《年产600吨土霉素碱生产车间扩初设计本科毕业设计论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《年产600吨土霉素碱生产车间扩初设计本科毕业设计论文.doc（58页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、 本科毕业设计 第 7 页 共 58页年产600吨土霉素碱生产车间扩初设计目 录 1 总论 42 设计依据 43 设计指导思想、原则 6 3.1指导思想6 3.1设计原则64 土霉素生产工艺流程设计 6 4.1 产品性质和规格 7 4.2 产品质量规格：WS1-C2-0001-8 74.3 工艺流程：（三级培养，深层发酵） 74.4 工艺流程简述 85 工艺路线选择的论证116 物料衡算 1261 发酵阶段1462 提取阶段1563 物料衡算图1664设备一览表177 设备计算与选型1871 发酵阶段 1872 旋风分离器3573 空气过滤器3674 提取阶段378 基础料配方429 设备一览
2、表4391 发酵阶段4392 提取阶段4410 公用工程用量 45101 大罐（包括配料罐）45102 中罐（包括配料罐）46103 小罐（包括配料罐）48104 总汇50105 原材料消耗表5111 “三废”处理 52111 废水处理52112 废渣的处理52113 废气的处理5212 对非工艺设计的要求 52121 建筑方面53122 采光方面 53123 室温及洁净度 53124 安全措施 5313 车间编制 53131 发酵阶段53132 提取阶段 53133 行政人员 54134 技术人员 5414 车间组成54141 发酵区 54142 提取区 54结束语 55致谢 56参考文献
3、571 总论上市已有半个世纪且价廉物美的广谱抗生素，四环素在今后2O年内不会退出市场。近年来陆续发现了四环素令人感兴趣的新用途，如：用于治疗淋病、梅毒等性病；痤疮与酒糟鼻；霍乱；养猫引起的“弓形虫病”；治疗立克次氏体、支原体等微生物引起的感染症。最新药理证实，四环素具有独特的促进新骨生成的作用，国外医学专家提出，老年骨质疏松患者以及骨折病人和骨手术病人均可服用四环素长效缓释制剂以促进骨质恢复；还提出，四环素制剂可用于防治某种肿瘤疾病、2型糖尿病以及其他一些疾病。土霉素的深加工，如：加工成强力霉素其效益可增加57倍，或半合成为地美霉素其效益亦将成倍增加。 土霉素碱作为兽禽用药和饲料添加剂拓展了四
4、环类抗生素的使用范围。全国饲料产量现已超过1亿吨，市场需求量很大，预计需求还会不断增长。由于大型土霉素碱生产厂家主要集中在中国，故每年国际市场从我国进口 土霉素碱约8400吨左右。 4)随着我国医药行业的快速发展，国内生产厂家对土霉素碱的需求量也迅速增加，其中，制剂厂家年需求量12000吨左右，强力霉素及土霉素盐酸盐厂家需求量10000吨左右兽药添加剂年需量4000吨左右，且有继续增长的势头，产品供不应求，市场前景看好。 这次，我的设计的题目是“年产600吨土霉素碱生产车间扩初设计”。在这次毕业设计中，我要运用自己所学知识，根据老师提供的设计依据按照实际生产状况去设计，多思考，理论结合实际。为
5、了做好这次设计，学校还组织我们去圣雪大成进行了为期两周的参观实习，让我们对实际生产有了更深入的了解，对我们进行毕业设计帮助巨大。2 设计依据年产量： 600吨 脱色收率：0.95发酵单位：32000 u/mL 结晶收率：0.90发酵周期：158h 干燥收率：0.97辅助时间：10h 年工作日：330天装料系数：0.75 成品效价：910 u/mg过滤收率：1.12 中小罐周期：30h发酵补料：接后体积48%蒸发损失：接后体积20%种子罐损失：小罐 消后体积12% 中罐 消后体积8%种子罐装料系数：0.6%接种量（以消后体积为准）：中罐9% 大罐15%发酵单位富裕量：20%发酵液稀释效价：180
6、00 u/mL 滤液平均效价：13000 u/mL酸化pH：1.751.85加草酸量：3.2%（T/ m3），折合体积0.62 m3/T净化剂加量（以发酵液为准）：黄血盐0.21% 0.5 m3/T 硫酸锌0.15% 0.4 m3/T配草酸水草酸用量（以水为准）：0.2%（kg/L）碱化剂（以配碱化剂量为准）：氨水15%（kg/L） 亚硫酸钠2%（kg/L）发酵液含渣量：38%脱色：=2.76（L/h）交换负荷=F/M （F：流量，M：树脂体积）结晶时间：60min母液单位：1000 u/mLV=Q=Wt 容 /t （V：全部结晶罐体积m3，Q：体积流量m3/h，t：操作时间h，W：批处理体积
7、m3） 湿晶体含水量：20% 成品含水量：7%3 设计指导思想、原则3.1 指导思想充分贯彻执行国家的有关规定，尽量节约能源，合理利用废物，保护环境，符合城区建设规划要求。生产、消防用水来自厂区内自来水供应，并与厂区供水管网引接，排水至厂区原有排水干管；各生产车间、原料包装及储存车间、采用封闭式结构 在保证安全、经济运行的条件下，尽可能降低工程造价年生产时间为330天。3.2 设计原则车间应在居民区下侧，河流上游，要求地势平坦，水源丰富，并且节约用地，少占耕地。尽可能采用新工艺 、新设备、 新技术，以利于投产后达到好的经济效益。在条件允许情况下，尽可能的使用通用设备或标准设计以简化设计工作量，
8、缩短工作时间。原料来源立足于国内、立足于本地，选择优质价廉的原料立足于本地。 4 土霉素生产工艺流程设计4.1 产品性质和规格 土霉素（氧四环素，Oxytetracylinum）又称5-羟基四环素，属广谱抗生素两性化合物。本产品为黄色结晶性粉末，无臭，在紫外线辐射下可产生黄色荧光。分子式为C22H21N2O9-2H2O平均分子量为496.47。理论效价为1000u/mg，具有旋光性，熔点为148.5185.5， 土霉素具有吸湿性，在空气中吸收水分而潮解且颜色变深。 在pH4.57.5之间难溶于水，不溶于有机溶剂。等电点为5.4。为广谱抑菌剂，许多立克次体属、支原体属、衣原体属、螺旋体对土霉素敏
9、感。肠球菌属对其耐药。其他如放线菌属、炭疽杆菌、单核细胞增多性李斯特菌、梭状芽孢杆菌、奴卡菌属、弧菌、布鲁菌属、弯曲杆菌、耶尔森菌等对本品亦较敏感。多年来由于土霉素和四环素类的广泛应用,临床常见病原菌对土霉素素耐药现象严重，包括葡萄球菌等革兰阳性菌及多数革兰阴性杆菌。本品与四环素类抗生素的不同品种之间存在交叉耐药。本品作用机制为药物能特异性与细菌核糖体30S亚基的A位置结合，抑制肽链的增长和影响细菌蛋白质的合成。4.2 产品质量规格：WS1-C2-0001-89外观：淡黄色粉末效价： 910u/mg异物：5个/0.5g比旋度：D25：-199o酸碱度：pH5.07.5水分：4.0%7.5%吸收
10、峰：430490nm有效期：四年4.3 工艺流程：（三级培养，深层发酵） 筛选高单位菌种流程菌种斜面（37，14天） 孢子悬浮液计数诱变处理分离双碟（510个菌落）培养五天挑选单菌落试管斜面（4天）挑斜面接砂土管砂土孢子茄子瓶斜面孢子工艺流程沙土孢子（36.5，45天）斜面孢子（38，3033h，空气搅拌）一级种子培养 （30， 2832h， 1：1.5VVm， 空气搅拌） 二级种子培养（30，170190h，1：0.8 VVm） 发酵液 （草酸调 pH1.751.85， 硫酸锌0.15%，黄血盐0.25%） 酸化液（板框顶洗过滤10h 滤液（122#树脂脱色）脱色液15%水（含2%亚硫酸钠）
11、调pH4.54.6，2830 结晶液（甩滤后用水淋洗再甩干）湿晶体（进风：140170，出风：4080）土霉素碱成品4.4 工艺流程简述4.4.1 种子制备种子制备是在无菌条件下进行的，菌种名称为 UV-138二代。4.4.2 各级培养基的配制主要配料：糊精、黄豆饼粉、淀粉、玉米浆、固剂、氯化钠、磷酸二氢钾、硫酸氨、碳酸钠、氯化钴、玉米油、淀粉酶、碳酸钙4.4.3 三级培养；（以龟裂链霉菌为菌种）一级种子罐培养基采用实罐灭菌，消前加玉米油消沫剂，采用微孔压差法将斜面孢子接入种子罐，培养过程中空气搅拌。二级种子罐培养基采用实罐灭菌。采用压差法将二级种子压入发酵罐中，全程通入无菌空气，实行机械搅拌
12、，并进行补料。当总糖下降到5%时开始补料，补糖量按糖代谢速度残糖量和糖维持水平来计算，补料液为实罐灭菌。参考指标：消前：pH 6.1pH 6.7 消后：pH 5.9pH 6.4 糖：2.5%3.7% 氨氮：0.13%0.2% 氨氮：0.09%0.14% 溶磷（g/mL）：85135 溶磷（g/mL）：80130 接斜面孢子：两瓶 压力降：0 h6 h，0.01 MPa 培养时间：30 h34 h 6 h10 h，0.02 MPa 培养温度：320.5 10 h放罐，0.03 MPa 消前：pH5.9pH6.3 消后：pH5.9pH6.4 氨氮：0.360.5% 溶磷（g/mL）：270390
13、溶磷（g/mL）：120190接种量：810% 流量（m3/h）：9001200培养时间（h）：2632 罐压（MPa）：0.050.01培养温度（）：320.5 搅拌转速（r/min）：160消前：pH5.8pH6.1 消后：pH5.7pH6.3 氨氮：0.5%0.7% 溶磷（g/mL）：170300溶磷（g/mL）：400600 残糖：80% 效价：500u/mL4.4.5 滤液脱色及树脂再生 原理滤液通过122#树脂脱色吸附，可除去部分色素和将杂质吸附，122-2#树脂是由水杨酸、甲醛和苯酚合成的弱酸性阳离子树脂，该树脂在酸性溶液中H+不活泼，不能发生离子交换作用。但能和滤液总的色素或有
14、机杂质形成氢键，借助氢键力将这些杂质吸附，从而提高原液色泽和质量。树脂在NaOH溶液中由H型变成Na型而失去氢键活性，能使吸附的色素和杂质解离出来，再经过酸水作用由Na型变成H型，可重复进行脱色。滤液通过122-2#树脂脱色吸附，可除去部分色素和将杂质吸附，而树脂经水反洗反碱正碱通酸洗酸的过程再生。4.4.6 脱色液的连续结晶 原理土霉素是酸碱两性化合物，等电点为4.5，可选择适当的碱化剂来调节脱色液pH至土霉素等电点，此时，土霉素在水中溶解度最小，可以从水溶液中直接结晶出来。生产控制结晶pH为4.44.8。根据土霉素结晶的速度，结晶达到完全需要50分钟，50分钟后母液中土霉素含量趋于稳定。连
15、续结晶设备的容量，保证结晶液以最大量通过时维持50分钟。保证结晶液在流动的情况下达到完全结晶的目的。4.4.7 结晶液离心分离原理将结晶液中晶体及母液经离心分离以便得到含水量少，纯度较高的土霉素晶体，在离心机转鼓内铺设滤袋加入结晶液。利用离心机产生的离心力将母液甩出，从而土霉素湿晶体留在滤袋内达到分离目的。4.4.8 湿结晶体的气流干燥原理气流干燥为急剧快速干燥，在干燥过程中湿晶体和高温热空气接触，使水分很快蒸发，一般接触时间3 s5 s，由于时间短可减少土霉素因长时间受热而发生破坏，保证产品质量。4.4.9 结晶、干燥用氨水调脱色液pH至4.54.8，进串联结晶罐，等电点附近搅拌沉淀结晶，将
16、母液与晶体离心分离，并进行快速气流干燥，所得干粉再筛选分装。5 工艺路线选择的论证发酵阶段大罐：V0=V0：发酵罐体积G：成品效价M：年产量m：年工作时间n：发酵罐个数Vp：发酵单位0：装料系数m：过滤收率干燥收率脱色收率结晶收率物料恒算图发酵部分： V蒸发损失 V蒸发损失 V蒸发损失V放+V蒸发损失=V配料+V冷凝水+V接种量+V补料 =V消后+V接种量+V补料 =V接后+V补料中罐： 台数=V放+V蒸发损失=V接种量+V消后小罐： 台数=V放=V中罐接种量 放罐体积： V放=V0=800.77=61.6m3 V放+V蒸发损失=V配料+V冷凝水+V接种量+V补料 =V消后+V接种量+V补料
17、=V接后+V补料 即V放+20%V接后= V接后+48%V接后 V接后=V补料=0.48 V接后V蒸发损失=0.2 V接后 V消后= V接后-V接种量 ， V接种量=15%V消后 V消后= V接种量=6.28m3 V冷凝水= =0.274V配料V配料=V消后-V冷凝水即V配料=V消后-0.274V配料 V配料V冷凝水 配料密度近似于水 G配料=V配料6 物料衡算6.1 发酵阶段发酵罐 发酵周期为t =(158+10)24=7天设：每天放两罐则需大罐为14台V0=G103pt ms0mn=60010009107 0.950.900.971.12320000.7533014=37.1092m3圆整
18、为38m3 V放= V00=380.75=28.5m3 由物料衡算：V接后+V补=V蒸发+V放 V放= V接后+V补-V蒸发 = V接后+48%V接后-20%V接后 =1.28 V接后=28.5 m3 V接后=22.2656m3又V接后=V消后+V接种= V消后+15% V消后=1.15 V消后=22.2656m3 V消后=19.3614m3 V接种=15% V消后=2.9042m3 V补=48% V接后=10.6875m3 V蒸发=20% V接后=4.4531m3V冷=1.05GC（t2-t1） r 1.0528.5（125-25）523.510005.71610-3m3 V配料=V消前=
19、V消后-V冷= 19.3614-5.71610-3=19.3357m3 V进= V配料+V补+V接种+V冷=19.34+10.69+2.90=32.9 m3 V出= V蒸发+V放=4.4531+28.5=32.9m3 V进= V出假设正确二级种子罐V放= V接种=2.90m3V0= V接种 0=2.900.6=4.83m3 圆整为5m3 由物料衡算：V消后+V接种= V放+V损失V消后+9% V消后=2.90+8% V消后1.01%V消后=2.90 m3 V消后=2.871m3 V接种=9% V消后=0.258m3 V损失=8% V消后=0.230m3 V冷=1.05GC（t2-t1）r =1
20、.052.90（125-25）523.51000=5.81710-4m3 V配料=V消前= V消后-V冷= 2.871-5.81710-4=2.870m3 V进= V配料+ V接种+V冷=2.871+0.258=3.13m3V出= V损失+V放=0.230+2.90=3.13m3 V进= V出假设正确 二级种子罐台数=发酵罐台数二级种子罐周期发酵罐周期=1430158=2.658台 设为6台，其中3台备用。 一级种子罐V放= V接种=0.258m3V0= V接种 0=0.2580.6=0.43m3 圆整为1m3 由物料衡算：V消后+V接种= V放+V损失 （V接种可忽略）V消后=0.258+1
21、2% V消后0.88%V消后=0.258 V消后=0.293m3 V损失=12% V消后=0.03516m3 V冷=1.05GC（t2-t1）r =1.050.258（125-25）523.51000=5.1710-5m3V配料=V消前= V消后-V冷=0.293-5.1710-5=0.2929m3 V进= V配料+ V冷= V消后=0.293m3V出= V损失+V放=0.03516+0.258=0.293m3 V进= V出假设正确 一级种子罐台数=二级种子罐台数一级种子罐周期二级种子罐周期=63030=6台设为6台，其中3台备用。 6.2 提取阶段 6.2.1酸化V大放=28.5m3 发酵总
22、单位=发酵单位放罐单位=3200028.5106=9120亿单位 V草酸= V大放3.2%0.62=28.53.2%0.62=0.56544m3 V黄血盐= V大放0.21%0.5=28.50.21%0.5=0.029925m3 VZnSO4= V大放0.15%0.4=28.50.15%0.4=0.0171m3 V酸化= V大放+V草酸+V黄血盐+VZnSO4 =28.5+0.56544+0.029925+0.0171=29.11m3 6.2.2稀释 稀释前效价=32000（1+20%）=38400u/mL 稀释倍数=38400/18000=2.133 V稀释后= V酸化稀释倍数=29.112
23、.133=62.092m36.2.3过滤 稀释效价过滤收率V稀释后=滤液平均效价V滤液180001.1262.092=13000V滤液 V滤液=96.290m3V低= V稀释后-V酸化=62.092-29.11=32.982m3V高= V滤液-V低=96.290-32.982=63.308m3V渣=38% V大放=38%28.5=10.83m3V草酸水+ V稀释后= V滤液+ V渣V草酸水=96.290+10.83-62.092=45.028m3 草酸用量=0.2% V草酸水=0.2%45.028103=90.056kg 6.2.4脱色脱色单位=脱色收率滤液平均效价V滤液=0.95130009
24、6.290106=11891.8亿单位损失单位=滤液平均效价V滤液（1-脱色收率）=1300096.290106（1-0.95）=625.89亿单位6.2.5结晶结晶单位=结晶收率脱色单位=0.9011891.8=10702.62亿单位离心单位=结晶单位-母液效价（V滤液+V碱化剂）=10702.62-1000（96.290+96.2901%）106=10605.37亿单位干燥单位=离心单位干燥收率=10605.370.97=10287.21亿单位湿体含水量：20% 每次出产量：40（1-20%）（17%）=34.41kg （SS-800 每台每次处理40湿晶体）每台离心机每次处理：34.41
25、910106=313.13亿单位离心机总台数=10287.21313.13=32.85台实际台数=离心机总台数批次=32.854=8.21台 取9台6.3 物料衡算图发酵部分（ m3 ） 发酵部分（ m3 ） 损失 冷凝水 损失 冷凝水 损失 冷凝水 0.03516 5.1710-5 0.230 5.81710-4 4.4531 5.71610-3 大罐 V=70 中罐 V=9小罐 V=1 配料0.293 放料0.258 放料2.904 放料 28.5m3 补料 配料 配料 10.688 2.871 19.3357 提取部分（亿单位） 损失单位离心脱色结晶过滤 625.8938400 1300
26、0 11891.8 10702.6 10605.37干燥 10287.216.4 设备一览表项目 大罐 中罐 小罐V放（ m3 ） 28.5 2.9 0.258V0（ m3 ） 38 5 1V消后（ m3 ） 19.36 2.871 0.293V接后（ m3 ） 22.27 3.130 0.293V种子液（ m3 ） 2.90 0.258 V冷凝水（ m3 ） 5.71610-3 5.81710-4 5.1710-5 V损失（ m3 ） 4.453 0.230 0.03516V配料（ m3 ） 19.34 2.870 0.293V补料（ m3 ） 10.69 V进（ m3 ） 32.9 3.1
27、3 0.293V出（ m3 ） 32.9 3.13 0.293容积系数 0.75 0.6 0.6周期（h） 158 30 30七 设备计算与选型7.1 发酵阶段7.1.1 大罐7.1.1.1 几何尺寸 V大罐=38 m3 设H0D=3 V1=34 m3 V1=/4 D2H0=34 D=2.5m 取D=3 m H0=3D=7.5 m又Ha=D/4=0.625 m Hb=0.05 m V2=/4 D2（H b +D/6）=/432（0.05+1/63）=2.29 m3 V= V1+ 2V2 = 34+22.29=38.58 m3 基本符合要求，所以假设合理。 罐体总高：H= H0+2（Ha+ H
28、b）=7.5+2（0.625+0.05）=8.85 m 液柱高：HL= H0+ Ha+ H b=7.50.75+0.625+0.05=6.3 m7.1.1.2 搅拌器功率7.1.1.2.1 不通气时搅拌器直径：D i =D/3 =2.5/3=0.83m挡板宽度：B=0.1D=0.25 m搅拌叶间距：S=2D i =20.83=1.66m搅拌叶与罐底距离：C= D i = 0.83 m C +3S =0.83+31.66=5.83m HL=6.3 m C +4S =0.83+41.66=7.5m HL=6.3 取4层搅拌器 令流体为牛顿型流体，符合全挡板条件： =1050/ m3 n=140r/
29、min =0.1 NS/ 则：Rem= D i2n=0.8321406010500.1=1.69104104 属湍流 设搅拌器采用六箭叶涡轮搅拌器，查发酵设备，Np=3.7 轴功率：P0 = Np D i5n3=3.70.835（140/60）31050=19.44 kW f校正=1/3（D/ D i）（HL /D i）1/2=1/337.55/1）1/2=1.594 实际轴功率P*= f校正P0=1.59419.44=30.99 kW 四层搅拌功率P= P* 1+0.6（41）=86.772 kW7.1.1.2.2 通气时P工况=P罐+1/2g HL =1.01105+0.03106+1/210509.816.3=1.634105 PaQ标=VVmV放=0.828.5=22.8 m3/minQ g = Q标P标T工况 （P工况T标） =22.81.01105（273+32）（1.634105273）=15.72 m3/min通气准数：Na= Q g（D i3n）=15.721400.833=0.1960.035通气轴功率：Pg =P（0.621.85 Na）=86.77（0.621.850.199）=21.85 kWN实际 =1.02 Pg（123）=1.0273.940.950.980.99=24.18 kW 1 =0.9