年产4万吨苏打粉干燥工段工艺大学本科毕业论文.doc

年产4万吨苏打粉干燥工段工艺设计Drying Section Process Design of 40000 t/a Soda Ash目 录摘要AbstractII引言1第一章 综述21.1苏打粉简介21.1.1苏打粉性质21.1.2苏打粉用途21.2苏打粉生产方法31.2.1粗碳酸氢钠精制小苏打（湿分解法）31.2.2纯碱和二氧化碳反应制小苏打31.2.3结晶器碳化制小苏打41.2.4天然碱制小苏打41.2.5离子交换剂制造小苏打51.2.6碳酸氢按和氯化钠制小苏打5第二章 设计任务及方案62.1设计任务及要求62.2工艺流程的确定62.3工艺设计的条件7第三章 喷雾干燥器的设计93.1物料衡算和热量衡算93.2干燥塔出口空气的湿度93.3空气消耗量103.4雾滴干燥所需时间103.4.1雾滴临界含水量103.4.2初始滴径113.4.3汽化潜热113.4.4导热系数113.4.5恒速阶段物料表面温度113.4.6空气临界温度113.4.7雾滴在恒速阶段的干燥时间113.4.8雾滴在降速阶段的干燥时间123.4.9雾滴干燥所需时间123.5压力喷嘴主要尺寸的确定123.5.1喷嘴孔径123.5.2喷嘴旋转室尺寸123.5.3核算喷嘴的生产能力133.5.4空气心半径133.5.5喷嘴出口处液膜速度及其分速度、133.6干燥塔主要尺寸的确定133.6.1塔径133.6.2塔高153.6.3干燥塔热风进出口接管管径18第四章 附属设备的选型计算194.1空气加热器194.2旋风分离器194.3袋滤器194.4引风机19第五章 自动化控制和车间布局设计215.1喷雾干燥塔控制功能描述215.2车间布局21结 论23致 谢24参考文献25年产4万吨苏打粉干燥工段工艺设计摘要：苏打粉是重要的无机化工产品之一，广泛应用于化工、医药、食品、轻工、纺织等工业部门以及人们的日常生活，在国民经济中占有重要的地位。随着现代化经济的发展，在许多应用领域还需急待开发，所以苏打粉的需求量会更多，应用范围会更广，这都充分表明国内小苏打应用和消费潜力是巨大的。本设计主要针对小苏打料浆干燥工段工艺进行设计，以及一些附加设备的设计计算，从而增加干燥分离效果。最终设计出的塔高H=4m，内径D=1.6m，处理能力为4万吨/年的喷雾干燥器，通过与旋风分离器，袋滤器的配合使用，使得苏打粉含水量降到0.5%以下，最后通过料仓实现对苏打粉产品的包装。关键词：苏打粉 料浆 喷雾干燥器 含水量 IDrying Section Process Design of 40000 t/a Soda AshAbstract:Soda is one of the important inorganic chemical products, widely used in chemical, rmaceutical, food, light industry, textile and other industrial sectors as well as peoples daily lives, occupying an important position in the national economy, with the development of a modern economy, needed in many applications need to be developed. The demand for soda ash will be more range of applications will be wider, which fully demonstrated the domestic baking soda applications and consumption potential is huge. The design focuses on the dry baking soda slurry pressure spray dryer design, and in the subsequent set some additional equipment to increase the dry separation. Finally designed a height H = 4 m, diameter D = 1.6 m, thickness, Processing capacity of 40000 t/a, with cyclone separator and bag filter, makes the baking soda water content below 0.5% and finally by bin to soda ash packing of the products.Key words: soda ash ; slurry ;spray dryer ; water content24引 言我国的小苏打生产历史较为悠久，目前小苏打已经进入了广泛的运用领域，小苏打的消费增长已经与GDP的增长成正比，一个国家的经济水平越高，人民生活水平越高，小苏打的消费量越高，而我国的小苏打消费也同样经历了这个增长水平，从2002年的40万吨的国内消费量到目前的70万吨的消费量，每年增长在8左右，基本与我国的GDP增长成正比。目前全球经济复苏，小苏打同样会经历一个高速的复苏。世界经济的迅速增长和小苏打行业的迅猛发展，我国小苏打行业的发展在激烈的市场竞争中正面临着机遇和挑战。我国小苏打工业历经了半个世纪的发展，至今已形成年产90万吨生产规模，但与国外小苏打生产先进技术相比差距很大，还没有实现大型化、高效化、自动化生产。所以要加强创新，大胆开拓和尝试新的生产方式，达到更高层次的生产要求1。第一章 综 述1.1苏打粉简介小苏打是重要的无机化工产品，广泛应用于化工、医药、食品、轻工、纺织等工业部门以及人们的日常生活，在国民经济中占有重要的地位。我国的小苏打生产历史较为悠久，天津碱厂、四川鸿鹤化工股份有限公司等企业的小苏打曾蝉联国家质量银奖，多次被评为部、市级优质产品，在国内外享有一定声誉和地位，其它企业也在不断地发展壮大。但随着改革开放，世界经济的迅速增长和小苏打行业的迅猛发展，我国小苏打行业的发展在激烈的市场竞争中正面临着机遇和挑战。我们要审时度势，居危思进，认真地进行国内外同行业的技术交流与研究，拓宽视野，找准差距，摆正位置，趋利避害，用“与时俱进”精神博采国内外小苏打各厂家先进之长，结合我国特点和发展规划，走一条跨越式发展小苏打的道路。1.1.1苏打粉性质 苏打粉俗称小苏打即碳酸氢钠（Sodium Bicarbonate），白色粉末或单斜晶结晶性粉末，无臭、味咸、易溶于水，但比碳酸钠在水中的溶解度小，不溶于乙醇，在潮湿空气中缓慢分解。其水溶液因水解呈微碱性，受热易分解。25时溶于10份水，约18时溶于12份水，不溶于乙醇。其冷水制成的没有搅动的溶液，对酚酞试纸呈微碱性反应，放置或升高温度，其碱性增加。25新鲜配制的0.1mol/L水溶液pH值为8.3。在干燥空气中不易分解，在潮湿空气中易发生分解。1.1.2苏打粉用途 苏打粉可直接作为制药工业的原料，用于治疗胃酸过多。还可用于电影制片、鞣革、选矿、冶炼、金属热处理，以及用于纤维、橡胶工业等。同时用作羊毛的洗涤剂，以及用于农业浸种等。食品工业中一种应用最广泛的疏松剂，用于生产饼干、糕点、馒头、面包等，是汽水饮料中二氧化碳的发生剂；可与明矾复合为碱性发酵粉，也可与纯碱复合为民用石碱；还可用作黄油保存剂。消防器材中用于生产酸碱灭火机和泡沫灭火机。橡胶工业利用其与明矾、H发孔剂配合起均匀发孔的作用用于橡胶、海棉生产。冶金工业用作浇铸钢锭的助熔剂。机械工业用作铸钢（翻砂）砂型的成型助剂。印染工业用作染色印花的固色剂，酸碱缓冲剂，织物染整的后方处理剂。染色中加入小苏打可以防止纱筒产生色花。医药工业用作制酸剂的原料。用作分析试剂、无机合成、制药工业、治疗酸血症以及食品工业的发酵剂、汽水和冷饮中二氧化碳的发生剂、黄油的保存剂。可直接用作制药工业的原料、作羊毛的洗涤剂、泡沫灭火剂、浴用剂、碱性剂、膨松剂。常与碳酸氢铵配制膨松剂用于饼干、糕点。在小麦粉中的添加量20g/kg。可与柠檬酸、酒石酸等配制固体清凉饮料的发泡剂（产生CO2）。因系无害的弱碱性剂，洗涤蔬菜时添加约0.1%0.2%可使绿色稳定。单用时，因受热分解呈强碱性，用于面包时会带黄色，并破坏小麦中维生素，最好与磷酸氢钙等酸性物质合用。尚可用于食品烫漂、去涩味。因其能使pH值上升，故可提高蛋白质的持水性，促使食品组织细胞软化，促进涩味成分溶出。对羊奶有去膻作用（用量1020mg/kg）。作酸度调节剂和化学膨松剂，我国规定可用于各类需添加膨松剂的食品，按生产需要适量使用。家畜饲料中用作饲料添加剂，可以使禽类、畜类多产蛋产奶。1.2苏打粉生产方法1.2.1粗碳酸氢钠精制小苏打（湿分解法） 氨碱法或联碱法制纯碱，都需先制得粗碳酸氢钠，再经锻烧分解而成纯碱。但由于粗碳酸氢钠中约含有3.5（干基）的碳酸氢钠、少量氯化铵和0.3 0.6（干基）的氯化钠，有时还含有痕量的碳酸镁及硫化铁，因而不能直接作为成品出售，特别是不允许用于食品和医药工业。其精制方法为：把经滤清机过滤洗涤过的粗碳酸氢钠，用热水溶解制成悬浮浆液，再经沉降澄清后，进分解塔蒸馏（蒸馏中粗碳酸氢钠约83 85%分解为碳酸钠，其余仍为碳酸氢钠）；蒸馏过的溶液经冷却到68以下，再送入碳化塔内通CO2进行碳化反应并经冷却；所得的碳酸氢钠悬浮液，经过滤、干燥即得小苏打成品。1.2.2纯碱和二氧化碳反应制小苏打该法比湿分解法2有如下优点：（1）不损失NH3 （2） 所需的生产设备几乎与制造纯碱一样，因而可利用纯碱厂的旧机器设备；（3）可综合利用纯碱厂的二氧化碳；（4）可制得高质量的小苏打（如医药用和试剂级小苏打）。因而这是目前国内外普遍采用的制小苏打的方法。一般可分为气一固相法和气液相法其反应式为： NaCO3 +H2O +CO2= NaHCO3 （1-1）气一固相法（又称干法、固定床法）：该法是用纯碱生产小苏打最早的方法之一，我国也是以此法为起点的。把纯碱和30 40%纯碱重量的水经拌和机用人工均匀拌和，再进入用砖和水泥砌成的方池里（底部为竹或木制成的架子，上铺细布）；来自石灰窑并经水冷却洗涤的CO2混合气，用鼓风机从布下面通入，与纯碱发生碳化反应（反应时间一般为24小时，是否反应好可用酚酞滴定，不显红色，即已反应成小苏打）；粗碎可用锤式粉碎机；干燥宜用气流干燥器（干燥温度可高至1 20 ），也可用箱式烘房，但温度在60；干燥后的小苏打需再经万能粉碎机细碎至60到100目，然后包装。 该法工艺设备简单，成本低、投资少、上马快。但由于工业纯碱未经过精制，其所含杂质都进入小苏打产品，所得产品只能是工业用小苏打而且劳动强度大、劳动生产率低。因而国内在60年代大部分生产厂还用该法，而目前已为数不多了。 气一液相法生产小苏打（又称湿法）：湿法生产小苏打有间歇法和连续法两种，它们的工艺流程基本相同，就是将纯碱水溶液经过滤后，在碳化塔中与CO2之反应，生成的NaHCO3悬浮液经离心分离、洗涤、干燥，得到NaHCO3成品。间歇法与连续法的不同点就在于：前者碳化反应系分批间歇进行，后者是连续进行， 即纯碱水榕液不断从塔顶进入，NaHCO3悬浮液不断从塔底放出。 两法比较，间歇法碳化设备制造简单，费用低，并可用较低浓度的CO2（如体积浓度为20%左右）来生产，因而可用一般的土窑来生成CO2，因土窑的投资也低，但其单位生产能力较低（约为0.7 吨/日左右），CO2 吸收率（约为60%） 纯碱转化率（约50%）也较低；而连续法碳化塔的单位生产能力（约为2 吨/日）、CO2 吸收率（约为60 70%，最高可达90%）和纯碱转化率（约为90%左右） 都较高，劳动强度较低，但其碳化塔结构较复杂，制造费用较高，而且CO2 浓度要求 30%石灰窑需采用机械窑，投资也较高。因而间歇法适用于年产量较低（如千吨级）的单位，而年产量要求在万吨以上的，则宜采用连续法。1.2.3结晶器碳化制小苏打 这是国外提出的一种新的生产流程，该生产方法的优点是：操作中可控制NaHCO3结晶粒度的成长：可制得大结晶（如60一100目）和高松密度的小苏打，最适于发酵粉、灭火剂、处理剂、洗涤剂等用，CO2损失极少，设备运转周期长：加热和冷却过程的能量消耗少，生产可连续进行也可间歇进行。 用纯碱制小苏打最好附设在纯碱生产厂，这样一可充分利用碱厂的高浓度CO2气体及其净化、冷却和压送设备，从而降低成本，提高设备利用率；二可免去纯碱包装、运输、拆包等手续和费用，并可避免碱粉途耗损失（据统计约为3%左右）； 三可综合利用碱厂废碱水废热；四可降低管理、经营费用，并增加产品和收益；五是如把纯碱运往各地作为小苏打的原料，还不如把做好的小苏打成品运往各地，这样在同样要运输的情况下，可为国家节约大量的小苏打生产厂的设备投资和人力、物力、财力。1.2.4天然碱制小苏打 我国有丰富的天然碱，资源分布也广。用天然碱制小苏打可大大降低成本（比用纯碱制小苏打降低约1/4左右），并可缓和纯碱供应的紧缺状况。为此应大力发展用天然碱制小苏打和纯碱。在美国目前不再生产合成纯碱，纯碱和小苏打都是用天然碱制造。1.2.5离子交换剂制造小苏打 这是国外近来在研制的方法3，其反应式为： RNa + NH4HCO3 = RNH4+ NaHCO3 （1-2）根据上式就可从NH4HCO3溶液中制取NaHCO3，如进入1.5当量的NH4HCO3溶液，可制取1当量的NaHCO3溶液，并可用煮沸的方法除去溶液中未作用的铵盐铵盐转化成钠盐的转化率可达70%。离子交换剂可利用最普通的廉价的磺化煤。1.2.6碳酸氢按和氯化钠制小苏打 其反应式为： NH4HC03 + NaCl = NaHCO3 + NH4Cl （1-3） 反应结果得到易溶于水的氯化按和难溶于水的碳酸氢钠，当溶液渐渐变成饱和时，NaHCO3就结晶析出。氯化钠和氨的含量越多，生成NaHC03的反应就越完全。据西德专利介绍的生产过程为： 在温度为26一30条件下，在高浓度的非常饱和的氯化钠溶液中，边搅拌边连续小量地投入固体碳酸氢铵（以细小结晶为宜） 所得的NaHCO3结晶经分离、洗涤和千燥后，可制得一种容积大、颗粒粗、松散性好、速溶的小苏打。产品中按含量只有0.05%，一般氨碱法中间制得的粗碳酸氢钠中约含0.9%铵，产品质量可与用纯碱制得的小苏打相同4。母液可返回氨碱厂进一步使用即与含有NH3和CO2的气体反应生成NH4HCO3，也可作为制小苏打的原料，反应温度如小于26，易引起杂质干扰，而且不能得到大容积、松散性好的小苏打，如大于30，NaHCO3收率显著下降。对于氯化钠来源较丰富的化肥厂、制碱厂，用该法既可制得小苏打或纯碱，又可制得化肥，不失为一个较好的综合生产方法。第二章 设计任务及方案2.1设计任务及要求 本文根据苏打粉生产方式要求以及产量要求通过查找文献资料和计算确定苏打粉的料液的处理量、料液含水量、料液的密度、干燥后苏打粉的密度、比热容、平均粒径等参数。再根据前人的经验数据选择最佳的热风进、出塔温度苏打粉料液进出塔温度，料液雾化压力等参数。根据设计条件和参数通过热量衡算、物料衡算、过程分析等计算和分析确定喷雾干燥塔的主要尺寸并完成其他附属设备的选型，进而构建整个工艺。最后为确定的工艺设计合理的自动控制系统。 苏打粉作为常用食品原料，市场需求量巨大。本课题旨在通过对苏打粉料浆的燥工段工艺设计过程，从而对产品制备、工艺形成及设备设计过程有更深理解，同时，能够对该工艺的简化、高效、环保性进行初步探索，设计出一台年产4万吨苏打粉要求的干燥器设备。通过完成设计，可以知道苏打粉的用途，基本掌握苏打粉的生产工艺，了解国内外苏打粉工业的发展现状，以及其工业的发展趋势。本设计拟采取用喷雾干燥器附加一些附属设备对苏打粉料浆干燥生产，得到产品合格的苏打粉固体颗粒的要求。喷雾干燥是将溶液、浆液或悬浮液在热风中喷雾成细小液滴，液滴在下降过程中，水分被迅速汽化而达到干燥目的，从而获得粉末或颗粒状的产品。2.2 工艺流程的确定苏打粉干燥工段工艺流程为：首先将碳酸钠溶液泵入储液罐，然后溶液和二氧化碳气体一块进入碳化塔，经碳化后苏打粉湿物料进入干燥塔，达到苏打粉干物料含水量要求。如图2.1。图2.1 苏打粉干燥工段工艺流程 喷雾干燥的优点主要是：干燥速度快、产品具有良好的分散性和溶解性、生产过程简化，操作控制方便、产品纯度高，生产环境好、适宜于连续化大规模生产。喷雾干燥的缺点有：低温操作时，传质速率较低，热效率较低，空气消耗量大，动力消耗也随之增大。从废气中回收粉尘的设备投资大。干燥膏糊状物料时，干燥设备的负荷较大。 喷雾干燥阶段的核心元件是雾化器，雾化器有多种形式，其中普通洗衣粉的生产以压力式雾化器使用最为普遍。压力式喷嘴雾化器又称机械式雾化器。旋转压力式雾化器有结构简单、加工制造容易、安装操作方便、雾化粒度均匀、工作能耗低、雾矩张角适中以及雾化后对喷雾干燥塔中的气流场影响小等优点，该雾化器在喷雾干燥系统中应用较多。其原理是由高压泵使料液具有一定的压力和一定的初速度从切线方向进人喷嘴的旋转室中。这时，料液的部分静压能转化为动能，使料液形成旋转运动。旋转速度与旋涡半径成反比，因近轴心旋转速度愈大，其静压强愈小。结果在喷嘴中央形成一股压力近似等于大气压的空气旋流，而液体则绕着这个气心旋转，并形成环形薄膜从喷嘴孔喷出，然后液膜伸长变薄并拉成细丝，最后细丝断裂为小液滴。2.3工艺设计的条件 干燥物料即苏打粉料浆为悬浮液，干燥介质为空气；雾化器采用旋转型压力式雾化器，选用热风、雾滴并流向下的操作方式6。 由设计条件知，产品产量为G=5555kg/h；由选定苏打粉的物性知：其密度；比热容；颗粒的平均粒径。根据经验值，苏打粉料浆温度在20左右时，料浆有较好的流动性。当洗衣粉的出料温度高于55时会影响苏打粉的性能，可能受热分解，故取苏打粉的出料温度为55。根据经验数据取热风入口温度150，热风出口温度60。 喷雾干燥常用来处理湿含量在20%60%的溶液。但本生产采用氨碱法生产苏打粉料浆机械脱水之后含水量在17%到23%左右。所以采用料浆含水量20%进行设计计算。根据文献资料，取加热蒸汽压力（表压）；料液雾化压力（表压）。年平均温度12，年平均相对湿度70%。 具体工艺参数如下：料液处理量 料液含水量 （湿基）； 产品含水量 （湿基） 料液密度 ； 产品密度 热风入塔温度 ；热风出塔温度 料液入塔温度 ； 产品出塔温度 产品平均粒径 ；产品比热容 水比热容 CW=4.187kg/J；加热蒸汽压力（表压） 料液雾化压力（表压）；年平均温度 12 年平均相对湿度 70%； 年工作日 300天第三章 喷雾干燥器的设计3.1物料衡算和热量衡算1物料衡算 （1）绝干物料流量 （3-1）（2）产品产量 （3-2） （3）水分蒸发量W V=GG=6909 5555=1354kg/h (3-3) 2.热量衡算（1）物料升温所需热量 （3-4）（2）汽化水的热损失 计算 ；3.2干燥塔出口空气的湿度 根据热量衡算 即，为一直线方程，根据给出的工艺设计条件，由湿空气的H-I图查出，。当时，由湿空气的H-I图查出，任取，则。连结点和点，并延长与线相交于点D，点D就是出口空气状态点。由H-I图查出，3.3空气消耗量 绝干空气的消耗量为 （3-5） 实际空气消耗量为3.4雾滴干燥所需时间3.4.1雾滴临界含水量7 物料在干燥塔进出口处的干基含水量分别为 （3-6） （3-7） 即在恒速干燥阶段液滴体积收缩了10%，液滴在恒速干燥阶段由于收缩而减小的体积为： 除去的水分质量为： 剩余的水分质量为： 临界含水量为：3.4.2初始滴径由3.4.3汽化潜热 热空气入塔温度，湿度，由湿空气H-I图查出，热空气入塔状态下的湿球温度，查手册得水在的汽化潜热。3.4.4导热系数8 平均气膜温度为 查手册得空气在52下的导热系数3.4.5恒速阶段物料表面温度 空气的绝热饱和温度，可以取空气入塔状态下的湿球温度 3.4.6空气临界温度恒速阶段的水分蒸发量为 （3-8）空气的临界湿度为 在H-I图中，过作垂线，与AD交于点C，点C温度即为空气临界温度，由H-I查出。3.4.7雾滴在恒速阶段的干燥时间恒速阶段热空气与液滴的温度变化：空气： 液滴：平均推动力为 （3-9）3.4.8雾滴在降速阶段的干燥时间 降速阶段热空气与物料的温度变化空气： 物料：平均推动力为 ： 3.4.9雾滴干燥所需时间 3.5压力喷嘴主要尺寸的确定 为了了使塔径不致过大，根据经验，选取。流量系数，由的关联图查出，喷嘴结构参数。由的关联图查出，流量系数。3.5.1喷嘴孔径 由得 由得 圆整，取，喷嘴壁厚s一般取0.5mm。3.5.2喷嘴旋转室尺寸 喷嘴孔半径取3.5mm，即；选用矩形切向通道，切身通道宽度取4mm，即；旋转室直径为30mm，则半径； 由及得。圆整，取3.5.3核算喷嘴的生产能力 经圆整后 与原很接近，不必复算，可以满足设计要求。3.5.4空气心半径 ；，由的关联图查出，由得 3.5.5喷嘴出口处液膜速度及其分速度、 液膜与轴线成角喷出，可分解成径向速度和轴向速度 主要计算数值如下表3.1表3.1 雾化器各尺寸大小 单位：49 72.73.541513113.6干燥塔主要尺寸的确定3.6.1塔径 塔内空气的平均温度为； 由手册查出15，在105下，空气的动力粘度为，空气的密度为。（1）由径向分速度，计算时的雷诺数 （2）取一系列，求出相应的雾滴水平飞行速度和停留时间。如取Re=100，由，与对应的雾滴水平飞行速度为 （3-10）由与的列线图查出 (3-11)相应的的停留时间为 （3-12）其余各项计算结果列于表3.2。表3.2 停留时间与雾滴水平运动速度的关系Re1450026.51000.00450.00942 18.24500.01060.02229.06250.02250.04704.53150.03380.07062.7280.04800.10031.8160.05580.1171.4540.06770.14150.72520.09030.18190.36210.1160.2420.1810.50.1430.2990.091以为横坐标，为纵坐标画出关系曲线，如图3.1，用图解积分可得即雾滴由沿径向运动的半径距离为，则塔直径为； 圆整后取。ux,m/s,s0.0005.00010.00015.00020.00026.500.00000.05000.10000.15000.20000.25000.2990.3500图3.1 关系曲线图3.6.2塔高 （1）降速运动时间内雾滴的下降距离时，雾滴轴向运动的雷诺数为由的关系列线图查出，雾滴由降速运动变为等速运动时的瞬时雷诺数为。可见雾滴在降速阶段的雷诺数变化范围为4.1319。由查出；取一系列雷诺数，由的关系列线图查出相应的值，再计算出相应的值，结果列于表3.3。表3.3 与及的关系Re319480000.000020958.20200300000.00003350.0027836.480.005845037500.0002750.01969.120.04122514900.0007260.002904.560.0609104100.003360.1121.8240.11654.1172112.50.01680.1120.1360.9120.7480.2350.286以Re为横坐标，0.00E+005.00E-031.00E-021.50E-022.00E-022.50E-02050100150200250300350为纵坐标作图，得关系曲线，图Re图3.2 关系曲线图以Re=200为例，雾滴在降速运动时间内的轴向分速度为对关系曲线图解积分得 停留时间 其余各项计算结果列于表3.3。以为横坐标，为纵坐标作图，得到关系曲线，如图3.3。由图解积分得到雾滴降速运动时间内的下降距离为：uy，m/s0.00010.00020.00030.00040.00050.00060.0000.00000.05000.10000.15000.20000.25000.30000.3500图3.3 关系曲线图 （2）等速运动时间内雾滴的下降距离 雾滴在等速运动时间内的沉降速度为： 雾滴等速运动的时间为： 雾滴在等速运动时间内的下降距离为： 塔的有效高度： 圆整后取。3.6.3干燥塔热风进出口接管管径 热风进口接管管径 热风进口流量为 取热风进口接管内的气速为30，则进口接管管径为： 圆整取。 热风出口接管管径 热风出口流量为： 取热风出口接管内的气速为，则出口接管管径为： 圆整后。第四章 附属设备的选型计算4.1空气加热器 环境空气用空气加热器由12加热到150，用空气加热器，湿空气由12升温至150的传换热量为 由散热排管的选择曲线查出，选择7D型排管，表面风速为，则所需排管的受风面积为 所以选用SRZ 157D蒸汽加热器，散热面积67.54.2旋风分离器 进入旋风分离器的含尘气体按空气处理，气体温度取55，湿度为含尘气体流量为 选用扩散式旋风分离器，查CLK型旋风分离器主要性能表，选用两台CLK-4.0型扩散式旋风分离器，进口风速为。4.3袋滤器 进入袋滤器的气体温度取50，湿度为气体流量为： 过滤气速取，所需过滤面积为查脉冲袋滤器造型表，选用MC48-1型脉冲袋滤器。其过滤面积为，处理气量为，设备阻力为。4.4引风机 引风机入口处的空气温度取，湿度 引风机所需风量为 系统后段空气的平均温度取50，由手册查出，空气在50下的密度的值为，则引风机所需风压为选用型离心通风机，其风量为，风压为。 第五章 自动化控制和车间布局设计5.1喷雾干燥塔控制功能描述 在空气进入系统之前，采用电加热器对空气进行加热，空气流量控制器进行控制，以保证在干燥器中有足够的热空气干燥苏打粉湿物料，在此处还需要一个温度控制器对热空气的温度进行调节，以保证进入干燥塔的空气热温度满足工艺的需求。而二氧化碳进入碳化塔过程中，采用压力控制器进行控制，若压力不合适，则可以通过执行器控制阀门的大小，来调节二氧化碳的压力，同样碳酸钠溶液进入碳化塔之前，用流量控制器进行控制，满足年产四万吨的工艺设计。在热风出口前，采用旋风分离器和袋滤器对热空气进行过滤，从而实现干燥产率的提高。5.2车间布局空 气 加 热 器鼓 风 机喷雾干燥器袋 滤 器旋 风 分 离 器引 风 机图5.1车间布局苏打粉干燥工艺的厂区布局大致为：苏打粉包装车间设置在大门口处，因为在此处方便产品的运输，生活区以及运输道路的安排按照就近方便以及安全 大门生活区 存储车间 包装车间 生产车间图5.2厂区布局结 论该设计在苏打粉生产工艺的前提下，经过查阅相关的文献资料，进行了喷雾干燥器的相关计算，得到如下结论：（1） 通过对系统内热量衡算，质量衡算计算出干燥器直径D=1.6m，高H=4m，处理能力为4万吨/年。（2） 在喷雾干燥器后加旋风分离器，选用两台CLK-4.0型扩散式旋风分离器，进口风速。袋滤器选用MC48-1型脉冲袋滤器，选用型离心通风机。（3） 本设计采用喷雾干燥器进行苏打粉的生产，由于苏打粉进入干燥器含水量较小可能会因为喷嘴孔径小而产生堵塞现象，一般生产该工艺都是采取气流式干燥器进行生产，不过用喷雾干燥器可以大大提高喷雾干燥时间和质量。比气流式干燥器更为精细、质量更好。（4） 喷雾干燥过程中遇到的问题探讨及解决途径 气流式喷嘴和压力式喷嘴产生的标准喷雾图形是一个和喷嘴轴线对称的空心锥，雾滴应均匀分布在喷雾锥中。提高热载体的进口温度，降低其出口温度。在生产能力恒定时，通过提高热载体的进口温度可降低热量消耗。（5）苏打粉生产过程中污水处理方法探究根据氨碱废液和工业废盐综合处理后所得到产品（二水硫酸钙）纯度的要求考虑，目前工程上较常见、研究资料比较齐全的方法有：路布兰法、芒硝液相制碱法、芒硝转化法制碱、利用碱废液与工业副产高低温盐制备硫酸钙。参考文献 1 贾玉宝.水煤浆技术在陶瓷工业中的应用J.陶瓷，2003（1）:12-132 谭建文唐灿坚吴建勋.陶瓷厂喷雾干燥塔废气治理技术研究J.环境与可持续发展2006（2）:14-163 张润录.喷雾干燥四种燃煤热风炉的比较J.陶瓷，2005（1）:189-2594 蔡飞虎，冯国娟.实用墙地砖生产技术J.佛山陶瓷2003（2）:45-485 陈英南.常用化工单元设备的设计M.上海：华东理工大学出版社.2005（1）:89-986 陈敏恒.化工原理M.下册.北京：化学工业出版社.第四版 2008（2）:78-887 匡国柱.化工单元过程及设备课程设计M.北京：化学工业出版社2005（5）:132-1568 王喜忠.喷雾干燥M.北京：化学工业出版社.第二版.2004（1）:456-4589 朱有庭.化工设备设计手册M.下卷.北京化学工业出版社:36-3910 杨光华，傅朝毅.喷雾干燥机的故障树分析J.中国陶瓷工业，1996:46-9811 康智勇.压力式喷雾干燥塔喷嘴孔径对粉料的影响J.佛山陶瓷，2001:56-9812 康智勇.喷雾干燥器粘壁产生的原因J.中国陶瓷，2007（1）:46-9813 张润录.喷雾干燥塔节能降耗途径探索J.陶瓷，2000:79-9814 王志辉.墙地砖生产过程中喷雾干燥的工艺控制及节能J.中国建材装备，1999（1）:45-6515 蔡祖光.喷雾干燥塔的节能措施J.佛山陶瓷，2004（1）:65-781