100TD 亚麻籽预榨饼浸出车间工艺设计

2012届毕业生 毕业设计说明书

题 目: 100T/D亚麻籽预榨饼浸出车间工艺设计

院系名称： 粮油食品学院 专业班级：食工F0808班 学生姓名： 曹富金 学 号：200848060909 指导教师： 张振山 教师职称： 讲师

2012年 5月15日

摘 要

亚麻籽含油达到42%左右，油中不饱和脂肪酸占其脂肪酸90%以上，其中，ω-3脂肪酸含量高达49%，比其它油用作物含量高7倍至50倍。所以，亚麻籽油具有预防冠心病、脑血管病、降低胆固醇、抗血栓、降血压、提高动脉系统柔性的功能，极具开发价值。

本设计采用浸出法从亚麻籽预榨饼中提取剩余油脂，并根据亚麻籽油不饱和脂肪酸含量高的特点，采用全负压蒸发工艺，减少亚麻籽油的氧化和降低反式脂肪酸的生成，并能有效去除亚麻籽中的毒性物质—氰苷，提高亚麻籽粕的使用范围。

关键词：亚麻籽 亚麻籽油 预榨浸出 氰苷 亚麻酸

Title The workshop design of 100 tons/day of flax seed by pre-press leaching Abstract

The oil in flax seed reaches about 42%, and the unsaturated fatty acid in fatty acids of the oil is more than 90%, among them, the ω—three fatty acid reaches as high as 49%, 7 to 50 times higher than other crops oil . So, flax seed oil has the functions of prevention of coronary heart disease, cerebrovascular disease, lower cholesterol levels, antithrombotic, falling blood pressure,and improving the function of the flexibility of artery system ,which has highly development value.

This design uses the leaching law to extract residual oil from pre-press flax seed bread. According to the characteristic that the unsaturated fatty acid contented is high in flax seed oil,evaporation is at the whole negative pressure to reduce flax seed oil oxidation and reduce trans fat formation.In addition,this method can effectively remove the toxic substances—cyanogen glycoside, and improve the scope of application of flax seed meal. Keywords Flax seed Flax seed oil Pre-press leaching Cyanogen glycoside Linolenic acid

目 录

1 绪论 ........................................................... １ 2 设计原则与依据 ................................................. ２ 2.1 设计原则 ..................................................... ２ 2.2 设计依据 ..................................................... ２ 3 工艺流程及工艺说明 ............................................. ２ 3.1 工艺流程 ..................................................... ２ 3.2 工艺说明 ..................................................... ３ 4 化工设计计算 ................................................... ６ 4.1 物料平衡计算 ................................................. ６ 4.2 热量平衡计算 ................................................. ９ 4.3 设备选型与计算 ............................................. １７ 4.3.6 其他设备的计算设计 ....................................... ６７ 4.4 设备清单（附录A、B） ....................................... ６８ 4.5 消耗指标 ................................................... ６８ 4.5.1蒸汽消耗 ................................................... ６８ 4.5.2. 冷却水消耗 ............................................... ６８ 4.5.3 电力消耗 .................................................. ６９ 4.5.4 溶剂消耗 .................................................. ６９ 5 结束语 ..................................................... ７０ 参考文献 ........................................................ ７２ 附录 A：设备一览表 .............................................. ７３ 附录 B：阀门一览表 ............................................ ７５６

1 绪论

工业用亚麻籽油。亚麻籽含油率为36%-45%。精炼后的油脂外观呈淡黄色、透明、液状，具亚麻籽固有的气味。相对密度0.926-0.6365，折光率1.4785-1.4840，碘值175以上，皂化物188-195，不皂化物1.5%以下，凝固点-25oC，粘度C2027.14-7.66，是典型的干性油，易发生氧化和聚合反应。可制造高档油漆、油墨、涂料等化工产品，市场需求量大，应用价值极高。

食用亚麻籽保健油及胶囊。亚麻籽油中脂肪酸平均相对分子质量为270-307，其

饱和脂肪酸占9%-11%，不饱和脂肪酸达80%以上， 油酸13%-29%， 亚油酸15%-30%， 亚麻酸40%-60%， 其中?亚麻酸在51%以上， 包括 EPA和DHA，具有很高的营养价值，可有效地补充人体必需脂肪酸， 有降低血脂和胆固醇、防治心肌梗塞和脑血栓、缓解脑动脉硬化和软化血管等作用。亚麻籽油是人体保健食用油。国外作为保健品的历史久远，亚麻籽保健食用油在一些国家的餐桌上成为极品。

亚麻籽蛋白粉。 亚麻籽含有25%的蛋白，属于麻仁球蛋白，蛋白中含有18种氨基酸、VA、VE、VB以及微量元素，具有很高的营养价值。亚麻籽蛋白吸水性强，与水的结合比为1：6，乳化性好，对产品游离的不饱和脂肪酸有较强的吸附力；组织性能好，能充分提高产品的切片性和弹性；增香性好，有亚麻籽清淡的香味；有效防止淀粉返生，是食品加工的优质原料或添加剂。未经提纯加工的粗蛋白粉，被大量用作奶牛饲料和鱼饲料，对促进奶牛产奶和鱼类的繁衍生长都具有非常好的效果，也有庞大的市场空间。

本次设计内容100吨/日亚麻籽预榨饼浸出车间工艺设计，采用预榨饼浸出法，该工艺仍是当前应用比较成熟、工业化生产比较广泛的制油工艺。这种方法是将传统预处理后的亚麻饼置于浸出器中用溶剂浸提，使油脂溶于有机溶剂中，而后再加热蒸发溶剂获得纯亚麻籽油及亚麻籽粕。油脂的浸出遵循斐克定律。此法制油生产效率高、粕残油率低，但有机溶剂的存在使生产的安全性较差。此外，油脂风味在精炼过程中损失大，湿粕在高温脱溶的过程中变性较大。常规的预榨浸出与直接浸出制得的油品质差别不大。预榨浸出是传统的制取油脂的工艺，但本次采用了先进的工艺技术即混合油全负压蒸发，石蜡尾气回收，高效节能的湿粕蒸脱工艺，湿粕低温脱溶技术，高效可靠的混合油净化工艺来提高生产效率，增加产值。

１

2 设计原则与依据

2.1 设计原则

（1）尽可能采纳当今国内外比较成熟的新工艺、新技术、新材料、新设备，使操作机械化、过程连续化。

（2）充分利用原料，保证产品质量，提高产品得率。

（3）采用先进工艺指标，缩短工艺流程，减少输送设备与管道，循环利用。 （4）考虑到生产的突发性和调度的许可性，估计生产中可能发生的故障，保留余量；配备完善的控制仪表和安全设施。

（5）改善工作条件，保护环境，节省能源。

2.2 设计依据

2.2.1 原料指标

亚麻籽预榨饼水分6%～8%，温度50℃～60℃，含油15%左右，容重550kg/m3。浸出溶剂为工业己烷。 2.2.2 指标要求

亚麻籽浸出毛油，符合国家标准GB 8235-2008中亚麻籽浸出毛油指标要求； 亚麻籽粕，残油≤1%，水分≤11%，残溶≤0.07%，温度不高于室温10℃，适合于饲料；

溶剂损耗≤2kg/t料，蒸汽消耗220kg/t料，电耗10度/t料 2.2.3 公用工程供应条件

公用工程 要求条件 要求用量 a. 加热蒸汽 160℃，0.6MPa

b. 循环水进口温度24℃—25℃，出口温度29℃ c. 电压380V

3 工艺流程及工艺说明

3.1 工艺流程

２

预榨饼→进料刮板→进料绞龙→浸出器→→→悬液分离器 ↓湿粕 ↓混合油 粕库←DTDC蒸脱机 混合油暂存罐 ↓

分水箱←蒸发冷凝器 湿粕捕集器 分水箱

↑溶剂气 ↓混合气 ↑冷凝液 第二长管蒸发器←油油换热器←第一长管蒸发器→蒸发冷凝器

↓ ↓ ↑抽真空

分水箱 汽提塔→换热器→毛油冷却器 节能器 蒸汽喷射泵 ↑冷凝液 ↓溶剂气 ↓ ↓未凝气 汽提冷凝器←蒸汽喷射泵 浸出毛油 蒸脱冷凝器

冷凝液 水 蒸汽

所有自由气体→最后冷凝器 → 分水箱 → 蒸煮罐 → 最后冷凝器 尾气 ↓自由气 ↓溶剂 ↓ 排空←阻火器←风机 ← 石蜡回收装置 溶剂周转罐 废水

溶剂气↓ ↓分水箱

分水箱←浸出器←溶剂预热器 水封池

3.2 工艺说明

主要四个阶段：浸出取油、湿粕蒸脱、混合油处理、溶剂回收。 浸出取油阶段：

预榨饼进入环形浸出器后采用逆流萃取的方法，就是用较高浓度的混合油萃取油料，再用稍低浓度的混合油萃取经第一次萃取后的油料，用浓度逐渐降低的不同浓度的溶剂逐次萃取油料，最后再用新鲜溶剂萃取，将粕残油降至1%以下。混合油经旋液分离器后进入混合油罐进行物理沉降分离。湿粕通过刮板输送机送入蒸脱机。

预榨饼出榨机的温度高，输送到浸出车间也在80℃以上，易引起浸出器溶剂汽化，使溶剂量不足。所以，在输送过程中要降温。预榨饼入浸出器温度50℃～60℃，由于预榨饼的粉末度大，渗透性差，浸出器选用平转浸出器可以有效的降低混合油中的粉末含量。由于预榨饼含油15%，所以应增加混合油的循环量，适当增加新鲜溶剂的喷淋量，混合油的浓度不得超过25%～28%，以免浓度过高影响残油。在生产中经常观察料层渗透的情况，一般料层高度为2～3m，浸出时间为90～120分钟，浸出温度50℃～55℃。由于混合油中粉末度相对较高，平转浸出器内浓混合油的引出应从第二个油斗抽出，并对逆流喷淋作一些调整，以减少混合油的粕末含量。另外，

３

延长沥干时间，减少湿粕含溶量，浸出后湿粕含溶剂30%以下，混合油浓度为20%～28%。本次设计采用工业己烷为溶剂，工业己烷主要化学组成是己烷（96%～98%）。其沸点范围为66℃～69℃。其选择性更好；工业己烷的沸点范围小，容易回收，浸出生产中的溶剂消耗小；生产工艺条件比较一致，有利于产品质量的提高。 湿粕蒸脱阶段：

由浸出器来的含25%左右溶剂的湿粕经由湿粕刮板进入DTDC进料绞龙后落入脱溶盘上，经过预热、脱溶、蒸脱、干燥和冷却几个阶段后，由出粕刮板送入粕库打包。从DTDC蒸脱机顶部出来的混合气体净化捕集粕末后则进入第一长管蒸发器作为其加热热源。

本次设计采用DTDC蒸脱机，该设备一般为9～10层，最上面1～3层为预热层；4～6层为透气层；底7层为直接蒸汽蒸脱层，8～10层为热风干燥和冷风冷却层。浸出后的湿粕由进料口进入预热层，预热层的作用是对湿粕预加热并脱除少量溶剂，以防止蒸汽遇到冷的湿粕造成湿粕的结球现象。经过预热后的粕落入自蒸层透汽层，与下层蒸出的溶剂气和水蒸汽的混合气体直接接触，利用混合蒸汽的余热对湿粕进行加热，同时也利用透汽层底夹层中的间接蒸汽进行加热。为了充分发挥这种自蒸效果，透汽层设置三层。混合气体通过在自蒸层与粕换热后，其温度从100℃降至排出蒸脱机时的68℃～70℃，而粕温则从60℃升至80℃以上，粕含溶降低30％左右。自蒸层的作用是利用混合蒸汽的余热对湿粕进行预脱溶。经预热脱溶的湿粕进入脱溶层，在这层的底夹层上有大量直径为3mm的小孔，直接蒸汽通过这些小孔喷入粕中脱除溶剂。为防止蒸脱出混合气体从料口逸至下层，同时也防止下层的热风进入本层，这层的下料口采用封闭阀或封闭螺旋进行料封。经过这一层后粕中的溶剂被脱除干净，但水分也增加很多，高时可达18％左右，温度也上升到100℃左右。脱溶后的粕进入烘烤层，这一层的作用是防止湿粕脱溶不彻底而进一步脱溶，还可以对粕升温以利于下层的热风干燥，同时对改善粕的色泽和风味也有利，热风层是通过底部的夹层，将热风吹入料层之中。热风也是通过风机将空气吹进加热器中，用饱和蒸汽加热空气，使空气的温度达到85℃～90℃，这样温度的热风在热风层中将粕的水分脱除，在脱除粕水分的同时粕的温度也降至50℃～60℃。干燥后的粕再进入冷风层，在这层中由风机吹入的室温空气通过料层，将粕温降至安全储藏温度

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40℃。经蒸脱、干燥、冷却处理后的成品粕残溶为0.07%以下，粕含水12%以下，出粕温度为40℃左右。 混合油处理阶段：

来自浸出器的混合油经旋液分离器离心分离后进入混合油罐进一步沉降分离，静置后的混合油经玻璃转子流量计计量后，由离心泵泵入一蒸管程，壳程用DTDC蒸脱机顶部出来的混合气体、蒸发和冷凝系统的两个蒸汽喷射泵的工作蒸汽作为加热热源，从而分离油和溶剂。经第一长管蒸发器后混合油浓度升高到70％～75％，混合油蒸发温度为50℃～55℃，然后经过油油换热器与从汽提塔出来的浸出毛油进行换热，使混合油的温度升高至80℃左右，再通过第二长管蒸发器，混合油的浓度升高到90％～95％，壳程用间接蒸汽加热，蒸汽的量通过出口的油温进行自控，闪发箱的液位通过液位计进行自控并设有报警装置。然后再进入层碟式汽提塔与汽提塔下部喷入的直接蒸汽进行逆流汽提后得到浸出毛油。浸出毛油经过毛油冷却器冷却至40℃左右送入精炼车间进行精炼。一蒸和二蒸均采用较低的真空度60kPa，汽提塔则采用较高的真空度80MPa。这种工艺对于充分节能，保证生产运行的稳定，保证脱溶效果和毛油质量以及整个浸出生产溶剂损耗的降低都是非常有利的。所得浸出毛油水分及挥发物≤0.20%，不溶性杂质≤0.20%，酸值≤4.0mg/g，过氧化值≤7.5mmol/kg，溶剂残留量≤100mg/kg。

混合油含粉末多，为保证蒸发器不被污染，要经多级清理。负压蒸发的温度基本不变，但因蒸脱机出来的二次蒸汽量远大于负压蒸发所需要的热能，所以要分流出一部分二次蒸汽，以达到操作过程中热量的平衡，在蒸发器的进汽管上装有调节阀和旁路管，直接引入冷凝器。从第一、第二蒸发器出来的溶剂气体由总管导入蒸发冷凝器内，蒸发冷凝器设计稍大些，使冷凝液降低到35℃左右，同时冷凝水的温度应尽量在24℃以下来保证蒸发器及汽提塔内的真空度。 溶剂回收工序：

从一蒸和二蒸出来的溶剂气体进入冷凝器冷凝至35℃～40℃，用泵打到节能器中与从一蒸壳程出来的未冷凝蒸汽进行热交换，使其中的溶剂蒸汽被冷凝，而溶剂温度得到相应提高，实现了节能目的。从节能器出来的未冷凝气体再经过蒸脱冷凝器进一步冷凝，从浸出器出来的溶剂气体进入浸出冷凝器进行冷凝，从各个系统来

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的未冷凝气体进入自由气体平衡罐，然后进入最后冷凝器进行冷凝。所有的冷凝液均进入分水箱进行分水，分出的溶剂回到溶剂周转库内继续循环使用。最后冷凝器出来的未冷凝气体进入尾气回收系统，进行最后的回收。另外，定期从分水器底部排出的废水送入蒸煮罐中被加热至90℃～95℃，并经直接蒸汽的汽提作用，使其中的溶剂蒸发汽化并引入冷凝器冷凝回收。蒸煮后的废水则从出水管排入水封池。 溶剂回收阶段：

尾气回收用石蜡吸收系统。吸收溶剂后的富油收集在吸收塔底部的塔釜中，经富油泵泵入热交换器，与来自解析塔的贫油进行热交换,热交换后达到70℃～80℃左右，再经过富油加热器加110℃～120℃后进入解析塔。解析塔的外部用间接蒸汽加热，富油由解析塔顶部喷入或经液体分布器分布后，与从塔底喷入的直接蒸汽在填料段逆向接触汽提；富油中的溶剂几乎全部被直接蒸汽解析出来,得到的水蒸汽和溶剂混合气体，从解析塔顶部经捕集器捕集后进入最后冷凝器冷凝冷却，冷凝液通过分水箱分离。尾气从吸收塔顶部由尾气风机经阻火器后排空，解吸塔顶部气体进入蒸脱冷凝器进行冷凝。尾气含溶0.02kg/m3。

4 化工设计计算

4.1 物料平衡计算

4.1.1 浸出取油工序 （1）工艺参数

处理量：4166.67kg/h 预榨饼含水：取8% 预榨饼含油：15% 溶剂温度: 取55℃ 预榨饼温度：取55℃ 湿粕含溶：取25% 预榨饼容重：550kg/m3 成品粕残油：1% 粕残溶：0.07% （2）物料平衡图

新鲜溶剂

↓

预榨饼→浸出器→混合油 ↓

湿粕

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（3）物料衡算

进料量：N1=100T/D=4166.67kg/h

预榨饼含油：O1=N1×15%=625.00kg/h 预榨饼含水：F1=N1×8%=333.33kg/h

预榨饼中干物质：K1=N1－(O1＋F1)=3208.34kg/h 湿粕含水：F2= F1=333.33kg/h

湿粕含油量即成品粕含油量O2 湿粕含溶量m1 成品粕残溶量m4 成品粕含水F3 成品粕含油：

O2=1% ①

O2＋K1＋m4＋F3m1=25% ②

K1?F2?O2?m1湿粕含溶剂：

成品粕残溶：

m4?0.07% ③

O2＋K1＋m4＋F3F3=11% ④

O＋K＋m＋F143 2成品粕含水：

综合得O2=37.62kg/h m1=1226.43kg/h 湿粕重量：E1=K1＋F2＋O2＋m1=4905.72kg/h 混合油含油：O3=O1－O2=587.38kg/h 设溶剂比为 0.8:1

总溶剂量：m总=N1×0.8=3333.34kg/h 据经验，溶剂蒸汽量按浸出器中溶剂3%计算 m2=m总×3%=100.00kg/h

混合油含溶剂：m3=m总－m1－m2=2006.91kg/h 混合油总量：O混=O3＋m3=2594.29kg/h 混合油浓度：O3/O混 =22.64% 4.1.2 混合油处理工序 （1）工艺参数

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一蒸混合油浓度：70% 二蒸混合油浓度：95% 汽提混合油浓度：99.99% （2）物料平衡图

混合油→第一长管蒸发器→第二长管蒸发器→汽提塔→毛油 ↓ ↓ ↓ 溶剂 溶剂 溶剂 （3）物料衡算

a.第一长管蒸发器

进料：一蒸进料量：O4=O混=2594.29kg/h 出料：一蒸混合油量：O5=O3/70%=839.11kg/h

一蒸混合油含溶剂：m5=839.11×30%=251.73kg/h 一蒸溶剂蒸发量：m8=2594.29－839.11=1755.18kg/h b.第二长管蒸发器

进料：二蒸进料量：O5=839.11kg/h 出料：二蒸混合油量：O6=

O3?618.29kg/h 95% 二蒸混合油含溶剂：m6=618.29×5%=30.91kg/h 二蒸溶剂蒸发量：m9=839.11-618.29=220.82kg/h

c.汽提塔

进料：汽提塔进料量：O6=618.29kg/h 出料：毛油量：O7=

O3?587.44kg/h

99.99% 毛油残溶：m7=587.44×0.01%=0.059kg/h

汽提塔溶剂蒸发量：m10=618.29－587.44=30.85kg/h 4.1.3 湿粕处理工序 （1）工艺参数

成品粕残溶：0.07% 成品粕含水：11% （2）物料平衡图

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湿粕→DTDC蒸脱机→成品粕

↓ 溶剂

（3）物料衡算

进料：湿粕量：E1=4905.72kg/h 出料：成品粕残溶量m4 成品粕含水F3

m4O?0.07% 2＋K1＋m4＋F3F3O=11% 2＋K1＋m4＋F3解方程(1) (2)得 m4=2.56kg/h F3=401.50kg/h 成品粕含量：E2=O2＋K1＋m4＋F3=3650.02kg/h 溶剂蒸发量：m7=m1－m4=1226.43－2.56=1223.87kg/h

4.2 热量平衡计算

4.2.1 浸出取油工序 （1）工艺参数

干物质比热容：0.5kcal/kg·℃

溶剂比热容：0.471＋0.00095×tm kcal/kg·℃ 油脂比热容：0.465＋0.0007×tm kcal/kg·℃

水比热容：1.0 kcal/kg·℃ 浸出温度：55℃ 浸出时间：90min 溶剂温度：55℃ 预榨饼温度：55℃ （2）热量计算 a.输入热量

① 预榨饼中干物质带入热量Q1

Q1=K1c1t1=3208.34×0.5×55=88229.35kcal/h ② 预榨饼中油带入热量Q2

55℃时，c2=0.465＋0.0007×55=0.5035kcal/ kg·℃

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(1) (2)

Q2=O1c2t1=625.00×0.5035×55= 17307.81kcal/h ③ 预榨饼中水带入热量Q3

Q3=F1c3t1=333.33×1.0×55=18333.15kcal/h ④ 新鲜溶剂带入热量Q4

55℃时，c4=0.471＋0.00095×55=0.523kcal/ kg·℃ Q4=m总c4t2=3333.34×0.523×55=95883.53kcal/h 带入热量合计

Q入=Q1＋Q2＋Q3＋Q4=219753.84kcal/h b.输出热量 t为湿粕温度

① 湿粕中干物质带出热量Q5 Q5=K1c1t=3208.34×0.5×t=1604.17t ② 油带出热量Q6

Q6=O1c2t=625.00×(0.465+0.0007t)×t ③ 溶剂带出热量Q7

Q7=m总c4tm=3333.34×(0.471+0.00095t)×t ④ 湿粕中水带出热量Q8

Q8=F1c3t=333.33×1.0×t=333.33t ⑤ 挥发的溶剂气体带出的热量Q9 溶剂挥发量为：100kg/h

55℃时溶剂的汽化潜热为100kcal/kg Q9=300×100=10000kcal/h ⑥设备热量损失按3%计算Q10

Q10=Q入×3%=3%×219753.84=6592.62kcal/h 带出热量合计：

Q出= Q5＋Q6＋Q7＋Q8＋Q9＋Q10 由Q入= Q出，得t=51.02℃

4.2.2 湿粕脱溶工序

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DTDC蒸脱机蒸脱层混合气体出口温度80℃ 蒸脱机工作分为四个阶段：

间接蒸汽加热阶段(粕温从51℃→81℃) 直接蒸汽加热阶段(粕温从81℃→100℃)

热风干燥阶段(粕温从100℃→60℃，水分含量下降至11%以下) 冷风冷却阶段(粕温从60℃→40℃) 溶剂比热容：0.471＋0.00095×tm kcal/kg·℃ 溶剂汽化热：76kcal/kg

油脂比热容：0.465＋0.0007×tm kcal/kg·℃ 间接蒸汽用0.4MPa蒸汽的汽化热：510.87 kcal/kg （1）预脱层热量计算

① 干固形物升温所需热量

Q干=m干c干?t= 3208.34×0.5×(81－51)=48125.1kcal/h ② 油脂升温所需热量 Q油=m油c油?t=37.62×

0.5217＋0.5007×(81－51)=576.94kcal/h

2③ 湿粕中的水升温所需热量

Q水=m水c水?t=333.33×1×(81－51)=9999.9kcal/h ④ 溶剂从51℃升至81℃及部分溶剂汽化所需热量 设在预脱层溶剂降低30% Q溶=m溶c溶?t + m溶，r溶=1226.43××76 =47599.89kcal/h 吸收热量总计

Q预脱=Q干＋Q油＋Q水＋Q溶=48125.1＋576.94＋9999.9＋47599.89 =106301.83kcal/h 则：所需消耗的间接蒸汽量G1(按总传热的3%计算热损失)

G1=

106301.83Q脱==214.52kg/h

?1-3%?×r?1-3%?×510.870.5480＋0.51945×(81－51)+1226.43×30%

2（2）蒸脱层热量计算

直接蒸汽用量G2，直接蒸汽由两部分组成：一部分用于加热脱溶；另一部分则未被冷凝下来与溶剂蒸汽构成混合蒸汽。

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a.加热物料所用蒸汽量的计算

① 干固形物升温所需热量

Q干=m干c干?t=3208.34×0.5×(100－81) =30479.23kcal/h ② 油脂升温所需热量 Q油=m油c油?t=37.62×

0.535＋0.5217×(100－81)=377.65kcal/h

2③ 湿粕中的水升温所需热量

Q水=m水c水?t=333.33×1×(100－81)=6333.27 kcal/h ④ 溶剂气体升温及溶剂汽化所需热量 Q溶=m溶c溶?t+＋m溶，r溶=1226.43×70%××70%×76=74331.59kcal/h 吸收热量总计

Q蒸脱= Q干＋Q油＋Q水＋Q溶=30479.23＋377.65＋6333.27＋74331.59

=111521.74kcal/h

140℃时过热直接蒸汽变为100℃的水，140℃过热直接蒸汽的焓I1=660 kcal/h， 100℃水的焓I2=100.02 kcal/h 则：加热物料所用蒸汽量G?2

0.566＋0.5480×(100－81)+1226.43

2G?2=

Q脱溶111521.74==199.15kg/h r660-100.02b.未冷凝蒸汽量的计算

?被溶剂蒸汽饱和而未被冷凝下来的蒸汽量G?2(不计空气)

?G?2=

P1m11××M7× P0m0?P1——80℃水蒸汽分压(355.1mmHg) P2——80℃溶剂蒸汽分压(1082.24mmHg) m1——水蒸汽分子量(18)

m0——溶剂分子量(86以工业己烷计) m7——蒸脱溶剂量(1223.87kg) φ——饱和系数(取0.6)

１２

?G?2=

355.1181??1223.87?=104.08kg/h

1082.24860.6?? G2=G?2＋G2=199.15＋104.08=303.23kg/h

（3）干燥层热量计算 ① 干固形物降温所放出热量

Q干=m干c干?t=3208.34×0.5×(100－60)=64166.8kcal/h ② 油脂降温所放出热量 Q油=m油c油?t=37.62×

0.535＋0.507×(100－60)=784.00kcal/h

2③ 成品粕中的水降温所放出热量

Q水=m水c水?t=401.50×1.0×(100－60)=16060kcal/h ④ 残留溶剂降温所放出热量 Q溶=m溶c溶?t =2.56×释放热量总计：

Q放= Q干＋Q油＋Q水＋ Q溶=64166.8＋784.00＋16060＋56.01 =81066.81kcal/h

需蒸发的水量：W=333.33+199.15-401.50=130.98kg/h 100℃时水的汽化热为539.4kcal/kg 蒸发所需要的热量：

=W×r水=130.98×539.4=70650.61kcal/h Q?水热风带走的热量:

Q热=Q干燥－Q?=81066.81－70650.61=10416.2kcal/h 水温度（℃） T0 空气参数 T1 T2 T3 20.0 95.0 60.0 35.0 湿度（kg/kg） H0 H1 H2 H3 0.010 0.010 0.024 0.010 焓（kcal/kg） I0 I1 I2 I3 11.46 28.90 28.90 14.57 0.566＋0.528×(100－60)=56.01kcal/h

2所需绝干空气量: L1=W/(H2-H1)= 130.98/(0.024-0.010)=9355.71kg/h 所需新鲜空气总量：L= L1×(1+H0）=9355.71×(1+0.01)=9449.27kg/h

１３

干燥层所需的新鲜空气量：

新鲜空气的参数ρ=1.205kg/m3，则冷风进风量：L冷=

冷却层热量计①干固形物冷却所释放热量

Q干=m干c干?t=3208.34×0.5×(60－40)=32083.4kcal/h ② 油脂冷却所释放热量 Q油=m油c油?t=37.62×

L9449.27==7841.72m3/h ?1.2050.507＋0.493×(60－40)=376.2kcal/h

2③ 成品粕中的水冷却所释放热量

Q水=m水c水?t=401.50×1×(60－40) =8030.00kcal/h ④ 残留溶剂冷却所释放热量

0.528＋0.509Q溶=m溶c溶?t =2.56××(60－40) =26.55kcal/h

2释放热量总计：

Q冷却= Q干＋Q油＋Q水＋Q溶=32083.4＋376.2＋8030.00＋26.55

= 40516.15kcal/h

冷却介质采用冷风，冷风参数如上表：

Q放40516.15则冷风进风量：L冷===10811.37kcal/h

ΔI×ρ2?14.57－11.46??1.2054.2.3 混合油处理工序 混合油蒸发参数状态：

类型 浓度(%) 总重(kg/h) 油重（kg/h） 溶剂重（kg/h） 溶剂蒸发量（kg/h 4.2.3.1 第一长管蒸发器

混合油进口温度 t1=50℃，出口温度t2=60℃，真空度为60kPa

一蒸前 22.64 2594.29 587.38 2006.91 1755.18 一蒸后 70 839.11 587.38 251.73 二蒸后 95 618.29 587.38 30.91 220.82 汽提后 99.99 587.44 587.38 0.06 30.85 １４

混合油中的油平均比热容c油=0.5035kcal/(kg·℃) 混合油中溶剂平均比热容c溶=0.5233kcal/(kg·℃) 来自真空喷射泵的蒸汽暂不考虑

混合X溶=

M7m01223.8786= =0.711 'M7m0＋G'2m11223.8786＋104.081880℃时，r水=551kcal/kg r溶=75kcal/kg

rm=X溶r溶＋X水r水=0.711×75＋(1－0.678)×551=230.75kcal/kg 混合油料液比热

c混=c溶(1－X0)＋c油X0=0.52×(1－0.2238)＋0.4965×0.2238=0.5189kcal/（kg·℃） 溶剂在0.06MPa(真空度)下的汽化潜热r溶=75kcal/kg

Q一蒸=m混c混?t ＋m，溶r溶=2594.29×0.5189×(60－50)＋1755.18×75

=145100.27kcal/h

则：加热所需蒸汽的消耗量为G3

G3=

Q一蒸145100.27==635.65kg/h<(1223.87＋104.08)kg/h r228.27显然，来自蒸脱机的溶剂－水蒸汽混合气体，足够加热一蒸所需热量，剩余部分经过节能器和DTDC冷凝器冷却。 4.2.3.2 第二长管蒸发器

混合油进口温度 t1=80℃，出口温度t2=105℃，真空度为60kPa 混合油中油平均比热容C油=0.5298 kcal/（kg·℃） 混合油中溶剂平均比热容C溶=0.5589 kcal/（kg·℃） 120℃饱和水蒸气的焓I1=647kcal/kg 120℃水蒸气冷凝液的焓I2=120.3kcal/kg （1）二蒸热量计算：

① 混合油中油的升温所需的热量Q油

Q油=m油c油?t =587.38×0.5298×(105-80)=7779.85kcal/h ② 混合油中溶剂升温及汽化所需的热量Q溶

Q溶=m溶c溶?t＋m溶r溶=251.73×0.5589×(105－80)＋220.82×75 =20078.80kcal/h

Q二蒸=Q溶+Q油=27858.65kcal/h

１５

3热损失Q○

损

(按需要量的5%计算)：

Q损=5%Q二蒸=5%×27858.65=1392.93kcal/h 4 间接蒸汽需要提供的总热量Q○

总

Q总= Q损+Q溶+Q油=29251.58kcal/h 则：加热所需的间接蒸消耗量汽量为G4

G4?Q总（I1-I2)= 29251.58（647-120.3）=55.54kg/h 4.2.3.3 汽提塔

混合油进口温度t1=105℃，出口温度t2=110℃，真空度80kPa 混合油中油平均热容c油=0.5403kcal/kg·℃ 混合油中溶剂平均热容c溶=0.5731kcal/kg·℃ 汽提的热量计算

① 混合油中油升温所需的热量Q1

Q1= m油c油?t =587.38×0.5403×(110-105)=1586.81kcal/h ② 混合油中溶剂升温及汽化所需的热量Q2

Q2= m溶c溶?t +m’溶r溶=30.91×0.5731×(110－105)＋30.85×75 =2402.32kcal/h

Q汽提= Q1+Q2=3989.13kcal/h ③ 喷入直接水蒸汽的热量Q3

直接蒸汽的量根据经验值取混合油量的6%，则水蒸汽的质量G4 G4=618.29×6%=37.10kg/h

120℃饱和水蒸汽的焓I1=647kcal/kg 110℃时，过热蒸汽的焓为I2=643.0kcal/kg

Q3= G4×(I1-I2)=37.10×（647-643.0）=148.40kcal/h 4 热损失Q4 (按需要量的5%计算) ○

Q4= Q汽提×5%=199.46kcal/h Q总= Q1+Q2+Q4-Q3=4040.19kcal/h 5设间接蒸汽量为G5 ○

0.6MPa,160℃时，饱和水蒸汽的焓I1=658.7kcal/kg

１６

120℃时，冷凝水的焓为I2=120.3kcal/kg

G5= Q总/(I1-I2)= 4040.19/(658.7-120.3)=7.50kg/h 4.2.3.5 新鲜溶剂预热系统

冷溶剂的温度t1=35℃，热溶剂的温度t2=55℃ 溶剂的平均比热c溶=0.5138kcal/kg·℃ 140kPa蒸汽的汽化热r=533.78kcal/kg 管程放出热量的计算

① 加热溶剂需要的热量Q1：

Q1= m溶c溶?t=3333.34×0.5138×(55-35)=34253.40kcak/h 2 热损失Q2 (按需要量的5%计算) ○

Q2= 5%× Q1=5%×34253.40=1712.67kcal/h Q总= Q1+Q2=35966.07kcal/h 3 所需间接蒸汽量G6： ○

140kPa蒸汽的汽化热r=533.78kcal/kg 则：G6= Q总/r=35966.07/533.78=67.38kg/h

4.3 设备选型与计算

4.3.1 浸出取油工序 4.3.1.1 浸出器进料刮板 （1）进料刮板设计计算

Q=3600Bhυγη（t/h） Q—埋刮板输送机的生产率(t/h) B—料槽有效宽度(m)

h—物料层高度，即料槽有效高度(m)。一般情况下水平输送取h=B，垂直输送h≤B υ—刮板链条平均运动速度(m/s) γ—输送物料的容重 η—输送效率

刮板输送料坯量：Q=4166.67kg/h=4.17t/h

γ=550 kg/m3=0.55 t/m3

１７

由于水平输送则h=B

根据《粮食输送机械与应用》取υ=0.2m/s，η=0.8

Q=3600×h×B×0.6×0.8×0.2=4.17 得B=h=110 取B=120，h=120

选型：MS12 东台市福运达机械制造有限公司 （2）配用电机选型 电机功率的计算：

SnυN电=K

1000ηK—电动机安全储备系数，K=1.1～1.3，取K=1.2 η—机械传动效率，η=0.8～0.9，取η=0.9 υ—刮板链条的平均速度(m/s)，取υ=0.2m/s Sn—最大张力点张力(N)

Sn= [1.1(qfw＋2.1q0μ)L]g＋S0 q—物料的线载荷，q=

Q4.17==5.79m 3.6υ3.6×0.2fw—物料与机槽摩擦系数，取fw =0.5 q0—单位长度刮板链条质量，取q0=23.24kg/m μ—链条与机壳摩擦系数μ=0.1 L—输送长度(m)，L=20m g—重力加速度，g=9.8m/s2 S0—初张力，S0=980N

Sn=[1.1×(5.79＋2.1×23.24×0.1) ×20] ×9.8＋980=3280.54N N电=KSnυ3280.54×0.2=1.2×=0.87kw 1000η1000×0.9电机选型：YB802-2

型号 YB90S-2

额定功率(kw)

1.1

额定电流(A)

2.5

１８

额定转速(r/min)

2750

效率(%) 68

4.3.1.2 浸出器进料封闭绞龙 （1）浸出器进料封闭绞龙设计计算

预轧饼进料量：Q=4166.67kg/h=4.17t/h 预轧饼容重：r=550kg/m3=0.55t/ m3 螺旋直径：D>

2.5Q4.17=2.5=0.1951mm

47bAψγ0β0K147×0.8×40×0.30×0.55×1×1取D=200mm，s=0.8D=160mm

螺旋转速：n=取n=85r/min

A40验算，nmax===89.44r/min

D0.200Q47D2s??0?0K1=

4.17=84.01r/min

47×0.2002×0.160×0.30×0.55×1×1验算结果n< nmax，可以满足要求。

效率：??Q4.17==0.30

47D2sn?0?0K147?0.2002?0.160?85?0.55?1?1计算所得装满系数在《粮食输送机械与应用》所列推荐值范围内，因此以上所得数据均是合理的。

选型：LS200 江苏华粮机械有限公司 （2）配用电机选型 电机功率的计算

N轴=

Q(L平ω0±H) 367N轴η总

N电= kN轴—水平螺旋输送机所需轴功率(kW) N电—水平螺旋输送机所需电机功率(kW) Q—生产率(t/h)

L平—输送机水平投影长度(m)，L平=2m H—倾斜物料输送时的提升高度(m)，H=0 ω0—物料的总阻力系数，ω0=1.2 k—功率储备系数，k=1.4

１９

η总—传动装置的总效率，取0.92 N轴=

Q4.17×2×1.2(=0.0273kW L平ω0±H)=367367N轴η总N电=k0.0273=1.4×=0.042kW

0.92电机选型：YB801-2 型号 YB801-2 4.3.1.3 存料箱

存料箱存料量以15min进料量计算

1515进料量：Q=N2×=4166.67×=1041.67kg

6060额定功率(kw)

0.75

额定电流(A)

1.8

额定转速(r/min)

2825

效率(%) 75.0

料坯容重：r=550kg/m3

Q1041.67存料体积：V===1.89m3

r550根据资料，存料箱存料的高度必须在h=1.4m以上，取h=1.8m 所以存料箱的截面积：S=

V1.89==1.05m2 h1.8取截面为圆形，则D=1.15后得D=1.2 存料箱：φ1200×1800 4.3.1.4 平转浸出器 （1）浸出器有效直径计算

浸出器转速，取N=

1 r/min 90浸出格内、外圈直径为d、D，d=0.4D 料层高h，浸出格板高H，h取1.2m，h=0.8H 旋转格α，取α=18

Q×浸出器存料体积：V=V=

90N4166.67×60=11.36m3 60=

550r??D42-d2h （1）

?d=0.4D （2）

２０

由（1）（2）得，D=3.79m，d=1.52m 故取D=4，d=1.6m

H=

h=1.5m 0.8H总=1.5＋2.6＋0.8＋1.8=6.7 m 浸出器选型：φ4000×6700 （2）浸出器的功率消耗计算

N0=

[Q(1+Ι)+G]×π×D0cp×n×Kf86.4×60×103×Φ

Q—设计生产能力(t/d) I—溶剂比

G0—浸出器回转格的自身总重量，G0=24G/T n—

1r/min 90G—浸出格总重(kg)，取格板平均厚度0.075m，生铁密度ρ=7.8t/m3 G=1.5×0.075×(4－1.6)×18×7.8=37.91t G0=24G/T=24×37.91/(90/60)=606.56t/h Dcp—物料作用力点之平均回转直径

Dcp=

D－d

log(D－d)4?1.6=6.31m

log(4－1.6)代入数据得：Dcp=

n—浸出器转速，n=1/T=1/90 r/min

kf—浸出格下滚轮直径运动阻力系数,取kf=1.05～1.25 取kf=1.15 Φ—校正系数,经实测而定Φ=0.0001～0.0005取0.0002

?100?(1?0.80)?606.56??3.14?6.31?N0=得N0=1.86kw 电机选型：YB100L-2

86.4?60?103?0.00021?1.1590

２１

型号 YB100L-2

额定功率(kw)

3.0

额定电流(A)

6.4

额定转速(r/min)

2830

效率(%) 75

（1）浸出湿粕出料刮板设计计算

Q=3600Bhυγη

湿粕进料量：Q=4905.72kg/h=4.91t/h

料坯有较大的空隙度，溶剂会占据着部分空间 故湿粕的容重近似为：r2=600kg/m3=0.6t/m3 由于垂直输送则h≤B

根据《粮食输送机械与应用》取υ=0.1m/s，η=0.8

Q=3600×h×B×0.6×0.8×0.1=4.91 得h≤284mm

由于h≤B，取B=320mm，h=280mm 选型：MC32 江苏华粮机械有限公司 （2）配用电机选型 电机功率的计算：

N电=KSnυ 1000ηK—电动机安全储备系数，K=1.1～1.3，取K=1.2 η—机械传动效率，η=0.8～0.9，取η=0.9 υ—刮板链条的平均速度(m/s)，取υ=0.2m/s Sn—最大张力点张力(N)

Sn=1.2[(qfw＋2.1q0μ)(L＋H)＋(q＋q0)H]g＋S0

Q4.91q—物料的线载荷，q===6.82kg/m

3.6υ3.6×0.2fw—物料与机槽摩擦系数，取fw =0.5 q0—单位长度刮板链条质量，取q0=20.43kg/m μ—链条与机壳摩擦系数μ=0.1 L—输送长度(m)，L=10m H—刮板输送高度，H=14m

２２

g—重力加速度，g=9.8m/s2 S0—初张力，S0=980N

Sn=1.2×[(6.82×0.5＋2.1×20.43×0.1)(10＋14)＋(6.82＋20.43)×14] ×9.8＋980 =7639.77N N电=KSnυ7639.77×0.2=1.2×=2.04kW 1000η1000×0.9电机选型：YB-90L-2

型号 YB112M-2

额定功率(kw)

2.2

额定电流(A)

4.8

额定转速(r/min)

2850

效率(%) 81

4.3.1.6 溶剂喷淋装置

每个料格的装料量为：

100×90=0.347t/h

24×60?18每格需溶剂为：0.347×0.8=0.278t/h 每格时间为：90/18=5min 每小时喷淋格数为：60/5=12 每小时喷淋量为：12×0.278=3.34t/h 则溶剂的体积V=3.34/0.6724=4.97m3/h

设喷淋罐主体直径0.8m，溶剂在喷淋罐中暂存5min

πD2h3.14×0.82×h4.97×5V===

4604得：h=0.824m 取h=1m

溶剂喷淋装置尺寸：φ800×1000 4.3.1.7 混合油旋液分离器

混合油：O混=2594.29kg

平均密度：ρ混=ρ油×22.64%＋ρ溶×(1－22.64%)

=924×0.2264＋672.4×(1-0.2264)=729.36kg/m3

混合油体积：V混=

O混2594.29==3.56m3 ρ混729.36采用一个旋液分离器，一个分离器的过滤体积：V过=3.56m3

２３

设定进油处的速度：u=2.2m/s

V过3.56进油管的面积：s===0.0004495m2

u3600?2.2进油管直径：d=s?40.0004495?4==0.024m 3.143.14分离器的直径：D=7d=7×0.024=0.168m 分离器的总高：H=2.5D=2.5×0.168=0.42m 选型：φ200×450 4.3.2 混合油处理工序 4.3.2.1 混合油罐

混合油的平均密度：ρ=924×0.2264＋672.4×(1-0.2264)=729.36kg/m3

进入混合油罐的混合油的体积：V=2594.29/729.36=3.56m3/h

设混合油在混合油罐中暂存30min，主体高度与直径之比为1.5：1，其封头处为空余部分。

πD2h3.14×D2×1.5D30V===3.56×

4460得：D=1.15m 取D=1.5m，h=2.3m

混合油罐尺寸：φ1500×2300 4.3.2.2 第一长管蒸发器 （1）第一长管蒸发器

蒸发器交换热量：Q一蒸=145100.27kcal/h

热源物质包括蒸汽喷射泵喷入的蒸汽和蒸脱机尾气（来自真空喷射泵的蒸汽暂不考虑）

?T=T2－t1=60－50=10℃ 80℃—→60℃ ?t=T1－t2=80－60=20℃ 60℃←—50℃

?tm=

?T??t20－10==14.43℃ ?T20lnln?t10取总传热系数K=350kcal/m2·℃·h

２４

换热面积：S=

Q145100.27==28.73m2

K??tm350?14.43蒸发管选取φ38×3.5mm

根据负压蒸发的特点(L/d=150～200)，取L=6m

需用管数：n=

S28.73==49.2根 -3π?d?L3.14??38－3.5?2??10?6考虑随着蒸发过程进行，蒸发管内形成油污及升膜过程中管内形成的液膜层，则取管数：n实=1.3×n=1.3×49.2=63.96根 取n实=64根 采用单壳程，单管程列管换热器，采用正三角形排列

壳径：D=t×(nc－1)＋2b= 1.25×d×(1.1n－1)＋2×1.5×d

=1.25×38×(1.164－1)＋2×1.5×38=484.5mm

圆整直径：D=500mm

总长度：L=6000＋2×(225＋25)=6500mm 第一长管蒸发器尺寸：φ500×6500 （2）第一闪发箱

蒸发溶剂量：m8=1755.18kg/h

查蒸汽比重表，溶剂蒸汽60℃时，ρ1=1.19kg/m3 溶剂气体体积：V一闪=

M81755.18==1474.94m3 ρ11.19取溶剂气体在闪发箱内上升的速度为μ=0.75m/s 闪发箱的直径：D=圆整直径：D=1m

闪发箱高度：H=1.5D=1.5×1=1.5m 总高度：L=1500＋600=2100 mm 第一闪发箱尺寸：φ1000×2100 4.3.2.3 第二蒸发器 （1）第二长管蒸发器

蒸发器交换热量：Q二蒸=29251.58kcal/h

V×41474.94?4==0.834m

3600×π×μ3600?3.14?0.75?T=T2－t1=120－80=40℃ 120℃—→120℃

２５

?t=T1－t2=120－105=15℃ 105℃←—80℃

?tm=

?T??t40－15==25.49℃ ?T40lnln?t15取总传热系数K=150kcal/m2·℃·h

Q29251.58换热面积：S===7.65m2

K??tm150?25.49蒸发管选取φ38×3.5mm

根据负压蒸发的特点(L/d=150～200)，这里取L=6m

需用管数：n=

S7.65==13.1根

π?d?L3.14??38－3.5?2??10-3?6考虑随着蒸发过程进行，蒸发管内形成油污及升膜过程中管内形成的液膜层，则取管数：n实=1.3×n=1.3×13.1=17.03根 取n实=18跟 采用单壳程，单管程列管换热器，采用正三角形排列

壳径：D=t×(nc－1)＋2b= 1.25×d×(1.1n－1)＋2×1.5×d

=1.25×38×(1.1×18－1)＋2×1.5×38=288.18mm

圆整直径：D=300mm

总长度：L=6000＋2×(225＋25)=6500mm 第二长管蒸发器尺寸：φ300×6500 （2）第二闪发箱

蒸发溶剂量：m9=220.82kg/h

查蒸汽比重表，溶剂蒸汽105℃时，ρ2=1.31kg/m3 溶剂气体体积：V二闪=

M9220.82==168.56m3 ρ11.31取溶剂气体在闪发箱内上升的速度为v=1.25m/s 闪发箱的直径：D2=圆整直径：D2=0.5m

闪发箱高度：H2=1.5D2=1.5×0.50=0.75m 总长度：L=750＋600=1350mm 第二闪发箱尺寸：φ750×1350

２６

V×4168.56?4==0.2184m

3600×π×μ3600?3.14?1.25

4.3.2.4 汽提塔

采用层碟式汽提塔结构：

（1）层蝶式汽提塔属蒸汽蒸馅脱去微量溶剂，鉴于毛油沸点高不易挥发，用解析原理进行设计计算，因此采用下列公式：

E?V? ??=k ?L?minMk?1Xn+1-X1Snk-SEk==n?1 Xn+1-X0Sk-1式中：Ek—脱吸效率，即关键组分被脱吸的百分比，（%）； X n＋1—组分在进料液中的分子浓度，（kgmol/kgmol混合油） X1—组分在出口液中的分子浓度，（kgmol/kgmol混合油）

X0—与气体介质相平衡的液体组分中关键计算组分的分子浓度（当用蒸汽或蒸汽间接加热时X0=0），（kgmol/kgmol混合油） Sk—计算组分的脱吸因素

Mk—计算（或关键）组分在脱吸条件下的平衡常数，t=110℃，m=3.0 V、L—分别为上升混合气体量与下降的液体量，（kgmol/h） n—理论塔板数，

Xn＋1=

M10M108692.7486==0.36

86＋O396092.7486＋1765.54924M7860.1886X1===0.00109

M786＋O39600.1886?1765.54924Ek=

Xn＋1－Xn0.36－0.00109==0.997

Xn＋1－X00.36－0Ek0.997?V?===0.3323 ??3?L?minMk按经验取

V?V?=2×??=2×0.3323=0.6646 L?L?min计算组分的脱吸因素Sk

Sk=

V×mk==0.6646×3.0=1.9938 L ２７

?1Snk-SEk=n?1 Sk-1Sk－Ek1.9938－0.997lnln1－Ek1－0.997－1=7.41 得：n=－1=lnSkln1.9938实际塔板数按平均塔板效率（30～50%），取45% 实际塔板数：n实?7.41=17层 45%(2) 汽提塔塔径的计算：

碟面中心气孔直径为：D=D—塔径，m

V—塔内气体流量，m3/s

u—空塔气速，即按空塔截面积计算的气体线速度，m/s

当上升气体将大量液滴带至上层塔板时，造成严重的雾沫夹带现象，使塔板效率下降，甚至破坏塔的操作，该气速为最大允许气速umax

umax=C×

4?V总 ??uρL?ρV ρVρL—液体密度，kg/m3 ρV—气相密度，kg/m3 C—负荷系数，m/s 溶剂蒸汽的体积流量V1

M10×R×T30.85?8.315?103??273＋110?V1===57.12m3/h 6m1×P86?0.02?10水蒸汽体积流量V2

G1×R×T37.10?8.315?103??273＋110?3

V2= ==62.24m/h 6m2×P86?0.02?10混合蒸汽密度ρV

?v?

M10?G130.85?37.10??0.5693kg/m3

V1?V257.12?62.24２８

混合油重度ρL（采用加和定律）

ρL=

?1?M10＋?2?O3M10＋O3=

672.4?30.85＋924?587.38=911.45kg/m3

30.85?587.38体积流量之比

LO二蒸ρL618.29911.45===0.005683

V总V57.12?62.24C可通过史密斯图并进行黏度校正后获得，由上述物性数据得：

ρL911.45?×L=0.005683=0.2274 0.5693ρVV（3）塔高的计算

板间距HT：由于汽提塔需要经常清洗与检修，且塔体需开人孔，塔板间距必须保证有足够的工作空间。HT=0.5m hL—板上液层高度，减压塔取 hL=0.03m 根据化工原理史密斯关联图，可查C=0.088

umax=C×

ρL?ρV911.45-0.5693 =0.088?=3.52m/s

0.5693ρV空塔气速u=(0.6～0.8) umax 取u=0.8 umax=0.8×3.52=2.82m/s

d=

V?4=

3600???u?57.12?62.24??4=0.12m

3600?3.14?2.82若碟片倾角为14°，垂直边高0.08m，则塔径：

D=2×

0.08＋d=2×0.32＋0.12=0.76m tg14?圆整直径：D=1.0m

全塔的高度为有效段、塔顶和塔底三部分之和，有效段即汽液接触段，其高度由实际塔板数和板间距决定，即

汽提塔高度：H=n×HT=17×0.5=8.5m 总高度：H总 =8500＋2×(150＋25)=8850mm 汽提塔尺寸：φ1000×8850

２９

（4）汽提塔的间接加热面积的计算 汽提塔交换热量：Q汽提=4040.19kcal/h

?T=T2－t1=160－110=50℃ 160℃—→120℃ ?t=T1－t2=120－105=15℃ 110℃←—105℃

?tm=

?T??t50－15==29.07℃ ?T50lnln?t15K3取500kcal/(m2·h·℃)

Q汽提4040.19F3===0.28m2

K3×Δtm500?29.07根据经验安全系数取1.3

F3=1.3×0.28=0.364m2 汽提塔的间接加热面积为0.4m2 4.3.2.5 油—油换热器

冷混合油进口温度t1=60℃,出口温度t2=80℃,常压； 热混合油进口温度t3=110℃，出口温度t4,常压；

冷混合油中油的平均比热热容c油=0.5140kcal/（kg·℃） 冷混合油中溶剂平均比热容c溶=0.5375 kcal/（kg·℃）

热混合油中油的平均比热容c油=0.465+0.0007?110+t42 110+t42

热混合油中溶剂平均比热容c溶=0.471?0.00095?换热量：

Q冷=m油c油△t+m溶c溶△t

=587.38×0.5140×(80-60)+251.73×0.5375×(80-60) =8744.36kcal/h Q热=m油c油△t+m溶c溶△t

110?t4?110?t4????587.38??0.465?0.0007??110?t?0.06?0.471?0.00095???4?????110?t4?2?2???根据能量守衡定律：Q冷= Q热，得t4=82.25℃

?T=T2－t1=110－80=30℃ 110℃—→82.25℃ ?t=T1－t2=82.25－60=22.25℃ 80℃←—60℃

３０

?tm=

?T??t30-22.25==25.93℃

30?Tlnln?t22.25取总传热系数K=200kcal/m2·℃·h

换热面积：S=

Q8744.36==1.69m2

K??tm200?25.93根据经验安全系数取1.5

S实=1.5×5.09=2.54m2

加热管选取φ25×2.5mm，L=2m的无缝钢管

需用管数：n=

S2.54==21根 -3π?d?L3.14??25－2.5?2??10?2采用单壳程，单管程列管换热器，采用正三角形排列

壳径：D=t×(nc－1)＋2×b= t×(1.1n－1)＋2×1.5×d

=1.25×25×(1.1×21－1)＋2×1.5×25=201.28mm

圆整直径：D=210mm

总长度：L=2000＋2×(225＋25)=2500mm 油－油换热器尺寸：φ210×2500

4.3.2.6 毛油冷却器

毛油换热量Q油= m油c油△t

40+82.25??=587.44??0.465+?0.0007???82.25-40? 2???12602.95kcal/h 冷却水用量m?Q12602.95??1260.3kg0 h/?t?c1?(3?525)?T=T2－t1=82.25－35=47.25℃ 82.25℃—→40℃ ?t=T1－t2=35－25=15℃ 35℃←—25℃

?tm=

?T??t47.25-15==28.11℃

47.25?Tlnln?t15取传热系数K=150kcal/(m2·℃·h)

３１

S=Q12602.95??2.99m2 k?tm150?28.11取安全系数1.5，S实际=1.5×2.99=4.49m2 换热管取Φ25×2.5mm,L=3m的无缝钢管

n?S4.49??24根3?dl??(25?2.5?2)?3?10

采用单壳程，双管程列管换热器，管心距为32mm,采用正三角形排列

壳径：D=t×(nc－1)＋2×b= t×(1.1n－1)＋2×1.5×d

=32×(1.1×24－1)＋2×1.5×25=215.44mm

圆整直径：D=220mm

总长度：L=3000＋2×(225＋25)=3500mm 油－油换热器尺寸：φ220×3500 4.3.2.7 毛油罐

毛油的质量O7=587.44kg/h 油的密度ρ=924Kg/m3 毛油的体积V=

O7587.44==0.6358m3 ρ924设混合油在混合油罐中暂存40min，主体高度与直径之比为1.5:1，其封头处为空余部分。

πD2h3.14×D2×401.5D==0.6358×

6044得：D=0.71m，h=1.01m 圆整取：D=1.5m，h=2.0m H=2000＋600=2600 毛油罐尺寸：φ1500×2600 4.3.3湿粕处理工序 4.3.3.1 蒸脱机进料封闭绞龙 （1）蒸脱机进料封闭绞龙设计计算

湿粕进料量：Q=4905.72kg/h=4.91t/h 湿粕容重：r=600kg/m3=0.6t/ m3

３２

螺旋直径：D>

2.5Q4.91=2.5=0.1148m

47bAψγ0β0K147×0.8×50×0.33×0.6×1×1取D=200mm，s=0.8D=160mm 螺旋转速：n=取n=71r/min

A50验算，nmax===111.8r/min

D0.200Q4.91==70.66r/min

47D2sψγ0β0K147×0.2002×0.160×0.33×0.7×1×1验算结果n< nmax，可以满足要求。 选型：LS200 江苏华粮机械有限公司 （2）配用电机选型

N轴=

Q(L平ω0±H) 367N轴η总

N电= kN轴—水平螺旋输送机所需轴功率(kW) N电—水平螺旋输送机所需电机功率(kW) Q—生产率(t/h)

L平—输送机水平投影长度(m)，L平=2m H—倾斜物料输送时的提升高度(m)，H=0 ω0—物料的总阻力系数，ω0=1.2 k—功率储备系数，k=1.4 η总—传动装置的总效率，取0.92

Q4.91×2×1.2(N轴== 0.032kW L平ω0±H)=367367N电=kN轴η总0.032=1.4×=0.049kW

0.92电机选型：YB801-4 型号 YB801-4

３３

额定功率(kw)

0.55

额定电流(A)

1.5

额定转速(r/min)

1390

效率(%) 73

4.3.3.2 DTDC蒸脱机

湿粕进料量：E1=4905.72kg/h 蒸脱总量： m=m1-m4=1223.8kg/h 物料在蒸脱机里的总时间为50min

预脱工段15min→蒸脱工段20min→干燥工段8min→冷却工段7min （1）预脱层

① 所需要的传热面积 预脱层传热面积：Q1=Q预脱×

1515=106301.83×=26575.46kcal/h 6060?T=T2－t1=110－52=58℃ 143.4℃—→110℃ ?t=T1－t2=143.4－81=62.4℃ 81℃←— 52℃ ?tm1=

?T??t62.4－58==60.17℃ ?T62.4lnln?t58取总传热系数K1=200kcal/m2·℃·h 总传热面积：S1=② 预脱层容积

E预脱预脱层容积：V1==

r2×φQ126575.46==2.21m2

K1??tm1200?60.174905.72?1560=2.56m3

600?0.8预脱层设为一层，并选取蒸脱机预脱段直径D1=2m

2??D13.14?22实际传热面积：S实1===3.14m2﹥S1

44则预脱层高度：H1=

2.56V1==0.82m,取1m 23.14?2S预脱4（2）蒸脱层

① 所需要的传热面积 蒸脱层传热面积：Q2=Q蒸脱×

2020=111521.74×=37173.91kcal/h 6060?T=T2－t1=110－81=29℃ 140℃—→110℃ ?t=T1－t2=140－100=40℃ 100℃←—81℃

３４

?tm2=

?T??t40－29==34.21℃ ?T40lnln?t29取总传热系数K2=200kcal/m2·℃·h 总传热面积：S2=① 蒸脱层容积

E蒸脱=r3×φQ237173.91==5.433m2

K2??tm2200?34.214905.72?蒸脱层容积：V2=

2060=3.72m3

550?0.8蒸脱层设为三层，并选取蒸脱机蒸脱段直径D2=1.8m

??D23.14?1.822实际传热面积：S实2=3×=3×=7.63m2﹥S2

44则蒸脱层高度：H2=

3.72V2=2=1.46m，取H2=2m 3.14?1.8S蒸脱4（3）干燥层

干燥层进料：E干燥=E1－m7＋G?2=3881kg

8E60=1.29m3 干燥层容积：V3=干燥=

r4×φ500?0.83881?干燥层设为一层，并选取蒸脱机干燥段直径D3=1.8m

??D23.14?1.822 实际传热面积：S实2===2.54m2﹥S3

44 则干燥层高度：H3=

1.29V3=2=0.51m，取H3=1.0m S干燥3.14?1.84（4）冷却层

冷却层进料：E冷却=E2=3881kg

7E冷却60=1.13m3 冷却层容积：V4==

r4×φ500?0.83881?冷却层设为一层，并选取蒸脱机冷却段直径D4=1.8m

３５

1.13V4则冷却层高度：H4==2=0.44m，取H4=0.60m

S冷却3.14?1.84（5）蒸脱机尺寸

上封头高度：H5=0.6m 底座：H6=1.8

总高度：H总=H1＋H2＋H3＋H4＋H5＋H6=7m 各层连接处有一定高度，所以取H总=10m DTDC蒸脱机选型：φ2000×10000 4.3.3.3 蒸脱机蒸汽过热器

有关数据：直接汽压力0.14Mpa 进口温度109.2℃ 焓643.12kcal/kg

出口温度140℃ 焓660kcal/kg 直接汽量303.23kg/h 间接汽压0.5MPa 温度T=151.7℃ 潜热r=504.83kcal/kg

2、热量计算 直接汽过热需要热量

Q=303.23×(660-643.12)=5118.52kcal/h 3、间接汽量计算

1.05Q1.05?5118.52G===10.65kg/h

r504.83 4、加热面积计算 F=

Q K?tm取K=172kcal/m2.h.℃

△t=151.7-120=31.7℃ 151.7℃→→120℃ △t=120-111.1=8.9℃ 120℃←←111.1℃ ?tm?31.7?8.9=17.9 31.7ln8.9F=5118.52/(172×17.9)=1.66m2 F实=1.2F=1.2×1.66=1.992m2

３６

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