【正文】 mol，忽略生成 NH4HCO3所需的水量，可列反應(yīng)式為： xNaCl+yNH4HCO3=mNaHCO3+[Na+]+[NH4+]+[Cl]+[HCO3] 分別對 Na+和 NH4+衡算得： x=m+， y= 分別對 Cl和 HCO3衡算得： x=， y=m+ 解得： β=y/x= 15℃ 時(shí)， P1溶液的 β值為 。母液 Ⅱ是經(jīng)過鹽析析銨的母液，準(zhǔn)備送去吸氨和碳酸化。否則，就不得不排放一部分 ，這樣既影響環(huán)境，又浪費(fèi)氨和鹽等原料。對這三項(xiàng)水量分別計(jì)算如下： (1) 每合成 1 噸純堿（同時(shí)也聯(lián)產(chǎn) 1 噸氯化銨）所需要的水量可按反應(yīng)式計(jì)算： 碳酸化： NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3 +NH4Cl； 煅燒： 2NaHCO3=NaCO3+H2O +CO2 后一反應(yīng)產(chǎn)生的 H2O經(jīng)過煅燒氣送入爐氣冷凝塔形成含 NH Na2CO (NH4)2CO3的凝縮液而離開循環(huán)系統(tǒng)，所以循環(huán)系統(tǒng)中消耗的水為碳酸化過程中所示，消耗的水量： 10002(kg) 式中 106， 分別為 Na2CO3和 H2O的相對分子質(zhì)量。 1t 氯化銨實(shí)際 氨耗為 ，因此 1t 氨可加工成 NH4Cl=1/=（也即為Na2CO3的量）。因?yàn)閺氖褂媒嵌葋砜?，農(nóng)用氯化銨帶有少量雜質(zhì)，并不會(huì)影響使用效果，況且兩者都是植物中的中量營養(yǎng)元素，尤其鎂是營造葉綠素的元素。在造成母液膨脹的諸多因素中，氨母液 Ⅱ 的碳酸化是否正常起著決定性作業(yè)。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 第 4 章 主要設(shè)備的選型與計(jì)算 碳化塔的選型與計(jì)算 外冷式碳化塔的特點(diǎn) 外冷式碳化塔與傳統(tǒng)的索爾維塔有很大區(qū)別，外冷式碳化塔主要有以下特點(diǎn)：采用外部自然循 環(huán)冷卻結(jié)構(gòu)；采用較低的中部作業(yè)溫度；采用特殊的高效塔板；采用異徑塔結(jié)構(gòu)外冷塔；采用自然循環(huán)方案；采用氣體動(dòng)力活化塔底部結(jié)晶的環(huán)形進(jìn)氣結(jié)構(gòu)解決了塔底堆堿的影響 [1]。 結(jié)晶器的選型 結(jié)晶器是氯化銨結(jié)晶設(shè)備的主要設(shè)備。半母液由中心循環(huán)管上口進(jìn)入，鹽漿及濾液由側(cè)方插入。根據(jù)工藝計(jì)算，冷析產(chǎn)量占總產(chǎn)量的 45%，則冷析每小時(shí)產(chǎn)量為 1000=8505kg/h，取 AI 流量為 m3/h，則計(jì)算出： (1) 過飽和度 S 一般生產(chǎn)廠經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) S=~，過去中間試驗(yàn)為 ，現(xiàn)在選S=。本著合理人性化的管理理念，在生產(chǎn)中強(qiáng)調(diào)人的重要性，同時(shí)也盡可能的降低人的勞動(dòng)強(qiáng)度，但為了在經(jīng)濟(jì)上和生產(chǎn)上取得平衡，進(jìn)行了如下人員配置：采用四班三到制，每班分為中控崗位、現(xiàn)場巡檢崗位、質(zhì)量控制崗位、調(diào)度崗位。長方形一般作為優(yōu)先考慮的布置形式，適用于中小型車間。 柱網(wǎng)布置一般根據(jù)廠房結(jié)構(gòu)而定，總體而言，要求較高的地方，一般框架結(jié)構(gòu)廠房，這時(shí)多采用的柱網(wǎng)間距多為 6m，也有采用 ；要求較低的地方，可采用混合結(jié)構(gòu)或內(nèi)框架結(jié)構(gòu)，這時(shí)柱網(wǎng)間距可為采用 4m、 5m、或 6m。多層廠房一般跨度 6m，或者采用 6m~3m 的組合跨度，以滿足廠房寬度的要求；如果廠房中間要設(shè)置起廊，中間走廊一般寬度設(shè)置為 。同時(shí)還要考慮好儀表、管道、閥門的安裝要求，以及對設(shè)備安裝和檢修的要求。泄壓面積與廠房面積比應(yīng)保證在 ~。坡度一般要根據(jù)介質(zhì)的特點(diǎn)考慮，一般在 1/100~5/1000，粘度大的則坡度也大，如果 有結(jié)晶物料，坡度可以考慮到5/100。 (7) 污水應(yīng)排放到專門的系統(tǒng)，并考慮綜合利用；真空管路應(yīng)盡可能短，并避免使用截止閥，以減小管路阻力。 3) 安全因素 (1) 不銹鋼管與普通鋼管不直接接觸，以防電化學(xué)腐蝕。 (5) 管路及其附件的重量要落在管道支架上，而不是設(shè)備上；閥門要布置在易于操作的位置，容易引起誤操作的閥門之間的距離要拉開，并涂刷不同顏色。工作人員要具有熟練的操作技術(shù)才能上崗，上崗前必須嚴(yán)格進(jìn)行安全培訓(xùn)，了解原材料的產(chǎn)品危險(xiǎn)性和有關(guān)知識，遵循外傷、中毒和爆炸事故的應(yīng)急措施，以及高壓容器安全技術(shù)規(guī)程。從論文選題到畢業(yè)答辯，需要我們做的工作涉及到查閱資料、整理資料、設(shè)計(jì)思路、完成項(xiàng)目、熟練運(yùn)用辦公軟件、答辯等。 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析是借助于一系列技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來進(jìn)行的，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是表明企業(yè)對設(shè)備、原材料、勞動(dòng)力、資金、時(shí)間等的利用狀況及經(jīng)濟(jì)效果大 小的指標(biāo)。 13320 00010 000 %41160 00 ?????????????? ）（C 萬元 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 結(jié) 論 化工工業(yè)生產(chǎn)比較復(fù)雜，需要不斷的從工藝和設(shè)備上進(jìn)行科學(xué)的改進(jìn)，才能達(dá)到提高生產(chǎn)效率，節(jié)省能源，經(jīng)濟(jì)最大化，減少環(huán)境污染等我們所不斷追求的目標(biāo)。 盡管在設(shè)計(jì)過程中遇到了很多的難題，但是在同學(xué)們的互相幫助與探討下，問題都一一得到了解決，很好的體現(xiàn)得團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，在整個(gè)設(shè)計(jì)的完成過程中學(xué)到了很多新知識，也取得了不少的收獲，但是我同時(shí)認(rèn)識到理論與實(shí)踐的差距，明顯感覺到自己的知識結(jié)構(gòu)還很不完善，更待今后的努力。 同時(shí)，感謝所有任課老師、室友和所有同學(xué)在這四年來給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會(huì)了我專業(yè)知識，教會(huì)了我如何學(xué)習(xí)，教會(huì)了我如何做人。我會(huì)繼續(xù)努力，創(chuàng)造一片屬于我的天空。畢業(yè)設(shè)計(jì)期間同學(xué)的熱情幫助和朋友的悉心照料讓我倍感溫暖，再次我生活和工作中充滿激情和能量，其產(chǎn)生的影響是我應(yīng)該深深感謝的。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 參考文獻(xiàn) [1] 大連化工研究設(shè)計(jì)院．純堿工學(xué) [M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020:2553． [2] 文建光．純堿與燒堿 [M]．北京：化學(xué)工藝出版社， 2020:100137． [3] 朱志慶．化工工藝學(xué) [M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020:5590． [4] 李國庭，陳煥章，黃文煥等．化工設(shè)計(jì)概論 [M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020:6784． [5] 陳聲宗．化工設(shè)計(jì) [M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020:50138． [6] 中國石化集團(tuán)上海工程有限公司等．化工設(shè)計(jì)手冊（第四版）（上冊） [M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020:26120． [7] 中國石化集團(tuán)上海工程有限公司等．化工設(shè)計(jì)手冊（第四版）（下冊） [M]．北京：化學(xué)工 業(yè)出版社， 2020:19100． [8] 董大勤．化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) [M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020: 330500． [9] 馬沛生．化工熱力學(xué)（通用型） [M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020:4298． [10] Larson M A J. Gariside. C. . [J]. Trans. Instion Chem. Engres. 1954, 32(35):12109. 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 致 謝 常感謝陶炳老師在我畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給自己的指導(dǎo)，從最初的定題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，他給了我耐心的指導(dǎo)和無私 的幫助。 工業(yè)生產(chǎn)中安全問題是很重要的，所以，在設(shè)計(jì)的時(shí)候在安全隱患方面著重強(qiáng)調(diào)，并且提出安全措施。 資金投入比例 :第一年 60%，第二年 40%。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 第 6 章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析 進(jìn)行化工工藝設(shè)計(jì)時(shí) ，需要正確確定一系列的技術(shù)參數(shù)和對設(shè)備的要求，即實(shí)現(xiàn)工程技術(shù)上的可行與先進(jìn)，同時(shí)還必須力求纖濟(jì)上的合理與獲利，這就需要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。 環(huán)保及三廢處理 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 由于聯(lián)合制堿法采用循環(huán)過程，過程中產(chǎn)生的廢物能大部分有效的再利用，因此廢物的處理上能做到有效、達(dá)標(biāo)、環(huán)保。純堿生產(chǎn)主要危險(xiǎn)性如下：火災(zāi)爆炸；電傷害；機(jī)械傷害；高處墜落與落物打擊；腐蝕性危害；中毒危害；噪聲危害；高溫灼傷與中暑；粉塵危害；車輛傷害[4]。 (3) 易燃易爆介質(zhì)的管道不能寬穿越電纜溝，并考慮采用接地措施。 (2) 管道在布置時(shí)不能妨礙其它部件、設(shè)備、儀表、電氣等專業(yè)的操作檢修，避開電動(dòng)機(jī)、儀表盤、配電盤上空；不從設(shè)備人孔的正前方通過；在人行過道上的安裝高度要在 。 (5) 管道布置時(shí)還要考慮開、停車和事故處理的需要。 廠房的建筑結(jié)構(gòu) 工業(yè)廠房有排架結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)兩種，其中框架結(jié)構(gòu)廠房在寬度上可以是等跨或者不等跨的，在層高可以是等高，也可以不等高，因此設(shè)計(jì)比較方便，由于化工裝置的大型化特點(diǎn)，對于中、大型類化工生產(chǎn)廠房，宜采用框架結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)廠房結(jié)構(gòu)考慮采用裝配式整體框架結(jié)構(gòu)。高溫、有毒氣體廠房，要適當(dāng)加高層高，或者設(shè)置天窗，以利于通風(fēng)、散熱和采光。 廠房的立面布置 廠房的高度和層數(shù)，由工藝設(shè)備布置利用和設(shè)備的高低綜合確定。 3) 廠房的寬度 為了充分利用自然光，有利于通風(fēng)，并考慮到建筑的經(jīng)濟(jì)性，一般單層廠房寬度這超過 30m，多層不超過 24m，且寬度一般都應(yīng)采用 3m 的倍數(shù)，如 9m、 12m、 15m、18m 和 24m。 2) 廠房的柱網(wǎng)布置 廠房的橫向、縱向立柱同時(shí)構(gòu)成了，在平面布置圖上即形成為柱網(wǎng)。 車間布置 廠房的平面布置 1) 廠房的平面布置 化工廠房平面型式的 選擇原則是，在滿足生產(chǎn)工藝要求下，盡量簡單、美化，同時(shí)符合建筑規(guī)范要求。 (7) 其它尺寸，清液段高取 ，一般取 =30，收縮段高 ,懸浮段高取 ,錐底高取 ，總高 。 結(jié)晶器特點(diǎn) 結(jié)晶器是制銨過程的主要設(shè)備，它必須滿足如下要求：應(yīng)有足夠的容積與高度；要有分級作用；晶漿取出口的位置要合適；結(jié)晶器內(nèi)壁應(yīng)該力求平整、光滑、缺少死角 [2]。 內(nèi)循環(huán)鹽析結(jié)晶器 上部為清液段，中部為懸浮段，下部為錐底。 反應(yīng)操作時(shí)間為 8000 小時(shí) ,消耗定額 噸 NaCl/NaCO3,試求碳酸化塔的體積和管道的通過能力： 解：碳酸化塔的生產(chǎn)能力為 15 萬噸 /年 ,每批操作周期為 24 小時(shí)，碳酸化塔每批的生產(chǎn)量為： (15000024)/8000=450t/批 在操作條件下 NaCl 的密度為 ，碳酸化塔的裝填系數(shù)為 ，則所需體積為： (450)/()=217m3 可假設(shè)碳化塔高度為 10m，根據(jù)公式： Vth=d2h /4 式中： Vth—碳化塔容積， m3； d—該碳化塔圓柱部分內(nèi)徑， m； h—該碳化塔高度， m。 在氨母液 Ⅱ 澄清液中澄清后的氨母液 Ⅱ 的濁度應(yīng)不大于鈣離子的澄清率；約為80%~90%，而鎂離子的澄清率卻少于 50%。鹽中鈣鎂含量的增加會(huì)使氨母液 Ⅱ 泥量增加，排放時(shí)不僅處理麻煩，而且使氨及鹽的損失增加。 鈣鎂雜質(zhì)對聯(lián)堿法生產(chǎn)的影響 聯(lián)合法所用的洗鹽，其中仍含有，當(dāng)加到鹽析結(jié)晶器中時(shí)，由于母液中有和存在，會(huì)生成及其復(fù)鹽。因此欲使系統(tǒng)水量保持平衡，首先要提高重堿的結(jié)晶質(zhì)量，其次為嚴(yán)格控制洗鹽的含水量。 首先循環(huán)系統(tǒng)中消耗掉的水量。但為了避免過多 NaCl 混雜于產(chǎn)品 NH4Cl 中，當(dāng)鹽析溫度為 10~15℃ 時(shí)， γ 值控制在~。當(dāng) β值到達(dá) ~ 時(shí)，碳酸化時(shí)會(huì)析出大量碳酸氫銨結(jié)晶。吸氨量適當(dāng)有利于碳酸化時(shí) NH4HCO3的生成，促進(jìn) NaHCO3析出 [1]。 α值與溫度關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)值為： α值： ； ； ； 。 循環(huán)過程中的工藝指標(biāo) 母液在循環(huán)過程中要控制 3 個(gè)濃度作為工藝指標(biāo)： α值、 β值和 γ 值。但由于二次碳酸化增加了母液 Ⅰ 的NH4+含量，加強(qiáng)了 NH4Cl 的鹽析作用 [1]。令式 (7)中的 b=0 即得出一吸氨流程的條件為： e(x1+p1)=x2+p2