发酵罐的选择与计算.docVIP

4.1.2.1发酵罐个数的确定 年产1000吨琥珀酸,全年的生产天数为330天，则每天产1000/330 3.03吨，需要发酵液的体积为： 28*3.03 84.84 m^3 发酵罐的填充系数φ 70%；则每天总共有发酵罐的体积为V0 发酵周期为48小时，生产周期为80小时 发酵罐个数的确定：现选取公称体积为100m3的发酵罐，总体积为118m3 取公称体积100m3 发酵罐4个，其中1个留作备用。 实际产量验算： 富裕量 能够满足生产需要。 4.1.2.2主要尺寸的计算 公称容积，是指罐的圆柱部分和底封头容积之和。并圆整为整数：上封头因无法装液，一般不计入容积。 罐的全容积，是指罐的圆柱部分和两封头容积之和。 1 罐径与罐体高度 现在按公称容积100m3，全罐的体积为：118m3，取高径比为H：D 2，封头与圆柱罐体的焊接处的直边高度不纳入体积，则： 根据圆柱体体积与椭圆的体积计算公式有： 解方程得： 直径计算出来后，应将其值圆整到接近的公称直径系数[12]，查吴思方的《生物工程工厂设计概论》2007年版，附表25（281）通用式发酵罐系列尺寸表，则D取4.0, H 2D 2×4.0＝8.0 m 查阅文献，当公称直径D为4.0m时，标准椭圆封头的曲面高度H为D/4，即1.0m，焊接处的直边高度h为0.05 则总深度为： 封头容积 ： V封 圆柱部分容积： 两者之和为全容积 则设计的发酵罐其尺寸符合要求，能够满足生产工艺的需要。 2 搅拌器的设计 由于琥珀酸发酵过程有中间补料操作，对混合要求较高，因此采用六弯叶涡轮搅拌器。六弯叶涡轮式搅拌器已标准化，称为标准型搅拌器；搅动液体的循环量大，搅拌功率消耗也大，根据搅拌器型式及主要参数HG/T2123-1991标准，知100m3发酵罐采用6-6-6弯叶式搅拌叶，搅拌器：六弯叶涡轮搅拌器,Di:di:L:B 20:15:5:4，搅拌器直径：Di D/3 搅拌器直径：Di （取1.4m） 叶宽：B 弧长： 底距 盘径 叶距Y D 1.4 m 叶弦长L 0.25Di 0.25×1.4 0.35 m 弯叶板厚δ 14 mm 相邻搅拌叶轮间距S 2Di 2.8 m 取两档搅拌，转速可以50立方米罐的现有数据比例求得，已有数据：搅拌直径D11.05m,转速N1110r/min,以P0/V为基准求得 3 搅拌功率的计算 琥珀酸的发酵液为低浓度醪液，可视为牛顿液体，依据化工工艺设计手册用修正的迈凯尔公式求得。 设计参数：醪液密度ρ 1050kg/m3 醪液粘度μ 1.3×10-3N·s/m2 搅拌器直径D 14m 搅拌器转速N 90/60 1.5 r/s I计算Re 可见把L-精氨酸发酵液视为牛顿液体是正确的，为湍流，则搅拌功率准数Np 4.7 II由Np可以算出不通气时发酵罐搅拌轴功率P0： 因为搅拌轴有两档搅拌叶，所以搅拌轴总功率P为2P0 179.2（kw ш 电动机的功率 采用三角带传动η1 0.92；滚动轴承η2 0.99，滑动轴承η3 0.98；端面密封增加功率为1%[7]；代入公式数值得 查手册选取电机110kw一台。 4.1.2.3设备材料的选择 考虑压力，温度，腐蚀因素，选择罐体材料和封头材料，封头结构、与罐体连接方式.琥珀酸发酵是在pH7.0中性环境中进行的，对罐体不会有太大腐蚀，所以罐体和封头都使用A3钢为材料，以降低费用，封头设计为标准椭圆封头，因D 500mm，所以采用双面缝焊接的方式与罐体连接。 I发酵罐壁厚 计算法确定发酵罐的壁厚S1 式中，P——设计压力，取最高工作压力的1.05倍，P 0.4Mpa D内——发酵罐内径，D 4000mm [σ]——A3钢的许用应力，【σ】 127Mpa φ焊缝系数，其范围为：0.5至1，现取φ 0.9 C——壁厚附加量，C C1+C2+C3 C1——钢板负偏差，取C1 0.8mm C2——为腐蚀欲量，取C2 2mm C3——加工减薄量，取C3 0，代入上式得 C C1+C2+C3 0.8+2+0 2.8mm 0.28cm S1 0.4*400/ 2*127*0.9-0.4 +0.28 1.18cm 1.18mm 选用12mm厚A3钢板制作，查《生物工程工厂设计概论》附录表17知，直径5000mm，厚度12mm，高10m，每米高重约为：1186kg，则G筒 1186×8 9488 kg 。 II封头壁厚计算：标准椭圆封头的厚度计算公式如下： 式中，P 0.4Mpa，D 5000mm，[σ] 127Mpa，C1 0.08cm，C2 0.2cm，C3 0.1cm C C1+C2+C3 0.38cm 代入上式，得 S2 0.4*400/ 2*127*0.9-0.4 +0.38 1.28cm 12.8mm 查附表18圆整