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1、500吨年产香菇多糖提取综合车间设计一、设计任务和内容1.1设计题目年产5吨香菇多糖的工艺设计1.2设计原始数据厂区位置：河南郑州高新区地势：厂区地势平整气温：最高温度40团最低温度-10团平均温度15团(2)原料：香菇(3)产品：香菇多糖(4)产量：500吨/年(5)工作制度：三班制年工作日300天(6)乙醇回收车间有关数据发酵液酒精浓度：70%(V)精储塔操作压强：0.02MPa精储塔进料温度：30团精储塔塔顶温度：78.5团精储塔塔釜温度：99.6团精储塔进料浓度：32%(V)精储塔塔釜产品浓度：0.01%二、设计说明2.1全厂总平面布置全厂总平面设计为本设计的一项重要任务，总平面设计合
2、理与否，直接影响新建厂能否节约而有效的的顺利进行，影响到新建厂后的生产、管理、成本、能耗等各个方面，同时还影响到全厂的美观和今后的发展。总平面设计的基本原则为:（1）建筑物之间相互配置应符合生产程序的要求，并能保证合理生产作业线；（2）原材料、半成品、成品的生产作业线应衔接协调，流程疏通，避免交叉和往返；（3）厂内一切运输系统布置应适合货物运转的特征，尽可能使货运路线和人员路线不交叉；（4）适当划分厂区，建筑物之间的距离尽量缩小，但必须符合防火和卫生技术条件的要求；（5）在保证安全生产的前提下力求缩小厂房战地面积，厂房布置尽量紧凑，根据生产的特点和设计拟建的工厂为中小型企业的情况，将工厂划分为
3、几个区域，并按照区域进行布置，以保证各区域之间位置的协调配合，并符合卫生防疫和环境美化。2.1.1原料厂及堆场本厂的主要原料是香菇，香菇受潮容易腐烂发霉，所以要防止雨淋。同时应保证良好的通风条件。应设计在工厂主干道旁并且靠近粉碎车间,以便减少运输。2.1.2生产区生产区是工厂的主要组成部分，占地面积很多。生产区的布置在工厂的中心地带，与大门直接相对，使工人上下班和运输都比教方便。建筑物的相对位应符合生产流程的要求，同一生产系统多生产线路尽可能成链状列。建筑物之间的距离，在满足防火要求的前提下尽量缩小,以减少建筑面积。提高建筑系数和场地利用系数。厂房的方向、位置和间距应符合采光通风的要求。从方向
4、来说，按生产流程方向自东向西；就位置而言，苛重和震动大的车间，如锅炉房等,力求设置在地址较好的地段上。为了获得较好的自然采光以及厂房的防震效果，大部分采用工字形、L形、11形厂房，外形简单整齐。为了获得良好的通风条件，厂房与主导风向仍成45度角。辅助附属车间及其它服务环节的位置位于其服务范围的中心或靠近主要服务对象。如原料场靠近车间，废渣回收靠近运输路线。生产性质相同的车间或辅助环节，做到尽量联合布置，在大厂房中，这样可以缩短距离，提高场地的利用率和办事效率。而各种不易受气候影响的设备如塔等，均采用露天布置，这样可以节省投资。合理的进行厂内道路布置，对提高运输效率，保证运输安全等均有重要意义。
5、道路的宽度主要取决车辆通行量、行使车辆的型号和工厂的规模。拟建厂设计道路宽度为9米，道路的交叉口为圆形。工厂绿化可分为生产区绿化、厂前区的绿化、生产区与生活区之间隔离地带的绿化。生产区的绿化能减弱生产中散发出来的有毒气体和噪音对人体的影响。同时能净化空气，吸收生产过程中散发出来的烟尘，有助于改善厂区的气候，而且能减少夏季阳光的辐射，在冬季能防风，有利于保温。2.1.3厂前区厂前区的建筑包括行政楼、研发楼、职工食堂、医务室等。其中行政楼位于主干道前，靠近工厂边缘。研发楼、医务室位于主楼后边，周围设绿化带。2.1.4动力区动力区包括配电室、锅炉房等，他们尽量靠近其服务的车间。这样可以减少管路的铺设
6、和运输过程的损耗。配电室位于工厂的东南侧，靠近外部输电线。2.1.5辅助车间主要的车间有备件库、机修车间、消防车间等。他们尽量靠近生产区，以便在生产车间发生故障或以外事故时能及时进行修理和抢救。2.1.6仓库区仓库区包括原料仓库和产品仓库，他们都位于主干道旁以便于运输，成品仓库靠近喷雾干燥的附近。综上所述，平面布置有以下特点：(1)厂房建筑物的布置与生产工艺流程相适应。原料、半成品和成品形成整个顺序尽量保证流水作业，避免逆行和交叉;（2）锅炉房、变电站等辅助车间尽量靠近其主要部门，以缩短其间距离，节省投资。（3）由厂前去到生产区的主要干道，应避免与主要运输道路交叉；（4）尽量使大多数厂房向阳、
7、背风、避烟尘瓦斯等，尽可能使各车间采用自然光和自然通风等；（5）按防火规范的要求，保证建筑物之间的距离，符合规定；（6）根据卫生规模的要求，将生产区布置在生产区的下风向。由严重毒害和烟尘的气体，尽量布置在厂区的下风向；（7）根据环保的要求，生产区设有废渣处理站，废水处理站等设施；（8）考虑工厂今后的发展，在产区间留有建筑余地；（9）尽量做到以生产区为轴线，再考虑辅助车间、行政楼和道路的安排2.2三废的处理及回收在香菇多糖的生产过程中会用到氯仿-正丁醇，所以会对水有一定程度的污染，为了解决这个问题，采取对氯仿-正丁醇的回收利用。在这个工艺中，基本上没有废气污染，同时废渣可以发酵生产香菇醋，具有很
8、好的利用价值和经济价值。拟建工厂在整个生产工艺中，采用比较成熟的水提醇沉提取法进行提取多糖，然而，生产中所用的水、乙醇等都能回收利用；对于所用的乙醇采用精镯对其提取，并再次用于香菇多糖的提取中。提取香菇多糖后的残渣，可以对这些残渣进行发酵生产香菇醋，以获得更好的经济利益。因此，本生产工艺无三废排放，可实现清洁生产。2.3车间布置说明本厂采用水提醇沉法制取香菇多糖，并将所用的乙醇进行回收再利用处理。根据实际情况，设计包括以下几个过程：粉碎过程，提取过程，分离过程，发酵过程，精微过程以及其它辅助过程等。本设计任务重点是酒精精储过程。因此，下面主要介绍一下精储塔布置情况。由于精储过程的主要设备是精镭
9、塔，精储塔属于露天式。车间为两层楼结构，长为20m,宽为6m,高为14.1m,一层高为7m,二层高为7.1mo精储过程设有冷凝器和再沸器，及储罐等其它设备。本车间还具有以下特点：（1）辅料车间与使用设备靠近。（2）按流程要求，为了减少动力消耗，提高了醛塔的位置，换热器安装位置稍高，也节省了动力消耗。适当靠近。（4）较合理的安排厂房的出口，通道和楼梯的位置。（5）各设备统一安排，排列整齐，有足够的操作空间，符合工艺流程的要求。车间布置图，分平面布置图和立面布置图，图上标出了各主要设备的定位尺寸；图上标有轮廓线、楼梯等位置。三、工艺计算及设备选型3.1设备工艺计算及选型3.1.1提取罐的计算及选型
10、物料衡算：设工作300天，则可知每日产量约为1.667t天，按提取率为7%计算，每次投料约为10t提取过程的温度为90团，料液比为1:20,所以可知加水量为m水=20某10000=200000kg因为提取中主要含有水，则溶液密度可按水密度来计算；则V=m水/1000=200m3取V实际二1.5V,则V实际=300m3热量衡算：由于为间歇式操作，里面保持90团恒温提起，其中需要的热量为可用下式计算：Q=CmT在提取时，里面主要是大量的水，所以比热容近似可按水的计算,C=4.2kJmolK;故，Q=CmT=4.2某(2000+100)某(90-25)=5733000OkJ总传热系数由经验可知：K=
11、2000Wm所以可的加热面积为：AQ5733004.4m2K(tt0)2000(9025)所以提取罐的体积为3m3,设计选用20个提取罐尺寸如下表：提取罐主要参数表公称体积实际体积加热面积加料口直径外形尺寸2m33m34.5m2400mml300某3850搅拌速率排出口直径质量配套电机60rmin800mm2050kg4kw3.1.2蒸发器的计算及选择蒸发设备在结构上必须有利于过程的进行，因此，选用和设计蒸发器设备时应考虑以下几点：1)尽量保证较大的传热系数2)要适合溶液的一些特性，如黏度、起泡性、热敏性、溶解度随温度变化的特性及腐蚀性；3)能完善地分离液沫4)尽量减少温差损失5)能排出溶液在
12、蒸发过程中析出的结晶体6)能方便地清洗传热面综上所述，选取了单效蒸发过程，计算如下：水分蒸发量在蒸发器中，从溶液中蒸发出的水分可由一般物料衡算方程解出，即F某O=(F-W)某F(某某0)某F(IO)所以W某某F溶液加料量,kg/hW水分蒸发量,kg/h某0,某一料液与完成液的质量分数，其中某0=0.35%,某=1%,F=20th则：W=13th蒸汽消耗量在蒸发器中所消耗的热量主要是供给发生二次蒸发所需的潜热，除此之外，还要供给溶液加热至沸点及损失于外界热量，所以蒸发量由以上三者之和决定，可以通过热量衡算求得；DI+FCtO=Wi+(FC-WC)tl+DC+qzD(l-C)=W(i-Ctl)+F
13、C(tl-tO)+q,由上式可以计算计算热蒸汽的消耗量：D=W(i-Ctl)+FC(tl-tO)+q,(l-C)假设加热蒸汽和二次蒸汽都在冷凝温度时排出，则(I-C)与(i-ctl)分别为加热蒸汽和二次蒸汽的蒸发潜热。所以上式可简化为：D=Wr+FC(tl-tO)+q/R式中：C一溶液的比热容，kJmolkD-加热蒸汽的消耗量，kJ/hl加热蒸汽的热含量，kJ/moli二次蒸汽的热含量，kJ/moIR加热蒸汽的蒸发潜热，kJ/mo/一二次蒸发的蒸发潜热，kJ/mol冷凝水的温度，Kt,t溶液最初温度与最终温度(沸点)，Kq-损失于外界的热由于多糖含量为0.35%-20团；厚度20mm-20回；
14、厚度10mm0.7,y0.755时，a=1.29;当某团(0.6,0.7),y0(O.698,0.755)时，a=1.43;当某团(0.5,0.6),y(0.657,0.698)时,a=1.72;当某团(0.3,0.5),y0(O.575,0.657)时,a=2.44;当某V0.3,yV0.575时,a=4.5;因为q=1.13,则由某q(Rl)某F(ql)某D可得:Rq某q3.50.4450.130.8583.51.130.46已知塔顶yl某D0.858,按逐板计算方法可算：精储段：从第一块板下降的液相组成：某Iylo.8580.824a(al)yll.290.290.858从第二块板上升的
15、汽相组成:y20.714某10.2450.7140.8240.2450.833从第二块板下降的液相组成：某2y20.8330.795a(al)y21.290.290.833从第三块板上升的汽相组成：y30.714某20.2450.7140.7950.2450.813从第三块板下降的液相组成：某3y30.8130.772a(al)y31.290.290.813从第四块板上升的汽相组成：y40.714某30.2450.7140.7720.2450.796从第四块板下降的液相组成：某4y40.7960.752a(al)y41.290.290.796从第五块板上升的汽相组成：y50.714某40.24
16、50.7140.7520.2450.782从第五块板下降的液相组成：某5同理可知：y50.7820.736a(al)y51.290.290.782y60.77,某60.721；y70.759,某70.709；y80.751,某80.678；y90.729,某90.652；yl00.71,某100.631；yll.695,某110.569；yl20.651,某120.434某q.46;因为某12某q,则从第十二块板加料，此处为进料板。提储段：从第十三块板上升的汽相组成：yl31.25某10.0000571.250.4340.0000570.54244从第十三块板下降的液相组成：某13yl30.5
17、42440.208514a(al)yl34.53.50.54244同理可知：yl40.260586,某140.072628；yl50.090728,某150.021693；yl60.027059,某160.006142；yl70.007621,170.001704；yl80.002073,180.000461；yl90.000519,某190.000115；y200.000087,某200.000019某w0.00004;所以求得理论板数为20块，加料板载第十二块。(4)塔板效率的计算塔顶：某D=O.858时,tD=78.20塔釜：某W=0.00004时,tW=99.678.299.688.9
18、0,由此查文献1刀所以塔顶和塔釜的算数平均温度为t2知,在88.9团时，乙醇0.4mPa;水0.3mPa根据公式IgLm某ilgi可得：Lml0(0.445lg0.40.555lg0.310(0.177110.29026)0.34所以，由奥康奈尔关联式：ET0.49(l)0.245可得塔板效率为：ET0.49(l)0.2450.49(2.10.34)0.2450.532(5)实际板数及加料位置的确定NNT120225.7,取整数N36块ETo.53212120.6,取整数NF21块0.532所以在第21快板加料(由上向下数)341除沫器由文献20可知，除沫器的适宜气速为加料板位置NFu0.10
19、8LV779.941.440.108m2.51mV1.44除沫器的直径为D4VS40.314m0.399mu3.142.51则选取高效丝网除沫器，高度为15Omm3.4.2接管直径计算(1)塔顶蒸汽出口管径因为阀孔气速Uma某可以达到7.8m,所以取蒸汽速度UDlOm/,则管径为dD4VS40.314m0.2mu3.1410查GB8163-87,选用245某IOmm的热轧无缝钢管（2）回流液管径由于靠重力回流，所以选用回流液流速为UR=O3m,则管径4LS43.8104dRm0.04muR3.140.3查GB8163-87可知，选用45某2.5mm的热轧无缝钢管（3）进料管径由于用泵进料，所以
20、选用UF=LOm/又FSFMLF22.9530.463m2.4104m3,则管径为：3600LF3600806.784FSdFuF42.4104m0.0175m3.141.0查GB8163-87,选用22某2mm的热轧无缝钢管（4）釜液排除管径釜液流出速度取uW=0.5m/又WSWMLW11.0518m35.8105m3,则管径为：3600LW3600952.44WS45.8105dWm0.013muW3.140.5查GB8163-87,选用18某2.5mm的热轧无缝钢管由于操作表压为0.02MPa,进气量VS=V=41.65kmolh,取U=Ic）m/1841.653m0.28m3,则管径为
21、：又VS36001.08dW4VS40.28m0.189mu3.1410查GB8163-87,选用203某6mm的热轧无缝钢管3.4精储塔机械强度设计及校核3.4.1材料的选择筒体与封头材料选用20R,群做材料选用Q235A,材料的有关性能参数如下：20Rt=132MPa,=133MPa,S=245MPa；Q235-At=113MPa,=113MPa,S=235MPa;E=1.9某105MPa3.42按计算压力计算筒体和封头的厚度筒体：SPCDi0.1800mm0.35mmt2PC21320.850.1封头采用标准椭圆封头：SPCDiK0.18001mm0.35mmt20.5PC21320.8
22、50.50.1加上壁厚附力口量C=2mm,并圆整，还应考虑刚度、稳定性及多种载荷等因素，取筒体、封头和裙座的名义厚度Sn均为10mm,则Se=Sn=10-2=8mn3.4.3塔的质量载荷计算3.431塔壳和裙座的质量（1）圆筒塔体圆筒总高度：H0=10.8mml(D02Di2)H0#y(0.8220,82)10.87.85103kg2156.3kg44(2)封头质量查的DN800mm,厚度为Iomm得椭圆封头质量约为73kg,则：m2=73某2=146kg(3)裙座质量按圆筒计算2m3(D0Di2)HS钢(0.8220.82)27.85103399.3kg44所以,m01=ml+m2+m3=(
23、2156.3+146+399.3)kg=2701.6kg3.4.3.2塔内构件质量443.4.3.3人孔、法兰、接管与附属物质量ma=0.25m01=0.25某2701.6=675.4kg343.4保温材料质量，为封头保温层质量，保温层材料为复合硅酸盐，厚度为IOOmmom03m0322(D2)DH2m0S0020340.784(1.0220.822)10.83000.3983001055.4kg3.4.3.5平台、扶梯质量m04122(D2d2B)(D2d)002nqPqFHF4122(0.8220.120.9)(0.820.2)22150401341333.9kg式中:qP一平台单位质量，
24、为150kgm2;HF扶梯高度，为13m；qF-笼式扶梯的单位质量，为40kgm;n平台数量，2个。3.4.3.6操作时塔内物料质量mO4DihLLDihOLrfL44hL=0.05m,Lvf=O.199m3;所以，,LL2779.94879.59829.77kg/m3,塔釜深度h=lm,2m040.7850.820.0536829.770.7850.821829.770.199829.77(750.4416.9165.l)kgl332.4kg3.4.3.7充水质量m054(0.7850.8210.8100020.1991000)kg5823.9kgDi2H0w2vfw3.4.3.8全塔操作质量、全塔最小质量及最大质量全塔操作质量：塔自振周期:T190.33Hm0H1033ESeDiT190.33141008455.2141001030.5531.91088003.5全厂附属设备选型3.5.1换热器的选择已知条件：进口流量为：700kgh循环冷水入口温度：250,出口温度:40团
