1、江西科技師范學院化工原理課程設計報告書 專 業： 生物工程 班 級： 09級（2）班 姓 名： 邱維曌 吳文婷 孫天琪 設計題目： 年產5000噸維生素C工廠設計 指導教師： 常軍博士 2012年 11 月 13 日目錄第一章 總論5第一節  設計依據5第二節  設計原則5第三節 主要原輔料供應情況5第二章 總平面布置及運輸7第一節  總平面布置（圖紙）7第二節  工廠運輸8第三章 勞動定員10第四章 車間工藝11第一節  工藝流程及相關參數11第二節   物料衡算11第三節  設備及相關管道選型配套明細

2、表14第五章 管道設計19第一節 管道計算與選用19第二節 管道附件與選用19第三節 管路布置（圖紙）19第六章 項目經濟分析20第一節  產品成本與售價20第二節  經濟效益21參考文獻22附圖123附圖224第一章 總論緒論1. 維生素C簡介維生素C（Vitamin C ，Ascorbic Acid）又叫L-抗壞血酸，分子式C6H8O6，分子量176.12u，是一種水溶性維生素。食物中的維生素C被人體小腸上段吸收。一旦吸收，就分布到體內所有的水溶性結構中，正常成人體內的維生素C代謝活性池中約有1500mg維生素C，最高儲存峰值為3000mg維生素C。正常情況下，維生素C

3、絕大部分在體內經代謝分解成草酸或與硫酸結合生成抗壞血酸-2-硫酸由尿排出；另一部分可直接由尿排出體外。2. 維生素C主要生理功能促進骨膠原的生物合成。利于組織創傷口的更快愈合。 促進氨基酸中酪氨酸和色氨酸的代謝，延長肌體壽命。改善鐵、鈣和葉酸的利用。改善脂肪和類脂特別是膽固醇的代謝，預防心血管病。促進牙齒和骨骼的生長，防止牙床出血，防止關節痛、腰腿痛。增強肌體對外界環境的抗應激能力和免疫力。水溶性強抗氧化劑，主要作用在體內水溶液中。堅固結締組織。促進膠原蛋白的合成，防止牙齦出血。3. 維生素C的藥物作用維生素C 在體內參與多種反應，如參與氧化還原過程，在生物氧化和還原作用以及細胞呼吸中起重要作

4、用。從組織水平看，維生素C 的主要作用是與細胞間質的合成有關。包括膠原，牙和骨的基質，以及毛細血管內皮細胞間的接合物。因此，當維生素C 缺乏所引起的壞血病時，伴有膠原合成缺陷，表現為創傷通難以愈合，牙齒形成障礙和毛細血管破損引起大量瘀血點，瘀血點融合形成瘀斑。維生素C 和壞血病有一段很長的歷史淵源。希波克拉底是第一個提到壞血病的人。他描述當時士兵牙床潰爛、牙齒脫落；早期的海上旅行引起了人們對壞血病的重視，船隊離開港口34 個月，船員往往會因此患上壞血病，人們開始發現這是由于海上旅行缺乏新鮮蔬菜和水果的緣故。1932 年英國軍醫從檸檬汁中離析出具有抗壞血病的晶狀物質，1933年瑞士科學家合成了維

5、生素C，又叫做抗壞血酸。近代研究表明VC 對人體健康至關重要：膠原蛋白的合成需要維生素C 參加，所以VC 缺乏，膠原蛋白不能正常合成，導致細胞連接障礙。人體由細胞組成，細胞靠細胞間質把它們聯系起來，細胞間質的關鍵成分是膠原蛋白。膠原蛋白占身體蛋白質的1/3，生成結締組織，構成身體骨架。如骨骼、血管、韌帶等，決定了皮膚的彈性，保護大腦，并且有助于人體創傷的愈合。壞血病。血管壁的強度和VC 有很大關系。微血管是所有血管中最細小的，管壁可能只有一個細胞的厚度，其強度、彈性是由負責連接細胞具有膠泥作用的膠原蛋白所決定。當體內VC 不足，微血管容易破裂，血液流到鄰近組織。這種情況在皮膚表面發生，則產生淤

6、血、紫癍；在體內發生則引起疼痛和關節漲痛。嚴重情況在胃、腸道、鼻、腎臟及骨膜下面均可有出血現象，乃至死亡。牙齦萎縮、出血。健康的牙床緊緊包住每一顆牙齒。牙齦是軟組織，當缺乏蛋白質、鈣、VC 時易產生牙齦萎縮、出血。預防動脈硬化。可促進膽固醇的排泄，防止膽固醇在動脈內壁沉積，甚至可以使沉積的粥樣斑塊溶解。是一種水溶性的強有力的抗氧化劑。可以保護其它抗氧化劑，如維生素A、維生素E、不飽和脂肪酸，防止自由基對人體的傷害。治療貧血。使難以吸收利用的三價鐵還原成二價鐵，促進暢道對鐵的吸收，提高肝臟對鐵的利用率，有助于治療缺鐵性貧血。防癌。豐富的膠原蛋白有助于防止癌細胞的擴散； VC 的抗氧化作用可以抵御

7、自由基對細胞的傷害防止細胞的變異；阻斷亞硝酸鹽和仲胺形成強致癌物亞硝胺。曾有人對因癌癥死亡病人解剖發現病人體內的VC 含量幾乎為零。保護細胞、解毒，保護肝臟。在人的生命活動中，保證細胞的完整性和代謝的正常進行至關重要。為此，谷胱甘肽和酶起著重要作用。提高人體的免疫力。白細胞含有豐富的VC，當機體感染時白細胞內的VC 急劇減少。VC 可增強中性粒細胞的趨化性和變形能力，提高殺菌能力。促進淋巴母細胞的生成，提高機體對外來和惡變細胞的識別和殺滅。參與免疫球蛋白的合成。提高CI 補體酯酶活性，增加補體CI 的產生。促進干擾素的產生，干擾病毒mRNA 的轉錄，抑制病毒的增生。提高機體的應急能力。人體受到

8、異常的刺激，如劇痛、寒冷、缺氧、精神強刺激，會引發抵御異常刺激的緊張狀態。該狀態伴有一系列身體，包括交感神經興奮、腎上腺髓質和皮質激素分泌增多。腎上腺髓質所分泌的腎上腺素和去甲腎上腺素是有酪氨酸轉化而來，在次過程需要VC 的參與。進入人體的維生素C 很快分布于個組織器官，在正常情況下，人體維生素C 庫為1500毫克。多余的大部分隨尿排出，少部分隨大便、汗及呼吸道排出。但是在感染情況下，人體所需的為平時的2040 倍之多，而且所有的藥物都會破壞體內的VC。所以在人體有狀態的情況下補充VC 是非常有益的。美國著名營養學家戴維斯問過對營養學有研究的醫生，是否應將VC 當作家中常備藥品，以便任何疾病初

9、期都可以服用。大多數醫生都說：“當然比任何阿司匹林安全多了”，第一次使用足夠的量比連續使用小劑量有更好的效果。第一節 設計依據維生素C是人體不可缺少的一種營養素，每天每人需要量為60毫克，壞血病就是由于維生素C的缺乏引起的。維生素C又具有較強的解毒作用，并可以治療高血壓、血管硬化、增強人體免疫力、促進傷口愈合等，同時還具有美白抗衰老的作用，在食品、飼料、醫藥、化妝品等領域應用廣泛。維生素C廣泛應用于多個行業,它可改革這些行業的生產工藝,增加產品結構,提高產品質量,并帶來顯著的經濟效益和社會效益。當前,我國維生素C生產技術不斷進步,生產規模日趨大型化,應用面也逐步擴大。維生素C是目前全球維生素生

10、產廠競爭最激烈、產銷量最大和應用范圍最廣泛的維生素產品,也是我國最主要的出口創匯原料藥之一。目前,全球維生素C消費量每10萬t以上,消費去向主要是醫藥、食品及飲料、動物飼料等三大領域,其中以食品飲料行業維生素C 需求量最大,而動物飼料是近年發展起來的新領域,潛力很大。綜上所述,維生素C是適應中國健康產業發展大勢的,在中國市場的潛力無疑是巨大的。隨著國內維生素C生產工藝的改進,生產成本逐漸降低,將使我國的維生素C產品在國際市場上有較強的競爭力,市場份額將會不斷擴大。正是基于此種背景，本文論述了年產5000噸維生素C的工廠設計，并制定產品方案，設計工藝，進行工廠廠區布局設計、生產車間設計，對維C發

11、酵生產過程中物料平衡、熱量平衡進行計算，設備選型，設定企業管理組織架構，并進行經濟核算。第二節 設計原則維生素C工廠設施和建筑的衛生設計是保證衛生操作規范有效實施的基本條件。符合衛生設計要求的廠房和設施不但能提高產品的衛生和安全性，而且還有利于保持環境衛生。新建、改建或擴建的食醋工廠應該有計劃地按照衛生操作規范進行選址和設計。1.維生素C工廠的選址原則 1.1 維生素C工廠應有良好的衛生環境，無有害氣體、放射源、粉塵及其他擴散性的污染源，如化工廠、水泥廠、醫院、畜禽養殖場等。食醋工廠應與其保持1.0-1.5km的距離。同時還應該注意防止在乳制品工廠周圍后期建設此類設施。1.2 維生素C工廠應設

12、在工礦企業或其他污染源的上風側；且地勢干燥、平坦，有充足的水，水質要好。1.3 維生素C工廠應有較方便的運輸條件。生產車間與城市公路須有30 m左右的隔離區，隔離區內須充分綠化。1.4 維生素C工廠應有一定的供電條件(應有民用和工業用電線路)。廠址面積大小應滿足生產要求，并留有發展余地。基于以上維生素C的選址原則，擬定將項目設置于四川攀枝花市鹽邊縣。鹽邊縣屬南亞熱帶干河谷氣候區，具有典型的南亞熱帶干旱季風氣候特點，冬暖、春溫高、夏秋涼爽；氣溫年差較小；太陽輻射強，日照充足，熱量豐富、四季分明；干雨季分明，干季蒸發量大，雨季集中，雨量充沛，多夜雨、雷陣雨；區域性小氣候復雜多樣，熱量雨量分面不均。

13、由低海拔到高海拔呈立體氣候特征分布。年均降雨量1065.6毫米。年平均氣溫19.2。年平均日照數為2307.2小時，日照百分率54%，雨季前15月光能極為充沛，月平均日照時數均在220小時以上。年平均絕對濕度為14.7mb，相對濕度為66.6%。冬暖春溫高，夏秋季節涼，冬春逆溫顯著，是天然的“大地溫室”，是全國少有的熱作區。交通非常便捷，交通網絡已經形成，全縣31個鄉（鎮）均實現通車，通車里程達1200公里，全縣基本實現鄉鄉通公路，通車里程達507公里（不含村道），縣內二灘庫區有5個碼頭，大小船泊600余只。成昆鐵路橫貫境內，有大小車站3個。即將修建的雅攀高速公路通過縣境，為維生素C工業生產提

14、供了便捷高速的交通條件。本項目擬以XXX糖業有限責任公司為依托，既可以該公司生產的白砂糖為原料，制得D葡萄糖，生產產品，又可以該縣廣泛種植的甘蔗為原料，制得初步原料D葡萄糖，從而生產產品維生素C。具有就地取材的優點，原料運輸費用低。省內公路網絡四通八達，必要時可從周邊地區取材，交通便利。2.總平面設計的衛生設計原則 2.1 廠區布局緊湊合理，符合工廠生產工藝的要求；劃分生產區和生活區，生產區和生活區必須嚴格分開，生產區內的各管理區通過設立標示牌和必要的隔離設施來加以界定，以控制不同區域的人員和物品之間的交叉流動；節約用地，并有一定的綠化用地。2.2 廠區的道路應該全部采用水泥和瀝青鋪制的硬質路

15、面，路面要平坦，不積水、無塵土飛揚。廠區內要植樹種草進行綠化，以美化廠區環境。裸露地面更應進行綠化，但車間旁不得種植能為鳥類提供食宿的樹木或簇葉植物。2.3 主車間、倉庫等應按生產流程布置，并盡量縮短距離。全廠的貨流、人流、原料、管道等應有各自的線路，力求避免交叉。避免物料往返運輸。2.4 生產區(各種車間和倉庫等)和生活區(宿舍、托兒所、食堂、浴室、商店和學校等)、廠前區(傳達室、醫務室、化驗室、辦公室、汽車庫等)和生產區分開。2.5 主車間應與食品衛生有影響的綜合車間、廢品倉庫、及有大量煙塵或有害氣體排出的車間、鍋爐房間隔一定距離，并設在上風側。生產車間注意朝向，保證陽光充足，通風良好。2

16、.6 食品工廠的主要建筑物、構筑物根據它的使用功能俱全合理。3.生產車間的衛生設計原則3.1 一般規定 建筑物柱網及層高應依據車間內設備布置的要求結合土建模數決定。層高以為宜，車間內柱宜少。 進出車間的人流和貨流應分開。在生產過程中的貨流應按工藝流程設計，原輔材料、加工品、成品及廢棄物進出車間的通道應分開，避免往來交叉。 車間面積應與生產能力相適應，控制操作人員密度，提供足夠的人員操作空間，車間內人均工作面積不少于2m2。 生產車間與加工人員的衛生設施，如更衣室、淋浴間和衛生間，在建筑上應該為聯體結構。 包裝或灌裝工段、乳粉干燥工段宜單獨布置。3.2 建筑 天花板天花板應當能夠防潮、防霉、防灰

17、塵的積聚和散落，表面涂層不脫落。天花板應當能夠防止結露，在蒸汽較多的加工區域應當裝置傾斜頂棚以防止冷凝水滴落污染加工品。 墻面和隔斷車間的墻面和隔斷應該鋪有2m以上的墻裙，墻裙用耐腐蝕、易清洗消毒、堅固、不滲水的材料鋪制。車間的墻面和隔斷要用淺色、無毒、防水、防霉、不易脫落、可清洗的材料覆涂。 地面車間地面要用防滑、堅固、不滲水、易清潔、耐腐蝕、耐油的材料鋪制。為便于排水和防止周圍的水反流入車間，車間整個地面的水平在設計和建造時應該比廠區的地面水平高出不小于0.15m，并在建造時使地面有1.5-2.0的排水坡度，有良好的排水系統，保證排水通暢。 門窗車間的門窗應用淺色、平滑、易清洗、不滲水、耐

18、腐蝕的堅固材料制作，并有防蠅蟲、防塵及防鼠設施。如果在門外安裝風幕，風幕應該具備一定的風速(最小為500mmin)，以阻止昆蟲和空氣污染物的進入。風幕的開關應該直接與門開關相連，以保證門一開風幕便開始工作，并持續到關門為止。車間供人員和原、輔材料出入的門口通道要有防蠅蟲飛入的設施車間內窗臺離地應不少于lm，在設計上最好在車間內不設內窗臺。生產過程中必須或可能要開啟的窗戶應當裝設紗窗，紗窗應易于拆卸和清洗。進入清潔區的門應當是雙向開或者向清潔區推開能夠自行關閉3.3 人員衛生設施 更衣室、衛生間和淋浴間加工車間必須設有與加工人員數量相適應的更衣室、衛生間和淋浴間，更衣室、衛生間和淋浴間應當設置在

19、與車間相連接，但在生產區域之外并且不對生產區域的衛生構成危害的場所。更衣室需配備與人數相適應的更衣柜，更衣柜最好是用易清洗消毒的非木質材料制作，柜頂呈450斜面。個人衣物、鞋要與工作服、靴分開分室放置。更衣室要保持良好的通風和采光，室內安裝紫外燈或臭氧發生器，對室內空氣進行滅菌消毒，更衣室按照人均面積不低于0.5m2配備。衛生間的蹲位可按生產現場最大班操作人員數量的5-10配備。衛生間的門應當能夠自動關閉。衛生間內應當設置排氣、通風設施，直接排放到車間以外的地方。衛生間的門窗不能直接開向加工工作區，衛生間的墻面、地面和門窗應用淺色、易清洗消毒、耐腐蝕、不滲水的材料建造，并配有沖水、洗手消毒設施

20、，窗口有防蠅蟲裝置。 其它衛生設施生產區域入口處設置符合要求、數量足夠且處于正常使用的洗手、消毒及干手設施。洗手的水龍頭應為非手動開關(腳踏式或光電感應式)，數量可按生產現場最大班操作人員數量的10配備，200人以上每增加20人增加1個。生產區域入口處應當設置鞋、靴消毒池，消毒池的寬度要與門道同寬，長度應當大于2m，以常人不易跨過為宜消毒水深5-10cm。車間的人員及物料進出口通道、與外界相通的排水口及通風口應當安裝防蠅蟲、防鼠設施。第三節 主要原輔料供應情況1. 主要原料甘蔗、甜菜、玉米；應符合GB2715-81 糧食衛生標準的規定。2. 其他輔料水：應符合GB2760-85 生活飲用水衛生

21、標準的規定。消泡劑：應符合GB2760-81食品添加劑使用衛生標準的規定。酒精：應符合GB2760-81食品添加劑使用衛生標準的規定。 KH2PO4：應符合GB2760-81的規定。 MgSO4：應符合GB2760-81的規定。 CaCO3：應符合GB2760-81的規定。第二章 總平面布置及運輸第一節 總平面布置（圖紙）1. 總平面布置圖紙（見附圖1）序號項目數據（m2）1廠區占地面積250002全廠建筑物面積200003建筑系數80%4綠化面積50005綠化率20%序號建筑物建筑面積（m2）1辦公樓5002展廳3143綜合樓（餐廳、公寓）5004車庫3005自行車棚2506原料庫20007

22、發酵車間21608提取車間50009酒精回收車間216010成品庫200011技術研發中心50012污水處理站72013空壓站36014鍋爐房50015煤場100016機修車間30017循環水池188018綠化地區50002. 總平面設計說明（1）廠區主要建筑物：辦公樓、倉庫（高溫、低溫）、生產車間、包裝車間，按照生產流程布置，并盡量縮短距離，避免物料的往返運輸。（2）辦公室（辦公、化驗室、會議室）在人流出口附近，距離車間較近，方便管 理，又與物流避免交叉。（3）綠化情況：在廠房四周，各種建筑空地與預留地種植草坪。（4）廠區道路：廠區主干道為8000 mm寬，非主要道路為6000 mm寬，交叉

23、路口半徑10000 mm，兩旁均種植黃楊秋、雪松等。（5）廠區考慮到防火要求，各主要建筑物和易燃物附近均設有消防水龍頭和滅火器。（6）全廠面積：25000平方米建筑物占地面積； 20000平方米其它建筑面積。3、建筑結構門：車間采用雙扇折疊門，各個門尺寸根據需要而定。廠房的安全出入口一般不能少于兩個。窗：工業廠房常用鋼窗。本設計根據需要,采用寬1400、1600、2000,高1800、2400等組合規格。地坪：采用水磨石地面。排水：廠區新建1880m3循環水池1座并購置配套冷卻設備,可保證項目的正常運行。循環水池同時兼作消防水池使用。墻壁：除特殊的隔熱需要外，墻壁內墻鋪設白磁磚至3 m高。通風

24、：排氣扇通風，增加通風量。采光：、窗戶采光；、屋面采光板。照明：滿足車間照明，單位容量一般為6-8 W/。第二節 工廠運輸考慮到運輸要快捷方便，選用汽車和叉車為主要運輸工具。考慮到廠內倉庫與車間、堆場與車間、車間與車間之間的貨物分流，以確定原料、燃料等陸續供應，生產的產品源源不斷的運出，在總平面設計時，廠內的道路設計應考慮短捷，廠區主干線一般為寬7-9m次干道6-7m,單駛寬度4m左右。在設計廠內道路時，應考慮消防要求，如酒精廠為易燃物品，道路設計必須符合消防要求，使消防車能到達廠內所有建筑物。根據是維生素C工廠 的特點，目前廠內道路布置的形式為循環式布置，即道路為環繞廠房建、構筑物的閉合系統

25、的道路網，并保證物流、人流的運輸方便、安全和高效以及消防的要求。為使廠區保持環境整潔，廠區大門宜設兩個以上，煤、渣、菌絲渣等物料應由邊門出入，而正門一般通過生活用車輛或外來聯系車輛。第三章 車間工藝第一節 工藝流程及相關參數1.采用的生產方法上世紀70 年代初,我國的尹光琳等發明了VC 二步發酵法新工藝,并很快在國內推廣使用。二步發酵法在萊氏法一步發酵之后又用微生物將D山梨糖直接發酵轉化成2酮基L古龍酸(又稱2酮基L古洛糖酸,本文簡稱2KLG),大大簡化了萊氏法的生產工序。此外,二步發酵法步使用有毒的化學試劑,產品成本較低,轉化率高達7956, 因此得到國內外vc 生產商的高度評價,先后在中國

26、、歐洲、日本和美國等申請了專利,并于上世紀80 年代向全球最大的維生素生產商瑞士Roche 公司進行了技術轉讓。本設計即采用兩步發酵工藝。所謂兩步發酵法，第一步是在醋酸桿菌作用下將D山梨醇氧化為L山梨糖，俗稱醇糖轉化；第二步是在混合菌系的的作用下將L山梨糖進一步氧化為2酮基L古龍酸，俗稱糖酸轉化。兩步發酵法生產工藝流程圖：說明：第一步發酵：D山梨醇由微生物氧化成L山梨糖；第二步發酵：L山梨糖由大菌、小菌轉化為2酮基L古龍酸；然后把2酮基L古龍酸通過化學方法合成維生素C。2. 2一KLG的分離提純工藝分離提純2一KLG的工藝有加熱沉淀法、化學凝聚法、超濾法。加熱沉淀法能耗多，離子交換樹脂容易污染

27、，加熱會破壞少量2一KLG，因而生產成本較高。化學沉淀法雖然使2一KLG的提取收率比加熱沉淀法高出449，但是發酵液經化學絮凝劑處理以后，離心所得的上清液中仍含有一定量的蛋白質等雜質，這些雜質可能影響2一KLG的質量。此外，該方法所使用的化學絮凝劑也可能對環境造成污染。超濾法是一種新興的膜處理技術。由于該方法在提高2一KLG收率、改善生產環境、減少離子交換樹脂損耗、實現自動化連續化生產等方面具有明顯優勢，因此本設計采用超濾法分離提純2一KLG 。第二節 物料衡算1. 培養基的配料碳源葡萄糖山梨醇氮源尿素玉米漿酵母浸膏微量元素及無機鹽KH2PO4MgSO4CaCO3消泡劑泡敵乳化硅油2. 計算過

28、程維生素C發酵工藝技術指標：生產規模為5000t/y ,年生產天數為300d。維生素C的發酵時間為76h,加上發酵罐的清洗、滅菌、進出物料等輔助操作時間,故生產周期為80h。一步發酵生黑醋酸桿菌對山梨醇的的轉化率為92%。二步發酵對山梨糖的的轉化率為98%,2-酮基-L-占龍酸轉化生成維生素C得率為90% ,則維生素C總得率為92%(98%×90%)=0.81 。（1）原料的用量每天產維生素C成品量為：5000/300=16.7t/d ,維生素C得率為81%,每天發酵液中需含維生素C：16.7/0.81=20.6t ,維生素C生產菌對山梨醇的轉化率為92%,則發酵培養基中山梨醇的添加

29、量為20.6/0.92=22.39t/d 。若發酵培養基的配方山梨醇添加量為4.87%,則發酵培養基量為22.39/(4.87%)=459.34m3/d 。發酵培養基其他物質的量：山梨醇： 459.34×18%=82.68 t/d玉米漿：459.34×0.25%=1.15t/d尿素： 459.34×0.5%=2.30t/dKH2PO4：459.34×0.01%= 4.59t/dMgSO4：459.34×0.02%=0.09 t/dCaCO3：459.34×0.01%=0.046t/d二級種子液量：459.34×10%=45.

30、93m3/d（8%為接種量）按種子培養基的配方得原料用量：山梨醇：45.93×16%=7.35 t/d玉米漿：45.93×0.25%=0.12 t/d酵母膏：45.93×0.3%=0.14t/d葡萄糖：45.93×0.01%=0.005 t/dKH2PO4：45.93×0.5%=0.24 t/dMgSO4：45.93×0.01%=0.005 t/dCaCO3：45.93×0.01%=0.005t/d則各原料的用量為二者之和,即山梨醇：82.68+7.35=90.03 t/d玉米漿：1.15+0.12=1.27 t/d酵母膏：

31、0+45.93×0.3%=0.14t/d葡萄糖：45.93×0.01%=0.005 t/d尿素： 0+459.34×0.5%=2.30t/dKH2PO4：4.59+0.24=4.83 t/dMgSO4：0.09+0.005=0.095 t/dCaCO3：0.046+0.005=0.051 t/d（2）消泡劑的用量： 泡敵的添加量按0.2%計算,每天用量：0.2%×459.34=0.919m3 。乳化硅油的加入量為1%（質量濃度）,則用量：5000/0.9×1%=55.56t（即每天用量0.1852t）。（4）酒精用量：發酵液經濃縮后多糖的質量分

32、數由原來的2%3%提高到8%10%,可按濃縮倍數3計算,則濃縮后發酵液的體積為459.34×(1/3)=200m3,酒精的總添加為發酵液的1.2倍,即200×1.2=240m3。分離后進行酒精回收,酒精回收率為98%,則每天需補加酒精為(1-98%)×240=4.8m3,一年的補加量為4.8×300=1440m3,第一年的用量為1440+240=1680m3。3.計算結果5000t/y維生素C工廠物料衡算物料名稱5000t/y維生素C物料量每日物料量發酵液（m3）137802459.34二級種液（m3）1377945.93發酵用玉米漿（t）3451.15

33、種子用玉米漿（t）360.12山梨醇（t）2700990.03玉米漿總量（t）3811.27葡萄糖（t）1.50.005酵母膏（t）420.14KH2PO4（t）14494.83MgSO4（t）390.13FeSO4（t）28.50.095CaCO3（t）15.30.051尿素（t）6902.3095%食用酒精（m3）1680240第三節 設備及相關管道選型配套明細表一、設備的選型與設計1. 項目主要的生產設備（1）生化反應器a.發酵罐發酵罐設計為氣升型發酵罐,材質選用不銹鋼板,取罐的徑高比為5,即H=5D。b.種子罐（2）換熱器：罐外冷卻夾套；（3）過濾設備：真空轉鼓過濾機；（4）離子交換罐

34、：離子交換柱；（5）轉化罐；（6）干燥設備：真空干燥；（7）結晶罐；（8）離心泵；（9）空壓機。2.設備的選型（1）種子罐每次培養的種子供一次發酵周期14罐用,接種量按10%計,需種子液體積：150×0.75×14×10%=157.5 m3,種子罐裝液系數0.75,則種子罐體積為：157.5/0.75=210 m3,故選30 m3的種子罐10個。實際產量驗算為30×0.75×10=225210,富裕量足夠使用。（2）發酵罐每天發酵液量459.34 m3,發酵罐裝液系數0.70,生產周期80h,故發酵罐總體積459.34×80/(0.7

35、0×24)=2187.33m3,可選用150m3的發酵罐15個。維生素C生產粘度較大,材質為不銹鋼,控溫精確,容氧合適。（3）發酵液貯罐每天生產的發酵液體積為459.34 m3,要求提取處理量為600 m3/d,所以發酵液貯罐可選擇150 m3的4個、100 m3的1個。（4）板框過濾機提取過程為連續進行,每天只需處理發酵出的量,過濾能力：600/24=25.0 m3/h,故選用生產能力為10 m3/h的過濾機4臺。（5）中空纖維式超濾機過濾得率為98%,對于較大的發酵液體積期間少量可忽略不計。生產能力為：459.34/24=19.14 m3,故選用生產能力為8 m3/h的中空纖維式

36、超濾機3臺。（6）萃取罐超濾濃縮后體積為：459.34×(1/3)=153.11 m3,加入酒精的量為1:1,總體積400 m3 ,裝液90%,罐體積400/90%=444 m3,萃取周期為6h,罐可循環使用,每次需發酵罐體積444/4=111 m3,故選15 m3萃取罐8個。（7）洗脫罐沉淀得到的維生素C量為18.6t左右,體積大約為：18.6×103/1000=18.6 m3,加入酒精量為60 m3,共需80 m3左右,洗脫周期為4h,需罐體積：80/6=13.4 m3,選和萃取罐體積相同的15 m3罐2個,備用2個,這樣萃取罐和洗脫罐可通用,共需12個。（8）干燥機洗

37、脫分離后含水18%左右,量20t左右,需降低水分至10%,則需干燥機除水能力為20×(18%-10%)/24=0.07t/h,故選用氣流干燥機,可實行自動化生產,是連續式干燥設備。其干燥速度快,溫度低（物料溫度為4060）,能保證生產質量。（9）粉碎機干燥后的質量17t左右,由于產品量較少,要求二班完成。粉碎機的處理能力為：17/16=1.0625 t/h,且要求粉碎粒度0.180mm。故選B型系列吸塵粉碎機組的粉碎機。（10）篩分機其生產能力和粉碎機相似,選用ZS系列高效篩粉機ZS-600。（11）酒精儲罐每天需酒精量200 m3,則需80m3儲罐3個。（12）CIP清洗設備3.設

38、備一覽表名稱規格/型號數量一級種子罐MSF-L51二級種子罐MSF-L203發酵罐MSF-L10015發酵液貯罐100m35板框過濾機KT-BF4中空纖維式超濾機C144萃取/洗脫罐15 m312氣流干燥機XFO0.2522粉碎機2篩分機ZS-6002酒精儲罐80m33CIP清洗設備1二、管道布局設計（見附圖2）1. 工藝管道的設計在管道設計中,根據使用要求需要正確選擇管子、管件和閥門的類型、規格和材料等,這是管道設計中一項細致而重要的工作。管材選擇：根據本設計中輸送介質溫度、壓力及腐蝕情況等選擇所用管子材料。本設計中管道主要用于輸送工藝物料、蒸汽、壓縮空氣等,故選用無縫鋼管,材料為碳鋼。管件

39、與閥門：管道中除管子以外,為滿足工藝生產和安裝檢修等需要,還有許多其它構件,即管路附件,簡稱管件,如短管、彎頭、三通、法蘭、閥門等。閥門在管道中用來調節流量,切斷或切換管道,或對管道起安全、控制作用。閥門的選擇根據工作壓力、介質溫度、介質性質和操作要求進行的。閥門選用：發酵系統所用閥門除自控系統外,公用工程管路的手動閥門一般宜選用隔膜閥。這是由于其它類型的閥門閥體較大,閥較重,加重了管路負擔,而隔膜閥閥體小,重量輕,操作方便,易于維護。空氣閥門在進入總空氣過濾器前選用蝶閥。由于生產的連續性及要滿足管路滅菌要求,一般公用系統分支管路根部設置截止閥,以便于故障處理,而工藝物料放料及移種管路一般設置

40、雙閥以利設備和管路分別滅菌操作。2.工藝物料管路本設計中發酵罐及種子罐培養基采用實罐滅菌,即將培養基直接配制在罐內,通入飽和蒸汽進行加熱保溫,使培養基連同罐體一起滅菌,此種設計方法減少了培養基進料管路的設計。在本設計中的工藝物料管路主要是移種管路。移種管路：從一級種子罐至次級種子罐及至發酵罐間移種管道,其配置方式為管路兩端均設置雙閥,并于兩閥之間接入滅菌蒸汽和放凈口,接種管路靠近罐體的閥門與罐體內物料同時滅菌,操作時,滅菌蒸汽從雙閥之間進入罐體。每一次種子罐間及種子罐至發酵罐移種操作前,均需對移種管路進行滅菌。3.管道連接除上下水管可以用螺紋連接外,其余管道以焊接和法蘭連接為宜。因螺紋連接由于

41、管道受冷、熱、振動等的影響,活接頭的接口易松動,使密封面不能嚴密而造成滲漏。如在接種、輸液時,因液體快速流動造成局部真空,在滲漏處將外界空氣吸入,空氣中的菌就被帶入發酵罐中造成染菌。焊接的連接方法簡便,而且密封可靠,所以空氣滅菌系統、培養基滅菌系統和其他物料管道以焊接連接。需要經常拆卸檢修處應采用管法蘭連接。對靠近發酵罐的管道,如移種管道、空氣管道等,均用彎管、焊接、法蘭連接取代彎頭、活接頭等化工管件連接的方法,減少接頭處滲漏染菌。4.管道布置發酵車間的管道布置,除滿足生產工藝流程要求,便于安裝、檢修和操作管理外,還要考慮滿足清洗和滅菌徹底的要求。管道和閥門本身不能滲漏,盡可能使管線最短、閥件最少,一方面節省投資,另一方面減少染菌機會。車間內管道采用明線敷設,安裝費用低,檢修安裝方便,操作人員容易掌握管道的排列和操作。車間內工藝管道布置采用沿墻、樓底板或柱子的成排安裝法,使管線成排成行平行直走,并協調各條管道的標高和平面坐標位置,力爭供架敷設,使其占空間小。管架標高應不影響車輛和人行交通。分層布置時,大管徑管道、熱介質管道、氣體管道、保溫管道在上,小管徑、液體、不保溫、冷介質在下。引支管時,氣體管從上方引出,液體管從下方引出。管徑大的、常溫的、