化学院纯碱制备工艺论文.doc

攀枝花学院生化学院毕业设计姓名 李xx学号xxx 专业 10级化学工程与工艺班日期2012 10 12目录摘 要IABSTRACTII1绪 论11.1设计背景11.2国内外重碱煅烧、高温纯碱冷却工段发展状况和发展趋势11.2.1国内外重碱煅烧工段发展状况11.2.2国内高温纯碱冷却技术发展状况31.2.3氨碱法制纯碱的发展趋势42 项目设计说明书62.1设计任务的依据62.2 设计内容范围及设计阶段62.3设计原理62.4设计产品的性能用途及市场需求62.4.1纯碱的物化性能62.4.2纯碱的用途72.4.3纯碱的市场需求预测72.5根据设备条件的几种生产方法72.5.1重碱煅烧技术72.5.2高温纯碱冷却技术82.6设计工段所需原料及规格92.7设计工段工艺原理和工艺流程102.7.1工艺原理102.7.2工艺流程103 物料衡算123.1重碱煅烧123.1.1已知数据123.1.2重碱量123.1.3炉气生产量123.1.4返碱用量123.1.5料平衡表124 热量衡算144.1蒸汽煅烧炉144.4.1输入热144.4.2输出热量144.4.3有效热利用率144.4.4热量收支平衡表145 主要设备工艺计算及选型155.1蒸汽煅烧炉155.1.1煅烧炉全容积155.1.2烧炉台数155.1.3烧炉运转参数的确定155.2回转式凉碱炉155.2.1凉碱炉全容积155.2.2凉碱炉有效长度155.2.3凉碱炉台数155.1.2凉碱炉运转参数的确定15参考文献17致谢18摘 要 氨碱法生产纯碱是以食盐和石灰石为原料，以氨为媒介，进行一系列化学反应和工艺过程而制得的。本设计以重碱为原料，设计规模120万吨/年。本设计的工段是重碱煅烧、高温纯碱冷却工段。它是生产过程中最后的一道工序；是保证产品产量与质量的重要环节。它的主要任务是：除生产出符合要求的产品外，还有将在煅烧过程中生产的炉气进行回收；回收重碱中一定量的铵盐在煅烧过程中变成的氨气；将高温纯碱进行冷却。其中包括方案设计，确定生产方法和生产工艺流程；化工计算，包括物料衡算、能量衡算以及设备选型和计算；绘制带控制点的工艺流程图和车间布置图。关键词 重碱，纯碱，煅烧，冷却，工艺计算 ABSTRACTAmmonia soda production of soda ash is salt and limestone as raw materials, ammonia as a medium, a series of chemical reactions and processes in the system. Designed to re-alkali raw materials, the design size of 1.2 million tons / year.Section of the design is heavy alkali calcined, high-temperature soda ash cooling Section. It is the last process in the production process; an important link to ensure product yield and quality. Its main task is: Apart from the production to meet the requirements of the product, as well as the furnace gas production in the calcination process for recycling; a certain amount of ammonium salt in the recovery of heavy alkali in the calcination process into ammonia; temperature soda ash cooling. Including program design, determine production methods and production process; chemical calculations, including mass balance, energy balance and selection of equipment and computing; draw with control points, process flow diagrams and plant layout.Keywords heavy alkali, soda ash, calcined, cooling, process calculation1绪 论1.1设计背景纯碱是多种工业用化学用品最重要和基本的原料之一，广泛用于轻工、化工、建材、冶金等行业，被业内人士称为工业之母。我国是世界纯碱大国，纯碱产量多年来一直稳居世界首位，纯碱工业的发展对于促进国民经济发展发挥了重要作用。近几年来，随着房地产业、平板玻璃等相关行业的快速发展，极大地拉动了纯碱的需求，纯碱行业的发展将对国民经济的发展产生重大影响。随着我国新一轮的经济增长，纯碱产业下游行业有力地推动了我国纯碱工业的发展，目前国内纯碱产业的主要生产方法有氨碱法、联碱法和天然碱法三种工艺并存，且比例大致为51、42和7，2003年我国的纯碱产量首次超过美国，成为世界纯碱生产第一大国。中国要成为世界经济大国和强国，随着国民经济的高速增长，纯碱工业无疑需要进一步发展。纯碱是最重要的化工工业原材料之一，广泛地应用于玻璃、化工工业（烧碱、硝酸钠、清洁剂、软化硬水）、石化、冶金等行业，同时也应用在造纸、肥皂、纺织、印染、皮革、食品、医药、胶卷、轻工等行业。1.2国内外重碱煅烧、高温纯碱冷却工段发展状况和发展趋势1.2.1国内外重碱煅烧工段发展状况我国目前生产纯碱的煅烧设备主要是回转蒸汽煅烧炉，其次是流化床煅烧炉，又称沸腾煅烧炉。随着全球经济一体化的到来，合成法纯碱面临着美国天然碱的挑战和压力，节能降耗、提高产品质量、搞好环保、做好组织和协调工作，为合成法纯碱赢得生存和发展空间非常重要。我国纯碱企业的数量多，平均规模偏小，尤其联碱企业，多是从中小氮肥企业发展而来，企业在国际上的综合竞争力差。近几年我国纯碱生产能力增长迅速，产能过剩严重，而且在“十二五”期间，还将会有六百万吨以上的新增产能投入市场，这将进一步加剧我国纯碱产能过剩的局面，企业的竞争也将进一步加剧，行业内部、上下游之间的兼并重组将会取得新的进展。本次氨碱法纯碱碳化、重碱过滤工段设计旨在节约成本，提高企业竞争力，促进中国纯碱业的发展，发展具有中国特色的纯碱生产技术。总之，此次设计将应用新的氨碱法操作理论，新的技术和设备，开发新的制碱技术，建立创新装置，进行技术攻关，取得突破，实现纯碱生产的技术跨越，把纯碱产品的质量提高一个等级，原材料、能量消耗和制造成本再降低一个幅度，以应对国际市场，把氨碱法推向新的高度。随着全球经济一体化的到来，合成法纯碱面临着美国天然碱的挑战和压力，节能降耗、提高产品质量、搞好环保、做好组织和协调工作，为合成法纯碱赢得生存和发展空间非常重要。我国纯碱企业的数量多，平均规模偏小，尤其联碱企业，多是从中小氮肥企业发展而来，企业在国际上的综合竞争力差。近几年我国纯碱生产能力增长迅速，产能过剩严重，而且在“十二五”期间，还将会有六百万吨以上的新增产能投入市场，这将进一步加剧我国纯碱产能过剩的局面，企业的竞争也将进一步加剧，行业内部、上下游之间的兼并重组将会取得新的进展。本次氨碱法纯碱碳化、重碱过滤工段设计旨在节约成本，提高企业竞争力，促进中国纯碱业的发展，发展具有中国特色的纯碱生产技术。总之，此次设计将应用新的氨碱法操作理论，新的技术和设备，开发新的制碱技术，建立创新装置，进行技术攻关，取得突破，实现纯碱生产的技术跨越，把纯碱产品的质量提高一个等级，原材料、能量消耗和制造成本再降低一个幅度，以应对国际市场，把氨碱法推向新的高度。1.2.1.1回转煅烧炉回转蒸汽煅烧炉，目前，可分为两类型式：一种是传统的外返碱蒸汽煅烧炉；另一种是我过自行开发的自身返碱煅烧炉；这两种炉型在国内均已广泛运用，七中自身返碱煅烧炉已用于国外工程。传统式外返碱因为有强制混合手段，因而，混合充分一水化程度较高，炉内传热效果好，但返碱运输系统复杂、检修工作量大，能耗亦高。自身返碱蒸汽煅烧炉将煅烧和返碱运输、混合结合与一体，简化了复杂的返碱运输系统，对检修和能耗有利。回转煅烧炉分为两种：外热式煅烧炉和内热式煅烧炉。外热式煅烧炉可以用煤或重油为燃料，虽课减轻繁重的体力劳动，但因受炉的结构限制，生产能力低，炉体易损坏，热效率差，检修工作量大，逐渐被内热式水蒸气煅烧炉代替。水蒸气煅烧炉与外热式煅烧炉相比，具有以下优点：生产能力大，为同一直径长度外热式煅烧炉的23倍，占地面积与建筑费用省；热利用效率高，水蒸气煅烧炉可达70%75%，而外热式煅烧炉仅有45%55%；寿命长，不受直接火焰，用普通钢板制成，维护费用低；劳动条件好，炉体外有保温层，对环境影响少。目前水蒸气煅烧炉又有了新的进展，出现了自身返料、抛料机加料式水蒸气煅烧炉。自身返料比炉外返料简化了流程，抛料机加料比螺旋进料机耕能使固料分散度好。1.2.1.2流化床煅烧炉流化床煅蒸汽烧炉是60年代至70年代初发展起来的新型煅烧工艺。这种方法在国际上也处于领先地位。目前，我国一小部分中小型纯碱工厂使用这种方法煅烧重碱。流化床煅烧重碱的优点：由于物料和干燥介质接触面积大，同时物料在床内不断地进行激烈搅动，所以表现为传热效果良好及床层内温度比较均匀，具有很高的热容量系数，中压蒸汽消耗较低；可以连续生产，具有生产能力大的特点；该装置转动部件少，因而设备投资和维修工作量比较小。流化床煅烧重碱的缺点：被煅烧重碱粒度一般要求为合适，粒度太大易被气流夹带，粒度太大不易流化；重碱含水量过高，物料在流化过程中易产生结疤现象，清理、清洗困难；由于流化床煅烧的物料返混比较激烈，所以大型连续式流化装置中，物料停留时间不均匀，出碱不稳定；重碱煅烧产生的炉气温度高，对布袋除尘器内布袋抗热性能要求高，使布袋的使用时间短；离心鼓风机电耗较大，开、停车时电网波动大。1.2.2国内高温纯碱冷却技术发展状况随着我国纯碱生产技术的不断进步，凉碱工艺和设备也发生着新的变化。从20世纪50年代开始，先后采用回转凉碱筒、螺旋夹套、气流输送等凉碱方法；到20世纪80年代回转凉碱炉和沸腾凉碱炉等凉碱工艺日趋成熟；近几年，有开发成功了桨叶式凉碱机凉碱新工艺。1.2.2.1沸腾凉碱炉沸腾凉碱炉的特点：（1）优点：换热系数高，操作弹性大，维修方便等；（2）缺点：料位难以控制，因此常达不到沸腾状态；分布板易堵塞，气量分布不均，易产生局部死床；辅助设备多，操作不便，影响因素多；尾气处理系统难以维持长期稳定，粉尘大，现场环境差，不利于环境保护；除尘用大量碱液，造成热碱液膨胀，难以平衡；成本高，动力消耗大。1.2.2.2回转式凉碱炉回转式凉碱炉叫沸腾式简单，与沸腾凉碱工艺相比，省去送风设备和大量含尘尾气处理设备，只有少量尾气，基本无碱尘损失，对环境无污染。随着制造技术的不断提高以密封问题的有效解决，其生产能力大，操作弹性大，运行平稳的特点逐步显现出来。但其设备庞大，需占用大量厂房，投资较高，维修较为困难。1.2.2.3桨叶式凉碱机桨叶式凉碱机具有的优点是：其流程简单、设备小、占地少、投资小、能力较大、换热系数也较高。但其设计制造工艺还不够成熟，主要存在以下问题：操作弹性小，不适于单机操作，应设置备用机；断轴、断叶等事故时有发生，不利于长期稳定运行；机内透水孔易结垢，需对桨叶定期清洗；料位控制有一定难度，因此冷却能力很难达到设计要求。1.2.3氨碱法制纯碱的发展趋势随着全球经济一体化的到来，合成法纯碱面临着美国天然碱的挑战和压力，节能降耗、提高产品质量、搞好环保、做好组织和协调工作，为合成法纯碱赢得生存和发展空间非常重要。我国纯碱企业的数量多，平均规模偏小，尤其联碱企业，多是从中小氮肥企业发展而来，企业在国际上的综合竞争力差。近几年我国纯碱生产能力增长迅速，产能过剩严重，而且在“十二五”期间，还将会有六百万吨以上的新增产能投入市场，这将进一步加剧我国纯碱产能过剩的局面，企业的竞争也将进一步加剧，行业内部、上下游之间的兼并重组将会取得新的进展。本次氨碱法纯碱碳化、重碱过滤工段设计旨在节约成本，提高企业竞争力，促进中国纯碱业的发展，发展具有中国特色的纯碱生产技术。总之，此次设计将应用新的氨碱法操作理论，新的技术和设备，开发新的制碱技术，建立创新装置，进行技术攻关，取得突破，实现纯碱生产的技术跨越，把纯碱产品的质量提高一个等级，原材料、能量消耗和制造成本再降低一个幅度，以应对国际市场，把氨碱法推向新的高度。随着全球经济一体化的到来，合成法纯碱面临着美国天然碱的挑战和压力，节能降耗、提高产品质量、搞好环保、做好组织和协调工作，为合成法纯碱赢得生存和发展空间非常重要。我国纯碱企业的数量多，平均规模偏小，尤其联碱企业，多是从中小氮肥企业发展而来，企业在国际上的综合竞争力差。近几年我国纯碱生产能力增长迅速，产能过剩严重，而且在“十二五”期间，还将会有六百万吨以上的新增产能投入市场，这将进一步加剧我国纯碱产能过剩的局面，企业的竞争也将进一步加剧，行业内部、上下游之间的兼并重组将会取得新的进展。本次氨碱法纯碱碳化、重碱过滤工段设计旨在节约成本，提高企业竞争力，促进中国纯碱业的发展，发展具有中国特色的纯碱生产技术。总之，此次设计将应用新的氨碱法操作理论，新的技术和设备，开发新的制碱技术，建立创新装置，进行技术攻关，取得突破，实现纯碱生产的技术跨越，把纯碱产品的质量提高一个等级，原材料、能量消耗和制造成本再降低一个幅度，以应对国际市场，把氨碱法推向新的高度。合成法纯碱面临着美国天然碱的挑战和压力，节能降耗、提高产品质量、搞好环保、做好组织和协调工作，为合成法纯碱赢得生存和发展空间非常重要。我国纯碱企业的数量多，平均规模偏小，尤其联碱企业，多是从中小氮肥企业发展而来，企业在国际上的综合竞争力差。近几年我国纯碱生产能力增长迅速，产能过剩严重，而且在“十二五”期间，还将会有六百万吨以上的新增产能投入市场，这将进一步加剧我国纯碱产能过剩的局面，企业的竞争也将进一步加剧，行业内部、上下游之间的兼并重组将会取得新的进展。本次氨碱法纯碱碳化、重碱过滤工段设计旨在节约成本，提高企业竞争力，促进中国纯碱业的发展，发展具有中国特色的纯碱生产技术。总之，此次设计将应用新的氨碱法操作理论，新的技术和设备，开发新的制碱技术，建立创新装置，进行技术攻关，取得突破，实现纯碱生产的技术跨越，把纯碱产品的质量提高一个等级，原材料、能量消耗和制造成本再降低一个幅度，以应对国际市场，把氨碱法推向新的高度。2 项目设计说明书2.1设计任务的依据化工工程设计相关规定。生物与化学工程学院下发的毕业设计任务书。资料文献上查得的资料和数据。化工设计手册。2.2 设计内容范围及设计阶段本次设计的内容为重碱煅烧、纯碱高温冷却工段的设计，具体包括以下几个设计阶段： 进行方案设计，确定生产方法和生产工艺流程。 进行化工计算，包括物料衡算、能量衡算以及设备选型和计算。 绘制带控制点的工艺流程图。 绘制车间平面布置图。撰写设计说明书。2.3设计原理考虑纯碱重碱煅烧工段的设备和工艺问题时，必须遵循三个原则：一时有利于重碱的分解；二是有利于保护设备尽量延长设备使用寿命；三是有利于工艺的优化，降低能耗。重碱煅烧、高温纯碱冷却主要考虑反应的反应压力、设备选型及能耗的优化。重碱煅烧的温度越高越对反应的进行有利，压力越低越有利于反应的进行。综合考虑反应的压力为±20pa。反应的温度应大于碳酸氢钠的分解温度，但是温度过高会使重碱在煅烧是结成“球状碱”，因此综合考虑煅烧的温度定为180。降低能耗是纯碱煅烧的重点，因此，合适的返碱比例能显著的降低能耗。而返碱量降低能耗的主要作用是降低碱中游离水的含量，综合考虑返碱后纯碱中游离水的含量为6.5%。2.4设计产品的性能用途及市场需求2.4.1纯碱的物化性能纯碱即碳酸钠也称苏打（soda），为白色粉末，味涩。纯碱真实密度为2.533（20），熔点851，比热容1.042J/(g·)（20），随颗粒大小不同，堆积密度也随之而变，因而有轻质纯碱和重质纯碱之分。易溶于水，在35.4其溶解度最大，每100g水中可溶解49.7g碳酸钠（0时为7.0 g，100为45.5 g）。微溶于无水乙醇，不溶于丙醇。其水溶液水解呈碱性，有一定的腐蚀性，能与酸进行中和反应，生成相应的盐并放出二氧化碳。高温下可分解，生成氧化钠和二氧化碳。长期暴露在空气中能吸收空气中的水分及二氧化碳生成碳酸氢钠，并结成硬块。在空气里碳酸钠晶体很容易失去结晶水，并渐渐碎裂成粉末。失水以后的碳酸钠叫做无水碳酸钠。2.4.2纯碱的用途纯碱是最重要的化工工业原材料之一，广泛地应用于玻璃、化工工业（烧碱、硝酸钠、清洁剂、软化硬水）、石化、冶金等行业，同时也应用在造纸、肥皂、纺织、印染、皮革、食品、医药、胶卷、轻工等行业。2.4.3纯碱的市场需求预测“十一五”期间，我国纯碱产能年均递增约9.4%。到2010年底，我国纯碱产能已达到2430万吨，约占世界总产能的41%。2011年我国纯碱产量为2047万吨，约占世界总产量的42%。在“十二五”的前三年内，每年都将会有两百万吨以上的新增纯碱生产能力投入市场。预计到2012年底我国纯碱生产能力将达到3000万吨。2.5根据设备条件的几种生产方法2.5.1重碱煅烧技术我国目前生产纯碱的煅烧设备主要是回转蒸汽煅烧炉，其次是流化床煅烧炉，又称沸腾煅烧炉。（一）回转煅烧炉回转蒸汽煅烧炉，目前，可分为两类型式：一种是传统的外返碱蒸汽煅烧炉；另一种是我过自行开发的自身返碱煅烧炉；这两种炉型在国内均已广泛运用，七中自身返碱煅烧炉已用于国外工程。传统式外返碱因为有强制混合手段，因而，混合充分一水化程度较高，炉内传热效果好，但返碱运输系统复杂、检修工作量大，能耗亦高。自身返碱蒸汽煅烧炉将煅烧和返碱运输、混合结合与一体，简化了复杂的返碱运输系统，对检修和能耗有利。回转煅烧炉分为两种：外热式煅烧炉和内热式煅烧炉。外热式煅烧炉可以用煤或重油为燃料，虽课减轻繁重的体力劳动，但因受炉的结构限制，生产能力低，炉体易损坏，热效率差，检修工作量大，逐渐被内热式水蒸气煅烧炉代替。水蒸气煅烧炉与外热式煅烧炉相比，具有以下优点：生产能力大，为同一直径长度外热式煅烧炉的23倍，占地面积与建筑费用省；热利用效率高，水蒸气煅烧炉可达70%75%，而外热式煅烧炉仅有45%55%；寿命长，不受直接火焰，用普通钢板制成，维护费用低；劳动条件好，炉体外有保温层，对环境影响少。目前水蒸气煅烧炉又有了新的进展，出现了自身返料、抛料机加料式水蒸气煅烧炉。自身返料比炉外返料简化了流程，抛料机加料比螺旋进料机耕能使固料分散度好。（二）流化床煅烧炉流化床煅蒸汽烧炉是60年代至70年代初发展起来的新型煅烧工艺。这种方法在国际上也处于领先地位。目前，我国一小部分中小型纯碱工厂使用这种方法煅烧重碱。流化床煅烧重碱的优点：由于物料和干燥介质接触面积大，同时物料在床内不断地进行激烈搅动，所以表现为传热效果良好及床层内温度比较均匀，具有很高的热容量系数，中压蒸汽消耗较低；可以连续生产，具有生产能力大的特点；该装置转动部件少，因而设备投资和维修工作量比较小。流化床煅烧重碱的缺点：被煅烧重碱粒度一般要求为合适，粒度太大易被气流夹带，粒度太大不易流化；重碱含水量过高，物料在流化过程中易产生结疤现象，清理、清洗困难；由于流化床煅烧的物料返混比较激烈，所以大型连续式流化装置中，物料停留时间不均匀，出碱不稳定；重碱煅烧产生的炉气温度高，对布袋除尘器内布袋抗热性能要求高，使布袋的使用时间短；离心鼓风机电耗较大，开、停车时电网波动大。2.5.2高温纯碱冷却技术随着我国纯碱生产技术的不断进步，凉碱工艺和设备也发生着新的变化。从20世纪50年代开始，先后采用回转凉碱筒、螺旋夹套、气流输送等凉碱方法；到20世纪80年代回转凉碱炉和沸腾凉碱炉等凉碱工艺日趋成熟；近几年，有开发成功了桨叶式凉碱机凉碱新工艺。（一）沸腾凉碱炉沸腾凉碱炉的特点：（1）优点：换热系数高，操作弹性大，维修方便等；（2）缺点：料位难以控制，因此常达不到沸腾状态；分布板易堵塞，气量分布不均，易产生局部死床；辅助设备多，操作不便，影响因素多；尾气处理系统难以持长期稳定，粉尘大，现场环境差，不利于环境保护；除尘用大量碱液，造成热碱液膨胀，难以平衡；成本高，动力消耗大。（二）回转式凉碱炉回转式凉碱炉叫沸腾式简单，与沸腾凉碱工艺相比，省去送风设备和大量含尘尾气处理设备，只有少量尾气，基本无碱尘损失，对环境无污染。随着制造技术的不断提高以密封问题的有效解决，其生产能力大，操作弹性大，运行平稳的特点逐步显现出来。但其设备庞大，需占用大量厂房，投资较高，维修较为困难。（三）桨叶式凉碱机桨叶式凉碱机具有的优点是：其流程简单、设备小、占地少、投资小、能力较大、换热系数也较高。但其设计制造工艺还不够成熟，主要存在以下问题：操作弹性小，不适于单机操作，应设置备用机；断轴、断叶等事故时有发生，不利于长期稳定运行；机内透水孔易结垢，需对桨叶定期清洗；料位控制有一定难度，因此冷却能力很难达到设计要求。2.6设计工段所需原料及规格本设计的的设计工段是重碱煅烧、高温纯碱冷却，所以所需进料是重碱。重碱成分见表2.1。2.1重碱成分（%） （2-1） （2-2）2.7设计工段工艺原理和工艺流程2.7.1工艺原理（1）重碱煅烧的基本反应式在粗重碱中含有固液两相。固相中主要含有，液相中主要是游离水和铵盐。在煅烧受热时，发生如下反应：由上可知，炉内的物料反应都是大量吸收热量的，其中的分解和游离水的蒸发将耗去的热量最大，约占消耗热量的77%以上，而游离水一项就占到了33%以上。因此，在工程设计中要尽量降低重碱中游离水的含量，已达到降低能耗和提高设备能力的目的。反应式（2.4）是在滤过过程中，重碱滤饼洗涤不好时才会发生的反应。该反应是煅烧过程中不需要的逆反应，是有害的。因为，它不但要消耗热量，而且反应生成的盐会降低产品质图3-9 不振动时局部传热系数与气速关系2.7.2工艺流程（1）重碱煅烧流程用分离机分离后的重碱由皮带运输机运来，经加料器控制投入，在炉头进碱螺旋输送机内与用作调节混合碱水分的循环返碱一起混合后，被运入煅烧炉内。粗重碱在炉内受热分解，干燥，并随炉体转动作相继运动。重碱分解后制成的纯碱从炉尾取出，温度大概在160200之间，经输送机、斗式提升机或运输机输送，一部分循环返回炉头作返碱用，另一部分经过回转筛分出碱块后，经过冷却入仓。再计量、包装成商品。筛余的块状碱，用粉碎机粉碎后，再重新过筛，作循环返回处理。 重碱分解所产生的二氧化碳、氨和水蒸气，从炉头的排气管引出经旋风分离器分离夹带的碱粉后，由炉气总管导入炉气冷却塔降温，而后再在炉气洗涤塔内用精制盐水或软水洗净炉气中的余氨。处理后的炉气二氧化碳浓度很高，一般可达90%以上，可直接用压缩机抽吸供氨盐水碳酸化之用。旋风分离器搜集到的碱粉用螺旋运输机输送或直接返回进碱系统。 炉气冷凝液采用淡液蒸馏回收氨后，再通过副产品回收其中的碱或经适当降温后用于过滤洗水。炉气洗涤塔的含氨洗水，一般除用于过滤补充水外，多余的作化盐用水。（2）高温纯碱冷却本设计采用回转式冷却炉流程。高温轻质纯碱自炉头加入，炉内设有冷却水管，管内通入自身循环的冷却水。物料在炉内冷却后自炉尾取出，并经运输系统运入包装工序。为了避免含湿量大的炉气窜入炉内积聚，导致冷却管表面及炉内结疤，可在炉头设置引风机进行排气，使炉内维持在一定的负压，使得传热得到改变。炉内使用的冷却水引出后，在一平板换热器内冷却。平板冷却器要使用处理过的循环水或软化水作为冷却剂，这样可使冷却管内不致结疤。 3 物料衡算3.1重碱煅烧3.1.1已知数据（1）生产规模设计工段的生产能力见表3.1。表3.1生产能力表3-2 单组分颗粒特性颗粒种类dp（mm）umf(m×s-1)玻璃珠1.831.1591玻璃珠0.710.3423小米1.660.3423（2）纯碱成分（%）纯碱的成分见表3.2。表3.2 纯碱的成分3.1.2重碱量3.1.3炉气生产量炉气生成量按下列反应式进行计算，并考虑空气漏入系数影响。（1）二氧化碳气3.1.4返碱用量m重碱用量，（kg/h）；3.1.5料平衡表物料平衡表见表3.3。表3.3物料平衡表物材名称收入支出kg/hkmol/hkt%kg/hkmol/hV%重碱295353.45100.0纯碱151515.1561509.81397.9523.378917.44384.3073.12192.66128.982.1空气2573.43257.4388.671.5煅烧损失1212.12蒸汽218356.4冷凝水218356.4合计5999.90100.04 热量衡算4.1蒸汽煅烧炉4.4.1输入热（1）重碱带入热式中重碱带入热，kJ/h；m重碱用量，kg/h；（2）返碱带入热式中返碱带入热，kJ/h；（3）蒸汽带入热i蒸汽热焓，kJ/；（4）总输入热4.4.2输出热量（10）有效热消耗4.4.3有效热利用率i蒸汽热焓，kJ/。4.4.4热量收支平衡表热量收支平衡表见表4.14.1热量收支平衡表序号收入（kJ/h）支出（kJ/h）1重碱带入热14425062.5分解热1630873822返碱带入热73684557.4分解热23869358.23蒸汽带入热游离水的汽化热1233363194炉气带走热28434988.25成品带走热34848484.56返碱带走热86612399.57蒸汽冷凝水带走热220605474.58热量损失13022775.99总 计699354690.4总 计693817181.95 主要设备工艺计算及选型5.1蒸汽煅烧炉5.1.1煅烧炉全容积5.1.2烧炉台数本设计按确定煅烧炉，故所需设备n=133.42÷30=5 (台)5.1.3烧炉运转参数的确定D炉直径，m；S煅烧炉斜度，分率。5.2回转式凉碱炉5.2.1凉碱炉全容积（一）炉内物料盘存量式中物料盘存量，t；物料停留时间，min;加料量， t/ min;（二）全容积5.2.2凉碱炉有效长度设炉直径D为2.5米。式中L凉碱炉的有效长度，m；D凉碱炉的直径，m；凉碱炉的全容积，m³；5.2.3凉碱炉台数本设计按确定煅烧炉，故所需设备n=67.14÷17=4 (台)5.1.2凉碱炉运转参数的确定由下述公式可求得凉碱炉的任一运转参数。若果已知凉碱炉的斜度“S”,则可求出所需的旋转速度“N”。式中N凉碱炉的转速，(r/min)；L凉碱炉的有效长度，m；凉碱炉物料停留时间，min;D凉碱炉炉直径，m；S凉碱炉斜度，分率。图1-2床层颗粒的运动特征图1-3 振动流化床颗粒运动流线图（N=00.5）参考文献1 尚建壮. 我国纯碱工业“十二五”发展趋势分析J. 化学工业. 2010(04)2 胡玉梅. 国内外纯碱市场现状有及其未来走向J. 现代化工. 2000(06)3 张晨鼎; 张向宁. 2010年国外纯碱工业概况与动态J. 纯碱工业. 20114 晓华.全球纯碱产业静待复苏J. 中国石油石化. 2010(06)5大连化工研究设计院. 纯碱工学. 化学工业出版社. 20046王全. 纯碱制造技术. 化学工业出版社. 2010711陈五平. 无机化工工艺学. 化学工业出版社. 20108李万春. 纯碱生产安全操作技术. 气象出版社. 20069黄仲九，房鼎业. 化学工艺学（第二版）. 高等教育出版社. 201010 李远松.引进日本月岛大型蒸汽煅烧炉设计思想剖析及缺陷消除J. 纯碱工业. 1990(05)11 李建涛,王福航.3×30m纯碱蒸汽煅烧炉在生产中的应用J. 纯碱工业. 1999(02) 12 杜维刚.纯碱蒸汽煅烧炉生产能力分析及系列化设计J. 化工设计. 2003(01) 13 李明科,余勇,余伟,熊剑.自身返碱煅烧技术新突破J. 纯碱工业.2002(05)14 李远松.纯碱蒸汽煅烧炉工程设计中几个问题的探讨J. 纯碱工业. 1999(03) 15 宋立杰.凉碱设备的故障及改进 J. 纯碱工业, 2008.0616 李健.沸腾凉碱与回转凉碱的技术经济比较J. 纯碱工业. 1989(02) 17 许昌犁.回转凉碱炉运行情况及技术经济评价J. 化工设计. 1996(02)18 王艳飞,尚剑霞.几种凉碱工艺的技术经济比较J. 化学工业与工程技术. 2007(S1) 19 迟庆峰.沸腾床在重质纯碱生产中的应用J. 纯碱工业. 2000(02)20 郭广伟,葛彦君,李红卫,杜文轩,王占和.吉兰泰碱厂25万t/a纯碱装置技术改造J. 纯碱工业. 2004(05) 21kostic.D.S,soda ashR.Mineral Commodity Summarics Washington: U.S .Geology Survey.January 200922O.Bricn.K.M.Scarlea Valley Minerals.inc.J.Business wock .Febrary 1.200923Indias Nirma To buy US soda ash maker SVMJ.Industrial Minerals,july 2007致谢通过此次毕业设计，我对如何开展化工设计工作程序有了一定的了解，学到了很多知识，进步了很多。但是，在设计的过程中，我也认识到了自己存在的不足，比如原有知识储备、自己在知识的应用方面仍然比较欠缺等。知识是一个长期的不断积累的过程，只有积极地学习和吸收新的的知识，与时俱进，不断地充实自己，才能成为一名合格的进而成为一名优秀的化工设计者。非常感谢xxx老师在设计过程中给予我的指导和意见，xxx老师认真的态度，高度的责任心，高尚的品格和治学严谨的精神，对我今后的学习和工作具有极大的鼓励。同时也非常感谢教过我的老师们，因为你们教给我的专业知识让我打下了扎实的基础。非常感谢我的同学们和学校图书馆对我的帮助。非常感谢大家的帮助，让我顺利地完成了本次设计！由于个人的知识水平和能力有限，在这次设计中难免肯定存在疏漏和不足之处，恳请各位老师和同学指正，我将无限感激！