t土霉素淀粉发酵工段工艺设计方案海南大学材化学院生物工厂设计方案.doc

海南大学2010生物工程专业生物工程课程设计说明书

封 面

作者：Pan Hongliang
仅供个人学习

海南大学
生物工程专业
生物工程课程设计
说明书
题 目：690t/a土霉素淀粉发酵工段工艺设计
学 号： 20100412310022
姓 名： 邱阳
年 级： 2010级
指导教师： 王新广
完成日期： 2013 年 06 月 20 日
生物工艺课程设计任务书
一、课程设计的性质与目的
生物工程课程设计是一门以生物工艺学、生物工程设备以及相关科学理论和工程技术为基础的、综合性与实践性很强的应用性工程训练。课程设计旨在加强学生对本课程及相关课程理论及专业知识的理解和掌握，训练并提高其在理论计算、结构设计、工程绘图、资料文献查阅、运用相关标准与规范及计算机应用等方面的能力；同时，为其它专业课程的学习和毕业设计（论文）奠定良好的基础。
二、课程设计要点
1、确定生产工艺流程和工艺条件
按照给定的设计任务，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料，工艺参数和数据，进行生产方法的选择，工艺流程与工艺条件的确定。选择、确定的原则主要有：合法性；技术先进性和成熟可靠性；经济合理性；安全性；结合实际情况。
2、就设计题目、确定的生产方法和基础数据进行产品生产过程的总物料衡算，列出物料衡算表。
3、 绘制工艺流程图
（1）要求以图解的形式表示出：设备形象示意图、大小及相互位置与距离，定性地标出物料去向，连接的管线，泵、阀门、电机的位置。
（2）物料用粗实线，设备、管线用细实线。
（3）列出设备一览表。
三、时间分配与计划进度
1、设计期限1.5周
2、时间分配
指导教师讲解设计原则与程序，布置设计任务 0.5天
查阅资料，拟定工艺流程、制定方案、熟悉了解和掌握设计原理 2天
物料衡算 1.5天

绘制设计图 2天
整理编写设计说明书 2天
合计 8天（1.5周）
目 录
摘要 1
引言 1
第一章 土霉素概述 2
第二章 土霉素的发酵工艺流程 3
2.1土霉素发酵工艺流程图（见附图） 3
2.2土霉素发酵工艺流程介绍 3
2.2.1孢子的制备 3
2.2.2种子制备 4
22.3发酵培养基介绍 4
2.2.4发酵 4
第三章 物料衡算 5
3.1总物料衡算 5
3.2设备衡算 7
3.2.1大罐的物料衡算 7
3.2.2中罐的物料衡算 9
3.2.3小罐的物料衡算 12
3.3酸化稀释过滤工序物料衡算 15
3.4脱色结晶工序物料衡算 16
3.5 干燥工序物料衡算 17
第四章.设备选型 18
4.1 工艺计算依据 18
4.2土霉素发酵工艺设备计算 18
4.2.1发酵罐 18
4.2.2补料罐 19
4.2.3通氨罐 19
4.3发酵车间设备一览表 20
4.4离心泵选型及管径 20
4.5管道设计选型 21
4.5.1通气管 21
4.5.2输液管 22
第五章 安全生产及“三废”处理 24
5.1安全生产 24
6.2废水处理 24
6.3废气的处理 24
6.4废渣的处理 25
参考文献 25
致谢 26
发酵车间设备一览表 27

30 / 30
个人收集整理 勿做商业用途
年产690吨土霉素发酵工段工艺设计
摘要
土霉素又称为地霉素或氧四环素，英文名称 Terramycin (Oxytetracycline)。属于抗菌素的一种，对多种球菌和杆菌有抗菌作用，对立克次体和阿米巴病原虫也有抑制作用，用来治疗上呼吸道感染﹑胃肠道感染﹑斑疹伤寒﹑恙虫病等，现今主要用于畜禽药及饲料添加剂。
土霉素是一个典型的利用生物工程技术生产的产品，生产工艺涉及种子培养、发酵、提取、过滤、脱色、结晶、离心和干燥等重要的单元操作和工程概念。经过对土霉素生产中的各个工段进行学习，了解到生产过程所需的设备以及应该掌握的单元操作。本文对土霉素生产的发酵工段进行的重点研究和介绍，通过物料守恒的计算，绘制了生产工艺流程图以及设备一览表。
关键词：土霉素；生产工艺；物料流程；发酵
引言
本设计为年产690t/a土霉素发酵工段工艺设计。
土霉素原料药在市场竞争中的最大优势是价格低廉，因此多年来它大量用于畜禽药及饲料添加剂。在众多抗生素品种中，价格最低的土霉素今后将会在我国被广泛运用，现如今主要生产企业主要是赤峰制药、石家庄华署制药、山西星火制药等，产量约占世界的25%，随着产量不断下降，土霉素出口价格也随之降低。在国内市场，土霉素除了作为上产强力霉素的原料外，主要用于禽兽药物以及饲料添加剂、临床用药微乎其微。在发达国家，土霉素基本不再使用，发达国家畜牧业中用的也是纯度高无菌土霉素。我国生产的土霉素大多为抵挡产品，因此对土霉素工艺的研究与创新凸显重要。
第一章 土霉素概述
土霉素是抗生素类药物，具有广谱抗菌作用，主要用于立克次体病支原体肺炎，衣原体感染。土霉素 是通过生物合成得到的广谱抗生素，目前国内土霉素提取工艺为用草酸(或磷酸)做酸化剂调节pH值，利用黄血盐-硫酸锌作净化剂协同去除蛋白质等高分子杂质，然后用122-2树脂脱色进一步净化土霉素滤液，最后调pH至4.8左右结晶得到土霉素碱产品。
中文名： 土霉素
英文名： Oxytetracycline

化学名： (4s,4аR，5S，5аR，6S，12аS）—N-4-二甲胺基-1，4，4а，5，5а，6,11，12а-八氢，5，6，12，12а- 六羟基-6-甲基-1，11-二氧代并四苯-2-甲酰胺。
分子式： C22H24N2O9
分子量： 460.0
理化性质： 土霉素是由龟裂链丝菌产生的，属于放线菌中的链霉菌属，它们具有发育 良好的菌丝体，菌丝体分支，无隔膜，直径约0.4～1.0米，长短不一，多核。菌丝体有营养菌丝、气生菌丝和孢子丝之分，孢子丝再形成分生孢子。而龟裂链丝菌的菌落灰白色，后期生褶皱，成龟裂状。菌丝成树枝分支，白色，孢子灰白色，柱形。淡黄色的结晶性或无定形粉末，无臭；在日光下颜色变暗，在碱性溶液中破坏失效。在乙醇中微溶,在水中极微溶解，在稀酸和稀碱中溶解。
土霉素是四环类抗生素，其在结构上含有四并苯的基本母核，随环上取代基的不同或位置的不同而构成不同种类的四环素类抗生素。其结构和命名如上图。
第二章 土霉素的发酵工艺流程
2.1土霉素发酵工艺流程图（见附图）
生产工艺流程图
沙土孢子
斜面孢子
一级种子罐
发酵液
三级种子罐
二级种子罐

酸化液

滤液
脱色液
土霉素干品

土霉素湿品
结晶液
孢子陪养
孢子培养
扩大种子培养
发酵
过滤
脱色
离心
干燥

2.2土霉素发酵工艺流程介绍
2.2.1孢子的制备
这是发酵工序的开端，是一个重要环节。抗生素产量和成品质量同菌种性能以及同孢子和种子的情况有密切关系。生产用的孢子需经过纯种和生产能力的检验，符合规定的才能用来制备种子。保藏在砂土管或冷冻干燥管仲的菌种经无菌手续接入又麸皮、琼脂和水组成的斜面培养基中，在365-36.8℃、50%相对湿度的条件下培养4-5天，挑选菌落正常的孢子作为种子。在孢子制备的过程中，蒸馏水中可适当添加0.005%MgSO4、0.01%KH2PO4及0.015%(NH4)2HPO4，避免水质波动对孢子质量的影响，还可以缩短孢子的成熟期。
2.2.2种子制备
种子制备是指孢子接入种子罐后，在罐中繁殖成大量菌丝的过程，其目的是使孢子发芽、繁殖和获得足够数量的菌丝，以便接种到发酵罐当中去。种子培养基的成分基本与发酵培养基近似，培养30℃、30小时左右培养液趋于浓厚并转为黄色。pH一般在6.0-6.4时可以移入下一级罐。移入发酵罐时pH>6.0，效价在800u/ml左右。种子罐级数是在指制备种子需逐级扩大培养的次数，一般根据种子的生长特性、孢子发芽及菌体繁殖速度，以及发酵罐的容积而定。土霉素种子制备一般为二级种子罐扩大培养。
2.2.3发酵培养基介绍
培养基是供微生物生长繁殖和合成各种代谢产物所需要的按一定比例配制的多种营养物质的混合物。培养基的组成和比例是否恰当，直接影响微生物的生长、生产和工艺选择、产品质量和产量等。土霉素的发酵培养基由碳源、氮源、无机盐及金属离子、添加前体、消泡剂五部分组成。
生产上曾以单糖—葡萄糖、双糖—饴糖、及多糖—籼米粉、玉米粉及淀粉的解酶液作为碳源。本设计采用淀粉作为碳源，发酵相对容易控制。
由于在发酵过程中二氧化碳的不断产生，加上培养基中有很多有机氮源含有蛋白质，因此在发酵罐内会产生大量泡沫，如不严加控制，就会产生发酵液逃液，导致染菌的后果。采用植物油消沫仍旧是个好方法，一方面作为消沫剂，另一方面还可以起到碳源作用，但现在已普遍采用泡敌代替豆油。
2.2.4发酵
这一过程的目的主要是为了使微生物分泌大量的抗生素。发酵开始前，有关设备和培养基必须先经过灭菌，后接入种子。接种量一般为20%。发酵周期一般为194小时。发酵全程30-31℃分段培养，通气量为2.0v/v/m。当接种后发酵pH低于6.4时开始通氨，培养20-40小时，每4小时补一次，每次10-15L，控氨水平在45mg/100ml以上。根据发酵液残糖值补入总糖，一般在100小时前残糖控制4.0%-5.0%，100小时-150小时控制3.5%-4.0%，150小时至放罐前6小时控制在3.0%。在整个过程中，需要不断通气和搅拌，维持一定的罐温和罐压，并隔一段时间取样进行生化分析和无菌试验，观察代谢变化、抗生素产生情况和有无杂菌污染。
第三章 物料衡算
3.1总物料衡算
3.1.1原始资料
成品效价Ud = 1000单位/毫克
年平均发酵水平Uf = 35000单位/毫升
年工作日m = 300 d/a
1、发酵基础工艺参数
土霉素的发酵周期T为184小时，辅助时间为10小时，
发酵中罐周期为44小时，辅助时间4小时
发酵周期为35小时，辅助时间3小时
接种比为20%，液体损失率为15%
大罐一个发酵周期内所需全料的量为：32m3
大罐一个发酵周期内所需稀料的量为：17m3
逃液、蒸发、取样、放罐损失总计为总料液的15%
大、中、小罐通气量分别为2.0、1.5、0.65（每分钟内单位体积发酵液通入的空气的量）
氨氮的利用情况，培养20-40小时，每4小时补一次,每次10-15L，控氨水平在45mg/100ml以上
培养基配比：

小罐
中罐
大罐
全料
稀料
组成
配比（%）
配比（%）
配比（%）
配比（%）

配比（%）
黄豆饼粉
3.0
2.5
3.0
3.5
3.0
淀粉
2.5
2.5
8.0
6.5
3.0
氯化钠
0.4
0.36
0.2

0.4
碳酸钙
0.6
0.4
1.1
0.4
0.4
磷酸二氢钾
0.005
0.003

磷酸氢二钾
0.005
0.003

植物油
4
2.67
0.4

1
2、提取基本工艺参数
名称
参数
名称
参数
脱色岗位收率
99.24%
发酵液效价
35000u/ml
结晶干燥岗位收率
86%
滤液效价
11000u/ml
过滤岗位收率
116%
母液效价
1370u/ml
总收率
99%
湿晶体含水量
30%
发酵液密度
1.58kg/L
酸化液中草酸含量
2.3% g/ml
滤液密度
1.02kg/L
酸化加黄血盐量
0.25% g/ml
20%氨水密度
0.92kg/L
酸化加硫酸锌量
0.18% g/ml
氨水加量
12%
成品含水量
1.5%
脱色保留时间
30-50分钟
酸化加水量
230%v/v
滤液通过树脂罐的线速度控制在0.001-0.002m /s
3.土霉素提取操作工艺参数一览表
名称
反应时间( τ + τ、)/h
装料系数φ
酸化稀释
4
0.70
结晶
8
0.70
3.1.2总物料衡算
纯品土霉素的量：690×99% =683.1 t/a
日产量：683.1/300= 2.277 t/d
效价：683.1×109×1000 =6.83×1014 单位/a
土霉素的生产过程总收率为99%
则发酵时的总效价：6.83×1014/99% =6.90×1014 单位/a
发酵液的效价：35000单位/ml
发酵液的体积：6.90×1014/35000 =1.97×1010 ml =1.97×104 m3
3.2设备衡算
3.2.1大罐的物料衡算
每天发酵液的体积：
1.97×104/300=65.67m3/d
每天损失的体积：
65.67×15%/（1-15%）=11.59 m3/d
加入氨水体积：培养20-40小时，每4小时补一次，每天共6次，每次15L，共计90L，既0.09 m3/d
大罐一个发酵周期内所需全料的量：32 m3 ，则一天内所需全料：
32/(194/24)=3.96 m3/d
大罐一个发酵周期内所需稀料的量:17 m3 ，则一天内所需稀料料：
17/(194/24)=2.10 m3/d
设发酵开始的培养基体积为V，蒸汽带入的水量按20%计
由体积衡算
(V×20%+V×20%+V+3.96+2.10+0.09) ×(1-15%)= v发酵液=65.67m3/d
得培养基体积V为50.79m3/d
则加入的二级种子液体积：
50.79×20%=10.16m3/d
蒸汽带入水量：
50.79×20%=10.16m3/d
因此，每天所需培养基组成的量如下：
黄豆饼粉：
50.79×3%+3.96×3.5%+2.10×3%= 1.725m3/d
淀粉：
50.79×8%+3.96×6.5%+2.10×3%= 4.384m3/d
氯化钠：
50.79×0.2%+2.10×0.4%= 0.1099m3/d
碳酸钙：
50.79×1.1%+3.96×0.4%+2.10×0.4%=0.5829m3/d
植物油：
50.79×0.4%+2.10×1%= 0.2242m3/d
配料水：
50.79-1.725-4.384-0.1099-0.5829-0.2242=43.76m3/d
表1 三级发酵物料衡算表
进入发酵罐的量
离开发酵罐的量
项目
体积（m3/d)
体积（m3/周期)
项目
体积（m3/d)
体积（m3/周期)
二级种子液
10.16
82.13
发酵液
65.67
530.8
蒸汽带入水量
10.16
82.13
损失
11.59
93.68
培养基
50.79
410.6

全料量
3.96
32.01

稀料量
2.10
16.98

氨水
0.09
0.73

总量
77.26
624.5
总量
77.26
624.5
表2 三级发酵培养基的组成
项目
体积（m3/d)
体积（m3/周期）
黄豆饼粉
1.725
13.94
淀粉
4.384
35.44
氯化钠
0.1099
0.8883
碳酸钙
0.5829
4.712
植物油
0.2242
1.812
配水量
43.76
353.7
总
50.79
410.6
发酵罐
77.26m3/d
二级种子液
10.16 m3/d
培养基
50.79m3/d
蒸汽带入水量
10.16 m3/d

全料量
3.96 m3/d
稀料量
2.10 m3/d
液氨
0.09 m3/d
发酵液
65.67 m3/d
液体损失率为15%
11.59m3/d

培 养 基
黄豆饼粉1.725m3 /d
淀粉4.384m3 /d
氯化钠0.1099m3 /d
碳酸钙0.5829m3 /d
植物油0.2242m3/d
配料水43.76m3 /d

3.2.2中罐的物料衡算
设发酵开始的培养基体积为V，蒸汽带入的水量按20%计，
由体积衡算：
(V×20%+V×20%+V)×(1-15%)= V‘二级种子液
V‘二级种子液×(1-15%)= V二级种子液=10.16m3/d
V‘二级种子液=10.16/0.85=11.95
得培养基体积V为10.04 m3
则加入的一级种子液：
10.04×20%=2.008m3/d
蒸汽带入水量：
10.04×20%=2.008m3/d
液体损失15%
11.95×0.15=1.792m3/d
接种损失15%
2.008/(1-15%)-2.008=0.3544m3/d
总损失量=液体损失+接种损失
1.792+0.3544=2.146m3/d
因此，每天所需培养基组成的量如下：
黄豆饼粉：
10.04×2.5%=0.2510m3/d
淀粉：
10.04×2.5%=0.2510m3/d
氯化钠：
10.04×0.36%=0.03614 m3/d
碳酸钙：
10.04×0.4%=0.04016 m3/d
磷酸二氢钾：
10.04×0.003%=0.0003012 m3/d
磷酸二氢钾：
10.04×0.003%=0.0003012 m3/d
植物油：
10.04×2.67%=0.2681 m3/d
配料水：
10.04-0.2510-0.2510-0.03614-0.04016-0.0003012-0.0003012-0.2681=9.193 m3/d
表3 二级发酵物料衡算表（周期为48h即2d）
进入发酵罐的量
离开发酵罐的量
项目
体积（m3/d)
体积（m3/周期)
项目
体积（m3/d)
体积（m3/周期)
一级种子液
2.008
4.016
二级种子液
11.95
26.68
带入水量
2.008
4.016
损失
2.146
4.292
培养基
10.04
20.08

总量
14.06
28.12
总量
14.06
28.12
表4 二级发酵培养基的组成
项目
体积（m3/d)
体积（m3/周期）
黄豆饼粉
0.2510
0.5020
淀粉
0.2510
0.5020
氯化钠
0.03614
0.07228
碳酸钙
0.04016
0.08032
植物油
0.2681
0.5362
配水量
9.193
18.38
磷酸二氢钾
0.0003012
0.0006024
磷酸氢二钾
0.0003012
0.0006024
总
10.04
20.08
发酵罐
14.06m3/d
一级种子液
2.008m3/d

培养基
10.04 m3/d
蒸汽带入水量
2.008 m3/d
二级种子液
11.95m3/d

液体损失15% 1.792m3/d
接种损失15% 0.3544 m3/d

黄豆饼粉0.2510 m3 /d
氯化钠0.03614 m3 /d
碳酸钙0.04016 m3 /d
植物油0.2681m3/d
配料水9.193m3 /d
磷酸二氢钾0.0003012m3 /d
磷酸氢二钾0.0003012m3 /d
培 养 基

3.2.3小罐的物料衡算
设发酵开始的培养基体积为V，蒸汽带入的水量按20%，斜面孢子体积忽略不计，由体积衡算：
(V×20%+V)×(1-15%)= V’一级种子液
V’一级种子液×(1-15%)= V一级种子液=2.008m3/d
得培养基体积V为2.316m3/d
则 蒸汽带入水量:
2.316×20%=0.4632m3/d
液体损失15%
2.362×0.15=0.3543m3/d
接种损失15%
2.316×20%×15%=0.06948 m3/d
总损失量=液体损失+接种损失
0.3543+0.06948=0.4238m3/d
因此，每天所需培养基组成的量如下：
黄豆饼粉：
2.316×3%=0.06948 m3/d
淀粉：
2.316×2.5%=0.05790m3/d
氯化钠：
2.316×0.4%=0.009264m3/d
碳酸钙：
2316×0.6%=0.01389 m3/d
磷酸二氢钾：
2.316×0.005%=0.0001158 m3/d
磷酸氢二钾：
2.316×0.005%=0.0001158m3/d
植物油：
2.316×4%=0.09264 m3/d
配料水：
2.316-0.06948-0.05790-0.009264-0.01398-0.0001158-0.0001158-0.09264=2.073 m3/d
表5 一级发酵物料衡算表（周期38/24=1.58d）
进入发酵罐的量
离开发酵罐的量
项目
体积（m3/d)
体积（m3/周期)
项目
体积（m3/d)
体积（m3/周期)
培养基
2.316
3.659
一级种子液
2.362
3.732
带入水量
0.4632
0.7319
损失
0.4238
0.6696
总量
2.779
4.390
总量
2.779
4.390
表6 一级培养基的组成（周期38/24=1.58d）
项目
体积（m3/d)
体积（m3/周期）
黄豆饼粉
0.06948
0.1098
淀粉
0.05790
0.09148
氯化钠
0.009264
0.01464
碳酸钙
0.01398
0.02209
植物油
0.09264
0.1464
配水量
2.073
3.275
磷酸二氢钾
0.0001158
0.0001829
磷酸氢二钾
0.0001158
0.0001829
总
2.316
3.659
蒸汽带入水量
0.4632 m3/d

培养基
2.316m3/d

发酵罐
3.103 m3/d

一级种子液
2.362 m3/d
斜面孢子

液体损失15% 0.3543m3/d
接种损失15% 0.06948 m3/d
总损失=0.3543+0.06948=0.4238

黄豆饼粉0.06948m3 /d
淀粉0.05790m3 /d
氯化钠0.009264 m3 /d
碳酸钙0.01398 m3 /d
植物油0.09264 m3/d
配料水2.073m3 /d
磷酸二氢钾0.0001158m3 /d
磷酸氢二钾0.0001158m3 /d
培 养 基

3.3酸化稀释过滤工序物料衡算
发酵液效价：35000u/ml 滤液效价：11000u/ml
由效价守恒得滤液的体积：65.67×106×35000×1.16/11000×106=242.38 m3
滤液：242.38×103×1.02=247.23t
每天/ t
草酸：65.67×103×2.3%×10-3= 1.51
黄血盐：65.67×103×0.75%×10-3= 0.49
硫酸锌：65.67×103×0.18%×10-3= 0.12
水：65.67×2.3= 151.04
发酵液：65.67×103×1.58= 103.76
总： 256.92
表3-3 酸化稀释过滤工艺物料衡算表
酸化过滤前
酸化过滤后
项目
质量（t/d）
质量(t/周期)
项目
质量（t/d）
质量(t/周期)）
草酸
1.51
12.21
滤液
247.23
1998.44
黄血盐
0.49
3.96
菌丝
9.69
78.33
硫酸锌
0.12
0.97

水
151.04
1220.91

发酵液
103.76
838.73

总量
256.92
2076.77
总量
256.92
2076.77
酸 化 稀 释 过 滤
草 酸 1.51 t/d
黄血盐0.49t/d
硫酸锌0.12t/d
水151.04t/d
发酵液 103.76t/d
菌丝 9.69t/d
滤液247.23t/d

3.4脱色结晶工序物料衡算
母液效价：1370u/ml 氨水加量：12%
由效价守恒得母液体积：
65.67×106×35000×99.24%×116%×（1-86%）/1370×106=270.39m3
氨水：247.23×12%=29.67t
湿晶体：3.68t/d
母液：247.23+29.67-3.68=273.22t/d
表3-2 脱色提取工序物料衡算表
脱色提取前
脱后色提取
项目
质量（t/d）
质量(t/周期)
项目
质量（t/d）
质量(t/周期)
滤液
247.23
1998.44
母液
273.22
2208.53
氨水
29.67
239.83
湿晶体
3.68
27.74
总量
276.90
2238.27
总量
362.81
2238.27
脱色提取
滤 液
247.23t/d
氨 水
29.67t/d
母 液
273.22t/d
湿晶体
3.68t/d

3.5 干燥工序物料衡算
干晶体重：690×（1-1.5% ）=679.7t/a
湿晶含水量：W1=30%/(1-30%) =0.43
干晶含水量：W2=1.5%/(1-1.5%) =0.02
应除去的水分：679.7×（0.43-0.02）=278.67 t/a
湿晶体的量：679.7+278.67 =958.37 t/a
表3-1 干燥工序物料衡算表
干燥前
干燥后
项目
质量t/a
质量t/d
项目
质量t/a
质量t/d
湿晶体的量
958.37
3.19
干晶体的量
679.7
2.26

除去的水分
278.67
0.93
总量
958.37
3.19
总量
916.64
3.19
湿晶体
3.19t/d
干 燥
干晶体
2.26t/d
水分
0.93t/d

第四章.设备选型
4.1 工艺计算依据
满足《药品生产质量管理规范》(1998年修订)中有关设备选型的要求，根据该厂生产特点，结合企业生产经验，以保证产品质量为前提，充分利用公司现有的符合GMP要求的设备。
4.2土霉素发酵工艺设备计算
4.2.1发酵罐
三级发酵罐
V0=65.67m3根据《味精工业手册》中提供的发酵罐参数，选取公称容积为100m3的发酵罐，实际体积为102 m3，装料系数0.8，发酵周期194h。

故选取7台发酵罐。
其主要参数如下表
公称容积VN
罐内径
D/mm
圆筒高
Hm/mm
封头高
h0/mm
罐体总高H/mm
不计上封头容积
全容积V0
搅拌器直径Di/mm
搅拌转速n
/r/min
电机功率N
/kw
100 m3
3400
10000
900
11800
96.4 m3
102 m3
950
150
132
二级种子罐
取公称容积10m3的罐，实际体积10.9m3。接种比为20%，则每个大罐需要接种量100m3*0.2=20m3，考虑接种损失为15%。则需要二级种子液体积23.5m3，7个罐共需要164.5 m3，二级种子罐发酵周期48/24=2天，是大罐的1/4，则每个种子罐发酵周期需要产生41.1 m3，考虑装料系数为0.8，即需要容积为51.375 m3，因此，需要二级种子罐51.375/10.9=4.713台，故取证选5台。
一级种子罐
取公称容积5m3的发酵罐，全容积6.27 m3。每台二级种子罐的接种量为10m3*0.2=2m3，考虑接种损失为15%。则需要一级种子液体积2.35m3，则5台二级罐供需11.75 m3，一级种子的发酵周期为38/24=1.58天，近似认为2天与中罐相同，则每个一级罐周期需要生产11.75m3，考虑装料系数0.8，即需要容积为14.69m3，因此，需要二级种子罐14.69/6.27=2.34台，故取证选3台。
4.2.2补料罐
全料罐
每罐三级发酵需要32m3的全料，且有7个发酵罐均连续操作，考虑装料系数为0.7，32×7/0.7=320 m3故选用公称容积为100m3的储罐，故选取4个全料罐。
稀料罐
每个三级发酵罐需要17 m3的稀料，且有7个发酵罐均连续操作，考虑装料系数为0.7，17×7/0.7=170 m3故选取公称容积为100 m3的储罐2个。
4.2.3通氨罐
每罐三级发酵需要0.09m3的液氨，且有7个发酵罐均连续操作，考虑装料系数为0.7，0.09×7/0.7=0.9 m3，故选取公称容积为1m3的罐一个
4.3发酵车间设备一览表
设备名称
所属车间
数量
型号
一级发酵罐
发酵车间
7
公称容积100 m3 φ3400
二级发酵罐
发酵车间
5
公称容积10m3 φ1800
三级发酵罐
发酵车间
3
公称容积5m3 φ1500
通氨罐
发酵车间
1
公称容积1m3 φ900
补料罐(全料罐)
发酵车间
4
公称容积100 m3 φ3400
补料罐(稀料罐)
发酵车间
2
公称容积100 m3 φ3400
4.4离心泵选型及管径
查《化工流体流动与传热》得知，黏度较大的流体流速一般为0.5～1m/s，本设计取流速为0.8m/s，已知板框压滤机的进液口为50mm。
所以进液体积流量为：

设一台离心泵对应4台板框压滤机输送液体，所以选取离心泵的数量为2台。则离心泵的总流量：
管径：

所以选取公称直径为100mm的PVC管输送液体物料。
根据厂方设置情况，滤液贮罐和压滤机的相对高度差约为8m，总管路长度约为30m，依据湍流摩擦系数的经验关联式，
求的；要求输送量为22.6m3/h，查《化工工艺设计手册》得知公称直径为100m的PVC管件的内径为110；输送液体密度1010kg/m3，操作压力为0.7MPa，流速为0.8m/s。
压头损失，
扬程，
解得，
根据流量从防腐蚀泵系列中选取型号为100F-92A，其性能参数如下表：
流量m3/h
扬程m
转数r/min
轴功率kW
效率%
允许吸上真空度/m
叶轮外径/mm
94.3
80
2960
25.4
68
4
256
表中数据来源《化工流体流动与传热》。
由于所输送液体的密度大于水的密度，所以需要核算泵所需的轴功率，

从泵的性能参数可以看出泵所提供的功率大于输送液体所需功率，所选离心泵符合要求。
4.5管道设计选型
4.5.1通气管
大罐的通气量为2.0v/v/m(0.1MPa，20℃)，体积为102 m3，通风量：

折算到工作状态(0.1MPa，30℃)下的风量：

取风速v=25m/s，则通风管截面积
通风管径
故选用不锈钢焊接钢管取φ450×5，其内径440mm>420mm，适用。
4.5.2输液管
（1）排料管
发酵罐装料102m3，发酵液体积65.67m3，2h之内排空，物料体积流量：

发酵液流速取v=1m/s，排料管截面积：

管径
取不锈钢焊接钢管φ130×5，其内径120mm>108mm，适用。
（2）进液管
①种子液
二级种子液10.16，半小时之内接种完毕，则物料的体积流量：

发酵液流速取v=1m/s，排料管截面积：

管径
取不锈钢焊接钢管φ100×5，其内径90mm>84.79mm，适用。
②补全料输液管
全料液32m3，184小时之内补料完毕，则物料的体积流量：

发酵液流速取v=1m/s，排料管截面积：

管径
取不锈钢焊接钢管φ12×1.5，其内径9mm>7.84mm，适用。
③补稀料输液管
稀料液17m3，184小时之内补料完毕，则物料的体积流量：

发酵液流速取v=1m/s，排料管截面积：

管径
取不锈钢焊接钢管φ12×1.5，其内径9mm>5.72mm，适用。
④通氨管
液氨共0.09m3，20-40h内补6次，平均每次补十分钟，共计耗时1h，
则物料的体积流量：
发酵液流速取v=1m/s，排料管截面积：

管径
取不锈钢焊接钢管φ12×1.5，其内径9mm>5.64mm，适用。 由此可以的到所有发酵车间的管路总表
管道名称
所属车间
管道材料
管径/mm
管壁厚/mm
发酵罐通气管
发酵车间
不锈钢焊接钢管
450
5
种子罐进液管
发酵车间
不锈钢焊接钢管
100
5
排料管
发酵车间
不锈钢焊接钢管
130
5
补全料输液管
发酵车间
不锈钢焊接钢管
12