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1、第四章 生物工程工厂设计概论9/21/20241第四章生物工厂设计概论思考题：1.1.什么是局部设计、总体设计？2. 2. 生产工艺设计的依据？ 3. 3. 初步设计工艺部分的内容？9/21/20242第四章生物工厂设计概论 以生物工艺学、生物制药学、GMPGMP、工程学以及相关科学理论和工程技术为基础，综合性、实践性很强的应用性工程学科一、生物工程工厂设计9/21/20243第四章生物工厂设计概论食品：啤酒、酒精、葡萄酒有机酸：柠檬酸、醋酸、乳酸、苹果酸、衣康酸酶制剂：淀粉酶、糖化酶氨基酸：味精、赖氨酸、蛋氨酸等抗生素9/21/20244第四章生物工厂设计概论（一）设计工作的任务和内容总(
2、(整) )体设计、局部设计 总体设计：设计范围涉及到整个工业企业局部设计：设计范围不涉及整个企业的全部内容，而 只是其中的某些部分，甚至于某一个部分 或某一个设备9/21/20245第四章生物工厂设计概论内容 参加建设项目的决策 编制各阶段设计文件 配合施工 参加验收 总结9/21/20246第四章生物工厂设计概论（二）生产工艺设计在总体设计中的重要性 总体设计的主导设计 贯穿全过程并且组织协调各专业设计 负责全厂生产工艺流程设计、各生产车间设计 向配套人员提供设计依据9/21/20247第四章生物工厂设计概论（三）生产工艺设计的依据、内容和深度依据：(1)(1)可行性研究报告、设计计划任务书
3、(2)(2)项目工程师或项目总负责人下达的设计工作提纲和总工程师作出的技术决定(3)(3)如采用新原料品种、新技术和新设备时，必须在技术上有切实把握并且依据了正式的试验研究报告和技术鉴定书，经设计部门领导核准后方可作为设计依据9/21/20248第四章生物工厂设计概论内容、深度以初步设计中的工艺设计为主、兼顾部分设备设计设计范围以车间为主9/21/20249第四章生物工厂设计概论（四）工厂设计工作原则1 1、以现代化建设为中心，为其服务2 2、必须认真进行调查研究 经济技术指标达到或超过国内同类工厂的平均先进水平3 3、积极采用新技术，技术务实性、先进性，经济合理 尽可能提高劳动生产率，逐步实
4、现机械化、自动化9/21/202410第四章生物工厂设计概论4 4、结合实际，因地制宜，体现通用性、独特性结合，不能千厂一貌。工厂规模，品种，要适应市场，考虑资金来源，建厂地点时间，三废综合利用的条件，并留有发展余地。5 5、发酵工厂设计应考虑微生物发酵的独特要求，注意周围环境的清洁卫生，和厂内车间之间对卫生、无菌、防火等条件的相互影响。食品类发酵工厂，要符合食品卫生法的有关规定，充分体现卫生、优美、流畅，并能让参观者放心的原则。6 6、设计工作必须加强计划性，各阶段工作要有明确的进度9/21/202411第四章生物工厂设计概论二、基本建设程序（一）基本建设程序的内容三个阶段：建设前期、建设期
5、和生产期1 1、建设前期内容及程序：项目建议书可行性研究设计任务书上报审批初步设计、总概算初设图纸文件总概算上报审批9/21/202412第四章生物工厂设计概论2 2、建设期设计单位：施工图设计批准的初设筹建单位：征地；设备材料定货，签定施工安装合同并准备；生产准备施工安装单位：预算；施工组织设计；开工准备施工安装总进度表开工报告上报开工建设单项验收调试试生产主管部门验收移交生产9/21/202413第四章生物工厂设计概论3 3、生产期移交正式投产企业经营管理设计单位回访、设计总结整理编制技术档案9/21/202414第四章生物工厂设计概论（二）项目建议书主要内容1 1、项目名称；2 2、建设
6、项目提出的必要性和依据；3 3、产品方案、市场预测、拟建规模和建设地点的初步设想9/21/202415第四章生物工厂设计概论4 4、资源情况、建设条件、协作关系和技术、设备可能的引进国别 、厂商的初步分析；5 5、环境保护；6 6、投资估算和资金筹措设想，包括偿还贷款能力的大体测算；7 7、项目实施规划设想；8 8、工厂组织和劳动定员估算；9 9、经济效果和社会效益的初步估算9/21/202416第四章生物工厂设计概论（三）可行性研究内容：1 1、总论 (1)(1)研究工作的目的、依据和范围； (2)(2)项目提出的背景、投资的必要性和经济意义； (3)(3)研究工作概况及结论9/21/202
7、417第四章生物工厂设计概论2 2、市场需求预测和建设规模 (1)(1)国内外市场需求情况的预测 (2)(2)国内现有工厂生产能力的估计 (3)(3)销售预测、价格分析、产品竞争能力 (4)(4)产品方案和发展远景的技术经济比较及分析 (5)(5)拟建工程的最佳规模9/21/202418第四章生物工厂设计概论3 3、原材料、燃料及资源情况 (1)(1)原料、辅助材料、燃料的种类、数量、来源和供应情况 (2)(2)公用资源设施的数量、供应方式和供应条件4 4、建厂条件和厂址方案(1)(1)厂址地理自然条件( (指位置、地形、海拔、地质、气象、水文）) )和社会经济现状 ；(2)(2)交通运输及水
8、汽电等现状和发展趋势；(3)(3)生活设施状况和协作条件；(4)(4)厂址比较和选择意见9/21/202419第四章生物工厂设计概论5 5、设计方案(1)(1)工艺路线的选择：包括技术来源和生产方法主要技术工艺和设备选型方案的比较，引进技术设备的性能、来源、国别(2)(2)全厂布置方案的初步选择和土建工程量；(3)(3)公用辅助设施和厂内外交通运输方式的比较选择意见；(4)(4)改、扩建项目，要说明原固定资产能够利用的情况9/21/202420第四章生物工厂设计概论6 6、环境保护：调查环境情况，预测项目对环境的影响，提出环境保护和三废治理的初步方案7 7、企业组织、劳动定员和人员培训8 8、
9、投资估算和资金筹措 (1)(1)主体工程和配套工程投资估算； (2)(2)生产流动资金的估算； (3)(3)投资收益率和回收期； (4)(4)资金来源、筹措方式和贷款偿付方式9/21/202421第四章生物工厂设计概论9 9、社会及经济效果评价 社会及经济效果要进行静态分析和动态分析 通过三率： 投资利润率 投资利税率 内部收益率9/21/202422第四章生物工厂设计概论可行性研究的深度、审批程序1 1、深度规定科研报告提出的投资估算和初步设计概算的为10%10%2 2、程序：分为预审和复审9/21/202423第四章生物工厂设计概论（四）设计任务书1 1、内容1 1）建设目的、依据、建设项
10、目名称2 2）建设规模、产品方案、生产方法、工作制度3 3）原材料、燃料、动力（水、气、电）等供应情况4 4）厂址和地点、地理自然条件、交通、运输、防震等要求5 5）资源综合利用和三废治理的要求6 6）建设工期及设计、施工单位名称7 7）投资控制数及劳动定员控制数8 8）要求达到的经济效益和技术水平9 9）改、扩建工程项目：原固定资产利用程度、现有生产潜力发挥情况9/21/202424第四章生物工厂设计概论2 2、附件1 1）原材料供应情况、原料基地情况2 2）厂址地区的地形与地势、工程地质、水文气象、地震等资料3 3）土地使用批准书、能源交通等协议书4 4）可行性研究报告中有关预测经济效果的
11、资料和计算依据5 5）国外设备、技术：国家批准文件 采用新工艺、新产品、新设备：鉴定书、试验报告6 6）扩建：本厂总平面图、主要设备平衡表9/21/202425第四章生物工厂设计概论（五）初步设计阶段设计阶段：三阶段设计、二阶段设计、一阶段设计 三阶段设计： 初步设计-技术设计-施工图设计（新、复杂、规模特大、缺乏设计经验） 二阶段设计：扩大初步设计-施工图设计（大多数） 一阶段设计：施工图设计（新建小厂、小规模的改扩建）9/21/202426第四章生物工厂设计概论初步设计目的：保证项目投产后收到预期的经济效益。要求技术资料和基础数据准确，经济技术指标先进合理，工艺设备成熟先进。初步设计依据：
12、批准的设计任务书和可行性报告，以及可靠的设计基础资料。初步设计的成果：初步设计说明书( (文字说明、概算）和图纸9/21/202427第四章生物工厂设计概论初步设计阶段的内容： 以大量的图、表和必要的文字说明完成的 (1)(1)总论 (2)(2)总平面布置及运输 (3)(3)工艺设计 (4)(4)土建工程设计 (5)(5)给排水及污水处理工程设计 (6)(6)采暖通风及空调系统工程设计9/21/202428第四章生物工厂设计概论 (7) (7)动力工程设计 (8)(8)电气与照明工程设计 (9)(9)仪表及自动控制工程设计 (10)(10)安全卫生和环境保护工程设计 (11)(11)工程概算
13、(12)(12)有关附件 包括各种表格( (如设备一览表、材料估算表等) )和图纸( (如全厂总平面布置图，工艺流程图，车间平面布置图、土建）9/21/202429第四章生物工厂设计概论初步设计阶段生产工艺内容1 1、设计文件：解决所有的技术经济问题 设计依据和设计范围 设计指导思想、建设规模和产品方案 生产方法及工艺流程的比较和阐述 主要生产技术经济指标和生产定额 主要设备选型及计算 车间布置的说明 存在问题及解决问题的建议9/21/202430第四章生物工厂设计概论2 2、设计图纸： 生产流程图（带控制点） 车间设备布置图 比例1 1：100100或1 1：200200 主要生产设备和电动
14、机一览表 主要材料估算表9/21/202431第四章生物工厂设计概论初步设计的工作程序：设计准备、编制开工报告、签定条件往返协作时间表、编制初步设计文件、校审、复制、报批和归档等程序9/21/202432第四章生物工厂设计概论设计准备1 13 3编制开工报告4 48 8签协作时间表编制初设文件10101515校审16 16 复制 1717报批 归档18189/21/202433第四章生物工厂设计概论初步设计的深度 1.1.设计方案的比较选择确定； 2.2.主要设备和材料定货； 3.3.土地征用； 4.4.建设投资控制 ； 5.5.确定劳动定员和安排人员技术培训； 6.6.提供主管部门和有关单位
15、进行设计审查； 7.7.施工图设计的依据； 8.8.进行施工安装准备和生产准备9/21/202434第四章生物工厂设计概论初步设计的审批变更大型项目的初步设计文件，按隶属关系由国家主管部门（省、市、区）提出审查意见，报国家计委审批。特大或特殊工程项目，由国家计委报国务院审批。中型项目的初步设计文件，按隶属关系由国家主管部门（省、市、区）审批，批准文件抄送报国家计委备案。国家指定的中型工程项目的设计文件，报国家计委报审批9/21/202435第四章生物工厂设计概论小型项目的初步设计文件，按隶属关系由各部门和省、直辖市、自治区自行审批。 经过批准的文件有一定的严肃性，不能随意更改9/21/2024
16、36第四章生物工厂设计概论（六）施工图设计阶段 施工图设计是根据批准的初步设计及其审批意见，完成各类施工图纸、施工说明和工程概算书，作为施工的依据。 施工图设计主要工作：使初步设计的内容更完善、具体、详尽，达到施工指导的要求。 施工图阶段的设计文件由设计单位直接负责，不再上报审批9/21/202437第四章生物工厂设计概论施工图设计的内容 1 1、图纸 (1)(1)施工阶段带控制点的工艺流程图。 (2)(2)非标设备制造及安装图。 (3)(3)施工阶段设备布置图及安装图。 (4)(4)施工阶段管道布置图及安装图。 (5)(5)仪器设备一览表。 (6)(6)材料汇总表。 (7)(7)其他非工艺工
17、程设计项目的施工图纸9/21/202438第四章生物工厂设计概论2 2、说明书(1)(1)设备和管道的安装依据、验收标准及注意事项。(2)(2)对安装、试压、保温、油漆、吹扫、运转安全等要求。(3)(3)如果对初步设计的某些内容进行了修改，应详细说明修改的理由和原因。 在施工图设计中，通常将施工说明、验收标准等直接标注在图纸上，而无需写在说明书中9/21/202439第四章生物工厂设计概论施工图设计的工艺部分内容 1 1、设计文件：主要是施工说明书 初设修改的理由和原因，主要内容的修改须报请原来审批初设的机关批准后才能修改 设备安装和验收标准及注意事项 管道安装和验收标准及注意事项 2 2、设
18、计图纸 生产工艺系统详图9/21/202440第四章生物工厂设计概论生产设备布置安装图、管道布置安装图比例1 1：5050，1 1：2525细部详图可采用更小比例非标设备制造和安装图，按机械制图标准绘制设备电动机明细表，施工、安装、现场制作件材料汇总表其他为了定货和安装的补充说明和图纸9/21/202441第四章生物工厂设计概论施工图设计工作程序设计准备、编制开工报告、签订条件往返协作时间表、编制施工图设计文件、校审、会签、复制、发图、归档等工作程序。 在施工图设计阶段，专业之间的联系内容多，设计条件往返多。因此，各专业必须密切配合，协调工作，才能保证设计任务的顺利完成9/21/202442第
19、四章生物工厂设计概论编制开工报告4 46 6签时间表编制各专业文件校审 会签 复制 发图 归档设计准备1 13 39/21/202443第四章生物工厂设计概论施工图设计的深度(1)(1)设备及材料的订货和安排。(2)(2)非标设备的订货、制作和安排。(3)(3)施工准备及编制施工预算和施工组织计划的要求。(4)(4)土建、安装工程的要求。(5)(5)对施工质量进行监控和验收的要求。施工、试车、验收和交付生产9/21/202444第四章生物工厂设计概论三、厂址选择厂址选择： 在指定的某一地区内，根据新建厂所必须具备的条件，结合发酵工厂的特点，进行详细的调查、勘测，就可能建厂的技术经济条件，列出几
20、个方案，进行综合分析比较，从中择优确定厂址。最后由建设单位会同设计单位，作出厂址选择报告，呈报上级部门批准9/21/202445第四章生物工厂设计概论 地点选择：对所建厂在某个地区的方位及所处的自然环境状况，进行勘测调查、对比分析。 场地选择：对所建厂在某地点处的面积大小、场地外型及其潜在的技术经济性，进行周密的调查、预测、对比分析，作为确定厂址的依据9/21/202446第四章生物工厂设计概论（一）厂址选择的原则自然条件 1.1.地理位置 2.2.地形、地势与地质 3 3水文 4 4气象 5 5地震技术经济条件 1.1.原料供应与产品销售 2.2.能源供应 3.3.给排水 4.4.厂址选择应
21、有足够的场地面积 5.5.节约用地 6.6.交通运输 7.7.企业的协作和城市规划9/21/202447第四章生物工厂设计概论厂址选择的原则： 1.1.厂址位置符合城市规划和微生物工厂对环境的特殊要求 2.2.正确处理各种关系。 3.3.厂址的地区交通运输应方便、快捷。 4.4.接近原料、燃料基地和产品销售市场，接近水源、电源。 5.5.厂址有效利用系数较高，并有远景规划的最终布局 6.6.一定的基建施工条件、投产后协作条件（地下水位不能过 高，地质条件应符合建筑要求，地耐力120120150kN/m150kN/m2 2以上） 7. 7. 有利于三废处理（综合利用），保证环境卫生9/21/20
22、2448第四章生物工厂设计概论（二）厂址选择的程序准备工作、现场勘测、编写报告和审批准备工作： 1.1.组织准备：成立选厂工作组 2.2.技术准备：深入了解设计任务书内容 ， 拟订选厂工作计划，编制选厂各项指标，收集厂址资料提纲（自然条件、技术经济条件），进行分析研究，初步选点，择优作为勘测目标9/21/202449第四章生物工厂设计概论现场勘测： 1.1.工作组向厂址地区有关领导机关说明选厂工作计划。要求给予协作 2.2.勘测、摸清厂址区的自然条件和技术经济条件，画出草图编写厂址选择报告和审批9/21/202450第四章生物工厂设计概论（三）厂址方案比较厂址比较选择法： 统计学法： 方案比较
23、法：以厂址自然条件为基础，经济技术条件为主体，列出其中的若干的主要因素，形成厂址方案。然后对每一个方案优缺点进行比较，最后结合以往的选择厂址经验，得出最佳厂号的选择结果。 理论依据：主要影响因素起主导作用和设计方法同实践经验相结合的原则得出的结论，结论较可靠9/21/202451第四章生物工厂设计概论厂址方案比较内容： 选择1.2.3.1.2.3.号方案，采用比较法，以经济性和技术性两系列，进行单项比较，得出单项结论，然后进行两系列综合比较，再联系实际经验得出厂址选择结论9/21/202452第四章生物工厂设计概论9/21/202453第四章生物工厂设计概论9/21/202454第四章生物工厂
24、设计概论（四）厂址选择报告基本内容概述 1 1、选厂的目的与依据； 2 2、选厂工作组成员及其工作过程； 3 3、厂址选择方案并论述推荐方案的优缺点及报请上级机关考虑的建议9/21/202455第四章生物工厂设计概论主要技术经济指标 1 1、全厂占地面积(m(m2 2) )，包括生产区、生活区面积等； 2 2、全厂建筑面积(m(m2 2) )，包括生产区、生活区、行管区面积 3 3、全厂职工人数控制数； 4 4、用水量(t/h(t/h或t/a)t/a)、水质要求； 5 5、用电量：、全厂生产设备及动力设备定额总需要量(kW)(kW) 6 6、原材料、燃料耗用量(t/a)(t/a)； 7 7、运
25、输量( (包括运如入及运出量)(t/a)(t/a)； 8 8、三废措施及其技术经济指标等9/21/202456第四章生物工厂设计概论厂址条件 说明所选厂址的自然条件及其具备的技术经济条件，1010项：并附有说明材料。通常包括以下：1 1、地理位置及厂址环境 厂址所在地理图上的坐标、海拔高度；行政归属及名称；厂址近邻距离与方位( (城镇、河流、铁路、公路、工矿企业及公共设施等) )，并附比例1/500001/50000的地理位置图及厂址地形测量图2 2、厂址场地外形、地势及面积9/21/202457第四章生物工厂设计概论地形图：用等高线表示地势变化幅度的图形9/21/202458第四章生物工厂设
26、计概论 3 3、厂址地质与气象 4 4、土地征用及迁民情况 5 5、交通运输条件 6 6、原材料、燃料情况 7 7、给排水方案 8 8、供热供电条件 9 9、建筑材料供应条件 1010、环保工程及公共设施厂址方案比较9/21/202459第四章生物工厂设计概论1 1、各试选厂址总平面布置方案草图( (比例1/2000)1/2000)2 2、各试选厂址技术经济比较表及说明材料；3 3、各试选厂址地质水文勘探报告；4 4、水源地水文地质勘探报告；5 5、厂址环境资料及建厂对环境的影响报告；6 6、地震部门对厂址地区震烈度的鉴定书7 7、各试选厂址地形图(1/10000)(1/10000)及厂址地理
27、位置图(1/50000)(1/50000)8 8、各试选厂址气象资料；9 9、各试选厂址的各类协议书，包括原料、材料、燃料、产品销售、交通运输、公共设施有关附件资料9/21/202460第四章生物工厂设计概论气象资料主要风向。风玫瑰图: :表示一个地区的风向和风向频率图. .风向频率: :是在一定时间内，某风向出现的次数占总观测次数的百分率9/21/202461第四章生物工厂设计概论1.1.总平面设计的原则和要求 2.2.总平面设计的内容3. 3. 工厂组成和厂区划分4.4.解释概念: : 生产车间、建筑系数、利用系数、绿地率、建构物占地面积、工厂生产强度、空气洁净度、GMPGMP、洁净厂房9/21/202462第四章生物工厂设计概论6.6.建筑物间距的计算方法？7.7.洁净厂房总平面设计原则？ 8.8.计算题 年产50000t/a50000t/a啤酒厂，瓶装酒占60%60%，其中40%40%用于新瓶外销；近销旺季产量占全年产量的20%20%，其中70%70%为旧瓶装。确定瓶、箱所需的堆场面积9/21/202463第四章生物工厂设计概论
