精细化工专业课程设计——餐洗剂生产设备及工艺设计(配料釜).docx
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1、目录一前言2二餐具洗涤剂配方设计原则32.1 机用餐洗剂配方原则32.2 冲洗剂配方原则42.3 干洗餐洗剂配方原则5三生产工艺的选择和计算63.1 配方的选择63.2 本次设计的工艺流程8四配料釜相关参数计算114.1 物料衡算114.2 热量衡算124.3 确定筒体直径和高度134.4 确定夹套的直径和高度144.5 确定夹套的材料和壁厚154.6 确定内筒的材料和壁厚154.7 水压试验及其强度校核174.8 选择釜体法兰184.9 选择搅拌器184.10 电机的基本特征及选用184.11 搅拌轴的材质及加工要求194.12 减速器的选型:204.13 机架的选择20五产品质量与环保21
2、5.1 投料过程中AES处理: 215.2 餐洗剂的要求:215.3 卫生与安全225.4 安全、环保24增稠剂等。4)测定溶液的pH值,加入pH调节剂,调节溶液的pH值 到设定范围。5)加NaCl调节粘度到规定值。加NaCl时现将其加入到少 量水中溶解,加入规定数量的大部分后,用剩余的溶液 进行微调,调节粘度后将产品冷却到室温,或规定粘度 时的温度。在生产前配制液体餐洗剂时应注意以下几点:(1)将脂肪醇聚氧乙烯酸硫酸钠缓慢加入水中进行溶解,绝 不要将水加入脂肪醇聚氧乙烯酸硫酸钠中,以免形成高 粘度凝脂。(2)在高温下脂肪醇聚氧乙烯酸硫酸钠易失去活性,所以整 个反应温度应控制在40左右,最高不
3、高于60C。但 短暂的高温有利于杀菌消毒,又可加速脂肪醇聚氧乙烯 酸硫酸钠的溶解,对脂肪醇聚氧乙烯酸硫酸钠活性的影 响不大,故本设计采用先将水加入至80,后停止加 热依次加入各种物料。(3)不同配方的液体沉降剂,其制备操作物料添加顺序也不 尽相同。(4)洗涤剂制备不当易发生离析或分层现象,特别是碱性助 剂含量高的更易如此。生产的主要工序:(1) 备料液体洗涤剂的原料很多,有的原料需溶化,有的需溶解或预 混。一般用高位槽计量,用量较多的液体物料用定量水输送,并计量水等原料。用天平或称称取固体物料,用量筒计量少 量液体物料。有些需要除机械杂质,所以是用去离子水。(2) 混合或乳化(3) 混合物料的
4、后处理a)过滤在包装前进行,以除去机械杂质,在制备过程中 进行以除去絮状物。b)均质经过乳化的液体其稳定性往往较差,如再经过均 质工艺,使孔滤半分散相中颗粒更细小,更均匀,则产 品更稳定。c)排气由于搅拌的作用和产品中表面活性剂的作用,有 大量气泡混合于成品中,气泡有不断冲向液面的作用 力,从而造成溶液的稳定性下降,包装计量不佳。一般 采用抽真空排气工艺,快速将液体中的气泡排出。d)老化产品制备后在罐中静置储存几小时,待其性能稳 定后再进行包装,此为老化。e)包装 正规生产使用灌装机包装流水线,小批量可用高 位手工灌装,液体洗涤剂的工艺流程相对简单。配料釜相关参数计算物料衡算日产量3. 51t
5、/d年产1000吨,每年工作300天,设投料损失为5%则:每天产量=1000/300/ (1-5%) =3. 51t/d加料:水2.7027 t/d磺酸0. 351 t/dNaOH0.0456 t/dAES0. 2106 t/d尼泊金丁酯0.0035 t/d尿素0.0702 t/dAE090. 0351 t/d65010.0878 t/d香料0.0070 t/dNaCl0.0070 t/d用于溶解AES1.4391 t/d用于溶解尿素0.1053 t/d用于溶解NaCl0.1053 t/dQ=154. 41kj/s加 热t = 30nlin/锅K=674kcal/m2Q=154. 41kj/s
6、加 热t = 30nlin/锅K=674kcal/m24.1 热量衡算m 水=1.4391义1()3 1,温度取20-80, Cp=4. 183 kj/kg . 取加热t=30min/锅Q=mtCp(t2-ti)=1439. 1X4. 183 X (80-20)=154.41 kj/sK=674kcal/m2,1. 3. 2传热面积Q=KAATmTmTmal-at2 = 43.28j ATln5ITm=43. 28查化工工艺设计手册得知:K=674kcal/m2 h =783. 86W/ m2 Q 154.41A = KATm = 783.86x43.28 = 4,5Sm4.3确定筒体直径和高
7、度取配料液的密度P =L05Xl()3kg/m3,反应釜的体积为:取装料系数n =0.6则配料釜实际设计体积为:V=W= 5.57m2pr 选取H/Dt=1.3,则,4V3)4x5.57%= H= 13.14X1,3 =1761mm筒体直径圆整到标准公称直径:取Dn = 1800mm标准椭圆形封头为:工艺要求传热 面积 A=4. 55m2P = 1. 05 X 103kg/m3 n =0. 6V=5. 57m3Dn = 1800mmDn = 1800mm2.5434h=450mmh()=40mmVh=0. 8652 mFh=3. 7383mH=1900mm查附录得曲面高度为h1=450mm,直
8、边高度为ho=4Omm,封头体3积Vh=0.8652m ,内表面积则筒体高度H筒=1.8498m圆整后筒体高度验算:H/D=1900/1800=l. 06 J即FA则加热套传热面积符合设计要求。H 夹二1000mmH()=900mmF=9. 7043m2+1.6 = 4.4743mmQ235-ACJ = 113MPaP=0. 33MPa0=0.8Ci=0. 6mmC2= 1. Omm6 夹设=4. 47mm确定夹套的材料和壁厚夹套选取Q235-A的材质,可以知道板厚在4. 516mll1,设计 温度在150时Q235-A的许用应力6了 =113“P”。因夹套带有安全阀,所以P=LlPa,则P=
9、0.33MPa,而内部 夹套无法探伤,故取=0.8。根据夹套的钢板厚度负偏差G=0.6mm,单面腐蚀余量Cz=l 0mm o夹套壁厚计算如下:查DN= 1900mm的标准椭圆形夹套封头的壁厚为:8 =10mm 或 12mm5夹封二10mm8 夹筒二lOmni5夹封二10mm8 夹筒二lOmni取 5 =10mm综合考虑标准钢板尺寸及封头标准,选取夹套的筒体和封头壁厚均为lOmmo确定内筒的材料和壁厚夹套选取Q235-A的材质,可以知道板厚在4. 516mm,设计Ci=0. 8mmC2=2mmCi=0. 8mmC2=2mm温度在150时Q235-A的许用应力。了 =H3MPoP=0. 33MPa
10、,而内部夹套无法探伤,故取=0.8。根据夹套的钢板厚度负偏差3=0. 8mm,单面腐蚀余量取0mm,贝lj C2=2. 0mm o筒体的设计厚度为_ PD _ 0.33 x 1,8 X103= 2o - P + C = 2 x 113 x 0.8 - 0.33+ 2,8=4.8914mm查标准钢板尺寸及DN= 1800mm标准封头尺寸,选筒体厚度为 lOmnio筒体的外压计算筒体的有效壁厚fe=10-0. 8-2=7. 2mm筒体的外径D筒夕产1800+20=1820mni筒体计算长度L=H2+l/3hi=1150mm系数L/D筒外=0.6318系数D筒外/ 6简二D简外/f0=252.78查
11、得系数A=0. 0006系数B=88许用外压力P=B/ (D 筒外/ 6 筒)=0. 3481MPa0. 3MPa因此可选筒体壁厚10mm,并取Ci=0. 8mm, C2=2mm同理取筒体下封头壁厚为10mm标准椭圆封头的外压计算当量球面半径:Ro=O. 9D筒封外二1638则筒体封头外径:Dw=1800+20=1820mm筒体封头有效厚度:fe封=10-2. 8=7. 2mm系数 A=0. 125/(Ro/ 6 筒封)二0. 000763查图可知:系数B=105许用夕卜力P=B/(D筒封外/ 5筒封)=0. 4615MPa0. 3MPa故取筒体下封头壁厚10mm符合设计要求,为了制造方便,6
12、 釜设=4. 89mmfe=7. 2mmD筒外 1820mmL= 1150mmA=0.0006B=88 P=0. 348IMP aRo= 1638mmfe 封=7. 2 mm A=0. 000763 系数B=105P=0. 4615MP a所以上封头和下封头的壁厚都设计为lOmmo4.7水压试验及其强度校核(1) 罐体水压试验由于。八。1故罐体水压试验压力Pti=1. 25p=l. 25Pc=0. 25Mpa夹套水压试验压力pT2=l. 25p=L 25Pc=0. 375Mpa材料屈服点应力 。s=240Mpa材料最大允许应力oT O,90as = 172,8MPa罐体圆筒应力Pri(D1 +
13、 f)QT1= -2?;-0.25x (1800+ 7.2)2x7.2= 31.375即0Tl aT夹套内压试验应力+ Q) %二2f.”0.375 x (1900+ 7.2)=2x7.2=49.67MPaPti=0. 25MpaPt2=0. 375Mpa。T W 172.8Mpa。tf31. 375Mpa0。72二49. 67Mpa即。T2 QT所以罐体及夹套水压试验强度足够故夹套在进行水压试验时,筒内需要充压才能保证筒体稳bHhihzc1emfp/n1001380580370370870717070W0. 47浆片厚度=6mmD=2160mmDi=1915mmD2= 1876mmDb= 1
14、856mmDi= 1853mm8 = 80mmH = 280mm法兰板材 Q235-A垫片宽度为22mm搅拌器直径 d=1730 n=50r/min浆片厚度5=6mm4.8 选择釜体法兰根据 Dn= 1800mm, P=0. 33MPa,由于 Pn不会超过 0. 6MPa,可 选用乙型平焊法兰,其尺寸为:D= 1960mmDi=1915nlmD2= 1876mmD3= 1856mmD4= 1853mm8 = 80mm H = 280mm连接螺栓为M24,共52个。法兰板材Q235-A,螺柱材料35,螺母Q235-A,垫片选用石 棉橡胶板,选用垫片宽度为22mm。4.9 选择搅拌器考虑配料釜的生
15、产工艺要求,选用框式搅拌器。搅拌器直径与槽内径之比:ch/D尸0.90.98即 di=16201764mm查标准框式搅拌器尺寸,选用d尸1730mm转速 n 下料整型处理热处理 端面加工三通盘头储存发运标记包装选用*成品检驳式:原材料1.4热压大小头生产工艺流程:油漆标识进行冶炼,位,/工、r l 士 士/_表面处理 /1 端值aXiV1.5中频推制弯管生产工艺流程求的热处理 状态。2)选用制作 管件材料的 表面,应无 缺陷、油脂、编号等均应 有追溯性记 录。2. 2下料2. 2. 1下料方法主要是 机械切割, 切割后应用 机械方法清 理切割面至 露出金属光 泽。2. 2. 2下料操作人员应
16、熟悉切割设 备的性能和 操作规范, 按规定画样、切割。切割时应根 据操作工技 能和设备不 同留一定的 切割量。下 料管材表面过多的锈迹、焊渣或其它异物。3)材料标志清楚、完整符合项目工程有关条款的技 术要求。4)原材料应有证明书,其检验项目应符合相关标准 的规定或订货要求。无标记、无批号、无质量证明书 或质量说明书项目不全的钢材不能使用。2.1. 2材料尺寸。制造管件选用管材应根据管件几何 尺寸及设计计算选择长度、外径、宽度及壁厚。2. 1.3材料的检验1)表面及尺寸检验:原材料的表面应平整、光滑、 厚度均匀,不得有超过标准要求的凹坑、重皮、裂纹、油污、腐蚀和其它污物。表面尺 寸检验、除锈后的
17、材料进行表面及尺寸检查。2)原材料应有证明书,其检验项目应符合相关标准 的规定或订货要求。无标记、无批号、无质量证 明书或质量说明书项目不全的钢材不能使用。3)材料按炉号进行化学分析,原材料的化学成分最 大百分含量应符合相应标准及本项目技术规格 书的要求4)原材料的力学性能应符合相应标准及本项目技 术规格书的要求5)对于复检不合格的原材料应予退回,不允许用于 管件制作。材料的追溯性标识清楚,在制造过程中,原材料的炉 号、批号以及所用材料部位及过程清理除锈后不允许有低熔点金属污染。不应有重皮、 裂纹等严重缺陷。2. 2. 3在下料后的坯料上将原材料上的标识内容进 行移植。2. 3管件成型2. 3
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