大豆加工预处理设计

前言我国是一个植物油需要量巨大的国家。我国的植物油料的资源也极为丰富，品种繁多。其产地分布较广，各油料的品质也就各有优劣。随着经济的快速发展，人们对油料的需要日渐增加。其不仅表现在总需求量上，而且还表现为对油脂的品质、品种和营养成分的要求日益严格。油脂加工工业从而得到了巨大的推动力，正借着改革的东风向着大型化、综合化、全能化、科学化的方向迈进。令人欣喜的是油脂工业的发展也特别注意了环保问题。我国油脂企业相对于国外同行来说基础比较薄弱，工艺设备比较落后。但在近几年来，大型油脂加工生产线如雨后春笋，纷纷建立。国内市场已被几个大公司瓜分。新建厂的主要特点就是设备先进，管理严格，自动化程度高。相对于落后的老式油厂，新建厂的吨加工费也已接近国际水平。中国已成功加入了WTO，国内企业不仅应该立足国内，更要放眼世界。在油脂世界里，中国应该拥有自己阳光下的地盘。我们要从工艺、设备上入手，从最大限度降低成本、开发研制新产品、提高员工素质和企业的管理水平，从而能在市场上占有更大的空间。本次设计为3000T/D大豆浸出加工工厂。在此次设计中，由于采用了大豆软化，二次蒸汽余热利用技术，蒸气闭路循环技术等先进工艺，提高了大豆蛋白的质量和油脂的质量并降低了能耗，从而提高了效益。本次设计，大量参考了一些大型工厂的资料，所选用的设备均是较为先进的。第一部分工艺设计说明预处理一、 设计参数和指标：.预处理车间：处理量：3000T/D原料品名：大豆含油：20%含杂：1.5%含水：11%清杂指标：〈0.15%调质：9.5%轧胚：0.3mm.浸出车间处理量：2905.459T/D含油率：20.65%（湿基）、22.82%（干基）含水率：9.5%油指标：混合油浓度22%成品油：成品油含溶W500ppm粕指标：湿粕含溶30%成品粕含水12.5%成品粕残溶W500ppm混合油指标：一蒸八、、二蒸汽提浓度75%95%99.95%温度（°C）65105103真空度（mmHg）600600700二、工艺流程及说明1、预处理车间1工艺流程：原料一日用仓—计量—磁选—清杂—调质—破碎—轧胚—浸出2、 工艺说明计量选用中间产品计量的电子称，累计计量每日的生产量。磁选磁选是利用磁力清除油料中磁性金属杂质的方法，本次选用永久磁铁。2・3.清理油料在收获、晾晒、运输和贮藏等过程中会混进一些沙石、泥土、茎叶及铁器等杂质，如果生产前不予清除，对生产过程非常不利，油料中所含杂质可分为无机杂质、有机杂质和含油杂质三大类。无机杂质泥土、沙石、灰尘及金属等。有机杂质茎叶、绳索、皮壳及其他种子等。含油杂质不成熟粒、异种油料，规定筛目以下的破损油料和病虫害粒等。即除去油料中所含杂质的工序之总称，对清理的工艺要求，不但要限制油料中的杂质含量，同时还要规定清理后所得下脚料中油料的含量。大豆要用筛选的方法除杂。筛选是利用油料与杂质之间粒度（宽度、厚度、长度）的差别，借助筛孔分离杂质的方法。常用的筛选设备有固定筛、振动筛和旋转筛等，它们的主要工作部分是筛面，要根据油料和杂质颗粒形状及大小合理地选用筛孔。本次选用振动筛。调质调质就是调节油料的水分和温度，使其变软，增加塑性的工序。由于大豆含油量较低，质地较硬，如果再加上含水分少，温度又不高，未经软化就进行轧胚，势必会产生很多粉末。本次选用立式皇冠调制机。破碎用机械的方法，将油料粒度变小的工序叫破碎。破碎的目的，对于大豆而言，是改变其粒度大小利于轧胚，本次选用双对齿辊破碎机。2.6.轧胚轧胚亦称〃压片〃、〃轧片〃。它是利用机械的作用，将油料由粒状压成薄片的过程。轧胚的目的，在于破坏油料的细胞组织，为蒸炒创造有利的条件，以便在压榨或浸出时，使油脂能顺利地分离出来。对轧胚的基本要求是料胚要薄，面均匀，粉末少，不露油，手捏发软，松手散开，粉末度控制在筛孔1毫米的筛下物不超过10%〜15%，料胚的厚度：大豆胚片要0.25-0.35毫米。本次选用对辊轧胚机。二、浸出（本次设计选用一次浸出生产工艺）一、 工艺流程及说明（一）、工艺流程DT胶质料胚—浸出一-一蒸一二蒸一-汽提一-水化脱胶一►离心机一＞储油罐TOC\o"1-5"\h\z'、 /y ;\o"CurrentDocument"r …冷凝 |DT 一••••••••----••…----••…浸出冷凝--••••••••----••…----••…——► DT冷凝器■ I -溶剂罐一…水分箱* 'DC ；尾气冷」凝. 再沸器一平衡罐 :破碎 隔油池 i] 解咨一吸p—排空I I成品豆粕矿物油溶剂、水蒸汽（二）、工艺说明1、 浸出器的选择目前浸出器可分为浸泡式、喷淋式、混合式。常见的三种类型：平转型固定栅底浸出器、YJT二环型浸出器、YJT三环型浸出器。本次选用皇冠环型浸出器（它具有浅料层动态浸出、湿粕含溶剂少、浸出效率高、维修简单、装运和操作方便）2、 浸出机理利用溶剂与油互溶但与杂质不溶，通过渗透、扩散从而分离油与杂质的目的。胚床层顺时针运转，溶剂由新鲜溶剂入口连续进入，并逆时针方向沿环形运转，混合油含油量越来越高，这便实现了逆流作用。3、 影响浸出效果的因素1）溶剂：工业上采用的溶剂主要油乙烷、异丙醇、6#溶剂等。其中，乙烷在高温易挥发且为易燃、易爆、有毒介质，不利于生产加工和储存，且浸出毛油中磷脂、游离脂肪酸含量过高，所以逐渐被淘汰。异丙醇作为植物油的浸出剂可避免易燃问题，异丙醇浸出油含有生育酚，可增加油脂的氧化稳定性，但相关的应用于大规模工厂生产的报道，却未见诸报端。SC-CO2技术米糠油得率高，价格低廉且不易燃，有广阔的应用前景，但设备投资昂贵，所以综合考虑，本工艺采用6#溶剂。2） 温度：提高浸出速度，油脂与溶剂粘度降低，分子运动增强，提高了扩散的速率，但温度过高，溶剂蒸发量大，也可能出现结胶现象。本次浸出温度57-59C。3） 水分水分过高，会影响溶剂对油脂的溶解作用，也会影响溶剂对料胚的渗透作用，造成搭桥现象；过低，则粉末度提高，本工艺控制水分在8%。4） 细胞结构破坏程度和料粒尺寸破碎颗粒为3-4瓣，大豆胚厚度为0.25-0.35mm,过厚：细胞破坏程度小，不易浸出；过薄：粉末度大，降低浸出速度。5） 混合油喷淋采用大喷淋的喷淋方式，适时调整新鲜溶剂与混合油的喷淋量，喷淋段的液面以高出料面30~50mG为宜，喷淋新鲜溶剂时不得流入滤干段，但料面不能存在大量混合油，更不能溢格以保证混合油浓度梯度分清，达到良好浸出效果。6） 溶剂比：溶剂比小，混合油浓度高，反之则低，本工艺溶剂比为1左右。7） 装料量装料量为料格|80~85|的%。8） 浸出时间从理论上说，浸出时间越长，则油脂得率越高，但在实际生产中不可能尽量延长浸出时间，否则将会降低设备的利用率，减少它的处理量。综合考虑，本工艺浸出时间为90min。5、混合油提浓X艺流程浸出器混合油一浸出器滤网一旋液分离一第一长管蒸发器—第二长管蒸发器—汽提塔—毛油X艺特征和原理第一长管蒸发器混合油由浓混合油泵打入第一长管蒸发器，同时，DT的二次蒸汽与蒸汽喷射泵喷入的蒸汽进入壳程作为一蒸的热源。蒸发的溶剂进入冷凝器，一蒸与冷凝器的负压由真空喷射泵维持在4.2X104Pa，使溶剂在负压下蒸发，可降低溶剂沸点，提高混合油的利用率。进一蒸前混合油浓度为20%，温度为50°C，一蒸混合油浓度为75%，气相温度为58C，出一蒸混合油温度58C。第二长管蒸发器二蒸同样为负压蒸发，与一蒸共用一个真空喷射泵，维持同一负压，经过一蒸的混合油由二蒸喂料泵打入二蒸，二蒸壳程采用间接蒸汽加热。蒸发的溶剂进入冷凝器，一蒸、二蒸共用一台冷凝器。气提塔本工艺采用层碟气提塔，在4X104Pa绝对压力下工作，降低了气提温度，提高了毛油质量，为精炼脱色工序创造了有利条件。经二蒸蒸发后，排出的混合油经加热器加热后进入气提塔，同时在塔底喷入表压为5X104Pa的左右的直接蒸汽，蒸发的溶剂进入冷凝器。6、湿粕脱溶脱溶基本原理类似于干燥，最终固液分离。脱溶机选型i） 烤粕器应用较多的有高料层蒸脱机、T蒸脱机和DT蒸脱机。本次选用皇冠蒸脱机（DT）。ii） 工艺特点：从浸出器中浸出过的胚大约含有30%的溶剂（己烷）。DT就是用蒸汽蒸发掉溶剂，进一步的调节粕使其符合一定的质量要求。iii） 主要设备原理及特点：机型为垂直排列。七层组成（其中前六层为夹层加热，第七层为直接蒸汽加热。完全的逆流形式使粕和蒸汽有效的接触，在顶层溶剂几乎会完全蒸发，同时大多数蒸汽冷凝在粕中，均匀提高水份含量，在较低各层中蒸汽通过料床维持恒温，实现“蒸”的过程，蒸汽通过一个管从DT顶部进入一锥形的蒸汽洗涤设备，蒸汽沿切线方向进入形成一个涡流，一个雾状的溶剂喷射到旋涡上，溶剂使固体颗粒变的比较重，通过离心力向外抛向锥体的壁上，旋转卸料阀出料。7、粕的干燥和冷却选型选用皇冠干燥冷却器（DC），四层组成，其中前三层是热空气干燥，第四层冷空气冷却。干燥蒸脱后的粕料先粉碎再通过旋转阀进入干燥段，湿的、热的粕料向下进行，热空气通过干燥段底部夹层的分布孔逆流向上喷入料中。热粕和热空气联合作用，有效的从粕中蒸发出水分，同时，粕料显著的冷却。冷却干燥后的粕料在冷却段用冷空气冷却，类似于干燥段，同样是逆流操作，冷却后的粕从DC中排出。特点DT、DC具有结构简单、生产运行平稳、控制灵活、占地少、效率高等特点，非常适合于一次性浸出的湿粕脱溶。8、尾气吸收a.方法：浸出车间的自由气体中含有大量溶剂气体，在排出前必须回收，否则有安全危险。来自浸出器、分水器、混合油罐、冷凝器、溶剂周转罐的自由气体全部汇集于空气平衡罐，再进入最后冷凝器，进大部分冷凝回收后，仍未凝结的气体，采用石蜡吸收法予以回收，再将废气排至大气。目前回收方法有三：固体吸收法、冷冻吸收法、液体吸收法，本次用液体石蜡吸收法|。石蜡吸收法的基本原理及主要设备：利用相似相溶原理，整个系统为吸收、解吸联合操作型，其中主要设备吸收解吸塔选用具有较多优点的皇冠填料塔。石蜡油尾气回收工艺特点：操作性能稳定，工艺效果显著，有效的节约溶剂、控制污染和保障安全等。冷凝器、节能器一蒸二蒸共用一台冷凝器，冷凝出口温为35°C。气提塔冷凝器出口温35C一蒸二蒸冷凝器和气提冷凝器的冷凝液由泵打入节能器，与一蒸壳程未凝汽进行直接汽液热交换，被提高温度的凝液进入分水器，经热交换仍未凝下来的气体进入DT冷凝器，其凝液进入分水器，DT冷凝器、分水器和浸出器的自由气体汇总最后进入尾气回收系统，经分水后的新鲜溶剂可不再加热或少加热即可入浸出器。第二部分物料衡算一、预处理车间物料衡算j清理： _ _大豆处理量： 3000T/D；大豆含油率：20%；大豆含杂：1.5%；原料中大豆净重：3000*(1-0.015)=2955T原料含油量： 3000*0.20=600T原料中含杂量：3000*0.015=45T清理后含杂量：x/(2955+x)=0.15%x=4.439t/d去杂量=45-4.439=40.561t/d清理后净物料量=3000-40.561=2959.439t/d调质：处理量：2959.439T/D；原料中含水11%，调质后水份9.5%大豆含水量：3000*0.11=330T/D干大豆量： 2959.439-330=2629.439T/D调质后大豆含水量：9.5%=m/(m+2629.439)则m=276.02T/D(设m为调质后大豆含水量)调质后的大豆量：2629.439+276.02=2905.459T/D去处水份：330-276.02=53.98T/D破碎：处理量：2905.459T/D,豆中含水276.02T,破碎后大豆水份9.5%,干物质量：2629.439T/D破碎后大豆含水量：276.02T/D破碎后的大豆量：2905.459T/D轧胚：处理量：2905.459T/D,豆中含水276.02T,轧胚后大豆水份9.5%,入浸前干基含油率二600/2629.439=22.82%湿基含油率二600/2905.459=20.65%出胚率=2905.459/3000=96.85%干物质量：2629.439T/D二、预处理车间物料平衡表物料项目物料量t/dkg/h原料油60025000水33013750干物质2629.439109559.96杂质451875清理进料3000125000去处杂质40.5611690剩余杂质4.439184.96出料2959.439123309.96调质调质后含水量276.0211500.83失去水分53.982249.17干物质2629.439109559.96出料2905.459121060.79破碎出料2905.459121060.79轧胚油60025000水276.0211500.83干物质2629.439109559.96入浸总量2905.459121060.79二、 浸出车间物料衡算处理量：2905.459T/D含油率：20.65%(湿基)、22.82%(干基)含水率：9.5%混合油浓度：22%湿粕含溶30%粕含水12.5%粕残油1%粕残溶W500ppm一.各系统物料衡算1.1物料系统：原料：大豆胚入浸料总量：2905.459T/D含油量2905.459*20.65%=599.97t/d含水量2905.459*9.5%=276.02t/d粕总干物料量：2905.459-276.02-599.97=2029.45T/D1.2粕中含油量2029.45*1%/(1-1%)=20.5t/d1.3设粕中含水量x、含溶量yx/(2029.45+20.5+x+y)=12.5% -..^ x=292.85t/dy/(2029.45+20.5+x+y)=500X10-6 y=1.026t/d即粕中含水292.85t/d，含溶量1.026t/d1.4出成品粕总量2029.45+292.85+1.026+20.5=2343.826t/d油系统：湿粕中含油量：599.97T/D,成品豆粕带走油量：20.5T/D进入混合油中的油量：599.97-20.5=579.47T/D浸出油效率：a=579.47/599.97*100%=96.58%溶剂系统：混合油浓度22%，湿粕含溶30%，混合油中含水忽略3.1混合油中含溶剂量为G1：579.47/(579.47+G1)=22%G1=2054.5T/D3.2湿粕中含溶剂量为G2：G2/(2029.45+20.5+276.02+G2)=30%G2=996.84T/D3.3每日共需周转的溶剂量为G：G=G1+G2=2054.5+996.84=3051.34T/D3.4日常生产计算最小溶剂比I=周转量/处理量=3051.34/2905.459=1.05：1混合油蒸发汽提系统：混合油浓度22%故混合油量为579.47t/d进入蒸发气提系统物料2633.95t/d，油量为579.47t/d一蒸:混合油出口浓度75%一蒸输出量：=579.47/75%=772.63T/D蒸发溶剂量：AG】=2633.95-772.63=1861.32t/d二蒸：混合油出口浓度：95%二蒸输出量：匕=579.47/95%=609.97t/d蒸发溶剂量：△%=772.63-609.97=162.66t/d4.3气提：气提塔出口混合油浓度99.95%气提塔输出量：匕=579.47/99.95%=579.76t/d气提溶剂量： △□=609.97-579.76=30.21t/d二、车间物料平衡表35.1浸出器输物料量物料项目t/dkg/h一3一油599.9724998.75水276.0211500入物料干物质2029.4584560.4合计2905.459121059.96溶剂溶剂量3051.34127139.2溶剂比1.05：1总计5956.779248199.125输出湿粕干物质2029.4584560.4水276.0211500油20.5854.5溶剂996.8441535匕物料合计3322.81138450.4混合油油579.4724144.6溶剂2054.585604.2合计2633.97109748.75

总计5956.779248199.125DTDC输入物料量物料项目t/dkg/h湿粕干物质2029.4584560.4水276.0211500匕物料油20.5854.2溶剂996.8441535合计3322.81138450.4输成品粕干物质2029.4584560.4水292.8512202.08油20.5854.2出物料溶剂1.01542.3合计2343.81597658.96去处溶剂995.82541492.7增加水量16.83701.255.3混合油蒸发气提一蒸八、、物料项目物料量t/dkg/h一加舟一混合油浓度22%油579.4724144.6溶剂2633.95109747.92合计3213.4213389.25一m朴—混合油浓度75%油579.4724144.6混合油中含溶193.168048.33蒸发溶剂量1861.3277555蒸八、、进料总量合计772.6332192.92料出蒸发溶剂量162.6667775混合油浓度95%油579.4724144.6

溶剂30.51270.83进料总量合计609.9725415.42一mW」蒸发溶剂量30.211258.75混合油浓度99.95%油579.4724144.6溶剂0.2912.08合计579.7624156.67第三部分热量衡算一、预处理车间1、调质1.1工艺参数调质前处理量：2959.439T/D 123309.958kg/h含水量： 330T/D 13750kg/h调质后处理量：2905.459T/D 121060.792kg/h含水量： 276.02T/D 11500.833 kg/h调质前温度： 25°C调质后温度： 65C1.2计算输入输出油 25000kg/h 25Cc=1.734kj/kg.CQ=25000*1.734*25=1083750kj/h油 25000kg/h 65Cc=1.886kj/kg.CQ=25000*1.886*80=3771000kg/h水13750kg/h 25Ci=104.67kj/kgQ=13750*104.67=1439210.25kj/h水13750kg/h 65Ci=273kj/kgQ=13750*273=3753750kj/h干物质109560kg/h25Cc=1.021kj/kgCQ=109560*1.021*25=2796519kj/h干物质109560kg/h65Cc=1.021kj/kgCQ=109560*1.021*65=72709494kj/h直接蒸汽5000kg/h 0.1kg/cm2i=2579.76kj/kgQ=12898800kj/h冷气Dkg/h1i=2615.6kj/kgQ=2615.6D1间接蒸汽D1 10kg/cm2Q=2781.71D1冷凝水5000kg/h 65Ci=272.16kj/kgQ=1365000kj/hEQ入二2708.57D1+18218279.25EQ出=2642.3D1+81599244因为EQ入二EQ出所以D1=22953.72T/D浸出工段热量衡算一.脱溶烤粕系统热量衡算物料衡算值蒸脱机蒸脱层排出的二次蒸汽(混合汽)温度为81°C，该温度下的水蒸气为93X104pa，取饱和系数为0.8，则二次蒸汽中水蒸气分压为：4.93X104X0.8=3.944X104pa溶剂蒸汽分压为：1.0332X105-0.3944X105=6.388X104pa溶剂分子量为93设混合油中水蒸气量为G1则G1/(18X3.944X104)=995.825/(93*6.388X104)G=120.51T/D2.1.1粕从50C—>72C段热量衡算(82%溶剂蒸发)输入输出干粕2029.45T/D50CC=1.021kj/kg.CQ=103603.42Mj/D干粕2029.45T/D72CC=1.021kj/kg.CQ=149188.93溶剂996.84T/D50CC=2.17kj/kg.CQ=108157.14Mj/D溶剂179.43T/DC=2.258kj/kg.CQ=29171.21Mj/D水276.02T/D50CC=4.187kj/kg.CQ=57964.2Mj/D水292.85T/D72CC=4.187kj/kg.CQ=88557.84Mj/D油20.5T/D50CC=1.81kj/kg.CQ=1855.25Mj/D油20.5T/D 72CC=1.876kj/kg.CQ=2768.976Mj/D

间接蒸汽D15kg/cm2i=2752.115kj/kgQ=2752.115kj/hD1溶剂汽817.41T/Di=509.893kj/kg 72CQ=416791.03Mj/D冷凝水D]151.1°Ci=637.261kj/kgQ=637.261D1EQ入二2752.115D1+271580.01EQ出=637.261D1+686477.986因为EQ入二EQ出所以D1=196.183Mj/D2.1.2粕温从72°C k105°C,气相升温到81°C输入输出干粕2029.45T/D72CC=1.021kj/kg.CQ=627922.483Mj/D干粕2029.45T/D105CC=1.021kj/kg.CQ=915784.454Mj/D溶剂179.43T/D72CC=2.258kj/kg.CQ=29171.01Mj/D溶剂1.015T/D 105Ci=238.868kj/kgQ=242.45Mj/D油20.5T/D72CC=1.876kj/kg.CQ=1855.25Mj/D溶剂汽178.415T/D 85.5Ci=534.512kj/kgQ=95364.96Mj/D水276.02T/D50CC=4.187kj/kg.CQ=57964.2Mj/D72C溶剂汽817.41T/D 81CQ=413919.9Mj/D直接蒸汽D21.5kg/cm2i=2693.497kj/kg 110.7CQ=2693.497D2水292.85T/D 105CQ=88557.84Mj/D油20.5T/D 105CC=1.98kj/kg.CQ=1855.25Mj/D溶剂汽817.41T/D72Ci=509.893kj/kgQ=416791.64Mj/D冷凝水D2 105Ci=440.054kj/kgQ=D2*440.054Mj/D割入二2693.497顷1133704.583EQ出=440.054D1+1515724.854部分溶剂从85.5'°C—81°C放热：Q=178.415*1.774*(85.5-81)=1424.3T/D不冷结蒸汽从110.99C(1.5kg/cm2压力时的温度)，下降至81C时放出的热量.Q冷气二G1*(i2-i1)=120.51*(2693.497-2642.4)=6157.7T/D因为EQ入二EQ出所以D1=179.96T/D。2.1.3热水烘干段已知：规定粕中含水量为292.85T/D故实际脱水量二粕中总含水量一规定量=(276.02+179.96)-292.85=163.13T/D湿粕用105C干热空气进行干燥，出粕温110C输入输出十粕2029.45T/D105CC=1.021kj/kg.CQ=217567.19Mj/D干粕2029.45T/DC=1.021kj/kg.CQ=227927.53Mj/D110C油20.5T/D105CC=1.98kj/kg.CQ=4261.95Mj/D油20.5T/DC=2.00kj/kg.CQ=4305Mj/D105C溶剂1.015T/D 105Ci=238.868kj/kgQ=242.45Mj/D溶剂1.015T/Di=264.88kj/kgQ=268.85Mj/D72C水292.85T/D 105Ci=439.635kj/kgQ=128747.11Mj/D水292.85T/Di=460.989kj/kgQ=135000.63Mj/D110C干空气D3 165Cc=1.018kj/kgCQ=167.97D 3 干空气D3T/Dc=1.009kj/kgCQ=110.99D 3 110CEQ入二167.97D3+343419.64EQ出=110.99D3+3676131.5^/cm2饱和蒸汽冷凝成100C的水存在粕中时放出的热量.Q冷气二G1*(i2-i1)=120.51*(2693.497-2677.2)=1964.313T/D因为EQ入二EQ出所以D3=458.9T/D2.1.4冷却段

输入输出干粕2029.45T/DC=1.021kj/kg.CQ=227927.53Mj/D110C干粕2029.45T/DC=1.021kj/kg.CQ=93243.08Mj/D35C溶剂1.015T/Di=264.88kj/kgQ=268.85Mj/D110C溶剂1.015T/Di=75.25kj/kg.CQ=76.38Mj/D35C油20.5T/DC=2.00kj/kg.CQ=4510Mj/D110C油20.5T/DC=1.384kj/kg.CQ=993.34Mj/D35C水292.85T/Di=460.98kj/kgQ=134997.993Mj/D110C水292.85T/Di=146.54kj/kgQ=42914.56Mj/D35C干空气D4T/Dc=1.005kj/kgCQ=25.125D425C干空气D4T/Dc=1.005kj/kgCQ=50.25D450CEQ入二25.125D4+367704.4EQ出=50.25D4+150159.2因为EQ入二EQ出所以D=9054.954即耗用作冷媒得干空气9054.95T/D二、混合油蒸发系统热量衡算（一）.第一长管蒸发器在8*104pa（绝）下操作，加热介质为蒸脱机排出的二次蒸汽和1#、2#蒸汽喷射泵喷入的混合蒸汽，混合汽冷凝温度为65°C输入输出油579.47T/DC=1.831kj/kg.CQ=55172.5Mj/D52C油579.47T/DC=1.886kj/kg.CQ=71037.2365C溶剂2633.95i=99.69kj/kgQ=183571.452C溶剂193.16i=152.36kj/kgQ=29429.8665C二次蒸汽Q’溶剂气1861.32 65Ci=115.601kj/kgQ=215168.6EQ入二305956.15+QEQ出二315635.682因为EQ入二EQ出所以Q’=76891.8Mj/D从DT中输出之二次蒸汽的热量(80°C)Q混汽=Q溶气+Q蒸汽二995.825*173.6+120.51*336=248929.081Q混液=Q溶剂+Q水=995.825*40.838+120.51*80=81279.4两个真空喷射泵带来的热量选型为ZPB500-250/4-I和ZPB500-290/4-I.Q总二Q]+Q2=275*24/1000*2=13.2一蒸所需要的热量为76891.8,而DT和真空喷射泵带来的热量之和远大于一蒸所需要的热量，所以以DT的蒸汽作为一蒸的热量是可行的。计算一蒸的换热面积：Q=76891.8匕=[(80-52)+(80-65)]/2=21.5K取220kg/h*C*m2,即K=220*24/1000=5.28T/d*C*m2F=76891.8/5.28*21.5=677.34m2增加20%的安全系数，则F’=F*1.2=677*1.2=812m24.2实际结构的确定列管数n取^20*2*6000mm的无缝钢管，d=16n=812*106/(3.14*16*6000)=2694按正三角形排列，管间距取25mm，则最长一列有28根。因为AQ可视为不变，则^七可求△匕二△Q/KF=76891.8/(5.28*812)=17.93则△七二17.93=[(80-65)+(t-52)]/2所以t=72.87°C，即为进入节能器的温度。4.3实际进入节能器的热量72.87C时冷凝混合液的Q’=995.825*40.72+120.51*72.87=49331.56△Q=(248929.081-49331.56+15720)-76891.8=138425.7212.2.3二蒸二蒸与一蒸共用一台冷凝器和1#喷射泵，故其操作压力也为8.0*104pa(绝)，进油温65C，出油温105C。输入输出油579.47T/D 65CC=1.886kj/kg.CQ=71037.23油579.47 105CC=1.98kj/kg.CQ=120471.81溶剂193.16 65Ci=152.36kj/kgQ=29429.86溶剂30.5 105CC=2.17kj/kg.CQ=6949.43间接蒸汽。】6*105pa（绝）160Ci=2763kj/kgQ=2763D1溶剂气162.66105Ci=548kj/kgQ=89137.68冷凝水D1i=273kj/kgQ=273D1EQ入二2763D1+100467.09EQ出=273D1+213516.71因为EQ入二EQ出所以D=45.58，Q=59956.8512.2.4汽提塔喷入直接蒸汽量：S=(PO/EPv)h(V1/V2)Kmol/h式中： P――气提压力12O——混合油中油的吨分子数O=579.47/884=0.656V1——混合油中溶剂组分摩尔数¥1=30.5/93=0.328V2——毛油中残存组分摩尔数¥2=0.29/93=0.0031P——105纯溶剂饱和蒸汽压VP=2.97*105paVE——汽化效率E=0.60则S=18*104*0.656*ln(0.328/0.0031)/0.60/2.97*105=18*0.295*ln105.81=18*1.3752=24.76实际喷射量S立=24.76*(1+30%)=32.18kg/h输入输出油579.47105°CC=1.98kj/kg.CQ=120471.81油579.47 103CC=1.97kj/kg.CQ=117580.26溶剂30.5105CC=2.17kj/kg.CQ=6949.43溶剂0.29 103CC=2.17kj/kg.CQ=66.08直接蒸汽32.188*104pai=2665.3kj/kgQ=3665.32溶剂气30.21103Ci=581.126kj/kgQ=17555.82间接蒸汽D3 6*105pai=2760.36kj/kgQ=2760.36D3冷气32.18103Ci=2685.06kj/kgQ=3692.55凝结水D3i=635.59kj/kgQ=639.59D3EQ入二2760.36D3+131086.56EQ出=639.59D3+138894.71因为EQ入二EQ出所以D=3.903、热量衡算汇总表工序直接蒸汽（T/D）间接蒸汽（T/D）二次蒸汽（T/D）调质12022953.72/DT间蒸脱溶段/196.183/DC直蒸脱溶段179.96//干燥段/458.9/一蒸八、、//76891.8二蒸/45.58/气提32.183.90/真空喷射泵13.2//合计345.3423658.28376891.8（四）部分设备换热面积计算和选型1、预处理车间1.1调质工段本工段采用加热空气来调节水分，直接蒸汽10kg/cm3，逆流调质工段需热△Q=638505.925蒸汽绞龙传热面积Fi=^Q/K^tm△t1=119.6-65=54.6°C△L=65-35=30C△tm=0.5（△t1+^t2）=42.3C取K=146.545kj/m2hC,K=146.545*24/1000=3.52T/d*C*m2所以Fi=638505.925/3.52/42.3=102m2增加20%的安全系数，故实际取为120m2浸出车间第一长管蒸发器：1.1传热面积：F=812m21.2实际结构的确定：1） 列管数n:取620*2*6000mm的无缝钢管，按正三角形排列，管间距取25mm2） 最长一列有25根，共可排管2694根。3） 壳体直径D：D=t（b—1）+2eD壳体内径，mmT管间距，mmB最外层的六角形对角线（或同心圆直径）上的管数。E六角形最外层管中心到壳体距离，一般取。二(1-1.5)d外B=2a-1,a为六角形的层数，即a=25所以b=49，D=25*(48-1)+2*25=1275壳体外径根据部颁标准尺寸，壁厚娶15mm所以外径为1305mm.第二长管蒸发器：△Q=59956.85△t=[(105-33)+(65-28)]/2=56K取200kg/h*^*m2,即K=200*24/1000=4.8T/d*°C*m2F=59956.85/(56*4.8)=223.05m2增加20%的安全系数，则F’=F*1.2=677*1.2=268m2实际结构的确定：列管数n:n=268*106/(3.14*16*5000)=1067取620*2*6000mm的无缝钢管，按正三角形排列，管间距取25mm排列结果：最长一列排列为20根，共排管1067根。壳体直径：D=t(b-1)+2e=25*(2*10-1)+2*25=500壳体外径根据部颁标准尺寸，壁厚取10mm所以外径为520mm。汽体塔的传热面积：1.△Q=28577.829T/D△tm=[(105-33)+(65-28)]/2=56K取1100kg/h*C*m2,即K=100*24/1000=2.4T/d*C*m2F=28577.829/(56*2.4)=212.64m2增加20%的安全系数，则F’=F*1.2=212.64*1.2=260m24.一蒸、二蒸冷凝器(共用)4.1冷却水用量输入输出溶剂气1861.32T/D 65Ci=152.36kj/kgQ=209968.4溶剂气1861.3235Ci=80.2KJ/kgQ=158901.86冷却水D]25Ci=104.795kj/kgQ=104.795D 1 冷却水D] 35Ci=145.7kj/kgQ=145.7D 1 SQ入=209968.4+104.795D〔SQ出=158901.86+145.7D1因为NQ入二NQ出D1=1248.42,AQ=130834.44.2换热面积分两个阶段汽65°C到液65°C液65C到液35C△Q=1861.32*(152.36-115.6)=68422.12a△Q=1861.32*(115.6-80.2)=65890.73b4.2.1Atm求取设交换处温ta△Q/AQ=(t-t)/(t-t)=(35-t)/(t-25)=68422.12/65890.7a b2a a1 a aF11的计算取K=100kj/m2hC,Fa=AQ/KAt=68422.12/100/27.44=24.94m2Fb二AQb/KAtb=65890.73/100/20.94=31.47m2%=Fa+Fb=56.41m24.3以二蒸冷凝计算4.3.1冷却水进量输入输出溶剂气162.66105Ci=548kj/kgQ=89137.68溶剂162.66,65CI=152.36Q=24782.88冷却水Dkg/h,25C2i=104.795kj/kgQ=104.795D 2 冷却水D2kg/h,35Ci=145.7kj/kgQ=145.7D 2 SQ入二89137.68+104.795D2SQ出=24782.88+145.7D1SQ=SQD2=162.66,Q=17045.954.3.2换热面积分三个阶段a 90C(汽) k 72C(汽)b 72C(汽) k 72C(液)c 72C(液) ^ 35C(液)Q=17045.95*(548-509.893)=619450.9aQ=17045.95*(509.893-158.897)=598306.03bQ=17045.95*(158.897-80.2)=1341465.13cAtm的求取设交换处温ta、tb△Q/(AQ+AQ)=(t-t)/(t-t)=(35-t)/(t-25)a bc 2b b 1 b b=619450.9/(5983060.3+1341465.13)tb=34.185°C△Q/AQ=(t-t)/(t-t)=(34.185-t)/(t-25)=5983060.3/1341465.13b cba a 1 a ata=26.68C△t=(90-35)+(72-34.185)/2=46.41Cma△t=(72-34.185)+(72-26.68)/2=41.57Cmb△t=(72-26.68)+(35-25)/2=27.66Cmc4.3.4换热面积F122Fa=AQ/KAt=619450.9/100/46.41=149.04m2Fb=AQb/KAtb=598306.03/100/41.57=143.93m2Fc=AQ/KAt=1341465.13/100/27.66=484.98m2F12=Fa+Fb+Fc=800m24.3.5冷凝总面积及冷却水总量F=F1+F12=856.41m2D=D1+D2=1411.08T/D气提冷凝器5.1冷却水量输入输出溶剂气30.21T/D 103Ci=581.126kj/kgQ=17555.82MJ/D溶剂30.21T/D 35C(二80.2KJ/kgQ=2422.842MJ/D冷气1.3752T/D 103Ci=2685.06kj/kgQ=3692.55MJ/D水汽1.3752T/D35C(二145.7KJ/kgQ=200.37MJ/D冷却水D3T/D,25Ci=104.795kj/kgQ=104.795D3冷却水T/D35Ci=145.7kj/kgQ=145.7D3SQ入二21248.37+104.795DSQ出=2623.21+145.7D1NQ入二NQ出D=455.3832.6.2换热面积Q入二21248.37MJ/DQ=2622.37MJ/D72C混合液热量Q=30.21*158.9+1.3752*301.38=5214.829MJ/D△Q1=AQ入-Q=16033.54MJ/D△Q2=Q-Q=2592.459MJ/D交换处温tm△Q1/AQ2=(35-ta)/(ta-25)=16033.54/2592.459t=23.07°C△q=103-35=68C△t2=72-23.07=48.93C△tm1=0.5(△t1+^t2)=58.465C△t=((72-23.07)-(35-25))/ln(72-23.07)/(35-25)=24.51Cm2取K=100kj/m2hCF1=^Q1/K^t1=16033.54/2.4/58.07=115.04m2「2=^。2/K^t2=2592.459/2.4/24.51=44.73m2F1=f+F2=160m2F取200m2选用列管式固定管板换热器2.7浸出冷凝器2.7.1浸出器蒸汽冷凝后蒸汽计算：浸出器工作采用微负压取200mmHg,当温度为52C时取正己烷的挥发度为5%,溶剂蒸气3051.34*5%=152.567T/D,温度为52C.输入输出溶剂气152.567T/D52Ci=95.212kj/kgQ=14526.21MJ/D溶剂液152.567T/D 30C(=52.41KJ/kgQ=7996.04MJ/D冷却水D3T/D,25Ci=104.795kj/kgQ=104.795D 3 冷却水T/D35Ci=145.7kj/kgQ=145.7D 3 SQ入=14526.21+104.795D2SQ出=7996.04+145.7D1NQ入二NQ出D=159.66 △Q=1250.4T/D32.7.2冷凝器换热面积计算：△t1=52-35=17C△t2=35-25=10C△t1=0.5(△t1+^t2)=13.5CK取K=100kj/m2hCF=^Q/K^t=1250.4/2.4/13.5=38.6m2增加20%的安全系数，则F’=F*1.2=38.6*1.2=46.3m22.8节能冷凝器（DT）冷凝器可假设经一长蒸发器后剩余的热量在和节能器充分气液接触后，进入节能冷凝器的未凝缩气体大多是溶剂蒸汽（根据常压下，水蒸汽的沸点为100°C,而溶剂气为70-80°C之间,所以水蒸汽先冷凝）且此时温度为75C.2.8.1根据上述假设一长出来的水蒸汽完全成为水（50C）,与溶剂一起到分水箱.所以此时其温度为79.25C,其组合计算如下：Q2在79.825C全部冷凝时含热量为Q2’=995.825*40.72+120.51*79.25=50217.125MJ/D一长所需热量Q=76891.8MJ/D2DT、DC和真空喷射泵所提供的热量为Q=330208.5MJ/D1此时一长所需热量^Q=Q1-Q2=279991.4因为前假设水蒸汽完全冷凝，所以设冷凝的溶剂为X。则Q=^Q+Q2’=279991.4+50217.125=330208.125所以40.72X+（995.826-X）*121.948+509.893*79.2=330208.125X=623.993则未冷凝的溶剂气量为995.826-623.993=371.83其温度为79.258C△t1=79.258-35=44.258C△t2=50-25=25C△t=0.5（△t]+^t2）=34.7C实际进入节能器的热量Q0=138425.721出冷凝器的热量为Q1=12&846.4△Q=Q0-Q1=17579.4取K=100°kj1/m2hCF=^Q/K^tm=17579.4/2.4/34.7=211.09m2增加20%的安全系数，则F’=F*1.2=211.09=255m2五、车间布置说明1、 浸出车间一般要求1） 首先考虑到浸出车间生产的安全性，鉴于6#溶剂易燃易爆的性质，为防止溶剂积留以及雨水倒灌浸出车间，浸出车间地面应高于室外地面450mm，在车间地面高度的墙上留有道风口，以利于溶剂的散发。浸出车间要符合安全操作和防火的要求。2） 为地下供水管线、电缆和工艺管沟留有位置。3） 考虑到操作、施工和维修方便，要留有必要的通道，检修场地，操作平台等。4） 浸出车间设计为5层，并有4m宽的探台。2、 工艺排列设备布置要求1） 工艺排列和设备布置要做到流向合理，检修和操作方便。2） 对某些设备要考虑空间因素，如浸出器脱溶烤粕设备等，同时要考虑避开建筑物的柱子和主梁。3） 笨重设备或振动较大的设备应布置在一楼，以减少厂房的载荷和振动，另外振动大的设