《年产15万吨重铬酸钠焙烧段的工艺设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《年产15万吨重铬酸钠焙烧段的工艺设计.doc（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除年产15万吨重铬酸钠焙烧段的工艺设计巢玉琳（指导老师：魏先红）（湖北师范学院 化学化工学院 黄石435002）1.设计任务书1.1设计内容1.1.1重铬酸钠生产的工艺设计1.1.2换热器的设计1.1.3设计规模1）年产：1.5万吨/年2）年生产日：300天3）日生产能力：1.5/300=50吨/天1. 2设计依据该设计说明书是依据湖北振华集团有限公司的生产技术及工艺资料的基础上，并结合设计任务书的内容年产1.5万吨重铬酸钠的技术要求。1.3产品及规格 原料: 铬铁矿 产品：重铬酸钠规格：产品质量标准执行中华人民共和国工业重铬酸钠标准（GB / T 16
2、11-2014）一等品规格，重铬酸钠质量符合下表要求。表1 重铬酸钠质量指标表 化学性质 国家标准 内控标准含量(Na2Cr2O72H2O)%98.398.5硫酸盐(SO42-)%0.300.20氯化物(Cl-)%0.100.051.4重铬酸钠的性质及基本用途1.4.1重铬酸钠组成 重铬酸钠又名红帆钠（英文名：sodium dichromate），化学式：Na2Cr2O72H2O，相对分子质量297.99。经流行病学调查表明，对人有潜在致癌危险性，有腐蚀性。 CAS号：7789-12-0；10588-01-9； 沸点()：400（无水）； 分子式：Cr2H4Na2O9； 熔点()：357（无水
3、）； 分子量：298； 相对密度（水=1）：2.35； EINECS号：234-190-3； 分子式：Na2Cr2O72H2O；Mol文件：7789-12-0.mol； 溶解性：溶于水，不溶于醇。1 重铬酸钠结构式1 重铬酸钠化工词典1.4.2硫酸的物理性质 1）红色至桔红色结晶，略有吸湿性。易溶于水，不溶于乙醇，水溶液呈酸性。 2）100时失去结晶水，约400时开始分解。1%水溶液的pH为4，10%水溶液的pH为3.5。 3）相对密度2.348。熔点356.7（无水品）。有强氧化性，与有机物摩擦或撞击能引起燃烧。 4）中等毒，半数致死量（大鼠，经口）50mg/kg（无水品）。1.4.3 重铬
4、酸钠的化学性质 1）稳定性1.易潮解，粉化。为强氧化剂。与有机物接触摩擦、撞击能引起燃烧。有腐蚀性。容易被还原成三价铬。 2.稳定性：稳定。3.禁配物： 强还原剂、醇类、水、活性金属粉末、硫、磷、强酸。4.避免接触的条件：潮湿空气。5.聚合危害：不聚合。 2）重铬酸钠毒理学数据1.急性毒性 LD50：50mg/kg（大鼠经口）2.刺激性 暂无资料3.致突变性 微生物致突变：鼠伤寒沙门菌50g/皿。DNA损伤：大鼠肝10mol/L。姐妹染色单体交换：仓鼠肺140g/L。4.致癌性 IARC致癌性评论：组1，对人类是致癌物。5.其他：大鼠腹腔注射最低中毒剂量（TDLo）：20mg/kg（染毒8周，
5、雄性），影响精子生成。 3）重铬酸钠生态学数据LC50：18133mg/L（96h）（鱼）。IC50：0.58mg/L（72h）（藻类）。1.4.4重铬酸钠的用途2 重铬酸钠的用途十分广泛。主要用于制造铬黄颜料，铬酸酐及其他铬盐。也用于金属的浸渍和蚀刻，电镀，毛织物染色时的媒染、鞣革等。在印染工业中，用于苯胺染料染色时作氧化剂，硫化还原染料染色时作后处理剂，酸性媒介染料染色时作媒染剂。医药工业用于生产胺苯砜，苯佐卡因、叶酸、雷佛奴尔等。电镀工业用于镀锌后钝化处理、增加光亮度。也用于金属表面处理。用于生产碱性湖蓝染料、糖精、合成樟脑、合成纤维、合成香料。2 作用与用途化工词典 1.4.5 注意事
6、项3 1）危险性概述 健康危害：急性中毒：吸入后可引起急性呼吸道刺激症状、鼻出血、声音嘶哑、鼻粘膜萎缩，有时出现哮喘和紫绀。重者可发生化学性肺炎。口服可刺激和腐蚀消化道，引起恶心、呕吐、腹痛、血便等；重者出现呼吸困难、紫绀、休克、肝损害及急性肾功能衰竭等。慢性影响：有接触性皮炎、铬溃疡、鼻炎、鼻中隔穿孔及呼吸道炎症等。燃爆危险：该品助燃，为致癌物，具强腐蚀性、刺激性，可致人体灼伤。3 重铬酸钠MSDS 2）急救措施皮肤接触：脱去污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停
7、止，立即进行人工呼吸，及时就医。食入：用水漱口，用清水或 1%硫代硫酸钠溶液洗胃。给饮牛奶或蛋清，及时就医。3）消防措施 危险特性：强氧化剂。遇强酸或高温时能释出氧气，促使有机物燃烧。与硝酸盐、氯酸盐接触剧烈反应。有水时与硫化钠混合能引起自燃。与有机物、还原剂、易燃物如硫、磷等接触或混合时有引起燃烧爆炸的危险。具有较强的腐蚀性。有害燃烧产物：可能产生有害的毒性烟雾。灭火方法：采用雾状水、砂土灭火。 4）泄漏应急处理 应急处理：隔离泄漏污染区，限制出入。建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩），穿防毒服。勿使泄漏物与有机物、还原剂、易燃物接触。小量泄漏：用洁净的铲子收集于干燥、洁净、有盖的容器中。大
8、量泄漏：收集回收或运至废物处理场所处置。5）操作处置与储存 操作注意事项：密闭操作，加强通风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴头罩型电动送风过滤式防尘呼吸器，穿聚乙烯防毒服，戴橡胶手套。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。避免产生粉尘。避免与还原剂、醇类接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。储存注意事项：储存于阴凉、干燥、通风良好的库房。远离火种、热源。库温不超过35，相对湿度不超过75%。包装密封。应与还原剂、醇类等分开存放，切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。1.5生产路线的选择
9、 重铬酸钠的生产主要包括铬酸钠制造和铬酸钠转化成重铬酸钠两个工序。铬酸钠转化目前工业上主要采用硫酸法。正在开发的有电解法。 硫酸法将铬铁矿粉碎至200目，与纯碱(一般用量为理论量的90%93%)、自云石粉、石灰石粉和矿渣按一定配比混合后送入转窑，在11001150进行氧化焙烧152 h，使三氧化二铬转化为铬酸钠。烧成的熟料经冷却粉碎后，用稀溶液和水在浸取器中多级逆流浸取、抽滤，得到3540B的铬酸钠溶液。将PH调至78，使铝酸钠水解成氢氧化铝沉淀，经过滤后除去。中性滤液蒸发至48B后，加入浓硫酸酸化，使铬酸钠转化为重铬酸钠。经两次蒸发，使硫酸钠完全除去，再经澄清以除去全部不溶性杂质。把澄清液冷
10、却至3040进行结晶，经离心分离，制得重铬酸钠成品。母液返回中和或用于制造其他铬盐产品。其4(FeOCr2O3) + 8Na2CO3 + 7O2 8Na2CrO4 + 2Fe2O3 + 8CO22Na2CrO4 + H2SO4 Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O2.工艺部分2.1工艺岗位操作2.1.1工艺流程说明 铬矿 粉碎 与Na2CO3混匀 空气高温 Cr6+固态物（Na2CrO4） 生料在回转窑内进行高温1100-1200碱性焙烧，生产品为含铬酸钠的熟料。副产品为尾气带出的回收料，由于进密生料的润湿，回收料量可明显降低，回收料视含硅量的变化直接或经处理够经计算与生料一起进入窑
11、内循环使用。 没有生成六价铬的平行反应，无钙焙烧时，铬铁矿中的Fe几乎全部同镁反应，镁除了生成铁酸镁和铝酸镁钠之外，其余以游离MgO形态存在。2.1.2工艺原理主反应： 2Cr2O3+4Na2CO3+3O2 4Na2CrO4+4CO2副反应：Al2O3 + Na2CO3 2NaAlO2 + CO2 Fe2O3 + Na2CO3 2NaFeO2 + CO2 SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 Na2SiO3 + 2NaAlO2 + MgO + 2SiO2 Na4MgAl2Si3O122.1.2.1工艺流程说明 1）焙烧工艺物料:矿粉，渣粉，工业碱。反应窑冷却窑均为倾斜窑体。其
12、中:物料在反应窑内煅烧后进冷却窑冷却时间为自然冷却。冷却后的生料进槽车后加黄绿色的工业水将钢球状的生料中的含铬物质浸泡入水中，过滤回收含铬产品的水送入其他车间加工成产品。注:1. 物料进反应窑内煅烧分为四个部分:预热、分解、高温、冷却。2. 设备刚开始工作时，投入煤粉后需加紫火将其点燃。此时窑体不转动，待煤燃烧产生的热量使窑体内也开始翻动反应。3. 煤粉通入风机吹出的风将其吹入窑体内燃烧，其中窑体内的温度也是由煤粉进窑内燃烧的量(风机转动频率)控制的。若预热段温度比冷却段高，则应将风机频率减小使工序正常运行。4. 反应窑内物料经煅烧后生成的钢球状生料经冷却窑自然冷却后进入槽车内，往车内加入黄绿
13、色的工业水(槽车底部有一方形的沙桶)，经水浸泡后过滤将含铬产品的水加以回收送至其他车间，加工成产品。2）无钙焙烧工艺 铬铁矿同纯碱，返渣计量后，连同回收的窑灰在一起在混料机内混合。生料送回转窑焙烧。熟料趁热水萃取浸取，或冷却后湿磨浸取。浆液用旋流器分为粗浆和细浆。粗，细浆分别过滤洗涤。粗渣经烘干后，返回配料；细渣经解毒后排放，粗细浆的滤液(碱性液)合并后进行中和以沉淀氢氧化铝，经过过滤，洗涤，排出铝泥；中性液送后工段。无钙焙烧后工段流程与有钙焙烧基本相同，不同之处是无钙焙烧需脱钒。3）窑头及窑尾尾气处理路线 物料在旋窑内煅烧反应，因为该窑体为副窑，所以反应产生的尾气及空气由旋窑窑尾向外排出。此
14、外，由风机吹出的风也会将附着在尾气中的原料细小颗粒一同吹向窑尾排出。排出旋窑尾气(附着原料)经过沉降室由于重力因素，原粒颗粒会沉降下来，经过初步处理的尾气通过余热锅炉回收热量。尾气再次经过布袋除尘器(原理:布袋除尘器是基于过滤原理的过滤式除尘器，利用有机纤维或无机过滤布将气体中的粉尘过滤出来，重力沉降作用，热运动作用，惯性力作用，筛滤作用。)进一步除尘，处理好的尾气经过风机吹出排气筒外。2.2物料衡算2.3热量衡算3 典型设备换热器的选择与设计3.1设计条件选型说明：光管浮头式换热器塔顶流体流量为7115kg/h入口温度为：60出口温度为：40冷却水入口温度为：33冷却水出口温度为：403.2 计算3.2.1 基本数据 表2 介质物性表温度/导热系数/W/(mK)比热容/J/(KgK)粘度/Pas密度/（Kg/m3）垢阻/(m2K/W)热流入口630.273829464.01910-47650.000172出口400.268828585.63110-4785冷流入口330.630641817.59310-4993
