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抗生素發(fā)酵罐設計分析

文檔作者：段亞平王春海文檔來源：哈藥集團制藥總廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年02月06日
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2002-2019 Aspose Pty Ltd
解決方案
工藝/工裝/模具/診/相測/維格/改造 OLUTION
抗生素發(fā)酵罐設計分析
段亞平,王春海
(哈藥集團制藥總廠,哈爾濱150086)
摘要:就抗生素發(fā)酵罐設計中最重要的技術問題進行分析,并進行了優(yōu)化設計。重點分析了空氣分布裝置、擋板、攪拌
器轉速等。
關鍵詞:發(fā)酵罐:空氣分布裝置:擋板轉速
中圖分類號:TH49
文獻標識碼:A
文章編號:1002-2333(2010)06-0141-02
隨著制藥行業(yè)的不斷擴大生產(chǎn),抗生素發(fā)酵罐日趨
當擋板數(shù)z增多也不會改善攪拌效果時,稱為全擋
大型化?？股匕l(fā)酵罐屬于攪拌反應器,主要由攪拌裝板化。全擋板化條件與擋板的寬度和數(shù)目有關
置、軸封、罐體和加熱裝置及附件組成。據(jù)統(tǒng)計,抗生素生
(WD)2=0.352
產(chǎn)過程中,用于機械式攪拌所消耗的能源占發(fā)酵總過程式中:W-擋板寬度;D-反應器內徑;z-檔板數(shù)量。
的50%左右。在競爭激烈的抗生素市場上,如何改造老全擋板化條件的攪拌效果最好,而攪拌功率最大功
抗生素發(fā)酵罐,設計開發(fā)新型節(jié)能抗生素發(fā)酵罐,無疑對率消耗會因此增加50%至4~5倍。實踐證明,寬度為罐內
降低成本、增加效益具有重要的意義。實踐證明,在有良徑1/10的4塊均布擋板一般足夠用。
好的氣液接觸和固液混合性能,使物質傳遞、氣體交換3攪拌器轉速
能有效地進行的前提下,抗生素發(fā)酵應盡量減少機械攪在生產(chǎn)抗生素的發(fā)酵罐內設置攪拌的目的是有利于
拌過程和通氣過程所消耗的能源。本文主要對空氣分液體本身、液固和氣液間的混合及熱量的傳遞,消除局部
布裝置、擋板、攪拌器轉速的設計進行分析。
過熱反應,防止大量副產(chǎn)物的生成,尤其對氧的溶解有重
1空氣分布裝置設計
要作用。因為它可以加強氣-液的湍動,增加氣液接觸面
抗生素發(fā)酵罐通入無菌空氣的目的是使發(fā)酵液維持積和延長氣-液接觸時間并且攪拌器葉片和氣泡相撞
一定的溶解氧,因為在好氧發(fā)酵生產(chǎn)中,好氧微生物的呼時的阻力比均相液體的相撞時的阻力低,因而通氣攪拌
吸和代謝活動離不開氧氣,所以通入無菌空氣能夠加強的功率N要比均相液體的功率N低。
兩種形式:(1)單根進氣管,深入到罐底。(2)由一根直徑氧由氣相擴散到細胞內部的途徑:氣泡中的氧分子
菌體代謝,避免造成染菌。常用的抗生素發(fā)酵罐進氣管有
通過液膜
氣液界面液體主流
向周膜的膜擴
液體細胞界面
為25~50mm的管子制成,下部彎曲成環(huán)狀或長方形,在擴散
底面的彎曲部分則鉆有3-8mm的小孔,即鼓泡器。
→細胞內部。
抗生素發(fā)酵罐的進氣比約為1:0.8~1.1。發(fā)酵罐容積
生產(chǎn)實踐證明,微生物呼吸強度Q隨著機械攪拌轉
的大小也影響進氣量的確定,因為發(fā)酵罐的容積大,氣速的增加和培養(yǎng)液中溶解氧濃度的增加而增大。在抗
中氧的利用率就高,容積小的利用率就低,因此對于同生素發(fā)酵過程中,由于氣泡的大小及在液體中的上升速
的發(fā)酵罐應選擇不同形式和結構的進氣管。實際生產(chǎn)中度與氧傳遞有密切關系,所以希望氣泡直徑d盡量小、
發(fā)現(xiàn),對于較大容積的發(fā)酵罐,配鉆有3-8mm的小孔鼓氣泡個數(shù)盡量多,氣液比表面積最大化來提高溶解
泡器的孔常常被物料堵住,造成空氣分布不均勻,有時會氧的濃度。
造成染菌,給企業(yè)帶來巨大損失,而且這種形式攪拌效率d=103ly(p/)+9×10
低。所以盡量避免用這種結構,直接用較大的進氣管就不式中:-液體的表面張力,kg/m;y-液體的重度,kg/m3;
存在上述問題例如120噸發(fā)酵罐在底部設有219的進P/-單位體積液體所消耗的通氣條件下的攪拌功率,
氣管效果就很好。而小型發(fā)酵罐如6噸發(fā)酵罐用5進kW/m3;-氣液混合物中氣泡的體積分率
氣管就能較好地分布空氣。
可見,對于一特定的發(fā)酵罐而言,發(fā)酵過程中其培養(yǎng)
2擋板
液是一定的,要想減小d只能增加PV的值,也就是增
為了消除湍流狀態(tài)時的“圓柱狀回轉區(qū)”和“打旋現(xiàn)大攪拌功率。當雷諾準數(shù)Re>10時,液體流動呈湍動狀
象”,可在發(fā)酵罐內安設擋板。擋板作用:(1)將切向流變態(tài),攪拌功率可表示為:N=k2pn3d
為軸向和徑向流動,對于罐體內液體的主體對流擴散,軸式中;N-攪拌功率,W;k2-常數(shù);p-液體密度,kg/m3
向和徑向流動都是有效的。(2)增大被攪動液體的湍動程d攪拌器直徑,m。
度,從而改變攪拌效果。
由上式可以看出,攪拌功率N分別與攪拌器轉速n
機械工程師2010年第6期141
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解決方案
 SOLUTON藝/工裝/模具/斷/檢測/維修/改造
雙背壓凝汽器抽真空系統(tǒng)分析及改進措施
林秋宇,修亞男,華夏,王旭
(哈爾濱汽輪機廠輔機工程有限公司,哈爾濱50090)
摘要:凝汽器真空一直是困擾機組經(jīng)濟運行的重要因素之一,對機組的經(jīng)濟性影響較大,文結合近年來運行的雙背壓
凝汽器的抽真空系統(tǒng),找出影響機組真空的關鍵因素,并提出了具體改進措施,從而提高機組的經(jīng)濟運行能力。
關鍵詞:凝汽器;雙背壓;壓差;真空度;抽真空
中圖分類號:TK264.1文獻標識碼:A
文章編號:1002-2333(2010)06-0142-03
1前言
量、負荷三者共同決定的,冬季和夏季本就該有所不同,節(jié)
目前國內雙背壓機組抽真空系統(tǒng)基本相同,具體的布流孔板不能適應這種工況的變化。
置為:每個凝汽器布置有數(shù)個空氣抽出區(qū),空氣抽出區(qū)各2凝汽器的校核分析
有一根抽空氣管匯流至相應凝汽器抽空氣管道抽出。雙背
基于美國HEI表面式凝汽器標準,針對于國內某機
壓凝汽器共4支抽空氣管道,高背壓凝汽器內的抽空氣管組凝汽器進行分析計算(見表1),計算對應機組的額
道穿過高背壓凝汽器分別進入低背壓凝汽器內,與低背壓定、夏秋季和冬春季三種工況。
凝汽器內的抽空氣管道相連接,由低背壓凝汽器引出兩根
表1凝汽器不同清潔系數(shù)時熱力性能參數(shù)
抽氣管道至真空泵入口母管(見圖1)。絕大部分機組高、低
額定工況夏秋工況冬春工況
壓凝汽器抽空氣聯(lián)絡管上安裝有節(jié)流孔板,可能由于節(jié)流清潔系數(shù)
0.850.800.850.800.850.80
孔板孔徑存在問題或者沒有安裝節(jié)流孔板,高壓凝汽器發(fā)
進水溫度/℃20.020.033.033.010.010.0
生“欠抽”或者“過抽”現(xiàn)象,因此凝汽器真空度和高、低壓低溫升C4.454454.64.66.036.0
凝汽器壓差達不到設計值。說明高、低壓凝汽器聯(lián)絡管的
凝傳熱端差C5.756.215315.7478843
這種串抽方式存在不合理,同時節(jié)流孔板在運行中是無法排汽溫度30230.66291334238324
調節(jié)的,而高、低壓凝汽器的壓差是由循環(huán)水溫、循環(huán)水
壓力kP4.294.408.608.792.953.06
進水溫度/℃24.4524.4537.637.616.0316.02
高溫升
4.434.434.584.586.06.0
傳熱端差/5.445.885.155.586.7372
高壓缸中壓缸
低壓缸1
低加缸Ⅱ
器排汽溫度343234.767347.7628.75293
低壓凝汽器高壓凝汽器
壓力/kPa
5.415.5510.8011.033954.07
等效壓力
4854.9759.799
高、低側壓差
1.121.152.22.221.01.01
真空泵入口母管
通過對高、低壓凝汽器的循環(huán)冷卻水溫升、傳熱端
差、凝汽器壓力的分析可知:
(1)在額定設計工況下,高、低壓凝汽器的壓力分別為
圖1
5.41kPa和4.29kPa,平均背壓為4.85kPa,壓差為1.12kPa
和攪拌器d的三次方和五次方成正比。發(fā)酵罐的攪拌功率將明顯下降,而攪拌性能并不受影響。
由于發(fā)酵罐的長徑比較大,一般都設置
通過以上設計理論進行設計的120m3發(fā)酵罐,在投
多層攪拌器。攪拌器的直徑為d=D3產(chǎn)后獲得良好效果,節(jié)電達35%以上
(D-罐內徑)?？諝庠诎l(fā)酵罐底進入,形
參考文獻]
成了氣液兩相區(qū),第一層攪拌主要是起(1]俞俊棠抗生素生產(chǎn)設備[M]北京:化學工業(yè)出版社,1982
細化氣泡的作用,其余的主要起到加強[2聶清德化工設備設計[M]北京:化學工業(yè)出版社9
氣液之間的混合及湍動。所以可以適當[3]徐時藥廠反應設備及車間工藝設計[M北京:化學工業(yè)出
版社,1985
(編輯啟迪)
加強第一層攪拌強度,而其他攪拌器的
圖1
直徑不按第一層的設計(如圖1)。實踐作者簡介段亞平(1976-),女,工程師,主要從事壓力容器設計
證明,適當減小其余各層攪拌器的直徑,降低整體轉速則收稿日期2010-03-16
142機械工程師2010年第6期

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