年产200吨盐酸林克霉素车间的工艺设计

    目：  年产200吨盐酸林克霉素车间的工艺设计  专    业：                制药工程                班    级：                                        姓    名：                              学    号：                                  指导老师：                                  目录 一、概述………………………………………………………………3   1.1 设计任务…………………………………………………………3   1.2 生产工艺选择和工艺设计…………………………………… 3 1.3 设计意义…………………………………………………………6   1.4 设计可行性………………………………………………………6 二、总的平面设计……………………………………………………7 三、工艺流程…………………………………………………………8 四、物料衡算…………………………………………………………9 4.1 物料衡算说明 ……………………………………………… 9 4.2 物料衡算………………………………………………………9 五、热量衡算……………………………………………………… 11 5.1 热量衡算说明………………………………………………………11 5.2 热量衡算…………………………………………………………11 六、反应设备…………………………………………………………13 七、车间布置图………………………………………………………14 年产200吨林可霉素的车间工艺设计 一、 概述 1.1 设计任务 1.1.1 产品名称及产量 盐酸林可霉素：200吨/年 1.1.2 年工作日及生产班制 年工作日：300天/年 生产班制：三班/天 1.2 生产工艺选择和工艺流程设计 1.2.1 生产工艺选择 本项目设计产品生产工艺资料由建设单位提供。工艺资料包括各步反应化学方程式、原辅料配比、操作条件、操作周期、各步收率及原辅料、中间体、成品等物化性质等等。 生产工艺介绍： （一）生产方法 盐酸林可霉素生产采用发酵法，经过发酵、提取等生物、物理过程生产盐酸林可霉素产品。（只进行发酵车间的车间，提取车间不做要求） （二）工艺过程及工序划分 发酵车间分三个工段，即三级发酵岗位。 1.2.1 工艺流程设计 1.2.1.1 工艺流程概述 1.2.2  岗位及操作 1.2.2.1  酶化岗位 1．液化罐加水3.25t，开搅拌，空气搅拌，投淀粉6.5t； 2．用30%NaOH调pH至6.0~6.5，投入淀粉酶8㎏； 3．升温，开直接进气阀，当温度升至70℃时，保温1h; 4．升温至90 ℃，保温2h 5．打料，经喷淋器降温至60 ℃，打料入糖化罐； 6． 用36%HCL调pH至4.0-4.5。加糖化酶8 ㎏，保温60℃16-20h; 7．用NaOH调pH至5.0，准备开泵打料； 8．先关糖消毒罐空气保压阀，再开主排气阀，使罐压降至0； 9．开消毒罐打料阀，打完后立即关泵； 10．开罐底蒸汽阀，开取样口蒸汽阀，再开直接蒸汽阀，开物料管蒸汽阀； 11．温度升至120℃（1 ㎏/㎝ 2）维持30 分钟，降温至30℃，取样送检， 含糖量39%~40%为合格，然后至糖计量罐。 1.2.2.2  消毒岗位 A、 氨水消毒 1．打开真空泵。对氨消毒罐进行排空，通入适当的水（2/3）； 2．开蒸汽阀，升温至120℃，保持30分钟； 3．开喷淋降温至30℃； 4．通入液氨，氨与水的体积比为1：2； 5．开出料阀，将罐中氨水压至计量罐。 B、硫酸铵消毒罐 将约1T 硫酸铵，4.5T 水加入到硫酸铵消毒罐中，其中硫酸铵含量约为20~25%，通蒸汽升温至120℃，压力为0.2MPa 左右，消毒约0.5 小时后，关蒸汽阀，开空气阀，使压力保持为0.2MPa,避免与其它物质滋生，同时往夹套中通冷水，冷却至30℃后送入硫铵计量罐中。 C、黄豆油消毒 1．打开真空泵，对油消毒罐进行排空； 2．打开进料阀，利用真空抽出油桶中的油至消毒罐中，约1~2h; 3．通入水蒸汽加热至130℃，保温1h，并打开保压阀，保持压力在0.2MPa; 4．开喷淋水，对罐降温，并停止通蒸汽，约1h后，温度降至30℃； 5．开出料阀门，将油压至计量罐中。 1.2.2.3  发酵岗位 A、一级发酵（小罐发酵） 1．向小罐里投入按比例配好的混合原料（淀粉、豆粉、葡萄糖、KH2PO4、碱 液）1~1.2T； 2．通入120~130℃的蒸汽对管道小罐，原料消毒30min; 3．通水冷却降温至30℃，通入空气控制压力在0.02MPa,，菌种培养48h; 4．培养好的菌种压至中罐，清洗管道，排污，排夹套中的冷却水。 B、二级发酵 先加营养液3~3.5T，开搅拌，加水2~3min(约1T)，通蒸汽加热至120℃，保温，保持压力为1.2~1.4MPa,消毒30min，通入冷却水降温至30℃，加菌种1.5~2T，采用机械搅拌与空气搅拌的混合搅拌，保持罐内压力为0.02MPa,温度为30℃，培养24h，送入大罐。 C、三级发酵 1．打开人孔，加入培养基（基础料）[ Ph7.5~8.0],加CaCO3缓冲剂稳定p H值。 2．补糖（碳源）[30%，已消毒]，使达到2.5T； 3．开蒸汽阀，消毒30min（P=0.1~0.11MPa，T=120℃），降温至30℃以下移 种，将二级发酵后的培养基打料进三级发酵罐，使体积达到7T左右； 4．通常一批料加黄豆油（含量40%）5㎏，加硫铵（N源）1T左右，氨水（35%） 约100㎏，pH控制在6.5~7.0，氨水还有抑菌作用，防止染菌。氨水的进料管应 单独使用；    5．物料发酵时，生化反应和机械搅拌均产生一定热量，需通过蛇管冷却降 温，使罐内温度维持在30℃，降温水分两种：当外界气温较低时，直接用常温 水，当气温较高时，使用10℃的冷却水； 6．三级发酵周期通常为180~210h,0~45h，P=0.04MPa；45~140h，P=0.02MPa； 140~210h,P=0.04MPa； 7．本岗位为半连续性操作，在发酵过程中放料称为带放。通常第4 天开始 带放，第一次5~6t，之后每10天一次带放，带放量逐次减少。通常第一批待放 15t，待放物料需取样送检。 1.2.3、盐酸林可霉素设计条件 给定任务：年产量200吨盐酸林可霉素的车间工艺设计 工作日：300天/年 收率：总收率0.6% 盐酸林可霉素中含有游离林可霉素的百分含量为：82.5% 每千克盐酸林可霉素中含有0.842十亿个单位的林可霉素 以天计算、物料单位为kg 1.3  设计意义 1.3.1 林可霉素的生产现状和工艺 目前我国各生产厂家所采用的林可霉素提炼生产工艺主要是丁醇萃取法，此工艺是由美国人于1963年提出的，并取得专利。其核心是丁醇从发醇液中萃取林可霉素，经多次浓缩、脱色，最后结晶得到粗晶体。也有的工艺在萃取后利用盐酸进生反萃取，再进行脱色，最后用丙酮直接结晶得到精品。 1.3.2 本工艺流程设计的优点 本工艺至今仍是使用最广泛的生产林可霉素的方法，此法存在着以下优点： ﹙1﹚本工艺采用生物发酵制备方法，比化学制备法的设备简单，耗能小， ﹙2﹚丁醇对环境污染小，且易回收； ﹙3﹚结晶过程中所使用的丙酮易挥发，容易除去，使产品易于除杂。 1.4  设计可行性 本工艺生产盐酸林可霉素采用发酵法，经过发酵、提取等生物、物理过程生产盐酸林可霉素产品。此方法简单，原料价廉易得，温度要求不高，容易控制，废弃物少，容易处理，经济效益较高。 二、 总的平面设计 见附图 三、 工艺流程 见附图 四、 物料衡算 4.1 物料衡算说明 4.1.1 物料衡算达式 物料衡算的基础是物质的质量守恒定律，即输入一个系统的全部物料量必等于输出的全部物料量，再加上过程中的损失量和在系统中的积累量。 式中 —输入物料量总和；     —输出物料量总和；     —物料损失量总和； —物料积累量总和。 4.2 物料衡算 空气湿度： 式中 —空气相对湿度； —水的饱和蒸汽压。 通入压缩空气流： 式中 —装料系数； —发酵液平均体积； —发酵时间； —发酵液密度。 排气所损失的量： 4.2.1 一级发酵 根据以上，可得通气损失量 基础料（kg）：葡萄糖139.1，玉米浆195.85，淀粉59.35，黄豆饼粉111.86， 硝酸钠13.92，硫酸铵7.85，碳酸钙27.70，豆油11.78，磷酸二氢钾0.73， 消泡剂3.93，硅油3.14，水4133.19。 4.2.2 二级发酵 根据以上公式，可得通气损失量 基础料（kg）：：葡萄糖632.345，玉米浆783.43，淀粉247.275，黄豆饼粉266.9， 硝酸钠11.589，硫酸铵27.475，碳酸钙92.316，豆油35.325，硝酸铵27.338， 消泡剂11.775，水17934.0。 4.2.3 三级发酵 根据以上公式，可得通气损失量 基础料（kg）：液化糖10465.03，玉米浆1491.5，淀粉1177.5，黄豆饼粉 3061.5，硝酸钠906.68，硫酸铵368.95，碳酸钙863.5，豆油302.23，磷酸二 氢钾25.51,硝酸铵302.23，消泡剂35.325，硅油58.875,氯化钠690.8，水 70526.36。硝酸补料（kg）：液化糖73459.34，硫酸铵23550，氨水1059.75。 五、 热量衡算 5.1 热量衡算说明 热量衡算的主要依据是能量守恒定律。在无轴功的条件下，进入系统的热量与离开系统的热量相互平衡。 其热量衡算表达式为： 式中  —物料进入设备带到设备中的热量； —由加热到(冷却剂)传给设备和物料的热量（加热时取正值，冷却时取负值）； —过程的热效应，它分为两类，即化学反应热效应和状态变化热效应； —物料从设备离开所带走的热量； —消耗于加热(冷却)设备和各个部件上的热量； —设备向四周散失的热量。 通过上式可以计算出，由进而可计算出加热剂或冷却剂的消耗量。 5.2 热量衡算 5.2.1 一级发酵 损失的热量 带入数据，可得 5.2.2 二级发酵 损失的热量 代入数据，可得 5.2.3 三级发酵 损失的热量 代入数据，可得 六、 反应设备 见附图 七、车间布置图 见附图