学号：********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ATCC14067SG R突变株发酵生成L-谷氨酰胺，发酵液经絮凝和过滤后，进入活性炭柱脱色，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IThe design of 400T/a L-glutamine production processAbstract: 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 comparing the current international and domestic L-glutamine producing methods and processes, a mutant strain of Brebvibacterium (Brebvibacterium ATCC14067SG R) was chosen to fermente L-glutamine.After flocculation and filtration, fermentation broth was transport into active carbon column to decolor, then 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 crystal 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 based 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 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 I1 总论 (1)1.1 设计依据 (1)1.2 设计地区的自然条件 (1)1.2.1 地貌、地质 (1)1.2.2 水位 (1)1.2.3 气候 (1)1.3 生产方法，流程特点，技术的先进性和经济合理性 (2)1.3.1 生产方法 (2)1.3.2 流程特点 (2)1.3.3 技术的先进性和经济合理性 (3)1.4 车间的组成 (4)1.5 生产制度 (4)1.6 车间内水电汽气等公用工程，辅助工程需要量 (4)1.7 经济分析主要结论 (4)2 文献评述 (4)2.1 简史概述 (4)2.2 工业生产方法的选择和论证 (5)2.2.1 化学合成法 (5)2.2.2 酶促合成法 (5)2.2.3 发酵法 (5)2.3 产品的发展前景 (6)3 工艺叙述部分 (6)3.1 设计的生产方法及生产流程的选择与论证 (6)3.1.1 生产菌种的选择与论证 (6)3.1.2 分离纯化工艺的选择与论证 (7)3.2 本设计工艺生产方法简述 (7)3.3 原料，产品，副产品的技术条件 (7)4 原材料，动力（水、电、汽、气等）消耗定额及消耗量 (8)4.1 原材料消耗定额及消耗量表 (8)4.2 动力（水、电、汽、气）消耗定额及消耗量 (9)5 定员 (10)6 环境保护及职业安全卫生 (10)6.1 三废排放和处理方法 (10)6.1.1 废渣处理 (10)6.1.2 废气处理 (11)6.1.3 废水处理 (13)6.2 安全技术 (13)6.3 建筑措施及设备布置 (14)6.4 电器设备 (15)6.5 工艺控制措施 (15)6.6 其他管理措施及通风设施 (15)6.7 职业安全 (16)7 投资估算及经济分析 (16)7.1 总投资估算 (16)7.1.1 工程费用 (16)7.1.2 其他费用 (18)7.1.3 预备费用 (18)7.1.4 专项费用 (18)7.2 产品单位成本估算 (19)7.2.1全年原料成本 (19)7.2.2 工资及附加费 (20)7.2.3 设备折旧费、维修费 (20)7.2.4 车间管理费 (20)7.2.5 企业管理费 (21)7.2.6 工厂成本 (21)7.2.7 销售费用 (21)7.2.8 增值税 (21)7.3 流动资金 (22)7.4 所得税 (22)7.5 全年利润 (23)7.6 投资回收期 (23)7.6.1 静态分析法 (23)7.6.2 动态分析法 (23)8 结论 (24)9 参考文献 (24)10 致谢 (25)附录 (26)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 16－87）；（9）石油化工企业工艺装置设备布置设计通则（SHJ 11－89）。
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ATCC14067SG R突变株进行液体发酵，絮凝过滤、电渗析脱盐、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。