【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(jì)算出換熱管的管程和數(shù)量。 北方民族大學(xué) 化學(xué)工程與工藝專業(yè) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 預(yù)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(jìn)行熱交換，對將進(jìn)人鍛燒區(qū)的石灰石及炭材進(jìn)行預(yù)熱， 由于 石灰石的分解溫度 在 812C ，所以大家把預(yù)熱區(qū)與鍛燒區(qū)溫度分 割 點(diǎn) 設(shè)在 850C 。當(dāng)產(chǎn)量確定時(shí)， V總就有定值，有 V總和塔高（ H） ，可求出塔徑（ D）。 改進(jìn)方向 攪龍浸取技術(shù)存在一些缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在： a 有時(shí)物料被破碎得很厲害，使得鹵液粥樣化，殘?jiān)撇蛔?，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(yùn)送的是濕物料，為利用殘液的回收，其斜度 ? 角可適當(dāng)大于 20176。為此設(shè)計(jì)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(dòng)作用外，還具有攪動(dòng)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?， 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(yīng)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(jìn)入碳化塔的冷流體進(jìn)行接觸，冷流體預(yù)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(shí)。針對此頑癥提出了兩個(gè)連續(xù)碳化的工藝流程。都是采用兩個(gè)碳化塔 , 一塔碳化一塔預(yù)碳化 , 控制操作條件在預(yù)碳化中不產(chǎn)生固相 , 兩塔定期輪換使用 , 所以預(yù)碳化時(shí)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(jìn)入塔內(nèi) , 從不同 的 高度 ,不同 的 部位 , 和在不同 的 位置 進(jìn)行 ( 3)式反應(yīng) , 出現(xiàn)一個(gè)立體碳化模式 [2]。集中導(dǎo)入二氧化碳?xì)怏w的碳化方法 , 降低了預(yù) 碳酸化 過飽和態(tài)。 Ba（ HS） 2+2H2S＝ Ba（ HS） 2+H2O 在預(yù)碳化時(shí)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(shí)際上達(dá)不到 , 這是因?yàn)榻佑|的氣體 中不完全是硫化氫而還有二氧化碳?xì)怏w，還會有如下反應(yīng)發(fā)生 ： Ba(OH)2+CO2＝ BaCO3↓ +H2O 例如入預(yù)碳化塔時(shí) BaS 濃度 140 克 /升 , 預(yù)碳化終了為 260 克 /升 , 僅增加了 倍。反之 , 則反應(yīng)慢 , 單位時(shí)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(yīng) Ba(OH)2 Ba(HS)2 也就是說硫化鋇的水溶液 , 實(shí)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(jī)機(jī)械壓制，再經(jīng)蒸汽養(yǎng)護(hù)，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(jìn)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(jìn) 入熱交換器， 和 一冷來的 150— 170℃ 的混合氣進(jìn)行熱交換，使燃燒后混合 酸氣降溫至 240— 280℃ 進(jìn)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(yīng)生成氣態(tài) S和 H2O，北方民族大學(xué) 化學(xué)工程與工藝專業(yè) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(yīng)： BaSO3+Na2CO3＝ BaCO3+Na2SO3 BaS2O3+ Na2CO3＝ BaCO3+ Na2S2O3 BaS+ Na2CO3＝ BaCO3+Na2S 北方民族大學(xué) 化學(xué)工程與工藝專業(yè) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 三廢的治理 化學(xué)工業(yè)的迅猛發(fā)展也拉動(dòng)了社會經(jīng)濟(jì)的快速提升，但環(huán)境卻因此受到嚴(yán)重污染。 北方民族大學(xué) 化學(xué)工程與工藝專業(yè) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(fèi)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(jìn)的發(fā)展。辦公自動(dòng)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(jì)是采用碳化法生產(chǎn)碳酸鋇，碳化法的優(yōu)點(diǎn)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(yù) 期在未來一段時(shí)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(jìn)行還原反應(yīng)，溫度在 600— 800℃，按下式反應(yīng)： 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(yīng)產(chǎn)生的硫化氫氣體 是 整個(gè)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(jī)，皮運(yùn)機(jī)，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(jìn)入澄清罐澄清，回收的沉淀 BaCO3再利用，清液去化鋇工序，達(dá)到循環(huán)利用 [8]。即首先進(jìn)行 Ba(OH)2+CO2＝ BaCO3↓ +H2O 然后再進(jìn)行 Ba(HS)2+CO2+H2O＝ BaCO3↓ +2H2S 這是由于第一個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)速度大大超過第二個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)速度的緣故。溫度升高時(shí)雖然可以使反應(yīng)速度加快但 CO2的溶解度降低 , 例如 30℃時(shí)的溶解度 為 , 40℃時(shí)的溶解度為 Hm3/m3水。反應(yīng)速度慢 , 單位時(shí)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(gè)循環(huán)周期 , 在這個(gè)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(qiáng) ,較強(qiáng)吸附力 會導(dǎo)致 鋇漿粘結(jié)。間歇式反應(yīng)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(yīng)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(dòng)性好的產(chǎn)品。 在此過程中，沉降池可做為儲存設(shè)備，當(dāng)碳化塔需要清洗時(shí)，預(yù)碳化仍然可以進(jìn)行，當(dāng)預(yù)碳化塔需清洗時(shí) ，碳化仍然可以進(jìn)行。預(yù)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(yù)碳化塔中使用。 設(shè) 備計(jì)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(shí)間 7200 小時(shí)，安全系數(shù)： 北方民族大學(xué) 化學(xué)工程與工藝專業(yè) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(jì)算 1．進(jìn)爐生料計(jì)算 進(jìn)爐重晶石量 100000/=考慮安全系數(shù)，則： 進(jìn)爐白煤量按式（ 1）折算 ：（ ） =100： 25 則 x=進(jìn)爐煙煤按式（ 2）折算 ：（ 29185Y/29302） =100： 20 則 y=進(jìn) 爐 生 料 量 = 進(jìn) 爐 重 晶 石 量 + 進(jìn) 爐 白 煤 量 + 進(jìn) 爐 煙 煤 量=++= W1=WBaS+W 未反應(yīng) 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(xué) 化學(xué)工程與工藝專業(yè) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(shí)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(yàn)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(shí)間按（ 6）式計(jì)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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣密度， kg/m3 生料含水以白煤、煙煤含水量計(jì)，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(xué) 化學(xué)工程與工藝專業(yè) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 5漏氣量 漏氣量可按出爐廢氣來那個(gè)的百分?jǐn)?shù)估算，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)取 30% 故得爐尾廢氣總量 Vg=++++ Vg=(2)爐尾排風(fēng)機(jī)選型 爐尾排風(fēng)機(jī)按下列風(fēng)量計(jì)算選型： 2 7 3 7 6 01000 273 tV k G V g P?? ? ? ? ? （ 13） 式中 V—— 爐尾排風(fēng)機(jī)風(fēng)量（工作狀態(tài)）， m3/h； G—— 回轉(zhuǎn)爐小時(shí)熟料量； k—— 儲備系數(shù)，取 ； t—— 進(jìn)風(fēng)機(jī)爐氣溫度； P—— 當(dāng)?shù)卮髿鈮海?設(shè) 當(dāng)?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(yàn)為 300~350℃，進(jìn)風(fēng)機(jī)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(dá)到即使攪龍與渣通過，殘?jiān)帜軐⑦^渣口封住的較理想狀態(tài)。之間，這樣攪龍對渣的推動(dòng)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(jì) 北方民族大學(xué) 化學(xué)工程與工藝專業(yè) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 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