工艺流程的确定和主体设备的选择4-1

1、情境4 干燥器的操作与控制学习任务1工艺流程的确定和主体设备的选择计划学时6职业能力目标专业能力社会能力方法能力掌握工艺流程的确定掌握干燥系统的设备构成掌握常见干燥器的基本构造团队工作能力沟通能力小组成员的协作能力扩展相应的信息收集能力制定工作计划能独立使用各种媒介完成学习任务工作结果的评价与反思学习情境描述接到车间主任指令：根据给定的干燥任务，绘制工艺流程图，简述干燥工艺过程，指出该流程生产的产品，介绍流程中的主要工艺设备。组长接受任务后组织学员通过资讯、计划、决策、实施和检查、评估等过程完成学习任务。教学环境分析石油化工岗位操作技能实训中心、教材、辅导资料、化工工艺设计手册、化工单元操作学

2、习光盘、学习软件、可以上网查阅资料的电脑、工作台、拆装工具等教学方法采用角色扮演法交代任务；用引导文和小组讨论法完成决策和计划的制定，采用任务驱动法实施工作任务。教学组织分组，分工，协作共同完成，分成6个小组，每组6人要做好记录，由各小组长展示学习成果评议各小组展示的学习成果教师对每个小组及每个学生进行监视，做好记录，作为成绩评定的依据。实施步骤资讯干燥过程第一部分 干燥过程案例一、干燥在工业生产中的应用化工生产中的固体原料、产品或半成品，为便于进一步的加工、运输、贮存，一般对其中所含湿分（水或其他液体)都有一定的要求，以免影响化学反应或产品质量。除去固体物料中湿分的方法称为去湿。常用的去湿方

3、法有机械去湿法、吸附去湿法及热能去湿法。机械去湿法，即通过沉降、过滤和离心分离等方法去湿。这是一种耗能较少、较为经济的去湿方法，但湿分的去除不完全，多用于处理含液量大的物料，适用于初步去湿。吸附去湿法，即使用固体吸附剂，如氯化钙、硅胶等吸附物料中所含的水分。这种方法去除的水分量很少，且成本较高，适用于实验室小批量固体物料的去湿，或除去气体中水分的情况。热能去湿法，即利用加热的方法使湿物料中的湿分汽化并除去的方法，这种去湿方法称为干燥，干燥能耗较大，但除湿彻底。工业生产中，为了使去湿的操作经济有效，常常将机械分离与干燥联合起来去湿：先用机械去湿法除去物料中大部分的湿分，然后再进行干燥，制成符合规

4、格的产品。干燥操作通常是在蒸发、结晶、过滤、离心分离等操作之后，是生产的最后一道工序。干燥不仅广泛应用于石油化工生产中，而且也普遍应用于食品、轻工、纺织、造纸、医药、采矿，建材、电工与机械制品及农产品加工等行业。如聚氯乙烯、尿素的生产，奶粉、饼干的加工，青霉素等抗菌素的制造，染料的生产，木材的加工等，都需要干燥过程。二、干燥过程案例1洗衣粉的生产高塔喷雾干燥法生产洗衣粉的工艺流程如图4-1所示。配制好的料浆用高压泵以38MPa的压力通过喷嘴在喷粉塔4内雾化成微小的液滴，而干净的空气经热风炉3加热后送至喷粉塔4的下部，液滴和热空气在塔内相遇进行热交换而被干燥成颗粒状洗衣粉，再经风送老化，由振动筛

5、9筛分后作为基础粉去后配料。喷粉塔顶部出来的尾气经尾气净化系统净化后放入空中。而风送分离器8顶部出来的热风经袋式过滤器11除尘后排空或作为二次风送入热风炉。2聚氯乙烯的生产氯乙烯悬浮聚合的典型工艺流程如图4-2所示。将去离子水用泵打人聚合釜中，依次将分散剂溶液、引发剂及其他助剂加入聚合釜内。氯乙烯单体由计量罐经过滤器加入聚合釜内，向聚合釜夹套内通人蒸汽和热水，当聚合釜内温度升高至聚合温度(50580.196MPa时，可泄压出料，使聚合物膨胀。因为聚氯乙烯颗粒的疏松程度与泄压膨胀的压力有关，所以要根据不同要求控制泄压压力。未聚合的氯乙烯单体经泡沫捕集器排入氯乙烯气柜，循环使用。被氯乙烯气体带走的

6、少量树脂在泡沫捕集器捕集下来，流至沉降池中，作为次品处理。聚合物悬浮液送碱处理釜，用NaOH溶液处理，再送离心机，先进行过滤，再用热水洗涤两次。经脱水后的树脂具有一定含水量，经螺旋输送器送入气流干燥管，以140150热风为载体进行第一段干燥，出口树脂含水量小于4；再送入以120热风为载体的沸腾床干燥器中进行第二段干燥，得到含水量小于0.3%的聚氯乙烯树脂。再经筛分、包装后入库。3大豆磷脂的生产大豆磷脂又称大豆卵磷脂，是食品工业中用得最多的天然食品乳化剂，广泛用于烘烤食品、人造奶油及颗粒饮料等的生产中。除了用作食品添加剂，大豆磷脂还是一种食品，能降低胆固醇，并在减轻神经紊乱症状上有一定疗效。大豆

7、磷脂通常是生产大豆油的副产品，工业常用水合法提取大豆磷脂，生产工艺步骤如图43所示。将粗油加热，加入水及一些助剂，在搅拌的情况下，油和水进行水化反应，反应后的物料进入离心机，将脱胶油和胶状粗磷脂分离。粗磷脂进入蒸发器内脱水，加人脱色剂脱色，用丙酮等溶剂去除油、脂肪酸等杂质，最后进入真空干燥器内干燥后得到产品。第二部分 干燥操作分类干燥操作依据不同的分类方法可以有很多方式。一、按传热方式分类按照热能供给湿物料的方式，干燥可分为传导干燥、对流干燥、辐射干燥、介电加热干燥以及由上述两种或多种方式组合成的联合干燥。（1）传导干燥 湿物料不与加热介质直接接触，热量以传导方式通过传热壁面传给物料，产生的湿

8、分蒸汽被周围气流带走，或用真空泵排走。例如纸制品可以铺在热滚筒上进行干燥。传导干燥的热能利用率较高，但物料温度不易控制，容易过热变质。（2）对流干燥 干燥介质直接与湿物料接触，将热能以对流方式传给湿物料，并带走湿分汽化产生的蒸汽。干燥介质可以是热空气、惰性气体或烟道气，通常用热空气作为干燥介质。在对流干燥中，热空气的温度容易调节，物料不易过热，但由于热空气在离开干燥器时，带走相当大的一部分热能，因此对流干燥的热能利用率较差。(3)辐射干燥 热能以电磁波的形式由辐射器发射到湿物料表面，为物料吸收而重新转变为热能，汽化的湿分由气流带走或用真空泵排走，达到干燥的目的。辐射干燥特别适用于物料表面薄层的

9、干燥。辐射器可按被干燥物件的形状布置，如使用红外线干燥器干燥木材、印染织物及汽车喷漆。辐射干燥生产强度大、速度快，产品洁净、干燥均匀，但能耗大。(4)介电加热干燥 将湿物料置于高频电场中，利用高频电场的交变作用使物料分子发生频繁的转动，物料从内到外都同时产生热效应使其中湿分汽化。电场频率在300MHz以下的称为高频干燥，频率在300MHz的称为徽波干燥。介电加热干燥物料中湿分含量愈高的部位获得的热量愈多，一般物料内部的湿分比表面高，因此物料内部的温度比表面要高，湿物料受热均匀，传热方向与传质方向一致，故干燥速率较快，尤其适用于当加热不匀时易引起变形、表面结壳或变质的物料或内部湿分较难除去的物料

10、。介电加热干燥能耗大，设备和操作费用都很高，目前主要用于食品、医药、生物制品等贵重物料的干燥。二、按操作方式分类按干燥过程的操作方式分类，可分为连续操作和间歇操作。间歇操作的投资费用少，操作控制灵活方便，适用于生产小批量、多品种，要求干燥时间较长的产品。工业上多为连续操作，其生产能力大、效率高，产品质量较均匀，劳动条件较好。三、按操作压力分类按干燥过程的压力分类，可分为常压干燥和真空干燥。真空操作温度要求低，蒸汽不易泄漏，但操作费用较高，适用于处理热敏性、易氧化、有毒物料以及产品要求湿分含量很低、湿分蒸汽需要回收的情况。工业上干燥有多种方法，其中对流干燥在工业上应用最为广泛。本篇将主要介绍以热

11、空气为干燥介质、湿分为水分的对流干燥过程。第三部分 对流干燥过程一、对流干燥流程对流干燥流程如图44所示，空气由预热器加热至一定温度后进入干燥器，与进入干燥器的湿物料相接触，空气将热量以对流传热的方式传给湿物料，湿物料表面水分被加热汽化得到干燥产品，气流沿流动方向温度降低，湿含量增加，废气自干燥器另一端排出。对流干燥可以连续操作，也可以间歇操作。连续操作时，物料被连续地加人和排出，空气与湿物料在干燥器内的接触可以是并流、逆流或错流方式；间歇操作时，湿物料成批置于干燥器内，热气流可连续通人和排出，待物料干燥至一定要求后，产品一次取出。二、对流干燥原理用热空气除去湿物料中水分的干燥过程如图4-5所

12、示。热空气与湿物料直接接触后，由于物料表面温度低于气相主体温度，在此温度差作用下，热气流以对流方式将热量传至湿物料表面，再由湿物料表面传至物料内部，这是一个传热过程，传热的方向是由气相到固相；与此同时，由于物料表面水分受热汽化，固体表面水汽分压高于气相主体中水汽分压，使得水在物料内部与表面之间出现了压力差，在此压力差作用下，水分从物料内部扩散至表面并汽化，汽化后的蒸汽再扩散至热气流中，这时一个传质过程，传质的方向是由固相到气相。由此可见，对流干燥是传热、传质同时进行的过程。传热、传质方向相反，但相互制约、相互影响。因此，干燥速率由传热速率和传质速率共同控制。三、对流干燥的条件由对流干燥原理可知

13、，越大，越高，干燥过程进行得愈快若干燥介质为水汽所饱和，则推动力为零，干燥操作停止进行。要使干燥过程得以进行，其必要条件是：物料表面产生的水汽分压必须大于空气中所含的水汽分压。因此干燥介质需要及时将汽化的水汽带走，以维持一定的传质推动力，所以作为干燥介质的热空气，既是载热体又是载湿体。由于空气中总是或多或少含有水汽，因此，在干燥中往往将空气称为湿空气。从以上分析可以看出，要解决化工生产中的有关干燥问题，掌握干燥操作技术及设备，应该具有如下的知识和能力：（1）湿差空气的有关性质及其对干燥过程的影响；（2）湿物料中水分的性质及其对干燥过程的影响；（3）干燥速率及影响因素，提高干燥速率的方法；（4）

14、干燥的基本计算；（5）干燥操作分析；（6）干燥设备的结构、特点及操作技术。实施步骤计划与决策1引导学生熟悉“学生学习手册4-1”中的“一”，并完成学习手册中“二”项的“（一）”内容。接受任务完成基础知识学习2监督学生进行小组讨论，并做出决策和计划对学习进行决策制定学习计划（提交计划，组长汇报）对学员的计划进行可行性分析实施步骤学习工作任务的实施教学组织教学内容教学过程设计及时间分配1告知训练任务：工艺流程确定和主体设备的选择2介绍干燥操作在化工生产中的应用3介绍干燥过程案例4讲解干燥操作分类5通过干燥过程示意图的例图进行识读训练6进行工艺流程确定和主体设备的选择考核7归纳总结：工艺流程确定和主体设备