年产5000吨土霉素工厂设计方案.docx
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年产5000吨土霉素工厂设计方案
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年产5000吨土霉素工厂设计方案
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年产5000吨土霉素工厂设计
摘要
土霉素（Terramycin）是四环素类抗生素的一种,它是一类碱性广谱抗生素,它还有其他的名称，叫做盐酸地霉素、地灵霉素、氧四环素（英文/拉丁名称Oxytetracycline,OTC）等。
它是经过微生物发酵合成产生的,在治疗过程中具备某些副作用,能抵抗多种球菌和杆菌的感染,结晶粉末呈现出金黄色或灰白色。
目前,中国生产土霉素的量已占据世界榜首,占70%。
由于土霉素的临床用药副作用大，作为兽用药副作用不明显，所以如今土霉素在畜用用药方面需求量很大。
土霉素是链霉菌属，归类于放线菌种，它是微生物的次级代谢产物，从选育出来的高产菌株-龟裂链丝菌（streptomycesrimosus）的发酵液中提取得到。
本次生产工厂设计采用的是传统的提取方法，总共触及好几个重要的工程概念和单元操作；即依次进行种子的培育、发酵、酸化、提取、过滤、脱色、结晶、离心、脱水等。
众所周知,土霉素的生产工艺是应用酸化剂（草酸或磷酸）来调整pH值；再利用黄血盐-硫酸锌革除蛋白质等高分子杂质，净化发酵产物；然后用型号为122-2的树脂进行脱色，过滤净化土霉素滤液,最后把pH调到4.8左右,通过结晶获得土霉素碱产品[1]。
本次设计按照以上所述的工艺流程，详细阐述了所需物料的多少，发酵车间和提取车间各个阶段的工艺操作以及设备选型。
自创了实践发酵车间的安排,由计算得出设计2个发酵车间，车间建筑为三层，每个车间安装的设备型号和数量都是经过详细计算的，并合理布置。
关键词:
土霉素;物料衡算;设备选型;工艺流程;提炼工段
Abstract:
Terramycinisaclassoftetracyclineantibiotics,itisaclassofbasicbroad-spectrumantibiotics,italsohasothernames,calleddoxorubicin,terpenycin,oxytetracycline（English/LatinnameOxytetracycline,OTC）andsoon.Itisproducedbymicrobialfermentationsynthesis,inthecourseoftreatmentwithsomesideeffects,canresisttheinfectionofavarietyofcocciandbacilli,crystallinepowdershowinggoldenorgray.Atpresent,China'sproductionofoxytetracyclinehasoccupiedthetopoftheworld,accountingfor70%.Astheclinicalsideeffectsofoxytetracyclinelarge,asaveterinarysideeffectsisnotobvious,sonowoxytetracyclineintheuseoflivestockisagreatdemand.OxytetracyclineisStreptomyces,classifiedasactinomycetes,whichisthesecondarymetaboliteofmicroorganismsandisextractedfromthefermentedbrothofthehighlyprovenstrain,thestrainofstreptomycesrimosus.Theproductionplantdesignisthetraditionalextractionmethod,atotalofseveralimportantengineeringconceptsandunitoperations;thatis,followedbyseedcultivation,fermentation,acidification,extraction,filtration,decolorization,crystallization,centrifugation,dehydrationandsoon.Itiswellknownthatoxytetracyclineproductionprocessistheuseofacidifier（oxalicacidorphosphoricacid）toadjustthepHvalue;andthenusetheyellowbloodsalt-zincsulfatetoremoveproteinandotherhighmolecularimpurities,purifythefermentationproducts;andthenmodel122-2resinDecolorization,filtrationandpurificationofoxytetracyclinefiltrate,andfinallythepHadjustedto4.8orso,throughthecrystallizationofoxytetracyclinealkalineproducts[1].
Thisdesigninaccordancewiththeabovedescribedprocess,detailingthenumberofmaterialsrequired,fermentationworkshopandextractionworkshopatallstagesoftheprocessoperationandequipmentselection.Sincethecreationofthepracticeoffermentationworkshoparrangements,calculatedbythedesignoftwofermentationworkshop,workshopbuildingforthethree,eachworkshoptoinstalltheequipmentmodelandquantityarecalculatedindetail,andreasonablelayout.
Keywords:
oxytetracycline;materialbalance;equipmentselection;processflow.
目录TOC\o"1-3"\h\u
HYPERLINK\l"_Toc484160511"第1章绪论PAGEREF_Toc484160511\h-1-
HYPERLINK\l"_Toc484160512"1.1土霉素概述PAGEREF_Toc484160512\h-1-
HYPERLINK\l"_Toc484160513"1.2设计目标任务PAGEREF_Toc484160513\h-1-
HYPERLINK\l"_Toc484160514"1.3本设计基本内容PAGEREF_Toc484160514\h-4-
HYPERLINK\l"_Toc484160515"1.3.1工艺流程设计PAGEREF_Toc484160515\h-4-
HYPERLINK\l"_Toc484160516"1.3.2工艺计算PAGEREF_Toc484160516\h-4-
HYPERLINK\l"_Toc484160517"1.3.3完成绘图PAGEREF_Toc484160517\h-4-
HYPERLINK\l"_Toc484160518"1.4原料与产品规格PAGEREF_Toc484160518\h-4-
HYPERLINK\l"_Toc484160520"1.5供电PAGEREF_Toc484160520\h-5-
HYPERLINK\l"_Toc484160521"第2章总平面布置说明PAGEREF_Toc484160521\h-6-
HYPERLINK\l"_Toc484160522"2.1工厂总平面布置设计原则PAGEREF_Toc484160522\h-6-
HYPERLINK\l"_Toc484160523"2.2车间布置设计原则PAGEREF_Toc484160523\h-6-
HYPERLINK\l"_Toc484160529"第3章工艺设计与计算PAGEREF_Toc484160529\h-7-
HYPERLINK\l"_Toc484160530"3.1发酵生产工艺PAGEREF_Toc484160530\h-7-
HYPERLINK\l"_Toc484160531"3.1.1土霉素生产工艺流程简介PAGEREF_Toc484160531\h-7-
HYPERLINK\l"_Toc484160532"3.1.2土霉素生产总工艺流程图PAGEREF_Toc484160532\h-7-
HYPERLINK\l"_Toc484160533"3.2工艺计算PAGEREF_Toc484160533\h-8-
HYPERLINK\l"_Toc484160534"3.2.1发酵车间的物料衡算PAGEREF_Toc484160534\h-8-
HYPERLINK\l"_Toc484160535"3.2.2提取车间物料衡算PAGEREF_Toc484160535\h-13-
HYPERLINK\l"_Toc484160536"3.3动力消耗计算PAGEREF_Toc484160536\h-15-
HYPERLINK\l"_Toc484160537"3.3.1电力概算PAGEREF_Toc484160537\h-15-
HYPERLINK\l"_Toc484160538"3.3.2水概算PAGEREF_Toc484160538\h-15-
HYPERLINK\l"_Toc484160539"3.3.3蒸汽概算PAGEREF_Toc484160539\h-16-
HYPERLINK\l"_Toc484160540"3.3.4无菌空气概算PAGEREF_Toc484160540\h-16-
HYPERLINK\l"_Toc484160541"第4章设备的设计与选型PAGEREF_Toc484160541\h-18-
HYPERLINK\l"_Toc484160542"4.1发酵车间PAGEREF_Toc484160542\h-18-
HYPERLINK\l"_Toc484160543"4.1.1计算依据PAGEREF_Toc484160543\h-18-
HYPERLINK\l"_Toc484160544"4.1.2计算过程PAGEREF_Toc484160544\h-18-
HYPERLINK\l"_Toc484160545"4.2提取车间PAGEREF_Toc484160545\h-21-
HYPERLINK\l"_Toc484160546"4.2.1计算依据PAGEREF_Toc484160546\h-21-
HYPERLINK\l"_Toc484160547"4.2.2计算过程PAGEREF_Toc484160547\h-21-
HYPERLINK\l"_Toc484160548"4.3设备汇总PAGEREF_Toc484160548\h-27-
HYPERLINK\l"_Toc484160549"第5章管道设计PAGEREF_Toc484160549\h-29-
HYPERLINK\l"_Toc484160550"5.1发酵罐的接管设计PAGEREF_Toc484160550\h-29-
HYPERLINK\l"_Toc484160551"5.2酸化设备的流体输送PAGEREF_Toc484160551\h-31-
HYPERLINK\l"_Toc484160552"5.3稀释设备的流体输送PAGEREF_Toc484160552\h-32-
HYPERLINK\l"_Toc484160553"5.4板框过滤设备的输送PAGEREF_Toc484160553\h-32-
HYPERLINK\l"_Toc484160554"第6章车间设备布置设计PAGEREF_Toc484160554\h-33-
HYPERLINK\l"_Toc484160555"6.1车间设备布置设计原则PAGEREF_Toc484160555\h-33-
HYPERLINK\l"_Toc484160556"6.2车间设备布置PAGEREF_Toc484160556\h-33-
HYPERLINK\l"_Toc484160557"第7章安全与环境保护PAGEREF_Toc484160557\h-34-
HYPERLINK\l"_Toc484160558"7.1废水处理系统PAGEREF_Toc484160558\h-34-
HYPERLINK\l"_Toc484160559"7.1.1衡量指标PAGEREF_Toc484160559\h-34-
HYPERLINK\l"_Toc484160560"7.1.2污水处理工艺流程PAGEREF_Toc484160560\h-35-
HYPERLINK\l"_Toc484160561"7.2废渣处理系统PAGEREF_Toc484160561\h-35-
HYPERLINK\l"_Toc484160563"7.2.1废渣的处理及流程PAGEREF_Toc484160563\h-36-
HYPERLINK\l"_Toc484160564"本设计采用的处理方法是气流干燥湿菌丝PAGEREF_Toc484160564\h-36-
HYPERLINK\l"_Toc484160566"7.2.2污泥处理PAGEREF_Toc484160566\h-36-
HYPERLINK\l"_Toc484160568"7.3废气处理系统PAGEREF_Toc484160568\h-36-
HYPERLINK\l"_Toc484160571"第8章人员额定PAGEREF_Toc484160571\h-37-
HYPERLINK\l"_Toc484160572"8.1全厂定员的编制PAGEREF_Toc484160572\h-37-
HYPERLINK\l"_Toc484160573"第9章技术经济衡算PAGEREF_Toc484160573\h-40-
HYPERLINK\l"_Toc484160574"9.1设备规格PAGEREF_Toc484160574\h-40-
HYPERLINK\l"_Toc484160575"9.2投资概算PAGEREF_Toc484160575\h-41-
HYPERLINK\l"_Toc484160576"9.2.1设备购置、运输安装费PAGEREF_Toc484160576\h-41-
HYPERLINK\l"_Toc484160577"9.2.2建筑工程费PAGEREF_Toc484160577\h-41-
HYPERLINK\l"_Toc484160578"9.2.3总投资费用PAGEREF_Toc484160578\h-41-
HYPERLINK\l"_Toc484160579"9.2.4全厂最终投资PAGEREF_Toc484160579\h-41-
HYPERLINK\l"_Toc484160580"9.3产品成本概算PAGEREF_Toc484160580\h-42-
HYPERLINK\l"_Toc484160581"9.3.1可变成本PAGEREF_Toc484160581\h-42-
HYPERLINK\l"_Toc484160582"9.3.2固定成本PAGEREF_Toc484160582\h-43-
HYPERLINK\l"_Toc484160583"9.3.3生产总成本PAGEREF_Toc484160583\h-45-
HYPERLINK\l"_Toc484160584"9.4技术经济分析PAGEREF_Toc484160584\h-45-
HYPERLINK\l"_Toc484160585"9.4.1产品销售额PAGEREF_Toc484160585\h-45-
HYPERLINK\l"_Toc484160586"9.4.2税金PAGEREF_Toc484160586\h-45-
HYPERLINK\l"_Toc484160587"9.4.3销售利润PAGEREF_Toc484160587\h-45-
HYPERLINK\l"_Toc484160588"9.4.4投资回收期PAGEREF_Toc484160588\h-45-
HYPERLINK\l"_Toc484160589"9.4.5盈亏平衡点PAGEREF_Toc484160589\h-46-
HYPERLINK\l"_Toc484160590"参考文献PAGEREF_Toc484160590\h-47-
HYPERLINK\l"_Toc484160591"致谢PAGEREF_Toc484160591\h-48-
第1章绪论
1.1土霉素概述:
土霉素（Terramycin）有两种完全不同的状态，一种是无定形粉末，而另一种是淡黄色的结晶，它属于放线菌中的链霉菌属。
构造上含有母核，而且这个母核是四并苯基,想要形成不同类别的四环素类抗生素，取代基就要处于不同位置上，又或者四环上有着不同类型的取代基。
图1土霉素分子式
广谱抑菌剂有很多种，土霉素就是其中的一种。
为什么土霉素可以发挥抗生素的功效？
其原因是位于原核生物核糖体30S亚基上的A位点可以专一性与土霉素牢牢结合在一起，进而阻碍蛋白质翻译过程中肽链的延长，达到抑制细菌生长的效果。
OTC对许多肠球菌属、立克次体属、支原体属、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌等有抑制作用。
其它的例如肺炎球菌、弯曲杆菌、流感杆菌、沙门氏菌、炭疽杆菌、草绿色链球菌、布鲁菌属、奴卡菌属以及克雷伯氏菌等亦较敏感[12]。
现今，用于治疗家畜的药物以及饲料添加剂中都会用到土霉素,使得畜禽的生长加快,加强畜禽的免疫力。
但是由于长期使用会使得其能产生较强的抗药性，所以现在也越来越少使用土霉素了。
土霉素还可以作为制造多西环素等的主要原料。
由于本品与不同品种的四环素类抗生素之间有着相似的化学结构，所以容易产生交叉耐药[14][15]。
并且因为其产生的副作用较为严重,所以临床用药微乎其微。
1.2设计目标任务
年产5000吨（纯度：
99%）土霉素工厂设计
一、基础数据
设计年产量M=5000t/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=315d/a
1、发酵基础工艺参数
土霉素有184小时的发酵周期，10小时的辅助时间
发酵中罐有44小时的周期，4小时的辅助时间
发酵周期为35小时，辅助时间3小时
20%的接种比例，15%的液体损失率
在一个发酵周期内，需要往大罐中加入的全料量为：
32m3
在一个发酵周期内，需要往大罐中加入的稀料量为：
17m3
发酵液损失总计为总料液的15%
大罐通气量为2.0、中罐为1.5、小罐为0.65（每分钟内单位体积发酵液通入的空气的量）
龟裂链丝菌株培育时长为20小时至40小时,补一次氨氮的间隔时间为4小时,每次的补充量控制在10至15L,培养基的氨浓度控制在45mg/100ml以上:
培养基的主要成分见表1.1：
表1.1培养基的主要成分
2、提取基本工艺参数
表1.2提取基本工艺参数
3.土霉素提取工艺参数一览表：
表1.3土霉素提取工艺参数一览表
1.3本设计基本内容
1.3.1工艺流程设计
按照设计工作要求,在最初的设计阶段到最后的施工阶段，由于后期投入逐渐加深，随着各种相关专业相应工作任务的开展，对于不完善的地方加以修正，最后设计出一条合乎市场需要、满足客户要求并能获得丰厚利润的工厂。
1.3.2工艺计算
物料衡算:
根据年产5000吨土霉素计算出需要采购的的原材料以及辅料的用量，总结出发酵和提取两个操作阶段的工艺参数,最后列出物料衡算的总表。
热量衡算:
不要求
设备选择:
根据物料衡算及设备选型的计算结果来确定主要设备的数量。
发酵罐和种子罐的罐壁、封头、搅拌器的安装及相应的轴功率。
管道设计:
主要是设计发酵车间和提取车间里的管道。
1.3.3完成绘图:
总共要绘制4张图纸，包括工厂总平面布局图、带控制点的工艺流程图、车间设备布置图、主要设备装备图。
1.4原料与产品规格
本次土霉素工厂设计的主要原料是黄豆粉、工业淀粉、玉米浆等。
所设计的工厂应该和就近的生物原料厂确定合作联盟关系，确保原料的价格合理、质量有保障，并且交通运输成本较低、方便；产品的生产规格应该结合市场调研来做出相应的调整，熟悉近几年土霉素的生产概况以及销售量，大规模生产土霉素产品有利于工厂收益。
1.5供电
供电工程在生物工程工厂设计当中是不必不可少的一个环节。
（1）供电系统①.土霉素工厂是一个生物制药行业，这个特殊行业要求必须24小时连轴生产。
对电力要求十分严格，要保
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