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1、年产4万吨苏打粉干燥工段工艺设计Drying Section Process Design of 40000 t/a Soda Ash目 录摘要AbstractII引言1第一章 综述21.1苏打粉简介21.1.1苏打粉性质21.1.2苏打粉用途21.2苏打粉生产方法31.2.1粗碳酸氢钠精制小苏打（湿分解法）31.2.2纯碱和二氧化碳反应制小苏打31.2.3结晶器碳化制小苏打41.2.4天然碱制小苏打41.2.5离子交换剂制造小苏打51.2.6碳酸氢按和氯化钠制小苏打5第二章 设计任务及方案62.1设计任务及要求62.2工艺流程的确定62.3工艺设计的条件7第三章 喷雾干燥器的设计93.1物料
2、衡算和热量衡算93.2干燥塔出口空气的湿度93.3空气消耗量103.4雾滴干燥所需时间103.4.1雾滴临界含水量103.4.2初始滴径113.4.3汽化潜热113.4.4导热系数113.4.5恒速阶段物料表面温度113.4.6空气临界温度113.4.7雾滴在恒速阶段的干燥时间113.4.8雾滴在降速阶段的干燥时间123.4.9雾滴干燥所需时间123.5压力喷嘴主要尺寸的确定123.5.1喷嘴孔径123.5.2喷嘴旋转室尺寸123.5.3核算喷嘴的生产能力133.5.4空气心半径133.5.5喷嘴出口处液膜速度及其分速度、133.6干燥塔主要尺寸的确定133.6.1塔径133.6.2塔高153
3、.6.3干燥塔热风进出口接管管径18第四章 附属设备的选型计算194.1空气加热器194.2旋风分离器194.3袋滤器194.4引风机19第五章 自动化控制和车间布局设计215.1喷雾干燥塔控制功能描述215.2车间布局21结 论23致 谢24参考文献25年产4万吨苏打粉干燥工段工艺设计摘要：苏打粉是重要的无机化工产品之一，广泛应用于化工、医药、食品、轻工、纺织等工业部门以及人们的日常生活，在国民经济中占有重要的地位。随着现代化经济的发展，在许多应用领域还需急待开发，所以苏打粉的需求量会更多，应用范围会更广，这都充分表明国内小苏打应用和消费潜力是巨大的。本设计主要针对小苏打料浆干燥工段工艺进行
4、设计，以及一些附加设备的设计计算，从而增加干燥分离效果。最终设计出的塔高H=4m，内径D=1.6m，处理能力为4万吨/年的喷雾干燥器，通过与旋风分离器，袋滤器的配合使用，使得苏打粉含水量降到0.5%以下，最后通过料仓实现对苏打粉产品的包装。关键词：苏打粉 料浆 喷雾干燥器 含水量 IDrying Section Process Design of 40000 t/a Soda AshAbstract:Soda is one of the important inorganic chemical products, widely used in chemical, rmaceutical, fo
5、od, light industry, textile and other industrial sectors as well as peoples daily lives, occupying an important position in the national economy, with the development of a modern economy, needed in many applications need to be developed. The demand for soda ash will be more range of applications wil
6、l be wider, which fully demonstrated the domestic baking soda applications and consumption potential is huge. The design focuses on the dry baking soda slurry pressure spray dryer design, and in the subsequent set some additional equipment to increase the dry separation. Finally designed a height H
7、= 4 m, diameter D = 1.6 m, thickness, Processing capacity of 40000 t/a, with cyclone separator and bag filter, makes the baking soda water content below 0.5% and finally by bin to soda ash packing of the products.Key words: soda ash ; slurry ;spray dryer ; water content24引 言我国的小苏打生产历史较为悠久，目前小苏打已经进入了
8、广泛的运用领域，小苏打的消费增长已经与GDP的增长成正比，一个国家的经济水平越高，人民生活水平越高，小苏打的消费量越高，而我国的小苏打消费也同样经历了这个增长水平，从2002年的40万吨的国内消费量到目前的70万吨的消费量，每年增长在8左右，基本与我国的GDP增长成正比。目前全球经济复苏，小苏打同样会经历一个高速的复苏。世界经济的迅速增长和小苏打行业的迅猛发展，我国小苏打行业的发展在激烈的市场竞争中正面临着机遇和挑战。我国小苏打工业历经了半个世纪的发展，至今已形成年产90万吨生产规模，但与国外小苏打生产先进技术相比差距很大，还没有实现大型化、高效化、自动化生产。所以要加强创新，大胆开拓和尝试新
9、的生产方式，达到更高层次的生产要求1。第一章 综 述1.1苏打粉简介小苏打是重要的无机化工产品，广泛应用于化工、医药、食品、轻工、纺织等工业部门以及人们的日常生活，在国民经济中占有重要的地位。我国的小苏打生产历史较为悠久，天津碱厂、四川鸿鹤化工股份有限公司等企业的小苏打曾蝉联国家质量银奖，多次被评为部、市级优质产品，在国内外享有一定声誉和地位，其它企业也在不断地发展壮大。但随着改革开放，世界经济的迅速增长和小苏打行业的迅猛发展，我国小苏打行业的发展在激烈的市场竞争中正面临着机遇和挑战。我们要审时度势，居危思进，认真地进行国内外同行业的技术交流与研究，拓宽视野，找准差距，摆正位置，趋利避害，用“
10、与时俱进”精神博采国内外小苏打各厂家先进之长，结合我国特点和发展规划，走一条跨越式发展小苏打的道路。1.1.1苏打粉性质 苏打粉俗称小苏打即碳酸氢钠（Sodium Bicarbonate），白色粉末或单斜晶结晶性粉末，无臭、味咸、易溶于水，但比碳酸钠在水中的溶解度小，不溶于乙醇，在潮湿空气中缓慢分解。其水溶液因水解呈微碱性，受热易分解。25时溶于10份水，约18时溶于12份水，不溶于乙醇。其冷水制成的没有搅动的溶液，对酚酞试纸呈微碱性反应，放置或升高温度，其碱性增加。25新鲜配制的0.1mol/L水溶液pH值为8.3。在干燥空气中不易分解，在潮湿空气中易发生分解。1.1.2苏打粉用途 苏打粉可
11、直接作为制药工业的原料，用于治疗胃酸过多。还可用于电影制片、鞣革、选矿、冶炼、金属热处理，以及用于纤维、橡胶工业等。同时用作羊毛的洗涤剂，以及用于农业浸种等。食品工业中一种应用最广泛的疏松剂，用于生产饼干、糕点、馒头、面包等，是汽水饮料中二氧化碳的发生剂；可与明矾复合为碱性发酵粉，也可与纯碱复合为民用石碱；还可用作黄油保存剂。消防器材中用于生产酸碱灭火机和泡沫灭火机。橡胶工业利用其与明矾、H发孔剂配合起均匀发孔的作用用于橡胶、海棉生产。冶金工业用作浇铸钢锭的助熔剂。机械工业用作铸钢（翻砂）砂型的成型助剂。印染工业用作染色印花的固色剂，酸碱缓冲剂，织物染整的后方处理剂。染色中加入小苏打可以防止纱
12、筒产生色花。医药工业用作制酸剂的原料。用作分析试剂、无机合成、制药工业、治疗酸血症以及食品工业的发酵剂、汽水和冷饮中二氧化碳的发生剂、黄油的保存剂。可直接用作制药工业的原料、作羊毛的洗涤剂、泡沫灭火剂、浴用剂、碱性剂、膨松剂。常与碳酸氢铵配制膨松剂用于饼干、糕点。在小麦粉中的添加量20g/kg。可与柠檬酸、酒石酸等配制固体清凉饮料的发泡剂（产生CO2）。因系无害的弱碱性剂，洗涤蔬菜时添加约0.1%0.2%可使绿色稳定。单用时，因受热分解呈强碱性，用于面包时会带黄色，并破坏小麦中维生素，最好与磷酸氢钙等酸性物质合用。尚可用于食品烫漂、去涩味。因其能使pH值上升，故可提高蛋白质的持水性，促使食品组
13、织细胞软化，促进涩味成分溶出。对羊奶有去膻作用（用量1020mg/kg）。作酸度调节剂和化学膨松剂，我国规定可用于各类需添加膨松剂的食品，按生产需要适量使用。家畜饲料中用作饲料添加剂，可以使禽类、畜类多产蛋产奶。1.2苏打粉生产方法1.2.1粗碳酸氢钠精制小苏打（湿分解法） 氨碱法或联碱法制纯碱，都需先制得粗碳酸氢钠，再经锻烧分解而成纯碱。但由于粗碳酸氢钠中约含有3.5（干基）的碳酸氢钠、少量氯化铵和0.3 0.6（干基）的氯化钠，有时还含有痕量的碳酸镁及硫化铁，因而不能直接作为成品出售，特别是不允许用于食品和医药工业。其精制方法为：把经滤清机过滤洗涤过的粗碳酸氢钠，用热水溶解制成悬浮浆液，再
14、经沉降澄清后，进分解塔蒸馏（蒸馏中粗碳酸氢钠约83 85%分解为碳酸钠，其余仍为碳酸氢钠）；蒸馏过的溶液经冷却到68以下，再送入碳化塔内通CO2进行碳化反应并经冷却；所得的碳酸氢钠悬浮液，经过滤、干燥即得小苏打成品。1.2.2纯碱和二氧化碳反应制小苏打该法比湿分解法2有如下优点：（1）不损失NH3 （2） 所需的生产设备几乎与制造纯碱一样，因而可利用纯碱厂的旧机器设备；（3）可综合利用纯碱厂的二氧化碳；（4）可制得高质量的小苏打（如医药用和试剂级小苏打）。因而这是目前国内外普遍采用的制小苏打的方法。一般可分为气一固相法和气液相法其反应式为： NaCO3 +H2O +CO2= NaHCO3 （1
15、-1）气一固相法（又称干法、固定床法）：该法是用纯碱生产小苏打最早的方法之一，我国也是以此法为起点的。把纯碱和30 40%纯碱重量的水经拌和机用人工均匀拌和，再进入用砖和水泥砌成的方池里（底部为竹或木制成的架子，上铺细布）；来自石灰窑并经水冷却洗涤的CO2混合气，用鼓风机从布下面通入，与纯碱发生碳化反应（反应时间一般为24小时，是否反应好可用酚酞滴定，不显红色，即已反应成小苏打）；粗碎可用锤式粉碎机；干燥宜用气流干燥器（干燥温度可高至1 20 ），也可用箱式烘房，但温度在60；干燥后的小苏打需再经万能粉碎机细碎至60到100目，然后包装。 该法工艺设备简单，成本低、投资少、上马快。但由于工业纯碱未经过精制，其所含杂质都进入小苏打产品，所得产品只能是工业用小苏打而且劳动强度大、劳动生产率低。
