【正文】 .............................................................. 12 結論 ................................................................................................................ 14 第三章 工藝設計及設備選型 .................................................................................... 15 概述 ................................................................................................................ 15 設計依據(jù) ........................................................................................................ 15 生產(chǎn)能力 .............................................................................................. 16 原料規(guī)格 .............................................................................................. 16 工藝計算 ........................................................................................................ 16 物料衡算 .............................................................................................. 16 熱量計算 ........................................................................................................ 17 設備計算 .................................................................................................... 18 回轉(zhuǎn)爐 (基礎數(shù)據(jù) ) ................................................................................ 18 浸取器 .................................................................................................. 24 碳化塔的設計 ..................................................................................... 30 加熱水箱換熱面積的確定 ................................................................... 32 石灰窯 .................................................................................................. 32 泵 .......................................................................................................... 34 過濾機 .................................................................................................. 35 第四章 設備選型 ........................................................................................................ 36 設備的選型依據(jù) ............................................................................................ 36 主要設備一覽表 ............................................................................................ 36 主要工藝控制點一覽表 ................................................................................ 36 第五章 結束語 ............................................................................................................ 38 致 謝 ............................................................................................................................ 39 參考文獻 ...................................................................................................................... 40 外文翻譯 ...................................................................................................................... 41 北方民族大學 化學工程與工藝專業(yè) 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 III 英語原文 ...................................................................................................................... 50 附 錄 ............................................................................................................................ 60 北方民族大學 化學工程與工藝專業(yè) 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 1 前 言 碳酸鋇是重要的基本化工原料之一 , 也是最為重要的鋇鹽之一，它應用于電子行業(yè)、玻璃和陶瓷行業(yè)、化工原料的生產(chǎn)等領域。 我們國家在汽車 、工業(yè)陶瓷等相關行業(yè)中，對碳酸鋇的需求量為每年 3萬 到 4 萬 噸 ， 碳酸鋇還可作為 三聚磷酸鈉（五鈉） 的 濕法磷酸除硫酸根用。 因為部分 國際電子產(chǎn)品 龍 頭 企業(yè) 在東南亞的投資 , 也使這些國家成為碳酸鋇的消費大國。新型造粒技術的引入使工藝簡單化，產(chǎn)品質(zhì)量更優(yōu)良。 化鋇原理 硫化鋇在水中水解： 2BaS+2H2O＝ Ba(HS)2+Ba(OH)2 二氧化碳制取原理 青石和煤按一定配比，在石灰窯內(nèi) 900— 1200℃下發(fā)生下列反應： CaCO3 ＝ 2CaO+CO2↑ – Q C+O2＝ CO2 ↑ +Q 碳化原理 硫化鋇溶液與 CO2在碳化塔內(nèi)發(fā)生如下反應： Ba(OH)2+CO2＝ BaCO3+H2O 2BaS +2H2O＝ Ba(OH)2 碳化尾氣生產(chǎn)工業(yè)硫磺和硫代硫酸鈉工藝流程 ： 由 碳酸鋇生產(chǎn)過程中碳化工序來的尾氣， 通過 脫水罐氣液分離后，分別進入 1000m3氣柜混合貯存 ，再同 脫油空氣 一起由 噴嘴 進 入燃燒爐，進行部分燃燒，爐內(nèi)控制溫度 900— 1000℃ 。在溶液中加入硫磺粉 , 并保持一定溫度 , 進行硫化反應 , 制得硫代硫酸鈉溶液 , 再經(jīng)結晶、甩干、水洗制得成品。 碳化尾氣生產(chǎn)硫脲工藝流程： 將石灰氮與水在反應釜中混合均勻 , 邊攪拌邊通入硫化氫氣體進行合成反應 , 生成硫脲溶液 , 將溶液過濾后 , 進冷卻結晶器中冷凍結晶 , 離心分離 , 晶體烘干即得成品。并提出連續(xù)碳化新工藝的方案 。例如采用三塔串聯(lián)時 , 每塔都裝新鮮硫化鋇溶液 , 第一塔接觸的是石灰窯來的氣體 , 第二塔接觸的是第一塔的尾氣（硫化氫的含量增加） , 第三塔接觸的是第二塔的尾氣（硫化氫的含量更增加）。 硫化鋇的濃度 反應速度除了與二氧化碳的濃度有關以外 , 還與硫化鋇的濃度有關 , 硫化鋇濃度高反應速度快。第一塔為碳化塔 , 第二塔為半碳化塔 , 第三塔為預碳化塔。這里所指的是將碳酸化過程中產(chǎn)生的硫化氫氣體導入一個塔中，與硫化鋇水解產(chǎn)物中氫氧化鋇反應，生成硫氫化鋇 : 2BaS + 2H2O→ Ba(HS)2 + Ba(OH)2 (1) Ba(OH)2 + 2H2S＝ Ba(HS)2 + 2H2O (2) 直至硫化鋇 溶液全部轉(zhuǎn)化為硫氫化鋇為止。 所以要改變 碳化方法。為解決此問題實現(xiàn)連續(xù)碳化新工藝 , 提出如下方案。 目前國內(nèi)采用的是間歇式空塔鼓泡生產(chǎn) , 反應慢 , 效率低 , 設備龐大 , 控制起來也比較困難。 此設計中影響連續(xù)生產(chǎn)主要因素就是“結疤”問題，因此可增大液體流速，減小主物料濃度，使液流體能夠及時帶走反應結晶物，減小結晶物在塔底的停留時間。 預碳化塔取出液含量計算： 碳酸鋇含量 W1=( 106 )/[ 104（ 145+1000） ]=% 假設預碳化徹底進行，則硫氫化鋇含量 W2=(100000 106/) [ 104（ 145+1000） ]=% 碳化塔取出液含量計算 碳酸鋇含量 W3=(100000 106)/7200/ [ 104（ 145+1000） ]=% 在硫化鋇溶液制備過程中含有一定的雜質(zhì)，因此在預碳化前應先除去大部分雜質(zhì)再通入塔中，減少雜質(zhì)參加反應，可提高產(chǎn)品純度，在碳化和預碳化過程中，因反應的局限性，可能含有少量其他形式的鋇鹽，因此加入少量碳酸鈉脫硫，提高產(chǎn)品純度。 mi **2 9 * ??T T 與回轉(zhuǎn)爐長度及內(nèi)徑的關系如下： Tn DiSL sin??? (7) )( in ***1* mL ?? 核算生產(chǎn)能力 。但在殘渣處理量大，液體易結晶的場合，這些浸取方法就顯得能力小、勞動強度大易結晶阻塞。 3D=（ m） 圓整為 按攪龍的 S制法，其節(jié)距 t 應為葉片直徑的 倍，但是為了延長物料在絞龍內(nèi)的停留時間，通常取 t/D=~,在此取 t==（ m） 為保證既有足夠的浸取液，而液位又不太高，其上部斷面應設計為梯形，選 H=（ ~） R,見圖 2 北方民族大學 化學工程與工藝專業(yè) 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 26 攪龍轉(zhuǎn)速 n 攪龍軸轉(zhuǎn)速在滿足輸送能力的情況下不易過高，以使物料有一個較長的浸取時間，另外還可防止出現(xiàn)物料破碎嚴重，造成鹵液含泥量大，不易澄清等現(xiàn)象，因此，轉(zhuǎn)速 n應不超過某一限速 nj： An nj D?? 式中 A—— 物料綜合特性系數(shù)，取 A=30 則 ??? njn （ r/min） 根據(jù)限速原則進行調(diào)整， n=20(r/min) 填充系數(shù)驗： ***20**47 ****47 212 ??? CtrnD W? 遠小于 推薦的填充系數(shù) ，應降低軸速，經(jīng)計算，當 n=3r/min 時， φ = 接近推薦填充系數(shù) 攪龍長度 按理論計算，攪龍長度應為： 3640**3 ??? n t TL 理 （ m） 根據(jù)設計規(guī)范，攪龍輸送長度要小于 40m。出渣在物料殘渣運行至第 4節(jié)末端時，其中含北方民族大學 化學工程與工藝專業(yè) 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 29 BaS 量已經(jīng)很少了，如若再增加一節(jié)洗滌攪龍，設備投資增加，動力消耗加大，而回收的 BaS 量卻有限，所以，該部分殘渣應徑直進入攪龍。根據(jù)浸取原理浸取液應在攪 龍的末端加入，以提高殘渣的洗滌效果。 c 物料不易過細，否則物料剛進入攪龍，較小的顆粒來不及沉淀，便隨鹵流入澄清罐。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗的總結，一般認為碳化塔的高度選用 24~27米是合適的。2 2 1t T t? ?? =30－ 25=5℃ 520 5202121 ?????????? InttIn ttt m℃