設備選型計算及主要設備設計計算

1、 設備選型計算及主要設備設計計算說明 項目名稱： 1000噸/年新型羧甲基木聚糖工廠設計 公司名稱： 廣西來賓有間生物科技股份有限公司 桂林理工大學 小題大作參賽團隊 2010年8月 目 錄 第1章 設備選型設計計算11.1 粉碎機11.1.1 選型依據11.2 斗式提升機11.2.1 選型依據11.3 洗滌機21.3.1 選型依據21.4 ZB型渣漿泵21.4.1 選型依據21.5 全自動快開式壓濾機31.5.1 選型依據31.5.2 相關參數計算31.6 浸泡槽41.6.1 選型依據41.7電加熱不銹鋼反應釜51.7.1 計算依據51.7.2 容器容積計算51.7.4 容器高度計算61.7

2、.6 橢圓封形封頭設計計算71.7.7 攪拌設備及支座的設計與計算71.8 全自動壓濾機91.9 蒸發(fā)器101.9.1 選型依據1010.1換熱器111.11 沉淀罐121.11.1 BX沉淀罐所需要的體積121.11.2 BX沉淀罐所需體積131.12 離心機131.12.1 選型依據131.13 精餾塔的計算141.13.1 設計依據141.13.2 設計內容151.13.3 塔的工藝計算161.14 外盤管式不銹鋼中和反應釜241.14.1 設計參數251.14.2 生產要求251.15 配醇槽251.15.1 生產要求251.16 粉碎機261.16.1 選型依據261.17 耙式真空

3、干燥器261.17.1 選型依據27第2章 主要設備設計計算說明282.1 設計內容282.1.1 設計說明282.2 反應釜釜體的設計292.2.2 釜體筒體壁厚的設計302.2.3 釜體封頭的設計312.2.4 筒體長度的設計322.3 反應釜夾套的設計322.3.1 夾套的容積的確定322.3.2 夾套筒體的設計322.3.3 夾套封頭的設計332.4 反應釜釜體及夾套的壓力試驗332.4.1 釜體的水壓試驗342.4.2 釜體的氣壓試驗342.4.3 夾套的液壓試驗352.5 反應釜附件的選型及尺寸設計362.5.1 釜體法蘭聯(lián)接結構的設計362.5.2 工藝接管的設計372.5.3

4、管法蘭尺寸的設計382.5.4 墊片尺寸及材質382.5.5 人孔的設計392.5.6視鏡的選型392.6 攪拌裝置的選型與尺寸設計392.6.1 攪拌軸直徑的初步計算392.6.2 攪拌抽臨界轉速校核計算392.6.3 聯(lián)軸器的型式及尺寸的設計392.6.4 攪拌槳尺寸的設計402.6.5 攪拌軸的結構及尺寸的設計402.7 傳動裝置412.7.1 電動機的選型412.7.2 減速器的選型412.7.3 機架的設計412.7.4 底座的設計412.8 反應釜的軸封裝置設計412.8.1 反應釜軸封設計412.9 支座的選型及設計422.9.1 支座的選型及尺寸的初步設計422.10 焊縫結構

5、的設計422.10.1 釜體上主要焊縫結構的設計422.10.2夾套上的焊縫結構的設計43 第1章 設備選型設計計算 1.1 粉碎機 1.1.1 選型依據 1、生產要求 每小時需粉碎1000kg的甘蔗渣。粉碎細度定為35mm。故可選用CK6170-A/B型粉碎機 ，該粉碎機應用高智能技術，使電耗進一步降低（與同行同類型產品相比），切削、進料可靠，堅固耐用，切刀使用壽命長等優(yōu)勢，適用于棉花、玉米、蘆葦、高粱等秸稈粉碎。CK6170-A/B型粉碎機的主要技術參數詳見表1，即CK6170-A/B型粉碎機的主要技術參數表。 表1. CK6170-A/B型粉碎機的主要技術參數表 功率 主軸轉速r/min

6、 進料方式 進料尺寸 cm 粉碎后顆粒尺寸mm 工作效率 m3/h 外形尺寸mm 自重kg 主機：18.522kw，輔機：2.2kw 2000 機械自動進料 708 0.580 1030 400016002200 13001500 1.2 斗式提升機 1.2.1 選型依據 因被粉碎后的蔗渣呈粉粒狀（粉碎3mm），生產要求需輸送1000 kg/h ，輸送至(最高的高度)米的高度，經實驗測試粗略得知蔗渣的密度是100kg/m3 ，換算后即需輸送10 m3 /h。根據原料卸料方式；每小時的提升量及輕、輸送干燥的、松散的、易拋出等性質，可確定提升機機型，即TD160型號的斗式提升機。 該機型適用于垂直

7、輸送粉狀、粒狀、及小塊狀的磨吸性較小的散狀物料，提升高度最高40m。符合生產要求。TD160斗式提升機技術參數詳見表2。 表2. TD160斗式提升機技術參數表 型號 料斗形式 輸送量(m3/h) 斗寬(mm) 斗容(L) 斗距(mm) 帶寬(mm) 斗速(m/s) 物料量大塊(mm) TD160 Sd 16 160 1.9 350 200 1.4 25 說明：斗容為計算斗容，輸送量按填充系數0.6計算得出。 1.3 洗滌機 1.3.1 選型依據 1、生產要求 蔗渣蒸煮前需進行清洗，出去黏附在蔗渣表面泥沙、霉質等雜質，每小時需洗滌的蔗渣為1000kg，參照造紙廠，可選用滾筒式洗滌機。蔗渣在開孔

8、的滾筒內加入凈水進行洗滌，并通過旋轉和滾筒內的內螺旋導板實現(xiàn)自動出料，滾筒式洗滌機的主要技術參數詳見表3。 表3. 滾筒式洗滌機的主要技術參數 型號 生產能力/kg.h-1 轉筒轉速/r.min-1 沖洗時間/s 耗水量t.h-1 長寬高/mm 質量/kg 配套電機kw 材質 XY900 500-1200 9 2600 0.9 310011001500 800 3 不銹鋼 1.4 ZB型渣漿泵 1.4.1 選型依據 該雜質泵在水力與結構方面有創(chuàng)新，過流部件采用高鉻合金耐磨鑄鐵制作。具有高效節(jié)能、耐磨、壽命長、運行平穩(wěn)可靠、噪音低、體積小、拆裝方便等特點。軸封工況也可加裝水封環(huán)或機械密封以便達到

9、無泄漏的目的。 適合輸送所有含固體顆粒的磨蝕性漿體，固液混和漿體的最大重量濃度為：灰漿40、礦漿60，故可用之輸送水洗后的蔗渣至壓濾機。ZB型渣漿泵主要技術參數詳見表4。 表4. ZB型渣漿泵主要技術參數 型號 轉速r/min 流量m3/h 揚程m 最大軸功率/KW 質量/kg 允許通過最大粒度/mm 參考電機 型號 功率 50ZB1 1450 5070 16.520.5 5.7 290 10 Y160M4 11 1.5 全自動快開式壓濾機 1.5.1 選型依據 根據原料物性，蔗渣按1：1體積膨脹 1：1.5體積吸水 生產要求：每小時需將洗滌的1000kg蔗渣進入壓濾機。該壓濾機一次全自動拉開

10、，卸餅、清洗，速度 快，工作穩(wěn)定可靠；進料+卸料+沖洗每一批次只需30分鐘 (傳統(tǒng)式壓濾機每壓一次需150-210分鐘) ；濾布全面一次性自動清洗，時間短；隔膜擠壓濾餅，含水率低，且隔膜壽命長氣密性佳，經濟性良好；模組式機構，拆裝運輸簡易。 1.5.2 相關參數計算 1、進口物料 m（蔗渣） ， 2、過濾體積的確定 出口濾液：壓出濾渣中含水有1%，m（蔗渣） 故小時處理所得的濾液量為： 3、過濾面積的計算 設濾餅厚度為40mm，1m3濾液所生成的濾餅體積為1.5m3 因此令過濾面積為Am2，每小時獲得濾液 則每小時濾餅體積為： 即一次輪回 因此設每小時3次輪回，則需要A=112.7m2，詳細數

11、據參見表5 表5. 全自動快開式壓濾機主要技術參數 過濾面積 m2 濾室總容量 L 濾板外框尺寸 LWmm 濾板厚度 mm 濾室數量 pcs 濾餅厚度 mm 濾板外形尺寸 長X寬X高 mm 電機功率 kw 過濾壓力 Mpa 整機質量 kg 110 1680 12501250 60 43 40 5279x1790x1975 3 1 9210 1.6 浸泡槽 1.6.1 選型依據 每小時需用1%稀硫酸浸泡6小時、1000kg蔗渣，故選用設備需耐腐蝕的材質。根據原料的性質、浸泡量，參照電加熱不銹鋼反應釜的設計，可選用內徑為3000mm的搪玻璃攪拌容器，它的材料是由含硅量高的搪玻璃釉通過900左右多次

12、高溫煅燒，使搪玻璃釉密著于金屬機體表面而制成，搪玻璃層的厚度一般為0.81.5mm。由于搪玻璃層對金屬的保護，使搪玻璃容器具有優(yōu)良的耐腐蝕性，并能防止某些介質與金屬離子發(fā)生作用而污染物品。 1.7電加熱不銹鋼反應釜 1.7.1 計算依據 經壓縮機壓縮后，蔗渣含水量為原來的1%，即150kg，蔗渣吸水體積比1:1，吸水后的蔗渣的體積膨脹0.5%。原料進料量：1000kg/h（干蔗渣） 即10 m3 /h，進入蒸煮鍋的總共物料量：20 m3 1.7.2 容器容積計算 Va 每晝夜處理量 m3/24h ； t 每批物料處理的時間 ； 攪拌容器的備用系數；一般取0.10.15； 裝填系數，一般0.60

13、.85 冒泡或沸騰物料取0.60.7 ； m 同容積 容器的臺數。 確定參數： 每晝夜處理量為240 m3 每批物料需蒸煮的時間t=1h =0.12 =0.7 一臺蒸煮鍋。 故： 裝液高徑比，HL/ Di 一般為11.3 在該容器設計中可取1.2 。 內徑Di的計算： 代入數據：V=32 m3 ； HL/ Di =1.2 ； =0.7 得： 故：Di =2.876 m，圓整后得 Di =3 m =3000mm 1.7.3 封頭容積計算 1.7.4 容器高度計算 電加熱反應釜示意圖 1.7.5 容器厚度設計計算 設計溫度：150 ； 查表得：材質為1Cr18Ni9Ti鋼板在該溫度、壓力下許用應力

14、 =137 MPa，150時水的飽和蒸汽壓為0.476MPa，故計算壓力Pc約為0.5MPa。 計算壁厚： =0.85 （雙面對接頭局部無損檢測） 設有效厚度為e：設計鋼板無腐蝕，故腐裕量C1=0 查表得：材質為 1Cr18Ni9Ti 鋼板負偏差 C2 = 0.6 mm 故名義厚度： + 圓整=6.454+0.6 = 7.054 + 圓整 =8.0mm 強度校核： 代入數據得： 強度適合，符合生產要求。 最大允許工作壓力 ： 代入數據得： 1.7.6 橢圓封形封頭設計計算 計算壓力Pc =0.5 內徑Di =3000mm 鋼板是許用應力t =137 MPa 焊縫系數=0.85 計算厚度 按工程

15、上的標準計算，即Di /2hi =2 ， a/b=2的橢圓形封頭， 代入計算得：K=1 最大允許工作壓力： 代入數據得： 1.7.7 攪拌設備及支座的設計與計算 浸泡后蔗渣粘度不大，但流動性差等物性，可選用2段六折葉圓盤渦輪攪拌器，如下圖示。其優(yōu)點是折葉渦輪式葉輪是軸流式葉輪，軸向引入液體，軸向排出，形成上下有效的循環(huán)。在相同的排出量時，其動力消耗大約為平直葉輪的一半。在均勻混合、反應、傳熱等方面有顯著的效果。 查閱手冊知：最適的攪拌器直徑與容器內徑之比為0.33， 即： 根據經驗公式 ： T=393K 可計算粘度 兩種物質的密度為、，體積分率分別為、 故： 無擋板時攪拌雷諾數可以由下式計算：

16、 六折葉圓盤渦輪攪拌器 1、攪拌功率計算 查Re-Np 圖可得Np =4.8 n回轉數，r/min Di 葉輪直徑 液體密度，kg/h 重力換算系數，kg.m/kg.s2 故： 2、支座的計算 蒸煮鍋的Di=3000mm，外又設有夾套，故宜采用B型耳式支座。查表，可估支座本體的允許載荷Q=150KN,故可選一個支座。 表6. 蒸煮鍋支座尺寸表 高/mm 底板/mm 筋板/mm 墊板/mm 地腳螺栓/mm 質量/kg H l1 b1 1 s1 l2 b2 2 l3 b3 3 e d 規(guī)板 51.8 400 315 230 20 115 380 250 14 500 400 12 60 36 M3

17、0 表7. 蒸煮鍋的主要技術參數 規(guī)格m3 內鍋直徑 mm 夾套直徑 mm 電動機功率 kw 減速機型號 攪拌轉速 r.p.m 電熱功率(kw) 設計溫度() 32 3000 3200 37 BLD 37-56A 35-59 216 150-350 電加熱反應鍋由鍋體、鍋蓋、攪拌器、電加熱油夾套、支承及傳動裝置、軸封裝置、溢油槽等組成，并配有電加熱棒及測溫、測壓儀表。攪拌器采用渦輪式，支座用支承式。套內置熱介質汽缸油，由電熱棒加熱，夾套上開有進、排油、溢油、放空及電熱棒、測溫等接管孔。夾套外壁焊接支座，鍋體下部開有放料口，各零部件均采用0Cr18Ni9或者1Cr18Ni9Ti不銹耐鋼板制。 1

18、.8 全自動壓濾機 濾液 物料 全自動壓濾機 濾渣 依據物料衡算可知： 進口物料分析： 進過壓濾機壓濾，過程中壓出濾渣中含水有1%，硫酸損失5%，木聚糖損失0.5%。 出口濾液分析： 因此小時處理所得的濾液量為： 設濾餅厚度為40mm ，1m3濾液所生成的濾餅體積為1.2m3，因此令過濾面積為Am2，每小時獲得濾液，則每小時濾餅體積為： ，即，故一次輪回需要的A=410.19m2，因此設每小時6次輪回，需要A=68.365m2。 根據計算可選設備的型號為：XKZ 自動快開式壓濾機 表8. 自動快開式壓濾機 過濾面積 (m2) 濾板數(塊) 濾室容積(L) 濾餅厚度(mm) 濾板尺寸LW (mm

19、) 整機尺寸LWH (mm) 整機重量(kg) 100 29 2157 40 20001500 534028504250 32100 1.9 蒸發(fā)器 1.9.1 選型依據 由壓濾機濾出的木聚糖原料液為F： 根據生產要求，木聚糖濃縮液含水量1500kg這樣可節(jié)約乙醇用量，節(jié)約成本。即要蒸發(fā)掉的水的量為：。 根據上述蒸發(fā)量，可選用三效蒸發(fā)器。每一效的主體為加熱室和分離室，由壓濾機壓出的木聚糖濾液由貯液槽經離心泵打入木聚糖濾液加熱器交換器，在加熱使木聚糖料液溫度接近達到99，然后進入蒸發(fā)裝置的第一效。生蒸汽通入第一效，在第一效中生成的二次蒸汽經過抽取一定量的汽后，送到第二效作加熱蒸汽用。第一效中被濃縮的溶液也進入第二效。依此類推，第二，三效也是如