【正文】 共 44 頁 圓整到公稱直徑系列，取 mmDN 1400? 。 2020 屆化學工程與工藝專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 第 9 頁 共 44 頁 B、設計的主要參數(shù)： 年生產(chǎn)量 atG /2880? ； 年運行時間 ht 24300?? ； 壓強 a600KPP1 ? ； 溫度 ℃ ?T ； 裝料系數(shù) ?? ； 溫度 ℃1202 ?T ； 壓強 ? ； 2OSi 的轉化率 ?Ax ； 每批所需的反應時間 h41?? ； 每批操作的非生產(chǎn)時間 h12?? ； 反應釜的高度與直徑之比 iDH/ =1； 鋼的熱導率 1145 ?? ??? KmW? ； 溫度 ℃201?t ； 溫度 ℃1202 ?t ； 蒸汽的質量 流量 skgm / ? ； 2OSi 的摩爾質量 kmolkgM /60? 反應釜的物料衡算 ⑴ 每小時二氧化硅的進料量 0AF ： hk m olhk m olF A /??? ?? (31) ⑵ 進料的體積流量 0v ： hLhLCFv AA /??? (32) 式中： 0v —— 表示進料的體積流量， hL/ ； 0AC —— 表示進料中二氧化硅的濃度， kmolL/ 。該技術具有工藝簡單、產(chǎn)品質量高、生產(chǎn)成本低、操作穩(wěn)定、安全性高、基本無污染等特點 ， 符合清潔生產(chǎn)的要求。 特點：原料來源廣，但溫度要求高，對晶型的轉變程度要求比較高，不易掌握。 噴霧干燥結晶法 [10] 水玻璃經(jīng)噴霧干燥成為粉體，再將粉體轉入結晶爐中結晶轉化。 據(jù)海洋專家初步估計 ， 我國每年因海洋污染產(chǎn)生赤潮造成的經(jīng)濟損失達 100億元人民幣。目 前該公司已形成年產(chǎn)十幾萬噸層硅的生產(chǎn)規(guī)模。經(jīng)測定，層硅、STPP、 4A 沸石抗酸值分別為 、 、 ，層硅作為洗滌助劑時，無須再復配其它堿性物質，單獨使用。層硅還在較寬的溫度范圍內具有較好的離子交換能力，尤其是低溫交換能力好，這種性能非常適于合成洗滌劑低溫洗滌趨勢的要求。在應用中要盡量選用多功能助劑，減少原料種類，簡化生產(chǎn)環(huán)節(jié)。大量實驗表明，用做洗滌助劑的層硅 δ相組成一般以大于 80 %為好 ,層硅可以部分或完全替代 STPP ；并且由于其具有良好吸附性， 也是制備新型干燥劑的原料。2020 屆化學工程與工藝專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 第 1 頁 共 44 頁 層狀硅酸鈉的生產(chǎn)工藝設計 摘 要 本文介紹了層狀硅酸鈉在洗滌助洗劑中替代三聚磷酸鈉（ STPP)的必要性和優(yōu)勢，以及層硅的生產(chǎn)工藝設計流程： 生產(chǎn)以燒堿、石英砂為主要原料 ,經(jīng)混料→反應→沉降→調?！^濾→濃縮→噴霧干燥→包裝得成品，通過設計相關的數(shù)據(jù)進行計算，從而選擇適合本工藝的設備，并運用 AuToCAD 繪制流程簡圖及主要設備。因此，了解 δ相結晶性層狀硅酸鈉的性能和生產(chǎn)工藝是必須的。層硅已被實驗證明是一種多功能助劑 [8]。 吸附及穩(wěn)定性 層硅晶體結構中有大量 SiO 共價鍵，對水和其它含不飽和鍵的物質具有較好的吸附能葉小燕：層狀硅酸鈉的生產(chǎn)工藝設計 第 4 頁 共 44 頁 力。 溶解性能 層硅具有一定水溶性，同 STPP、 4A沸石相比，其水溶性能力為 STPP 層硅 4A沸石。 我國在這方面發(fā)展較晚 ， 北京化工大學于 1997年首先成功開發(fā)了層硅 ， 于次年建成了500t/a的生產(chǎn)裝置 。我國的江河水質含磷量嚴重超標 ， 加上其他污染物的存在 ， 已造成的江河段不符合飲用水和漁業(yè)用水要求。 特點：該方法使粉體在結晶爐中受熱均勻，結晶時間短 ，晶體結構均勻 ，產(chǎn)品質量好，需配套的噴霧干燥裝置和輸送設備 ，投資大，能耗高。 晶體誘導結晶法 [10] 在噴霧干燥后的粉體中加入一定數(shù)量預先制備的晶種， 攪拌混合均勻后進結晶爐結晶。 生產(chǎn)層硅的工藝過程為 ： 將液堿打入配料罐 ， 加適量的補充水 ， 配成一定濃度的稀堿液。 ⑶ 每批生產(chǎn)總時間 總? ： hh 5)14(21 ????? ??? 總 (33) 式中： 總? —— 表示每批生產(chǎn)的總時間， h ； 1? —— 表示每批生產(chǎn)的反應時間， h ； 2? —— 表示每批生產(chǎn)的停留時間， h 。封頭取與內筒體相同內徑，封頭直邊高度1h由附表 15?? [14]選取， 1h = mm40 。 葉小燕：層狀硅酸鈉的生產(chǎn)工藝設計 第 12 頁 共 44 頁 內筒體和底封頭既受內壓又受外壓的作用。則 0 ?DL， 1970 ?eD ?，由圖 113[14]查得?A ，圖 115[14]查得 MPaB 70? ，此時 [P ]為： M P aDBP e ][ 0 ????? ? 故取內筒體壁厚 mmn 10?? 可以滿足 設計要求。][ ?? 。 ⑸ 聯(lián)軸器選擇 選用 JQ 型夾殼式聯(lián)軸器，標記符號為 50?JQ 。干燥產(chǎn)品根據(jù)需要可制成粉狀、顆粒、空氣球或團粒狀。目前，噴霧干燥常用的霧化器有氣流式、壓力式和旋轉式三種。 壓力式噴嘴的霧化機理，也是滴狀、絲狀及膜狀分裂，工業(yè)生產(chǎn)用的壓力式噴嘴，通常是在膜 狀分裂條件下操作。 圖 43 向下并流的噴霧干燥示意圖 本設計主要討論空氣 — 霧 滴向下并流運動的噴霧干燥，空氣 — 霧滴向下并流的這種噴霧干燥流向如圖 43 所示。其求解過程大致如下： 根據(jù)年平均空氣溫度為 12C? ，年平均空氣相對濕度為 70%，查空氣的 IH? 圖 [19]得0 1 10 . 0 0 6 , 3 2 0H H I k J k g? ? ? 。 2020 屆化學工程與工藝專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 第 21 頁 共 44 頁 ⑵ 霧化器旋轉室尺寸的確定 120 1 0120 .9r R rA AR? ??? ??????，其中 0 1r mm? 。查有關手冊 [16]得該溫度下空氣的熱導率 53 1 0 ( )kW m C? ?? ? ??。 含有不溶性固體的液滴所需的總干燥時間等于恒速和降速干燥階段所需時間之和 [20]，即 12? ? ???。 ⑵ 干燥器有效高度的計算 霧滴以某一軸 向分速度從霧化器噴出，在垂直方向的運動中，由于阻力作用，逐漸減速，這一階段稱為降速階段；當顆粒重力與所受阻力相等時，顆粒由減速運動變?yōu)榈人傧蛳逻\動，直至產(chǎn)品出口。 3 .3 2 0 .5 1 2 .8 1 s? ? ??? ?? ? ? ? ? （ 433） 由此，霧滴等速運動時間內的下降距離 H?? 可寫為： 0 . 6 7 6 2 . 8 1 1 . 9tH u m??? ??? ? ? ? ? （ 434） ③ 干燥塔 的有效高度（圓柱體部分） H 的計算 1 .7 6 1 .9 3 .6 6H H H m? ??? ? ? ? ? （ 435） 圓整后取 4Hm? 。環(huán)境空氣先用翅片式加熱器由12C? 加熱到 130C? ，再用電加熱器加熱至 300C? 。將濕空氣由 12C? 加熱到 130C? 所需的熱量為 2020 屆化學工程與工藝專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 第 31 頁 共 44 頁 1 0 1(1 ) (1 3 0 1 2 )pQ L H c? ? ? （ 439） 4 6 1 4 ( 1 0 .0 0 6 ) 1 .0 0 9 ( 1 3 0 1 2 )5 5 2 6 4 8 ( )k J h? ? ? ? ? ?? 蒸汽的飽和溫度為 151stC??，汽化潛熱為 2115kJ kg ，冷凝水的排出溫度為151C? ，則水蒸汽消耗量為 552648 261 ( )2115VG kg h?? （ 440） 加熱器的熱效率 f ： 2111 3 0 1 2 0 .8 51 5 1 1 2sttf tt? ?? ? ??? （ 441） 查有關手冊 [2426]，選擇 7R 型排管，表面風速為 ，所需排管的傳熱面積為 ?A 275 21 1. 04 00 3. 7 m? ?? （ 442） 7R 型加熱器由 2 24 30SR? ? ? 型串聯(lián)組成，單組散熱面積為 ，總散熱面積為 。 干燥器熱風進出口接管直徑的計算 在干燥裝置的設計中，一般取風管內的氣速 [29]為 15— 25ms。實際設計時，干燥器圓柱體部分高度應大于計算值 [23]。 ⑴ 干燥器直徑的計算 塔內熱空氣的平均溫度 1 (1 0 0 3 0 0 ) 2 0 02tC? ? ? ? ?，查有關手冊 [19]得該溫度下空氣的密度 kg m? ? ，黏度 mPa s? ??。已知 6125 10pdm??? ，得 61 2 5 1 0cpd d m?? ? ?， 2020 屆化學工程與工藝專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 第 23 頁 共 44 頁 所以： 1 13 3201( 1 ) 1 1 0 0 ( 1 0 . 0 2 0 4 ) 0 . 6 3( 1 ) 9 0 0 ( 1 4 )c Lpsd Xf dX???? ??? ?? ? ? ? ??? ????????= ⑸ 計算液滴的初始滴徑 0pd 6 40 1 2 5 1 0 2 1 0 2 0 00 . 6 3cp dd m mf ?? ??? ? ? ?= L ⑹ 計算霧滴的臨界含水率 cX 3 3111 0 1( 1 )1 11 ( 1 )p W L Wc p L Ld fXd? ? ? ??? ? ? ??????? ??????? ? ?????????????= （ 418） 于是： 干物料）水 kgkgfXLwLc /()(1100 )()1( )1( 3131 ??? ????? ??? ?? ??? ⑺ 計算空氣的臨界濕含量 cH 1 1 11 ( 1 ) ( ) 4 0 0 ( 1 0 .8 ) ( 4 0 .5 6 )0 .0 0 6 0 .0 6 6 ( )4614cc G X XH H k g k gL??? ? ? ? ?? ? ? ? = 水 干 空 氣⑻ 確定空氣的臨界溫度 ct 利用作圖法，在 IH? 圖 [19]上查出空氣的臨界溫度 126ctC??。根據(jù)經(jīng)驗取mmb= ， 128Rb? ，即 1 mm? ，圓整后取 1 5R mm? ，即旋轉室直徑為 10mm 。2 ?????? 。空氣 — 霧滴首先在塔頂高溫區(qū)接觸，水分迅速蒸發(fā)，空氣溫度急劇下降，當顆料運動到塔的下部時，產(chǎn)品已干燥完畢，此時向下并流的噴霧干燥度已降到最低值。 1— 噴嘴座； 2— 噴嘴帽； 3— 分配板； 4— 噴孔套； 5— 噴孔板 圖 42 壓力式噴嘴霧化器示意圖 ⑵ 壓力式噴嘴的優(yōu)缺點 2020 屆化學工程與工藝專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 第 17 頁 共 44 頁 優(yōu)點： ① 結構簡單，制造成本低； ② 全部零件，維修簡單，拆裝方便； ③ 與氣流式噴嘴相比，大大節(jié)省霧化用動力。 (1) 壓力式霧化器的操作原理 壓力式霧化器又稱為壓力式噴嘴，是噴霧干燥廣泛應用的霧化器形式之一。 典型的噴霧干燥流程如圖 41 所示，熱空氣與噴霧液滴都由干燥器頂部加入，氣流作螺旋形流動旋轉下降，液滴在接觸干燥室內壁前已完成干燥過程，大顆粒收集到干燥器底部后排出，細粉隨氣體進入旋風器分出。由于減速器軸徑為mm50 ，故選用 50??AJ 型機座即可，其機座外形及安裝尺寸見表 1814[14] ⑺ 軸封裝置 為了密封可靠，選用單端面小彈簧平衡型機械密封。 ⑵ 攪拌器選擇 根據(jù)工藝要求，選用直徑 mm700 ，軸徑 mm50? 的槳式攪拌器，標記符號為：攪拌器50700? ， 652205 ??HG 。按壓力計算肯定是滿足強度要求的，下邊僅按封頭受外壓情況進行校核。 ② 夾套筒體和夾套封頭壁厚計算 夾套筒體計算壁厚 j? ： ctjcj PDP ?? ??? ][2 (311) 夾套采用雙面焊，局部探傷檢查，查表可知， ?? 。 由公式計算 H ，即 24 ikDVVH