КП.07-ТПМ-12 3 страница
Общий выход по активности: G45=(A18∙100%)/A2=(121.09∙106∙100%)/161,92·106 =74,7%.
Материальный баланс получения протосубтилина Г20х (расчет на 1 м3 культуральной жидкости)
7. Расчет и подбор оборудования
Исходные данные для расчета технологического оборудования
Расчет оборудования. Данные для расчета: 1. Объем производства (Q) –100 тонн/год 2. Количество рабочих дней в году ( - 330 дней 3. Выход препарата с 1 м3 культуральной жидкости (q) – 0.093 т/м3 Для расчета оборудования принимаем: коэффициент для заполнения смесителей отделения приготовления питательной среды и реакторов для обработки культуральной жидкости – 0.7; сборников фильтратов и концентратов – 0.8; ферментеров – 0.5; посевных аппаратов – 0.6. 1. Расчет основного оборудования 1.1. Производственные ферментеры 1.1.1. Объем производства препарата в сутки (Q1) Q1= т/сутки, Где Q – объем производства в год; - количество рабочих дней в году. 1.1.2. Необходимое количество культуральной жидкости в сутки (Q2) Q2= Q1/q=0,3/0,08=3,75 м3 Где Q1 – объем производства препарата в сутки q – выход препарата с 1 м3 культуральной жидкости. Для рассчитанного количества культуральной жидкости в сутки целесообразно выбрать ферментер фирмы “Нордон ”с механическим перемешиванием объемом 10 м3. При коэффициенте заполнения 0,5 в ферментер можно загрузить Q3 = 5 м3 среды. 1.1.3. Количество культуральной жидкости с одной ферментации при учете потерь во время ферментации (7,2%) составит: Q4=V*0.5*0.872 = 10*0.5*0.872= 4.36 м3, Где Q4 – количество культуральной жидкости с 1-ой ферментации; V – полный объем ферментера, м3; 0.5 – коэффициент заполнения; 0.872 – коэффициент, учитывающий выход культуральной жидкости с учетом 7,2% потерь. 1.1.4. Количество ферментаций в сутки (n): n= Q2/Q4=3.75/4.36=0,86 ферментаций где Q2 – необходимое количество культуральной жидкости в сутки; Q4 – количество культуральной жидкости с 1-ой ферментации. 1.1.5. Количество культуральной жидкости в год (Q5): Q5 = Q/q=100/0,08 =1250 м3 Где Q – объем производства препарата, т/год q – выход препарата с 1 м3культуральной жидкости, т/м3. 1.1.6. Продолжительность оборачиваемости 1 ферментера ( 1) Полный цикл работы одного ферментера складывается из следующих величин: Длительность ферментации –56ч; Слив К.Ж. – 2 ч; Мойка ферментера – 2 ч; Проверка ферментера на герметичность – 1.5 ч; Стерилизация ферментера – 2 ч; Заполнение ферментера питательной средой – 2 ч; Засев - 0.5 ч. Итого: 1=66 ч. 1.1.7. Количество рабочих часов в году ( 2): 2= *24 = 330*24 = 7920 ч, - количество рабочих дней в году. 1.1.8. Необходимое количество ферментеров (N): N= Q5* 1/ Q4* 2=1250*66/4.36*7920=2.38 ферментера Где Q5 – количество К.Ж. в год, м3 1 – продолжительность оборачиваемости ферментера, ч. 2 – количество рабочих часов в году, ч. 4 – количество к.ж. с 1-ой ферментации. Принимаем 3 ферментеров и 1 запасной. Итого: устанавливаем 4 ферментера. 2. Фильтрация культуральной жидкости: 2.1. На фильтрацию поступает Q2=3,75 м3/сутки. S= Q2/(G1* τ6)=3,75/(0,03*20)=6,25 м2. Принимаем фильтр БОК-10-2,6 с поверхностью фильтрации S= 10 м2 – 1 шт. и 1 запасной. Всего устанавливаем 2 фильтра. Габариты фильтрующей установки: барабан – d=2600 мм, l=1350 мм. Общий размер: l=3230 мм, Н=3000 мм, В=3370 мм. 2.2. Сборник фильтрата культуральной жидкости. Количество фильтрата (Q6) с учетом промывных вод (0.5) и потерь по объему 7,5%: Q6= (Q2+ Q2*0.5)*К=(3,75+3,75 *0.5)*0,7323 =4,2 м3. Выбираем сборник объемом 16 м3. 2.3. Количество реакторов с учетом коэффициента заполнения 0,8: n3=Q6/V2*Кз=4,2/(16*0,8)=0,33 Принимаем 1 сборник и один запасной. Всего 2 сборника объемом 10 м3. Габариты сборника Н=3720 мм,dнар=2600мм,подставка=1000мм 3. Концентрирование фильтрата методом ультрафильтрации: Количество фильтрата,поступающего на концентрирование: Q6=4,2 м3 Удельная производительность g=0.03 м3/м2ч. Время работы установки в сутки 7=20 ч. Кратность концентрирования nk=10 раз. 3.1. Сборник для ультраконцентрата (Q7): Q7= Q6/ nk=4,2/10=0,42 м3 Выбираем сборник для ультраконцентрата общим объемом 2 м3. Габариты: Н=3800 мм, d = 1500 мм, поверхность теплообмена = 6,5 м2. 3.2. Сборник для ультрафильтрата (Q8): Q8=Q6-Q7=4,2-0,42=3,78 м3. Выбираем сборник для ультраконцентрата общим объемом 16 м3. 3.3. Поверхность необходимая для концентрации(S1): S1= Q8/(g2* τ7)=3,78/(0,03*20)=6,3 м2 Выбираем установку поверхностью фильтрации S2= 35 м² Количество ультрафильтрационных установок: n4= S1\S2=6,3\35=0,2 Принимаем одну установку МР-70-2000Т с поверхностью фильтрации 35 м2 и одну запасную. Всего устанавливаем 2 установки. Техническая характеристика установки МР-70-2000Т: Производительность по пермеату, м3/сут до 24 Площадь поверхности мембран, м2 35 Рабочее давление, МПа 0,35 Установленная мощность, кВт/м2 110 Габаритные размеры, мм 4900х4200х2500 6.Стерилизация концентрата. Количество поступающего на стерилизацию концентрата – Q7=0,42 м3 Время работы установки – τ8=10 ч. Удельная производительность при стерилизации – g3= 0.05 м3/м2ч. 3.4. Поверхность для стерилизующей фильтрации (S3): S3= Q7/(g3* τ8)=0,42/(0,05*10)=0,84 м2 Выбираем установку с поверхностью фильтрации S4= 35 м2. 3.5. Количество стерилизующих установок: n5= S3/ S4=0,84/35=0,02 Принимаем 1 установку с поверхностью фильтрации 0,5 м2 и 1 запасную. Устанавливаем 2 аппарата для стерилизующей фильтрации. Габариты установки МР-70-2000Т: Площадь поверхности мембран, м2 35 Габаритные размеры, мм 4900х4200х2500 3.6. Сборник стерильного концентрата. Количество стерильного фильтрата (Q9) при 6,2% потерь: Q9=Q7*0.862=0,42*0.862=0,36м3. 3.7. Полный объем сборника (V4) при коэффициенте заполнения 0.8 должен быть: V4=Q9|/0,8=0,36/0,8=0,45 Принимаем 1 сборник объемом 2 м3 и 1 запасной. Устанавливаем 2 сборника. Габариты: Н = 3800 мм, d = 1500 мм, поверхность теплообмена = 6,5 м2. 4. Сушка концентрата. Количество концентрата поступающего на сушку Q9 –0,36м3 Содержание сухих веществ в концентрате с1 – 12% Содержание сухих веществ в готовом продукте с2 – 92% Время работы сушилки в сутки 9 – 20 ч. Количество испаренной влаги (Q14): Q10=Q9*(1-c1/c2)=0,36*(1-0,12/0,92)=0,38 Производительность сушилки по испаренной влаге (Q15): Q11= Q10/ 9=0,38/20=0,02т/час Выбираем сушилку марки СРЦ-4/50 производительностью по испаренной влаге 500 кг/ч. Габариты: Внутренний диаметр = 4000 мм Высота цилиндрической части = 4000 мм Рабочий объем = 50 м3. Устанавливаем сушилку и 1 запасную. Всего – 2 сушилки. 4.1. Количество высушенного препарата (Q12): Q12=Q9*c1/ с2 =0,36*0,12/0,92=0,047 т 5. Стандартизация препарата. Количество наполнителя (Qн): Qн= Q1- Q12=0,3-0,047=0,253 т. Всего на стандартизацию поступает: Q13=Q12+Qн=0,047+0,253=0,3 т. Время непосредственного смешения продуктов: τ10= ч. Время загрузки, разгрузки и ревизии смесителя – 3 часа. Оборачиваемость смесителя –1+3=4 ч. Устанавливаем 1 смеситель и 1 запасной. Всего – 2 смесителя. 6. Фасовка и упаковка. Суточная производительность по готовому продукту Q1 – 0.3 т = 300 кг. Фасовка препарата qф – 100 г в одну упаковку. Количество упаковок в сутки (nуп): nуп= уп/сутки. Выбираем и устанавливаем 1 упаковочную линию В6-ВРА производительностью 480 уп/час. Габариты установки: 6820х2370х3210 Расчет вспомогательного оборудования: 1. Расчет бункеров: 1.1. Бункер для приема готового препарата: Кол-во препарата в сутки- 303 кг. Объём бункера рассчитываем на 10-дневный сбор готового препарата. Плотность- 1100кг/м3. Полный объем бункера при коэффициенте заполнения 0,9: Vб= 303*10/(1100*0,9)=3,06 м3 Габариты: Vб= D2Hц/4+1/3 D2Hk/4= D2(Hц+Нк/3)/4 Где D – диаметр бункера, D = Нц/2; Нц – высота цилиндрической части бункера; Нк – высота конической части бункера, Нк=0,36325D. D3=Vб/1,57, решая уравнение получим: D = 1,95 м, Нц = 3,9 м, Нк = 0,71 м, Нобщ=4,61 м. Выбираем 1 цилиндрический бункер объемом Vб=5 м3 со следующими размерами: - общая высота Нобщ = 4,61 м; - диаметр D = 1,5 м; - высота цилиндрической части Нц=3,9 м; - высота конической части Нк=0,71 м. 1.2 Бункер для приема наполнителя: Количество наполнителя в сутки – 253 кг. Объем бункера рассчитываем на 10-ти дневный запас наполнителя. Плотность – 950 кг/м3. Полный объем бункера при коэффициенте заполнения 0,9: Vб=(253 10)/(950 0,9)=2,3 м3. Габариты: Vб= D2Hц/4+1/3 D2Hk/4= D2(Hц+Нк/3)/4 Где D – диаметр бункера, D = Нц/2; Нц – высота цилиндрической части бункера; Нк – высота конической части бункера, Нк=0,36325D. D3=Vб/1,57, решая уравнение получим: D = 1,2 м, Нц = 2,4 м, Нк = 0,44 м, Нобщ=2,84 м. Выбираем 1 цилиндрический бункер объемом Vб=5 м3 со следующими размерами: - общая высота Нобщ = 4,61м; - диаметр D = 1,5 м; - высота цилиндрической части Нц=3,9м; - высота конической части Нк=0,71 м. 2. Расчет насосов: 2.1 Насос для подачи КЖ на фильтр: Количество КЖ, поступающей на фильтрацию в сутки – Q = 3,75 м3 (так как фильтрация КЖ продолжается в течение 20 часов, то Q’=0,1875 м3/час). Выбираем центробежный насос ХМ 2/25 производительностью 2 м3/час. 2.2 Насос для подачи фильтрперлита на фильтр: Количество фильтрперлита, поступающего на фильтрацию в сутки – Q = 2,6 м3 (так как фильтрация КЖ продолжается в течение 20 часов, то Q’=0,13 м3/час). Выбираем центробежный насос ХМ 2/25 производительностью 2 м3/час. 2.3 Насос для подачи фильтрата в циркуляционную емкость: Количество фильтрата, поступающего в сборник в сутки – Q = 1,42 м3 (так как фильтрация КЖ продолжается в течение 20 часов, то Q’=0,1 м3/час). Выбираем центробежный насос ХМ 2/25 производительностью 2 м3/час. 2.4 Насос для подачи фильтрата на ультрафильтрацию: Количество фильтрата, поступающего в сборник в сутки – Q = 1,42 м3 (так как фильтрация КЖ продолжается в течение 20 часов, то Q’=0,1 м3/час). Выбираем центробежный насос ХМ 2/25 производительностью 2 м3/час. 2.5 Насос для подачи ультраконцентрата в сборник: Количество ультраконцентрата, поступающего в сборник в сутки – Q = 1,42 м3 (так как фильтрация КЖ продолжается в течение 10 часов, то Q’=0,14 м3/час). Выбираем центробежный насос ХМ 2/25 производительностью 2 м3/час. 2.6 Насос для подачи ультраконцентрата на стерилизующую фильтрацию: Количество ультраконцентрата, поступающего на стерилизующую фильтрацию в сутки – Q = 1,42 м3 (так как фильтрация КЖ продолжается в течение 10 часов, то Q’=0,14 м3 л/час). Выбираем центробежный насос ХМ 2/25 производительностью 2 м3/час. 2.6 Насос для подачи стерильного концентрата на распылительную сушилку: Количество стерильного концентрата, поступающего на сушку в сутки – Q = 1,4 м3 (так как фильтрация КЖ продолжается в течение 20 часов, то Q’=0,07 м3/час). Выбираем центробежный насос ХМ 2/25 производительностью 2 м3/час. 3. Расчет реакторов: 3.1 Реактор для приготовления суспензии фильтрперлита: Слой суспензии наносится на фильтр, площадью 10 м2, толщиной 1 мм. Т.е. объем 2% суспензии фильтрперлита, необходимый для процесса фильтрации, будет равен 10 0,001=0,01 м3=10 л на 1 м3 КЖ, т.е. необходимо Q = 10 0,01=0,1 м3. Габариты: Реактор V=1 м3 Н = 3800 мм, d = 1100 мм, поверхность теплообмена = 4,5 м2. 1. Расчет оборудования для переработки биомассы: 4.1 Бункер для приема биомассы. Количество биомассы с влажностью 85% в сутки: Q1 = 5,9+2,4-8,2= 0,4 м3. Плотность биомассы – 1200 кг/м3. Полный объем бункера при коэффициенте заполнения 0,7: Vб=0,4 1200=480 кг. Полный объем бункера при коэффициенте заполнения 0,7: Vб=0,4/0,7=0,6м3. Выбираем 1 цилиндрический бункер объемом Vб = 1 м3 со следующими размерами: Нобщ=1,16м, D=0,49м, Нц=98м, Нк=0,18м. 4.2. Двухвальцовая сушилка: Биомассу необходимо высушить до влажности =10%. Количество испаренной влаги: Q2=Q1 (1-C1/C2)=126,8 (1-15/85)=104,5 кг, Где С1 и С2 – содержание сухих веществ во влажной и высушенной биомассе соответственно. Производительность сушилки, работающей 20 часов в сутки, по испаренной влаге: q=Q2/t=105,6/20=5,3кг/час. Выбираем и устанавливаем двухвальцовую сушилку СДА 800/2000П производительностью по испаренной влаге 66 кг/час. Габаритные размеры (мм): 5015х2490х1950 4.3 Бункер для приема высушенной биомассы: Количество высушенной биомассы в сутки: Q3= Q1-Q2=126,8-104,5=22,2 кг Плотность высушенной биомассы – 1800 кг/м3. Полный объем бункера при коэффициенте заполнения 0,7: Vб=22,2* 1,2/(1800 0,7)=0,1 м3 Кзап=1,2 Габариты: Vб= D2Hц/4+1/3 D2Hk/4= D2(Hц+Нк/3)/4 Где D – диаметр бункера, D = Нц/2; Нц – высота цилиндрической части бункера; Нк – высота конической части бункера, Нк=0,36325D. D3=Vб/1,57, решая уравнение получим: D = 0,41 м, Нц = 0,82 м, Нк = 0,14 м, Нобщ=0,96 м. Выбираем 1 цилиндрический бункер объемом Vб=0,1 м3. 4.4 Линия для фасовки и упаковки биомассы: Биомасса пакуется по qф=100 г в одну упаковку. Выбираем и устанавливаем 1 дозатор ДК-20, масса порций дозирования которого 5-20 кг. Количество упаковок в сутки – Nу=Q4/qф=21,2/5=4,24. Выбираем и устанавливаем 1 упаковочную линию В6-ВФА производительностью 95-120 упаковок в сутки. Габариты: 4630х2655х35
8. Спецификация оборудования
9. Строительная часть
|