PVC热式沸腾床干燥器的设计 毕业论文.doc
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1、 毕业设计(论文)2012 届 题 目 年产4万吨pvc热式沸腾床干燥器的设计 专 业 石 油 化 工 生 产 技 术 学生姓名 学 号 小组成员 指导教师 完成日期 2 0 1 2 年 4 月 1 5 日 新 疆 工 业 高 等 专 科 学 校毕 业 论 文(设 计) 任 务 书班级 专业 姓名 日期 1、论文(设计)题目: 2、论文(设计)要求:(1)学生应在教师指导下按时完成所规定的内容和工作量,要求独立完成。(2)选题有一定的理论意义与实践价值,必须与所学专业相关。(3)主题明确,思路清晰。(4)文献工作扎实,能够较为全面地反映论文研究领域内的成果及其最新进展。(5)格式规范,严格按学
2、校制订的论文格式模板调整格式。(6)所有学生必须在5月15日之前交论文初稿。3、论文(设计)日期:任务下达日期 完成日期 4、指导教师签字: 毕 业 论 文(设 计)成 绩 评 定 报 告序号评分指标具 体 要 求分数范围得 分1学习态度努力学习,遵守纪律,作风严谨务实,按期完成规定的任务。010分2能力与质量调研论证能独立查阅文献资料及从事其它形式的调研,较好地理解课题任务并提出实施方案,有分析整理各类信息并从中获取新知识的能力。015分综合能力论文能运用所学知识和技能,有一定见解和实用价值。025分论文(设计)质量论证、分析逻辑合理,条理清晰。020分3工作量内容充实,工作饱满,符合规定字
3、数要求。0 15分4撰写质量结构严谨,文字通顺,用语符合技术规范,图、表、排版等符合要求。 0 15分合计0100分评语:成 绩:评阅人(签名): 日 期: 毕业论文答辩及综合成绩答 辩 情 况自 述 情 况清 晰、完 整流 利简 练清 晰完 整完 整熟 悉内 容基 本完 整熟 悉内 容不 熟悉 内容提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩小组评语及建议成绩:答辩委员会综合成绩:答辩委员会主任签字: 年 月 日PVC热式沸腾床干燥器的设计 摘 要:本设计为年产4万吨聚氯乙烯聚合干燥工序的初步工艺设计,整个设计文件由设计说明书和设计图纸两部分组成。在设计说明
4、书中,简单介绍了聚氯乙烯的生产现状、发展趋势、性能和主要用途,也介绍了目前聚氯乙烯的四种常见的工业聚合生产方法.,并进行了比较,最后确定以悬浮聚合法作为聚合的工艺生产方法。在设计过程中,根据设计任务书的要求,进行了较为详细的物料衡算和能量衡算,对设备进行了工艺计算和选型,同时对聚氯乙烯生产过程中的安全注意事项及“三废”治理作了相关说明,对整个装置进行了简单的技术经济评价。绘制了相应的设计图纸,设计图纸包括工艺流程图、主要设备图的装配图、设备的平面布置图。关键词:聚氯乙烯,干燥,单体,生产工艺 沸腾床已知参数如下: 进入干燥器的 湿物料G=5.18万吨 湿物料的含水率W1=0.2 堆积密度b=4
5、50 kg/ m3 颗粒密度p=1400kg/ m3物料的出口含水率W2=0.2 空气入口温度t0=25 物料的比热容Cs=1.26KJ/kg 颗粒的平均直径d=0.12mm热风入口温度t1=150 平衡湿含量X*=0 物料的最终含水率W2=0.03 临界湿含量X0=0.015 相对湿度 =0.8 初始湿度H0=0.02kg水/kg干气旋风分离器的分离效率99% 物料进入干燥器的温度1=25沸腾床干燥段已知的参数如下:湿物料的含水率W1=0.03 颗粒密度p=1400kg/ m3物料的最终含水率W2=0.03 堆积密度b=450 kg/ m3 空气入口温度t0=25 物料的比热容Cs=1.26
6、KJ/kg 热风入口温度t1=85 颗粒的平均直径d=0.12mm平衡湿含量X*=0 初始湿度H0=0.02kg水/kg干气临界湿含量X0=0.015 旋风分离器的分离效率99%物料进入干燥器的温度1=251. 干燥器的物料衡算和热量衡算1.1物料衡算G1=51800000/(30024 )kg/h =7194.713kg/h X1=0.2/(1-0.2) =0.25 X2=0. /(1-0.03) =0.030903绝干物料量Gc =G1(1-W1) =7194.713 (1-0.2) =5755.771 kg/h蒸发水量W= Gc(X1-X2) =5755.771(0.25 -0.0309
7、)kg/h =1261.089kg/h气流干燥器干燥物料出口量G2 =G1-W =7194.713-1261.089 =5933.624 kg/h 因 W=L(H2-H1) 所以L=W/(H2-H1) =719.7/(H2-0.012)根据气流段旋风分离器的分离效率为99%,可得出进入沸腾床干燥器的物料流量G1G1=99% G =99%5933.624 =5933.688kg/hX1=0.03/(1-0.03) =0.0309X2=0.003/(1-0.003) =0.003 绝干物料量Gc= G1(1-W1) =5933.688(1-0.03) =5755.677 kg/h 蒸发水量W=Gc
8、(X1-X2) =7116.807(0.0309-0.003) =198.5589 kg/h沸腾床干燥器干燥器干燥物料出口量G2=G1-W =5933.688-198.5589 =5735.1291kg/h 则根据沸腾床干燥段旋风分离器的分离效率为99%于是得出最终含水率为0.5%的干燥产品产量G=5735.12910.99 =5677.7778 kg/h =4.088万吨/年 因为W=L(H2-H1)所以干空气消耗量L=W/(H2-H1)1.2热量衡算沸腾床干燥段空气和物料出口温度的确定:空气的出口温度t2应比出口处湿球温度高出20-50(本设计中取40),即t2=tww2+40由t1=85
9、及H1=0.02kg水/kg干气,查化工原理9湿度图得t ww1=34,近似取tww1= tww2=34,于是可得t2=34+40=74物料离开干燥器的温度2由下式计算得(t2-tww2)rtWw2(X2-X*)-cS(t2-tww2)(X2/X0)rtW2(X0-X*)/cs(t2-tW2) =(t2-2)rtWw2(X0-X*)-cS(t2-twW2)由水蒸汽表查得rtw2=2412.3KJ/Kg将有关数据代入上式中,则解得T2=45以一小时为基准对干燥器做热量衡算,则得:LI0+Gc,I1+Qp+QD=LI2+GcI2+QL或Q,= QD,+ Qp, = L,(I2- I0)+ Gc,(
10、I2- I1)+ QL, 湿空气的焓I=(1.01+1.88H)t +2490H 湿物料的焓I=Cs+XCwT=(Cs+4.187X)T=CmT 将式和式代入式,可得Q = Qp+ QD = 1.01L( t2- t0)+ W( 2 490+1.88 t2)+ GcCm2(T2-T1)+ QL(4)式中右边第一项为加热干燥介质所需要的热量,用Q3,表示:Q3= 1.01L( t2- t0) =1.01L(74-25) =49.49 L右边第二项为湿物料中蒸发水分所消耗的热量,用Q1,表示:Q1= W( 2 490+1.88 t2) =198.5589(2490+1.8874) =522035.
11、175kJ/h =145.1 kW 第三项为干燥器产品带走的热量。用Q2,表示:Q2= GcCm2(T2-T1) =5755.677(1.26+4.1870.005)(45-30) =110589.7218kJ/h (8)式中Q2为干燥器的热损失,一般可按有效耗氧量即Q1与Q2之和的1015%估算本设计中选取13%:即QL=(Q1+ Q2)13% =(522035.175+110589.7218)0.13kW =882241.2368 kJ/h 则式可变成Q =Q1+Q2+Q3+QL 若忽略预热器的热损失,对预热器做热量衡算,可得:Qp=L(I1- I0) 或Qp=L(1.01+1.88H0)
12、(t1-t0) =L,(1.01+1.880.02)(85-25) =62.856LkJ/h 干燥器中不补充热量,即QD,=0,则 Q= Qp=Q1+Q2+Q3+QL将式(6)、(7)、(8)、(9)代入(10)式中,可得62.856L=484612.544+136742.5076+49.49 L+714866.1334 L=53483.924kg/h 再由式 L= W/(H2-0.02)可求得空气离开干燥器的湿度H2,则H2=(W+0.02 L)/ L =(198.5589+0.0253483.924)/52531.139 =0.024 kg水/ kg干气气流干燥器消耗总热量和加热蒸汽消耗量
13、Q= Qp= 62.856 L, =62.85653483.924 =3361785.527由水蒸汽表查得:表压为0.52 KPa水蒸汽温度Ts=160,冷凝潜热r=2087 KJ/kg。取预热器的热损失为有效传热量的12%,则蒸汽消耗量Wh为:Wh=3361785.527/0.88/2087 =1830.48kg/h 干燥器的热效率为:=100% =522035.175/3361785.527100% =15.53%2. 适宜操作气速的计算2.1临界流化气速的计算(mf)公式:mf=4.08Dp1.82(s-f)0.94/(Z0.88-f0.06)式中:Dp:颗粒平均直径,以100目计算 s
14、,f:固体粒子和流体的密度kg/ m3 s=1400 kg/ m3由已知挡风进出口温度:t1=85 t2=25f85=0.986 kg/ m3 f25=1.185 kg/ m3内差法得f55=1.086kg/ m3Z85=2.1310-2cp Z25=1.8410-2cp内差法得Z55=1.9910-2cp临界流化气速mf为:mf=4.08(80010-3)1.82(1400-1.086)0.94/(1.9910-2)0.88(1.086)0.06 =0.01888 m/s按 Rep,mf =(Dpmff)/f =(80010-30.018881.086)/(1.9910-210-3) =0.
15、019410故不需进行校正 mf=0.01888 m/s2.2最大流化气速t公式:t= dp2(s-f)g/(18f) (Rep0.4)其中:dp:最小颗粒粒度dp=dmin=120目=121.1mt=(121.110-6)2(1400-1.086)9.8/(181.9910-5) =0.5613m/s校核:Rep=(dptf)/f =(121.110-60.56131.086)/1.9910-5 =3.710.4上述公式在本设计中不适用。假定0.4Rep500公式:t=(4/225)(1400-1.086) 29.82/(1.0861.9910-5)1/3121.110-6 =0.6503m
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