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1、目录学院生化学院毕业设计目录摘 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
2、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
3、17致谢18i目录摘 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 ABSTRAC
4、TAmmonia 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-temperatu
5、re 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
6、 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 equipm
7、ent and computing; draw with control points, process flow diagrams and plant layout.Keywords heavy alkali, soda ash, calcined, cooling, process calculationIII国内高温纯碱冷却技术的发展1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、
8、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
9、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
10、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
11、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
12、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
13、，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
14、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
15、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
