Барабанная сушильная установка

 
 
 

 
 

КП 240404.318.01.ПЗ 
 
 
 
 
 
 

2011 
 
 
 
 
 
 

  
 
 
 
 
 

Содержание 

Введение……………………………………………………………………….4                                                                                                       

1 Теоретическая  часть………………………………………………………..6                                                                                  

1. Теоретические основы сушки…………………………………………...6                                                                
2. Устройство и принцип действия барабанной сушилки…………….…8                           
3. Техника безопасности при эксплуатации сушилок…………………..10                              
4. Охрана окружающей среды……………………………………………11                                                                  

2 Расчётная часть…………………………………………………………....13                                                                                      

2.1 Материальный  баланс………………………………………………….13                                                                          

2. Тепловой расчет…………………………………………………………13                                                                                    
3. Конструктивный расчет………………………………………………...15                                                                        
4. Расчет допустимой скорости воздуха в барабане……………………16
5. Расчёт времени сушки…………………………………………………..18                                                                                                                                                                                                                                                                                                    

Заключение…………………………………………………………………..19                                                                                                 

Литература…………………………………………………………………..20                                                                                                   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

    Нефтеперерабатывающие производство характеризируется разнообразием технологических процессов в результате направленной деятельности человека. Аппараты - это технические объекты для осуществления технических процессов.

      Наука о процессах и аппаратах возникла на базе одной ведущих отраслей тяжелой индустрии - химической промышленности, объединяющий целый комплекс производств и методов переработки сырья и материалов. Технология производства самых разнообразных химических продуктов и материалов, в том числе переработка нефти и газа включает ряд однотипных физических и физико-химических процессов, характеризируемых общими закономерностями. Эти процессы в различных производствах производят в аналогичных по принципу действия машинах и аппаратах. Процессы и аппараты, общие для различных отраслей химической технологии, получили название основных процессов и аппаратов.

     Насосы и компрессоры, фильтры и центрифуги, теплообменники сушилки также относятся к числу основных аппаратов и машин, которые в разных сочетаниях составляют тепловое оборудование большинства химических производств.

     В течение пятидесяти лет наука о процессах и аппаратах непрерывно развивалась. Ее роль и значение в разработке на научных основах аппаратно-  технологического оформления химических производств, их интенсификация, а также в создании новых производств неизменно возрастали.

      Наглядным примером достижения науки о процессах и аппаратах является создание за последние годы высокопроизводительной аппаратуры с (кипящим) слоем зернистого материала, позволяющий интенсифицировать не только процессы, но и ряд других гетерогенных процессов (сушка, кристаллизация и другие).

      Химические аппараты и машины очень часто работают при больших скоростях рабочих сред, высоких давлениях, в широком диапазоне температур и в сильно агрессивных средах.

      Основные процессы химической технологии в настоящее время подразделяются на следующие группы:

1. Массообменные процессы, связанные с диффузионным переходом вещества (массы) из одной  фазы в другую (процессы массообмена).
2. Гидромеханические процессы.
3. Механические процессы.
4. Тепловые процессы.
5. Химические процессы.

      Сушка относится к массообменным процессам. Сушка- это  удаление  влаги из твердых и пастообразных материалов позволяет удешевить транспортировку, придать им необходимые свойства, а также уменьшить коррозию аппаратуры и трубопроводов при хранении или последующей обработке этих материалов.

  

      Влагу  можно удалять из материалов механическими способами (отжимом, отстаиванием, фильтрованием, центрифугированием). Однако более полное обезвоживание  достигается путём испарения влаги и отвода образующихся паров, то есть с помощью тепловой сушки.

      Этот процесс широко используется  в химической технологии, в том числе и нефтепереработке. Он часто является последней операцией на производстве, предшествующей выпуску готового продукта. При этом предварительное удаление влаги обычно осуществляется  более дешевыми способами, например, (фильтрованием), а окончательное - сушкой. В нефтепереработке сушка используется для улучшения качества технического углерода, и для осушки катализаторов и адсорбентов.                           
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   
 
 

        1 Теоретическая часть

        1.1 Теоретические основы сушки

      Сушка-это массообменный процесс удаления влаги из влажных материалов путём её испарения и отвода образовавшихся паров. Удаление влаги из твёрдых и пастообразных материалов позволяет удешевить их транспортировку, придать им необходимые свойства, например (улучшить растворимость красителей), а также уменьшить коррозию аппаратуры и трубопроводов при хранении или последующей обработке этих материалов.

      Влагу  можно удалять из материалов механическими способами (отжимом, отстаиванием, фильтрованием, центрифугированием). Однако более полное обезвоживание достигается путём испарения влаги и отвода образующихся паров, т.е. с помощью тепловой сушки.

      Этот процесс широко используется в химической технологии. Он часто является последней операцией на производстве, предшествующей выпуску готового продукта. При этом предварительное удаление влаги обычно осуществляется более дешёвыми механическими способами, например, фильтрованием, а окончательное сушкой.  Такой комбинированный способ удаления влаги позволяет повысить экономичность процесса.

      В химических производствах, как правило, применяется искусственная сушка материалов в специальных сушильных установках, так как естественная сушка на открытом воздухе - процесс слишком длительный.

       По всей физической сущности сушка является сложным диффузионным процессом, скорость которого определяется скоростью диффузии влаги из глубины высушиваемого материала в окружающую среду. Как будет показано ниже, удаление влаги при сушке сводится к перемещению тепла и вещества внутри материала и их переносу с поверхности материала в окружающую среду. Таким образом, процесс сушки является сочетанием связанных друг с другом процессов тепло - и массообмена (влагообмена).

      По способу подвода тепла к высушиваемому  материалу различают следующие виды сушки:

1. Конвективная сушка - путём непосредственного соприкосновения высушиваемого материала с сушильным агентом, в качестве которого обычно используют  нагретый воздух или топочные газы (как правило, в смеси с воздухом);
2. Контактная сушка - путём передачи тепла от теплоносителя к материалу через разделяющую их стенку;
3. Радиационная сушка – путём передачи инфракрасными лучами;
4. Диэлектрическая сушка - путём нагревания в поле токов высокой частоты;
5. Сублимационная сушка-сушка в замороженном состоянии при глубоком вакууме. По способу передачи этот вид сушки аналогичен контактной,  но своеобразие процесса заставляет сублимационную сушку выделять сушку в особую группу.

       При конвективной сушке сушильный агент передаёт материалу тепло и уносит влагу, испаряющуюся из материала за счёт этого тепла. Таким образом, сушильный агент играет роль-тепло и влагоносителя. При прочих методах сушки находящийся в контакте с материалом влажный газ (обычно воздух) используется для удаления испарившейся влаги, т. е. выполняет роль влагоносителя.

      Влажный газ является смесью сухого газа и водяного пара. В дальнейшем под влажным газом будет подразумеваться только влажный воздух отличающийся лишь количественно. Влажный воздух как влаго - и теплоноситель характеризируется следующими основными параметрами абсолютной и относительной влажностью, влагосодержанием и энтальпией (теплосодержанием).

      Если материал находится в контакте с влажным воздухом, то принципиально возможны два процесса:

1. сушка (десорбция влаги из материала)  при парциальном давлений пара над поверхностью материала р_м, превышающим его парциальное давление в воздухе или газе р_п,

2. увлажнение (сорбция влаги материалом) при р_{м <} р_п

      В процессе сушки давление р_м уменьшается и приближается к пределу р_м=р_п.

     При этом наступает состояние динамического равновесия, которому соответствует предельная влажность материала, называемая равновесной влажностью.

      Равновесная влажность зависит от парциального давления водяного пара над материалом р_п или пропорциональной ему величины относительной влажности воздуха и определяется опытным путём.

      Механизм процесса сушки в значительной степени определяется формой связи влаги с материалом: чем прочнее эта связь, тем труднее протекает процесс сушки. При сушке связь влаги с материалом нарушается.

       П.А. Ребиндором предложена следующая классификация форм связи влаги с материалом: химическая, физико-химическая и физико-механическая.

      Химически связанная  влага наиболее прочно соединена с материалом в определённых соотношениях и может быть удалена только при нагревании материала до высоких температур или в результате проведения химической реакции. Эта влага не может быть удалена из материала при сушке.

      В процессе сушки удаляется, как правило, только влага, связанная с материалом физико - химически и механически. Наиболее легко, может быть, удалена механически связанная влага, которая, в свою очередь, подразделяется на влагу макрокапилляров и микрокопилляров  (капилляров со средним радиусом приблизительно и меньше 10 см).

      Микрокапилляры заполняются влагой при непосредственном соприкосновении её с  материалом, в то время как в макрокапилляры влага поступает непосредственном соприкосновений, так и в результате поглощения её из окружающей среды. Влага макрокапилляров  свободно удаляется не только сушкой, но и механическими способами.            

      

  

  

     Физико-химическая связь объединяет два вида влаги, отличающихся прочностью связи с материалом: адсорбционно и осмотически связанную влагу. Первая прочно удерживается на поверхности и в порах материалов. Осмотически связанная влага, называемая влагой набухания, находится внутри клеток материала и удерживается осмотическими силами. Присутствие этих видов влаги особенно характерно для коллоидных материалов.