【正文】 傳熱面積 pA 傳熱系數(shù) K 的范圍為 233~465 2/wm k ，綜合考慮流速，管程及熱管材料等多方面的因素，取 K=300 2/wm k 估算的傳熱面積： 2 2*3 0 03 9 6 0 0 0 ???? mtK QA pm2 塔高 H′ =25m 由以上條件可以確定換熱管的單程長度，選擇合適的管徑，可計算出換熱管的管程和數(shù)量。 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(shè)計 33 預熱區(qū)在窯的上部，其作用是使從煅燒區(qū)上來的廢氣與新投人的石灰石和炭材相遇，進行熱交換，對將進人鍛燒區(qū)的石灰石及炭材進行預熱， 由于 石灰石的分解溫度 在 812C ，所以大家把預熱區(qū)與鍛燒區(qū)溫度分 割 點 設(shè)在 850C 。當產(chǎn)量確定時， V總就有定值，有 V總和塔高（ H） ，可求出塔徑（ D）。 改進方向 攪龍浸取技術(shù)存在一些缺點，主要表現(xiàn)在： a 有時物料被破碎得很厲害，使得鹵液粥樣化，殘渣推不走，鹵液難澄清，造成停工處理。而在出渣攪龍的液面段加入不含 BaS 的過濾碳酸鋇漿的廢水，循環(huán)利用。由于該攪龍運送的是濕物料，為利用殘液的回收，其斜度 ? 角可適當大于 20176。為此設(shè)計分為分段組合式，將攪龍分為 4 節(jié)，另加第五節(jié)出渣攪龍， 水平搭接排列。攪龍除起推動作用外，還具有攪動的功能，能滿足浸取要求 。 回轉(zhuǎn)爐尾氣由式（ 8）式所列的幾部分組成： Vg=Vf+Ve+Vr+Vw+Vo (8) 式中 Vg—— 爐尾排出廢氣量， m3/kg； Vf—— 燃料燃燒生成廢氣量， m3/kg； Ve—— 燃料燃燒過?？諝饬浚?m3/kg； Vr—— 生料分解生成廢氣量， m3/kg； Vw—— 生料含水蒸發(fā)生成廢氣量， m3/kg； Vo—— 漏氣量， m3/kg。℃ 假設(shè)水的比熱為溶液的比熱，則反應放出的全部熱量能使液體升高 T℃， T= 1012/【 104（ 145+1000） 103】 =℃ 出塔液體溫度為 90℃，通入換熱器殼層與進入碳化塔的冷流體進行接觸，冷流體預熱，熱流體冷卻。 日生產(chǎn)能力： 噸 /天，考慮安全系數(shù)后： 噸 /天，即 噸 /小時。針對此頑癥提出了兩個連續(xù)碳化的工藝流程。都是采用兩個碳化塔 , 一塔碳化一塔預碳化 , 控制操作條件在預碳化中不產(chǎn)生固相 , 兩塔定期輪換使用 , 所以預碳化時正是碳化的清洗過程 , 也等于一塔在清洗一塔在碳化。氣體進入塔內(nèi) , 從不同 的 高度 ,不同 的 部位 , 和在不同 的 位置 進行 ( 3)式反應 , 出現(xiàn)一個立體碳化模式 [2]。集中導入二氧化碳氣體的碳化方法 , 降低了預 碳酸化 過飽和態(tài)。 Ba（ HS） 2+2H2S＝ Ba（ HS） 2+H2O 在預碳化時硫化鋇溶液中的 S2離子增加一倍 , 這是長期以來所追求的理論要求 , 然而實際上達不到 , 這是因為接觸的氣體 中不完全是硫化氫而還有二氧化碳氣體，還會有如下反應發(fā)生 ： Ba(OH)2+CO2＝ BaCO3↓ +H2O 例如入預碳化塔時 BaS 濃度 140 克 /升 , 預碳化終了為 260 克 /升 , 僅增加了 倍。反之 , 則反應慢 , 單位時間內(nèi)得到的產(chǎn)品少。這是由于在第二或第三塔中硫化鋇溶液部分發(fā)生如下反應 Ba(OH)2 Ba(HS)2 也就是說硫化鋇的水溶液 , 實質(zhì)上是氫氧化鋇和硫氫化鋇的混合物。將鋇渣、石灰、石膏和水按一定比例混合均勻，陳化 24h后，經(jīng)制磚機機械壓制，再經(jīng)蒸汽養(yǎng)護，得到鋇渣磚成品。 碳化尾氣生產(chǎn)硫氫化鈉工藝流程： 合格的硫化鈉溶液經(jīng)加熱澄清后 , 放入循環(huán)槽 ,進入吸收塔循環(huán) , 逆流吸收碳化尾氣中的硫化氫氣體。 然后進 入熱交換器， 和 一冷來的 150— 170℃ 的混合氣進行熱交換，使燃燒后混合 酸氣降溫至 240— 280℃ 進入一轉(zhuǎn)化器內(nèi)，在觸媒的用下，使未氧化的硫化氫與燃燒生產(chǎn)的 SO2反應生成氣態(tài) S和 H2O，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(shè)計 7 經(jīng)一冷卻器水冷降溫至 150— 170℃ 使硫蒸氣冷凝成液硫入保溫罐。 鋇漿脫硫原理 為了除去碳酸鋇漿中的硫化物，加入純堿，并加熱至 90℃ ，發(fā)生如下反應： BaSO3+Na2CO3＝ BaCO3+Na2SO3 BaS2O3+ Na2CO3＝ BaCO3+ Na2S2O3 BaS+ Na2CO3＝ BaCO3+Na2S 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(shè)計 6 三廢的治理 化學工業(yè)的迅猛發(fā)展也拉動了社會經(jīng)濟的快速提升，但環(huán)境卻因此受到嚴重污染。 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(shè)計 3 第一章 碳化法生產(chǎn)碳酸鋇 碳化法生產(chǎn)碳酸鋇的探討 由于碳化法生產(chǎn)碳酸鋇 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)成本較低，因而被我國碳酸鋇生產(chǎn)廠家采用。 為滿足碳酸鋇消費的國內(nèi)國際市場的需求，碳酸鋇的生產(chǎn)技術(shù)有了突飛猛進的發(fā)展。辦公自動化設(shè)備及電腦的普 遍化使用 , 在一定程度上促使碳酸鋇在國內(nèi)的需求不斷增長。我國碳酸鋇產(chǎn)品正朝著系列化、規(guī)格化、專用化方向發(fā)展 [7], 以滿足不同行業(yè)的要求。 本次畢業(yè)設(shè)計是采用碳化法生產(chǎn)碳酸鋇，碳化法的優(yōu)點在于所得產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)成本較低 [8]。經(jīng)綜合各因素分析比較，以碳化法生產(chǎn)碳酸鋇所得的產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定，成本較低，所以中國工業(yè)生產(chǎn)碳酸鋇主要采用碳化法。預 期在未來一段時間內(nèi)就會有所 增長。對 粗鋇回轉(zhuǎn) 爐的 余熱加以利用 , 這樣， 回收的飽和蒸汽 就可以提供碳化所需的熱量 。 圖 碳化法生產(chǎn)碳酸鋇流程圖解 生 產(chǎn)原理 晶石的還原 重晶石和煤在回轉(zhuǎn)爐中進行還原反應，溫度在 600— 800℃，按下式反應： BaSO4+2C＝ BaS+2CO2↑ Q 由于物料中煤的作用，伴隨著有一氧化碳生成。如何 處理反應產(chǎn)生的硫化氫氣體 是 整個碳酸鋇生產(chǎn)過程 需要重視和解決的重要問題 。保溫罐之液硫經(jīng)制片機，皮運機，包裝得產(chǎn)品 [3]。吸收工序來的 NaHS溶液在貯罐中加溫澄清后 , 經(jīng)濃縮 , 制片 , 過磅包裝得產(chǎn)品。過濾廢水進入澄清罐澄清，回收的沉淀 BaCO3再利用，清液去化鋇工序，達到循環(huán)利用 [8]。即首先進行 Ba(OH)2+CO2＝ BaCO3↓ +H2O 然后再進行 Ba(HS)2+CO2+H2O＝ BaCO3↓ +2H2S 這是由于第一個反應的反應速度大大超過第二個反應的反應速度的緣故。溫度升高時雖然可以使反應速度加快但 CO2的溶解度降低 , 例如 30℃時的溶解度 為 , 40℃時的溶解度為 Hm3/m3水。反應速度慢 , 單位時間內(nèi)形成的晶種少 , 則結(jié)晶顆粒增長速度加快 ,這樣就可以得到大顆粒的結(jié)晶 , 且堆密度也大。所謂半碳化就是將硫氫化鋇碳化約一半的 程度 , 碳化是半碳化后的溶液直接和窯氣接觸 , 200 分鐘為一個循環(huán)周期 , 在這個周期內(nèi) BaS、 H2S、 CO2濃度的變化如圖。這樣的結(jié)晶表面活性 很 強 ,較強吸附力 會導致 鋇漿粘結(jié)。間歇式反應不但在操作上麻煩而且產(chǎn)品質(zhì)量不佳 , 設(shè)備龐大。 結(jié)論 二氧化碳和硫化鋇的反應速 度慢 , 生成晶種少 , 控制條件使其顆粒慢慢長大可以獲得大顆粒 , 堆密度大 , 流動性好的產(chǎn)品。 在此過程中，沉降池可做為儲存設(shè)備，當碳化塔需要清洗時，預碳化仍然可以進行，當預碳化塔需清洗時 ，碳化仍然可以進行。預碳化后的尾氣含二氧化碳較低，而硫化氫含量較高，因此可以再次通入預碳化塔中使用。 設(shè) 備計算 回轉(zhuǎn)爐 (基礎(chǔ)數(shù)據(jù) ) 年產(chǎn) 10 萬噸碳酸鋇，年操作時間 7200 小時，安全系數(shù)： 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(shè)計 19 重晶石 含硫酸鋇 85%、雜質(zhì) 15% 白煤 含碳量 %、灰分 % 煙煤 發(fā)熱量 29185kJ/kg/、灰分 20% 每噸碳酸鋇重晶石消耗量折 100%硫酸鋇為 噸 原料配比： 重晶石（ 100%BaSO4） :白煤（含碳量 84%） =100:25 (1) 重晶石（ 100%BaSO4） :煙煤（ 發(fā)熱量 29302kJ/kg） =100:20 (2) BaSO4+ 2C==BaS+2CO2 C+O2=CO2 (二 )設(shè)備工藝計算 1．進爐生料計算 進爐重晶石量 100000/=考慮安全系數(shù)，則： 進爐白煤量按式（ 1）折算 ：（ ） =100： 25 則 x=進爐煙煤按式（ 2）折算 ：（ 29185Y/29302） =100： 20 則 y=進 爐 生 料 量 = 進 爐 重 晶 石 量 + 進 爐 白 煤 量 + 進 爐 煙 煤 量=++= W1=WBaS+W 未反應 BaSO4+W 雜質(zhì) +W 煤粉 =W* （ 3） 式中 W1—— 出爐熟料量， t/h W—— 重晶石投料量， 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(shè)計 20 x—— 重晶石含 BaSO4,85% T—— BaSO4爐內(nèi)轉(zhuǎn)化率， 65% M—— 白煤的投料量， x1—— 白煤中灰分含量 ， % N—— 煙煤投料量， X2—— 煙煤中灰分含量， 20% 為 BaS/BaSO4分子量之比 W1=***+**+*+*+*= KD L? （ 4） G—— 回轉(zhuǎn)爐小時產(chǎn)量（即 熟料量）， t/h； L—— 回轉(zhuǎn)爐的有效長度， m； K—— 系數(shù)，取 ~. 變（ 4）式為： LG KD DiDi? = L KD Di（ ） （ 5） 式中， 為回轉(zhuǎn)爐長徑比，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗為 15~20，取 LDi =18 由（ 5）式得： GDi LK Di? ? )(* mDi ?? L=18Di=*18=(m) 核算回轉(zhuǎn)爐尺寸 物料在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)停留的時間按（ 6）式計算： nLT S Di?? ?? （ 6） 式中 —— 物料休止角，取 35176。 生料量 ,熟料量 Ir=（ ） /=% kgmVr / 7 *) 0 0( ??? 4生料含水蒸發(fā)生成廢氣量 (10 0 ) 0. 80 5 eWVw gW? ?? （ 12） 式中 eg —— 干生料消耗量， kg/kg W—— 生料含水， % —— 標準狀態(tài)下水蒸氣密度， kg/m3 生料含水以白煤、煙煤含水量計，取 8% kgmVw /31 6 8 7 5 04 3 4 5 0*8 0 *)81 0 0( 8 ??? 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(shè)計 23 5漏氣量 漏氣量可按出爐廢氣來那個的百分數(shù)估算，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗取 30% 故得爐尾廢氣總量 Vg=++++ Vg=(2)爐尾排風機選型 爐尾排風機按下列風量計算選型： 2 7 3 7 6 01000 273 tV k G V g P?? ? ? ? ? （ 13） 式中 V—— 爐尾排風機風量（工作狀態(tài)）， m3/h； G—— 回轉(zhuǎn)爐小時熟料量； k—— 儲備系數(shù)，取 ； t—— 進風機爐氣溫度； P—— 當?shù)卮髿鈮海?設(shè) 當?shù)卮髿鈮簽?760mmHg 回轉(zhuǎn)爐爐尾尾氣溫度根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗為 300~350℃，進風機爐氣溫度取 t=220℃。 入料量： W1=物料密度： r=。為防止液體經(jīng)該空間過，破壞濃度梯度，需在隔板上開出面積與形狀合適的空間（稱為過 渣口），從而達到即使攪龍與渣通過，殘渣又能將過渣口封住的較理想狀態(tài)。之間，這樣攪龍對渣的推動力更大，造成出渣攪龍始端所需的壓力。各段攪龍濾液濃度分布見圖 5 由圖 5 可以看出，在攪龍的 上部和下部，鹵液濃度不同，但除第 2節(jié)外，其濃度差基本上不超過 2%，尤其在第 5 節(jié)，濃度近乎相等。 碳化塔的設(shè)計 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(shè)計 31 因碳酸鋇漿粘度較大，所以不易采用填料塔。而液體所占的容積是由氣、液比，氣體濃度，氣量大小等關(guān)系決