【導讀】目前我國大多數(shù)鋼廠采用鹽酸進行酸洗。因而，鹽酸酸洗廢液不可避免。地成為了一項環(huán)境和資源問題。在建設資源節(jié)約型，環(huán)境友好型社會的大方針下，鹽酸。酸洗廢液資源化利用勢在必行。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)結晶法。此方法鹽酸回收率。高，過程簡單，運行成本低。全文對設計方案，設計原理，反應設備原理，運行操作事。項等做了詳細的闡述。通過計算確定主要設備技術參數(shù)，進行設備選型，并對車間布置，高程布置進行詳細設計，繪制了主反應設備圖，流程圖，平面布置圖等。

　　

【正文】 20— 90 20 20 工作介質 物料 冷卻水 冷卻水 全容積 m3 7 換熱面積 m2 20 攪拌轉速 r/min 可調 電功率 KW 材質 不銹鋼 軸密封 不銹鋼攪拌釜專用機械密封 過濾離心機 過濾離心分離簡述 離心分離借助于離心力，使 料液中 比重不 同的物質進行分離的方法。由于離心機等設備可產生相當高的角速度，使離心力遠大于重力，于是溶液中的懸浮物 、膠體或結晶體 便易于沉淀析出：又由于比重不同的物質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達到分離。 在此基礎上，過濾 離心 分離利用 懸浮液在離心力場下產生的離心壓力，作用在過濾介質 (濾網或濾布 )上，使液體通過過濾介質成為濾液；而固體顆粒被截留在過濾介質表面，形成濾渣，從而實現(xiàn)液 固分離。過濾型轉鼓圓周壁上有孔，在內壁襯以過濾介質 。 過濾離心設備選型 本設計中利用過濾離心設備將 FeCl2 4H2O從經冷卻結晶后的料液中分離提取出來沈陽理工大學學士學位論文 27 制成產品。故通過查閱有關分離機械書籍選定 SXY—— 1000 三足下卸料液壓全自動過濾離心機。具體技術參數(shù)如表 ： 表 SXY— 1000離心機技術參數(shù) SXY— 1000離心機技術規(guī)格 轉鼓直徑 1000mm 卸料轉速 30~70轉 /分 有效高度 450mm 最大分離因數(shù) 700 進料轉速 200~1120轉 /分 操作容積 250L 分離轉速 1120轉 /分 裝料限度 300kg 主機外形尺寸 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) 機器總重量 3500kg 操作原理及程序： 懸浮液待主機開動至一定速度 (中速或高速 )后 ,由進料管進入轉鼓布料盤上 ,在離 心 力的作用下 , FeCl2 4H2O晶體顆粒 被甩到轉鼓內壁上 ,其中中速進料有利于布料均勻 ,減少進料的振動 ,使機器運轉平穩(wěn)。進料結束后 ,將主機增至高速進行分離、液體經濾布、襯網和轉鼓壁上的小孔甩出鼓外、經排液口排出 , FeCl2 4H2O 晶體顆粒留轉鼓內 ,將主機降至低速 ,由刮刀將濾渣刮下 ,從轉鼓底的孔 排出打包外運 。 輔助設備計算選型 輔助設備包括廢酸儲罐，稀酸再生酸儲罐，濃酸再生酸儲罐，耐腐蝕泵若干。輔助設備一覽表如表 ： 表 設備名稱 設備型號或尺寸 設備數(shù)量 廢酸儲罐 V＝ 10m3:φ 1 濃酸再生酸儲罐 V＝ 5m3: φ 1 稀酸再生酸儲罐 V＝ 5m3: φ 1 耐腐蝕泵 CQB50— 32— 125F， 12m3/h,揚程 20m，電機功率 若干 沈陽理工大學學士學位論文 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)調好高程布置和平面布置的關系，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，盡量同時減少兩者的提升次數(shù)和高度。 4．協(xié)調好車間總體高程布置和與單體豎向設計，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 基礎資料 工藝流程圖，詳見附圖。 物料衡算數(shù)據(jù)及物料性質。 主反應設備及輔助設備構造與特性 本 設計為 初步的工業(yè)化 設計， 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。 沈陽理工大學學士學位論文 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方形外形布置，可以節(jié)約用地，這樣有利于設備的排列，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的墻面。柱網間距采用 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區(qū)域 內，故本設計也采用這種方沈陽理工大學學士學位論文 30 案。生活室中的辦公室、化驗室、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。 設備布置 設備布置應該遵循工藝流程的前后、上下、左右的順序，確保工藝流程在設備上體現(xiàn)出連續(xù)性，使原料到產品的路線最短，并且最為合理，并需綜合考慮主導風向、安全衛(wèi)生和防腐、操作條件、設備安裝檢修、廠房建筑等因素對設備布置的要求。車間底層平面布置加料儲罐、幾種泵、 濃、稀 酸儲罐 、鼓風機等 。二樓平面布置冷凝結晶釜、過濾離心機、 FeCl2 4H2O晶體產品貯槽 。三樓平面布置 降膜蒸發(fā)器、 冷凝器、 降膜吸收器等 。設備布置時，考慮盡量利用重力自流，可以采用搭建鋼構平臺或在樓層上留出安裝孔來實現(xiàn)這一點。 沈陽理工大學學士學位論文 31 第五章操作說明及維護 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，放凈后逐一關閉。 打開冷流體進口閥并通入流體，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。 通入的冷熱流體應干凈，流體如果含有大顆粒固體雜質 和纖維質，一定要提前過濾和清除，防止堵塞通道及結垢。 調節(jié)冷、熱流體的流量，達到工藝要求所需的溫度。 經常檢查冷、熱流體的進、出口溫度和壓力變化情況，如有異?，F(xiàn)象，應立即查明原因，清除故障。 在操作過程中，換熱器的一側若為蒸汽的冷凝過程，則應及時排放冷凝液和不凝氣體，以免影響傳熱效果。 定時分析冷、熱流體的變化情況，以確定有無泄漏。如泄漏應及時修理。 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現(xiàn)象，若有應及時排除。 在停止操作時，應先停熱流體，后停冷 流體，并將殼程及管程內的液體排凈，以防換熱器凍裂和銹蝕。 冷卻結晶器操作說明 維持穩(wěn)定的過飽和度，防止結晶器在局部范圍內產生過大的過飽和度。 結晶器液面應保持一定的高度，如果液面太低，會破壞懸浮液床層，使過飽和度越過介穩(wěn)區(qū)，產生大量晶核。 應防止系統(tǒng)帶氣，否則會破壞晶漿床層，使液面翻騰，溢流帶料嚴重。 應限制晶體的生長速率，即不以盲目提高過飽和度的方法來提高產量。 沈陽理工大學學士學位論文 32 對溶液進行加熱、過濾等預處理，以消除溶液中可能成為過多晶核的微粒。 從結晶器中及時移除過量的細晶。產品按粒度分 級排出，使符合粒度要求的晶粒能作為產品及時排出，而不使其在結晶器內繼續(xù)參與循環(huán)。 含有過量細晶的母液取出后加熱或稀釋，使細晶溶解，然后送回結晶器。 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。 操作工應認真負責，在結晶操作上要勤檢查，穩(wěn)定工藝，保證生產在最佳條件下進行。 維護說明 換熱器日常維護內容 保持設備外部整潔、保溫層和油漆完好。 保持壓力表、溫度計、安全閥和液位計等儀表和附件的齊全、靈敏和準 確。 發(fā)現(xiàn)閥門和法蘭連接處滲漏時，應及時處理。 開停換熱器時，不要將閥門開得太猛，否則容易造成管子和殼體受到沖擊，以及局部驟然脹縮，產生熱應力，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，應將換熱器內的液體清洗放凈，防止凍裂和腐蝕。 定期測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 ： 沈陽理工大學學士學位論文 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 列管腐蝕或脹接質量差； 更換新管或補脹； 殼體與管束溫差太大； 補脹； 列管被折流擋板磨破 換管 振動 管路振動； 加固管路； 殼程流體流速太快； 調節(jié)流體流量； 機座剛度較小 加固 管板與殼體連接處有裂紋 腐蝕嚴重； 鑒定后補修； 焊接質量不好； 清理補焊； 外殼歪斜，連接管線拉力過大 找正 沈陽理工大學學士學位論文 34 第六章設計總結與建議 本論文從生產實際出發(fā)，結合相關國內外現(xiàn)狀，對含 FeCl2和 HCl 的廢酸資源化利用一 題進行大膽設想，做出初步的工業(yè)化設計，通過對廢酸進行降膜蒸發(fā)，降膜吸收，冷卻結晶等單元操作對這兩種物質進行分離，又通過一系列方案設計、物料衡算、設備參數(shù)計算、設備選型等研究得出主要設計成果如下： 設計運行總結 1250kg/h 的廢酸溶液從廢酸儲罐進入降膜蒸發(fā)器后，經恒定 300KPa， 133℃ 的蒸汽的不斷加熱，在降膜蒸發(fā)器內負壓 80KPa 下蒸發(fā)至料液沸點，理論上可產生，其中包含 。 含 HCl 氣體和水蒸氣混合 氣體進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)器中原料液經蒸發(fā)后的剩余液 常溫 20℃ 后產生 4H2O晶體產品，經過濾離心機分離后進入產品儲罐。 建議 由于本人科研水平有限以及其他客觀因素的限制，設計中遇到的有些難題還未能解決，還有許多方面沒有涉及到，在今后的學習和科研中有待進一步完善。 由于參數(shù)搜集不全，化工原理和物理化學知識掌握不到位，例如文中所設計的各個換熱器總傳熱系數(shù)沒有根據(jù)理論公式計算而是直接根據(jù)經驗選取。 由于本人對結晶操作知識掌握甚少，本文中對 FeCl2 4H2O 晶體的結晶設備設計較為簡略，直接進行了選型，未進行準確地、系統(tǒng)化地分析。 沈陽理工大學學士學位論文 35 由于本人缺乏實際工程經驗，所以本設計中 沒有給出原料及能量的小號定額、工程投資概算、工程技術經濟分析。如若需要可以請有經驗的人對這方面進行專業(yè)的分析計算。 為了達到更好的設計要求，本課題設計應與土建、給水排水、自動化專業(yè)等一起綜合設計。 沈陽理工大學學士學位論文 36 致謝 本論文是在我的導師 宋恩軍 教授的悉心指導下完成的。他嚴肅的科學態(tài)度，淵博的知識，敏銳的學術思想，嚴謹?shù)闹螌W精神以及事必躬親的工作態(tài)度對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 老師無論是在學習上還是生活上都給予我莫大的鼓勵、鞭策和支持。我不僅從他身上學到扎實的專業(yè)知識，還學到了很多做人的 道理。在此謹向 宋 老師致以崇高的敬意和最誠摯的感謝。 四 年來，感謝 環(huán)境與化學工程 學院的老師對我的辛勤培育。他們淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、科學求實的作風和忘我的敬業(yè)精神為我樹立了良好的榜樣，將永遠激勵我在以后的工作、生活中奮進 ! 感謝 同在宋老師帶領下的同學路潔嬙、劉闖、楊坤、馬力 ， 還有我的同學姚森，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愛奉獻 和悉心教導， 才有了我今天的一切。 最后感謝評閱論文和出席 畢業(yè) 論文答辯委 員會的諸位專家、教授在百忙中給予的悉心指導 !同時感謝所有曾給予我支持、幫助和關心的老師、同學和朋友們 ！ 沈陽理工大學學士學位論文 37 參考文獻 [1]武晶 .不銹鋼酸洗廢液制備硝酸鐵工藝研究 [D].暨南大學 ,2020. 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