发酵工厂设计 第六章 设备的设计
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（一）间歇设备设计与选型
1、发酵罐
设计过程中的注意事项：
（1）通风发酵罐只采用椭圆形或碟形封 头；
（2）发酵罐的一切与容积有关的计算， 均以公称容积为准；
（3）发酵罐冷却形式由发酵罐公称容积 确定。选用夹套换热时，需要校核；
（4）挡板一般只用于夹套换热的设备上； （5）计算轴功率时，先计算Rem； （6）筒体与封头的壁厚计算公式不同； （7）支座计算时，要考虑到发酵液、冷却 水、罐外管道和装置的重量；
一、通用设备选型注意事项 1、通用设备选型，物料的性质（温度、压 力、黏度、腐蚀性能、燃烧性能、爆炸性 能）是关键； 2、通用设备都有自己选型的关键参数，计 算准关键参数才能正确的选型； 3、通用设备选择应略大于选型参数； 4、选型资料来源于通用设备选型手册和产 品样本；
5、通用设备也有间歇和连续操作的区分； 6、不要选择耗能高，已经淘汰的老产品； 二、各种通用设备的选型参数
设计与选型原则：
1、保证工艺过程实施的安全可靠（设备材 质及壁厚对产品质量、耐温、耐压、耐腐 蚀的可靠性；生产过程无菌的可靠性）；
2、经济合理、技术先进； 3、投资少、采购容易、运行费用低；
4、操作、清洗方便，维修容易、备品配件 供应可靠；
5、工人劳动强度低，自动化、连续化操作； 6、设备应考虑故障及检修的备用。
2、设备数量的确定
设备数量与单台设备的生产能力、操作 周期、每天的操作量有关。
从经济性上出发，同等生产规模，选择 单台设备容量大些、台数少些，投资费用 和管理费用较少。
还要从工艺上出发，确定单台设备的大 小，如：发酵罐每天投料2-3批；啤酒大罐 15-20小时满罐；搅拌罐要防止加入的液化 酶作用时间过长。
设备数量确定的通用公式：
N V0 24Va
3、设备容积的计算
V V0 24
4、设备的主要尺寸的计算
发酵工厂的设备多为容器类设备，封头 的形式与高径比的确定是设备主要尺寸计 算的关键。
计算得到的直径应将其值圆整到接近的 公称直径系数，然后校核总容积是否可满 足工艺计算的容积要求。
（二）连续操作设备的生产能力、数量和容 积的计算
（2）被离心物料的通量，即单位时间的 滤液体积流量；
（3）离心分离因数； 4、换热器
（1）冷热介质的性质（相态）；
（2）总传热系数，顺流、逆流； （3）换热面积； 5、离子交换（层析柱） （1）树脂的装填密度； （2）树脂对被交换离子的实际交换容量； （3）各操作流速及洗脱剂、再生剂浓度与 用量；
（1）高径比范围3-10； （2）出料管开孔位置由流量、停留时间 决定；
3、螺旋板换热器 （1）K=860-2580Cal/（m2·h·℃）； （2）液液换热选Ⅰ型； 4、喷淋冷却器 （1） K=300-500Cal/（ m2·h·℃ ）； （2）管道排布如同发酵罐，需要校核；
第三节 通用设备的设计选型
1、泵、风机 （1）被输送物料的性质； （2）被输送液体的体积流量； （3）被输送流体的压头； 2、过滤机 （1）物料的性质（颗粒大小、固形物浓度、 蛋白质含量）；
（2）被过滤物料的通量，即单位过滤面 积、单位时间的滤液体积流量；
3、离心机 （1）物料的性质（颗粒大小、固形物浓 度、蛋白质含量）；
第六章 设备的设计与选型
Hale Waihona Puke Baidu一节 概述
一、设备设计与选型的任务 任务：在工艺计算的基础上，确定车间
内所有工艺设备的台数、型式和主要尺寸。 据此，进行车间和管道布置设计，并为设 备的制作、订购提供必要的资料。
设备分类：专业设备、通用设备、非标 准设备。
二、设备设计与选型的原则
设备设计选型是否正确恰当，对投资建 厂和工厂投产后的运行维修、工人的劳动 强度、产品的质量都会有很大的影响，其 重要性是显而易见的。
第二节 专业设备的设计与选型
一、设计的依据 1、由工艺计算确定的各种物料和工作介质 的消耗量； 2、工艺操作的最适外部条件（温度、压 力）； 3、设备的构造类型和性能； 二、专业设备设计与选型的程序 1、确定设备的工艺操作任务和工作参数；
2、设备选型及该设备的性能、特点评价； 3、设备的生产能力确定； 4、设备的数量计算（考虑富裕量）； 5、设备主要尺寸的确定； 6、设备化工过程的计算； 7、设备的传动搅拌和动力消耗的计算； 8、设备结构的工艺设计； 9、设备材质的选择和壁厚计算； 10、设备总重量与支撑方式的计算、选型；
1、生产能力
其生产能力为单位时间通过设备的物料 量，即流过设备的物料体积或质量流量。
2、设备容积
V有效 V
3、设备数量
连续操作设备为保证反应的充分均匀， 防止滞留和滑漏现象，一般取设备数量3-5 个。
n V有效
V '
4、设备主要尺寸
大多为容器类设备，与间歇操作设备主 要尺寸的计算方法相同。
四、计算与选型实例：3000吨/年味精发酵车 间设备设计
三、专业设备设计与选型的特点
专业设备的设计与选型应充分考虑到工 艺流程的不同、原料性质的不同、产品性 质的不同、生产规模的不同，其差别相差 很大。
（一）间歇操作设备的生产能力、数量、容 积的计算
1、生产能力
设备的生产能力与年产量、年生产天数、 收得率、转化率、效价等有直接的关系。 还要做到各个设备间的生产能力相匹配。
2、种子罐 设计过程中的注意事项：
（1）种子罐的数量一般少于发酵罐，由培 养周期决定；
（2）夹套罐的壁厚按外压容器进行计算；
（二）连续操作设备的设计选型 1、连消塔 注意事项： （1）培养基流速0.3-0.6m/s； （2）蒸汽的体积流量计算错误； （3）F环计算中，流速错误； （4）蒸汽管截面积应等于所有喷孔的面积； 2、维持罐
6、蒸发浓缩 （1）物料的性质（固形物浓度、沸点升 高、真空下的沸点、黏度）；
（2）蒸发量 （3）各效总传热系数； 7、结晶 （1）物料的性质（溶解度曲线、过饱和曲 线）；
连续操作设备在设计中，既要考虑生产 能力又要考虑混合、反应等处理效果。在 满足生产能力的前提下，选择设备要考虑 其高径比和数量。
物料流量、流速和停留时间是连续操作 设备设计的重要依据。
当高径比大时，流体流动形式更接近于 活塞流，停留时间可以短一些；当高径比 小时，流体流动形式更接近于全混流，停 留时间应长一些。
1、发酵罐
设计过程中的注意事项：
（1）通风发酵罐只采用椭圆形或碟形封 头；
（2）发酵罐的一切与容积有关的计算， 均以公称容积为准；
（3）发酵罐冷却形式由发酵罐公称容积 确定。选用夹套换热时，需要校核；
（4）挡板一般只用于夹套换热的设备上； （5）计算轴功率时，先计算Rem； （6）筒体与封头的壁厚计算公式不同； （7）支座计算时，要考虑到发酵液、冷却 水、罐外管道和装置的重量；
一、通用设备选型注意事项 1、通用设备选型，物料的性质（温度、压 力、黏度、腐蚀性能、燃烧性能、爆炸性 能）是关键； 2、通用设备都有自己选型的关键参数，计 算准关键参数才能正确的选型； 3、通用设备选择应略大于选型参数； 4、选型资料来源于通用设备选型手册和产 品样本；
5、通用设备也有间歇和连续操作的区分； 6、不要选择耗能高，已经淘汰的老产品； 二、各种通用设备的选型参数
设计与选型原则：
1、保证工艺过程实施的安全可靠（设备材 质及壁厚对产品质量、耐温、耐压、耐腐 蚀的可靠性；生产过程无菌的可靠性）；
2、经济合理、技术先进； 3、投资少、采购容易、运行费用低；
4、操作、清洗方便，维修容易、备品配件 供应可靠；
5、工人劳动强度低，自动化、连续化操作； 6、设备应考虑故障及检修的备用。
2、设备数量的确定
设备数量与单台设备的生产能力、操作 周期、每天的操作量有关。
从经济性上出发，同等生产规模，选择 单台设备容量大些、台数少些，投资费用 和管理费用较少。
还要从工艺上出发，确定单台设备的大 小，如：发酵罐每天投料2-3批；啤酒大罐 15-20小时满罐；搅拌罐要防止加入的液化 酶作用时间过长。
设备数量确定的通用公式：
N V0 24Va
3、设备容积的计算
V V0 24
4、设备的主要尺寸的计算
发酵工厂的设备多为容器类设备，封头 的形式与高径比的确定是设备主要尺寸计 算的关键。
计算得到的直径应将其值圆整到接近的 公称直径系数，然后校核总容积是否可满 足工艺计算的容积要求。
（二）连续操作设备的生产能力、数量和容 积的计算
（2）被离心物料的通量，即单位时间的 滤液体积流量；
（3）离心分离因数； 4、换热器
（1）冷热介质的性质（相态）；
（2）总传热系数，顺流、逆流； （3）换热面积； 5、离子交换（层析柱） （1）树脂的装填密度； （2）树脂对被交换离子的实际交换容量； （3）各操作流速及洗脱剂、再生剂浓度与 用量；
（1）高径比范围3-10； （2）出料管开孔位置由流量、停留时间 决定；
3、螺旋板换热器 （1）K=860-2580Cal/（m2·h·℃）； （2）液液换热选Ⅰ型； 4、喷淋冷却器 （1） K=300-500Cal/（ m2·h·℃ ）； （2）管道排布如同发酵罐，需要校核；
第三节 通用设备的设计选型
1、泵、风机 （1）被输送物料的性质； （2）被输送液体的体积流量； （3）被输送流体的压头； 2、过滤机 （1）物料的性质（颗粒大小、固形物浓度、 蛋白质含量）；
（2）被过滤物料的通量，即单位过滤面 积、单位时间的滤液体积流量；
3、离心机 （1）物料的性质（颗粒大小、固形物浓 度、蛋白质含量）；
第六章 设备的设计与选型
Hale Waihona Puke Baidu一节 概述
一、设备设计与选型的任务 任务：在工艺计算的基础上，确定车间
内所有工艺设备的台数、型式和主要尺寸。 据此，进行车间和管道布置设计，并为设 备的制作、订购提供必要的资料。
设备分类：专业设备、通用设备、非标 准设备。
二、设备设计与选型的原则
设备设计选型是否正确恰当，对投资建 厂和工厂投产后的运行维修、工人的劳动 强度、产品的质量都会有很大的影响，其 重要性是显而易见的。
第二节 专业设备的设计与选型
一、设计的依据 1、由工艺计算确定的各种物料和工作介质 的消耗量； 2、工艺操作的最适外部条件（温度、压 力）； 3、设备的构造类型和性能； 二、专业设备设计与选型的程序 1、确定设备的工艺操作任务和工作参数；
2、设备选型及该设备的性能、特点评价； 3、设备的生产能力确定； 4、设备的数量计算（考虑富裕量）； 5、设备主要尺寸的确定； 6、设备化工过程的计算； 7、设备的传动搅拌和动力消耗的计算； 8、设备结构的工艺设计； 9、设备材质的选择和壁厚计算； 10、设备总重量与支撑方式的计算、选型；
1、生产能力
其生产能力为单位时间通过设备的物料 量，即流过设备的物料体积或质量流量。
2、设备容积
V有效 V
3、设备数量
连续操作设备为保证反应的充分均匀， 防止滞留和滑漏现象，一般取设备数量3-5 个。
n V有效
V '
4、设备主要尺寸
大多为容器类设备，与间歇操作设备主 要尺寸的计算方法相同。
四、计算与选型实例：3000吨/年味精发酵车 间设备设计
三、专业设备设计与选型的特点
专业设备的设计与选型应充分考虑到工 艺流程的不同、原料性质的不同、产品性 质的不同、生产规模的不同，其差别相差 很大。
（一）间歇操作设备的生产能力、数量、容 积的计算
1、生产能力
设备的生产能力与年产量、年生产天数、 收得率、转化率、效价等有直接的关系。 还要做到各个设备间的生产能力相匹配。
2、种子罐 设计过程中的注意事项：
（1）种子罐的数量一般少于发酵罐，由培 养周期决定；
（2）夹套罐的壁厚按外压容器进行计算；
（二）连续操作设备的设计选型 1、连消塔 注意事项： （1）培养基流速0.3-0.6m/s； （2）蒸汽的体积流量计算错误； （3）F环计算中，流速错误； （4）蒸汽管截面积应等于所有喷孔的面积； 2、维持罐
6、蒸发浓缩 （1）物料的性质（固形物浓度、沸点升 高、真空下的沸点、黏度）；
（2）蒸发量 （3）各效总传热系数； 7、结晶 （1）物料的性质（溶解度曲线、过饱和曲 线）；
连续操作设备在设计中，既要考虑生产 能力又要考虑混合、反应等处理效果。在 满足生产能力的前提下，选择设备要考虑 其高径比和数量。
物料流量、流速和停留时间是连续操作 设备设计的重要依据。
当高径比大时，流体流动形式更接近于 活塞流，停留时间可以短一些；当高径比 小时，流体流动形式更接近于全混流，停 留时间应长一些。