日处理1000吨大豆生产工艺及设备计算.doc

　　　　　　　　　　　日处理 1000 吨大豆生产工艺及设备计算车工艺按日浸出 1000 吨大豆为基准，1000 吨大豆是按预处理后达到浸出工艺要求的指标，其中含杂质 1%,大豆含水 10%则对应预处理车间各设备处理量可通过物料衡算求得：一：预处理车间工艺计算及设备选型一） 物料衡算：预处理车间工艺路线如下：原料　　　斗升机　　　刮板 (1)　　　振动筛　　　比重去石机　　　刮板 (2)　　　　　 破碎机　　　刮板 (3) 水平刮板 (4)　　 软化 　　　 刮板 (5) 轧坯　 刮板 (6)　　 干燥　　　 去浸出车间以上工艺可简化为如下流程进行物料衡算清理设备 　　　 　破碎　 　　　　 　软化　 　　　　 　轧坯　 　　　 　干燥 　　　　杂质(P) 脱水(W 1) 脱水(W 2)其中：F 4=1000 吨/天; 含杂质 10%; 大豆含水 10%;预处理原料大豆各项指标如下：　原料大豆含水=16%, 含杂质 7%,软化后大豆含水 15%.1) 对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=(F 3-0.01*1000)*0.15-W2 F3=1000+W2联立求解得： F 3= 1062 (t/d) W2= 62 (t/d)杂质净量　　10t/d即：轧坯机和干燥器处理量为　1062 t/d 2) 对软化锅做物料衡算得(F3-10)*0.15=(F2-10)*0,.16-W1F2=W1+1062即：(1062-10)*0.15=(F 2-10)*0.16-W1F2=W1+1062联立求得：F2=1074.5 (t/d) W1=12.5 (t/d)即：软化锅处理量为 1074.5t/d, ( 破碎机处理量求为 1074.5t/d).3) 对清理设备做物料衡算F=P+F2F*7%=P+10即： F=P+1074.5F*7%=P+10联立求得：F=1145(t/d), P=70(t/d)根据上央物料衡算结果斗升机输送量为 1145t/d刮板 (1)输送量为 1145t/d振动筛和比重去石机处理量为 1145t/d,去要能力 70t/d刮板 (2)输送量为 1074.5t/d破碎机处理量为 1074.5t/d刮板 (3)及刮板 (4)输送量为 1074.5t/d软化锅处理量为 1074.5t/d刮板 (5)处理量为 1062t/d轧坯机处理量为 1062t/d刮板 (6)输送量为 1062t/d干燥器处理量为 1062t/d, 干燥水分量为 62t/d(二) 能理衡算预处理车间涉及能量的设备有软化锅和干燥器。

已知条件：软化温度为 60℃ 干燥温度为 75℃ 取原始料温为 20 ℃则：对软化锅（杂质量很小，按纯大豆计）传热负荷 Q=F2Cp (60-20) +W*r其中：Cp 为大豆在 20~60 oC 的平均比热r 为水在 20~60 oC 的平均汽化潜热查相关资料知：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绝干物质 66% Cp 干 =0.375 Kcal/Kg. oCr=2400Kj/Kg=573Kcal/kg则：Q 1=F2Cp(60-20)+W*r=[1074.5*0.4975*(60-20)+12.5*5.73] *1000/24=1487814Kcal/h若用 0.5Kgf/cm2( 表压 )的蒸汽加热，对应 r=533Kcal/kg 热损失取总传热量的 5%,则所需蒸汽量为D1=Q1/0.95r=1487814/0.95/533=2938Kg/h=70.5t/d对干燥器做能量衡算（忽略杂质影响）传热负荷 Q=(F4*Cp2*t2-F3*Cp1*t1)+W2*r其中：Cp 2 为大豆含水 10% 时的比热。

0.46 Kcal/Kg. oCCp1 为大豆含水 15%时的比热 0.49Kcal/Kg. oCr 为 20~75oC 水的平均汽化潜热：2383Kj/Kg(569Kcal/Kg)则：Q 2=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(表压)蒸汽间接加热，则需蒸汽量为：r=5.6Kcal/KgD2=Q/0.95r=2473767/(0.95*526)=4950Kg/h=118.8t/d则：预处理车间所需总蒸汽量为：D=D 1+D2=70.5+118.8=189.3t/d二．浸出车间工艺和设备计算及选型（一） 浸出车间物料衡算浸出车间工艺流程简图如下：预热器 溶剂 浸出器 湿粕 蒸脱机 干粕 混合油 捕集器 自由气体过滤 冷凝器第一蒸发器 冷凝器 最后冷凝器 吸收塔第二蒸发器 冷凝器 分水箱 汽提塔 冷凝器 毛油已知：原料大豆湿基含油 18%( 毛豆)，则：预处理前大豆油量为：1145*(1-7%)*18%=191.67(t/d)故：进浸出器大豆含油为：191.67/(1000*(1-1%))*100%=19.36%1) 浸出器的物料衡算：已知：为将浸出效果，取混合油浓度为 20%,粕残溶 30%,粕残油小于1%(按 1%计)，则： 对总物料： F4+W=F5+F/5对溶剂：W=F 5*(1-X0)+(F/5-F*1%)*30%(X0 为混合油浓度)对油脂：F 5*(1-1%)*18=F5*X0+(F/5-F4*1%-F/5*30%)*1%即：1000+W=F 5+F/5W=0.8*F5+0.3*F/5-3178.2=0.2*F5+0.007*F/5-0.1联立求解得：F=1182 (t/d)F=849 (t/d)W=1031 (t/d)若混合油浓度按 25%计，则：1000+W=F 5+F/5 W=0.75*F5+0.3*F/5-3178.2=0.25*F5+0.007*F/5-0.1联立求得：F /5=1182 (t/d)F5=680 (t/d)W=862 (t/d)2) 蒸发过程物料衡算：1． 第一蒸发器物料衡算：已知：混合油浓度 X0=0.25 处理量 F5=680 t/d要求 一蒸完成液浓度 X1=60% 操作压力 0.04Mpa(真空度)。

蒸发型式：升膜设：第一蒸发器蒸发量为 W1，完成液量为 F6 (t/d)则：F 5=F6+W1F5*0.25=F6*0.6即：680=F 6+W1680*0.25=0.6F6联立求解得：F 6=283 (t/d) W1=397 (t/d)2. 第二蒸发器的物料衡算：已知：混合油浓度 X1=0.6,处理是 F6=283 t/d 要求完成液浓度 X2=0.95,操作压力 0.045Mpa(真空度)，蒸发型式：升膜设：第二蒸发器蒸发量为 W2，完成液量为 F7，则：F6=F7+W2 F6*0.6=F7*0.95即 283=F7+W7283*0.6=F7*0.95联立求得：F 7=179 (t/d) W2=104 (t/d)3. 汽提塔物料衡算：经汽提塔汽提后，要求毛油残溶小于 500PPm,已知：进塔混合油浓度95%，处理量 F 为 179t/d,则：设：毛油量为 F8，汽提出溶剂量为 W3F8+W3=F7F7*95%=F8*(1-500*10-6)即：179=F+W179*0.95=F8*(1-500*10-6)联立求得：F 8=170.05 (t/d) W3=8.95 (t/d)毛油中残溶净量=85Kg/d4. 蒸脱机物料衡算：湿粕经蒸脱机蒸脱后，要求产品粕中残溶越小越好。

这里按湿粕中溶剂全部去除计算，则：最终得粕量为：F6=(F/5-F4*1%)*(1-0.3)+F4*15=(F/5-1000*1%)*0.7+F*1%=(1182-10)*0.7+10=830 (t/d)其中：除去溶剂量为：W/1=F/5-F/6=1182-830=352 (t/d)(二) 浸出车间能量衡算：1． 溶剂预热器已知：溶剂用量 W=862 t/d ,初始溶剂温度取 20oC，要求加热至 55oC.在对应条件下溶剂物性数据如下：比热：Cp=1.99Kj/Kg. oC密度：ρ=652Kg/m 3粕度：μ=0.36Cp导热系数：λ=0.136W/m 2.oC(以上物性以进出品温度的算术平均值计)加热介质：0.5Kgf/cm 2（表压）水蒸汽，对应汽化潜热 r=2230Kj/Kg.冷凝液密 度 ρ=951Kg/m 3λ=0.684W/m. oC μ=0.26Cp 则：传热负荷： Q=W*Cp*(t 2-t1)=862*1000/(24*3600)*1.998(55-20)=695 (KW)所需生蒸汽量：（按总传热量 5%计热损失）D=Q/0.95r=695/(2230*0.95)=0.328 Kg/s=1181Kg/h=28.34 (t/d)若选用列管换热器加热溶剂，初选 K=400W/m2.K因 0.5Kgf/cm2(表压)水蒸汽饱和温度为 110oC.则：tm=[(110-20)+(110-55)]/2=72.5S 选 =Q/(K*tm)=695*1000/(400*72.5)=24m2加热管选用 Ф25X2.5mm,管长 L=3m 钢管，则需管数 n 为：n=S/(П*d 00*L)=24/(3.14*25*10-3*3) =102 (根)采用单管程，双管程列管换热器，管心距 t=1.4do,采用正三角形排列。

则壳径：D=t*(n 1-1)+2*do=1.4*25*(1.1*(102)1/2-1)+2*25=403 （mm）取：D=400(mm)校核：管内溶剂流速：u=W/L/(n/2*П/4*d-I)=9.98*2/652/(102*П/4*0.02 2)=0.955(m/s)Re=d*u*p/μ=0.02*0.955*652/(0.36*10 -3)=3.46*104Pr=Cp*μ/λ=1.99*10 3*0.36*10-3/0.136=5.27△I=0.023*λ/d I*Re0.8*Pr0.4=0.023*0.136/0.02*(3.46*104)0.8*5.270.4=1300W/(m2.oC)加热蒸汽走壳程：△o=0.725*(g*ρ 2*λ 3*r/(N2/3*do*μ*t) 1/4 (N=7)=0.725*(9.81*9512*0.6843*2230*103/(72/3*25*10-3*0.26*10-3*20))1/4 =7787 W/(m2.oC)考虑不凝气的影响：取△ o=0.6*7787=4672W/m2.oC水蒸汽冷凝面污垢热阻：R so=0.8598*10-4 m2.oC/W溶剂的污垢热阻： Rsi=1.72*10-4 m2.oC/W则 1/R0=1/△o+ Rso+b*d0/(λ*d m)+ Rsi*do/di+ do/△i*di=1/4672+0.8598*10-4+0.002。