設(shè)備選型計(jì)算及主要設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算

1、 設(shè)備選型計(jì)算及主要設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算說明 項(xiàng)目名稱： 1000噸/年新型羧甲基木聚糖工廠設(shè)計(jì) 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(xué) 小題大作參賽團(tuán)隊(duì) 2010年8月 目 錄 第1章 設(shè)備選型設(shè)計(jì)計(jì)算11.1 粉碎機(jī)11.1.1 選型依據(jù)11.2 斗式提升機(jī)11.2.1 選型依據(jù)11.3 洗滌機(jī)21.3.1 選型依據(jù)21.4 ZB型渣漿泵21.4.1 選型依據(jù)21.5 全自動快開式壓濾機(jī)31.5.1 選型依據(jù)31.5.2 相關(guān)參數(shù)計(jì)算31.6 浸泡槽41.6.1 選型依據(jù)41.7電加熱不銹鋼反應(yīng)釜51.7.1 計(jì)算依據(jù)51.7.2 容器容積計(jì)算51.7.4 容器高度計(jì)算61.7

2、.6 橢圓封形封頭設(shè)計(jì)計(jì)算71.7.7 攪拌設(shè)備及支座的設(shè)計(jì)與計(jì)算71.8 全自動壓濾機(jī)91.9 蒸發(fā)器101.9.1 選型依據(jù)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(jī)131.12.1 選型依據(jù)131.13 精餾塔的計(jì)算141.13.1 設(shè)計(jì)依據(jù)141.13.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容151.13.3 塔的工藝計(jì)算161.14 外盤管式不銹鋼中和反應(yīng)釜241.14.1 設(shè)計(jì)參數(shù)251.14.2 生產(chǎn)要求251.15 配醇槽251.15.1 生產(chǎn)要求251.16 粉碎機(jī)261.16.1 選型依據(jù)261.17 耙式真空

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

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

5、的設(shè)計(jì)422.10.1 釜體上主要焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)422.10.2夾套上的焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)43 第1章 設(shè)備選型設(shè)計(jì)計(jì)算 1.1 粉碎機(jī) 1.1.1 選型依據(jù) 1、生產(chǎn)要求 每小時需粉碎1000kg的甘蔗渣。粉碎細(xì)度定為35mm。故可選用CK6170-A/B型粉碎機(jī) ，該粉碎機(jī)應(yīng)用高智能技術(shù)，使電耗進(jìn)一步降低（與同行同類型產(chǎn)品相比），切削、進(jìn)料可靠，堅(jiān)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(jī)的主要技術(shù)參數(shù)詳見表1，即CK6170-A/B型粉碎機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)表。 表1. CK6170-A/B型粉碎機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)表 功率 主軸轉(zhuǎn)速r/min

6、 進(jìn)料方式 進(jìn)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(jī)：18.522kw，輔機(jī)：2.2kw 2000 機(jī)械自動進(jìn)料 708 0.580 1030 400016002200 13001500 1.2 斗式提升機(jī) 1.2.1 選型依據(jù) 因被粉碎后的蔗渣呈粉粒狀（粉碎3mm），生產(chǎn)要求需輸送1000 kg/h ，輸送至(最高的高度)米的高度，經(jīng)實(shí)驗(yàn)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(jù)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(zhì)，可確定提升機(jī)機(jī)型，即TD160型號的斗式提升機(jī)。 該機(jī)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(chǎn)要求。TD160斗式提升機(jī)技術(shù)參數(shù)詳見表2。 表2. TD160斗式提升機(jī)技術(shù)參數(shù)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(jì)算斗容，輸送量按填充系數(shù)0.6計(jì)算得出。 1.3 洗滌機(jī) 1.3.1 選型依據(jù) 1、生產(chǎn)要求 蔗渣蒸煮前需進(jìn)行清洗，出去黏附在蔗渣表面泥沙、霉質(zhì)等雜質(zhì)，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(jī)。蔗渣在開孔

8、的滾筒內(nèi)加入凈水進(jìn)行洗滌，并通過旋轉(zhuǎn)和滾筒內(nèi)的內(nèi)螺旋導(dǎo)板實(shí)現(xiàn)自動出料，滾筒式洗滌機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)詳見表3。 表3. 滾筒式洗滌機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 型號 生產(chǎn)能力/kg.h-1 轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速/r.min-1 沖洗時間/s 耗水量t.h-1 長寬高/mm 質(zhì)量/kg 配套電機(jī)kw 材質(zhì) 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(jù) 該雜質(zhì)泵在水力與結(jié)構(gòu)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(yùn)行平穩(wěn)可靠、噪音低、體積小、拆裝方便等特點(diǎn)。軸封工況也可加裝水封環(huán)或機(jī)械密封以便達(dá)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(jī)。ZB型渣漿泵主要技術(shù)參數(shù)詳見表4。 表4. ZB型渣漿泵主要技術(shù)參數(shù) 型號 轉(zhuǎn)速r/min 流量m3/h 揚(yáng)程m 最大軸功率/KW 質(zhì)量/kg 允許通過最大粒度/mm 參考電機(jī) 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(jī) 1.5.1 選型依據(jù) 根據(jù)原料物性，蔗渣按1：1體積膨脹 1：1.5體積吸水 生產(chǎn)要求：每小時需將洗滌的1000kg蔗渣進(jìn)入壓濾機(jī)。該壓濾機(jī)一次全自動拉開

10、，卸餅、清洗，速度 快，工作穩(wěn)定可靠；進(jìn)料+卸料+沖洗每一批次只需30分鐘 (傳統(tǒng)式壓濾機(jī)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(jīng)濟(jì)性良好；模組式機(jī)構(gòu)，拆裝運(yùn)輸簡易。 1.5.2 相關(guān)參數(shù)計(jì)算 1、進(jìn)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(jì)算 設(shè)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(shè)每小時3次輪回，則需要A=112.7m2，詳細(xì)數(shù)

11、據(jù)參見表5 表5. 全自動快開式壓濾機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 過濾面積 m2 濾室總?cè)萘?L 濾板外框尺寸 LWmm 濾板厚度 mm 濾室數(shù)量 pcs 濾餅厚度 mm 濾板外形尺寸 長X寬X高 mm 電機(jī)功率 kw 過濾壓力 Mpa 整機(jī)質(zhì)量 kg 110 1680 12501250 60 43 40 5279x1790x1975 3 1 9210 1.6 浸泡槽 1.6.1 選型依據(jù) 每小時需用1%稀硫酸浸泡6小時、1000kg蔗渣，故選用設(shè)備需耐腐蝕的材質(zhì)。根據(jù)原料的性質(zhì)、浸泡量，參照電加熱不銹鋼反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)，可選用內(nèi)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(jī)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(hù)，使搪玻璃容器具有優(yōu)良的耐腐蝕性，并能防止某些介質(zhì)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(yīng)釜 1.7.1 計(jì)算依據(jù) 經(jīng)壓縮機(jī)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(jìn)料量：1000kg/h（干蔗渣） 即10 m3 /h，進(jìn)入蒸煮鍋的總共物料量：20 m3 1.7.2 容器容積計(jì)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(shù)；一般取0.10.15； 裝填系數(shù)，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(shù)。 確定參數(shù)： 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(shè)計(jì)中可取1.2 。 內(nèi)徑Di的計(jì)算： 代入數(shù)據(jù)：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(jì)算 1.7.4 容器高度計(jì)算 電加熱反應(yīng)釜示意圖 1.7.5 容器厚度設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)溫度：150 ； 查表得：材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti鋼板在該溫度、壓力下許用應(yīng)力

14、 =137 MPa，150時水的飽和蒸汽壓為0.476MPa，故計(jì)算壓力Pc約為0.5MPa。 計(jì)算壁厚： =0.85 （雙面對接頭局部無損檢測） 設(shè)有效厚度為e：設(shè)計(jì)鋼板無腐蝕，故腐裕量C1=0 查表得：材質(zhì)為 1Cr18Ni9Ti 鋼板負(fù)偏差 C2 = 0.6 mm 故名義厚度： + 圓整=6.454+0.6 = 7.054 + 圓整 =8.0mm 強(qiáng)度校核： 代入數(shù)據(jù)得： 強(qiáng)度適合，符合生產(chǎn)要求。 最大允許工作壓力 ： 代入數(shù)據(jù)得： 1.7.6 橢圓封形封頭設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)算壓力Pc =0.5 內(nèi)徑Di =3000mm 鋼板是許用應(yīng)力t =137 MPa 焊縫系數(shù)=0.85 計(jì)算厚度 按工程

15、上的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，即Di /2hi =2 ， a/b=2的橢圓形封頭， 代入計(jì)算得：K=1 最大允許工作壓力： 代入數(shù)據(jù)得： 1.7.7 攪拌設(shè)備及支座的設(shè)計(jì)與計(jì)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(diǎn)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(yīng)、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(nèi)徑之比為0.33， 即： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 ： T=393K 可計(jì)算粘度 兩種物質(zhì)的密度為、，體積分率分別為、 故： 無擋板時攪拌雷諾數(shù)可以由下式計(jì)算：

16、 六折葉圓盤渦輪攪拌器 1、攪拌功率計(jì)算 查Re-Np 圖可得Np =4.8 n回轉(zhuǎn)數(shù)，r/min Di 葉輪直徑 液體密度，kg/h 重力換算系數(shù)，kg.m/kg.s2 故： 2、支座的計(jì)算 蒸煮鍋的Di=3000mm，外又設(shè)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(zhì)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(shù)參數(shù) 規(guī)格m3 內(nèi)鍋直徑 mm 夾套直徑 mm 電動機(jī)功率 kw 減速機(jī)型號 攪拌轉(zhuǎn)速 r.p.m 電熱功率(kw) 設(shè)計(jì)溫度() 32 3000 3200 37 BLD 37-56A 35-59 216 150-350 電加熱反應(yīng)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(nèi)置熱介質(zhì)汽缸油，由電熱棒加熱，夾套上開有進(jìn)、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(jī) 濾液 物料 全自動壓濾機(jī) 濾渣 依據(jù)物料衡算可知： 進(jìn)口物料分析： 進(jìn)過壓濾機(jī)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(shè)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(shè)每小時6次輪回，需要A=68.365m2。 根據(jù)計(jì)算可選設(shè)備的型號為：XKZ 自動快開式壓濾機(jī) 表8. 自動快開式壓濾機(jī) 過濾面積 (m2) 濾板數(shù)(塊) 濾室容積(L) 濾餅厚度(mm) 濾板尺寸LW (mm

19、) 整機(jī)尺寸LWH (mm) 整機(jī)重量(kg) 100 29 2157 40 20001500 534028504250 32100 1.9 蒸發(fā)器 1.9.1 選型依據(jù) 由壓濾機(jī)濾出的木聚糖原料液為F： 根據(jù)生產(chǎn)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(jù)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(jī)壓出的木聚糖濾液由貯液槽經(jīng)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(dá)到99，然后進(jìn)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(jīng)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(jìn)入第二效。依此類推，第二，三效也是如