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1 绪论1

1.1.1 生物发酵工业在国民经济中的地位1

1.1.2 学习“生物发酵工厂设计”课程的意义1

1.1.3 生物发酵工厂设计课程的内容2

1.1.4 生物发酵工厂设计的特点2

1.1.5 工艺设计与总体设计的关系2

1.1.6 现代生物技术和工程技术在设计中的应用3

2 生物发酵工厂设计的概述4

2.1 基本建设程序及内容4

2.1.1 基本建设程序的概念及地位意义4

2.1.2 基本建设程序4

2.1.3 基本建设程序内容5

2.2 基本建设程序的步骤6

2.2.1 项目建议书6

2.2.2 项目的可行性研究7

2.2.3 项目的审批9

2.3 设计工作11

2.3.1 工厂设计必须遵守的原则11

2.3.2 初步设计11

2.3.3 施工图设计12

3 发酵工厂厂址选择和总平面设计14

3.1 厂址选择14

3.1.1 厂址选择的重要性及基本原则14

3.1.2 厂址选择的程序及要求17

3.1.3 厂址选择报告19

3.2 总平面设计的任务和内容22

3.3 总平面设计的原则、方法及所需资料23

3.3.1 总平面设计的原则及方案23

3.3.2 各类建筑物、构筑物的布置位置24

3.3.3 竖向布置与管线布置26

3.4 总平面设计的步骤28

3.5 总平面设计有关技术经济指标29

3.6 总平面布置的有关内容31

4 生物发酵工艺流程设计32

4.1 概述32

4.1.1 生物发酵工艺流程设计的特点32

4.1.2 生物发酵工艺流程设计的地位34

4.2 工艺流程设计的内容及步骤34

4.2.1 工艺流程设计的内容34

4.2.2 工艺流程设计的步骤35

4.3 产品设计方案及产量的确定36

4.3.1 产品方案的制订36

4.3.2 产量的确定38

4.3.3 产品设计方案的比较与分析38

4.4 工艺流程图的设计40

4.4.1 工艺流程框图40

4.4.2 工艺流程示意图41

4.4.3 物料流程图41

4.4.4 带控制点的工艺流程图43

4.5 生产工艺流程图的绘制46

4.5.1 制图的基本知识46

4.5.2 视图内容49

4.5.3 表示方法49

4.5.4 常见单元设备的自控流程53

4.5.5 工艺流程的完善与简化57

4.5.6 带控制点的工艺流程图59

5 工艺计算60

5.1 物料衡算60

5.1.1 物料衡算的意义60

5.1.2 物料衡算的步骤与方法60

5.1.3 物料衡算的基本方法63

5.1.4 计算实例65

5.2 热量衡算71

5.2.1 热量衡算的意义、方法和步骤71

5.2.2 计算实例（100000t／年啤酒厂糖化车间热量衡算）75

5.3 水平衡计算80

5.3.1 水衡算的意义、方法和步骤80

5.3.2 计算实例81

5.4 耗冷量计算84

5.4.1 耗冷量计算的意义、方法和步骤84

5.4.2 计算实例88

5.5 抽真空量计算91

5.5.1 抽真空量计算的意义、方法和步骤91

5.5.2 计算实例93

5.6 电的计算94

5.6.1 电的计算的意义、方法和步骤94

5.6.2 计算实例95

6 设备设计的基础知识97

6.1 工程力学基础97

6.1.1 力的概念及基本性质97

6.1.2 力矩与力偶99

6.1.3 约束和约束力的概念100

6.1.4 工程式中常见的约束100

6.1.5 物体的受力分析与受力图101

6.1.6 构件变形的基本形式101

6.1.7 轴向拉伸和压缩时杆件的应力101

6.1.8 直梁的弯曲102

6.1.9 剪切102

6.1.10 圆轴的扭转103

6.1.11 压杆的稳定103

6.2 工程材料104

6.2.1 工程材料的分类104

6.2.2 工程材料的基本力学性能105

6.2.3 工程材料的物理性能106

6.2.4 工程材料的化学性能107

6.2.5 工程材料的加工工艺性能107

6.2.6 金属材料108

6.2.7 有色金属材料109

6.2.8 非金属材料109

6.2.9 工程材料的选用111

6.3 化工仪表112

6.3.1 工业仪表的分类112

6.3.2 温度检测仪表113

6.3.3 压力检测及仪表115

6.3.4 流量检测及仪表118

6.3.5 物位检测及仪表120

6.4 化工原理的基本知识121

6.4.1 概述121

6.4.2 流体流动123

7 工艺设备的设计和选型129

7.1 设备的设计与选型原则129

7.2 专业设备的设计与选型130

7.2.1 专业设备的设计与选型依据、内容和特点130

7.2.2 专业设备的设计与选型实例132

7.3 通用设备的设计与选型144

7.3.1 液体输送设备选型144

7.3.2 气体输送设备选型146

7.3.3 固体输送设备选型149

7.3.4 通用设备的计算151

7.3.5 通用设备的选型注意事项157

7.3.6 通用设备的应用实例158

7.4 非标准设备的设计161

7.4.1 非标准设备的类型161

7.4.2 非标准设备的设计步骤161

7.4.3 应用举例162

7.5 设备一览表163

7.5.1 主要设备明细表163

7.5.2 设备一览表166

8 车间布置与管路设计167

8.1 概述167

8.1.1 车间布置设计的任务和重要性167

8.1.2 GMP对生产车间设计的要求167

8.2 车间布置设计168

8.2.1 发酵工厂生产车间的组成168

8.2.2 车间布置设计的内容168

8.2.3 车间布置设计的原则169

8.2.4 车间布置设计的依据170

8.2.5 车间布置设计的步骤和方法170

8.2.6 车间布置设计的有关技术与参数171

8.3 设备布置设计177

8.3.1 设备及容器的安装177

8.3.2 设备布置的基本要求177

8.3.3 常用设备及容器的布置180

8.3.4 设备布置图183

8.4 车间管道设计与布置187

8.4.1 车间管道设计与布置的任务与内容187

8.4.2 管道布置设计188

8.5 生产企业洁净厂房设计189

8.5.1 洁净厂房的设计要点189

8.5.2 洁净厂房车间布置的原则190

8.5.3 GMP对洁净车间管道的其他要求191

9 公用工程193

9.1 公用系统的主要内容193

9.1.1 公用工程的分类193

9.1.2 公用系统应满足的要求194

9.2 给排水系统194

9.2.1 给排水系统的设计目的、内容及依据195

9.2.2 水质和水源196

9.2.3 给水处理197

9.2.4 用水量的确定197

9.2.5 生产用水水压的确定198

9.2.6 配水工程198

9.2.7 消防系统199

9.2.8 排水系统199

9.3 供电及自控200

9.3.1 供电及自控设计的内容和所需基础资料200

9.3.2 供电要求及注意事项200

9.3.3 负荷计算200

9.3.4 供电系统201

9.3.5 电气照明203

9.3.6 建筑防雷和电气安全203

9.3.7 检测仪表和自动控制系统204

9.4 供汽系统208

9.4.1 锅炉容量的确定208

9.4.2 锅炉工作压力的确定209

9.4.3 锅炉的选择209

9.4.4 锅炉房位置的确定211

9.4.5 锅炉房的布置及对土建的要求211

9.4.6 烟囱及烟道除尘211

9.4.7 锅炉的给水处理212

9.4.8 煤和灰渣的贮运212

9.5 采暖与通风213

9.5.1 采暖213

9.5.2 通风214

9.5.3 空调216

9.5.4 空气净化216

9.6 制冷系统218

9.6.1 制冷系统的选择218

9.6.2 制冷剂和载冷剂219

9.6.3 冷库建筑的特点220

9.6.4 冷库的设计220

9.6.5 耗冷量的计算220

9.6.6 制冷设备的选型221

10 环境保护与综合利用222

10.1 概述222

10.2 废气处理及利用223

10.2.1 工业废气来源223

10.2.2 废气处理与综合利用223

10.3 废水处理及综合利用225

10.3.1 废水来源225

10.3.2 废水基本水质特点225

10.3.3 废水处理及综合利用226

10.4 废渣的处理和综合利用227

10.5 噪声预防229

10.6 大气质量控制231

10.7 美化与绿化232

10.7.1 工厂绿化规划时应遵循的原则232

10.7.2 工厂分区绿化设计233

11 技术经济与概算236

11.1 技术经济236

11.1.1 技术经济的基本任务、主要内容和方法236

11.1.2 技术经济分析方法237

11.1.3 技术经济的指标237

11.1.4 成本的经济分析239

11.1.5 技术经济效果综合分析240

11.1.6 经济效果评价的程序242

11.1.7 经济效果评价方案245

11.2 工程概算246

11.2.1 工程概算的内容及编制246

11.2.2 工程概算的作用和意义249

12 企业组织与全厂定员251

12.1 企业组织251

12.1.1 企业组织机构的设置251

12.1.2 企业组织机构的形式252

12.2 全厂定员253

13 消防与安全255

13.1.1 生产中的不安全因素255

13.1.2 防火防爆255

13.1.3 防毒256

13.1.4 安全管理及防范措施257

14 工艺设计应提交的设计条件259

14.1 设备及机泵条件259

14.1.1 塔类设备条件259

14.1.2 反应器设备条件260

14.1.3 热交换器设备条件261

14.1.4 加热炉设备条件262

14.1.5 容器类设备条件262

14.2 土建条件262

14.2.1 厂房及设备基础、外形尺寸、位置、标高条件262

14.2.2 设备基础、楼板及钢平台的荷载条件263

14.2.3 设备吊装要求的土建条件263

14.2.4 设备地脚螺栓条件264

14.2.5 管廊及其他土建条件264

14.2.6 其他要说明的条件内容264

14.3 自控条件265

主要参考文献267

附录269

一、有关数据表269

二、发酵行业主要技术经济指标（乙醇行业）291

三、味精行业国家级企业标准293

四、酿酒行业国家级企业标准（白酒部分）294

五、发酵行业国家级企业标准297

六、化工工艺图的代号297

七、管内流体常用流速范围298

八、发酵罐系数300

九、各种生化反应器气液传质特性的比较301