年产1200吨青霉素钠盐发酵车间工艺初步设计

第四章 设备设计及选型

3.4 能耗计算

3.4.1 水

(1) 发酵热效应[5] Q=QF×V公

发酵罐Q大=5500×186.74×80%=8.2×10kJ/m·h 二级种子罐Q中=5500×38.83×70%=1.50×105 kJ/m·h

一级种子罐Q小=5500×6.82×65%=2.44×10 kJ/m·h

(2) 循环冷却水(水温 20~25℃,△t=5℃,0.3MPa) 循环水用量(c=水的比热容4.2kJ/kg·℃): W大=4

33

5

3

Q大c??t8.2×105??39047kg/hr 4.2×5Q中1.5?105??7143kg/hr W中=4.2?5c??tQ小2.44?105??1162kg/hr W小=4.2?5c??t以工作状态6个发酵罐,3个二级种子罐,2个一级种子罐计,并取安全系数1.2,则循环冷却水总量为:

W总=1.2×(39047×6+7143×3+1162×2)×10

-3

=1.2×258.035

=309.642t/hr

考虑到一级种子罐实消所需冷却水:取夹套传热系数K=400 kcal/㎡·h·℃,冷却水进口温度20℃,冷却水出口温度25℃,取冷却时间2.5hr,计算可得所需冷却水量W冷?3000kg/hr

则冷却水高峰用量:Wmax?309.642?3?312.642t/hr

(3) 低温冷却水(水温9~14℃,△t=5℃,0.3MPa,夏季使用) 低温水用量(c=水的比热容4.2kJ/kg·℃)

Q大8.2×105??39047kg/hr W大? c×△t4.2×5

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Q中1.5?105??7143kg/hr W中=4.2?5c??tQ小2.44?105??1162kg/hr W小=4.2?5c??t

以工作状态6个发酵罐,3个二级种子罐,2个一级种子罐计,并取安全系数1.2,则低温冷却水总量为:

W总 =1.2×(W大×6+W中×3+W小×2)×10-3

3

=1.2×(39047×6+7143×3+1162×2)×10-

=1.2×258.035

=309.642t/hr

(4) 自来水

① 洗涤用水:采用浸泡式清洗,用水量取设备公称容积的80%

3 ?80%?149.392m W发酵洗?186.74

W二级洗=38.83?80%=31.064m3

3W一级洗=6.82?80%=5.456m

也可以采用喷淋式清洗,用水量约为罐体积的10%~15%。 ② 配料用水:

培养基原料大多为固体

?配料用水量≈消后培养基体积

W发酵配=79.30m

W二级配?22.19m3

3

W一级配?3.317m3 ③ 自来水用量:

取安全系数1.2,则自来水总用量:

W总=1.2×(W发酵洗×2+W二级洗+W一级洗+W发酵配×2+W二级配+W一级配)

=1.2×(149.392×2+31.064+5.456+79.30×2+22.19+3.317) =623.2932m

3

20

第四章 设备设计及选型

3.4.2 蒸汽

(121℃,发酵温度=27℃,?=1.729kg/m3,焓i=653.31kcal/kg,汽化热517.51kcal/kg)

(1) 发酵罐、二级种子罐空消所用蒸汽:(按5倍罐全容积计算)

S?V全??S?5

S大?196.56×1.729×5?1699.261kg

S中?40.86?1.729?5?353.235kg

(2) 一级种子罐、补料罐实消所用蒸汽:(以直接加热之后保温计算,料液比热Cs均取1kcal/kg·℃) 直接蒸汽加热气耗:S1?G?C?(t2?t1)?(1??) (?取10%)

i?Cs?t2G?C?(t2?t1)?(1??)?(1?40%)

i?Cs?t2保温阶段气耗: S2=(30%~50%)×S1 取40%

?实消气耗:S?S?S12?S一级?3.78?1000?1??121-27???1?10%???1?40%??1027.959kg

653.31-121?153.82?1000?1??121-27???1?10%???1?40%??14636.177kg

653.31-121?1 S料? S油?3.36?1000?1??121-27???1?10%???1?40%??913.741kg

653.31-121?13.36?1000?1??121-27???1?10%???1?40%??913.741kg

653.31-121?1 S泡敌? 高峰用汽时段时,考虑两发酵罐,一个二级种子罐空消、一个一级种子罐和各补料罐同时实消,并取安全系数1.2,

??1.2?(S发酵?2?S二级?1?S一级?1?S料?S油?S泡敌)

? .177?913.741?913.741??1.2??1699.261?2?353.235?1?1027.959?1?14636=2.55?104kg

3.4.3 空气

(1) 通气消耗压缩空气量:

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Qg??(VVM)?V公

发酵罐 Qg?0.09?186.74?80%?13.44m 53/min3二级种子罐Qg?0.15?38.83?70%?4.077m /min3一级种子罐Qg?0.2?6.82?65%?0.887m/min

(2) 压料用压缩空气量: 经验数据为:15m3/min (3) 总计:

取安全系数为1.05,假设最大工作量为6发酵罐、3二级种子罐、2一级种子罐通气,两发酵罐、一个二级种子罐、一个一级种子罐压料,则高峰空气用量为:

?Qg?1.05?Qg发酵?6?Qg二级?3?Qg一级?2?Qg发酵压?2?Qg二级压?1?Qg一级压?1 ?1.05??13.445?6?4.077?3?0.887?2?15?4?

???Qg

=162.409m/min

33?要求配套设计空气系统供给162.409m/min的压缩空气量。

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