多学科交叉融合设计——面向生物工程及生物制药工厂设计(上册)

绪论 1

一、生物工厂设计在国民经济中的地位和意义 1

二、我国生物工业发展概况 1

三、“新工科”理念的产生 3

四、“新工科”背景下生物工程工厂设计教与学存在的问题分析 4

五、“新工科”背景下课程内容的转变 4

六、“新工科”背景下教与学的方法 6

**章 工厂建设程序和工厂设计文件 13

**节 生物工厂的基本建设程序 13

一、工厂基本建设的含义和范围 13

二、工厂基本建设的分类 13

三、已工业化生产的工程项目的建设程序 13

四、未工业化研究成果的工业化建设程序 16

五、项目建设前的重要报告 18

六、工程项目施工、安装、试产、验收、交付生产 26

第二节 工厂的设计工作 26

一、设计工作方式的划分 26

二、两个阶段设计方式的主要内容 27

三、工厂设计的内容 30

思考题 38

第二章 厂址选择和总平面设计 39

**节 厂址选择和技术勘查 39

一、厂址选择 39

二、技术勘查 41

第二节 工厂总平面设计 41

一、总平面图内的建、构筑物和设施 42

二、总平面图的画法及内容 43

三、总平面图布置原则 46

四、主要和辅助建筑物的配置 48

五、厂区内交通线布置 50

六、总平面设计实例 51

七、厂区内工程管线布置 58

思考题 62

第三章 工艺流程设计 63

**节 生产方法的选择 64

一、工艺流程的选择需要注意的问题 66

二、绘制工艺流程框图 68

三、对选定的生产方法进行工程分析和处理 69

四、工艺流程设计工作程序与阶段 70

第二节 工艺流程设计 70

一、工艺流程设计的内容 70

二、不同设计阶段工艺流程图的区别 71

三、工艺物料流程图（PFD图）的绘制 73

四、初步设计阶段的带控制点流程图（PID图）的绘制 89

第三节 典型设备的控制方案 101

一、泵的流量控制方案 101

二、换热器温度的控制方案 102

三、精馏塔的控制方案 104

四、发酵罐的控制方案 106

五、釜式反应器的自控流程设计 111

第四节 典型单元操作及产品生产的PID图实例解读 113

一、小麦制粉生产工艺PFD图 113

二、玉米淀粉生产工艺PFD图 115

三、淀粉液化糖化工艺优化与控制 115

四、啤酒发酵设备的CIP清洗与消毒杀菌工艺 119

五、发酵菌种扩大培养工艺 121

六、酒精发酵工段和固态发酵饲料工段工艺PID图 121

七、赖氨酸连续离交工艺 127

八、发酵液提取产品时的四效蒸发浓缩结晶工艺 129

九、维生素C生产工艺PID图 131

十、乳酸生产工艺PID图 134

十一、玉米胚芽制油生产工艺PID图 137

十二、副产品饲料生产工艺PFD图 138

思考题 140

第四章　工艺计算 141

**节 项目生产规模的确定 141

一、规模经济理论 141

二、确定生产规模的方法 142

第二节 物料衡算 145

一、物料衡算的类型和方法 145

二、物料衡算的步骤及实例 147

三、工艺物料和水平衡图 157

第三节 热量衡算 159

一、能量衡算的目的和意义 159

二、单元设备的热量衡算 160

三、系统热量平衡计算 161

第四节 典型设备工艺设计 168

一、设备设计的基本要求 168

二、设备设计的基本内容 169

三、定型设备设计计算 170

四、非标设备的设计 228

五、编制工艺设备一览表 230

六、采用Aspen Plus软件进行工艺流程的物料衡算和能量衡算 232

七、小结与展望 247

思考题 247

第五章 工艺设备选型 248

**节 输送、清理、粉碎、打浆与磨浆设备的选型 248

一、输送设备的选择 248

二、清理设备的选择 263

三、粉碎设备的选择 267

四、打浆和磨浆设备的选择 273

第二节 微生物好氧、厌氧发酵设备及酶反应器的选型 276

一、好氧发酵罐设备的选择 276

二、厌氧发酵罐设备的选择 280

三、固态发酵反应器的选择 283

四、酶反应器的选择 286

第三节 过滤分离、离心分离、膜分离设备的选型 289

一、过滤分离、离心分离设备选型 290

二、膜分离设备选型 301

第四节 萃取、离子交换、蒸发浓缩、结晶、干燥、筛分设备的选型 306

一、萃取设备选择原则 306

二、离子交换设备的选择 314

三、蒸发浓缩设备的选择 315

四、结晶设备的选择 323

五、干燥设备选择原则 328

六、筛分设备选择 331

第五节 混合、成型、包装、计量设备的选型 331

一、混合设备的选择 331

二、成型设备的选择 339

三、包装设备的选择 344

四、计量设备的选择 358

第六节 废水处理、废气处理设备的选型 358

一、废水处理设备选择原则 358

二、废气处理设备选择原则 365

思考题 369

参考文献 370