【導(dǎo)讀】目前我國(guó)大多數(shù)鋼廠采用鹽酸進(jìn)行酸洗。因而，鹽酸酸洗廢液不可避免。地成為了一項(xiàng)環(huán)境和資源問題。在建設(shè)資源節(jié)約型，環(huán)境友好型社會(huì)的大方針下，鹽酸。酸洗廢液資源化利用勢(shì)在必行。一套適合中小型鋼鐵企業(yè)的酸洗廢液資源化工藝流程：蒸發(fā)結(jié)晶法。此方法鹽酸回收率。高，過程簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低。全文對(duì)設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)原理，反應(yīng)設(shè)備原理，運(yùn)行操作事。項(xiàng)等做了詳細(xì)的闡述。通過計(jì)算確定主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)，進(jìn)行設(shè)備選型，并對(duì)車間布置，高程布置進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，繪制了主反應(yīng)設(shè)備圖，流程圖，平面布置圖等。

　　

【正文】 20— 90 20 20 工作介質(zhì) 物料 冷卻水 冷卻水 全容積 m3 7 換熱面積 m2 20 攪拌轉(zhuǎn)速 r/min 可調(diào) 電功率 KW 材質(zhì) 不銹鋼 軸密封 不銹鋼攪拌釜專用機(jī)械密封 過濾離心機(jī) 過濾離心分離簡(jiǎn)述 離心分離借助于離心力，使 料液中 比重不 同的物質(zhì)進(jìn)行分離的方法。由于離心機(jī)等設(shè)備可產(chǎn)生相當(dāng)高的角速度，使離心力遠(yuǎn)大于重力，于是溶液中的懸浮物 、膠體或結(jié)晶體 便易于沉淀析出：又由于比重不同的物質(zhì)所受到的離心力不同，從而沉降速度不同，能使比重不同的物質(zhì)達(dá)到分離。 在此基礎(chǔ)上，過濾 離心 分離利用 懸浮液在離心力場(chǎng)下產(chǎn)生的離心壓力，作用在過濾介質(zhì) (濾網(wǎng)或?yàn)V布 )上，使液體通過過濾介質(zhì)成為濾液；而固體顆粒被截留在過濾介質(zhì)表面，形成濾渣，從而實(shí)現(xiàn)液 固分離。過濾型轉(zhuǎn)鼓圓周壁上有孔，在內(nèi)壁襯以過濾介質(zhì) 。 過濾離心設(shè)備選型 本設(shè)計(jì)中利用過濾離心設(shè)備將 FeCl2 4H2O從經(jīng)冷卻結(jié)晶后的料液中分離提取出來沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 制成產(chǎn)品。故通過查閱有關(guān)分離機(jī)械書籍選定 SXY—— 1000 三足下卸料液壓全自動(dòng)過濾離心機(jī)。具體技術(shù)參數(shù)如表 ： 表 SXY— 1000離心機(jī)技術(shù)參數(shù) SXY— 1000離心機(jī)技術(shù)規(guī)格 轉(zhuǎn)鼓直徑 1000mm 卸料轉(zhuǎn)速 30~70轉(zhuǎn) /分 有效高度 450mm 最大分離因數(shù) 700 進(jìn)料轉(zhuǎn)速 200~1120轉(zhuǎn) /分 操作容積 250L 分離轉(zhuǎn)速 1120轉(zhuǎn) /分 裝料限度 300kg 主機(jī)外形尺寸 2285 1700 1900(mm) 液壓系統(tǒng) 外形尺寸 1450 1100 1400(mm) 電器控制箱外形尺寸 800 600 2020(mm) 機(jī)器總重量 3500kg 操作原理及程序： 懸浮液待主機(jī)開動(dòng)至一定速度 (中速或高速 )后 ,由進(jìn)料管進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓布料盤上 ,在離 心 力的作用下 , FeCl2 4H2O晶體顆粒 被甩到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上 ,其中中速進(jìn)料有利于布料均勻 ,減少進(jìn)料的振動(dòng) ,使機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。進(jìn)料結(jié)束后 ,將主機(jī)增至高速進(jìn)行分離、液體經(jīng)濾布、襯網(wǎng)和轉(zhuǎn)鼓壁上的小孔甩出鼓外、經(jīng)排液口排出 , FeCl2 4H2O 晶體顆粒留轉(zhuǎn)鼓內(nèi) ,將主機(jī)降至低速 ,由刮刀將濾渣刮下 ,從轉(zhuǎn)鼓底的孔 排出打包外運(yùn) 。 輔助設(shè)備計(jì)算選型 輔助設(shè)備包括廢酸儲(chǔ)罐，稀酸再生酸儲(chǔ)罐，濃酸再生酸儲(chǔ)罐，耐腐蝕泵若干。輔助設(shè)備一覽表如表 ： 表 設(shè)備名稱 設(shè)備型號(hào)或尺寸 設(shè)備數(shù)量 廢酸儲(chǔ)罐 V＝ 10m3:φ 1 濃酸再生酸儲(chǔ)罐 V＝ 5m3: φ 1 稀酸再生酸儲(chǔ)罐 V＝ 5m3: φ 1 耐腐蝕泵 CQB50— 32— 125F， 12m3/h,揚(yáng)程 20m，電機(jī)功率 若干 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 28 第四章高程、車間布置 高程布置 1．充分利 用地形地勢(shì)和給水排水系統(tǒng)，使原料液一次提升便能順利自然的通過工藝操作單元，排出廠外。 2．協(xié)調(diào)好高程布置和平面布置的關(guān)系，做到既減少用地，有利于氣、液輸送，并有利于減少工程投資和運(yùn)行成本。 3．做好原料液，剩余液高程布置與蒸汽高程布置的配合，盡量同時(shí)減少兩者的提升次數(shù)和高度。 4．協(xié)調(diào)好車間總體高程布置和與單體豎向設(shè)計(jì)，即便于正常排放又有利于檢修。 總高程面布置（見高程面圖） 車間布置 基礎(chǔ)資料 工藝流程圖，詳見附圖。 物料衡算數(shù)據(jù)及物料性質(zhì)。 主反應(yīng)設(shè)備及輔助設(shè)備構(gòu)造與特性 本 設(shè)計(jì)為 初步的工業(yè)化 設(shè)計(jì)， 其 中所涉及的公用系統(tǒng)的耗用量、車間定員廠區(qū)總平面布置圖、建廠地形和氣象等資料均從略。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 車間組成 車間部門組成如圖 圖 車間組成 車間布置 廠房布置 廠房平面布置采用長(zhǎng)方形外形布置，可以節(jié)約用地，這樣有利于設(shè)備的排列，縮短管線，易于安排交通的出入口，有較多地可供自然采光和通風(fēng)的墻面。柱網(wǎng)間距采用 6m，寬度選擇 ，采用 6— — 6 形式的跨度。鹽酸 回收 車間規(guī)模較小，而規(guī)模較小的車間多數(shù)是將輔助室、生活室集中布置在車間中的一個(gè)區(qū)域 內(nèi)，故本設(shè)計(jì)也采用這種方沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 30 案。生活室中的辦公室、化驗(yàn)室、休息室等宜布置在廠房南面，以充分利用太陽能采暖 。更衣室、廁所、浴室等可布置在廠房北面。 設(shè)備布置 設(shè)備布置應(yīng)該遵循工藝流程的前后、上下、左右的順序，確保工藝流程在設(shè)備上體現(xiàn)出連續(xù)性，使原料到產(chǎn)品的路線最短，并且最為合理，并需綜合考慮主導(dǎo)風(fēng)向、安全衛(wèi)生和防腐、操作條件、設(shè)備安裝檢修、廠房建筑等因素對(duì)設(shè)備布置的要求。車間底層平面布置加料儲(chǔ)罐、幾種泵、 濃、稀 酸儲(chǔ)罐 、鼓風(fēng)機(jī)等 。二樓平面布置冷凝結(jié)晶釜、過濾離心機(jī)、 FeCl2 4H2O晶體產(chǎn)品貯槽 。三樓平面布置 降膜蒸發(fā)器、 冷凝器、 降膜吸收器等 。設(shè)備布置時(shí)，考慮盡量利用重力自流，可以采用搭建鋼構(gòu)平臺(tái)或在樓層上留出安裝孔來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 31 第五章操作說明及維護(hù) 操作說明 換熱器操作說明 檢查裝置上的儀表、閥門等是否齊全好用。 打開冷凝水閥，排除積水和污垢；打開放空閥，排除空氣和不凝氣體，放凈后逐一關(guān)閉。 打開冷流體進(jìn)口閥并通入流體，而后打開熱流體入口閥，緩慢或逐次地通入。做到先預(yù)熱后加熱，切忌驟冷驟熱，以免換熱器受到損壞，影響其使用壽命。 通入的冷熱流體應(yīng)干凈，流體如果含有大顆粒固體雜質(zhì) 和纖維質(zhì)，一定要提前過濾和清除，防止堵塞通道及結(jié)垢。 調(diào)節(jié)冷、熱流體的流量，達(dá)到工藝要求所需的溫度。 經(jīng)常檢查冷、熱流體的進(jìn)、出口溫度和壓力變化情況，如有異?，F(xiàn)象，應(yīng)立即查明原因，清除故障。 在操作過程中，換熱器的一側(cè)若為蒸汽的冷凝過程，則應(yīng)及時(shí)排放冷凝液和不凝氣體，以免影響傳熱效果。 定時(shí)分析冷、熱流體的變化情況，以確定有無泄漏。如泄漏應(yīng)及時(shí)修理。 定期檢查換熱器及管子與管板的連接處是否有損，外殼有無變形以及換熱器有無振動(dòng)現(xiàn)象，若有應(yīng)及時(shí)排除。 在停止操作時(shí)，應(yīng)先停熱流體，后停冷 流體，并將殼程及管程內(nèi)的液體排凈，以防換熱器凍裂和銹蝕。 冷卻結(jié)晶器操作說明 維持穩(wěn)定的過飽和度，防止結(jié)晶器在局部范圍內(nèi)產(chǎn)生過大的過飽和度。 結(jié)晶器液面應(yīng)保持一定的高度，如果液面太低，會(huì)破壞懸浮液床層，使過飽和度越過介穩(wěn)區(qū)，產(chǎn)生大量晶核。 應(yīng)防止系統(tǒng)帶氣，否則會(huì)破壞晶漿床層，使液面翻騰，溢流帶料嚴(yán)重。 應(yīng)限制晶體的生長(zhǎng)速率，即不以盲目提高過飽和度的方法來提高產(chǎn)量。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 32 對(duì)溶液進(jìn)行加熱、過濾等預(yù)處理，以消除溶液中可能成為過多晶核的微粒。 從結(jié)晶器中及時(shí)移除過量的細(xì)晶。產(chǎn)品按粒度分 級(jí)排出，使符合粒度要求的晶粒能作為產(chǎn)品及時(shí)排出，而不使其在結(jié)晶器內(nèi)繼續(xù)參與循環(huán)。 含有過量細(xì)晶的母液取出后加熱或稀釋，使細(xì)晶溶解，然后送回結(jié)晶器。 母液溫度不宜相差過大，避免過飽和度過大，晶核增多。 調(diào)節(jié)原料液的 pH或加入某些具有選擇性的添加劑以改變成核速率。 操作工應(yīng)認(rèn)真負(fù)責(zé)，在結(jié)晶操作上要勤檢查，穩(wěn)定工藝，保證生產(chǎn)在最佳條件下進(jìn)行。 維護(hù)說明 換熱器日常維護(hù)內(nèi)容 保持設(shè)備外部整潔、保溫層和油漆完好。 保持壓力表、溫度計(jì)、安全閥和液位計(jì)等儀表和附件的齊全、靈敏和準(zhǔn) 確。 發(fā)現(xiàn)閥門和法蘭連接處滲漏時(shí)，應(yīng)及時(shí)處理。 開停換熱器時(shí)，不要將閥門開得太猛，否則容易造成管子和殼體受到?jīng)_擊，以及局部驟然脹縮，產(chǎn)生熱應(yīng)力，使局部焊縫開裂或管子連接口松弛。 盡可能減少換熱器的開停次數(shù)，停止使用時(shí)，應(yīng)將換熱器內(nèi)的液體清洗放凈，防止凍裂和腐蝕。 定期測(cè)量換熱器的殼體厚度，一般兩年一次。 換熱器常見故障及處理方法 如表 ： 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 33 表 換熱器常見故障及處理方法 故障 原因 處理方法 傳熱效率下降 列管結(jié)垢或堵塞； 清理列管或除垢； 管道或閥門堵塞 ； 清理疏通； 不凝氣或冷凝液增多 排放不凝氣或冷凝液 列管和脹口滲漏 列管腐蝕或脹接質(zhì)量差； 更換新管或補(bǔ)脹； 殼體與管束溫差太大； 補(bǔ)脹； 列管被折流擋板磨破 換管 振動(dòng) 管路振動(dòng)； 加固管路； 殼程流體流速太快； 調(diào)節(jié)流體流量； 機(jī)座剛度較小 加固 管板與殼體連接處有裂紋 腐蝕嚴(yán)重； 鑒定后補(bǔ)修； 焊接質(zhì)量不好； 清理補(bǔ)焊； 外殼歪斜，連接管線拉力過大 找正 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 34 第六章設(shè)計(jì)總結(jié)與建議 本論文從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，結(jié)合相關(guān)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，對(duì)含 FeCl2和 HCl 的廢酸資源化利用一 題進(jìn)行大膽設(shè)想，做出初步的工業(yè)化設(shè)計(jì)，通過對(duì)廢酸進(jìn)行降膜蒸發(fā)，降膜吸收，冷卻結(jié)晶等單元操作對(duì)這兩種物質(zhì)進(jìn)行分離，又通過一系列方案設(shè)計(jì)、物料衡算、設(shè)備參數(shù)計(jì)算、設(shè)備選型等研究得出主要設(shè)計(jì)成果如下： 設(shè)計(jì)運(yùn)行總結(jié) 1250kg/h 的廢酸溶液從廢酸儲(chǔ)罐進(jìn)入降膜蒸發(fā)器后，經(jīng)恒定 300KPa， 133℃ 的蒸汽的不斷加熱，在降膜蒸發(fā)器內(nèi)負(fù)壓 80KPa 下蒸發(fā)至料液沸點(diǎn)，理論上可產(chǎn)生，其中包含 。 含 HCl 氣體和水蒸氣混合 氣體進(jìn)入冷凝器后將混合氣體從 95℃ 冷卻到 40℃ 后，有 ，回流到降膜蒸發(fā)器中繼續(xù)蒸發(fā)。其余 。 冷凝器中的不凝氣體進(jìn)入石墨降膜吸收器后， 收器被吸收成 31%的濃鹽酸， 酸。 降膜蒸發(fā)器中原料液經(jīng)蒸發(fā)后的剩余液 常溫 20℃ 后產(chǎn)生 4H2O晶體產(chǎn)品，經(jīng)過濾離心機(jī)分離后進(jìn)入產(chǎn)品儲(chǔ)罐。 建議 由于本人科研水平有限以及其他客觀因素的限制，設(shè)計(jì)中遇到的有些難題還未能解決，還有許多方面沒有涉及到，在今后的學(xué)習(xí)和科研中有待進(jìn)一步完善。 由于參數(shù)搜集不全，化工原理和物理化學(xué)知識(shí)掌握不到位，例如文中所設(shè)計(jì)的各個(gè)換熱器總傳熱系數(shù)沒有根據(jù)理論公式計(jì)算而是直接根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取。 由于本人對(duì)結(jié)晶操作知識(shí)掌握甚少，本文中對(duì) FeCl2 4H2O 晶體的結(jié)晶設(shè)備設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)略，直接進(jìn)行了選型，未進(jìn)行準(zhǔn)確地、系統(tǒng)化地分析。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 35 由于本人缺乏實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，所以本設(shè)計(jì)中 沒有給出原料及能量的小號(hào)定額、工程投資概算、工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。如若需要可以請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的人對(duì)這方面進(jìn)行專業(yè)的分析計(jì)算。 為了達(dá)到更好的設(shè)計(jì)要求，本課題設(shè)計(jì)應(yīng)與土建、給水排水、自動(dòng)化專業(yè)等一起綜合設(shè)計(jì)。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 36 致謝 本論文是在我的導(dǎo)師 宋恩軍 教授的悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，淵博的知識(shí)，敏銳的學(xué)術(shù)思想，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神以及事必躬親的工作態(tài)度對(duì)于我留下了深刻的影響，將使我終身受益。 在編寫論文過程中 ， 宋 老師無論是在學(xué)習(xí)上還是生活上都給予我莫大的鼓勵(lì)、鞭策和支持。我不僅從他身上學(xué)到扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，還學(xué)到了很多做人的 道理。在此謹(jǐn)向 宋 老師致以崇高的敬意和最誠(chéng)摯的感謝。 四 年來，感謝 環(huán)境與化學(xué)工程 學(xué)院的老師對(duì)我的辛勤培育。他們淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、科學(xué)求實(shí)的作風(fēng)和忘我的敬業(yè)精神為我樹立了良好的榜樣，將永遠(yuǎn)激勵(lì)我在以后的工作、生活中奮進(jìn) ! 感謝 同在宋老師帶領(lǐng)下的同學(xué)路潔嬙、劉闖、楊坤、馬力 ， 還有我的同學(xué)姚森，譚景偉等 在我論文完成過程中給予了極大的支持和無私的幫助，在此一并向他們表示最衷心 的感謝 ! 感謝父母、親友的理解和支持。正是有了他們無私的關(guān)愛奉獻(xiàn) 和悉心教導(dǎo)， 才有了我今天的一切。 最后感謝評(píng)閱論文和出席 畢業(yè) 論文答辯委 員會(huì)的諸位專家、教授在百忙中給予的悉心指導(dǎo) !同時(shí)感謝所有曾給予我支持、幫助和關(guān)心的老師、同學(xué)和朋友們 ！ 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 37 參考文獻(xiàn) [1]武晶 .不銹鋼酸洗廢液制備硝酸鐵工藝研究 [D].暨南大學(xué) ,2020. 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