【文章內容簡介】 aHCO3懸浮液不斷從塔底放出。 兩法比較，間歇法碳化設備制造簡單，費用低，并可用較低濃度的 CO2（如體積濃度為 20%左右）來生產，因而可用一般的土窯來生成 CO2，因土窯的投資也低，但其單位生產能力較低（約為 噸 /日左右）， CO2 吸收率（約為 60%） 純堿轉化率（約 50%）也較低；而連續(xù)法碳化塔的單位生產能力（約為 2 噸 /日）、 CO2 吸收率（約為 60 ~ 70%，最高可達 90%）和純堿轉化率（約為 90%左右） 都較高，勞動強度較低，但其 碳化塔結構較復雜，制造費用較高，而且 CO2 濃度要求 30%石灰窯需采用機械窯，投資也較高。因而間歇法適用于年產量較低（如千噸級）的單位，而年產量要求在萬噸以上的，則宜采用連續(xù)法。 結晶器碳化制小蘇打 這是國外提出的一種新的生產流程，該生產方法的優(yōu)點是：操作中可控制 NaHCO3結晶粒度的成長：可制得大結晶（如 60一 100目）和高松密度的小蘇打，最適于發(fā)酵粉、滅火劑、處理劑、洗滌劑等用， CO2損失極少，設備運轉周期長：加熱和冷卻過程的能量消耗少，生產可連續(xù)進行也可間歇進行。 用純堿 制小蘇打最好附設在純堿生產廠，這樣一可充分利用堿廠的高濃度 CO2氣體及其凈化、冷卻和壓送設備，從而降低成本，提高設備利用率；二可免去純堿包裝、運輸、拆包等手續(xù)和費用，并可避免堿粉途耗損失（據統(tǒng)計約為 3%左右）； 三可綜合利用堿廠廢堿水廢熱；四可降低管理、經營費用，并增加產品和收益；五是如把純堿運往各地作為小蘇打的原料，還不如把做好的小蘇打成品運往各地，這樣在同樣要運輸的情況下，可為國家節(jié)約大量的小蘇打生產廠的設備投資和人力、物力、財力。 天然堿制小蘇打 我國有豐富的天然堿，資源分布也廣。用 天然堿制小蘇打可大大降低成本（比用純堿制小蘇打降低約 1/4左右），并可緩和純堿供應的緊缺狀況。為此應大力發(fā)展用天然堿制小5 蘇打和純堿。在美國目前不再生產合成純堿，純堿和小蘇打都是用天然堿制造。 離子交換劑制造小蘇打 這是國外近來在研制的方法 [3]，其反應式為 ： RNa + NH4HCO3 = RNH4+ NaHCO3 （ 12） 根據上式就可從 NH4HCO3溶液中制取 NaHCO3， 如進入 NH4HCO3溶液，可制取 1當量的 NaHCO3溶液，并可用煮沸的方法除去溶液中未作用的銨鹽銨鹽轉化成鈉鹽的轉化率可達 70%。離子交換劑可利用最普通的廉價的磺化煤。 碳酸氫按和氯化鈉制小蘇打 其反應式為 ： NH4HC03 + NaCl = NaHCO3 + NH4Cl （ 13） 反應結果得到易溶于水的氯化按和難溶于水的碳酸氫鈉，當溶液漸漸變成飽和時，NaHCO3就結晶析出。氯化鈉和氨的含 量越多，生成 NaHC03的反應就越完全。據西德專利介紹的生產過程為： 在溫度為 26一 30℃ 條件下，在高濃度的非常飽和的氯化鈉溶液中，邊攪拌邊連續(xù)小量地投入固體碳酸氫銨（以細小結晶為宜） 所得的 NaHCO3結晶經分離、洗滌和千燥后，可制得一種容積大、顆粒粗、松散性好、速溶的小蘇打。產品中按含量只有 %， 一般氨堿法中間制得的粗碳酸氫鈉中約含 %銨，產品質量可與用純堿制得的小蘇打相同 [4]。 母液可返回氨堿廠進一步使用即與含有 NH3和 CO2的氣體反應生成 NH4HCO3，也可作為制小蘇打的原料，反應溫度如 小于 26℃ ，易引起雜質干擾，而且不能得到大容積、松散性好的小蘇打 ， 如大于 30℃ ， NaHCO3收率顯著下降。對于氯化鈉來源較豐富的化肥廠、制堿廠，用該法既可制得小蘇打或純堿，又可制得化肥，不失為一個較好的綜合生產方法。 6 第 二 章 設計任務及方案 設計任務及要求 本文根據蘇打粉生產方式要求以及產量要求通過查找文獻資料和計算確定蘇打粉的料液的處理量、料液含水量、料液的密度、干燥后蘇打粉的密度、比熱容、平均粒徑等參數。再根據前人的經驗數據選擇最佳的熱風進、出塔溫度蘇打粉料液進出塔溫 度，料液霧化壓力等參數。根據設計條件和參數通過熱量衡算、物料衡算、過程分析等計算和分析確定噴霧干燥塔的主要尺寸并完成其他附屬設備的選型，進而構建整個工藝。最后為確定的工藝設計合理的自動控制系統(tǒng)。 蘇打粉作為常用食品原料，市場需求量巨大。本課題旨在通過對蘇打粉料漿的燥工段工藝設計過程， 從而 對產品制備、工藝形成及設備設計過程有更深理解，同時，能夠對該工藝的簡化、高效、環(huán)保性進行初步探索，設計出一臺年產 4 萬噸蘇打粉要求的干燥器設備。 通過完成設計，可以知道蘇打粉的用途，基本掌握蘇打粉的生產工藝，了解國內外蘇打粉工業(yè)的發(fā)展現狀，以及其工業(yè)的發(fā)展趨勢。 本設計擬采取用噴霧干燥器附加一些附屬設備對蘇打粉料漿干燥生產，得到產品合格的蘇打粉固體顆粒的要求。噴霧干燥是將溶液、漿液或懸浮液在熱風中噴霧成細小液滴，液滴在下降過程中，水分被迅速汽化而達到干燥目的，從而獲得粉末或顆粒狀的產品。 工藝流程的確定 蘇打粉干燥工段工藝流程為：首先將碳酸鈉溶液泵入儲液罐，然后溶液和二氧化碳氣體一塊進入碳化塔，經碳化后蘇打粉濕物料進入干燥塔，達到蘇打粉干物料含水量要求。如圖 。 圖 蘇打粉干燥工段工藝流程 噴霧干燥的優(yōu)點主要是： 干燥速度快 、 產品具有良好的分散性和溶解性 、 生產過程簡7 化，操作控制方便 、 產品純度高，生產環(huán)境好 、 適宜于連續(xù)化大規(guī)模生 產。 噴霧干燥的缺點有： 低溫操作時，傳質速率較低，熱效率較低，空氣消耗量大，動力消耗也隨之增大。從廢氣中回收粉塵的設備投資大。干燥膏糊狀物料時，干燥設備的負荷較大 。 噴霧干燥階段的核心元件是霧化器，霧化器有多種形式，其中普通洗衣粉的生產以壓力式霧化器使用最為普遍。壓力式噴嘴霧化器又稱機械式霧化器。旋轉壓力式霧化器有結構簡單、加工制造容易、安裝操作方便、霧化粒度均勻、 工作能耗低、霧矩張角適中以及霧化后對噴霧干燥塔中的氣流場影響小等優(yōu)點，該霧化器在噴霧干燥系統(tǒng)中應用較多。其原理是由高壓泵使料液具有一定的壓力和一定的初速度從切線方向進人噴嘴的旋轉室中。這時，料液的部分靜壓能轉化為動能，使料液形成旋轉運動。旋轉速度與旋渦半徑成反比，因近軸心旋轉速度愈大，其靜壓強愈小。結果在噴嘴中央形成一股壓力近似等于大氣壓的空氣旋流，而液體則繞著這個氣心旋轉，并形成環(huán)形薄膜從噴嘴孔噴出，然后液膜伸長變薄并拉成細絲，最后細絲斷裂為小液滴 [5] 。 工藝設計 的 條件 干燥物料即蘇打粉料漿為懸浮液，干燥介質為空氣；霧化器采用旋轉型壓力式霧化器，選用熱風、霧滴并流向下的操作方式 [6]。 由設計條件知，產品產量為 G=5555kg/h；由選定蘇打粉的物性知：其密度32 /2150 mkg?? ；比熱容 )/( ℃kgkJc ?? ；顆粒的平均粒徑 md ?1202 ? 。 根據經驗值，蘇打粉料漿溫度在 20℃ 左右時，料漿有較好的流動性。當洗衣粉的出料溫度高于 55℃ 時 會影響蘇打粉的性能，可能受熱分解，故取蘇打粉的出料溫度為 55℃ 。根據經驗數據取熱風入口溫度 150℃ ，熱風出口溫度 60℃ 。 噴霧干燥常用來處理濕含量在 20%— 60%的溶液。但本生產采用 氨堿法 生產蘇打粉料漿 機械脫水之后 含水量在 17%到 23%左右。所以采用料漿含水量 20%進行設計計算。根據文獻資料，取加熱蒸汽壓力（表壓） ；料液霧化壓力（表壓） MPa4 。年平均溫度12℃ ，年平均相對濕度 70%。 具體工藝參數如下： 料液處理量 hkgG /69091 ? 料液含水量 %201?w（濕基）； 產品含水量 %?w （濕基） 料液密度 31 1 9 2 4 /kg m? ? ； 產品密度 32 /2150 mkg?? 熱風入塔溫度 ℃t 1501? ； 熱風出塔溫度 ℃t 602? 料液入塔溫度 ℃201 ?? ； 8 產品出塔溫度 ℃552?? 產品平均粒徑 md ?1202 ? ； 產品比熱容 )/( ℃kgkJc ?? 水 比熱容 CW=； 加熱蒸汽壓力（表壓） 料液霧化壓力（表壓） MPa4 ； 年平均溫度 12℃ 年平均相對濕度 70%； 年工作日 300 天 9 第 三 章 噴霧干燥器的設計 物料衡算和熱量衡算 1． 物料衡算 （ 1） 絕干物料流量 G 11( 1 ) 6 9 0 9 ( 1 2 0 % ) 5 5 2 7 /G G w k g h? ? ? ? ? （ 31） （ 2） 產品產量 2G 112 2( 1 ) 6 9 0 9 ( 1 2 0 % ) 5 5 5 5 /1 1 0 . 5 %GwG k g hw? ?? ? ??? （ 32） （ 3） 水分蒸發(fā)量 W V=G1 － G2 =6909－ 5555=1354kg/h (33) （ 1） 物料升溫所需熱量 mq ? ? ? ?2 2 2 1 5555 55 /1354m Gcq k J k gW?? ? ? ?? ? ? 水 （ 34） （ 2） 汽化 kg1 水的熱損失 lq W tFqq ?? ?11按經驗公式計算 wt， ????的傳熱系數干燥塔表面對周圍空氣 ℃t，t ww 40?取干燥塔外表面積溫度 ? ?h℃mkJ ?????? 2/? 230 mFF ， ?取干燥塔散熱面積 ； 室溫壁溫 ? ℃t 281240 ???? 1 4 1 . 8 3 0 2 8 2 5 . 9 /1354Ftq k J k gW? ? ? ?? ? ? 水 干燥塔出口空氣的濕度 2H 根據熱量衡算 ? ? ? ?2 1 1 12 1 1 2 5 . 2 1 4 9 . 6 4 . 1 8 7 2 0 9 1 . 7 6 /l m wI I I I q q c k J k gH H H H ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 水 即11 IIHH? ??? ，為一直線方程，根據給出的工藝設計條件， ℃t 120 ? ， %70?? ，由濕10 空氣的 HI 圖查出， 絕干氣水 kgkgHH /0 0 ?? 。當 ℃t 1501? 時，由濕空氣的 HI 圖查出， 絕干氣kgkJI /1801 ? ，任取 絕干氣水 kgkgH /? ，則? ?9 1 . 7 6 0 . 0 6 0 . 0 0 6 1 8 0 1 7 5 . 0 /I k J k g? ? ? ? ? ? 絕 干 氣。連結點? ?絕干氣絕干氣水 kgkJ，IkgkgHA /1 8 0/0 0 11 ?? 和點? ?0 . 0 6 / 1 7 5 . 0 /B H k g k g I k J k g??水 絕 干 氣 , 絕 干 氣，并延長與 ℃t 1002 ? 線相交于點 D，點D 就是出口空氣狀態(tài)點。由 HI 圖查出， 。kgkgH 絕干氣水 / ? 空氣消耗量 絕干空氣的消耗量為 211354 2 2 5 6 6 /0 . 1 2 0 . 0 0 6WL k g hHH? ? ??? （