【正文】 主要設(shè)備一覽表：（見表 5— 1） 表 5— 1 序號 名稱 件數(shù) 材料 備注 1 碳化塔 2 個(gè) MnR16 其他組建另定 2 破碎機(jī) 2 個(gè) 組合體 1備 1用 3 攪龍螺旋浸取器 1 臺 組合體 4 回收池 1 個(gè) 組合體 5 澄清罐 1 個(gè) 組合體 6 洗滌槽 1 臺 組合體 7 轉(zhuǎn)鼓 過濾 機(jī) 9 臺 2備 7用 8 回轉(zhuǎn)干燥器 1 個(gè) 組合體 9 壓力表 數(shù)個(gè) 組合體 10 溫度計(jì) 數(shù)個(gè) 組合體 11 固定器件支座 數(shù)個(gè) 組合體 12 泵 6 臺 組合體 3備 3用 主要工藝控制點(diǎn)一覽表：（見表 5— 2） 表 5— 2 北方民族大學(xué) 化學(xué)工程與工藝專業(yè) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 序號 控制量 讀數(shù)表 控制組件 控制范圍 1 碳化塔入口液體流量 流量計(jì) 閥門 104 L/h 2 碳化塔出口液體流量 流量計(jì) 閥門 104 L/h 3 碳化塔入口氣體流量 流量計(jì) 。 北方民族大學(xué) 化學(xué)工程與工藝專業(yè) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 36 第 四 章 設(shè)備選型 設(shè)備的選型依據(jù) 設(shè)備的選擇主要考慮溫度、壓力、介質(zhì)性質(zhì)、工藝條件、材料性能及設(shè)備制造生產(chǎn)工藝要求等。 本設(shè)計(jì)選加壓過濾機(jī)。 所以 ,對 過濾機(jī)的選型 是極其重要的 ,它不僅對化工過程的經(jīng)濟(jì)性有很大的影響 ,而且選型不當(dāng)會導(dǎo)致過濾機(jī)在低效下運(yùn)行 ,生產(chǎn)能力達(dá)不到要求 ,過濾質(zhì)量不穩(wěn)定 ,操作費(fèi)用高 ,給生產(chǎn)造成損失。 北方民族大學(xué) 化學(xué)工程與工藝專業(yè) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 過濾機(jī) 在 實(shí)現(xiàn)過濾分離技術(shù) 中過濾機(jī)起著重要作用 ,普遍 應(yīng)用于 各食品、醫(yī)藥、化工行業(yè) 等。 取 V=2 3m ，窯的高徑比 ： 1，則窯高 H=，內(nèi)徑 d= 按燒成帶容積約為 50%，冷卻帶和預(yù)熱帶容積各占約 25%，對預(yù)熱帶、燒成帶、冷卻帶加裕量調(diào)整后為： H 預(yù) =， H 燒成 =， H冷 = 取自由空間高度為 1m，則石灰窯總高為 窯氣 ? ( 2CO )=40%～ 42%， ? (CO )%、 ? (2O )=% 在工廠中常用的鼓風(fēng)機(jī)有羅茨鼓風(fēng)機(jī)和離心鼓風(fēng)機(jī)兩種。 而 空氣 被 預(yù)加熱后，上升到煅燒北方民族大學(xué) 化學(xué)工程與工藝專業(yè) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 區(qū)，參加燃燒反應(yīng)。煅燒區(qū)的溫度和位置，決定于物料下降速度、混合料的粒度、風(fēng)量大小、風(fēng)壓高低、窯料配比等因素。 北方民族大學(xué) 化學(xué)工程與工藝專業(yè) 2020 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 。2 2 1t T t? ?? =30－ 25=5℃ 520 5202121 ?????????? InttIn ttt m℃ 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： *300396000 ???? 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。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，一般結(jié)構(gòu)相似的碳化塔母液的容積占有效容積的 70%左右，即 V液 =V凈 x70% ○3 將 ○2代入 ○3即得 V液 =(～ )V總 ○4 設(shè)碳化塔的塔徑為 米，塔高為 25米， 則 V總 2π= DH4= 32 625*3*4 m?? V液 =(～ )V 總 = = 3m 北方民族大學(xué) 化學(xué)工程與工藝專業(yè) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 加熱水箱換熱面積的確定 用 110℃ 過熱蒸汽 加熱，假設(shè)冷水溫度為 30℃，碳化塔入口液體溫度為 25℃，塔內(nèi)溫度為 90℃ .，則 熱流量 Q4= 109J/h= 105W 平均傳熱溫差 39。所以塔的凈容積為 V 凈 ? ?= ～ V總 ○2 V 凈 — 有效容積 (米 3 )有效容積是指氣、液、固三相接觸進(jìn)行吸收、化學(xué)反應(yīng)、結(jié)晶生成及成長的空間。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）。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，一般認(rèn)為碳化塔的高度選用 24~27米是合適的。碳化塔 是帶有橫管加熱水箱的鼓泡塔，生產(chǎn)中除在塔頂留有 1~2米的氣液分離空間外，全塔充滿液體，氣體至下而上鼓泡通過，溶液由塔頂加入塔底流出，水管加熱管浸沒在溶液中。 c 人工測量和調(diào)節(jié)各處的控制參數(shù)，不準(zhǔn)確、不及時(shí)，使得攪龍的操作條件變化頻繁，達(dá)不到理想的浸取效果。 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。 c 物料不易過細(xì)，否則物料剛進(jìn)入攪龍，較小的顆粒來不及沉淀，便隨鹵流入澄清罐。 如果能保證這一要求，一般殘?jiān)?BaS 量不會超過 %。 北方民族大學(xué) 化學(xué)工程與工藝專業(yè) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 b 通過控制首節(jié)攪龍出鹵速率，使成鹵濃度在要求范圍內(nèi)，有選擇的調(diào)節(jié)稀鹵及循環(huán)水的加入量，保證攪龍內(nèi)液面高度，可控制各段攪龍內(nèi)鹵液濃度。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。根據(jù)浸取原理浸取液應(yīng)在攪 龍的末端加入，以提高殘?jiān)南礈煨Ч? 工藝操作控制 浸取的工藝過程 攪龍浸取流程示意圖： 物料從攪龍始端加入，被浸取液浸泡，隨著攪龍的旋轉(zhuǎn)，不斷翻騰，并逐漸前移，從攪龍另一端加入的浸取液則與之逆流運(yùn)動。~10176。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。出渣在物料殘?jiān)\(yùn)行至第 4節(jié)末端時(shí)，其中含北方民族大學(xué) 化學(xué)工程與工藝專業(yè) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 BaS量已經(jīng)很少了，如若再增加一節(jié)洗滌攪龍，設(shè)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?jiān)鼞?yīng)徑直進(jìn)入攪龍。 首節(jié)攪龍不太大，且鹵液濃度較高，為降低鹵液的雜質(zhì)含量，可不設(shè)置隔倉板。 濃度梯度攪龍浸取系多段逆流浸取，為了浸取充分，成鹵濃度合格，設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中又把攪龍用隔板分成若干個(gè)倉（每節(jié)課分為 2~3 個(gè)），從浸取液入口形成濃度不斷提高的梯度，相鄰的兩倉之間液體流動靠攪龍側(cè)面的溢流跨斗來完成（如圖 4） 北方民族大學(xué) 化學(xué)工程與工藝專業(yè) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 通過對溢流口高度的不同安排，使上一段倉上濃度較小的鹵液溢流至下一段倉的攪龍中處，液體以流速介于層流和湍流之間為最佳，隔板下方要有攪龍推渣而過的空間。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。 3D=（ m） 圓整為 按攪龍的 S 制法，其節(jié)距 t應(yīng)為葉片直徑的 ，但是為了延長物料在絞龍內(nèi)的停留時(shí)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(yīng)設(shè)計(jì)為梯形，選 H=（ ~） R,見圖 2 北方民族大學(xué) 化學(xué)工程與工藝專業(yè) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(gè)較長的浸取時(shí)間，另外還可防止出現(xiàn)物料破碎嚴(yán)重，造成鹵液含泥量大，不易澄清等現(xiàn)象，因此，轉(zhuǎn)速 n 應(yīng)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(jìn)行調(diào)整， n=20(r/min) 填充系數(shù)驗(yàn)： ***20**47 ****47 212 ??? CtrnD W? 遠(yuǎn)小于 推薦的填充系數(shù) ，應(yīng)降低軸速，經(jīng)計(jì)算，當(dāng) n=3r/min 時(shí)， φ = 接近推薦填充系數(shù) 攪龍長度 按理論計(jì)算，攪龍長度應(yīng)為： 3640**3 ??? n tTL 理 （ m） 根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，攪龍輸送長度要小于 40m。 停留時(shí)間：根據(jù)試驗(yàn)，浸取時(shí)間 T為 40min左右能達(dá)到要求。 2 原始條件 物料： 黑灰（ BaS） 。攪龍除起推動作用外，還具有攪動的功能，能滿足浸取要求 。但在殘?jiān)幚砹看?，液體易結(jié)晶的場合，這些浸取方法就顯得能力小、勞動強(qiáng)度大易結(jié)晶阻塞。 回轉(zhuǎn)爐用于重晶石還原焙燒，阻力降按 294~490Pa 考慮，重力除塵器、麻石水沫除塵器阻力降在 1800Pa 以 下。 燃料燃燒生成廢氣量 ( 0 .8 9 1 .6 5 )1000VDwf QV G c? ? ? ? (9) 式中 VDwQ —— 燃料燃燒熱值， kcal/kg； Gc—— 燃料消耗量， kg/kg 燃料燃燒過?？諝饬? kgmV f /*)*1000 29185*( ??? 北方民族大學(xué) 化學(xué)工程與工藝專業(yè) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 燃料燃燒過?？諝饬? ac1 V GVe ???（ ） （ 10） 式中 aV —— 燃料燃燒需要空氣量， m3/kg； ? —— 過剩空氣系數(shù)，取 . 對固體燃料 V a 1 .0 1 0 .51000VDwQV?? Va? 291851 . 0 1 0 . 5 7 . 5 44 . 1 8 6 1 0 0 0? ? ?? m3/kg hmVe /**)( ??? 3生料分解生成廢氣量 (1 0 0 ) 1 .9 7 7IrVr Ir? ?? （ 11） 式中 Ir—— 生料燃燒失量 ， %； —— 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 CO2 氣體的密度， kg/m3。 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。 1** * ??T T與回轉(zhuǎn)爐長度及內(nèi)徑的關(guān)系如下： Tn DiSL sin??? (7) )( i n ***1* mL ?? 核算生產(chǎn)能力 。 北方民族大學(xué) 化學(xué)工程與工藝專業(yè) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 S—— 回轉(zhuǎn)爐的傾斜角 3%～ 6%，取 4%，相當(dāng)于 176。 冷流體預(yù) 熱使溫度升高至 50℃，再通入碳化塔進(jìn)行反應(yīng)，則液體升溫至 90℃所需熱量 Q4=【（ 145 ） + 103】 10340 = 109J/h 若用 110℃的過熱蒸汽來加熱，換熱后冷凝水的溫度為 80℃則所需蒸汽量 MT= 109/（ 103 30） =碳化塔的尾氣中還含有較多的熱量，因此可以通過換熱器與冷流體換熱，以降低自身溫度，并且還可使冷流體預(yù)熱，以達(dá)到能源的回收利用?！? 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。 預(yù)碳化塔取出液含量計(jì)算： 碳酸鋇含量 W1=( 106 )/[ 104（ 145+1000） ]=% 假設(shè)預(yù)碳化徹底進(jìn)行，則硫氫化鋇含量 W2=(100000 106/) [ 104（ 145+1000） ]=% 碳化塔取出液含量計(jì)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(yù)碳化前應(yīng)先除去大部分雜質(zhì)再通入塔中，減少雜質(zhì)參加反應(yīng)，可提高