【《色氨酸生产中的热量衡算及设备选型综述》3400字】.docx

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1、色氨酸生产中的热量衡算及设备选型综述目录色氟侬产中的热量看算及收冬选型1第I章热*曲算11,1糖化车间热量衡算11.2发薛华间的热量衡口2252.1 发酵厥车间用水量52.2 糖化罐冷却用水5第3塞主JI设备选型63.1 发酵融荷介63.2 种子麻徜介63.3 其他设3的设计73.4 设的一览表8第1章热量衡算1.1 糖化车间热量衡算1.1.1 液化气加热注入所消耗的蒸汽后加热注入所消耗的蒸汽量(D)按照公式：D=GC(T1-T2)(I-)来计算，其中G是淀粉含量，单位是(kg),C是淀粉浆液的比热,单位是kJ(kgK),T1是浆液的初始温度(50+273=323K),七为液化后的温度是378

2、K,1为蒸汽燧值为2738Kkg,表压保持在0.3MPa左右，是加热蒸汽的始值。1.1.2 淀粉含量G=63.652425(X6630.3（三）.粉浆的干物质百分比=63.65+24I(XX)0.866303=0.32=32%;1.1.3 淀粉浆液的比热查证得知:C=1.55(kJkgK),Ct=1.1.9(kJkgK),X=0.32Ce=CHe-X+C*-(I-X)=1.55O.32+(I-032)1.19=3.35U(kgK)1.1.4 每小时所需的蒸汽用量根据公式和上述结果可知，每小时所需的蒸汽用量D=GC(Ti-T2)(I-)=266.6(kg)1.1.5 蒸汽的高峰用量蒸汽高峰用量一

3、般是发簪完成商温灭酿的时候，一般是将培养液由105C加热到115.查证所知,388K时数值为485KJ.kg.I1JD戈=6630.3x3.35x1.O2253=98.58kg/h；由于培养液由378K加热至388K仅耗时IOmin,那么蒸汽的高峰用量为：98.58X6()10=591.48(kgh)总结：平均用fit=266.57+98.59=362.16kg/h高峰用量=266.57+591.52=858.09kg/h每日用S=362.1.624=8763.84kg/h1.2发酵车间的热量衡算1.2.1 热量平面流程图1.储存掷2.流量泵3.换热器1.维持塔2.连续热量喷射器6.换热器7.

4、流量泵8.冷却水管9.冷水槽图41发群车间热汆平衡图1.2.2 连续灭菌所用蒸汽量(1)选用发酵群的体积为120m*理论装碟系数为0.75。则发酹液体积：V=I200.75=90m3发醉液的质量：M=901.12100O=100800kg=100.8I式中1.12一发醉液的密度kgn(2)发酵灭菌加热过程中，蒸汽表压的数值一般保持在0.4Mpa.!=2743(kJkg)o培养基温度分两个阶段进行：先从50C加热到95C,然后再加热到12(C,在冷却过程中冷水则是从20C升高到了45C,平均灭菌时间是2.5小时。输料流量Q=100825=4O.32Uh灭菌时蒸汽垃：Q*=40.32x1.02x(

5、120-95)2743-1.201.19)=1.81Vd式中1.02糖比热容KJ(kgk),2743加热蒸汽培，1.19一水的比热容每日发酵所需蒸汽量：Q=1.81x2.5x5=22.625t/d平均蒸汽量：22.62524=0.94Vd1.2.3 冷却水的用量120C高温培养基通过热量的交换，首先降温到80C,然后再使用冷水降温到30C。与此同时冷却水的温度由20C升高到45*C0冷却水的用量：W=40.32I.O25O1.19(45-20)=77.37(Vh),每天用水氐77.37x2.5x2=386.84UdO1.2.4 发解空罐灭菌蒸汽热量(1)发酵拂自身发热蒸汽盘QM保持0.4MPa

6、蒸汽灭菌,使发酵罐在0.15MPa下，由20C升到125C(30500+3269)0.5(125-20)(2718-I2OI.19)=832kg式中30500发酵罐自身重量kg,3269冷却管重量Zkg,0.5一发酵神自身比热容kJ(kgK)(2)发酵解原充空间所需蒸汽量Qt上述所用通气发醇罐体积V=120m考虑到摭内搅拌器等零部件所占空间，实际计算仍然取数据为120,Q7=Vp=1201.71=202.2kg式中1.71-加热蒸汽时的罐密度P仆初后0.4MPa表压下密度1.71(3)热量损耗Qni对流辎射的系数=33.9+0.1955=41.351.kJ(m2K),式中外壁温度-75C,33

7、.9对流系数发酵群的表面积S=411R2211RH=411(3.62)2-3.61112.6=217mKJQ1,=2174I.35(75-20)(2718-1251.19)=241.23kg(4)灭菌过程中蒸汽损失渗漏QjI港漏量为5%。发醉罐蒸汽总耗量Q?：(8OO.32+2O2.2+24I.23)(1-5%)=1312.37kg发酵罐灭菌2.5h.则每罐所用蒸汽量：1312.372.5=3280.92kg每H产生的蒸汽量：3280.922=6561.84kg/d平均小时产生蒸汽量：656I.R424=273.41kgh1.2.5 种子罐空罐灭菌蒸汽量(1)种子罐自身加热所需蒸汽量Qa(14

8、989+402)0,5(125-20)(2718-125I.19)=333.18kg式中14989一种子罐质量kg,402冷却管质量kg,0.5一种子罐本身比热容kJ(kgK)(2)种子罐透内部所需蒸汽量Q空种子罐的理论体枳为12n,理论装罐系数为0.75。种子城体积V取12m*Q空=Vp=12x1.72=20.64kg式中1.72-加热蒸汽时的密度(kgm),0.4Mpa卜的阵密度为1.72(3)热损失Qjt辐射与对流联合给系数a:42.6kJ(m2hK)J,外壁的温度：75C发酵群的表面积S：42.72m,则Q损=42.72x42.6x75-2()(27I8-I25I.I9)=48.83k

9、g(4)蒸汽渗漏QiB港漏量为5%。种子罐蒸汽产生量Q总：(333.18+20.64+48.83)4()4.19=4194.78(kgh)=1(X).8(d)式中6630.3淀粉浆液量，362.16一日平均热量，3.35粉浆比热，4.19比热系数2.2 糖化罐冷却用水2.2.1 冷却用水量日产0.3kg/1.糖液180960.36kg,即180960.361.12=161571.751.=161.57m糖化的操作周期一般为30h,其他流程犍化时间为24h,糖化罐每100m3理论填充系数为75%犍化罐数目=161.57(1(X)75%)X3024)=2.69,需要3台灭菌之后的糖化液先自然冷却由

10、90C降至65C,随后使用冷却水进行降温,初试温度为20P,随后的温度为50C平均用水量=(6630.31+362.16)3.35(90-65)5O-2O)4.I9=466O.86kg/h高峰期时需要在2.5h内把糖化液75n冷却降温至65C高峰用水量=4660.86+(6630.31+362.16)75OI.I23=I6656.7Ikg/h每日同时糖化摊=269x2430=2J5每日水用量=16656.7132.1.5=107432.78kgd=107.4d第3章主要设备选型3.1 发酵罐简介产色氨酸的谷氨酸棒杆菌为好氧菌，因此发酵类型为好氧发酵，则所用发酵罐为通气发酵罐.本次工厂设计选用的

11、是体积为20n的六弯叶型发静罐。在选择相时应的所需发酵设备时，必须要按照如卜.的原则：结构整体缜密、罐体达到指定强度以及使用寿命、内部零件合理11仃良好混合摸拌性能、能使物质运输和气体扑出有效进行、罐内有足够的热交换面积、具有良好的密封性能确保灭菌操作的顺利进行。此次发酵罐材质为碳钢。首先搅拌器作为发酵设备中的主要装21.通过进行机械搅拌，可以使培养基的成分和空气以及菌丝得到充分的混合，从而达到传质传热效果。目前市场上的搅拌器分为三种规格：直叶型、弯叶型还有箭叶型。与传统的直叶片型搅拌器相比，弯叶片里搅拌器在规格的条件下，功耗更小，效果更好。因此目前己在国内广泛使用。同时为了进一步提高搅拌效率

12、，本次设计在槽内安装了挡板.排内是否有挡板会影响发醉蒸汽的分布情况。根据测量的数据来看，增加和减少的挡板和叶宽度的变化大小,一般使用46块挡板、板宽区间为1.121.10,是最适合提高搅拌效率向.表6-1发酵地的基本指标发酵域各项尺寸发酵处各项质量发解靖设计直径3.5m发解揣揶体质增22.08t发酵战设计的容枳120m平均封头质盘2.71t发醉篮窿体高度IOm发酵林总困30.51封头高度0.05m列管的总重量3.27t厚度0.024m平均封头容枳6.61m列管的总长度3IS.6m3.2 种子罐简介种子揄的体积初步设计为2m,虽然种子城体积较小，占地面枳不高，而且由很高的洁净度要求，因此材质上面

13、一般采用市面上的工业A3钢，同时为了避免染菌，选用夹套式蒸汽加热。表6-2种子域的基本指标种子梯各项尺寸种干域各项质量种子罐设计ri径1.7m种子推接体顷M12.38(种子域设计的容积12m5平均封头质量0.361种子Sg窿体高度2.1m发酵罐总重16.10(封头高度0.04m列管的总重量032(厚度0.014m平均封头容枳0.734m,列管的总长度42.24m6.3其他设备的设计（1）调浆罐:性痂耐高温.调浆掷的体积初步设计为2（）m搅拌罂为涡轮弯叶型搅拌器.本次设计4个调浆罐，其中1个作为备用.（2）维持城：设计为圆柱型，径高比保持在5：I,初步设计为3个，通过串帙的形式进行联结。（3）连续消除塔：采用两段加热型混合式连续消除塔。由于培养基在连消塔的时间通常是20-30s,因此设计长度一般是1.5m左右。（4）糖化罐:糖化罐的体积初步设计为100n,罐体的材质选择A3玻璃钢，与调浆罐搅拌器的搅拌形式一样，选用涡轮弯叶型搅拌器。（5）板框压滤机：作为工艺流程的重要环，本次设计采用的是明流型板框压戏机板框数为60块（精细过泄），因此它的过漉面积可以