年產(chǎn)噸維生素C工廠設(shè)計(jì)

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

2、表14第五章 管道設(shè)計(jì)19第一節(jié) 管道計(jì)算與選用19第二節(jié) 管道附件與選用19第三節(jié) 管路布置（圖紙）19第六章 項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)分析20第一節(jié)  產(chǎn)品成本與售價20第二節(jié)  經(jīng)濟(jì)效益21參考文獻(xiàn)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(nèi)所有的水溶性結(jié)構(gòu)中，正常成人體內(nèi)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(nèi)經(jīng)代謝分解成草酸或與硫酸結(jié)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(jìn)骨膠原的生物合成。利于組織創(chuàng)傷口的更快愈合。 促進(jìn)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(yù)防心血管病。促進(jìn)牙齒和骨骼的生長，防止牙床出血，防止關(guān)節(jié)痛、腰腿痛。增強(qiáng)肌體對外界環(huán)境的抗應(yīng)激能力和免疫力。水溶性強(qiáng)抗氧化劑，主要作用在體內(nèi)水溶液中。堅(jiān)固結(jié)締組織。促進(jìn)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(nèi)參與多種反應(yīng)，如參與氧化還原過程，在生物氧化和還原作用以及細(xì)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(xì)胞間質(zhì)的合成有關(guān)。包括膠原，牙和骨的基質(zhì)，以及毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞間的接合物。因此，當(dāng)維生素C 缺乏所引起的壞血病時，伴有膠原合成缺陷，表現(xiàn)為創(chuàng)傷通難以愈合，牙齒形成障礙和毛細(xì)血管破損引起大量瘀血點(diǎn)，瘀血點(diǎn)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(dāng)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(duì)離開港口34 個月，船員往往會因此患上壞血病，人們開始發(fā)現(xiàn)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(yī)從檸檬汁中離析出具有抗壞血病的晶狀物質(zhì)，1933年瑞士科學(xué)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(guān)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(dǎo)致細(xì)胞連接障礙。人體由細(xì)胞組成，細(xì)胞靠細(xì)胞間質(zhì)把它們聯(lián)系起來，細(xì)胞間質(zhì)的關(guān)鍵成分是膠原蛋白。膠原蛋白占身體蛋白質(zhì)的1/3，生成結(jié)締組織，構(gòu)成身體骨架。如骨骼、血管、韌帶等，決定了皮膚的彈性，保護(hù)大腦，并且有助于人體創(chuàng)傷的愈合。壞血病。血管壁的強(qiáng)度和VC 有很大關(guān)系。微血管是所有血管中最細(xì)小的，管壁可能只有一個細(xì)胞的厚度，其強(qiáng)度、彈性是由負(fù)責(zé)連接細(xì)胞具有膠泥作用的膠原蛋白所決定。當(dāng)體內(nèi)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(fā)生，則產(chǎn)生淤

6、血、紫癍；在體內(nèi)發(fā)生則引起疼痛和關(guān)節(jié)漲痛。嚴(yán)重情況在胃、腸道、鼻、腎臟及骨膜下面均可有出血現(xiàn)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(dāng)缺乏蛋白質(zhì)、鈣、VC 時易產(chǎn)生牙齦萎縮、出血。預(yù)防動脈硬化?？纱龠M(jìn)膽固醇的排泄，防止膽固醇在動脈內(nèi)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(qiáng)有力的抗氧化劑。可以保護(hù)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(jìn)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(xì)胞的擴(kuò)散； VC 的抗氧化作用可以抵御

7、自由基對細(xì)胞的傷害防止細(xì)胞的變異；阻斷亞硝酸鹽和仲胺形成強(qiáng)致癌物亞硝胺。曾有人對因癌癥死亡病人解剖發(fā)現(xiàn)病人體內(nèi)的VC 含量幾乎為零。保護(hù)細(xì)胞、解毒，保護(hù)肝臟。在人的生命活動中，保證細(xì)胞的完整性和代謝的正常進(jìn)行至關(guān)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(xì)胞含有豐富的VC，當(dāng)機(jī)體感染時白細(xì)胞內(nèi)的VC 急劇減少。VC 可增強(qiáng)中性粒細(xì)胞的趨化性和變形能力，提高殺菌能力。促進(jìn)淋巴母細(xì)胞的生成，提高機(jī)體對外來和惡變細(xì)胞的識別和殺滅。參與免疫球蛋白的合成。提高CI 補(bǔ)體酯酶活性，增加補(bǔ)體CI 的產(chǎn)生。促進(jìn)干擾素的產(chǎn)生，干擾病毒mRNA 的轉(zhuǎn)錄，抑制病毒的增生。提高機(jī)體的應(yīng)急能力。人體受到

8、異常的刺激，如劇痛、寒冷、缺氧、精神強(qiáng)刺激，會引發(fā)抵御異常刺激的緊張狀態(tài)。該狀態(tài)伴有一系列身體，包括交感神經(jīng)興奮、腎上腺髓質(zhì)和皮質(zhì)激素分泌增多。腎上腺髓質(zhì)所分泌的腎上腺素和去甲腎上腺素是有酪氨酸轉(zhuǎn)化而來，在次過程需要VC 的參與。進(jìn)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(nèi)的VC。所以在人體有狀態(tài)的情況下補(bǔ)充VC 是非常有益的。美國著名營養(yǎng)學(xué)家戴維斯問過對營養(yǎng)學(xué)有研究的醫(yī)生，是否應(yīng)將VC 當(dāng)作家中常備藥品，以便任何疾病初

9、期都可以服用。大多數(shù)醫(yī)生都說：“當(dāng)然比任何阿司匹林安全多了”，第一次使用足夠的量比連續(xù)使用小劑量有更好的效果。第一節(jié) 設(shè)計(jì)依據(jù)維生素C是人體不可缺少的一種營養(yǎng)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(qiáng)的解毒作用，并可以治療高血壓、血管硬化、增強(qiáng)人體免疫力、促進(jìn)傷口愈合等，同時還具有美白抗衰老的作用，在食品、飼料、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。維生素C廣泛應(yīng)用于多個行業(yè),它可改革這些行業(yè)的生產(chǎn)工藝,增加產(chǎn)品結(jié)構(gòu),提高產(chǎn)品質(zhì)量,并帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。當(dāng)前,我國維生素C生產(chǎn)技術(shù)不斷進(jìn)步,生產(chǎn)規(guī)模日趨大型化,應(yīng)用面也逐步擴(kuò)大。維生素C是目前全球維生素生

10、產(chǎn)廠競爭最激烈、產(chǎn)銷量最大和應(yīng)用范圍最廣泛的維生素產(chǎn)品,也是我國最主要的出口創(chuàng)匯原料藥之一。目前,全球維生素C消費(fèi)量每10萬t以上,消費(fèi)去向主要是醫(yī)藥、食品及飲料、動物飼料等三大領(lǐng)域,其中以食品飲料行業(yè)維生素C 需求量最大,而動物飼料是近年發(fā)展起來的新領(lǐng)域,潛力很大。綜上所述,維生素C是適應(yīng)中國健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展大勢的,在中國市場的潛力無疑是巨大的。隨著國內(nèi)維生素C生產(chǎn)工藝的改進(jìn),生產(chǎn)成本逐漸降低,將使我國的維生素C產(chǎn)品在國際市場上有較強(qiáng)的競爭力,市場份額將會不斷擴(kuò)大。正是基于此種背景，本文論述了年產(chǎn)5000噸維生素C的工廠設(shè)計(jì)，并制定產(chǎn)品方案，設(shè)計(jì)工藝，進(jìn)行工廠廠區(qū)布局設(shè)計(jì)、生產(chǎn)車間設(shè)計(jì)，對維C發(fā)

11、酵生產(chǎn)過程中物料平衡、熱量平衡進(jìn)行計(jì)算，設(shè)備選型，設(shè)定企業(yè)管理組織架構(gòu)，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算。第二節(jié) 設(shè)計(jì)原則維生素C工廠設(shè)施和建筑的衛(wèi)生設(shè)計(jì)是保證衛(wèi)生操作規(guī)范有效實(shí)施的基本條件。符合衛(wèi)生設(shè)計(jì)要求的廠房和設(shè)施不但能提高產(chǎn)品的衛(wèi)生和安全性，而且還有利于保持環(huán)境衛(wèi)生。新建、改建或擴(kuò)建的食醋工廠應(yīng)該有計(jì)劃地按照衛(wèi)生操作規(guī)范進(jìn)行選址和設(shè)計(jì)。1.維生素C工廠的選址原則 1.1 維生素C工廠應(yīng)有良好的衛(wèi)生環(huán)境，無有害氣體、放射源、粉塵及其他擴(kuò)散性的污染源，如化工廠、水泥廠、醫(yī)院、畜禽養(yǎng)殖場等。食醋工廠應(yīng)與其保持1.0-1.5km的距離。同時還應(yīng)該注意防止在乳制品工廠周圍后期建設(shè)此類設(shè)施。1.2 維生素C工廠應(yīng)設(shè)

12、在工礦企業(yè)或其他污染源的上風(fēng)側(cè)；且地勢干燥、平坦，有充足的水，水質(zhì)要好。1.3 維生素C工廠應(yīng)有較方便的運(yùn)輸條件。生產(chǎn)車間與城市公路須有30 m左右的隔離區(qū)，隔離區(qū)內(nèi)須充分綠化。1.4 維生素C工廠應(yīng)有一定的供電條件(應(yīng)有民用和工業(yè)用電線路)。廠址面積大小應(yīng)滿足生產(chǎn)要求，并留有發(fā)展余地?；谝陨暇S生素C的選址原則，擬定將項(xiàng)目設(shè)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(qū)，具有典型的南亞熱帶干旱季風(fēng)氣候特點(diǎn)，冬暖、春溫高、夏秋涼爽；氣溫年差較??；太陽輻射強(qiáng)，日照充足，熱量豐富、四季分明；干雨季分明，干季蒸發(fā)量大，雨季集中，雨量充沛，多夜雨、雷陣雨；區(qū)域性小氣候復(fù)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(shù)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(shù)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(jié)涼，冬春逆溫顯著，是天然的“大地溫室”，是全國少有的熱作區(qū)。交通非常便捷，交通網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)形成，全縣31個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）均實(shí)現(xiàn)通車，通車?yán)锍踢_(dá)1200公里，全縣基本實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)鄉(xiāng)通公路，通車?yán)锍踢_(dá)507公里（不含村道），縣內(nèi)二灘庫區(qū)有5個碼頭，大小船泊600余只。成昆鐵路橫貫境內(nèi)，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(yè)生產(chǎn)提

14、供了便捷高速的交通條件。本項(xiàng)目擬以XXX糖業(yè)有限責(zé)任公司為依托，既可以該公司生產(chǎn)的白砂糖為原料，制得D葡萄糖，生產(chǎn)產(chǎn)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(chǎn)產(chǎn)品維生素C。具有就地取材的優(yōu)點(diǎn)，原料運(yùn)輸費(fèi)用低。省內(nèi)公路網(wǎng)絡(luò)四通八達(dá)，必要時可從周邊地區(qū)取材，交通便利。2.總平面設(shè)計(jì)的衛(wèi)生設(shè)計(jì)原則 2.1 廠區(qū)布局緊湊合理，符合工廠生產(chǎn)工藝的要求；劃分生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)，生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)必須嚴(yán)格分開，生產(chǎn)區(qū)內(nèi)的各管理區(qū)通過設(shè)立標(biāo)示牌和必要的隔離設(shè)施來加以界定，以控制不同區(qū)域的人員和物品之間的交叉流動；節(jié)約用地，并有一定的綠化用地。2.2 廠區(qū)的道路應(yīng)該全部采用水泥和瀝青鋪制的硬質(zhì)路

15、面，路面要平坦，不積水、無塵土飛揚(yáng)。廠區(qū)內(nèi)要植樹種草進(jìn)行綠化，以美化廠區(qū)環(huán)境。裸露地面更應(yīng)進(jìn)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(yīng)按生產(chǎn)流程布置，并盡量縮短距離。全廠的貨流、人流、原料、管道等應(yīng)有各自的線路，力求避免交叉。避免物料往返運(yùn)輸。2.4 生產(chǎn)區(qū)(各種車間和倉庫等)和生活區(qū)(宿舍、托兒所、食堂、浴室、商店和學(xué)校等)、廠前區(qū)(傳達(dá)室、醫(yī)務(wù)室、化驗(yàn)室、辦公室、汽車庫等)和生產(chǎn)區(qū)分開。2.5 主車間應(yīng)與食品衛(wèi)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(shè)在上風(fēng)側(cè)。生產(chǎn)車間注意朝向，保證陽光充足，通風(fēng)良好。2

16、.6 食品工廠的主要建筑物、構(gòu)筑物根據(jù)它的使用功能俱全合理。3.生產(chǎn)車間的衛(wèi)生設(shè)計(jì)原則3.1 一般規(guī)定 建筑物柱網(wǎng)及層高應(yīng)依據(jù)車間內(nèi)設(shè)備布置的要求結(jié)合土建模數(shù)決定。層高以為宜，車間內(nèi)柱宜少。 進(jìn)出車間的人流和貨流應(yīng)分開。在生產(chǎn)過程中的貨流應(yīng)按工藝流程設(shè)計(jì)，原輔材料、加工品、成品及廢棄物進(jìn)出車間的通道應(yīng)分開，避免往來交叉。 車間面積應(yīng)與生產(chǎn)能力相適應(yīng)，控制操作人員密度，提供足夠的人員操作空間，車間內(nèi)人均工作面積不少于2m2。 生產(chǎn)車間與加工人員的衛(wèi)生設(shè)施，如更衣室、淋浴間和衛(wèi)生間，在建筑上應(yīng)該為聯(lián)體結(jié)構(gòu)。 包裝或灌裝工段、乳粉干燥工段宜單獨(dú)布置。3.2 建筑 天花板天花板應(yīng)當(dāng)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(yīng)當(dāng)能夠防止結(jié)露，在蒸汽較多的加工區(qū)域應(yīng)當(dāng)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(yīng)該鋪有2m以上的墻裙，墻裙用耐腐蝕、易清洗消毒、堅(jiān)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(jiān)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(shè)計(jì)和建造時應(yīng)該比廠區(qū)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(tǒng)，保證排水通暢。 門窗車間的門窗應(yīng)用淺色、平滑、易清洗、不滲水、耐

18、腐蝕的堅(jiān)固材料制作，并有防蠅蟲、防塵及防鼠設(shè)施。如果在門外安裝風(fēng)幕，風(fēng)幕應(yīng)該具備一定的風(fēng)速(最小為500mmin)，以阻止昆蟲和空氣污染物的進(jìn)入。風(fēng)幕的開關(guān)應(yīng)該直接與門開關(guān)相連，以保證門一開風(fēng)幕便開始工作，并持續(xù)到關(guān)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(shè)施車間內(nèi)窗臺離地應(yīng)不少于lm，在設(shè)計(jì)上最好在車間內(nèi)不設(shè)內(nèi)窗臺。生產(chǎn)過程中必須或可能要開啟的窗戶應(yīng)當(dāng)裝設(shè)紗窗，紗窗應(yīng)易于拆卸和清洗。進(jìn)入清潔區(qū)的門應(yīng)當(dāng)是雙向開或者向清潔區(qū)推開能夠自行關(guān)閉3.3 人員衛(wèi)生設(shè)施 更衣室、衛(wèi)生間和淋浴間加工車間必須設(shè)有與加工人員數(shù)量相適應(yīng)的更衣室、衛(wèi)生間和淋浴間，更衣室、衛(wèi)生間和淋浴間應(yīng)當(dāng)設(shè)置在

19、與車間相連接，但在生產(chǎn)區(qū)域之外并且不對生產(chǎn)區(qū)域的衛(wèi)生構(gòu)成危害的場所。更衣室需配備與人數(shù)相適應(yīng)的更衣柜，更衣柜最好是用易清洗消毒的非木質(zhì)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(fēng)和采光，室內(nèi)安裝紫外燈或臭氧發(fā)生器，對室內(nèi)空氣進(jìn)行滅菌消毒，更衣室按照人均面積不低于0.5m2配備。衛(wèi)生間的蹲位可按生產(chǎn)現(xiàn)場最大班操作人員數(shù)量的5-10配備。衛(wèi)生間的門應(yīng)當(dāng)能夠自動關(guān)閉。衛(wèi)生間內(nèi)應(yīng)當(dāng)設(shè)置排氣、通風(fēng)設(shè)施，直接排放到車間以外的地方。衛(wèi)生間的門窗不能直接開向加工工作區(qū)，衛(wèi)生間的墻面、地面和門窗應(yīng)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(shè)施

20、，窗口有防蠅蟲裝置。 其它衛(wèi)生設(shè)施生產(chǎn)區(qū)域入口處設(shè)置符合要求、數(shù)量足夠且處于正常使用的洗手、消毒及干手設(shè)施。洗手的水龍頭應(yīng)為非手動開關(guān)(腳踏式或光電感應(yīng)式)，數(shù)量可按生產(chǎn)現(xiàn)場最大班操作人員數(shù)量的10配備，200人以上每增加20人增加1個。生產(chǎn)區(qū)域入口處應(yīng)當(dāng)設(shè)置鞋、靴消毒池，消毒池的寬度要與門道同寬，長度應(yīng)當(dāng)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(jìn)出口通道、與外界相通的排水口及通風(fēng)口應(yīng)當(dāng)安裝防蠅蟲、防鼠設(shè)施。第三節(jié) 主要原輔料供應(yīng)情況1. 主要原料甘蔗、甜菜、玉米；應(yīng)符合GB2715-81 糧食衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。2. 其他輔料水：應(yīng)符合GB2760-85 生活飲用水衛(wèi)生

21、標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。消泡劑：應(yīng)符合GB2760-81食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。酒精：應(yīng)符合GB2760-81食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 KH2PO4：應(yīng)符合GB2760-81的規(guī)定。 MgSO4：應(yīng)符合GB2760-81的規(guī)定。 CaCO3：應(yīng)符合GB2760-81的規(guī)定。第二章 總平面布置及運(yùn)輸?shù)谝还?jié) 總平面布置（圖紙）1. 總平面布置圖紙（見附圖1）序號項(xiàng)目數(shù)據(jù)（m2）1廠區(qū)占地面積250002全廠建筑物面積200003建筑系數(shù)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(fā)酵車間21608提取車間50009酒精回收車間216010成品庫200011技術(shù)研發(fā)中心50012污水處理站72013空壓站36014鍋爐房50015煤場100016機(jī)修車間30017循環(huán)水池188018綠化地區(qū)50002. 總平面設(shè)計(jì)說明（1）廠區(qū)主要建筑物：辦公樓、倉庫（高溫、低溫）、生產(chǎn)車間、包裝車間，按照生產(chǎn)流程布置，并盡量縮短距離，避免物料的往返運(yùn)輸。（2）辦公室（辦公、化驗(yàn)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(yù)留地種植草坪。（4）廠區(qū)道路：廠區(qū)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(qū)考慮到防火要求，各主要建筑物和易燃物附近均設(shè)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(jié)構(gòu)門：車間采用雙扇折疊門，各個門尺寸根據(jù)需要而定。廠房的安全出入口一般不能少于兩個。窗：工業(yè)廠房常用鋼窗。本設(shè)計(jì)根據(jù)需要,采用寬1400、1600、2000,高1800、2400等組合規(guī)格。地坪：采用水磨石地面。排水：廠區(qū)新建1880m3循環(huán)水池1座并購置配套冷卻設(shè)備,可保證項(xiàng)目的正常運(yùn)行。循環(huán)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(nèi)墻鋪設(shè)白磁磚至3 m高。通風(fēng)

24、：排氣扇通風(fēng)，增加通風(fēng)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(jié) 工廠運(yùn)輸考慮到運(yùn)輸要快捷方便，選用汽車和叉車為主要運(yùn)輸工具?？紤]到廠內(nèi)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(xù)供應(yīng)，生產(chǎn)的產(chǎn)品源源不斷的運(yùn)出，在總平面設(shè)計(jì)時，廠內(nèi)的道路設(shè)計(jì)應(yīng)考慮短捷，廠區(qū)主干線一般為寬7-9m次干道6-7m,單駛寬度4m左右。在設(shè)計(jì)廠內(nèi)道路時，應(yīng)考慮消防要求，如酒精廠為易燃物品，道路設(shè)計(jì)必須符合消防要求，使消防車能到達(dá)廠內(nèi)所有建筑物。根據(jù)是維生素C工廠 的特點(diǎn)，目前廠內(nèi)道路布置的形式為循環(huán)式布置，即道路為環(huán)繞廠房建、構(gòu)筑物的閉合系統(tǒng)

25、的道路網(wǎng)，并保證物流、人流的運(yùn)輸方便、安全和高效以及消防的要求。為使廠區(qū)保持環(huán)境整潔，廠區(qū)大門宜設(shè)兩個以上，煤、渣、菌絲渣等物料應(yīng)由邊門出入，而正門一般通過生活用車輛或外來聯(lián)系車輛。第三章 車間工藝第一節(jié) 工藝流程及相關(guān)參數(shù)1.采用的生產(chǎn)方法上世紀(jì)70 年代初,我國的尹光琳等發(fā)明了VC 二步發(fā)酵法新工藝,并很快在國內(nèi)推廣使用。二步發(fā)酵法在萊氏法一步發(fā)酵之后又用微生物將D山梨糖直接發(fā)酵轉(zhuǎn)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(chǎn)工序。此外,二步發(fā)酵法步使用有毒的化學(xué)試劑,產(chǎn)品成本較低,轉(zhuǎn)化率高達(dá)7956, 因此得到國內(nèi)外vc 生產(chǎn)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(jì)80 年代向全球最大的維生素生產(chǎn)商瑞士Roche 公司進(jìn)行了技術(shù)轉(zhuǎn)讓。本設(shè)計(jì)即采用兩步發(fā)酵工藝。所謂兩步發(fā)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(zhuǎn)化；第二步是在混合菌系的的作用下將L山梨糖進(jìn)一步氧化為2酮基L古龍酸，俗稱糖酸轉(zhuǎn)化。兩步發(fā)酵法生產(chǎn)工藝流程圖：說明：第一步發(fā)酵：D山梨醇由微生物氧化成L山梨糖；第二步發(fā)酵：L山梨糖由大菌、小菌轉(zhuǎn)化為2酮基L古龍酸；然后把2酮基L古龍酸通過化學(xué)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(xué)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(chǎn)成本較高?；瘜W(xué)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(fā)酵液經(jīng)化學(xué)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(zhì)等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)可能影響2一KLG的質(zhì)量。此外，該方法所使用的化學(xué)絮凝劑也可能對環(huán)境造成污染。超濾法是一種新興的膜處理技術(shù)。由于該方法在提高2一KLG收率、改善生產(chǎn)環(huán)境、減少離子交換樹脂損耗、實(shí)現(xiàn)自動化連續(xù)化生產(chǎn)等方面具有明顯優(yōu)勢，因此本設(shè)計(jì)采用超濾法分離提純2一KLG 。第二節(jié) 物料衡算1. 培養(yǎng)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(jī)鹽KH2PO4MgSO4CaCO3消泡劑泡敵乳化硅油2. 計(jì)算過

28、程維生素C發(fā)酵工藝技術(shù)指標(biāo)：生產(chǎn)規(guī)模為5000t/y ,年生產(chǎn)天數(shù)為300d。維生素C的發(fā)酵時間為76h,加上發(fā)酵罐的清洗、滅菌、進(jìn)出物料等輔助操作時間,故生產(chǎn)周期為80h。一步發(fā)酵生黑醋酸桿菌對山梨醇的的轉(zhuǎn)化率為92%。二步發(fā)酵對山梨糖的的轉(zhuǎn)化率為98%,2-酮基-L-占龍酸轉(zhuǎn)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(chǎn)維生素C成品量為：5000/300=16.7t/d ,維生素C得率為81%,每天發(fā)酵液中需含維生素C：16.7/0.81=20.6t ,維生素C生產(chǎn)菌對山梨醇的轉(zhuǎn)化率為92%,則發(fā)酵培養(yǎng)基中山梨醇的添加

29、量為20.6/0.92=22.39t/d 。若發(fā)酵培養(yǎng)基的配方山梨醇添加量為4.87%,則發(fā)酵培養(yǎng)基量為22.39/(4.87%)=459.34m3/d 。發(fā)酵培養(yǎng)基其他物質(zhì)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(yǎng)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(jì)算,每天用量：0.2%×459.34=0.919m3 。乳化硅油的加入量為1%（質(zhì)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(fā)酵液經(jīng)濃縮后多糖的質(zhì)量分

32、數(shù)由原來的2%3%提高到8%10%,可按濃縮倍數(shù)3計(jì)算,則濃縮后發(fā)酵液的體積為459.34×(1/3)=200m3,酒精的總添加為發(fā)酵液的1.2倍,即200×1.2=240m3。分離后進(jìn)行酒精回收,酒精回收率為98%,則每天需補(bǔ)加酒精為(1-98%)×240=4.8m3,一年的補(bǔ)加量為4.8×300=1440m3,第一年的用量為1440+240=1680m3。3.計(jì)算結(jié)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(fā)酵液（m3）137802459.34二級種液（m3）1377945.93發(fā)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(jié) 設(shè)備及相關(guān)管道選型配套明細(xì)表一、設(shè)備的選型與設(shè)計(jì)1. 項(xiàng)目主要的生產(chǎn)設(shè)備（1）生化反應(yīng)器a.發(fā)酵罐發(fā)酵罐設(shè)計(jì)為氣升型發(fā)酵罐,材質(zhì)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(shè)備：真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)；（4）離子交換罐

34、：離子交換柱；（5）轉(zhuǎn)化罐；（6）干燥設(shè)備：真空干燥；（7）結(jié)晶罐；（8）離心泵；（9）空壓機(jī)。2.設(shè)備的選型（1）種子罐每次培養(yǎng)的種子供一次發(fā)酵周期14罐用,接種量按10%計(jì),需種子液體積：150×0.75×14×10%=157.5 m3,種子罐裝液系數(shù)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(shí)際產(chǎn)量驗(yàn)算為30×0.75×10=225210,富裕量足夠使用。（2）發(fā)酵罐每天發(fā)酵液量459.34 m3,發(fā)酵罐裝液系數(shù)0.70,生產(chǎn)周期80h,故發(fā)酵罐總體積459.34×80/(0.7

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

36、超濾機(jī)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(huán)使用,每次需發(fā)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(jī)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(jī)除水能力為20×(18%-10%)/24=0.07t/h,故選用氣流干燥機(jī),可實(shí)行自動化生產(chǎn),是連續(xù)式干燥設(shè)備。其干燥速度快,溫度低（物料溫度為4060）,能保證生產(chǎn)質(zhì)量。（9）粉碎機(jī)干燥后的質(zhì)量17t左右,由于產(chǎn)品量較少,要求二班完成。粉碎機(jī)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(jī)組的粉碎機(jī)。（10）篩分機(jī)其生產(chǎn)能力和粉碎機(jī)相似,選用ZS系列高效篩粉機(jī)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(shè)備3.設(shè)

38、備一覽表名稱規(guī)格/型號數(shù)量一級種子罐MSF-L51二級種子罐MSF-L203發(fā)酵罐MSF-L10015發(fā)酵液貯罐100m35板框過濾機(jī)KT-BF4中空纖維式超濾機(jī)C144萃取/洗脫罐15 m312氣流干燥機(jī)XFO0.2522粉碎機(jī)2篩分機(jī)ZS-6002酒精儲罐80m33CIP清洗設(shè)備1二、管道布局設(shè)計(jì)（見附圖2）1. 工藝管道的設(shè)計(jì)在管道設(shè)計(jì)中,根據(jù)使用要求需要正確選擇管子、管件和閥門的類型、規(guī)格和材料等,這是管道設(shè)計(jì)中一項(xiàng)細(xì)致而重要的工作。管材選擇：根據(jù)本設(shè)計(jì)中輸送介質(zhì)溫度、壓力及腐蝕情況等選擇所用管子材料。本設(shè)計(jì)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(chǎn)和安裝檢修等需要,還有許多其它構(gòu)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(diào)節(jié)流量,切斷或切換管道,或?qū)艿榔鸢踩?、控制作用。閥門的選擇根據(jù)工作壓力、介質(zhì)溫度、介質(zhì)性質(zhì)和操作要求進(jìn)行的。閥門選用：發(fā)酵系統(tǒng)所用閥門除自控系統(tǒng)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(fù)擔(dān),而隔膜閥閥體小,重量輕,操作方便,易于維護(hù)?？諝忾y門在進(jìn)入總空氣過濾器前選用蝶閥。由于生產(chǎn)的連續(xù)性及要滿足管路滅菌要求,一般公用系統(tǒng)分支管路根部設(shè)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(shè)置

40、雙閥以利設(shè)備和管路分別滅菌操作。2.工藝物料管路本設(shè)計(jì)中發(fā)酵罐及種子罐培養(yǎng)基采用實(shí)罐滅菌,即將培養(yǎng)基直接配制在罐內(nèi),通入飽和蒸汽進(jìn)行加熱保溫,使培養(yǎng)基連同罐體一起滅菌,此種設(shè)計(jì)方法減少了培養(yǎng)基進(jìn)料管路的設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)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(fā)酵罐間移種管道,其配置方式為管路兩端均設(shè)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(nèi)物料同時滅菌,操作時,滅菌蒸汽從雙閥之間進(jìn)入罐體。每一次種子罐間及種子罐至發(fā)酵罐移種操作前,均需對移種管路進(jìn)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(yán)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(fā)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(tǒng)、培養(yǎng)基滅菌系統(tǒng)和其他物料管道以焊接連接。需要經(jīng)常拆卸檢修處應(yīng)采用管法蘭連接。對靠近發(fā)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(fā)酵車間的管道布置,除滿足生產(chǎn)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(jié)省投資,另一方面減少染菌機(jī)會。車間內(nèi)管道采用明線敷設(shè),安裝費(fèi)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(nèi)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(xié)調(diào)各條管道的標(biāo)高和平面坐標(biāo)位置,力爭供架敷設(shè),使其占空間小。管架標(biāo)高應(yīng)不影響車輛和人行交通。分層布置時,大管徑管道、熱介質(zhì)管道、氣體管道、保溫管道在上,小管徑、液體、不保溫、冷介質(zhì)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、