直邊高度50mm列管重量3269kg厚度24mm每個封頭容積 m3列管長度 在此次項目中，發(fā)酵罐為重點設備，其裝配圖見附錄A。75%= m3，選擇12m3的種子罐，則每天需要此容積的種子罐個數(shù)為：。12m3的種子罐可裝料為9 m3，完全可滿足生產需要。 查表得，1m高筒體鋼板重量為3015kg，種子罐筒體重量為：3015=，種子罐質量是16103kg，取列管換熱面積比為1:，H列管=9247。歸納總結，見下表：表75種子罐尺寸表種子罐基本尺寸種子罐相關質量種子罐公稱直徑1700mm筒體質量種子罐公稱容積12m3每個封頭質量種子罐筒體高度5100mm種子罐總重16103kg封頭直邊高度40mm列管重量厚度14mm每個封頭容積 m3列管長度 提取車間: 目的產物的提取，需要采用合理有效的提取手段，以提高目的產物的提取率，可以提高目的產物的產率，降低成本。色氨酸的生產方法有多種，其中以發(fā)酵法最具發(fā)展前途。 L色氨酸發(fā)酵液先用陰離子聚丙烯酰胺（溫度：常溫、劑量：100mg/L、攪拌速度20r/min、攪拌時間1～2min）絮凝后，過濾或離心去除菌體和雜蛋白。將其減壓濃縮粗結晶，再用60％的熱乙醇溶解，溶解液通過D3012型陰離子交換樹脂脫色，條件為流速2mL/min、溫度為室溫，收集流出液，再將其減壓濃縮?？傮w取收率約為68％，純度達98％。板框過濾機過濾操作主要步驟為：(1）首先關閉其他管路，由進料管道打入發(fā)酵液進行過濾，由空氣管道通入蒸汽對發(fā)酵液進行加熱，加熱至70℃左右；(2)過濾完畢通入空氣進行壓濾；（3）通入淡色氨酸水進行沖濾；（4）再次通入空氣進行壓濾；（5）最后通入清水沖濾，濾下的淡酸水返回用于第三階段的過濾。同時，色氨酸發(fā)酵液中的殘留微生物極大部分在樹脂柱中變性生成凝集物，物理性地保持在樹脂上，同時一部分微生物從樹脂柱的下部與廢水一起流出。 離子交換柱的洗脫液進入雙效濃縮系統(tǒng)進行真空加熱濃縮，使洗脫液濃度升高，然后打入結晶罐。 結晶罐中的晶體及溶液一起送入三足離心機進行離心，離心后的晶體送入烘箱進行干燥，從而得到產品色氨酸。由于提取方法是離子交換柱法，所得產品色氨酸含量可達到99%，完全能夠達到要求，因此不再需要精制步驟。該廠的提取車間是借鑒已建成的兄弟工廠，其實際布置圖見附錄A。在設計各種規(guī)格的發(fā)酵設備時，做到設計結構嚴密，有足夠的強度和使用壽命，力求設備內部附件少，表面光滑，注意到要有良好的氣棗汽接觸和氣棗固混和性能，使物質傳遞，氣體換有效地進行。重視設備的密封性能以保證滅菌操作。攪拌器是發(fā)酵設備的主要裝置，通過攪拌汽體，使新鮮培養(yǎng)基成份、空氣、菌絲體充分混合達到傳質量和傳熱效果。選用彎葉渦輪攪拌器是因為彎葉蝸輪攪拌器對發(fā)酵汽有剪切作用，發(fā)酵汽有以向和軸向流動，已直葉蝸輪攪拌器相比，在相同直徑、轉速、葉寬等條件下，彎葉攪拌器所消耗的功率較小，但效果很好，目前在國內已被普遍采用。發(fā)酵氣的冷卻由立式排管來擔負，在罐內排管的連接方面我們作了改進。這種連續(xù)方式在實際使用中得到滿意的效果。 主要設備（1）調漿罐：耐溫，圓柱錐底，徑高比H=2D，罐規(guī)格：20m3；攪拌選用六彎葉渦輪攪拌器。（2）維持罐：盡量采用高而瘦的圓柱型，高徑比為（5～8）：1，串聯(lián)形式連接，3個。結構：采用兩段加熱的混合式連消塔（4）糖化罐：定100m3，材質：OCr18Ni11Ti或OCr17Ni12Mo2或碳鋼襯玻璃鋼均可； 攪拌形式：六彎葉渦輪攪拌器。（6）連續(xù)噴射液化器：選用中壓噴射器，型號：SLJ91II型；處理量：15～50m3/h。種子罐與發(fā)酵罐對應上料（要預留多1－2只，以防染菌時急用）。（9）選用制冷壓縮機：色氨酸生產中以選用氨制冷式活塞壓縮機為主，輔之選用溴化鋰吸收制冷機，選型：6AW10。所謂的離子交換柱，就是把一定比例的陽、陰離子交換樹脂混合裝填于同一交換裝置中，對流體中的離子進行交換、脫除。小型的離子交換設備常采用有機玻璃交換柱，有利于觀察樹脂運行情況。大型的離子交換水處理設備則采用碳鋼內襯環(huán)氧樹脂或襯膠。氣候溫和濕潤，四季分明。其中各建筑面積可見下表：序號建筑物占地面積（m2）備注總計占地面積1綜合樓2001，2屬于辦公區(qū)20000 m22科研部門2003停車場1003～7屬于生活區(qū)4員工宿舍2005員工食堂1506員工活動中心1007醫(yī)務室508原料倉庫10008～14屬于生產區(qū)9糖化車間200010發(fā)酵車間300011提取車間250012成品車間200013污水處理站100014有機肥室80015配電房50015～18屬于生產輔助區(qū)16空壓站20017冷卻站30017機修車間30018循環(huán)水池100019綠化地區(qū)440019屬于綠化區(qū)表92 廠區(qū)建筑面積一覽表說明：（1）綜合樓里設有辦公室、接待室、展廳、資料室等，共2層； （2）員工宿舍：為集體宿舍，共2個樓層，配洗浴室； （3）發(fā)酵車間：因發(fā)酵罐罐體較高，約為三層樓高，建三個樓層，中間樓層用鋼 板搭建。 廠區(qū)布置原則（1）總平面按設計任務書的要求進行，平面布置必須合理緊湊。（3）總平面沒計應將面積大、主要的生產廠房布置在廠區(qū)的中心地帶，以便其他部門為其配套服務：輔助車間和動力車間應盡量配置在靠近其所服務的負荷中心；工廠大門及生活區(qū)應與生產主廠房相適應，便于工人上下班。散發(fā)煤煙灰塵的車間和易燃倉庫及堆場應盡可能集中布置在場地的邊沿地帶和主導的下風向。（5）總平面設計應將人流、貨流通道分開，避免交叉。合理設計廠區(qū)對外運輸系統(tǒng)，將運輸量大的倉庫盡量靠近對外運輸主干線，保證良好運輸條件和效益。面向城市交通干道方向作出工廠的正布置。（7）總平面設計應符合國家有關規(guī)定和規(guī)范。根據(jù)平面設計原則，認真設計，總平面設計圖可見附錄A。色氨酸工廠主要污染物： 主要來源于發(fā)酵罐產生CO2氣體，采用蒸汽集氣包殺滅活菌體，然后排入大氣中。產自鍋爐的廢氣，通過加高煙囪高度和采用旋風除塵器等干式機械除塵和麻石水膜除塵器等濕式除塵的方法，基本可使煙塵排放達標。色氨酸生產企業(yè)的廢渣包括鍋爐爐灰渣、回收的粉煤灰和濾渣。企業(yè)主要噪聲來源于發(fā)酵罐、空壓機（冷凍機）、高速離心機、干燥機以及設有大功率的攪拌設備等。d、廢水色氨酸生產主要的污染是高濃度廢水，在建設項目中本公司將采用先進的噴漿造粒技術將高濃度廢水制成有機無機復合肥，即可以解決環(huán)保問題，又可以增加項目的經濟效益，還可以減輕污水處理廠的污水處理壓力。 色氨酸工廠廢水色氨酸廢水中的有機物是造成污染的最重要污染物，它是使水域變質，水體發(fā)黑發(fā)臭的主要原因。如果水體長期受酸、堿污染，將對生態(tài)系統(tǒng)產生嚴重的影響。更是今后處理發(fā)酵高濃度有機廢水的發(fā)展方向。 噴漿造粒工藝方案介紹[14]噴漿造粒干燥機處理發(fā)酵高濃度有機廢水的新工藝是根據(jù)發(fā)酵高濃度有機廢水特性生成的，將含水90%左右的高濃度有機廢水通過三效蒸發(fā)器濃縮成含水60%至65%的濃縮料漿、濃縮料漿通過噴漿造料干燥機造成1至4mm的光滑顆粒有機復合肥，有機復合肥通過冷卻機冷卻后由包裝機包裝成袋。直接將發(fā)酵高濃度有機廢水生產成有機復合肥，其成份含量氮為14%~ 16%，氯化鉀為2% ~ 5%，%~ 6%，其余絕大部分為有機質和微量元素。DHH30系統(tǒng)廢水處理工藝每年可處理發(fā)酵高濃度有機廢水300 000~ 360 000m3；DHH15系統(tǒng)廢水處理工藝每年處理發(fā)酵高濃度有機廢水150 000~ 200 000m3。a1)設備投資/萬元占地面積/m2DHH3030～36萬750～8001000～1100DHH1515～20萬400～450900～950 工藝特點1) 工藝簡單, 工期短, 收益快；2) 將發(fā)酵高濃度有機廢水濃縮后, 通過噴漿造粒干燥機造成有機復合肥實現(xiàn)了污水零排放；3) 能實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化處理發(fā)酵高濃度有機廢水, 保護生態(tài)環(huán)境；4) 處理發(fā)酵高濃度有機廢水的成本低, 能為企業(yè)帶來良好的經濟效益和社會效益。 工程投資 從短時間的經濟效益來看，利用噴漿造粒來處理色氨酸工廠廢水是有點“入不敷出”，但是隨著我國工業(yè)化進程的快速發(fā)展，環(huán)保被提到了重要的議事日程，國家對環(huán)保的要求和監(jiān)控也越來越嚴格。從長遠來看，此項技術不僅可以持續(xù)有效的解決了工廠的廢水問題，更可以為企業(yè)帶來經濟效益。表104每噸有機復合肥的成本表系統(tǒng)型號煤耗/t電耗/kW根據(jù)色氨酸生產特點，糖化、發(fā)酵、提取車間，一般按照每天3個班次來安排工人上班，即每人每天上8個小時班，實行4班3倒制；包裝車間可以視情況而定，可安排1或2個班一天；機修車間一般是日班，中夜班給安排2個人；電房要3班都要有人；行政人員全安排在白班。表11—1 全廠定員及人員構成分析表序號部門管理人員工程技術人員工人合計1廠部62082生產車間61260783輔助公共系統(tǒng)118104生活保證人員208106全廠合計151576106 投資概算 本次設計的工程項目需要場地20000平方米（約30畝），固定資產投資7000萬，流動資150萬，購置發(fā)酵罐、酸化罐、解析液貯罐、脫氨塔等專用設備，采用發(fā)酵、酸化過濾等工藝，形成年產1000噸L色氨酸生產能力。生產成本為100元/千克。 2. 設備價格按現(xiàn)行價格水平估算。b）固定資產投資構成 ：本項目擬征用土地20000平方米，根據(jù)目前土地市場現(xiàn)狀，預計 土地征用及開發(fā)費300萬元(達到三通一平)。經測算，共需2000萬元。經測算，共需4000萬元，其中主體設備3500萬元。試運轉費按主 體設備價值的2%估算為66萬元；生產準備費主要為上崗前培訓費，按項目所需生產工人每人2000元計算為14萬元；。工程投資估算總額為7100萬元。 流動資金估算依據(jù)及辦法(1)應收帳款周轉天數(shù)按預計信用期限36天計(2)主要原材料貯存期按20天計（原料價格按現(xiàn)行價格計算，本報告按平均價計算），輔料及包裝等材料因年所需求量較少，多次采購成本較高，因此分別按30或60天計算周轉天數(shù)。(4)成品貯存周期按15天計。(6)應付帳款周轉天數(shù)按45天計。年產1000噸色氨酸，年收入可達2個億。外加獎金之類，預支付400萬。（3） 環(huán)境保護費用：按國家標準，占生產總值的1%，300萬。（5） 企業(yè)其他花費：1000萬。投資回收期=總投資額/利潤=8500/12000==9個月，項目可行。但是，我國發(fā)酵法生產色氨酸市場的迅猛發(fā)展，特別是“十二五”時期，轉變經濟增長方式這一主基調的確定，與之相關的核心生產技術應用與研發(fā)必將成為業(yè)內企業(yè)關注的焦點，落后產能將大量淘汰，新技術，新工藝必將成為政府各級相關部門積極推進的主要工作。深入全面了解國內外同行所采用的技術工藝及技術研發(fā)趨勢，對準確把握自身技術競爭優(yōu)劣勢，引進先進技術工藝路線，提升自身技術競爭優(yōu)勢具有十分重要的優(yōu)勢?？R拉里斯、P皮塔爾德發(fā)明的“用大腸桿菌生產色氨酸”在中國獲得發(fā)明專利。本次設計主題是“年產1000t色氨酸工廠初步設計”，結合實際情況，借鑒國內有經驗的色氨酸生產工廠設計，初步設計得以形成?！　　≡凇?010中國氨基酸及蛋白原料產業(yè)發(fā)展高層論壇》上，希杰生化本部長金喆河分析，2003年全球色氨酸需求在1180噸，2009年達到3500噸，%，并預測2010年需求量在4250噸。博亞和訊統(tǒng)計，2003年中國國內色氨酸消耗量在130噸/年，而2009年色氨酸消耗量達到在400噸/年，%，增長幅度略高于全球平均增長水平。09年開始，中國開始較大規(guī)模投產色氨酸?！　　∧壳?，國內沒有形成規(guī)模化和規(guī)范化的色氨酸產業(yè)，面對高額利潤，很多廠家紛紛上馬色氨酸，這樣造成了局面比較混亂的情景。2010年，安徽豐原發(fā)酵技術工程研究有限公司投產“年產1000噸色氨酸，3000噸VE項目”，2012年全部建成投產。隨著應用技術的逐步成熟，市場接受度的不斷深入，必將帶動色氨酸添加量的不斷上升?！　　∷?，該課題的開展與研究并不是盲目的，我之所以選擇這個產品是基于本人的專業(yè)興趣愛好和長期是基于自己長期對色氨酸市場的關注與調研并結合自身優(yōu)勢所做的選擇。目前，國內氨基酸的生產能形成規(guī)模化的企業(yè)并不多，可借鑒的也是有限的，本次色氨酸的工廠設計只是初步設計，有一定的實際意義，但是在實踐中，極大可能會有各方面的不妥，期望在以后的生產過程中可以逐步得到解決。色氨酸作為氨基酸行業(yè)的后來者，來勢洶洶，而我國國有色氨酸行業(yè)尚不成熟，我們要充分吸取國際先進的生產技術，要大力發(fā)展發(fā)酵法生產色氨酸，這，符合走可持續(xù)發(fā)展的要求。而分離與提取是下游工程中的重中之重，在無法改變其轉化率的情況下，我們能做的只有提高提取率，盡量減少目標產物的流失盡可能提高其產率。 據(jù)可靠資料顯示，目前色氨酸國內醫(yī)藥市場的需求超過50噸/年，若售價低于30萬元/噸，則飼料市場需求超過2000噸/年。目前，利用該發(fā)酵技術生產L色氨酸單位成本為100元/kg，目前市場售價在300元/kg，市場前景可觀。按目前市場售價為300元/kg計算，每年的銷售額可達3億元，市場前景可觀。D氨基酸作為非蛋白氨基酸，雖然20世紀70年代中期被科學工作者在人體中發(fā)現(xiàn)，但并未引起重視，到了20