年产800吨土霉素车间工艺设计

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1、1课程设计题目：年产 800 吨土霉素工厂设计设计内容 30 页图纸 4 张指导老师： 周延 学生姓名： 李周阳 学 号： 200882077 所在班级： 生实 0801 2年产 800 吨土霉素车间工艺设计摘 要：土霉素是一种四环类广谱抗生素，有一定副作用。目前，中国已成为世界上最大的土霉素生产国，占 70%。目前我国畜用土霉素需求量很大。本次设计为生产规模 800 吨/年的土霉素车间。土霉素是微生物发酵产物，目前国内土霉素提取工艺为用草酸(或磷酸)做酸化剂调节 pH 值,利用黄血盐-硫酸锌作净化剂协同去除蛋白质等高分子杂质,然后用 122#树脂脱色进一步净化土霉素滤液,最后调 pH 至 4

2、.8 左右结晶得到土霉素碱产品。本次设计也按照这个工艺流程，分为三级发酵、酸化、过滤、脱色、结晶、干燥等。设计中借鉴了实际发酵车间的布置，设计为 3 层车间，共安装 5 个发酵罐，1 个酸化罐，2 个二级种子罐，1 个一级种子罐，1 个通氨罐，2 个补料罐，1 个板框过滤器，1 个结晶罐，脱色罐，喷雾式干燥器等等相关设备。目 录第 1 章 绪论第 1.1 节 引言第 1.2 节 设计目标任务第 1.3 节 本次设计的基本内容第 2 章 工艺流程设计第 2.1 节 土霉素生产工艺流程简介第 2.2 节 土霉素生产总工艺流程图第 3 章 物料衡算第 3.1 节土霉素总物料衡算3第 3.2 节土霉素

3、发酵工序物料衡算第 3.3 节土霉素酸化稀释过滤工序物料衡算第 3.4 节 土霉素脱色结晶工序物料衡算第 3.5 节 土霉素干燥工序物料衡算第 4 章 设备选型第 4.1 节 发酵罐第 4.2 节 二级种子罐第 4.3 节 一级种子罐第 4.4 节 氨水储罐第 4.5 节 全料罐第 4.6 节 稀料罐第 4.7 节 储酸罐第 4.8 节 酸化罐第 4.9 节 稀释罐第 4.10 节板框过滤机第 4.11 节脱色罐第 4.12 节结晶罐第 4.13 节干燥器第 5 章 管道设计5.1 发酵罐(三级罐)的接管设计5.2 酸化设备的流体输送5.3 稀释设备的流体输送45.4 板框过滤设备的输送5.5

4、 脱色工段的流体输送5.6 结晶过程的流体输送5.7 管道汇总表第 6 章 车间布置：第 7 章结论参考文献第一章 绪论1.1 引言：土 霉 素 Terramycin (Oxytetracycline)是 四 环 类 抗 生 素 ， 其 在 结 构上 含 有 四 并 苯 的 基 本 母 核 ， 随 环 上 取 代 基 的 不 同 或 位 置 的 不 同 而 构 成 不 同 种类 的 四 环 素 类 抗 生 素 。 分 子 式 如 图 一 所 示 ， 化 学 名 ： 6-甲基-4- （二甲氨基）-3,5,6,10,12,12a-六羟基 -1,11 二氧代-1,4,4a,5,5a,6，11,12a

5、-八氢-2-并四苯甲酰胺。土 霉 素 属 四环素类抗生素，广谱抑菌剂。许多立克次体属、支原体属、衣原体属、螺旋体对其敏感。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、耶尔森菌等亦较敏感。临床上用于治 疗 上 呼 吸 道 感 染 胃 肠 道 感 染 斑 疹 伤 寒 恙 虫 病 等 。OHHC3OOHOHN(C3)2CN2图一 土霉素分子式5常见副作用有：肝脏、肾脏毒性，中枢神经系统毒性，斑 丘 疹 和 红斑 等 过 敏 反 应 ， 长 期 使 用 可 致 牙 齿 产 生 不 同 程 度 的 变 色 黄 染 、 牙 釉 质 发 育 不良 及

6、龋 齿 （ 俗 称 四 环 素 牙 ） ， B 族维生素缺乏等 。由于土霉素的广泛应用，临床常见病原菌对土霉素素耐药现象严重，并且由于其副作用严重，现在临床上多用于兽用药1.2 设计目标任务请设计年产 800 吨（成品含量： 99% ）土霉素工厂设计一、基础数据设计年产量 M = 800t/a 成品效价 Ud = 1000 单位/毫克 年平均发酵水平 Uf = 35000 单位/毫升 年工作日 m = 315 d/a 1、发酵基础工艺参数土霉素的发酵周期 T 为 184 小时，辅助时间为 10 小时，发酵中罐周期为 44 小时，辅助时间 4 小时发酵周期为 35 小时，辅助时间 3 小时接种比

7、为 20%，液体损失率为 15%大罐一个发酵周期内所需全料的量为：32m 3大罐一个发酵周期内所需稀料的量为：17m 3逃液、蒸发、取样、放罐损失总计为总料液的 15%大、中、小罐通气量分别为 2.0、1.5、0.65（每分钟内单位体积发酵液通入的空气的量）氨氮的利用情况，培养 20-40 小时，每 4 小时补一次,每次10-15L，控氨水平在 45mg/100ml 以上培养基配比：小罐 中罐 大罐 全料稀料组成 配比（ %）配比（%） 配比（%）配比（%）配比（% ）黄豆饼粉 3.0 2.5 3.0 3.5 3.06淀粉 2.5 2.5 8.0 6.5 3.0氯化钠 0.4 0.36 0.2

8、 0.4碳酸钙 0.6 0.4 1.1 0.4 0.4磷酸二氢钾 0.005 0.003磷酸氢二钾 0.005 0.003植物油 4 2.67 0.4 12、提取基本工艺参数名称 参数 名称 参数脱色岗位收率 99.24% 发酵液效价 35000u/ml结晶干燥岗位收率 86% 滤液效价 11000u/ml过滤岗位收率 116% 母液效价 1370u/ml总收率 99% 湿晶体含水量 30%发酵液密度 1.58kg/L 酸化液中草酸含量 2.3% g/ml滤液密度 1.02kg/L 酸化加黄血盐量 0.25% g/ml20%氨水密度 0.92kg/L 酸化加硫酸锌量 0.18% g/ml氨水加

9、量 12% 成品含水量 1.5%脱色保留时间 30-50 分钟 酸化加水量 230%v/v滤液通过树脂罐的线速度控制在 0.001-0.002m /s3.土霉素提取操作工艺参数一览表名称 反应时间( + 、 )/h装料系数 酸化稀释 4 0.70结晶 8 0.701.3 本设计基本内容1.3.1 工艺流程设计7根据设计任务，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料，工艺参数，进行生产方法的选择比较，工艺流程与工艺条件确定的论证。简述工艺流程。1.3.2 工艺计算物料衡算：每个工序画工艺流程简图，列出所有工艺参数，计算，列出衡算表，发酵和提取列出物料衡算总表。热量衡算：不要求设备选型：大、中、小罐

10、、通氨、补料罐的尺寸及数量；大罐的罐壁、封头、搅拌装置及轴功率。提取工段各工序主要设备尺寸及数量。管道设计：大罐主要接管设计，提取各种设备的主要连接管道。1.3.3 完成初步设计阶段图纸：设备流程图、车间平面布置图。第二章 工艺流程设计2.1 土霉素生产工艺流程简介土霉素是微生物发酵产物，目前国内土霉素生产工艺主要含发酵和提取两大步。提取工艺为用草酸(或磷酸)做酸化剂调节 pH 值,利用黄血盐-硫酸锌作净化剂协同去除蛋白质等高分子杂质,然后用 122#树脂脱色进一步净化土霉素滤液,最后调 pH 至 4.8 左右结晶得到土霉素碱产品。本次设计也按照这个工艺流程，分为三级发酵、酸化、过滤、脱色、结

11、晶、干燥等。2.2 土霉素生产总工艺流程图土霉素生产总工艺流程图砂土孢子 斜面孢子孢子培养36.5 4-5 天种子培养30 38h 0.65v/v/m一级种子培养液 种子扩大培养30 48h 1.0v/v/m二级种子培养液发酵30 194h 1：2.0v/v/m补加液氨湿晶体旋风干燥土霉素碱成品发酵液酸化2.3%g/ml 草酸调 pH1.75-1.85ZnSO4 0.18%黄血盐 0.23%酸化液 稀释200%v/v 稀释液 板框过滤滤液树脂脱色122-2 树脂 脱色液 结晶12%氨水调 pH4.5-4.6 28-30结晶液分离洗涤用滤后水淋洗再甩干8第三章 物料衡算3.1 总物料衡算纯品土霉

12、素的量：80099% =792 t/a日产量：792/315= 2.51 t/d效价：79210 91000 =7.921014 单位/a土霉素的生产过程总收率为 99%则发酵时的总效价：7.9210 14/99% =81014 单位/a发酵液的效价：35000 单位/ml发酵液的体积：810 14/35000 =2.291010 ml =2.29104 m33.2.1 大罐的物料衡算：每天发酵液的体积：2.29104/315=72.70 m3/d每天损失的体积：72.7015%/（1-15%）=12.83 m 3/d加入氨水体积：培养 20-40 小时，每 4 小时补一次，每天共 6 次，每

13、次 15L，共计 90L，既 0.09 m3/d大罐一个发酵周期内所需全料的量：32 m 3 ，则一天内所需全料：32/(194/24)=3.96 m3/d大罐一个发酵周期内所需稀料的量:17 m 3 ，则一天内所需稀料料：17/(194/24)=2.10 m3/d设发酵开始的培养基体积为 V，蒸汽带入的水量按 20%计由体积衡算(V20%+V20%+V+3.96+2.10+0.09) (1-15%)= v 发酵液 =72.70m3/d得培养基体积 V 为 56.70m3/d则加入的二级种子液体积：56.7020%=11.34 m3/d9蒸汽带入水量：56.7020%=11.34m3/d因此，

14、每天所需培养基组成的量如下：黄豆饼粉：56.703%+3.963.5%+2.103%= 1.903m3/d 淀粉：56.708%+3.966.5%+2.103%= 4.856m3/d 氯化钠：56.700.2%+2.100.4%= 0.1218m3/d 碳酸钙：56.701.1%+3.960.4%+2.100.4%=0.6471m3/d 植物油：56.700.4%+2.101%= 0.24 78m3/d 配料水：56.70-1.903-4.856-0.1218-0.6471-0.2478=48.92m3/d表 1 三级发酵物料衡算表进入发酵罐的量 离开发酵罐的量项目体积（m 3/d)体积（m

15、3/周期)项目体积（m 3/d)体积（m 3/周期)二级种子液 11.34 91.66发酵液72.70 587.7蒸汽带入水量11.34 91.66 损失 12.83 103.7培养基 56.70 458.3全料量 3.96 32.01稀料量 2.10 16.9810氨水 0.09 0.73总量 85.53 691.4 总量 85.53 691.4表 2 三级发酵培养基的组成项目 体积（m 3/d) 体积（m 3/周期）黄豆饼粉 1.903 15.38淀粉 4.856 39.25氯化钠 0.1218 0.9845碳酸钙 0.6471 5.231植物油 0.2478 2.003配水量 48.92

16、 395.4总 56.70 458.3培 养 基黄豆饼粉 1.903m3 /d淀粉 4.856m3 /d氯化钠 0.1218m3 /d碳酸钙 0.6471 m3 /d植物油 0.2478m3/d配料水 48.92m3 /d发酵罐85.53 m3/d二级种子液11.34 m3/d培养基56.70m3/d蒸汽带入水量11.34 m3/d全料量3.96 m3/d 稀料量2.10 m3/d液氨0.09 m3/d发酵液72.70 m3/d液体损失率为 15%12.83 m3/d113.2.2 中罐的物料衡算：设发酵开始的培养基体积为 V，蒸汽带入的水量按 20%计，由体积衡算：(V20%+V20%+V)(1-15%)= V二级种子液