第2章发酵用压缩空气的预处理及除菌设备讲义

气压之比。
pw 100% pt
x 100%
ps
ps 0.622 x
pw 100% pt
x 100%
ps
ps 0.622 x
2
1
ps1 ps 2
p2 p1
空气经过压缩其湿含量不变，温度大大提高，相对 湿度变小；当其冷却时，相对湿度会慢慢变大，直
到冷却到露点， =100%，＞100%既有水析出。
第二节 压缩空气预处理原理及工艺流程设计
预处理除去：水、油。 空气压缩时，压强与温度的关系：
K 1
T2 T1
p2 p1
K
,
一般发酵工厂净化系统设计时取K 1.3
• [例2-1]空压机吸入空气温度20℃，当压缩到0.2MPa（表 压）时，问此时压缩空气温度?
解：
T1 273 20 293K , p1 0.101MPa, p2 0.201MPa, K取1.3
洁净空间：指空气中微粒受控制的空间。
洁净度级数(英制)：每1ft3空气中，粒径大于等 于0.5μm的最大允许粒子数。
洁净度级数(国际制)：每1m3空气中，粒径大于 等于0.5μm的最大允许粒子数的常数对数值。
1立方英尺=1（ft3）=0.0283立方米（m3）=28.317升（liter）
1美加仑(gal)= 3.785升 1英加仑(gal)= 4.546升
压缩空气除水原理
• 压缩后，高温下空气中水不会析出。 ✓压缩空气由高温经冷却相对湿度增加。 • 相对湿度为100%时，对应空气温度为露点
温度。
• 压缩空气的露点温度比吸气状态空气的露点温度 高，压缩比越大，露点温度也越高，更易析出水。
✓温度升高相对湿度降低。
第三节 压缩空气预处理系统的设备设计
（二）空气除菌流程
第二章 发酵用压缩空气的预处 理及除菌设备
第一节 无菌空气的质量指标
（1）压缩空气的压强 空气压缩机出口的空气压强0.2～0.35MPa
（2）空气流量 （3）空气的温度
进发酵罐压缩空气的温度比发酵温度高出10℃ （4）相对湿度
进入总过滤器的压缩空气的相对湿度控制在 60～70％。 （5）洁净度
➢生物工业生产需要洁净的环境、适宜的空气温 度和空气压强。
• 世界卫生组织首次认定PM2.5致癌 • 2013年10月17日，世界卫生组织下属国际癌症研究机构发布报告，首次指
认大气污染对人类致癌，并视其为普遍和主要的环境致癌物。然而，虽然空 气污染作为一个整体致癌因素被提出，它对人体的伤害可能是由其所含的几 大污染物同时作用的结果。 • 伤害器官 • 对颗粒的长期暴露可引发心血管病和呼吸道疾病以及肺癌。当空气中PM2.5 的浓度长期高于10，就会带来死亡风险的上升。浓度每增加10，总死亡风险 上升4%，心肺疾病带来的死亡风险上升6%，肺癌带来的死亡风险上升8%。 此外，PM2.5极易吸附多环芳烃等有机污染物和重金属，使致癌、致畸、致 突变的机率明显升高。 • 影响气候 • 人们一般认为，PM2.5只是空气污染。其实，PM2.5对整体气候的影响可能 更糟糕。PM2.5能影响成云和降雨过程，间接影响着气候变化。大气中雨水 的凝结核，除了海水中的盐分，细颗粒物PM2.5也是重要的源。有些条件下， PM2.5太多了，可能“分食”水分，使天空中的云滴都长不大，蓝天白云就 变得比以前更少；有些条件下，PM2.5会增加凝结核的数量，使天空中的雨 滴增多，极端时可能发生暴雨。
k 1
T 2
T1
p2 p1
k
377.5 K
377.5 273 104.5 CO
➢湿空气的性质
•湿度
空气湿度x(湿含量)：湿空气中所含的水蒸气质量与所 含的干空气质量之比。
x mw M w pw 0.622 pw
mg M g pt pw
pt pw
•相对湿度
相对湿度：湿空气中水蒸气分压与同温下水的饱和蒸
空气洁净级数
空气洁净 粒径≥0.5μm的最 级数(英制) 大微粒数（个/ft3）
粒径≥0.5μm的 最大微粒数（个 /m3）
空气洁净 级数(国际)
100
100
3500
M3.5
1000
1000
35000
M4.5
10000
10000
350000
M5.5
100000
100000
3500000
M6.5
• PM2.5。细颗粒物指环境空气中空气动力学当量 直径小于等于 2.5 微米的颗粒物。它能较长时间 悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代 表空气污染越严重。虽然PM2.5只是地球大气成 分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度 等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比， PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、 有害物质（例如，重金属、微生物等），且在大 气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健 康和大气环境质量的影响更大。
• 细颗粒物的标准由美国在1997年提出的，主要是为了更有效 地监测随着工业化日益发达而出现的、在旧标准中被忽略的对 人体有害的细小颗粒物。到2010年底为止，除美国和欧盟一 些国家将细颗粒物纳入国标并进行强制性限制外，世界上大部 分国家都还未开展对细颗粒物的监测，大多通行对PM10进行 监测。全球每年约210万人死于PM2.5等颗粒物浓度上升
• 2012年联合国环境规划署公布的《全球环境展望5》指出， 每年有70万人死于因臭氧导致的呼吸系统疾病，有近200万 的过早死亡病例与颗粒物污染有关。《美国国家科学院院刊》 （PNAS）也发表了研究报告，报告中称，人类的平均寿命因 为空气污染很可能已经缩短了5年半。
• 世界银行发布的报告表明，由室外空气污染导致的过早死亡人 数，平均为每天1000人，每年有35至40万的人面临着死亡。 具体来讲，早在1997年，世界银行就预计有5万中国人因为 空气污染而过早死亡。总体来说，这份报告发现，中国的空气 污染使得城市居民的寿命减少了18年。
• 1．空气压缩冷却过滤流程
• 此除菌流程是一个设备较简单的空气除菌 流程，它由压缩机、贮罐、空气冷却器和 过滤器组成。
➢空气除菌流程
• 空气压缩冷却过滤流程
过滤空气
空气压缩冷却过滤流程
1-粗过滤器 2-空气压缩机 3-贮罐 4-冷却器 5-过滤器
空气压缩冷却过滤流程
• 它只能适用于那些气候寒冷、相来自百度文库湿度 很低的地区。