卧式多室流化床干燥器的设计

课程设计设计题目卧式多室流化床干燥器的设计学生姓名杨姝静学号20083164专业班级化工工艺08-2班指导教师吕建平姚涛2011年4月18日化工原理课程设计成绩评定表化工原理课程设计任务书专业班级姓名设计题目：卧式多室流化床干燥器的设计设计时间：2011.4.18—2011.5.6指导老师：吕建平姚涛设计任务：年处理 1.3 万吨某颗粒状物料。

操作条件：从气流干燥器来的细颗粒状物料，初始含水量为3%，要求在卧式多室流化床干燥器中干燥至0.02%（以上均为湿基）。

已知参数如下：被干燥物料颗粒密度1200 kg/m³堆积密度400 kg/m³干物料比热容 1.20kJ/kg·K平衡湿含量近似取为0临界湿含量0.013（干基）颗粒平均粒径0.15 mm进口温度30℃在干燥系统要求收率99.5%（回收5µm以上颗粒）干燥介质——湿空气进预热器温度t0 45℃初始湿度0.02 kg水/kg干空气进干燥器温度t1 105℃加热介质——饱和水蒸气，压力自选。

年工作日——300天，连续生产。

试设计干燥器主体，,选择并核算气固分离设备、空气加热器、供风装置、供料器。

图纸：带控制点工艺流程图一张（3#图纸）；主体设备工艺条件图一张（1#图纸）。

目录摘要 (4)Abstract (5)1干燥过程的设计方案及流程说明 (6)1.1干燥过程的设计方案（流程图） (6)1.1.1 主体设备的设计 (7)1.1.2 辅助设备的选择 (7)1.2干燥过程的流程说明 (8)2 优化设计 (8)2.1.优化分析 (9)2.1.1.干燥器年总费用J (9)2.1.2干燥设备投资折旧费用D G (10)2.1.3 空气年预热费用h G (10)2.1.4风机年运转费用 (11)2.2 干燥器优化设计工艺分析 (11)2.2.1 风机风量 (11)2.2.2 干燥器体积的计算 (12)2.2.3 干燥器的物料和热量衡算 (12)2.2.4 预热器热负荷及加热蒸汽消耗量 (14)2.2.5体积传热系数的确定 (14)2.2.6 总对数平均推动力的计算 (14)3 干燥过程的计算 (17)3.1主体设备的工艺设计计算 (17)3.1.1 物料衡算 (17)3.1.2 空气和物料出口温度的确定 (17)3.1.3 干燥器的热量衡算 (18)3.1.4预热器的热负荷和加热蒸汽消耗量 (19)3.2 干燥器的设计 (19)3.2.1 流化速度的确定 (20)3.2.2 流化床层底面积的计算 (20)3.2.3 干燥器的宽度和长度 (21)3.2.4 干燥器高度 (22)3.2.5 干燥器结构设计 (22)3.3 附属设备的选型 (24)3.3.1 送风机和排风机 (24)3.3.2 供料装置 (26)3.3.3 除尘设备 (27)3.3.4 换热器选型 (28)3.3.5 空气过滤器 (31)3.3.6 管路计算及管道选择 (31)3.3.7 气固分离器 (32)3.3.8干燥器主体材质的选择 (35)4 计算结果汇总表 (35)5 说明与体会 (37)符号说明 (39)参考文献 (42)附录 (43)前言干燥过程广泛用于生产和生活中。

最初利用自然界的太阳能及风力，对物料及农副产品进行缓慢的干燥加工。

而后，随着农业发展，这种天然的、劳动强度极大而又不能受人们意志控制的干燥方法，逐步让位给各种人工去湿方法和人工干燥过程。

去湿方法和干燥过程：在工农业生产中，经常会遇到从各种物料中除去湿。

分的过程，各种物料可以是固体，液体或气体，而湿分则常常是水或水蒸气，但在某些情况下，也可以是有机液体或有机蒸汽等其他湿分。

从物料中除去湿分的操作称为去湿。

去湿方法按作用原理来分，可分为：机械法，热物理法，物理化学法。

干燥过程的特点：固体物料的干燥包括两个基本过程，首先是对固体加热以使湿分气化的传热过程，然后是气化后的湿分蒸汽由于其蒸汽分压较大而扩散进入气相的传质过程，而湿分从固体物料内部借扩散等的作用而源源被输送到达固体表面，则是一个物料内部的传质过程。

因此，干燥过程的特点是传热和传质过程同时并存，两者相互影响而又相互制约，有时热传可以加速传质过程的进行，有时传热又能减缓传质的速率。

干燥操作的目的：在物料或制成品的工艺加工过程中，干燥操作的目的可分为下列五种：1.对原材料行干燥。

为防止某些高分子材料成型加工时产生气泡及物料降解，事先必须经过干燥。

为改进工艺生产过程，提高产品收率而使用干燥操作。

为防止在生产过程中存在引起腐蚀的湿分而应用干燥，例如煤气的干燥或苯在氯化之前的干燥等。

各种生产工艺的要求：如:提高粉末加工效率，在粉末前必须2.为提高或强化大型设备的生产能力而应用干燥操作，如炼焦煤采用预热干燥，可使焦炉的生产能力提高50%，且还能提高焦碳的质量。

3.干燥原材料或产品：以减轻中路，降低运输费用，或使物料变干，以便于运输。

如食盐干燥以保持其自然流动的特征。

4.提高燃料的热值，以使劣质燃料能有效地应用于高温工业用炉，或增加产品的有效成分以使其便于处理及销售。

如肥皂粉，染料以及各种化学肥料等。

5.使产品便于保藏，而不至于中途变质腐烂而应用干燥操作。

如各种抗生素药品，各种生化制品，各种食品，蔬菜等水分的存在，有利于微生物的繁殖，因而使产品分解或变质。

干燥对这类物品的储存是十分必要的。

传统的干燥器主要有箱式干燥器、隧道干燥器、转筒干燥器、带式干燥器、盘式干燥器、桨叶式干燥器、流化床干燥器、喷动床干燥器、喷雾干燥器、气流干燥器、真空冷冻干燥器、太阳能干燥器、微波和高频干燥器、红外热能干燥器等。

干燥设备制作是密集型产业，我国的国产干燥设备价格相对低廉，因此具有较强的竞争力。

主要包括：（1）物料静止型或物料输送型干燥器；（2）物料搅拌型干燥器；（3）物料热风输送型干燥器；（4）物料移动状态；（5）辐射能干燥器。

为了改善产品质量，生产上常采用卧式多室流化干燥器，干燥室的横截面做成长方形，用垂直挡板分隔成多室（一般为4~8室），挡板与多孔板之间留有一定间隙（一般为几十毫米），使物料能顺利通过。

湿物料自料斗加入后，一次有第一室流到最后一室，在卸出。

由于挡板的作用，可以使物料在干燥器内的停留时间趋于均匀，避免短路。

并可以根据干燥的要求，调整各室的热、冷风量以实现最适宜的风量与风速。

也可在最后一、二室内只同冷风，以冷却干物料。

干燥室截面在上部扩大，以减少粉尘的带出。

流化床干燥器还可以做成多层式。

以卧式多室流化床干燥器相比，其优点是热效率较高。

但由于压降大，而且物料由上一层流到下一层的装置较复杂，生产上不如卧式用得广泛。

流化床干燥器的特性：1) 物料干燥速度大,在干燥器中停留时间短,所以使用于某些热敏性物料的干燥. 2）由于流化床内温度均匀，并能自由调节，故可得到均匀的干燥产品。

3）因热传递迅速，所以处理能力大。

4) 在同一设备中,既可进行连续操作,又可进行间歇操作.5）由于滞留时间可在几分钟～几小时范围内任意选定，故可生产含水分极低的干燥制品。

6）因流化床有相似于液体的状态和作用，所以处理容易。

此外，物料输送简单。

7）装置无运动部件，结构简单，运转稳定。

但被处理物料的形状和粒径有一定限制。

8）不适用于易黏结或结块的物料。

9)床层内纵向返混严重,对单级式连续干燥器,物料在设备内停留时间不均匀,有可能使部分未干燥的物料随着产品一起排出床层外.、不大于6mm。

10) 对被干燥物料的粒度有一定的限制,一般要求不小于30m11）对产品外观要求严格的物料不易采用。

干燥贵重和有毒的物料时，对回收装置要求苛刻。

干燥器选型时应考虑以下因素：1）被干燥物料的性质，如热敏性、粘附性、颗粒的大小形状、磨损性以及腐蚀性、毒性、可燃性等物理化学性质。

2）对干燥产品的要求：干燥产品的含水量、形状、粒度分布、粉碎程度等。

如干燥食品时，产品的几何形状、粉碎程度均对产品的质量及价格有直接的影响。

3）物料的干燥速率曲线与临界含水量：确定干燥时间时，应先由实验做出干燥速率曲线，确定临界含水量X。

物料与介质接触状态、物料尺寸与几何形状对干c燥速率曲线的影响很大。

4）回收问题：固体粉粒的回收及溶剂的回收。

5）干燥热源：可利用的热源的选择及能量的综合利用。

6）干燥器的占地面积、排放物及噪声是否满足环保要求。

摘要:在化学工业中，为了满足生产工艺中对物料含水率的要求或便于储存、运输，常常需要用到干燥过程。

本次化工原理课程设计的任务是设计一种卧式多室流化床干燥器，将颗粒状物料的含水量从3%降至0.02%，生产能力为1.3万t/a。

来自气流干燥器的颗粒状物料用星形加料器加入干燥器的第一室，再经过其余的四个室，在68.5℃下离开干燥器。

湿度为0.02%的空气经翅片换热器（热载体为400kPa饱和水蒸气）加热至105℃后进入干燥器，经过与悬浮物料接触进行传质传热后，湿度增加到0.02，温度降至70.8℃。

最后将尾气通过旋风分离器和袋滤器，以提高产品的收率。

流程中采用前送后抽式供气系统，维持干燥器在略微负压下工作。

通过查阅资料和选用公式设计，干燥器较好的设计结果为：床层底面积3m2，长度与宽度分别取2.5m和1.2m，高度2.3m，隔板间距0.5m，物料出口堰高0.3m。

分布板开孔率7%，总筛孔数116257个，孔心距5.5mm。

此外，还确定了合适的送风机、排风机、旋风分离器、袋滤器、换热器和空气过滤器等附属设备及型号。

关键词：干燥；卧式多室流化床；颗粒状物料；热载体Abstract: In Chemical industry, the process of drying is usually required in order to meet the demand of the rate of water content ofmaterial as well as the storage and transportation. The task inthe course of Design for the Course of Principles of ChemicalEngineering was to fulfill designing a drying equipment ofmulti-compartment fluidized dryer, which could handle13,000-ton granular materials a year with water content 3% toan extent of water content of 0.02%. Solids coming fromgas-dryer were injected to the first compartment with a star-likefeeder, which then past other three compartments one by oneand left at 68.5℃. Air, which heated to 105℃by a fin type heatexchanger (heat carrier, 400kPa moist steam), exchanged heatand mass with granular materials in fluidized bed anddischarged from dust collector as clean gas, with humidityincreased from 0.02 to 0.05 and temperature decreased from105℃to 70.8℃. Blowing fan and exhaust fan were usedtogether in the process flow to keep dryer working under littlesubatmospheric pressure. After resourcing and calculating, theoptimum parameters of multi-compartment fluidized dryerdetermined in our design work were as follows: fluidized bedarea 3m2 with 2.5m in length and 1.2m in width, compartmentheight 2.3m, distance between division plate 0.5m, weir heightfor dry product discharge 0.3m, opening ratio 7% in distributorplate with total number of holes 116257 and hole distance 5.5mm. Furthermore, model number of other accessoryequipments such as blowing fan, exhaust fan, cyclone, bag filter,heat exchange and air filter were also chosen to meet dryingrequirement s.Keywords：drying; multi-compartment fluidized bed; solid material; heat carrier1干燥过程的设计方案及流程说明1.1干燥过程的设计方案（流程图）图1.1 干燥过程设计流程图1.1.1 主体设备的设计本次设计任务是：年处理量为1.3万吨某颗粒状物料的干燥。