年产5万吨聚氯乙烯聚合干燥工序初步工艺设计(16)

=25.25L kJ/h

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（2490+1.88 t2） =1575.086×（2490+1.88×49） =4067061.062kJ/h

=1129.739 kW ⑺ 第三项为干燥器产品带走的热量。用Q2表示： Q2= Gccm2（Θ2-Θ1）

= Gc（Cs+4.187X2）（Θ2-Θ1）

=7188.889×（1.256+4.187×0.02）×（43-25） =173879.9587 kJ/h

=48.3kW （8） 式中QL为干燥器的热损失，一般可按有效耗氧量即Q1与Q2之和的10～15%估算本设计中选取13%：

即QL=（Q1+ Q2）×10%

=（4067061.062+173879.9587）×0.13 kJ/h =551322.3327 kJ/h

=153.145 kW （9）

则⑷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）（t1-t0） =L（1.01+1.88×0.02）（150-24） =131.9976L kJ/h =0.03667L kW

干燥器中不补充热量，即QD=0，则

Q= Qp= Q1+Q2+Q3+QL （10）将式（6）、（7）、（8）、（9）代入（10）式中，可得 131.9976L=25.25L+4067061.062+173879.9587+551322.3327 解之得

L=44893.4061 kJ绝干气/h

46

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再由式 L=

W可求得空气离开干燥器的湿度H2

H2?H1则L= W/（H2-0.02）计算可求得H2=（W +0.02 L）/ L

=（575.086+0.02×44893.4061）/44893.4061

=0.055kg水/kg干气 6.2.4 预热器的热负荷和加热蒸汽消耗量 Qp=L（1.01+1.88H0）（t1-t0）

=44893.4061×（1.01+0.02）×（85-20） =5925821.861kJ/h =1646.06kW

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= Qp/（1-12%）r =592581.861/0.88/2087 =3226.588kg/h 干燥器的热效率为η： η=

Q1×100% Qp =4067061.62/5925821.861×100%

=68.63% 6.3 气流干燥器的设计 6.3.1 气流干燥管直径的计算

采用等直径干燥管，根据株洲化工厂生产经验取干燥管入口的空气气速ug=22m/s, 干燥管内空气的平均温度tm?t1?t2150?49??99.5℃ 22 平均湿度Hm?H1?H20.02?0.055??0.0375kg水/kg干气 22(0.773?1.244?0.0375)(273?99.5)1.118kg水/kg干气

2733则平均湿比容Vm? 气流干燥管内湿空气的平均流量Vg?LVm?44893.4061?1.118?50190.828m/h

则气流干燥管的直径D?Vg3600??4??ug50190.828?0.8984m

3.143600??22447

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圆整为1000mm

6.3.2 气流干燥管高度的计算 干燥管的高度可由下式计算 H??(ug?u0) 下面分别求出等号右边的三个参数 6.3.2.1 u0沉降速度，可以用试差法求得 设Re=1—1000，即属于过渡流区

1?4(?1.6 us??)gdp?1.40????

?55.5?V0.6g??空气的物性按绝干空气在平均温度99.5℃下的物性数据，查《化工设计手册》得： 密度??0.942kg/m3，导热系数??3.15?10?5kw/m，运动粘度??2.28?10?5m2/s1?3故，u?0.942)?(0.12?10)1.6?9.8?1.40???4?(1400?55.5?0.942?(2.28?10?5)0.6???0.464m/s

校核Redmu00.12?10?3?0.t?v?46362.28?10?5?2.44 可知所设的Ret范围正确，u0=0.463即为所求

6.3.2.2 u0空气速度m/s，应为平均温度下的速度，即

ug?20?273?99.5273?150?17.61m/s

6.3.2.3 ?停留时间，物料在此时间内完成热量传递，故 ??QaS?t

m 其中每秒进料具有的总表面积 S?6Gcd?6?7188.8990.12?1400?10?371.32m2/s m?s?3600而，?tt1??1)?(t2??2)m?(?(150?25)?(49?43)?lnt39.2℃

1??1150?tln252??249?43 48

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a?(2?0.54Re0.5?t)dm?(2?0.54?2.440.5)3.15?10?5又，0.12?10?3 ?0.75kw/(m20C)且Q?Wrtw?GcCm1(tw??1)?GcCm2(?2?tw) 其中，W=1575.086kg/h=0.4375kg/s Gc=7188.889kg/h=1.9969kg/s ?2?tw?43℃ Cm1=Cs+CwX1 rtw=2394kJ/kg

Q?0.4375?2394?1.9969?(1.26?4.187?0.25)(43?25)?1130.189kw ??1130.2890.65?71.32?39.19?0.622s

故，干燥管高度H=0.622(17.61-0.46)=10.67m 6.4 沸腾床干燥器的设计

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t‘

2应比出口处湿球温度高出20-50℃（本设计中取40℃），即 t，

，2=tww2+40

由t，

1=85℃及H，

，

1=0.02kg水/kg干气，查《化工原理》[9]湿度图得t ww1=34℃，近似取

tw，

，

，

w1= tww2=34℃，于是可得t2=34+40=74℃ 物料离开干燥器的温度Θ2，由下式计算得

（t2-tww2）[rtWw2(X2-X*)-cS(t2-tww2)(X2/X0)rtW2(X0-X*)/cs(t2-tW2)] =(t2-θ2)[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Θ2=45℃

6.4.1 沸腾床干燥段热量衡算：

以一小时为基准对干燥器做热量衡算，则得： L，

I，

，

，

，

，

，

0+GcI1'+Qp+QD=LI2+GcI2'+QL

或 Q,= Q，

，

= L，

（I，

'）+ Q，

D+ Qp 2- I0）+ Gc（I2'- I1L ⑴

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湿空气的焓I=（1.01+1.88H）t +2490H ⑵ 湿物料的焓I'=Cs+XCwΘ=（Cs+4.187X）Θ

=CmΘ ⑶ 将⑵式和⑶式代入⑴式，可得 Q ，

= Qp，+ Q，

D

= 1.01L，

( t，

- t，

，

，

，

，

，

，

，

20)+ W( 2 490+1.88 t2)+ GcCm2(Θ2-Θ1)+ QL（4）

式中右边第一项为加热干燥介质所需要的热量，用Q，

3表示： Q，

，

，

，

3= 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Q，

1表示： Q，

，

，

1= W( 2 490+1.88 t2)

=184.325×（2490+1.88×74） =484612.544kJ/h

=134.6146 kW ⑺ 第三项为干燥器产品带走的热量。用Q，

2表示： Q，

，

，

，

，

2= GcCm2(Θ2-Θ1)

= 7116.807×（1.26+4.187×0.005）（45-30） =13 …… 此处隐藏：1980字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……