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1、word 化工设计 设计任务书 题目：年产5000吨活性碳厂 院（系、部）： 姓 名： 班 级： 指导教师签名：2008年5月28日目录一工艺路线与生产方法1.1.工艺路线 二物料衡算2.1 .工艺参数2.2. 物料衡算三能量衡算四工艺计算及选型号4.1各工艺设备的选择六车间布置设计七概算7.2经济及社会效益预测 八.设计说明(略)九防护措施91 防爆92 防火93 电气安全94 自动控制95防护设施96 防毒97 防噪声伤害98卫生设施99 预期效果910 劳动安全卫生专项投资附录 设计任务书一. 工艺路线与生产方法1.1.工艺路线 煤制备活性炭的主要环节有破碎粉磨、成型、碳化和活化。制备煤
2、基活性炭有原煤破碎活性炭生产工艺、成型颗粒活性炭生产工艺（柱状活性炭、压块活性炭及球形活性炭生产工艺）、及粉状炭生产工艺。 原煤破碎活性炭生产工艺虽然工艺简单、生产成本低、设备投资少，但其产品应用围较窄，对原料煤的反应活性有一定要求且销售价格不高；粉状活性炭一般是利用颗粒活性炭活化后筛分时的筛下物经制粉后制成，因此其可看成副产品。 成型颗粒活性炭生产工艺中我们主要采用的是压块活性炭生产工艺此方法与柱状活性炭生产相比简化了活性炭的生产工艺，同时改善了活性炭的孔隙结构。由于减少了粘合剂和催化剂的用量，成本相对较低，对环境产生的污染也较小。对于此方法，要选用低变质程度，和具有粘结性的煤品种。原料煤的
3、选择 我们选择太西煤 在活性炭的生产中，原料煤的选择十分重要。煤的品种和性质不同，工艺条件和产品质量就不一样。根据原植物的生成年代和成煤过程、煤的灰分含量、碳含量和粘结性的不同，煤可分为：泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤。 选择生产活性炭的原料时，必须考虑煤的灰分、挥发分、固定碳含量和粘结性等因素。综合考虑我们选择太西煤。 其特色： 属优质无烟煤。低灰、低硫、低磷、高发热量、高比电阻、高块煤率、高机械强度、高化学活性、高精煤产率被称为“煤中之王”，总储量10亿吨，可采数百年。该项目利用少量胶质层的太西煤为原料生产活性炭，具有微孔发达、吸附容量高、强度好、成本低的特点。 1.2.1 压块炭简介 活性炭是
4、一种多孔性吸附剂，同时也是催化剂和催化剂载体，被广泛应用于工业、农业、国防、交通、通信和医药卫生等领域，随着科技的发展和人民生活水平的提高，在环境保护、改善人类生存条件方面，正在发挥着越来越重要的作用。可以说，活性炭是人类进步、社会持续发展的重要基础材料，有行业就有活性炭的身影；有尖端科学，就有活性炭的新用途，就会有活性炭的新品种问世。 压块炭即压块破碎活性炭，一般属于煤质不定型颗粒炭，它是利用原煤自身的多种特性，先将原料科学合理的配比，然后通过机械高压直接将煤粉及添加剂压制成型，再经炭化、活化后制成。其产品特点是强度高、吸附性能优越、孔隙结构可随意调整、孔径分布均匀而合理，无漂浮并且在液相中
5、的下沉速度很快。 压块活性炭起源于上世纪70年代美国Cargon公司在Pittsburgh的总部，后迅速波及欧洲和日本，当今世界的名牌产品有美国的F系列，如F-300、F-400、日本三菱008#及德国的H系列产品。压块炭的诞生不仅增加了活性炭家族的新品种，更加丰富了应用领域，如军事“核生化”三防、医药、食品的脱色和汽油回收等方面。 在全球活性炭的生产量、使用量、贸易量三总量中，压块活性炭占有自己的一席之地，约占其总份额1/4，可见其是多么重要！1.2.3 我国压块活性炭的现状与发展前景分析 相比柱状炭和粉状炭而言，我国压块炭的科研、生产起步较晚，设备、工艺控制系统水平和原料质量相对一般，但发
6、展速度却非同寻常。 上世纪八十年代，我国煤质活性炭的发源地国营新华化工厂（现为新华化工某某公司），从英美引进一条压块活性炭生产线，拉开了我国压块活性炭生产的序幕，研制出主要吸附性能达到美国F-400的压块活性炭样品，但综合性能的差距较大，主要表现在灰分偏高15%以上，V中孔比例偏低。但反复多次的试制，积累了所有煤种如标准烟煤、焦煤、肥煤、肥气煤、瘦煤、弱粘煤和烟煤半焦等到工艺品调整的宝贵经验。为在中国和利用其丰富的地下煤炭资源，生产国际畅销的压块炭，实现我国压块炭的产业化和规模化做出了积极贡献！此后，从80年代至今已有交城、保德和先后上马了压块（片）活性炭生产线。尤其市合资企业的压块炭成型生产
7、线，已开始中等规模的生产。在不远的将来，国的压块炭有大规模生产趋势。 我国压块炭得到迅猛发展和不断扩大生产的有利因素之一：就是经济效益的杠杆作用：每生产一吨压块活性炭成品，与破碎炭相比，材料消耗和能源消耗及人工费用相差无几，但质量和价格却相差很大，每吨普通破碎炭价格3000元/吨，而压块炭则每吨价格约800010000元，每年即使生产5万吨优质压块活性炭也不会对全球90万吨贸易量的巨大市场形成冲击，可取得双赢和多赢的局面。 有利因素之二：与柱状活性炭生产过程相比，还具有改善环境的作用，由于不使用煤焦油，因而不存在焦油蒸汽的污染，因此，只需要在除尘系统中多做点工作和加强管理，现代化的清洁生产线就
8、会呈现在世人面前。有利因素之三：中国需要世界，世界离不开中国，入世前，我国活性炭在国际市场本来就具有一定的竞争实力，入世后到目前为止，有利条件不断增多，投资环境进一步改善，国际大公司一致看好我国活性炭生产基地及相对廉价的材料、能源、人工费用，于是纷纷进行双方或多方洽谈合作，正所谓捷足者先登，先入者，先得利。所以，合资、独资的压块活性炭生产企业，也将在五年迅速增加，从而开创世界活性炭制造中心的新格局。当然，面对国际活性炭市场变化的大好时机，不要、也不能放松对国压块炭市场的开拓。为此活性炭的应用研究就显得越来越迫切了，这一点，既是市场的自身需要，也是生产企业更快更好地深入用户，提供技术支援的薄弱之
9、处；应用人才的缺乏，是培育市场的最大障碍，也是市场向纵深发展一道的鸿沟。结论：通过以上研讨分析，可以得出如下结论： 1）压块活性炭在我国的发展前景十分美好而前途一片光明。 2）我国压块活性炭与世界先进技术水平存在较大的差距，差距就 是压力，也是动力。 3）压块活性炭的产销均有显著的经济效益和环境效益。 4）活性炭行业，尤其是新品种压块活性炭的发展，在我国加入 WTO后的最初十年左右，发展最为迅猛。 5）搞好应用研究，可促进市场开拓，引导压块炭向纵深领域发展。1.3.工艺流程方框图:二. 物料衡算2.1 .工艺参数原料炭:含水率15%,除杂损失7%.活化:温度800900C,时间9.6h，得率2
10、5%（绝对干炭料）。粉磨：细度100%，通过目/英寸损失3%。酸水洗：酸煮时间2h,水洗时间2h,蒸汽压力200kPa，酸用量20%，水耗量为炭：水=1：30，酸煮炭水比为1比5，吸滤真空度为67kPa，压缩空气压力为400kPa，湿炭含水率65%，损失3%。干燥：温度300500C，产品含水率5%，损失3%。包装：装箱量20kg。2.2. 物料衡算年工作日300日，成品炭（含水率5%）500kg/d为基准。总得率(1-0.07)(1-0.03)30.2521.22%日需原料炭量(500/0.2122)(95/85)=2633kg其中绝干炭 263385%=2238kg水分2633-2238=
11、395kg2.2.2 除杂收入2633kg 支出 2500kg去杂26337%=133kg 总计 2633kg2.2.3 活化活化时间.，两套炉每天共生产炉，煤炉加工量500kg炭（总量2500kg）。活化过程烧失70%：其中为活化反应烧失，为部分炭燃烧损失。 活化反应（全以吸热反应计算，略去放热活化反应，简化、安全）：C+H2O=H2+CO -131KJ/mol需水蒸汽量(25000.4/12) 18=1275kg生成水煤气量（2+28）2500 炭燃烧：C+O2=CO2 需O2量(25000.3)/1232=1700kg生成CO2量 (25000.3)/1244=2338kg二次反应生成的
12、水煤气燃烧： H2+1/2O2=H2O需O2量 (25000.4)/1216=1133kg生成水蒸汽量 (25000.4)/1218=1275kg CO+1/2O2=CO2需O2量 (25000.4)/1216=1133kg 生成CO2量 (25000.4)/1244=3117kg活化工序物料平衡：物料平衡表收入：支出：料炭2500kg（其中炭2125kg 水375kg） 水蒸汽量（余量40%） 12751.4=1785kg 二次空气量(1700+232) 29=25600kg(过剩系数 1.5) 活化炭 530kg 烟道气： 水蒸汽 2175kg CO2 5455kg 未反应空气 21725
13、kg 总收入=29885kg=总支出2.2.4 粉磨进料 530kg出料 525kg 损失5300.03=15kg 总计： 530kg2.2.5 酸、水洗 进料515kg 出料（含水率65%）1415kg 水920kg 损失 20kg2.2.6 干燥、包装进料1415kg出料：成品炭（含水率5%）500kg 损失 19kg 水 896kg三能量衡算 根据物料量及其反应物进行活化段及烟道气预热锅炉、干燥器等工序热量衡算，以作为设备设计的依据之一。1)水煤气燃烧放出的热量：Q1=m1C178J式中:C1-水煤气的热值。活化过程中炭的燃烧放出的热量： Q2=m2C268J 式中：C2-炭的热值。 Q总放=Q1+Q2888J3.1.2 吸热2) 炭由25900（加热）所需的热量：Q，1=mCt88J 3) 加热水蒸汽所需的热量加热由木炭带进水所需的热量：Q，2=m（t2-t1）C1+C2+（t3-t2）C3 =75x5x（100-25）x4.18+2260+（1000-100）x（0.55+0.45）x1088J式中：C 1-水在0100的平均比热（J/kg）； C2-水在100时的汽化潜热（J/kg）； C3-水蒸汽在1001000时平均比热（J/kg）。加热通过参加活化
