【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 既得成品。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，海藻酸鈉的年生產(chǎn)能力為1000噸/年，全年365天，除去大、中修理及放假等共65天。則 年工作日 = 365－65=300天每晝夜生產(chǎn)能力為：1000247。300 =本生產(chǎn)過程屬于間歇式生產(chǎn)過程，生產(chǎn)周期為16小時(shí)，全年生產(chǎn)周期為 30024247。16=450個(gè)周期。每個(gè)生產(chǎn)周期生產(chǎn)能力為： 16 = 根據(jù)實(shí)驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)知道從馬尾藻中提取海藻酸鈉的平均提取率W=%，則每個(gè)周期投入的干馬尾藻質(zhì)量m=247。%= 以此作為物料衡算的基準(zhǔn)。(1)浸泡，加10倍重量水于浸泡池中浸泡1小時(shí)，浸泡后的水用于提取碘和甘露醇，所需水的質(zhì)量為m1（水）=10=,馬尾藻無質(zhì)量損失。干馬尾藻吸水后的質(zhì)量為：m（濕馬尾藻）=m（干馬尾藻）150%=150%=（2）脫水，粉碎將浸泡后的馬尾藻脫水后送入粉碎機(jī)粉碎，%的質(zhì)量損失m(濕馬尾藻）’=（%）=（3）甲醛浸泡后過濾水洗 將粉碎后的馬尾藻投入甲醛浸泡池，加入10倍質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的甲醛溶液浸泡3小時(shí)，m(甲醛溶液）=10=，其中 甲醛消耗量： m(甲醛)=1%=， 水的消耗量： m2（水）=（11%）=過濾水洗耗水量占馬尾藻重量的30%， m3（水）=30%=，水洗后馬尾藻損失1%的質(zhì)量，故過濾水洗后， m(濕馬尾藻)’’=(11%)=（4） 消化將過濾水洗后的粘稠狀馬尾藻送入消化鍋內(nèi)，加入10倍質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的碳酸鈉溶液浸沒馬尾藻，在60攝氏度的條件下消化3小時(shí)，此時(shí)所需碳酸鈉溶液的質(zhì)量為 m(碳酸鈉溶液)=10=，其中碳酸鈉的消耗量：m(碳酸鈉）=2%=水的消耗量：m4（水）=(12%)=（5）沖稀，發(fā)泡沉降，過濾將消化后的消化液放入沖稀池，沖稀至恩氏100120秒，與壓縮空氣混勻后，然后取上清液送入300目履帶過濾機(jī)過濾兩次，此時(shí)有1%海藻酸鈉的質(zhì)量損失（6）鈣化，水洗 濾液以水泵送入鈣化系統(tǒng)進(jìn)行鈣化，加入膠液量的20%鈣液（鈣液氯化鈣濃度為10%）。再經(jīng)發(fā)泡器發(fā)泡及高速攪拌后，過濾洗滌，水洗耗水量為洗滌物質(zhì)海藻酸鈣質(zhì)量的30%。該過程可以使海藻酸鈉轉(zhuǎn)化為非水溶性的海藻酸鈣析出，使得海藻酸鈉與大量水份分離，同時(shí)將大量的無機(jī)鹽，色素等水溶性雜質(zhì)隨水排出。%的海藻酸鈣流失。（7）離子交換脫鈣鈣化水洗后送入間歇式反應(yīng)釜中加入10倍質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的Nacl溶液進(jìn)行脫鈣。（8） 濃縮沉淀過濾 將脫鈣后的海藻酸鈉溶液濃縮至60%后加入10倍無水乙醇攪拌均勻后靜置半個(gè)小時(shí)過濾，此時(shí)有1%的海藻酸鈉產(chǎn)品損失。（9） 干燥粉碎，包裝假設(shè)過濾后海藻酸鈉含水量為25%(濕基含水量），干燥后含水量5%(濕基含水量），所得海藻酸鈉質(zhì)量為m0(海藻酸鈉)=，過濾后海藻酸鈉質(zhì)量m(含水海藻酸鈉)=(15%)247。（125%）=干燥除去水分質(zhì)量m5(水)==， 離子交換脫鈣后海藻酸鈉質(zhì)量m1(海藻酸鈉)=247。（11%）=。濃縮后海藻酸鈉溶液質(zhì)量m(濃縮后海藻酸鈉溶液)=247。60%=，則沉淀所需無水乙醇質(zhì)量m(無水乙醇)=10=鈣化水洗后海藻酸鈣的質(zhì)量m1(海藻酸鈣)=，則消耗的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的氯化鈉溶液質(zhì)量為m(氯化鈉溶液)=10=m(氯化鈉）=15%=，耗水量m6(水)=（115%）=鈣化后海藻酸鈣的質(zhì)量m2(海藻酸鈣)=247。（%）=鈣化水洗耗水量m7(水)=30%=沖稀發(fā)泡沉降過濾后的濾液中海藻酸鈉質(zhì)量m2(海藻酸鈉)=消化后消化液中海藻酸鈉質(zhì)量m3(海藻酸鈉)=247。（11%）=則消化過濾后馬尾藻濾渣質(zhì)量m(濾渣)==消化過濾后消化液質(zhì)量m(消化液)=+=，在鈣化過程中消耗的氯化鈣溶液的質(zhì)量： m(氯化鈣溶液)=20%= m(氯化鈣)=10%= 耗水量m8(水)=（110%）=（1）物料輸入表 年產(chǎn)1000噸海藻酸鈉物料輸入表物料名稱年投入物料量/噸周期物料量/噸干馬尾藻2817甲醛 碳酸鈉氯化鈣 氯化鈉 無水乙醇 配料水 輸入物料總和（2）物料輸出表 年產(chǎn)1000噸海藻酸鈉物料輸出表 物料名稱 年物料輸出量/噸 周期物料輸出量/噸海藻酸鈉 廢甲醛溶液廢濾渣鈣化過濾后廢濾液乙醇沉淀過濾后的廢濾液 水洗所排放的廢水 輸出物料總和、電煤的用量計(jì)算（1）水的計(jì)算根據(jù)查閱各種資料以及以上物料衡算知，生產(chǎn)1000t海藻酸鈉過程中調(diào)漿、配料、設(shè)備容器清洗、鍋爐用水及衛(wèi)生用水等約消耗水資源15萬t。（2）電的計(jì)算根據(jù)估算以及查閱各種資料知，生產(chǎn)1t海藻酸鈉過程中各種動(dòng)力耗電、生活用電等方面約耗電2000度。則年產(chǎn)量1000噸海藻酸鈉則需消耗電20005000=1000萬度。（3）煤的計(jì)算海藻酸鈉生產(chǎn)過程中煤的使用主要是供熱、鍋爐蒸汽等方面。根據(jù)資料及經(jīng)驗(yàn)。5000=本工藝設(shè)計(jì)熱量衡算主要集中在消化工段、濃縮工段和干燥工段。 消化液的組成：m(碳酸鈉溶液)=，χ1= m(馬尾藻)=,χ2=1χ1=碳酸鈉溶液比熱容Cp,1=（kg℃）,馬尾藻比熱容Cp,2=（kg℃）消化液平均比熱容：Cp=Cp,1χ1+Cp,2χ2=+=（kg℃）則消化液從常溫25℃加熱到60℃所吸收的熱量Q需=CpmΔt=103(6025)=107kJ /hQ供= Q需=m水蒸氣r==查表得200KPa飽和水蒸汽，溫度t=℃,汽化潛熱r=水蒸氣消耗量Q=KAΔt傳熱系數(shù)K=1000W/（m2℃）, Δt==℃，則傳熱面積A==離子交換脫鈣后海藻酸鈉質(zhì)量濃縮前海藻酸鈉溶液的質(zhì)量，即蒸發(fā)原料液量F=+=,海藻酸鈉濃度100%=%濃縮后海藻酸鈉溶液的質(zhì)量，即完成液量L=247。60%=,海藻酸鈉濃度蒸發(fā)水量w==因?yàn)楹Ｔ逅徕c在60℃170℃會(huì)脫去內(nèi)部水分，所以選擇最高蒸發(fā)溫度T=60℃，則蒸發(fā)室操作壓力P=加熱蒸汽壓力P=,t=℃,汽化潛熱r=㎏冷凝器操作壓力P=50KPa,t=℃,二次蒸汽汽化潛熱=㎏對(duì)蒸發(fā)器做熱量衡算：DH+F=W+(FW)+D+ψ式中：D—加熱蒸汽消耗量，㎏/h H—加熱蒸汽的焓，KJ/㎏ —二次蒸汽的焓，KJ/㎏ —原料液的焓，KJ/㎏ —完成液的焓，KJ/㎏ —水的焓，KJ/㎏ Ψ—熱損失，約為加熱蒸汽提供熱量的5%在忽略溶液稀釋熱，以及溶液濃度變化對(duì)焓的影響時(shí)，整理上式可得加熱蒸汽消耗量式中為原料液的比熱容，=Cp,1χ1+Cp,2χ2海藻酸鈉比熱容（kg℃）,（kg℃）則=+（）=（kg℃）則加熱蒸汽消耗量為：/h=KJ/h又Δ，K=5000W/（m2℃），=Tt==℃所以換熱面積干燥前海藻酸鈉質(zhì)量，濕基含水量干燥后海藻酸鈉質(zhì)量，濕基含水量干燥除去水分的質(zhì)量進(jìn)干燥器濕物料質(zhì)量流量出干燥器產(chǎn)品的質(zhì)量流量濕物料中絕對(duì)干物料質(zhì)量流量濕物料干基含水量產(chǎn)品干基含水量水分蒸發(fā)量干空氣初始溫度℃，相對(duì)濕度ψ0=50%，查表得空氣濕度，經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱至120℃，相對(duì)濕度ψ1=ψ0=50%，離開干燥器時(shí)，空氣溫度60℃，相對(duì)濕度ψ2=80%，查表得空氣濕度 濕物料進(jìn)料溫度216。1=25℃，出口溫度216。2=50℃，干空氣消耗量風(fēng)機(jī)風(fēng)量，其中，預(yù)熱器加熱量為則=8466247。3600=當(dāng)加熱蒸汽壓力為200KPa時(shí)，可查得汽化熱r=2205KJ/kg,則加熱蒸汽消耗量在干燥器內(nèi)利用熱量守恒得單位時(shí)間內(nèi)向干燥器補(bǔ)充的熱量干空氣質(zhì)量流量濕物料中絕對(duì)干物料的質(zhì)量流量,干料比熱容℃）濕物料的焓216。1+216。1=25+25=干燥后產(chǎn)品的焓216。2+216。2=50+50=干燥熱損失則干燥系統(tǒng)總加熱量Q=海藻酸鈉生產(chǎn)過程中，用到各種儀器設(shè)備。主要生產(chǎn)設(shè)備有：干馬尾藻浸泡池，濕馬尾藻粉碎機(jī)，甲醛浸泡池，消化鍋，沖稀池，發(fā)泡機(jī)，鈣化系統(tǒng)裝置，噴淋水洗裝置，離子交換脫鈣裝置，蒸發(fā)裝置，干燥器，各種配套真空泵、壓濾機(jī)、各類儲(chǔ)罐、鍋爐、供水設(shè)備等。本次設(shè)計(jì)根據(jù)生產(chǎn)要求對(duì)一般設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單選型，主要對(duì)消化工段的消化鍋和濃縮工段的蒸發(fā)器進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)。，按ρ=，則浸泡池的總體積247。ρ=，為了方便操作，設(shè)計(jì)3個(gè)等體積的小浸泡池，≈24，hdl=6m4m1m，占地面積S=463=72由于干馬尾藻和水無任何腐蝕或有毒作用，所以浸泡池選取以水泥為材質(zhì)的敞口形式浸泡池。 干馬尾藻浸泡后質(zhì)量膨脹為原來的150%， 故粉碎機(jī)選型：生產(chǎn)廠家：鄭州市一誠(chéng)機(jī)械制造有限公司名 稱：半濕物料粉碎機(jī)型 號(hào)：BSFS110 生產(chǎn)能力：1015t/h 粉碎粒徑： 尺寸：2160mm2276mm1880mm 功 率：45kw，≈100t/周期按ρ=1000，則總體積，為了操作方便，設(shè)計(jì)成4個(gè)等體積的小浸泡池，由于甲醛濃度較低，故甲醛浸泡池也采用水泥制敞口操作型浸泡池。(1) 反應(yīng)釜體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)①確定釜體的幾何形狀先忽略封頭體積，估算筒體內(nèi)徑，每臺(tái)反應(yīng)釜的容積, —每臺(tái)反應(yīng)釜處理料液量，； —反應(yīng)容器備用系數(shù)，； —裝料系數(shù)，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件或試驗(yàn)結(jié)果而定。當(dāng)攪拌狀態(tài)平穩(wěn)或物料的粘度較高時(shí)，； i—容器裝液高徑比，對(duì)于液液反應(yīng)釜。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和料液的具體情況，我們?nèi)。?，得每臺(tái)反應(yīng)釜容積，筒體內(nèi)徑，進(jìn)行圓整得 封頭直徑確定后，根據(jù)下式確定筒體高度： 式中 —容器封頭容積，對(duì)立式容器為下封頭的容積，對(duì)臥式容器為兩封頭容積之和， 查JB/T 251982010標(biāo)準(zhǔn)可知公稱直徑DN3100mm標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭容積=，故 校核：≈，≥25，大致符合條件。②夾套幾何尺寸計(jì)算夾套內(nèi)徑 ，則夾套高度 又因?yàn)閭鳠崦娣e，取，則核算換熱面積：A=πDH=2=㎡≥㎡由上計(jì)算結(jié)果表明，可以只在筒體部分設(shè)有夾套即可。③攪拌器的幾何尺寸 要求物料分散均勻，選擇六直葉圓盤渦輪式攪拌器，具體尺寸如下：攪拌器直徑，則攪拌器寬度b==2100mm,攪拌器長(zhǎng)度攪拌器圓盤直徑一般取槳徑的2/3，因?yàn)橐簩虞^高，液層高度，故選用三層攪拌器，每層攪拌器位置設(shè)計(jì)如下：，第二，攪拌器距離筒底高度C=④接管。根據(jù)工藝條件，確定各接管尺寸，選用板式平焊法蘭，公稱壓力PN=.⑤擋板。擋板寬度W=，擋板數(shù)Z=4，即可實(shí)現(xiàn)全擋板化條件