畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）600kgh聚酰胺干燥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、目錄第一章 總論31 概述31.1 聚酰胺干燥的目的31.2 聚酰胺干燥的原理42 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r42.1bm干燥設(shè)備（沸騰床式預(yù)結(jié)晶器+填充式干燥塔）42.2lvc干燥設(shè)備(脈動(dòng)床+充填干燥)42.3羅森干燥設(shè)備52.4kf干燥設(shè)備（連續(xù)式氣流干燥設(shè)備）52.5吉瑪式干燥設(shè)備（振動(dòng)沸騰沸騰床式預(yù)結(jié)晶器+填充式干燥塔）52.6細(xì)川干燥設(shè)備52.7真空轉(zhuǎn)鼓干燥設(shè)機(jī)62.8川田式干燥設(shè)備（預(yù)結(jié)晶器和干燥塔均為填充式）62.9rosin干燥設(shè)備（沸騰床式預(yù)結(jié)晶器+填充式干燥塔）6第二章 原材料指標(biāo)與消耗62.1 聚酰胺的主要技術(shù)指標(biāo)如下62.2 消耗7第三章 工藝流程設(shè)計(jì)，工藝流程說明及主要工藝參數(shù)

2、73.1 按工藝流程說明主、副物料的走向及相關(guān)處理過程73.2 干燥工藝參數(shù)7第四章 干燥器的物料衡算7第五章 熱量衡算85.1 干燥塔熱量衡算85.2 換熱器熱量衡算95.3 電加熱器熱量衡算10第六章 設(shè)備計(jì)算106.1 干燥塔尺寸計(jì)算106.2 旋風(fēng)分離器尺寸計(jì)算10第一章 總論1 概述 聚酰胺纖維是指纖維大分子主鏈上由酰胺鍵連接起來的一類合成纖維，是世界上最早投入工業(yè)化生產(chǎn)的合成纖維之一，在我國(guó)被稱為錦綸，目前工業(yè)化及應(yīng)用最為廣泛的就是聚酰胺6和聚酰胺66。 由于聚酰胺具有強(qiáng)度比較高、結(jié)晶、取向度高，斷裂伸長(zhǎng)率低，初始模量比其他纖維都低，回彈性極低等一系列優(yōu)良性能，因此被廣泛應(yīng)用于人民

3、生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)各個(gè)方面，其主要用途可分為三大領(lǐng)域，即服裝用，產(chǎn)業(yè)用和地毯用。 服裝用纖維，作為衣料，聚酰胺纖維在運(yùn)動(dòng)衣、游泳衣等方面占有穩(wěn)定市場(chǎng)，并且日益發(fā)展；產(chǎn)業(yè)用聚酰胺纖維涉及工農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、漁業(yè)等領(lǐng)域，還廣泛應(yīng)用于制作傳動(dòng)運(yùn)輸帶、消防軟管、縫紉線、安全帶等多種產(chǎn)業(yè)用品；地毯用聚酰胺纖維正逐年增長(zhǎng)，特別是新技術(shù)的開發(fā)賦予纖維以抗靜電、阻燃的特殊功能，加之旅游、住宅業(yè)的興旺也促進(jìn)了地毯用纖維的增長(zhǎng)。隨著聚酰胺纖維的改性及新產(chǎn)品的生產(chǎn)，聚酰胺纖維的應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛，應(yīng)用前景一片大好。1.1 聚酰胺干燥的目的降低切片的含水率，使微量含水均勻；提高結(jié)晶度、軟化點(diǎn)，保證熔融可順利進(jìn)行。主要避免聚

4、酰胺熔融時(shí)發(fā)生水解，使纖維的黏度下降，還有如果有水分的存在，水分汽化，會(huì)使聚酰胺產(chǎn)生氣泡絲。還可降低螺桿擠出機(jī)發(fā)生環(huán)節(jié)阻料的幾率，避免干燥塔粘連、架條、堵塞，更適合后面的加工過程。干燥是為了保證紡絲得以正常進(jìn)行。1.2 聚酰胺干燥的原理干燥主要是纖維切片脫水，聚酰胺分子內(nèi)部發(fā)生結(jié)晶，最終是降低切片的含水率。在切片中水分是有兩種存在形式：非結(jié)合水和結(jié)合水。水分還可分為平衡含水和自由含水。自由含水是容易脫除的水，平衡含水則是在一定的干燥相平衡的、不能完全脫除的水分。而切片干燥是除去自由含水和平衡含水的部分水分。水分從物料表面向氣相轉(zhuǎn)移的過程。干燥過程是傳質(zhì)和傳熱過程相結(jié)合的（熱、質(zhì)反向傳遞），干燥

5、速率同時(shí)由傳熱速率和傳質(zhì)速率所支配。干燥方式：一定溫度和速度的氣流與切片接觸傳遞熱量，并帶走水分。這個(gè)過程中既發(fā)生傳質(zhì)，也發(fā)生傳熱。2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r目前化纖生產(chǎn)干燥設(shè)備，由于組合式干燥設(shè)備在切片的干燥上的明顯優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用越來越廣泛，所以大多數(shù)應(yīng)用的是組合式干燥設(shè)備。主要的干燥設(shè)備有bm干燥設(shè)備、lvc干燥設(shè)備、kf干燥設(shè)備、2.1bm干燥設(shè)備（沸騰床式預(yù)結(jié)晶器+填充式干燥塔）采用了吸附式空氣干燥機(jī)。具有如下特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：速度快，切片表面堅(jiān)硬；氣縫式充填干燥機(jī)設(shè)計(jì)合理，切片干燥均勻，熱風(fēng)阻力小，可用中低壓熱風(fēng)；熱氣流循環(huán)使用，熱回收率較高。缺點(diǎn)：熱風(fēng)中粉塵較多，易在加熱器上結(jié)焦，增加能耗。2.2

6、lvc干燥設(shè)備(脈動(dòng)床+充填干燥)目前很多的干燥設(shè)備都選用lvc干燥設(shè)備。用干燥的壓縮空氣作為干燥介質(zhì)，配有分子篩式空氣干燥器及電加熱器。它具有如下特點(diǎn)：1)干燥效果好，時(shí)間短；2)干燥熱風(fēng)無運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，故障率低；3)預(yù)結(jié)晶熱風(fēng)循環(huán)使用，節(jié)能；4)分子篩除濕，空氣露點(diǎn)溫度低。2.3羅森干燥設(shè)備設(shè)備特點(diǎn)：1)簡(jiǎn)單高效，操作容易，維修量低；2)質(zhì)量穩(wěn)定，可自動(dòng)控制參數(shù)；3)壓縮空氣量少，除濕成本低，能耗少. 2.4kf干燥設(shè)備（連續(xù)式氣流干燥設(shè)備）kf干燥設(shè)備是德國(guó)卡爾菲休公司生產(chǎn)的連續(xù)式氣流干燥設(shè)備，采用的是氯化鋰吸附輪式除濕機(jī)。具有如下特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1)結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。2)熱空氣三次利用，能

7、耗低；3)新鮮熱風(fēng)不帶粉末，防焦末沾污；4)干燥質(zhì)量較好，均勻。缺點(diǎn)：1)氯化鋰吸附輪式除濕機(jī)脫濕能力較差，維修困難。2)機(jī)械攪拌粉末多、易帶進(jìn)雜質(zhì)。 2.5吉瑪式干燥設(shè)備（振動(dòng)沸騰沸騰床式預(yù)結(jié)晶器+填充式干燥塔）吉瑪式干燥設(shè)備由德國(guó)吉馬公司提供的。除濕系統(tǒng)采用氯化鋰吸附干燥。設(shè)備特點(diǎn)如下：1)投資少，能量使用合理，不易產(chǎn)生粉末操作管理方便；2)工藝流程比較繁瑣，儀表控制回路多3)沸騰床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修工作量大，設(shè)備單位生產(chǎn)能力費(fèi)用較高。2.6細(xì)川干燥設(shè)備日本細(xì)川公司的干燥設(shè)備，其預(yù)結(jié)晶器為臥式，干燥塔為直立填充式，干燥介質(zhì)為壓縮空氣，除濕后干空氣的露點(diǎn)溫度低于-70。具有如下特點(diǎn)：采用活性氧化

8、鋁+兩個(gè)除濕筒，這樣可以當(dāng)干凈的壓縮空氣通過除濕筒時(shí)，氧化鋁晶體顆粒吸附水分，干空氣75%干燥切片，其余對(duì)另一個(gè)除濕筒減壓除濕再生。切片的干燥效果很好。2.7真空轉(zhuǎn)鼓干燥設(shè)機(jī)干燥質(zhì)量高，可在較低溫度下干燥切片，適用于易氧化或熱敏性的高聚物。但由于其干燥時(shí)間長(zhǎng)、生產(chǎn)能力低、不能連續(xù)化等缺點(diǎn)，故一般用于小批量、多品種及一些特種纖維的生產(chǎn)。2.8川田式干燥設(shè)備（預(yù)結(jié)晶器和干燥塔均為填充式）干燥及預(yù)結(jié)晶溫度均較低；切片在干燥過程中因水解、熱降解等而導(dǎo)致的黏度減少；干燥均勻性好，干切片含水率低（30mg/kg一下），能耗少。2.9rosin干燥設(shè)備（沸騰床式預(yù)結(jié)晶器+填充式干燥塔） 干燥用熱空氣采用壓縮

9、空氣，沸騰床式預(yù)結(jié)晶器與填充式干燥塔連在一起，空氣干燥機(jī)為采用壓縮空氣為起源的分子篩式空氣干燥機(jī)。來新式干燥設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)合理，干切片的含水率低，操作方便、易于維修及干燥能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。第二章 原材料指標(biāo)與消耗2.1 聚酰胺的主要技術(shù)指標(biāo)如下規(guī)格項(xiàng)目?jī)?yōu)等品一等品合格品外觀白色到淡黃色片狀白色到淡黃色（不染色）片狀雜志及氧化顆粒數(shù)量（100g） 粒/mm 濕度/% 相對(duì)粘度 可萃取物/% 未切削碎片（20mm）/%熔點(diǎn)/ 181.54.00.22.21.50.5215181.54.00.22.41.50.5213181.54.02.02.23.53.30.62142.1 聚酰胺來源南京岳子化工有限

10、公司2.2 消耗干燥消耗 0.8%第三章 工藝流程設(shè)計(jì)，工藝流程說明及主要工藝參數(shù)3.1 按工藝流程說明主、副物料的走向及相關(guān)處理過程主物料（切片走向）：濕切片由振動(dòng)輸送器及回轉(zhuǎn)閥送入填充式干燥塔中。切片在干燥塔內(nèi)被由塔底送入的干熱空氣所干燥。干燥塔下部設(shè)有分配板和懸掛的椎體，可使上升氣流分配均勻，又可使切片在活塞狀態(tài)下緩慢下降，最后從塔底排出。 副物料（氣體走向）：回風(fēng)經(jīng)旋風(fēng)分離器除去粉塵后，再通過精過濾器，把旋風(fēng)分離器沒有清除的特細(xì)粉末過濾掉。循環(huán)風(fēng)機(jī)將精過濾后的回風(fēng)送入加熱器加熱，干燥塔的回風(fēng)進(jìn)入循環(huán)中作為補(bǔ)充風(fēng)源，并在風(fēng)機(jī)后放空一部分含濕量高的循環(huán)風(fēng)。3.2 干燥工藝參數(shù)干燥溫度t=1

11、00 干燥時(shí)間6 h（68h）進(jìn)料溫度 t1=0出料溫度t2=100進(jìn)氣溫度t3=120出氣溫度t4=100濕切片含水率0.02干切片含水率0.0008 進(jìn)料流量g1= 612.7350 kg/h 出料流量g2= 600.4803kg/h 進(jìn)氣流量g3=9192.6386kg/h第四章 干燥器的物料衡算物料衡算的理論基礎(chǔ)是質(zhì)量守衡定律。即當(dāng)有物料損失的情況下，在每一過程中，輸入某一系統(tǒng)或設(shè)備的物料的總量必然等于其輸出物料的總量加以物料損失量。物料衡算應(yīng)用的基本公式如下： g1g2g3 式中：g1為輸入系統(tǒng)中各物料量的總和； g2為輸出各物料量的總和； g3為物料損失量的總和。因而有，g1(1-

12、x)(1-w1)=g2(1-w2) (1)g=g2(1-x) (2)g1(1-x)=g2+w (3)式中，g絕干物料流量，kg絕干料/h；x干燥損耗率；l絕干空氣消耗量，kg絕干氣/h；g1 ,g2分別為濕物料進(jìn)、出干燥器時(shí)的流量，kg濕物料/h；w1,w2分別為濕物料進(jìn)、出干燥器時(shí)的濕基含水量，kg水分/kg濕物料。已知：g=600 kg/h x=0.0008w1=0.02w2=0.0008 1、干燥產(chǎn)品流量g2g2=g（1-w2）=600.4803kg/h2、干燥前物料流量g1g1=g2(1-w2)/(1-w1)(1-x)= 612.7350 kg/h3、水分蒸發(fā)量ww=g1(1-x)-g

13、2=11.76kg/h第五章 熱量衡算5.1 干燥塔熱量衡算1）、干燥過程相關(guān)參數(shù)：進(jìn)料溫度 t1=0出料溫度 t2=100進(jìn)氣溫度 t3=120出氣溫度 t4=100設(shè)備表面溫度 t5=40車間環(huán)境溫度 t6=0設(shè)備表面積 s= 36.7316 m2進(jìn)料流量 g1=612.7350kg/h出料流量 g2=600.4803 kg/h蒸出水分 w=11.7645kg/h2）、相關(guān)物料物性參數(shù)：水的比熱c1=4.2kj/（kg）空氣比熱c2=0.2414.1868 kj/（kg）絕干切片比熱c3=1.455 kj/（kg）3）、干燥過程熱量守恒：此過程為熱空氣（120）提供熱量將冷切片加熱至100

14、，并將部分水分（w）蒸出，自身溫度降至100,并有部分熱量以設(shè)備散熱形式損耗。故有下式：q(空氣放熱)= q（產(chǎn)品吸熱+q（損耗部分切片吸熱）+ q（水分蒸出吸熱）+q（設(shè)備散熱） 其中，q（空氣放熱）= g3c2(t3-t4)q (產(chǎn)品吸熱)=g2(1-w2)c3+w2c1(t2-t1)q(水分蒸出吸熱)=w(100-t1)c1+639.14.1868q(設(shè)備散熱)=4.1868(8+0.05t5)(t5-t6)q（損耗部分切片吸熱）=g1x (1-w1) c3+w1c1(c26-c2)把相關(guān)數(shù)據(jù)代入算得：進(jìn)氣流量 g3=9192.6386kg/h5.2 換熱器熱量衡算1）、相關(guān)參數(shù)以及根據(jù)

15、工藝條件設(shè)以下?lián)Q熱要求（原則是較大節(jié)能，兼顧經(jīng)濟(jì)）：出旋風(fēng)分離器熱氣溫度t6=100進(jìn)入冷氣溫度t8=20（出分子篩氣溫）輸出氣體溫度 t9=40熱氣流量 g5=g3*0.7=6334.8470kg/h（0.7為經(jīng)旋風(fēng)分離器空氣損耗剩余）冷氣流量 g6=9192.6386 kg/h換熱器效率 0.7傳熱系數(shù) k=50 w/（m2）空氣比熱c2=0.2414.1868 kj/（kg）2）、熱量守恒：此過程為廢氣通過換熱器把熱量轉(zhuǎn)移到進(jìn)氣中以節(jié)約能源，衡算的基礎(chǔ)是熱量守恒定律：q=g5c2(t6-t7)換熱器效率=g6c2(t9-t8)=katm其中，a換熱面積； tm對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力。代入數(shù)據(jù)得：

16、排空廢氣溫度t7=59.1387換熱面積為 a=14.7005m25.3 電加熱器熱量衡算1）相關(guān)參數(shù)：氣體流量 g7=9192.63kg/h進(jìn)氣溫度 t10=40出氣溫度 t11=120空氣比熱 c2=0.2414.1868 kj/（kg）2）、熱量衡算：由熱量守恒： q=g7c2（t11-t10）=w1代入數(shù)據(jù)得： 加熱器功率為w1=54.4748 kw第六章 設(shè)備計(jì)算6.1 干燥塔尺寸計(jì)算已知：干燥時(shí)間 ：t=6 h（68h）切片堆砌密度 ：600kg/m3長(zhǎng)徑比（l/d） ：7填裝系數(shù) ：0.8錐角為取 ：60o由公式v進(jìn)料流量干燥時(shí)間/（散密度裝填系數(shù)） 代入數(shù)據(jù)得： 干燥塔體積v=

17、7.6591m3代入公式得：r0.55m選取封頭半徑為：0.6 m l14r140.68.4mh11.732r1.7320.5809679451.0392mh20.311m故總高為：l+h1+h2=9.7502m6.2 旋風(fēng)分離器尺寸計(jì)算已知：氣流中塵粒密度1=1380kg/m3氣體流量：l= g3=9192.63kg/h氣體溫度：100密度：1.2 kg/m3黏度：0.000018ns/m2粒子直徑：0.015(在0.1-0.005mm之間選定)旋風(fēng)分離器阻力系數(shù)：=8允許壓頭損失：800pa（可在800-1500之間選定）現(xiàn)擬選一臺(tái)旋風(fēng)分離器，請(qǐng)確定旋風(fēng)分離器尺寸。p=u/2=800代入數(shù)

18、據(jù)解得：u=16.6667m/s由公式 得： b=0.388 m取412 mmd=4b=1.5547m 取1648mm 進(jìn)氣管截面積為：ba=0.3021m2可處理流量為：16.66670.3021273/(276+100)= 2.8549m3/s2.8544m3/s故滿足設(shè)計(jì)要求，所以，筒體高度h1=2d=3296m錐段高度h2=2d= 3296 mm排塵口直徑dc= d/4=412mm升氣管直徑de=d/2=824mm升氣管插入深度hr=a+d/8=1030mm入口高度a= d/2=824mm入口寬度b= d/4=412mm附錄 設(shè)備與材料表圖：工藝流程圖干燥設(shè)備總圖旋風(fēng)分離器圖仿bm.過濾器2.分子篩