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日處理100噸大豆生產工藝及設備計算.doc

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?           日處理1000噸大豆生產工藝及設備計算車工藝按日浸出1000噸大豆為基準,1000噸大豆是按預處理后達到浸出工藝要求的指標,其中含雜質1%,大豆含水10%。則對應預處理車間各設備處理量可通過物料衡算求得:一:預處理車間工藝計算及設備選型。(一) 物料衡算: 預處理車間工藝路線如下:原料   斗升機   刮板(1)   振動篩   比重去石機   刮板(2)     破碎機   刮板(3) 水平刮板(4)   軟化     刮板(5) 軋坯  刮板(6)   干燥    去浸出車間以上工藝可簡化為如下流程進行物料衡算      清理設備    破碎      軟化      軋坯     干燥        雜質(P) 脫水(W1) 脫水(W2)其中:F4=1000噸/天; 含雜質10%; 大豆含水10%;預處理原料大豆各項指標如下: 原料大豆含水=16%, 含雜質7%,軟化后大豆含水15%.1) 對干燥器做物料衡算得:F4*(1-1%)*10%=(F3-F4*1%)*15%-W2F3=F4+W2即:1000*0.99*0.1=(F3-0.01*1000)*0.15-W2 F3=1000+W2 聯立求解得:     F3= 1062 (t/d) W2= 62 (t/d) 雜質凈量  10t/d 即:軋坯機和干燥器處理量為 1062 t/d 2) 對軟化鍋做物料衡算得(F3-10)*0.15=(F2-10)*0,.16-W1F2=W1+1062  即:(1062-10)*0.15=(F2-10)*0.16-W1 F2=W1+1062 聯立求得: F2=1074.5 (t/d) W1=12.5 (t/d) 即:軟化鍋處理量為 1074.5t/d, ( 破碎機處理量求為1074.5t/d).3) 對清理設備做物料衡算 F=P+F2 F*7%=P+10即: F=P+1074.5 F*7%=P+10聯立求得:F=1145(t/d), P=70(t/d)根據上央物料衡算結果斗升機輸送量為1145t/d刮板(1)輸送量為1145t/d振動篩和比重去石機處理量為1145t/d,去要能力70t/d刮板(2)輸送量為1074.5t/d破碎機處理量為1074.5t/d刮板(3)及刮板(4)輸送量為1074.5t/d軟化鍋處理量為1074.5t/d刮板(5)處理量為1062t/d軋坯機處理量為1062t/d刮板(6)輸送量為1062t/d干燥器處理量為1062t/d, 干燥水分量為62t/d(二) 能理衡算預處理車間涉及能量的設備有軟化鍋和干燥器。已知條件:軟化溫度為60℃ 干燥溫度為 75℃ 取原始料溫為 20 ℃則:對軟化鍋(雜質量很小,按純大豆計)傳熱負荷 Q=F2Cp (60-20) +W*r其中:Cp為大豆在20~60 oC的平均比熱。 r為水在 20~60 oC的平均汽化潛熱。查相關資料知:Cp=0.4975Kcal/Kg. oC 其中:大豆含油18% Cp 油=0.5 Kcal/Kg. oC 大豆含水16% Cp 水=1 Kcal/Kg. oC 絕干物質66% Cp 干=0.375 Kcal/Kg. oC r=2400Kj/Kg=573Kcal/kg 則:Q1=F2Cp(60-20)+W*r =[1074.5*0.4975*(60-20)+12.5*5.73] *1000/24 =1487814Kcal/h 若用0.5Kgf/cm2( 表壓)的蒸汽加熱,對應r=533Kcal/kg 熱損失取總傳熱量的5%,則所需蒸汽量為D1=Q1/0.95r=1487814/0.95/533=2938Kg/h=70.5t/d對干燥器做能量衡算(忽略雜質影響)傳熱負荷 Q=(F4*Cp2*t2-F3*Cp1*t1)+W2*r其中:Cp2為大豆含水10% 時的比熱。0.46 Kcal/Kg. oC Cp1為大豆含水15%時的比熱 0.49Kcal/Kg. oC  r為20~75oC水的平均汽化潛熱:2383Kj/Kg(569Kcal/Kg) 則:Q2=F4*Cp2*75-F3*Cp1*20+W2*r =[1000*0.46*75-1062*0.49*20]+62*569]*1000/24 =2473767Kcal/h若用1Kg/cm2(表壓)蒸汽間接加熱,則需蒸汽量為:r=5.6Kcal/Kg D2=Q/0.95r=2473767/(0.95*526)=4950Kg/h =118.8t/d則:預處理車間所需總蒸汽量為:D=D1+D2=70.5+118.8=189.3t/d二.浸出車間工藝和設備計算及選型(一) 浸出車間物料衡算 浸出車間工藝流程簡圖如下: 預熱器 溶劑 浸出器 濕粕 蒸脫機 干粕 混合油 捕集器 自由氣體 過濾 冷凝器 第一蒸發器 冷凝器 最后冷凝器 吸收塔 第二蒸發器 冷凝器 分水箱 汽提塔 冷凝器 毛油已知:原料大豆濕基含油18%( 毛豆),則:預處理前大豆油量為: 1145*(1-7%)*18%=191.67(t/d)故:進浸出器大豆含油為:191.67/(1000*(1-1%))*100%=19.36%1) 浸出器的物料衡算:已知:為將浸出效果,取混合油濃度為20%,粕殘溶30%,粕殘油小于1%(按1%計),則: 對總物料:F4+W=F5+F/5 對溶劑:W=F5*(1-X0)+(F/5-F*1%)*30% 。省略部分?!鏁r,水蒸汽密度 ρ=0.83 Kg/m3 則水蒸汽體積流量為 2844/0.83=3426 m3/d解吸塔塔徑計算: 查填料層壓降通用關聯圖得 110℃,石蠟粘度 μ=2.39 cP 解吸塔所用填料同吸收塔,則 φ=400 ψ=ρ水/ρL=1000/840 =1.19取 u=0.7W =0.7×0.298 =0.2086 m/s取 D=500 mm填料層高度的計算:由吸收塔計算知: HOG=0.2685則:Z=HOGNOG=0.2685×10.26=2.75 (m)為安全起見 取 Z=6 m2.尾氣吸收----解吸系統換熱設備計算(1) 石蠟-----石蠟換熱熱流體:石蠟 4872 Kg/h T1=120℃冷流體:石蠟 4872+252=5124 Kg/h t1=40℃根據本系統換熱物系特性 取冷流體出口溫度 t2=90℃擬用單殼程 四管程 列管換熱器 殼程加擋板石蠟比熱均按 0.5 Kcal/Kg℃ 計則 傳熱負荷 Q=5124×0.5×(90-40)=128100 Kcal/h由能量衡算可求熱流體出口溫度 即: 5124×0.5×(90-40)=4872×0.5×(120-T2) T2=67.4℃平均傳熱溫度差:查單殼段 四管程Ψot圖知錯 ΨΔt=0.86則 Δtm=ΨΔtΔtm’=0.86×28.7=24.68由實測經驗數據 K=100 W/m2℃取 S=1.65S計=1.65×60.37=100 (m2)選用Φ25×2.5, L=3m 加熱管取 t=1.3d0 Δ排列取 D=800 (mm) (2)石蠟----水冷卻換熱器 根據工藝要求: 熱流體(石蠟):4872 Kg/h T1=67.4℃ T2=40℃ 冷流體(水): t1=30℃ t2=40℃ 則:Q=4872×0.5×(67.4-40)=66746.4 Kcal/h 根據經驗?。?K=80 W/m2℃ 換熱器采用單殼程 雙管程 殼程加擋板 查Δtm校正圖知:ΨΔt=0.8 則 Δtm=ΨΔtΔtm‘=17.26×0.8=13.8 (℃) 取 S=1.5S計=1.5×70.3=105 (m2) 考慮整個工藝情況 可取與石蠟—石蠟相同的換熱器(雙管程) (3) 石蠟最后加熱器 根據工藝特點:熱流體(加熱介質)取表壓為4 Kgf/cm2的水蒸汽 Ts=151.1℃ r=2115.2 KJ/Kg =505.2 Kcal/Kg 已知 冷流體(石蠟) t1=90℃ t2=120℃ 由能量衡算可得: 傳熱負荷: Q=5124×0.5×(120-90) =76860 Kcal/h 需加蒸汽量: 取 K=150 W/m2℃ 取 S=2S計=2×13 =26 (m2) 若選Φ25×2.5 L=3m 加熱管 則: 取 t=1.3d0 Δ排列 取 D=450 mm (雙管程)(4)解吸塔出塔混合氣體冷凝器 混合氣體量: 即:118.5+0.14715×125×86.1=276.87 Kg/h 溫度120℃ 冷卻介質:水 t1=30℃ t2=40℃ 要求將混合蒸汽冷凝并冷卻至40℃ 則:① 水蒸汽冷卻放出的熱量Q1=118.5×526+118.5×1×(120-40)=71811 Kcal/h② 溶劑蒸汽冷卻放出的熱量Q2=158.37×81+158.37×0.52×(68.7-40) +158.37×0.42×(120-68.7) =18603.7 Kcal/h(其中 68.7為1 atm下溶劑的飽和溫度)則 Q=Q1+Q2=71811+18603.7=90414.7 Kcal/h =105157 W故 需消耗水量為:初選換熱器:取冷凝器 K=200 W/m2℃ 冷卻段 K=100 W/ m2℃設冷凝、冷卻段水分界溫度為t ,則故冷凝段傳熱溫度差(蒸汽飽和溫度按常壓下 71℃計)冷卻段傳熱溫度差則 冷凝段所需傳熱面積 冷卻段所需傳熱面積 S=S1+S2=12.93+6.4=19.33 (m2)實際取 S=S計×2=19.33×2=38.66 m2 圓整 Sg=40 m2若選Ф25×2.5 L=6m 加熱管 則管數采用Δ排列 取t =1.3d0 則取 D=400 mm校核 (略) 注:因本冷凝器為最終冷凝器,可考慮冷卻介質溫度比前述冷凝器低好。若無其他冷凍措施,可將水量增加至原來兩倍,即:2×9096=18136Kg/h 。使水出口溫度t2=35℃,這樣當傳熱面積滿足前述條件時使溶劑出口溫度小于40℃。換熱器結構同上,即 Sg=40 m2 Φ25×2.5 L=6m Δ排列 n=85根 D=400mm附:一.預處理車間蒸汽消耗量匯總設備壓力 (Kg/cm2)蒸汽消耗量 (T/d)軟化鍋1.5 (絕壓)70.5干燥器2.0 (絕壓)189.3總計259.8二.浸出車間蒸汽消耗量匯總設備壓力 Kg/cm2(絕壓)蒸汽消耗量 (T/d)備注溶劑預熱器1.528.34蒸脫機431.21+109.4=140.61間接汽蒸脫機1.5116.5間接汽一蒸真空泵5900×24/1000 =21.6二蒸真空泵521600/1000=21.6二蒸加熱蒸汽3.030.8汽提塔真空泵540.8汽提塔2.015.7直接汽汽提塔41.0解吸塔加熱器4.03.65解吸塔2.02.85總計423.45三.浸出車間冷卻水用量匯總設備耗水量 (T/d)備注一蒸二次蒸汽冷凝器3501146.8 m3/h二蒸二次蒸汽冷凝器118049.46 m3/h汽提蒸汽冷凝器1043.5643.73 m3/h一蒸加熱蒸汽冷凝器7468.4313.2 m3/h吸收石蠟冷卻器160.86.7 m3/h解吸塔蒸汽冷凝器217.79.07 m3/h總計13571.46568.96 m3/h
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