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6t/hr 普通洗衣粉生产工艺设计Process Design of Ordinary Washing Powder of6t/hr目录摘要.IAbstract.II引言.1第一章 概述.21.1 洗衣粉概述.21.2 洗衣粉的现状及发展前景.21.2.1 洗衣粉市场概况.21.3 洗衣粉发展前景.4第二章 设计条件及介绍.52.1 设计任务.52.2 工艺设计条件.52.3 配方设计.52.4 工艺流程简介.5第三章 喷雾干燥器的设计.83.1 概述.83.1.1 喷雾干燥的特点.83.2 工艺设计计算.83.2.1 物料衡算.83.2.2 热量衡算.83.3 雾滴干燥所需时间.103.3.1 雾滴临界含水量.103.3.2 初始滴径.113.3.3 汽化潜热.113.3.4 导热系数.113.3.5 恒速阶段物料表面温度.113.3.6 空气临界温度.113.4 干燥时间.123.4.1 雾滴在恒速干燥阶段的干燥时间.123.4.2 雾滴在降速阶段的干燥时间.123.4.3 雾滴干燥所需时间.12第四章 压力喷嘴的设计.134.1 喷嘴主要尺寸的确定.134.1.1 雾化角.134.1.2 流量系数.134.1.3 喷嘴孔径.134.1.4 喷嘴旋转室尺寸.134.2 喷嘴生产能力的计算.144.2.1 空气心半径.144.2.2 喷嘴出口处液膜速度及其分速度.144.3 干燥塔主要尺寸的确定.144.3.1 塔径.144.3.2 塔高.174.4 干燥塔热风进出口接管管径.214.4.1 热风进口接管管径.214.4.2 风出口接管管径.21第五章 主要附属设备的设计和选型.225.1 空气加热器.225.1.1 翅片加热器.225.1.2 燃油加热器.235.2 旋风分离器.235.3 过滤器.235.4 风机.245.4.1 鼓风机的选择.245.4.2 引风机的选择.245.5 工艺设计计算的数据汇总.25第六章 自动控制.266.1 系统分析.266.2 系统设计.266.2.1 固液按比例混合.266.2.2 喷雾干燥过程.266.2.3 后配控制.27第七章 厂区布局.287.1 厂区平面设计原则.287.2 布局.28结论.29致谢.30参考文献.31附录.32I6t/hr 普通洗衣粉生产工艺设计摘要：洗衣粉是一种碱性的合成洗涤剂。普通洗衣粉是我们家用日化品中不可缺少的一部分，在日化市场中占有重要的地位。普通洗衣粉的工艺流程主要是原料经过预混合、料浆制备、喷雾干燥、后混合、成品输送包装与储运。本文对洗衣粉的生产工艺进行设计，包括原料配方的设计、洗衣粉的生产流程、主要设备喷雾干燥塔的设计及附属设备的选型、洗衣粉生产的自动控制、厂区的布局。经过计算得到干燥塔的塔高为 18m、塔径为 5m。本文可为洗衣粉的喷雾干燥法生产提供理论依据。关键词：洗衣粉；喷雾干燥塔；工艺设计IIProcess Design of Ordinary Washing Powder of 6t/hrAbstract：Washing powder is a kind of alkaline detergents.Ordinary washing powder is anindispensable part of our household goods and it plays an important role in the daily chemicalmarket.Raw material was pre-mixed and then it was prepared for slurry,the slurry was spraydried,at last,it was packed and stored.Raw material form design,washing powder productionprocess,main equipment,spray drying tower were designed and accessory equipment selected,washing powder production of automatic control,plant layout were designed.The drying towerheight is 18m,with its diameter is 5m.This paper can provide theory basis for the process ofwashing power by spray drying.Key words：Washing powder；Spray drying tower；Process design1引言洗衣粉是一种碱性洗涤剂，是每个家庭必需的洗涤用品。未来洗涤用品的发展趋势是，传统产品向人体安全性和环保性产品的转变，节能、节水、安全和环保型产品将得到快速发展。本次设计主要是运用普通高塔喷雾干燥法来生产洗衣粉，所用到的最核心的设备就是喷雾干燥塔。喷雾干燥是将原料液用雾化器分散成雾滴,并用热空气(或其它气体)与雾滴直接接触的方式而获得粉粒状产品的一种干燥过程。本文所用的洗衣粉工艺流程主要有原料储备与运输、前配料、料浆制备与输送、喷雾干燥和气提老化、后配料、成品输送包装与储运1。2第一章 概述1.1 洗衣粉概述洗衣粉是指粉状（粒状）的合成洗涤剂。德国汉高在1907年以硼酸盐和硅酸盐为主要原料，首次发明了洗衣粉。洗衣粉是一种碱性的合成洗涤剂，洗衣粉的主要成分是阴离子表面活性剂：烷基苯磺酸钠，少量非离子表面活性剂，再加一些助剂，磷酸盐，硅酸盐，元明粉，荧光剂，酶等。经混合、喷粉等工艺制成。由于洗衣粉能在井水、河水、自来水、泉水、甚至是海水等各类水质都表现出良好的去污效果，并广泛使用于各类织物，所以其生产和使用就迅速发展起来了。现在，洗衣粉几乎是每一个家庭必需的洗涤用品了。洗衣粉是合成洗涤剂的一种，是必不可少的家庭用品。目前市场上的洗衣粉主要有以下三种分类，各具特点：1、普通洗衣粉和浓缩洗衣粉普通洗衣粉，颗粒大而疏松，溶解快，泡沫较为丰富，但去污力相对较弱，不易漂洗，一般适合于手洗；浓缩洗衣粉颗粒小，密度大，泡沫较少，但去污力强（至少是普通洗衣粉的两倍），易于清洗，节水，一般适宜于机洗。2、含磷洗衣粉和无磷洗衣粉含磷洗衣粉以磷酸盐为主要助剂，而磷元素易造成环境水体富营养化，从而破坏水质，污染环境。无磷洗衣粉则无这一缺点，有利于水体环境保护。为了我们生活环境的健康，建议使用无磷洗衣粉。3、加酶洗衣粉和加香洗衣粉加酶洗衣粉就是洗衣粉中加有酶，加香洗衣粉就是洗衣粉中加有香精。加酶洗衣粉对特定污垢（如果汁、墨水、血渍、奶渍、肉汁、牛乳、酱油渍等）的祛除具有特殊功能，同时其中的一些特定酶还能起到杀菌、增白、护色增艳等作用。加香洗衣粉在满足洗涤效果的同时让衣物散发芳香，使人感到更舒适2。1.2 洗衣粉的现状及发展前景1.2.1 洗衣粉市场概况洗衣粉是人们最常用的日用消费品，也是中国快速消费品市场中激烈竞争的领域。随着人们消费水平的提高以及消费需求的不断上升，消费者对去静电、增白、使衣物颜色鲜亮和洗净衣领等方面的特定需求更加明确。洗涤用品无论在配方、香型还是包装上都有很大改善，洗衣粉市场竞争也更加激烈。3过去 30 年来，我国洗涤用品工业保持了持续增长的势头，2009 年全国洗涤用品总产量已达 781 万吨，其中合成洗衣粉产量 380 万吨。但是，我国目前洗涤用品人均消费水平仍然较低，2009 年仅 5.8kg/人年（欧洲达 12kg 美国约 15kg）。因此，我国的洗涤用品市场仍有一定的发展空间。从近年来我国洗涤用品行业的竞争格局来看，国产品牌的洗涤剂产品越来越具有竞争力，本土型洗涤剂企业越做越强。就洗衣粉市场而言，国产品牌目前已三分天下有其二。美国宝洁、英国联合利华、德国汉高和日本花王四大国际品牌曾一度占据国内洗衣粉市场份额的近 50%，但近几年节节败退（美国宝洁例外）。近两年销量三甲位置上的三大品牌是：立白、雕牌、汰渍。当年出尽风头的外资洗衣粉已退避三舍。由此可以看出，我国洗涤剂行业的发展水平和企业竞争力在不断提高，并已逐渐趋于成熟。在原油价格不断上涨的压力下，成本压力越来越大的洗衣粉行业正在寻求新的突破口，国际巨头趁此纷纷调整策略，意在重新洗牌。中国市场洗衣粉产品同质化现象更为严重，各商家都在拼命挤占农村及中小城市市场。但是，洗衣粉市场竞争更加激烈的同时也充满了机会。就品种档次而言，竞争重点是中档产品，竞争手段主要是品牌、价格、销售渠道和广告手法等方面。我国洗衣粉企业要长期维持一定的市场份额，加快技术改造、提高产品更新频次才是致胜的关键，非理性竞争和单纯的价格战无助于我国洗衣粉行业的可持续发展。目前，我国市场上销售的洗衣粉品种主要有普通洗衣粉（高塔喷雾）、浓缩洗衣粉、超浓缩洗衣粉、洗衣皂粉。此外，供工业和公共设施（I&I）使用的工业洗衣粉主要品种有宾馆饭店用洗衣粉、医院用洗衣粉、工业清洗用洗衣粉等，其生产模式、产品性质和销售渠道与民用产品都有一定差异。从市场结构看，民用洗衣粉所占市场份额最大，但随着服务业的迅速发展，对工业洗衣粉的需求近年来保持稳定快速增长，为工业洗衣粉生产企业提供了很好的市场机遇。目前我国洗衣粉市场的激烈竞争，促使生产企业向规模化、低消耗、低成本、高质量的方向发展，单套生产能力1520万吨/年的生产装置不断出现。最近，中轻国际工程有限公司第二设计工程部先后为广州立白（番禺）有限公司和新乡立白实业有限公司各设计了一套生产能力为1520万吨/年的洗衣粉装置，生产技术和装备水平达到或接近国际先进水平。其中广州立白的装置已投入运行，效果良好。可以预计，我国洗衣粉行业规模小于10万吨/年的生产线将会逐步失去生命力。众多的洗衣粉小厂日子将越来越难过，不仅上游成本压力巨大，而且消费者也越来越注重产品品牌3。41.3 洗衣粉发展前景洗涤用品属于快速消费品，也是生活必需品，受金融危机的影响，消费者不再乱花钱，但也不会大幅缩减日常用品的开支。从整体环境看，洗涤剂行业也要渡过一段漫长的冬季。从目前看来，日用品的需求量不像其他产品那样出现明显萎缩，因此，洗涤剂的需求量也不会出现太大的变化。有专家指出，虽然金融市场泡沫的破裂使全球经济陷入衰退，但目前尚未看到对清洁剂市场产生较大影响，因此，洗涤剂市场有望先于其他行业走出困境。业内专家预测，从2009年下半年起，清洗剂市场将会开始回升。未来洗涤用品总的发展趋势是，传统产品向对人体安全性和对环境相容性更高的产品转变，节能、节水、安全和环保型产品将得到较快的发展。洗衣粉厂家应该根据自己的实力进行产品创新，开发满足消费者需求的产品。总之，在目前复杂的市场环境下，洗衣粉企业可以考虑采取市场细分的策略，分析洗衣粉市场的特殊需求，找出市场机会，推出满足每个细分市场的产品，这样企业可以获取丰厚的利润，在市场竞争中占有一席之地。同时，各个洗衣粉厂家应不再局限于洗衣粉市场，要不断拓展日化相关产品，实行多业并举，抵御风险。激烈的市场竞争是客观存在的，在这样的环境下，有实力的企业也能找到自己的生存之道，最主要的是要建立强大的洗衣粉销售网络，推出高附加值产品满足广大消费者4。5第二章 设计条件及介绍2.1 设计任务设计产量：6t/hr 普通洗衣粉工作时间：300 天2.2 工艺设计条件干燥物料为悬浮液，干燥介质为空气，热源为热风炉；雾化器采用旋转型压力式喷嘴，选用热风雾滴逆流接触干燥的操作方式。具体工艺参数如下5：产品产量2=6000/Gkg h料液含水量170%w 产品含水量2=2%w料液密度311100/kg m产品密度32900/kg m热风入塔温度1300tC热风出塔温度2100tC料液入塔温度120 C产品出塔温度290 C产品平均粒径2125dm产品比热容22.5/ckJkgC加热蒸气压力（表压）0.4MPa料液雾化压力（表压）4MPa年平均温度12 C年平均相对湿度70%2.3 配方设计表 2.1配方原料配方/%作用LAS14去污STPP17提高胶容、乳化和分散作用硅酸钠10稳定泡沫作用、缓冲作用碳酸钠2.97保持洗涤剂溶液有一定的 PH 值CMC1.0活性助剂硫酸钠50去污、防止洗衣粉结块的作用水、酶、香精等3.03去含蛋白质的污渍、加香2.4 工艺流程简介喷雾干燥后的原料经过滤后由高压泵送往喷雾干燥塔的顶部，由喷嘴向下往塔中喷射6成雾状，加热后由喷雾塔底部通入，向上流动与原料逆向接触，从而使原料达到干燥的效果6。从喷雾干燥塔上部流出来的热空气带有少量合格半成品，所以将热空气送入旋风分离器进行筛选，一些没有达到要求的颗粒会从旋风分离器顶部排出，合格半成品从底部送入后配料仓。香精、非离子表面活性剂加入到后配料仓中，配料完成经粉仓后直接包装便是成品7。7LAS配料过滤高压喷雾干燥碳酸钠其他原料，回锅粉热风炉空气图 2.1 工艺流程简图筛选风吸后配粉仓包装成品酶制剂香精，非离子等包装袋，纸箱等8第三章 喷雾干燥器的设计3.1 概述喷雾干燥是将溶液、浆液或悬浮液在热风中喷雾成细小液滴，液滴在下降过程中，水分被迅速汽化而达到干燥目的，从而获得粉末或颗粒状的产品8。3.1.1 喷雾干燥的特点喷雾干燥的优点主要是：1、干燥速度快；2、产品具有良好的分散性和溶解性；3、生产过程简化，操作控制方便；4、产品纯度高，生产环境好；5、适宜于连续化大规模生产。喷雾干燥的缺点有：1、低温操作时，传质速率、热效率较低，空气消耗量大，动力消耗也随之增大；2、从废气中回收粉尘的设备投资大；3、干燥膏糊状物料时，干燥设备的负荷较大9。3.2 工艺设计计算3.2.1 物料衡算料液处理量1G221160001-2%1-19600/1-1-70%GWGkg hW（）（3-1）绝干物料流量G11(1)19600(1 70%)5880/GGwkg h（3-2）水分蒸发量 W1219600588013720/WGGkg h（3-3）3.2.2 热量衡算物料升温所需热量mq922216000 2.5902076.53/13720mG cqkJ kgW水（3-4）汽化1kg 水的热损失lq11F tqqW按经验公式计算 33.40.21wt干燥塔表面对周围空气的传热系数，50wwttC干燥塔外表面温度，取233.40.21 5043.9/kJmC h（3-5）2 300FFm干燥塔散面，取 t室温，50 1238tC 143.9 300 3836.47/13720F tqkJ kgW水（3-6）干燥塔出口空气的湿度2H根据热量衡算211121176.5336.474.187 2029.26/lmwIIIIqqcHHHHkJ kg 水（3-7）即1129.26IIHH，为一直线方程根据给出的工艺设计条件，012tC，70%，由湿 空气的 H-I 图查出，100.006/HHkgkg水绝干气。当1300tC时，由 湿 空 气 的 H-I 图 查 出10，1320/IkJ kg绝干气。任取0.05/Hkgkg水绝干气，则29.260.050.006320318.71/IkJ kg 绝干气（3-8）连结点110.006/=320k/A HkgkgIJ kg水绝干气，绝干气 和点0.05/318.71/B HkgkgIkJ kg水绝干气，绝干气，并延长与2100tC线相交于点 D，点 D 就是出口空气状态点。由 H-I 图查出，20.086/Hkgkg水绝干气空气消耗量1110绝干空气的消耗量为2113720171500/0.0860.006WLkg hHH（3-9）实际空气消耗量为011715001 0.006172529/LLHkg h（3-10）3.3 雾滴干燥所需时间3.3.1 雾滴临界含水量物料在干燥塔进出口处的干基含水量分别为11170%2.34/11 70%wXkgkgw水绝干料（3-11）2222%0.020/11 2%wXkgkgw水绝干料（3-12）113312121111001 0.0200.72190012.34cdXdX（3-13）初始液滴滴径液滴临界滴径12512dmd，ddcc即在恒速干燥阶段液滴体积收缩了 28%液滴在恒速干燥阶段由于收缩而减小的体积为3330.720.6366ddd（3-14）除去的水分质量为w水3w=0.636wd水（3-15）剩余的水分质量为w剩31w=0.700.636wd剩（3-16）临界含水量为11313110.700.630.637630.300.30670.63 10000.43/30.30 1100wwcdXdkgkg水绝干料（3-17）3.3.2 初始滴径由10.72cdd（3-18）11251740.720.72cddm（3-19）3.3.3 汽化潜热热空气入塔温度1300tC，湿度10.006/Hkg kg绝干气，由湿空气 H-I 图查出，热空气入塔状态下的湿球温度54wtC，查手册得水在54 C的汽化潜热2369/rkJ kg。3.3.4 导热系数平均气膜温度为54 100772C（3-20）查手册得空气在 77C下的导热系数53 10/()kWmC 3.3.5 恒速阶段物料表面温度即空气的绝热饱和温度ast，可以取空气入塔状态下的湿球温度wt54aswttC3.3.6 空气临界温度恒速阶段的水分蒸发量为1158802.340.4211289.6/cWG XXkg h（3-21）空气的临界湿度为1011289.60.0060.072/171500cWHHkgkgL水绝干气（3-22）在 H-I 图中，过cH 作垂线，与 AD 交于点 C，点 C 温度即为空气临界温度ct，由 H-I图查出125ctC123.4 干燥时间3.4.1 雾滴在恒速干燥阶段的干燥时间恒速阶段热空气与液滴的温度变化空气：300125CC液滴：2054CC平均推动力为 13002012554152.330020ln12554tC（3-23）224422111512369 11001.74 101.25 101.0488 3 10152.3crddst（3-24）3.4.2 雾滴在降速阶段的干燥时间降速阶段热空气与物料的温度变化空气：125100CC物料：5490CC平均推动力为 2125541009031.112554ln10090tC（3-25）2422225223691.25 109000.420.0201.201212 3 1031.1ccrdXXst（3-26）3.4.3 雾滴干燥所需时间121.04 1.202.24s（3-27）13第四章 压力喷嘴的设计4.1 喷嘴主要尺寸的确定4.1.1 雾化角为了使塔径不致过大，根据经验，选取=49。4.1.2 流量系数49，由A与的关联图查出，喷嘴结构参数1.0A。1.0A，由0AC与的关联图查出，流量系数00.45C 12。4.1.3 喷嘴孔径流量33s119600/4.95 10/3600 1100VGms且s12DpVA C（4-1）346014.95 101.29 1022 4 100.451100VApC（4-2）式中，OC 为流量系数，p 为喷嘴压差,A 为喷嘴横截面面积，根据经验以及设计计算中的估算，需安装十二个喷嘴，一般开启十个喷嘴。201104Ad（4-3）43044 1.29 104.05 1010 3.14Adm（4-4）圆整，取05dmm。4.1.4 喷嘴旋转室尺寸喷嘴孔半径取 2.5mm，即02.5rmm选用两个矩形切向通道，切身通道宽度取 3mm，即3bmm旋转室直径为 30mm，则半径15Rmm131513.522bRRmm（4-5）由12Abh及00111.0r RrAAR（4-6）1400113.14 2.5 152.58.445222 3 1.013.5r RrAhmmbbAR（4-7）圆整，取8.5hmm0dh和经圆整后99.05.135.25.832155.214.32100RrbhRrA（4-8）与原1.0A 很接近，不必复算，可以满足设计要求。4.2 喷嘴生产能力的计算4.2.1 空气心半径03.14 2.5 152.3122 3 8.5r RAbh（4-9）2.31A，由A与 的关联图13查出，0.44由2201crr（4-10）012.51 0.441.87crrmm（4-11）4.2.2 喷嘴出口处液膜速度及其分速度smrrVuc/27.6000187.00025.014.31021.5101223-2200（4-12）液膜与轴线成2角喷出，u 可分解成径向速度xu 和轴向速度yusmuux/25249sin27.602sin0（4-13）smuuy/84.54249cos27.602cos0（4-14）4.3 干燥塔主要尺寸的确定4.3.1 塔径塔内空气的平均温度为 t300 1002002tC（4-15）由手册查出，在 200C下，空气的动力粘度为0.026amPa s，空气的密度为1530.75/akg m。由径向分速度xu，计算0时的雷诺数0Re41031.74 1025 0.75Re1260.026 10 xaad u（4-16）0ReRe12625/,0 xum s时,取一系列Re，求出相应的雾滴水平飞行速度xu 和停留时间。如取 Re=100，由10Rexaad u，与Re100对应的雾滴水平飞行速度为341Re100 0.026 1019.9/1.74 100.75axaum sd（4-17）由Re与52 102Re(Re)Red的列线图查出14552 102 1022222100126(Re)(Re)1.45 100.95 100.5 10ReReddA（4-18）相应的的停留时间为224231134 0.5 101.74 10110048.54 1033 0.026 10aAds（4-19）其余各项计算结果列于表 4.1。表 4.1停留时间与雾滴水平运动速度xu的关系Re505102Re2102Re2Re(Re)Re(Re)dd，saaxdu1Re12620.950.95100025100221.450.95100.5 100.0085419.950222.21 0.95101.26 100.02159.951625223.250.95102.3 100.03934.9715224.380.95103.43 100.05862.9910225.280.95104.33 100.07401.998225.800.95104.85 100.08281.5926226.580.95105.63 100.09621.1944227.770.95106.82 100.1160.79622210.30.95109.35 100.1600.39812212.60.951011.65 100.1990.1990.52215.30.951014.35 100.2450.0995以为横坐标，xu 为纵坐标画出xu关系曲线，用图解积分15可得0.31400.72xSu dm（4-20）即雾滴由沿径向运动的半径距离为0.72Sm，则塔直径为3 26 0.724.32DSm（4-21）圆整后取5Dm。17图 4.1xu关系曲线图4.3.2 塔高降速运动时间内雾滴的下降距离1H0时，雾滴轴向运动的雷诺数0Re 为41031.74 1054.84 0.75Re275.250.026 10yaad u（4-22）属于过渡期3112234234Re34 9.81 0.751.74 1011000.7584.0130.026 10aaffagd（4-23）由2ReRe与的关系列线图查出，雾滴由降速运动变为等速运动时的瞬时雷诺数为Re2.7f。可见雾滴在降速阶段的雷诺数变化范围为 2.7275.25。由0Re275.25查出2400Re5 10 52400112.0 10Re5 1084.01（4-24）18取一系列雷诺数12Re200 Re100Re2.7f，由2ReRe与的关系列线图查出相应的2Re值，再计算出相应的21Re值，结果列于表 4.2。表 4.2Re与21,Reyu及的关系Re2Re21Re0Re2ReReRed1Reayaud1/sm02Re112Re4Re3Readds/275.2545 1051054.1054.84020041000.353.34 1032.00 1039.80.0034310041010.159.16 1020.97 1019.90.01665031075.342.73 1023.3 109.950.05632531049.147.11 1029.1 104.980.15531021010.433.07 100.411.990.700521072.121.14 102.80.9951.542.784.013.010.5371.60以 Re 为横坐标，21Re为纵坐标作图，得到21ReRe关系曲线，如图 4.2。19图 4.221ReRe关系曲线图以 Re=200 为例，雾滴在降速运动时间内的轴向分速度为341Re200 0.026 1039.8/1.74 100.75ayaum sd（4-25）对21ReRe关系曲线图解积分得275.2532200Re2.00 10Red（4-26）则停留时间为242275.25311232004 11001.74 104Re2.00 100.003413Re3 0.026 10adds（4-27）其余各项计算结果列于表 4.2。以为横坐标，yu为纵坐标作图，得到yu关系曲线，如图 4.3。由图解积分得到雾滴降速运动时间内的下降距离为0.341101.425yHu dm（4-28）20图 4.3yu关系曲线图等速运动时间内雾滴的下降距离2H雾滴在等速运动时间内的沉降速度为341Re2.7 0.026 100.540/1.74 100.75fataum sd（4-29）雾滴等速运动的时间为2.240.3411.899s（4-30）为安全起见，再给以适当的时间余度，故取等速沉降时间为4s雾滴在等速运动时间内的下降距离为20.540 42.16tHum（4-31）塔的有效高度 H12105 1.4252.1617.9252HHHm（4-32）圆整后，取18Hm。214.4 干燥塔热风进出口接管管径4.4.1 热风进口接管管径11132730.773 1.2442732733000.773 1.244 0.0061.64/273tvHmkg绝干气（4-33）热风进口流量为311171500 1.64281260/VL vmh取热风进口接管内的气速为sm/25，则进口接管管径为1114/36004 281260/36001.9953.14 25VDmu（4-34）圆整后热风进口接管管径取12000Dmm。4.4.2 风出口接管管径22232730.773 1.244273273 1000.773 1.244 0.0861.20/273tvHmkg绝干气（4-35）热风出口流量为322171500 1.20205800/VL vmh（4-36）取热风出口接管内的气速为sm/25，则出口接管管径为2224/36004 205800/36001.7063.14 25VDmu（4-37）圆整后热风出口接管管径取mmD18002。22第五章 主要附属设备的设计和选型5.1 空气加热器环境空气先用翅片加热器由 12C加热到130C，再用燃油加热器加热到300C16。5.1.1 翅片加热器将干空气由 12C加热到 130C所需的热量为10pl7=1+c130=171500 1.006 1.009 118=2.1 10 kJ/h=5900kwQLH12（5-1）由手册查出，蒸汽压力为 0.4MPa 时，蒸汽的饱和温度为st=151 C，汽化潜热为r=2115kJ/kg，取冷凝水的排出温度为 151C，则水蒸气的消耗量为7v2.1 10=9929kg/h2115G（5-2）加热器中空气的比体积为30027377.50.773 1.2441.002/273HvHmkg干气（5-3）5300171500 1.0021.72 10/HVLvmh（5-4）空气的平均温度为130 12712TC，由空气性能图查得3/01.1mkg；根据散热排管性能规格初选型号为 SRZ2010D，单元组件的散热面积227.81mAa，通风净截面积为2226.1mAf。在散热器中气流的实际风速501.72 1038.97/36003600 1.226fVum sA（5-5）空气的质量流速38.97 1.0139.36/ruum s（5-6）传热系数ChmkJuKr 249.0/1259.48（5-7）传热温差为0130 1262.4151 12ln151 130mtC（5-8）所需传热面积72102.1 102691125 62.4cmQAmKt（5-9）23所需单元排管数269133.1181.27caAA（5-10）实际选取 34 组。总传热面积234 81.272763Am（5-11）安全系数27631.032691cAA（5-12）故可选择 SRZ2010D 型空气加热器，共 34 组翅片式加热器。5.1.2 燃油加热器将空气由 130C加热到 300C所需的热量20271300 130171500 1.006 1.03 1703.02 10/8391pQLHckJ hkW（5-13）即燃气消耗功率为8391kW，因此我选用的是 X 型铝翅片加热器175.2 旋风分离器进入旋风分离器的含尘气体按空气处理，气体温度为 95C，空气的湿度为320.086kgHHkg水/绝干气333273+95=0.773+1.244=1.19m/kg273H绝干气（5-14）含尘气体流量为5333=171500 1.192.04 10 m/hVL（5-15）选用 XLD 型旋风分离器，查 XLD 型旋风分离器主要性能表，选用一台 XLD-14.0 型旋风分离器进口风速为 25m/s18。5.3 过滤器选取进入布袋过滤器的气体温度为 90C。则342273900.773 1.2441.17/273HvHmkg干气（5-16）53441.18 1715002.01 10/HVLvmh（5-17）取过滤气速为426/minvm（5-18）所需过滤面积为2201000128.860 26m（5-19）24故选择布袋过滤器的型号为 LSB-140 顺喷脉冲袋式除尘器。过滤面积为2132m。过滤效率为 99.5%。5.4 风机系统中采用两台风机，一台为鼓风机，安装在干燥塔前；另一台为引风机，安装在干燥塔后。设备阻力以干燥塔为基准分前段阻力和后段阻力。根据喷雾干燥塔的操作压力一般是0100 aP。在操作条件下，空气流经系统各设备和管道的阻力大体如表所示。表 4.1系统阻力估算表设备压降/Pa设备压降/Pa空气过滤器200旋风分离器1500翅片加热器300脉冲布袋除尘器1500电加热器热200干燥塔100热风分布器200消音器400管道，弯头，阀门600管道，阀门，弯头800总计1500总计43005.4.1 鼓风机的选择鼓风机入口温度为 12C，湿含量为020.006/HkgH O kg干气则300273 120.773 1.2440.77/273vHmkg干气（5-20）5300171500 0.771.32 10/VLvmh（5-21）系统前段平均风温度按 150C，密度为3/83.0mkg则所需风压为Pa216983.02.11500（5-22）故选用离心式 BI（2SO）2500-3.8 转速8800/minnr；风量为531.5 10/mh；功率150PkW，风压为Pa2250。5.4.2 引风机的选择取引风机入口处的温度为 85C，湿含量为2120.086/WHHkgH O kgL干气（5-23）332273850.773 1.2441.16/273vHmkg（5-24）255333171500 1.161.99 10/VLvmh（5-25）系统后段平均风温按 90C计算，密度为3/97.0mkg，则所需风压为Pa532097.02.14300（5-26）选用离心式 Y4-73-18D 型风量532.1 10/mh；功率90PkW；风压Pa550019。5.5 工艺设计计算的数据汇总表 5.2 设计数据汇总设计量数据设备型号物料处理量/)(1hkg41.96 10翅片式加热器型号SRZ2010D蒸发水量/)(1hkg41.372 10燃气加热器功率kW/8391产品产量/)(1hkg36.0 10袋式滤器过滤面积2/m145空气用量/1hkg干空气51.715 10旋风分离器XLD-14.0雾化器孔径mm/5布袋过滤器型号LSB-140干燥塔直径m/5鼓风机型号BI（2SO）2500-3.8干燥塔高度m/18引风机型号Y4-73-18D26第六章 自动控制6.1 系统分析前配料生产线包括粉体计量、液体计量、粉浆配置、老化等过程，工段主要是按照一定的要求，将液体和粉体原料通过计量加入配料锅中去。料浆制备与输送工段是将进入配料锅的原料搅拌反应后，再经过过滤、研磨均化后由高压泵送到喷粉塔。喷雾干燥法有顺流式和逆流式两种方法，本设计采用逆流式喷雾干燥法生产普通洗衣粉。后配料工段过程为：过筛后的基粉进入基粉仓，经过电子皮带称或失重称计量后传送到总料输送机其他辅料和小料按基粉的一定比例称量后也送到总料输送机，然后全部的粉料进入后配混合器，与雾化后的非离子表面活性剂和香精等充分混合，得到的成品粉去包装。成品输送包装与储运：从混合器出来的成品粉经过输送皮带到达成品粉仓，然后用包装机包装成小袋或大袋运至成品仓库。6.2 系统设计6.2.1 固液按比例混合在这个生产过程中，由于洗衣粉的原料有一定的配比，固液物质质量比按照 3:7。加入混合器中充分混合，这种用来实现两个或两个以上参数之间保持一定比值关系的过程控制系统，均称为比值控制系统。所以此控制系统选择比值控制为控制系统。6.2.2 喷雾干燥过程对于该过程温度控制，要求进入干燥塔的热空气温度维持在 250C-400C，温度波动范围较大，扰动量主要为反应产生的热量以及蒸汽的流量，此过程比较复杂，因此前馈串级控制系统能够较好的对其进行控制。如图所示。276.2.3 后配控制后配粉体采用皮带秤来连续计量的，后配混合器是粉液混合的主要设备，内有液体料的喷嘴和粉体导流装置。加酶、香精等控制也采用比值控制20。6.1 喷雾干燥过程流程图28第七章 厂区布局7.1 厂区平面设计原则1、选择厂址时应考虑党和国家的政策方针，切实注意节约用地，减少投资。2、符合生产工艺要求，使生产作业线通顺、连续、短捷。3、考虑工厂的安全生产、卫生、厂内建筑等必须满足防火、卫生、安全等要求。4、满足厂内外交通运输要求，避免人流和货运路线交叉。5、考虑工厂的发展，留有对工厂扩建的余地21。7.2 布局图 7.1 厂区基本布置图配料车间生产区包装区储运区办公区马路29结论1、配方设计中加入了少量的酶、香精能够更好的去除含蛋白质的污渍。2、洗衣粉的生产工艺流程为按照配方的比例进行配料，经过一定时间后送入老化罐中进一步混合，料将经过喷雾干燥塔进行干燥得到粉状产品，从热空气中流走的少量合格半成品，经过旋风分离器进行筛选，然后和从干燥塔底部流出的粉状产品一起送入后配料仓，最后加入酶、香精等对其进行包装。3、经过计算得到喷雾干燥塔的塔高为 18m，塔径为 5m。其中还有一些主要设备的选型，选择 XLD-14.0 旋风分离器、LSB-140 布袋过滤器等。4、对生产装置进行自动控制，主要采用比值控制系统及前馈串级控制系统。5、厂区的布局交通便捷、合理。30参考文献1姚宏达，张焕祥，洪剑.国内高塔喷雾洗衣粉的生产工艺J.日用化学品科学 2009，32(9):26-28.2徐宝才编著.洗涤剂概论M.北京:化学工业出版社，2008.3王玉德.我国洗衣粉工业生产技术进展J.中国洗涤用品工业 2010:36-38.4姜姗.洗衣粉市场发展趋势J.环球资讯网.2009