工藝流程的確定和主體設(shè)備的選擇4-1

1、情境4 干燥器的操作與控制學(xué)習(xí)任務(wù)1工藝流程的確定和主體設(shè)備的選擇計(jì)劃學(xué)時(shí)6職業(yè)能力目標(biāo)專業(yè)能力社會能力方法能力掌握工藝流程的確定掌握干燥系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成掌握常見干燥器的基本構(gòu)造團(tuán)隊(duì)工作能力溝通能力小組成員的協(xié)作能力擴(kuò)展相應(yīng)的信息收集能力制定工作計(jì)劃能獨(dú)立使用各種媒介完成學(xué)習(xí)任務(wù)工作結(jié)果的評價(jià)與反思學(xué)習(xí)情境描述接到車間主任指令：根據(jù)給定的干燥任務(wù)，繪制工藝流程圖，簡述干燥工藝過程，指出該流程生產(chǎn)的產(chǎn)品，介紹流程中的主要工藝設(shè)備。組長接受任務(wù)后組織學(xué)員通過資訊、計(jì)劃、決策、實(shí)施和檢查、評估等過程完成學(xué)習(xí)任務(wù)。教學(xué)環(huán)境分析石油化工崗位操作技能實(shí)訓(xùn)中心、教材、輔導(dǎo)資料、化工工藝設(shè)計(jì)手冊、化工單元操作學(xué)

2、習(xí)光盤、學(xué)習(xí)軟件、可以上網(wǎng)查閱資料的電腦、工作臺、拆裝工具等教學(xué)方法采用角色扮演法交代任務(wù)；用引導(dǎo)文和小組討論法完成決策和計(jì)劃的制定，采用任務(wù)驅(qū)動法實(shí)施工作任務(wù)。教學(xué)組織分組，分工，協(xié)作共同完成，分成6個(gè)小組，每組6人要做好記錄，由各小組長展示學(xué)習(xí)成果評議各小組展示的學(xué)習(xí)成果教師對每個(gè)小組及每個(gè)學(xué)生進(jìn)行監(jiān)視，做好記錄，作為成績評定的依據(jù)。實(shí)施步驟資訊干燥過程第一部分 干燥過程案例一、干燥在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用化工生產(chǎn)中的固體原料、產(chǎn)品或半成品，為便于進(jìn)一步的加工、運(yùn)輸、貯存，一般對其中所含濕分（水或其他液體)都有一定的要求，以免影響化學(xué)反應(yīng)或產(chǎn)品質(zhì)量。除去固體物料中濕分的方法稱為去濕。常用的去濕方

3、法有機(jī)械去濕法、吸附去濕法及熱能去濕法。機(jī)械去濕法，即通過沉降、過濾和離心分離等方法去濕。這是一種耗能較少、較為經(jīng)濟(jì)的去濕方法，但濕分的去除不完全，多用于處理含液量大的物料，適用于初步去濕。吸附去濕法，即使用固體吸附劑，如氯化鈣、硅膠等吸附物料中所含的水分。這種方法去除的水分量很少，且成本較高，適用于實(shí)驗(yàn)室小批量固體物料的去濕，或除去氣體中水分的情況。熱能去濕法，即利用加熱的方法使?jié)裎锪现械臐穹制⒊サ姆椒?，這種去濕方法稱為干燥，干燥能耗較大，但除濕徹底。工業(yè)生產(chǎn)中，為了使去濕的操作經(jīng)濟(jì)有效，常常將機(jī)械分離與干燥聯(lián)合起來去濕：先用機(jī)械去濕法除去物料中大部分的濕分，然后再進(jìn)行干燥，制成符合規(guī)

4、格的產(chǎn)品。干燥操作通常是在蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾、離心分離等操作之后，是生產(chǎn)的最后一道工序。干燥不僅廣泛應(yīng)用于石油化工生產(chǎn)中，而且也普遍應(yīng)用于食品、輕工、紡織、造紙、醫(yī)藥、采礦，建材、電工與機(jī)械制品及農(nóng)產(chǎn)品加工等行業(yè)。如聚氯乙烯、尿素的生產(chǎn)，奶粉、餅干的加工，青霉素等抗菌素的制造，染料的生產(chǎn)，木材的加工等，都需要干燥過程。二、干燥過程案例1洗衣粉的生產(chǎn)高塔噴霧干燥法生產(chǎn)洗衣粉的工藝流程如圖4-1所示。配制好的料漿用高壓泵以38MPa的壓力通過噴嘴在噴粉塔4內(nèi)霧化成微小的液滴，而干凈的空氣經(jīng)熱風(fēng)爐3加熱后送至噴粉塔4的下部，液滴和熱空氣在塔內(nèi)相遇進(jìn)行熱交換而被干燥成顆粒狀洗衣粉，再經(jīng)風(fēng)送老化，由振動篩

5、9篩分后作為基礎(chǔ)粉去后配料。噴粉塔頂部出來的尾氣經(jīng)尾氣凈化系統(tǒng)凈化后放入空中。而風(fēng)送分離器8頂部出來的熱風(fēng)經(jīng)袋式過濾器11除塵后排空或作為二次風(fēng)送入熱風(fēng)爐。2聚氯乙烯的生產(chǎn)氯乙烯懸浮聚合的典型工藝流程如圖4-2所示。將去離子水用泵打人聚合釜中，依次將分散劑溶液、引發(fā)劑及其他助劑加入聚合釜內(nèi)。氯乙烯單體由計(jì)量罐經(jīng)過濾器加入聚合釜內(nèi)，向聚合釜夾套內(nèi)通人蒸汽和熱水，當(dāng)聚合釜內(nèi)溫度升高至聚合溫度(50580.196MPa時(shí)，可泄壓出料，使聚合物膨脹。因?yàn)榫勐纫蚁╊w粒的疏松程度與泄壓膨脹的壓力有關(guān)，所以要根據(jù)不同要求控制泄壓壓力。未聚合的氯乙烯單體經(jīng)泡沫捕集器排入氯乙烯氣柜，循環(huán)使用。被氯乙烯氣體帶走的

6、少量樹脂在泡沫捕集器捕集下來，流至沉降池中，作為次品處理。聚合物懸浮液送堿處理釜，用NaOH溶液處理，再送離心機(jī)，先進(jìn)行過濾，再用熱水洗滌兩次。經(jīng)脫水后的樹脂具有一定含水量，經(jīng)螺旋輸送器送入氣流干燥管，以140150熱風(fēng)為載體進(jìn)行第一段干燥，出口樹脂含水量小于4；再送入以120熱風(fēng)為載體的沸騰床干燥器中進(jìn)行第二段干燥，得到含水量小于0.3%的聚氯乙烯樹脂。再經(jīng)篩分、包裝后入庫。3大豆磷脂的生產(chǎn)大豆磷脂又稱大豆卵磷脂，是食品工業(yè)中用得最多的天然食品乳化劑，廣泛用于烘烤食品、人造奶油及顆粒飲料等的生產(chǎn)中。除了用作食品添加劑，大豆磷脂還是一種食品，能降低膽固醇，并在減輕神經(jīng)紊亂癥狀上有一定療效。大豆

7、磷脂通常是生產(chǎn)大豆油的副產(chǎn)品，工業(yè)常用水合法提取大豆磷脂，生產(chǎn)工藝步驟如圖43所示。將粗油加熱，加入水及一些助劑，在攪拌的情況下，油和水進(jìn)行水化反應(yīng)，反應(yīng)后的物料進(jìn)入離心機(jī)，將脫膠油和膠狀粗磷脂分離。粗磷脂進(jìn)入蒸發(fā)器內(nèi)脫水，加人脫色劑脫色，用丙酮等溶劑去除油、脂肪酸等雜質(zhì)，最后進(jìn)入真空干燥器內(nèi)干燥后得到產(chǎn)品。第二部分 干燥操作分類干燥操作依據(jù)不同的分類方法可以有很多方式。一、按傳熱方式分類按照熱能供給濕物料的方式，干燥可分為傳導(dǎo)干燥、對流干燥、輻射干燥、介電加熱干燥以及由上述兩種或多種方式組合成的聯(lián)合干燥。（1）傳導(dǎo)干燥 濕物料不與加熱介質(zhì)直接接觸，熱量以傳導(dǎo)方式通過傳熱壁面?zhèn)鹘o物料，產(chǎn)生的濕

8、分蒸汽被周圍氣流帶走，或用真空泵排走。例如紙制品可以鋪在熱滾筒上進(jìn)行干燥。傳導(dǎo)干燥的熱能利用率較高，但物料溫度不易控制，容易過熱變質(zhì)。（2）對流干燥 干燥介質(zhì)直接與濕物料接觸，將熱能以對流方式傳給濕物料，并帶走濕分汽化產(chǎn)生的蒸汽。干燥介質(zhì)可以是熱空氣、惰性氣體或煙道氣，通常用熱空氣作為干燥介質(zhì)。在對流干燥中，熱空氣的溫度容易調(diào)節(jié)，物料不易過熱，但由于熱空氣在離開干燥器時(shí)，帶走相當(dāng)大的一部分熱能，因此對流干燥的熱能利用率較差。(3)輻射干燥 熱能以電磁波的形式由輻射器發(fā)射到濕物料表面，為物料吸收而重新轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽臐穹钟蓺饬鲙ё呋蛴谜婵毡门抛?，達(dá)到干燥的目的。輻射干燥特別適用于物料表面薄層的

9、干燥。輻射器可按被干燥物件的形狀布置，如使用紅外線干燥器干燥木材、印染織物及汽車噴漆。輻射干燥生產(chǎn)強(qiáng)度大、速度快，產(chǎn)品潔凈、干燥均勻，但能耗大。(4)介電加熱干燥 將濕物料置于高頻電場中，利用高頻電場的交變作用使物料分子發(fā)生頻繁的轉(zhuǎn)動，物料從內(nèi)到外都同時(shí)產(chǎn)生熱效應(yīng)使其中濕分汽化。電場頻率在300MHz以下的稱為高頻干燥，頻率在300MHz的稱為徽波干燥。介電加熱干燥物料中濕分含量愈高的部位獲得的熱量愈多，一般物料內(nèi)部的濕分比表面高，因此物料內(nèi)部的溫度比表面要高，濕物料受熱均勻，傳熱方向與傳質(zhì)方向一致，故干燥速率較快，尤其適用于當(dāng)加熱不勻時(shí)易引起變形、表面結(jié)殼或變質(zhì)的物料或內(nèi)部濕分較難除去的物料

10、。介電加熱干燥能耗大，設(shè)備和操作費(fèi)用都很高，目前主要用于食品、醫(yī)藥、生物制品等貴重物料的干燥。二、按操作方式分類按干燥過程的操作方式分類，可分為連續(xù)操作和間歇操作。間歇操作的投資費(fèi)用少，操作控制靈活方便，適用于生產(chǎn)小批量、多品種，要求干燥時(shí)間較長的產(chǎn)品。工業(yè)上多為連續(xù)操作，其生產(chǎn)能力大、效率高，產(chǎn)品質(zhì)量較均勻，勞動條件較好。三、按操作壓力分類按干燥過程的壓力分類，可分為常壓干燥和真空干燥。真空操作溫度要求低，蒸汽不易泄漏，但操作費(fèi)用較高，適用于處理熱敏性、易氧化、有毒物料以及產(chǎn)品要求濕分含量很低、濕分蒸汽需要回收的情況。工業(yè)上干燥有多種方法，其中對流干燥在工業(yè)上應(yīng)用最為廣泛。本篇將主要介紹以熱

11、空氣為干燥介質(zhì)、濕分為水分的對流干燥過程。第三部分 對流干燥過程一、對流干燥流程對流干燥流程如圖44所示，空氣由預(yù)熱器加熱至一定溫度后進(jìn)入干燥器，與進(jìn)入干燥器的濕物料相接觸，空氣將熱量以對流傳熱的方式傳給濕物料，濕物料表面水分被加熱汽化得到干燥產(chǎn)品，氣流沿流動方向溫度降低，濕含量增加，廢氣自干燥器另一端排出。對流干燥可以連續(xù)操作，也可以間歇操作。連續(xù)操作時(shí)，物料被連續(xù)地加人和排出，空氣與濕物料在干燥器內(nèi)的接觸可以是并流、逆流或錯(cuò)流方式；間歇操作時(shí)，濕物料成批置于干燥器內(nèi)，熱氣流可連續(xù)通人和排出，待物料干燥至一定要求后，產(chǎn)品一次取出。二、對流干燥原理用熱空氣除去濕物料中水分的干燥過程如圖4-5所

12、示。熱空氣與濕物料直接接觸后，由于物料表面溫度低于氣相主體溫度，在此溫度差作用下，熱氣流以對流方式將熱量傳至濕物料表面，再由濕物料表面?zhèn)髦廖锪蟽?nèi)部，這是一個(gè)傳熱過程，傳熱的方向是由氣相到固相；與此同時(shí)，由于物料表面水分受熱汽化，固體表面水汽分壓高于氣相主體中水汽分壓，使得水在物料內(nèi)部與表面之間出現(xiàn)了壓力差，在此壓力差作用下，水分從物料內(nèi)部擴(kuò)散至表面并汽化，汽化后的蒸汽再擴(kuò)散至熱氣流中，這時(shí)一個(gè)傳質(zhì)過程，傳質(zhì)的方向是由固相到氣相。由此可見，對流干燥是傳熱、傳質(zhì)同時(shí)進(jìn)行的過程。傳熱、傳質(zhì)方向相反，但相互制約、相互影響。因此，干燥速率由傳熱速率和傳質(zhì)速率共同控制。三、對流干燥的條件由對流干燥原理可知

13、，越大，越高，干燥過程進(jìn)行得愈快若干燥介質(zhì)為水汽所飽和，則推動力為零，干燥操作停止進(jìn)行。要使干燥過程得以進(jìn)行，其必要條件是：物料表面產(chǎn)生的水汽分壓必須大于空氣中所含的水汽分壓。因此干燥介質(zhì)需要及時(shí)將汽化的水汽帶走，以維持一定的傳質(zhì)推動力，所以作為干燥介質(zhì)的熱空氣，既是載熱體又是載濕體。由于空氣中總是或多或少含有水汽，因此，在干燥中往往將空氣稱為濕空氣。從以上分析可以看出，要解決化工生產(chǎn)中的有關(guān)干燥問題，掌握干燥操作技術(shù)及設(shè)備，應(yīng)該具有如下的知識和能力：（1）濕差空氣的有關(guān)性質(zhì)及其對干燥過程的影響；（2）濕物料中水分的性質(zhì)及其對干燥過程的影響；（3）干燥速率及影響因素，提高干燥速率的方法；（4）

14、干燥的基本計(jì)算；（5）干燥操作分析；（6）干燥設(shè)備的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及操作技術(shù)。實(shí)施步驟計(jì)劃與決策1引導(dǎo)學(xué)生熟悉“學(xué)生學(xué)習(xí)手冊4-1”中的“一”，并完成學(xué)習(xí)手冊中“二”項(xiàng)的“（一）”內(nèi)容。接受任務(wù)完成基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)2監(jiān)督學(xué)生進(jìn)行小組討論，并做出決策和計(jì)劃對學(xué)習(xí)進(jìn)行決策制定學(xué)習(xí)計(jì)劃（提交計(jì)劃，組長匯報(bào)）對學(xué)員的計(jì)劃進(jìn)行可行性分析實(shí)施步驟學(xué)習(xí)工作任務(wù)的實(shí)施教學(xué)組織教學(xué)內(nèi)容教學(xué)過程設(shè)計(jì)及時(shí)間分配1告知訓(xùn)練任務(wù)：工藝流程確定和主體設(shè)備的選擇2介紹干燥操作在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用3介紹干燥過程案例4講解干燥操作分類5通過干燥過程示意圖的例圖進(jìn)行識讀訓(xùn)練6進(jìn)行工藝流程確定和主體設(shè)備的選擇考核7歸納總結(jié)：工藝流程確定和主體設(shè)備