400吨年L谷氨酰胺生产工艺的设计毕业设计说明书.doc

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1、学号： 10439119常 州 大 学毕业设计说明书（2014届）题 目 400吨/年L-谷氨酰胺生产工艺的设计 学 生 蒋宏伟 学 院 制药与生命科学学院 专业班级 生工101 校内指导教师 王利群 专业技术职务 副教授 二一四年六月摘要年产400吨L-谷氨酰胺生产工艺的设计摘要：L-谷氨酰胺是构成人体蛋白质所必需的20种氨基酸之一。作为体内游离氨基酸中含量最丰富的条件氨基酸，L-谷氨酰胺主要储存在脑、骨骼肌和血液中，且具有很广泛的生理作用。比较目前国际国内各种L-谷氨酰胺生产方法和工艺流程之后，我们选择黄色短杆菌ATCC14067SGR突变株发酵生成L-谷氨酰胺，发酵液经絮凝和过滤后，进入

2、活性炭柱脱色，接着进行第一次浓缩结晶，晶体溶解后进行电渗析脱盐，再利用D330树脂进行离子交换，洗脱液输送至浓缩结晶罐中，进行第二次浓缩结晶，通过过滤得到晶体，晶体干燥后得到L-谷氨酰胺成品，总提取率为73%。 本设计在查阅大量资料的基础上，进行了工艺物料计算、能量衡算、设备选型、管道计算、投资估算及经济分析，结果表明总投资为1999.32万元，投资回收期为3.41年。在此基础上，还绘制了物料流程图、带控制点工艺流程图、车间平面布置图和主要设备条件图。关键词 ：L-谷氨酰胺；发酵法；工艺设计；经济分析The design of 400T/a L-glutamine production pro

3、cessAbstract: L-glutamine is one of the 20 essential amino acids in constituting human proteins. As the most abundant essential amino acids of free amino acids in human body, L-glutamine is mainly stored in the brain, skeletal muscles, blood and it has a wide range of physiological effects. After co

4、mparing the current international and domestic L-glutamine producing methods and processes, a mutant strain of Brebvibacterium (Brebvibacterium ATCC14067SGR) was chosen to fermente L-glutamine.After flocculation and filtration, fermentation broth was transport into active carbon column to decolor, t

5、hen the eluent was processed by concentration and crystallization for the first time. After the crystals dissolved, electrodialysis desalinization was carried out. the reaction fluid was absorbed by ion exchange resin D330. Then the eluent with L-glutamine was transported to the concentration crysta

6、l tank for the second concentration and crystallization. Filter to get crystals, dry, get finished product L-valine.The overall yield is 73%.In this paper, the material balance, the energy balance, equipment selection,pipeline calculation,investment estimate and economic analysis were conducted base

7、d on a large number of documents and papers about L-valine production. The financial analysis and evaluation indicated that the total investment is RMB 19.9932 million yuan and the investment returm period is 3.41 years. Based on above calculation and analysis, a material flow chart, a process chart

8、 with control points, a floor plan of workshop and a installation of major equipment were drawn.Key words: L-glutamine; Fermentation; Process Design; Economic AnalysisI目录1 总论11.1 设计依据11.2 设计地区的自然条件11.2.1 地貌、地质11.2.2 水位21.2.3 气候21.3 生产方法，流程特点，技术的先进性和经济合理性21.3.1 生产方法21.3.2 流程特点31.3.3 技术的先进性和经济合理性41.4

9、车间的组成51.5 生产制度51.6 车间内水电汽气等公用工程，辅助工程需要量51.7 经济分析主要结论52 文献评述62.1 简史概述62.2 工业生产方法的选择和论证62.2.1 化学合成法62.2.2 酶促合成法72.2.3 发酵法72.3 产品的发展前景83 工艺叙述部分83.1 设计的生产方法及生产流程的选择与论证83.1.1 生产菌种的选择与论证93.1.2 分离纯化工艺的选择与论证93.2 本设计工艺生产方法简述93.3 原料，产品，副产品的技术条件104 原材料，动力（水、电、汽、气等）消耗定额及消耗量114.1 原材料消耗定额及消耗量表114.2 动力（水、电、汽、气）消耗定

10、额及消耗量125 定员126 环境保护及职业安全卫生136.1 三废排放和处理方法136.1.1 废渣处理136.1.2 废气处理146.1.3 废水处理166.2 安全技术176.3 建筑措施及设备布置186.4 电器设备196.5 工艺控制措施196.6 其他管理措施及通风设施196.7 职业安全207 投资估算及经济分析207.1 总投资估算207.1.1 工程费用207.1.2 其他费用227.1.3 预备费用227.1.4 专项费用227.2 产品单位成本估算237.2.1全年原料成本237.2.2 工资及附加费247.2.3 设备折旧费、维修费247.2.4 车间管理费247.2.

11、5 企业管理费247.2.6 工厂成本247.2.7 销售费用257.2.8 增值税257.3 流动资金267.4 所得税267.5 全年利润267.6 投资回收期267.6.1 静态分析法267.6.2 动态分析法278 结论279 参考文献2710 致谢27附 录28I常州大学毕业设计说明书1 总论1.1 设计依据 根据常州大学毕业设计任务书，本课题是年产400吨L-谷氨酰胺生产工艺的设计，每年生产300天。需主要完成发酵罐、种子罐、泵、贮罐等设备的计算以及生产车间的设计。 生产车间设计的好坏决定了能否有良好的操作条件，使生产正常、安全的运行，以及对建设投资、经济效益等都有着极大的影响。车

12、间主要的设计依据有：（1） 总图制图标准（GB/T 50103-2001）；（2） 工业企业总平面设计规范（GB50187-93）；（3） 过程检测和控制系统用文字代号和图形符号（HG 20505-92）；（4） 工业企业厂界噪声标准（GB 12348-90）；（5） 自动化仪表选型规定（HG 20507-92）；（6） 防静电事故通用导则（GB 12158-90）；（7） 工业管道工程施工及验收规范（GBJ 235-82）；（8） 建筑设计防火规范（GBJ 1687）；（9） 石油化工企业工艺装置设备布置设计通则（SHJ 1189）。1.2 设计地区的自然条件建设地点位于常州市郊区，常州有着

13、十分优越的区位条件和便捷的水陆空交通条件，市区北临长江，南濒太湖，沪宁铁路、沪宁高速公路、312国道、京杭大运河穿境而过。全市水网纵横交织，连江通海。该地区自然环境优越，空气清新，气候湿润，空气湿度符合空气预处理对空气的要求；环境温度适宜符合发酵生产要求；水资源丰富，便于发酵生产；地处平原，产房设于郊区，环境污染小，交通便利，原料采购方便且价格低廉。1.2.1 地貌、地质常州地处长江三角洲平原，地形平坦，地面标高一般在4-5.5米（青岛标高）。工程地址条件较好，土质主要为黏土、亚黏土和沙性土地，土层较厚，地基承载力一般为150-170kPa。1.2.2 水位设计常年水位（青岛标高）2.7米，设

14、计最低水位0.6米，最高洪水水位4.1米。1.2.3 气候常州气候属于北亚热带海洋性季风气候，四季分明，温和湿润，年平均气温18.4。夏季一般最高气温35，冬季一般最低气温-2。夏季主导风向为东南风，冬季主导风向为西北风。年平均总降雨量：1074mm；年平均湿度：78%；常年最大积雪深度：22cm；常年最大冻土深度：12cm；常年平均雷暴日数：34.2天；全年无霜期：250天；常年平均风速：2.5m/s；常年最大风速：11.5m/s（10年平均）。1.3 生产方法，流程特点，技术的先进性和经济合理性1.3.1 生产方法 采用黄色短杆菌ATCC14067SGR突变株进行液体发酵，絮凝过滤、电渗析

15、脱盐、阴离子交换柱、结晶相耦合的方法提取。1.3.2 流程特点1.3.2.1 发酵工段流程特点图1 发酵法生产L-谷氨酰胺发酵工段工艺流程图1以黄色短杆菌ATCC14067为亲本菌株，利用亚硝基胍（NTG）对其进行诱变处理后，在不同浓度磺胺胍的基本培养平板上筛选得到SG抗性突变株。并在此菌的基础上，进行低糖流加法培养及富集培养、UV和DES诱变处理选育得菌株。将菌株置于斜面培养基培养18 h，再将菌种加入到一级种子罐中进行培养，培养7 h的时间；紧接着将种子液接种到二级培养基继续培养，接种量7%，培养3 h的时间；然后接种发酵罐中进行深层液体发酵，接种量10%，碳源转化率63.6%，发酵36

16、h时间，最后可得到发酵液68.64 t，其中L-Gln的量为4.34 t。1.3.2.1 提取工段流程特点图2 发酵法生产L-谷氨酰胺提取工段工艺流程图2电渗析脱盐与单阴离子交换柱相耦合提取发酵液中谷氨酰胺的分离工艺，是将发酵液pH调节到谷氨酰胺等电点附近，通过电渗析将其中的无机盐脱除95%左右时，仍然能保证谷氨酰胺收率达到76%，电流效率为85%。根据谷氨酰胺和谷氨酸等电点差异，电渗析脱盐后的料液再通过单根阴离子树脂交换柱，可以去除其中的谷氨酸等杂质。与其他提取方法相比，该工艺大幅度地减少了树脂用量，有效地解决了谷氨酰胺在强碱和强酸环境中的转化问题，生产成本明显降低。谷氨酰胺的总提取收率达到

17、70%左右，且产品纯度符合药典。1.3.3 技术的先进性和经济合理性本设计采用微生物发酵法，菌种选用黄色短杆菌ATCC14067SGR突变株，该菌株生产L-Gln具有原材料便宜、发酵周期合理、产量高等优点。单阴离子交换柱法是目前谷氨酰胺工业化生产的一种新型分离工艺，将其与电渗析脱盐相耦合，与其他提取方法相比，该工艺大幅度地减少了树脂用量，有效地解决了谷氨酰胺在强碱和强酸环境中的转化问题，生产成本明显降低。该方法生产L-Gln技术成熟，原材料价格低廉，厂房设备以及人力的投入都比较合理，最终产品回收率为73%，产量高，同时产品纯度高达99%，经济效益高。 根据投资估算和经济分析，可知，该生产方法设

18、计较为合理。1.4 车间的组成工厂车间包括发酵间、反应和分离车间、控制室、更衣室。1.5 生产制度年操作日300天/年，生产方式：发酵工段为间歇式操作，生产班数为3班。1.6 车间内水电汽气等公用工程，辅助工程需要量生产中需要用蒸汽进行预热，使用132.9的蒸汽，由厂外供应。生产中需要的冷却水为自来水，20进，27出，可以循环使用。生产中产生的废水通过城市污水管网系统送到污水处理厂进行集中处理。电（0.86元/kWh）规格为380V，50Hz。1.7 经济分析主要结论 工厂总投资：1999.34万元工厂成本：232.64万元增值税：578.94万元所得税：275.75万元全年利润：661.72

19、万元投资回收期：静态分析法：（1）从国民经济角度2.17年（2）从企业经济角度3.02年动态分析法：（1）从国民经济角度2.68年（2）从企业经济角度3.41年2 文献评述2.1 简史概述L-谷氨酰胺(L-Glutamine，L-Gln)是L-谷氨酸的-羧基酰胺化的一种氨基酸，其结构式为NH2OC-CH2-CH2-CH(NH2)COOH，分子量146.15，分解温度185 ，等电点5.65，属中性氨基酸。作为20种构成蛋白质的基本氨基酸之一，谷氨酰胺占全身游离氨基酸的一半以上，是机体含量最丰富的氨基酸，在生物体代谢中起着举足轻重的作用，是一种“条件性必需”氨基酸。自1952年用X光衍射确定了其

20、分子结构后，对它的应用就日益引起人们的关注，被认为是目前所知道的最重要的氨基酸之一，也是一种极有发展前途的新药1。L-Gln是各器官之间氮流动最重要的载体，被称为氮梭。L-Gln是蛋白质、核酸、嘌呤、嘧啶、氨基酸、氨基糖、谷胱甘肽等生物分子合成的重要前体34，还是肾脏产氨的前体物质，对维持酸碱平衡起着至关重要的作用56。L-Gln可以为小肠粘膜细胞及其它快速生长和分化细胞提供能源。L-Gln还是蛋白质代谢的重要调节因子，如促进细胞内蛋白质等生物大分子的合成，减少骨骼肌中蛋白质的分解，对于调节应激状态下的细胞代谢和免疫细胞的功能具有重要的意义。2.2 工业生产方法的选择和论证L-Gln的生产方法

21、可分为3种：化学合成法、酶促合成法和发酵法。2.2.1 化学合成法 C5H9NO4(Glu)C6H11NO4C7H20N4O4S2 C7H18N4O3S2C5H9N2O3(L-Gln) C5H9NO4(Glu)C6H11NO4C6H13N3O3 C6H10N2O3(L-Gln) 图2 化学法合成L-Gln流程图 目前工业上主要有如图1所示两种化学合成法生产L-Gln。由化学合成法流程图可见，两种方法均以Glu为原料，采用浓硫酸作为必需的催化剂，经过多步化学反应合成L-Gln。主要有两种方法:第一种方法是由Glu甲酯经缩合、加成、成盐、水解、活性炭脱色、重结晶得成品。另一种方法是采用Glu合成甲

22、酯后，与水合肼反应得酰肼，再用Raney镍将其还原为L-Gln。合成法使用了大量的化学试剂，在产品中不同程度的会有所残留，L-Gln作为一种口服药，其纯度有较高的要求，使用合成法就限制了产品的质量以及使用范围。而且采用合成法会对环境造成不良的影响，增加了产品的成本7。2.2.2 酶促合成法 酶促合成法生产L-Gln是以NH4+及谷氨酸作原料，经L-Gln合成酶(GS)催化而成，如图2所示。 图3 酶法合成L-Gln流程图 与化学合成法相比，酶促合成法反应步骤相对简单，其中三磷酸腺苷(ATP)是必需的。ATP价格昂贵，同时酶促反应底物NH4+、副产品二磷酸腺苷(ADP)都明显抑制L-Gln的生成

23、，因此该生产方法不能满足大规模工业化生产的需要8。2.2.3 发酵法发酵法是目前最常用的L-Gln生产方法。1961年，Tsunoda等9首先发现，除了Glu以外，在Glu发酵液中还有L-Gln；1963年，Oshima等10通过改变谷氨酸微球菌的发酵条件使Glu发酵转向L-Gln发酵；70年代，Nakanishi等1112进一步证实了，改变发酵条件可以使Glu产生菌从Glu发酵转向L-Gln发酵。80年代后，我国在实验室小试或中试规模中进行了L-Gln发酵法生产，但L-Gln产量低。1977年，L-Gln年产量达到100 t；1990年，L-Gln年产量上升为1200 t；截止至2000年，

24、L-Gln每年仅用作药物及健康食品有效成分的需求量就达到2000 t；目前世界上只有少数几家生产L-Gln，均采用发酵法，日本的发酵水平为60 g/L，韩国为50 g/L；我国目前只有少数几家以发酵法生产，生产规模较小，生产能力远不能满足市场需求，药品级L-Gln主要依赖进口。本设计选用发酵法，具有原料来源广泛、生产成本低、产品质量可控、产物单一等优点，适宜于大规模工业化生产。2.3 产品的发展前景近二十年前，科学家们只知道L-Gln的存在但并不十分了解它的作用。一般将其视为治疗消化道溃疡药物之一。但是十多年来这种情况有了巨大的改变11。由于一系列的突破性发现，科学家们认为L-Gln是“不可或

25、缺的非必需氨基酸”，它已经成为发展新型药物、临床治疗及运动营养保健的重要材料。国内的医保药“谷参肠安”（四川成都蓉信医药科技有限公司），其主要成分谷氨酰胺，辅之以人参、茯苓等中药。据估计，在消化道系统药物中谷氨酰胺的用量为500 t/年以上。在动物细胞培养生产新型生化药物及疫苗方面，谷氨酰胺作为原料，用量（去除热原的谷氨酰胺）早已超过1000 t/年，且呈继续快速增长趋势。在特殊营养保健品方面，谷氨酰胺对保护肌肉有明显作用，并能提高人体的激素水平。目前，世界各国已广泛使用由L-谷氨酰胺、L-精氨酸、D-核糖等配伍而成的运动营养制剂，对提高运动成绩有着一定的作用。在日本和欧美的发达国家把谷氨酰胺

26、结晶（或粉末）胶囊、片剂或瓶装饮料作为营养保健品出售，这部分的用量每年约2000多吨。综上所述，该行业正处于快速成长期，需求量大，有商机，最重要的是，通过设计研发出一种低成本，高产量的工艺流程，满足不同消费群体需求，造福各个收入人群。3 工艺叙述部分3.1 设计的生产方法及生产流程的选择与论证3.1.1 生产菌种的选择与论证本设计以黄色短杆菌ATCC14067SGR突变株为供试菌株，葡萄糖为原料、玉米浆为辅助材料，发酵工段具体为：以黄色短杆菌ATCC14067为亲本菌株，利用NTG对其进行诱变处理后，在不同浓度SG的基本培养平板上筛选得到SG抗性突变株13。生产天数300天，共生产150个周期

27、，先将置于斜面培养基培养的菌株加入到一级种子罐中进行培养，培养7 h的时间；紧接着将种子液接种到二级培养基继续培养，接种量7%，培养3 h的时间；然后接种发酵罐中进行深层液体发酵，接种量10%，碳源转化率63.6%，发酵72 h时间，得到L-Gln的量为4.34 t。该方法属于用Glu生产菌的代谢调控突变株生产L-Gln，是目前较为成熟的生产方法。一级种子培养基组成：葡萄糖3%4%，脲0.3%0.5%，KH2PO4 0.1%，K2HPO43H2O 0.3%，MgSO47H2O 0.05%，玉米浆（CSL）3%4%，pH7.07.2。二级种子培养基组成：葡萄糖3%4%，脲0.3%0.5%，KH2

28、PO4 0.1%，K2HPO43H2O 0.3%，MgSO47H2O 0.05%，玉米浆（CSL）3%4%，pH7.07.2。发酵培养基组成：葡萄糖14%，KH2PO4 0.25%，MgSO4 7H2O 0.05%，MnSO4 H2O 0.001%，ZnSO47H2O 0.0001%，CuSO4 5H2O 0.0001%，维生素B1HCl 0.0001%，玉米浆干粉1.0%，(NH4)2SO4 5.0%，泡敌0.02%。以7% (NH4)2SO4为氮源通气搅拌，发酵过程中用氨水控制pH为6714。3.1.2 分离纯化工艺的选择与论证本设计提取工段具体为：发酵料液经絮凝过滤处理后进行活性炭脱色，

29、脱色后进行第一次浓缩结晶，溶解晶体进行电渗析脱盐，然后通过阴离子交换柱进行洗脱，洗脱后第二次浓缩结晶，接着离心，固体送入干燥器烘干，母液回流，最后出成品。这套分离纯化工艺的总得率是73%15。提取工段具体为：第一步，将絮凝后发酵料液打入过滤机进行凝过滤处理后，用滤液储罐进料泵将滤液泵入滤液贮罐；第二步，用活性炭脱色进料泵将滤液泵入活性炭柱中进行活性炭脱色，并将脱色液存入脱色液贮罐中；第三步，用浓缩结晶器进料泵将洗脱液泵入浓缩结晶器中，进行第一次浓缩结晶；第四步，用电渗析装置进料泵将脱色液泵入电渗析装置中，将废液排出管道，电渗析液打入电渗析贮罐中脱盐；第四步，用阴离子交换柱进料泵将脱色液泵入阴离

30、子交换柱中，洗脱液打入洗脱液贮罐中；第五步，用浓缩结晶器进料泵将洗脱液泵入浓缩结晶器中，进行第二次浓缩结晶；第五步，浓缩结晶后紧接着用离心机进行离心，将母液用泵泵入母液贮罐中贮存，再经泵使得母液回流，固体送入干燥器烘干出成品。3.2 本设计工艺生产方法简述本设计以黄色短杆菌ATCC14067SGR突变株为生产菌株，生产天数300天，共150个周期，先将置于斜面培养基培养的菌株加入到一级种子罐中进行培养，培养7 h，紧接着将种子液接种到二级培养基继续培养，培养3 h；然后接种到发酵罐进行深层液体发酵，碳源转化率63.6%，发酵36 h时间，得到L-Gln的量为4.34 t。3.3 原料，产品，副

31、产品的技术条件表1 原材料及辅助材料主要规格序号名 称规 格国标、部标或企标备 注1葡萄糖99%GB/T20880-2007桶式2玉米浆粉状 蛋白48%，水分10%，灰分5%GB/T20880-2007桶式表2 主要规格与参数序号名 称规 格国标、部标或企标备 注 1L谷氨酰胺纯度98.5%WS1-(X-037)-2004Z桶式 2 L谷氨酸 WS1-(X-037)-2004Z桶式4 原材料，动力（水、电、汽、气等）消耗定额及消耗量4.1 原材料消耗定额及消耗量表表3 原材料消耗定额及消耗量表序号名 称单价（元/吨）用量（吨）成本（元） 1葡萄糖2000939.751879500 2（NH4）

32、2SO4 750329.25246937.5 3KH2PO4 450016.7875510 4K2HPO443000.281204 6Cu2+、Fe2+、Mn2+3900.0020.78 7MgSO47H2O3800.0415.2 8维生素B112000.0011.20 9维生素H12000.000220.26 10脲10006.01601011去离子水25000261.016525250012CaCO3 800198.0215841613乙醇7000135.0194507014NaOH700261.0218271415活性炭5000176.258812504.2 动力（水、电、汽、气）消耗定

33、额及消耗量表4 水、汽消耗定额表序号名称 规格 单位消耗定额（吨）单价（元/吨） 成本（元）1 水吨68.272.5170.682水蒸汽0.3 Mpa（表压） 吨1428200285600表5 电消耗定额表序号名称 规格 单位消耗定额（吨）单价（元/度） 成本（元）3 电380 V，50 Hz kWh12000 0.86103205 定员 车间定员情况列于表7。表6 定员表序号岗位名称每班定员管理人员轮休人员操作班次小计1原料管理214372发酵工段4263123分离工段4283144浓缩工段224385化验科214376技术人员600167企业管理420168总计241026606 环境保护

34、及职业安全卫生环境保护方面：本设计贯彻循环经济理念，环保设计坚持“清污分流”、“综合利用”、“分质利用”、和“达标排放”的原则，采用先进的、可靠的综合利用和污染治理措施，可以实现污染物达标排放。从污染的源头抓紧，严格遵守三废处理的原则，保护环境。职业安全卫生:作业工人应穿工作服戴口罩，戴橡胶手套，也可采用安全面罩。不小心接触到危险物品，应及时清洗。工作后淋浴更衣。车间内外应保持整齐、清洁16。6.1 三废排放和处理方法 本设计贯彻循环经济理念，环保设计坚持“清污分流”、“综合利用”、“分质利用”、和“达标排放”的原则，采用先进的、可靠的综合利用和污染治理措施，可以实现污染物达标排放。6.1.1

35、 废渣处理 生产过程产生的废渣中含有多种杂质，特别是活性炭，所以在废渣回收过程中形成很多困难，而传统的高温焙烧除杂，也因耗资比较大，而不被厂家采用。如果废渣未经处理，就将它直接排放，不仅会对环境造成污染，而且会导致原材料和辅助材料的极大浪费。为此本设计采用湿法提取高纯度的硫酸钙。用稀、热酸溶解废渣，控制条件后冷却、结晶、洗涤得硫酸钙。滤液经中和，离子交换吸附后，加入碳酸钠或通入二氧化碳，同时得到碳酸钙、氯化钠等产品，这些产品的质量均可达到国家、化工部及企业标准。 处理步骤如下17：（1） 原料来自L-谷氨酰胺生产中酸解工序的废渣，清水冲洗，控制其水分含量约为50%左右。（2） 溶解沉淀，洗涤，

36、于110烘干，得碳酸钙。母液可用于再生树脂或者蒸发、结晶，回收氯化钠产品。在耐酸反应釜中，加入废液。然后加入稀盐酸溶解，原料按l:10加入稀盐酸，加热至8590，保温1 h后趁热压滤，滤渣可回返溶解23次，母液备用。（3） 结晶合并母液和洗涤液置于结晶池中，自然放置结晶12 h，分离结晶物，先用稀硫酸，后用纯水洗涤，置55下烘46 h，得产品二水硫酸钙，检验、包装。分结晶后的残酸溶液，加入适量浓盐酸或水调整浓度，可连续使用。（4） 中和生石灰经筛选，研磨，于制浆槽中，加入等量水制成石灰浆，再将分离结晶物后的母液打入中和槽，不断搅拌，加入石灰浆，调pH3.59.0，静置，分离沉淀，滤液备用。（5

37、） 洗涤沉淀先用稀硫酸浸泡，冲洗。除去Fe2+、Mg2+，井转化过量的氢氧化钙，再用纯水洗涤，可得硫酸钙样品。（6） 将(3)(4)的滤液通过Na+型阳树脂，控制进出液速度，富集Ca2+，再用氯化钠溶液淋洗洗液。用量按w1:w2=3.03.5:1(w1和w2分别是Na+及Ca2+的质量)控制。（7） 向淋洗液中加入固体碳酸钠，搅拌。分耐酸釜2台结晶池4台制浆槽2个中和罐1个离交柱4个板框压滤机2台离心机1台沉淀池1个。溶解度91.21%，溶解率66.85%，结晶收率51.24%，结晶收率74.32%，母液含钙4.61 g/L，中和液含钙25.3l g/L，树脂吸附率96.20%，洗脱率90.7

38、9%，洗涤液平均含钙5.78 g/L，沉淀率98.67%。6.1.2 废气处理表7 常用废气处理单元及适用范围废气种类常用处理方法粒子污染物旋风分离、过滤、静电捕集、湿式洗涤硫氧化物吸收和吸附硫化氢吸收、吸附、催化氧化、催化还原或它们的组合工艺CO废气燃烧或催化燃烧卤素及其化合物废气以吸收工艺为主图3 废气生化处理流程图18 在废气处理系统中的散发废气浓度较高的构筑物上加盖和排气管。加盖的构筑物有：中和池、初沉池、缓冲罐、污泥浓缩池及污泥贮存池。这些废气通过排气管汇集到废气处理装置去处理排放。而处理的目的是为了改善工作环境，减少环境污染。 上述构筑物上部的盖用玻璃钢制成，排气管为一般碳钢管。每

39、根支管经蝶阀接到总的排气管上。接入处支管从总管上部接入。废气总管首先接入洗涤塔，废气在洗涤塔中被水吸收,然后由抽风机将废气从洗涤塔中抽出，再送入废气生化处理装置。废气经过吸附、生化过滤，再经设于废气生化处理装置顶部的高烟囱排入大气。废气生化过滤装置用钢筋混凝土建成。由于湿废气有一定的腐蚀性，装置内壁涂环氧树脂防腐314m，装置底部用聚丙烯多孔砖或玻璃钢格栅作承托层。承托层上面为1020cm的分配层,一般用竹子、或椰子纤维做成。分配层上为113115m 的生物活化层，也就是植物性填料。一般采用混合填料，分三层装填，下面为10%的椰子纤维、棕。中间为40%的树皮、甘蔗皮或碎木片。上面为50%的石楠

40、属植物(一种常绿灌木或小乔木, 如千年红)。废气通过植物性填料吸附、生化作用去除废气中的有机物。为使植物性填料有一定的湿度，以形成生化所需的生物载体。在植物性填料上部设有加湿用的喷头,定期喷洒少量的加湿水,加湿量为10 L/(m2d)。废气经过生化过滤后通过装置顶部的钢烟囱排入大气,钢烟囱直径为300mm；出口高1115m。废气生化过滤装置底部的污水及钢烟囱顶部收集到的凝结水均排入1m3的污水罐，污水也由污水泵送回一级曝气池去处理。6.1.3 废水处理 生产过程中的废水主要来源有：（1） 阴离子交换尾液；（2） 离子交换树脂洗涤和再生废水；（3） 生产过程中各种设备（发酵罐、发酵液贮罐）的洗涤

41、水；（4） 脱色用废炭等；（5） 离心后，一母液回流，经脱色、离子交换、浓缩结晶等纯化处理后得二粗，二母液作为高浓度有机废水处理。 其中离子交换尾液和二母液是最主要的两个污染源，作为高浓度有机废水处理19。发酵液经絮凝超滤系统过滤去除菌体、悬浮物、胶体、可溶性蛋白，如超滤膜截留分子量足够小，发酵清液离子交换废水COD可降低到1000 mg/L以下。二母液减压浓缩至浓度为原来的2倍，浓缩液冷却结晶抽滤得硫铵结晶。中、低浓度废水均采用化学沉淀法，投加镁盐及磷酸盐与废水中的无机氨生成难溶沉淀物磷酸铵镁，再通过沉淀过滤去除。 废水执行污水综合排放标准（GB 8978-1996）三级标准，其中氨氮指标为

42、地方标准，见表8。母液作为高浓度有机废水处理。表8 污水综合排放标准项目pHCODCrBOD5SSNH3-N标准6.09.050030040035注：除pH外，其余单位均为mg/L。SS表示废水中悬浮物含量。6.2 安全技术车间危险性物料列于表9。表9 车间危险性物料主要物性表序号名称分子量熔点沸点闪点燃点空气中爆炸极限V%国家卫生标准上 限下 限1乙醇46.07-11478.41236319.03.3GB 11524-1989 生产过程用到的危险物品有乙醇，乙醇是易燃液体，操作和储存过程中应注意一下三个方面： 操作处置注意事项：密闭操作，全面通风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。

43、建议操作人员佩戴过滤式防毒面具（半面罩），穿防静电工作服。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止蒸气泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂、酸类、碱金属、胺类接触。灌装时应控制流速，且有接地装置，防止静电积聚。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物20。 储存注意事项：储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30。保持容器密封。应与氧化剂、酸类、碱金属、胺类等分开存放，切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。 运输注意事项：本品铁路运输时限使用钢制企

44、业自备罐车装运，装运前需报有关部门批准。运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。夏季最好早晚运输。运输时所用的槽（罐）车应有接地链，槽内可设孔隔板以减少震荡产生静电。严禁与氧化剂、酸类、碱金属、胺类、食用化学品等混装混运。运输途中应防曝晒、雨淋，防高温。中途停留时应远离火种、热源、高温区。装运该物品的车辆排气管必须配备阻火装置，禁止使用易产生火花的机械设备和工具装卸。公路运输时要按规定路线行驶，勿在居民区和人口稠密区停留。铁路运输时要禁止溜放。严禁用木船、水泥船散装运输。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料21。6.3 建筑措施及设备布置 生物发酵车间是耗能大户，因此从生产工艺选择、设备选型布局到管道布置等均要考虑节能措施。发酵过程生产周期较长，且为半连续过程，设备布局和管道系统设计应规范、顺畅。发酵生产车间放热量大，排气点多，要重点考虑自然通风、采光等措施。须