年產(chǎn)15萬噸純堿生產(chǎn)車間工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

xx大學(xué)（x屆）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料題目名稱：年產(chǎn)15萬噸純堿生產(chǎn)車間工藝設(shè)計(jì)學(xué)院（部）：專業(yè)：學(xué)生姓名：班級：學(xué)號：指導(dǎo)教師姓名：職稱：目 錄11.1 純堿的性質(zhì)和用途11.1.1 純堿的性質(zhì)11.1.2 純堿的用途11.2 純堿工業(yè)的發(fā)展史21.2.1 中國純堿工業(yè)發(fā)展史21.2.2 世界純堿工業(yè)發(fā)展及現(xiàn)狀21.3 純堿的生產(chǎn)方法21.3.1 侯氏制堿法21.3.2 蘇爾維制堿法31.4 聯(lián)合制堿法與氨堿法的比較342.1 純堿工藝的生產(chǎn)原理和工藝概述42.1.1 生產(chǎn)原理和工藝簡述42.1.2 工藝流程42.2 生產(chǎn)工藝流程52.2.1 生產(chǎn)工藝流程52.2.2 工藝流程示意圖673.1 聯(lián)堿法析氨的相圖及過程分析73.2 制堿原則性流程73.3 物料衡算93.4 循環(huán)過程中的工藝指標(biāo)113.5 聯(lián)合法的運(yùn)作要點(diǎn)123.5.1 循環(huán)系統(tǒng)的水平衡123.5.2 副產(chǎn)品氨水133.5.3 鈣鎂雜質(zhì)對聯(lián)堿法生產(chǎn)的影響13144.1 碳化塔的選型與計(jì)算144.1.1 外冷式碳化塔的特點(diǎn)144.1.2 碳化塔內(nèi)徑的計(jì)算154.2 結(jié)晶器的選型154.2.1 內(nèi)循環(huán)鹽析結(jié)晶器154.2.2 結(jié)晶器特點(diǎn)154.3 結(jié)晶器尺寸設(shè)計(jì)15185.1 人員配備185.2 車間布置185.2.1 廠房的平面布置185.2.2 廠房的立面布置195.2.3 廠房的建筑結(jié)構(gòu)195.2.4 管道布置設(shè)計(jì)195.3 安全生產(chǎn)205.3.1 安全隱患205.3.2 安全措施205.4 環(huán)保及三廢處理215.5 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義21226.1 主要工藝參數(shù)226.1.1 產(chǎn)品組成226.1.2 各主要物料的實(shí)際消耗量226.1.3 工資及各物料的價格226.1.4 建設(shè)期資金投入226.2 投資估算23iii 1.1 純堿的性質(zhì)和用途純堿即碳酸鈉（na2co3），也稱蘇打或堿灰。1.1.1 純堿的性質(zhì)碳酸鈉的性狀為白色粉末或者顆粒，無氣味，有堿性，是堿性的鹽，有吸濕性，溶于水和甘油，水溶液呈堿性，ph為11.6，相對密度為2.53，熔點(diǎn)8458521。碳酸鈉與水生成na2co3h2o、na2co37h2o和na2co310h2o三種水合物，依據(jù)顆粒大小、堆積密度的不同依次可分為：超輕質(zhì)純堿、輕質(zhì)純堿和重質(zhì)純堿。1) 溶解性碳酸鈉易溶于水和甘油，微溶于無水乙醇，不溶于丙醇。碳酸鈉是一種強(qiáng)堿弱酸鹽，溶于水后發(fā)生水解反應(yīng)（碳酸鈉水解會產(chǎn)生碳酸氫鈉和氫氧化鈉），使溶液顯堿性，有一定的腐蝕性，并且能與酸進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽并放出二氧化碳?xì)怏w1。2) 穩(wěn)定性碳酸鈉穩(wěn)定性較強(qiáng)，但高溫下也會分解，生成氧化鈉和二氧化碳?xì)怏w。長期暴露在空氣中能吸收空氣中的水分和二氧化碳，生成碳酸氫鈉，并結(jié)成硬塊。吸濕性很強(qiáng)，很容易結(jié)成硬塊，在高溫下也不分解。1.1.2 純堿的用途1) 用作基本化工原料純堿用途廣泛且需求量大，是重要的基本化工原料?；どa(chǎn)中經(jīng)常以純堿為原料制取其他性質(zhì)的堿和無機(jī)鹽等化工產(chǎn)品，例如：以堿的酸化法可以用來制取小蘇打；用苛化法制取苛化燒堿；硅砂與純堿在熔融條件下，可以制取硅酸鈉（泡花堿）；以再結(jié)晶法可以制取十水碳酸鈉（晶堿）；以石灰硫化氫法和硫化鋇法，都可以用純堿來制取硫化堿；以純堿為原料還可以制取各種含鈉鹽類；還被用做生產(chǎn)其它化工產(chǎn)品的原料或輔料1。2) 用作基本工業(yè)原料純堿還大量用于冶金工業(yè)（如煉鋁）、玻璃工業(yè)、合成洗滌劑、紡織工業(yè)、石油化工、搪瓷、造紙、印染、食品及民用等方面。因此純堿被稱為基本工業(yè)原料，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，它的產(chǎn)量和用量通常標(biāo)志著一個國家的工業(yè)水平1。1.2 純堿工業(yè)的發(fā)展史對中國純堿工業(yè)的發(fā)展史和世界純堿工業(yè)的發(fā)展和現(xiàn)狀進(jìn)行分析。1.2.1 中國純堿工業(yè)發(fā)展史中國純堿工業(yè)的發(fā)展可分為兩個時期，一是天然堿的加工利用，二是現(xiàn)代純堿工業(yè)的建立和發(fā)展。天然堿的利用歷史悠久，從三代建都河洛時期，就用天然堿。河套平原建郡時，已是天然堿產(chǎn)地。近代制堿工業(yè)以采用路布蘭法制堿為先，四川最早以芒硝為原料制純堿。20世紀(jì)初天津成立永利制堿公司，采用索爾維法制堿工藝。1921年侯德榜擔(dān)任永利制堿公司技師，刻苦鉆研技術(shù)問題，1924年開始生產(chǎn)堿。1926年美國博覽會上，永利的紅三角牌純堿獲金質(zhì)獎?wù)拢蛉雵H市場。1.2.2 世界純堿工業(yè)發(fā)展及現(xiàn)狀人類使用堿的歷史已有幾千年，最早是取自草木灰和天然堿。大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)開始于18世紀(jì)末，隨后法國人路布蘭提出以食鹽、硫酸、石灰石、煤粉為原料的工業(yè)生產(chǎn)純堿方法，現(xiàn)稱路布蘭制堿法。隨后1861年索爾維發(fā)現(xiàn)用食鹽水吸收氨和二氧化碳的實(shí)驗(yàn)中可以得到碳酸氫鈉，他因此而獲得了用海鹽和石灰石為原料制取純堿的專利，被稱為索爾維制堿法。1939年侯德榜開展改進(jìn)氨堿法的實(shí)驗(yàn)研究，把索爾維制堿工業(yè)和合成氨工業(yè)聯(lián)合起來，這種即產(chǎn)純堿、又產(chǎn)氯化氨的新工藝取得成功，被稱為“侯氏制堿法”，現(xiàn)稱“聯(lián)合制堿法”1。世界純堿工業(yè)經(jīng)歷兩個世紀(jì)的發(fā)展，20世紀(jì)末期純堿的總生產(chǎn)能力達(dá)44mt，其中合成法純堿約30mt，占68%；天然堿法14mt，占32%，純堿產(chǎn)量約35mt1。1.3 純堿的生產(chǎn)方法純堿的生產(chǎn)方法有很多種，下文主要介紹侯氏制堿法與氨堿法并作簡單的比較。1.3.1 侯氏制堿法該方法主要采用食鹽、氨以及合成氨生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w為原料，同時生產(chǎn)純堿和氯化銨，將純堿和合成氨兩大生產(chǎn)系統(tǒng)聯(lián)合起來，簡稱“聯(lián)合制堿”，這種方法使得原料鹽的利用率從70%提高到96%。此外，污染環(huán)境而且難以處理的廢物氯化鈣成為有用的產(chǎn)品氯化銨，變廢為寶，還能減少設(shè)備，因此其優(yōu)越性大大超過了蘇爾維制堿法，從而開創(chuàng)了世界制堿工業(yè)的新紀(jì)元。制堿的主要原料是氯化鈉，而四川的鹽是井鹽，提純造成成本高，并且蘇爾維制堿法的缺點(diǎn)就是食鹽利用率不高，使成本更高，所以侯德榜不用蘇爾維制堿法而另辟蹊徑。他先分析了蘇爾維制堿法的缺點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)主要原因在于原料的利用率過低，只用了石灰石中的碳酸根離子和食鹽中的鈉，二者結(jié)合生成了純堿，然而石灰中的鈣和食鹽中的另一半氯結(jié)合生成了氯化鈣，這個顯然沒有利用上，那么怎樣才能利用上氯化鈣，這個問題困擾著侯德榜。他考慮到制堿用的氨和二氧化碳直接由氨廠提供，濾液中的氯化銨如果加入食鹽水，讓它沉淀出來，這樣氯化銨就即可以作為化工原料也可以作為化肥，這種方法大大提高了食鹽的利用率，還可以省去許多設(shè)備。直到他進(jìn)行了500多次試驗(yàn)后終于成功了使設(shè)想成為了現(xiàn)實(shí)1。1.3.2 蘇爾維制堿法蘇爾維制堿法主要是采用石灰石、食鹽、氨和焦炭為原料。二氧化碳和石灰乳的制備是將石灰石在煅燒窯內(nèi)分解得到氧化鈣和二氧化碳?xì)怏w，氧化鈣加水制成氫氧化鈣乳液；鹽水的制備和精制則是將原鹽溶于水制得飽和食鹽水溶液，因?yàn)辂}水中含有鈣鎂等雜質(zhì)離子，它們的存在會影響后續(xù)工序的正常進(jìn)行，所以鹽水溶液必須精制；氨鹽水的制備則是精制后的鹽水吸氨制備含氨的鹽水溶液；之后氨鹽水的碳酸化是氨堿法中最重要的工序，在這里將二氧化碳通入氨鹽水作用，生成碳酸氫鈉沉淀和氯化銨，碳酸氫鈉濃度過飽和后即結(jié)晶析出，從而與溶液分離。這一過程包括了而二氧化碳的吸收、氣液相反應(yīng)、溶液的結(jié)晶和等1。碳酸氫鈉的煅燒過程中煅燒的目的是為了分解碳酸氫鈉，以獲得純堿na2co3，同時回收近一半的co2氣體（其含量約為90%），供碳酸化使用；氨的回收是指碳酸化后分離出來的母液中含有nh4cl、nh4oh、(nh4)2co3和nh4hco3等，需要將氨回收循環(huán)使用。1.4 聯(lián)合制堿法與氨堿法的比較聯(lián)合制堿法最大的優(yōu)點(diǎn)是使食鹽的利用率提高到96%以上，首先等量的食鹽比氨堿法能生產(chǎn)更多的純堿。另外它綜合利用了氨廠的二氧化碳和堿廠的氯離子，同時生產(chǎn)出兩種產(chǎn)品純堿和氯化銨。將氨廠的廢氣二氧化碳，轉(zhuǎn)變?yōu)閴A廠的主要原料來制取純堿，這樣就節(jié)省了堿廠里用于制取二氧化碳的龐大的石灰窯；將堿廠無用成分氯離子（cl-）來代替價格較高的硫酸固定氨廠里的氨，制取氮肥氯化銨。從而不再生成即沒有多大用處，又難于處理的氯化鈣，減少了對環(huán)境的污染，并且大大降低了純堿和氮肥的成本，充分體現(xiàn)了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)的優(yōu)越性。氨堿法的優(yōu)點(diǎn)則是原料食鹽和石灰石成本較為便宜，而且產(chǎn)品純堿的純度高，副產(chǎn)品二氧化碳和氨都可以回收循環(huán)使用，并且制造步驟較為簡單，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。但是氨堿法也有許多缺點(diǎn)，首先是兩種原料的成分都只利用了一半，石灰石成分里的碳酸根離子（co32-）和食鹽成分里的鈉離子（na+）結(jié)合成了碳酸鈉，可是石灰石的另一成分鈣離子（ca2+）和食鹽的另一成分氯離子（cl-）卻結(jié)合成了沒有多大用途且污染環(huán)境的氯化鈣（cacl2），因此如何處理氯化鈣就成為一個很大的問題。其實(shí)氨堿法的最大缺點(diǎn)還是在于原料食鹽的利用率只有72%74%，沒利用上的食鹽都隨著氯化鈣溶液作為廢液被拋棄了，這是一個很大的損失。 2.1 純堿工藝的生產(chǎn)原理和工藝概述純堿的生產(chǎn)方法主要有兩種：聯(lián)合制堿法和氨堿法。本設(shè)計(jì)采用聯(lián)合制堿法的生產(chǎn)方案，對聯(lián)合制堿法做簡要的工藝流程介紹和物料衡算。聯(lián)合制堿法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)合了氨堿法的大部分優(yōu)點(diǎn)，消除了氨堿法原料利用率低的主要缺點(diǎn)，使食鹽的利用率從70%提高到96%；同時產(chǎn)物nh4cl可用做氮肥；可與合成氨廠聯(lián)合，使合成氨的原料氣co轉(zhuǎn)化成co2，這樣就省去了caco3制co2的工序，精簡了設(shè)備。nh3+h2o+co2=nh4hco3nh4hco3+nacl=nh4cl+nahco32.1.1 生產(chǎn)原理和工藝簡述聯(lián)合制堿法工藝分為兩個過程：一過程為制堿過程，即銨鹽水碳酸化生成nahco3沉淀。nacl+nh3+co2+h2o=nahco3+nh4cl該過程中的碳酸化和吸氨的原理與氨堿法基本相同，可用相圖分析法進(jìn)行討論，下章節(jié)有分析。過程中分離出nahco3的母液稱為母液，其中主要含nh4cl、nh4hco3和未利用的nacl。二過程是用加nacl鹽析和冷析的方法從母液中將nh4cl分離出來。由于母液中nh4hco3是飽和的，所以直接采用鹽析和冷析的方法無法使nh4cl單獨(dú)分離出來。如果將母液氨化，會發(fā)生如下反應(yīng)：nh3+hco3-=nh4+co32-nh3+hco3-=nh2co3-+h2o這樣溶液中的hco3-濃度會降低，nahco3溶液便不再是飽和的了。氨化后再采用降溫和鹽析的方法就可以使nh4cl單獨(dú)析出。析出nh4cl固體后的母液稱為母液，母液再經(jīng)吸氨、吸二氧化碳來制取重堿，如此一、二過程可交替循環(huán)進(jìn)行，這就是聯(lián)合制堿法的過程分析。2.1.2 工藝流程生產(chǎn)工藝流程是生產(chǎn)過程中的主要參照標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合工藝流程圖即是一個生產(chǎn)過程的簡要介紹。2.2 生產(chǎn)工藝流程2.2.1 生產(chǎn)工藝流程聯(lián)合制堿法有多種流程，由加入原料的次數(shù)不同可分為兩次吸氨與一次吸氨，兩次碳化與一次碳化等不同工序。我國的聯(lián)合制堿法主要通過兩次吸氨一次碳化，一次加鹽的方法，其中原鹽在洗鹽機(jī)中用飽和鹽水洗滌，以除去其中影響之后反應(yīng)的鈣鎂等雜質(zhì)，然后再經(jīng)過粉碎機(jī)的粉碎，慮鹽機(jī)的分離，制成符合規(guī)定純度和粒度的“洗鹽”，然后再將“洗鹽”送往鹽析結(jié)晶器等待下一步反應(yīng)。其中洗滌液循環(huán)使用，當(dāng)液中雜質(zhì)含量增高時回收處理2。原始結(jié)晶器主要用來制備飽和食鹽水，飽和食鹽水再經(jīng)吸氨器吸氨制成氨鹽水，此氨鹽水在外冷式碳化塔內(nèi)與合成氨系統(tǒng)提供的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行反應(yīng)即碳化過程，所得到的重堿再經(jīng)過濾堿機(jī)的分離，然后送到煅燒爐內(nèi)加熱分解成就得到了產(chǎn)品純堿。煅燒分解出的爐氣，經(jīng)爐氣冷凝器與爐氣洗滌器，回收其中的氨氣與堿粉，并使水蒸氣冷凝降低爐氣溫度，再使?fàn)t氣進(jìn)入二氧化碳壓縮機(jī)壓縮，重新送回碳化塔供制堿使用。過濾重堿后的母液稱為母液，由于母液中nahco3已經(jīng)飽和，如果母液立即在制銨過程中進(jìn)行冷卻加鹽，將導(dǎo)致鈉離子濃度增高，而使一部分重碳酸鹽與氯化銨同時析出，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量，為了使氯化銨單獨(dú)析出，生產(chǎn)中母液首先需要經(jīng)過吸氨器吸氨，成為氨母液，以破壞hco3-，降低其濃度，然后送往冷析結(jié)晶器中降溫，使部分氯化銨析出，這個過程稱為“冷析”，冷析后母液稱為“半母液”。由于冷析結(jié)晶器流入鹽析結(jié)晶器，加入洗鹽，所以由于同離子效應(yīng)，可再析出部分氯化銨，并補(bǔ)充了下一過程中所需要的鈉離子。由冷析結(jié)晶器及鹽析結(jié)晶器的下部取出的氯化銨懸浮液，然后經(jīng)稠厚器、濾銨機(jī)，再干燥就得成品氯化銨。濾液送回鹽析結(jié)晶器，鹽析結(jié)晶器母液送入母液換熱器與氨母液進(jìn)行換熱，經(jīng)吸氨器制成氨母液，再經(jīng)澄清桶除去氨母液中的泥后，送去碳化塔制堿。生產(chǎn)過程中的各種含氨雜水送入淡液蒸餾塔以回收氨2。濾銨機(jī)通常使用自動卸料離心機(jī)，濾渣中含水分7%左右。氯化銨經(jīng)過轉(zhuǎn)筒的干燥或流態(tài)化干燥，這樣使得其含水量降至1%以下就能作為產(chǎn)品。結(jié)晶器是析銨過程中的主要設(shè)備，分為冷析結(jié)晶器和鹽析結(jié)晶器，構(gòu)造有差別，但原理相似。對結(jié)晶器的要求為：有足夠的容積。足夠的容積能使母液在反應(yīng)器內(nèi)平均停留時間大于8h，以穩(wěn)定結(jié)晶質(zhì)量。鹽析結(jié)晶器的析銨負(fù)荷應(yīng)大于冷析結(jié)晶器，所以其相應(yīng)地容積也應(yīng)該較大2。能起分級作用。因?yàn)榻Y(jié)晶器的上段是清液段，溢流的液體以低的流速溢流，這區(qū)域的流速一般為0.0150.02ms-1；懸浮段的流速為0.0250.05 ms-1。中下段是懸浮段，所以能保持晶體懸浮在母液中并不斷成長；為了使晶體能有足夠時間長大，懸浮段一般應(yīng)高3m左右2。起攪拌和循環(huán)作用。如同鹽析結(jié)晶器中有中央循環(huán)管一樣，利用軸流泵使晶漿在結(jié)晶器中循環(huán)。冷析結(jié)晶器也有軸流泵抽送晶漿循環(huán)通過外冷器2。食鹽用于析銨前首先要經(jīng)過精制。常用的預(yù)處理工藝是粉碎法洗滌。原鹽經(jīng)過振動篩后能夠分離出原鹽夾帶的石塊和草屑等雜物，這是第一步處理，然后通過給料器進(jìn)入螺旋推進(jìn)式的洗鹽機(jī)，通過飽和食鹽水的逆流洗滌，使得原鹽夾帶的細(xì)草和粉泥浮在洗滌液面上漂走，原鹽所含可溶性雜質(zhì)氯化鎂、硫酸鎂和硫酸鈣等雜質(zhì)溶解，這里是第二步處理。第三步洗鹽由螺旋輸送機(jī)送入球磨機(jī)，在圓筒旋轉(zhuǎn)時，利用鋼球下落的沖擊和滑動起研磨作用，將粗鹽粉碎成細(xì)粒。粉碎后的鹽漿經(jīng)鹽漿桶送往分級器，顆粒較大的鹽粒自動下沉，由底部排出去經(jīng)過重新研磨，細(xì)粒鹽則隨鹽漿經(jīng)沉降后用離心濾鹽機(jī)分出鹽水，經(jīng)過這三步處理后就制得了符合需要的洗鹽，洗鹽就可以送去鹽析。nacl質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過98%，ca2+，mg2+，so42-等離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.3%2。2.2.2 工藝流程示意圖圖2.1 聯(lián)合制堿法工藝流程示意圖 3.1 聯(lián)堿法析氨的相圖及過程分析冷析法制nahco3及nh4cl的重要條件為它們都能單獨(dú)結(jié)晶析出。為便于說明如何從這樣復(fù)雜的多組分體體系中將nh4cl結(jié)晶析出，假定體系只是由氯化氨和氧化鈉兩種鹽組成的nh4cl-nacl-h2o三組分體系2。氯化銨和和氯化鈉在水中溶解度的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3.1所示。表3.1 nh4cl和nacl的溶解度（單位：g/100gh2o）溫度nh4cl的單獨(dú)溶解度nacl的單獨(dú)溶解度在兩種鹽的共飽和溶液中nh4cl的溶解度nacl的溶解度029.735.614.628.61635.535.819.926.73041.636.525.524.94548.436.032.223.4從表3.1中不難看出，氯化銨的單獨(dú)溶解廢隨溫度改變很大，而氯化鈉的溶解度隨溫廢變化不大。當(dāng)溶液中這兩種鹽共存時，由于同離子效應(yīng)，其溶解度都較單獨(dú)溶解度低。3.2 制堿原則性流程在圖3.2中繪出了35無nh3和10含nh3量為0.35（molmol干鹽）時的na+、nh4+hco3-、cl-、h2o體系相圖。圖3.1 不同溫度和nh3量下，p1及p2點(diǎn)變化軌跡暫設(shè)碳酸化的最終溫度為35，其母液在圖3.2中為i它處于35的nahco3結(jié)晶區(qū)內(nèi)。當(dāng)母液吸氨后成為氨母液時，在相圖上體系點(diǎn)的位置并未變化，但由于結(jié)晶區(qū)移動了，i點(diǎn)由35nahco3結(jié)晶區(qū)變成了10的nh4cl結(jié)晶區(qū)。如果冷凍到10，就會析出nh4cl晶體。除冷凍外，還可用nacl和nh4hco3鹽析，增加nh4cl的析出量1。圖3.2 聯(lián)合制堿法的相圖當(dāng)氨母液進(jìn)行碳酸化時，相當(dāng)于往體系中加人nh4hco3，故體系點(diǎn)就沿著id連線移到e，它處于10的nh4cl結(jié)晶區(qū)內(nèi)，析出nh4cl固體，液相移動到f。經(jīng)冷凍析出nh4cl的過程稱為冷析過程，f母液則稱為冷析母液或半母液1。當(dāng)母液f及加入nacl（其組成點(diǎn)為b），使體系點(diǎn)達(dá)到g時，又會析出nh4cl固體。這一nh4cl結(jié)晶過程稱為鹽析過程，其中nh4cl母液稱為鹽析母液或者母液。母液吸氨時，在相圖上停留在i點(diǎn)不動，溶液稱為氨母液。此時由于吸氨時的放熱效應(yīng)，溫度升高到40以上。當(dāng)加人少量nacl固體時，體系點(diǎn)到達(dá)h。這是第二次加鹽,加入的nacl量不一定完全溶解而是以懸浮狀態(tài)送去碳酸化。在含有nh3的溶液碳酸化時，相當(dāng)于加人nh4hco3。于是體系點(diǎn)沿著hd連線移動到k，它落在35的nahco3結(jié)晶區(qū)內(nèi)。如果碳酸化最終溫度為35，析出nahco3后又得到母液。從而構(gòu)成了一個閉合循環(huán)，交替加入nh3、co2和nacl,生產(chǎn)出純堿和nh4cl兩種產(chǎn)品。綜上所述，聯(lián)合制堿法的原則流程應(yīng)該如下：圖3.3 聯(lián)合制堿法原則流程圖在第一、第二兩個過程中，都添加nh3、co2和nacl，只不過加入量有多有少，各步的溫度也有所不同而已。這種在兩個過程中都要加鹽，吸氨，碳酸化的流程稱為兩次加鹽、兩次吸氨、兩次碳酸化流程1。在聯(lián)合制堿法中，由于過程循環(huán)進(jìn)行，從理論上講，nacl和nh4hco3的利用是充分的，不再存在像氨堿法中的鈉利用率和氨利用率的過低問題。在聯(lián)堿法中，所要追求的工藝指標(biāo)是每一次循環(huán)中所得到的最大nahco3和nh4cl產(chǎn)量。而循環(huán)產(chǎn)量主要決定于母液和母液的組成1。3.3 物料衡算以1mol干鹽的母液為基準(zhǔn)，作第一過程的物料衡算。式中的符號同表3.1。其中x表示陽離子中nh4-的摩爾分?jǐn)?shù)；y表示陰離于中cl的摩爾分?jǐn)?shù)表示每mol干鹽的h2omol量；m表示每mol干鹽的h2omol量。下標(biāo)1、2分別代表母液i和母液；系數(shù)a，b，c，d，e，r均為mol量。第一過程的總反立式為：x2 nh4+ x1 nh4+1-x2 na+ anacl 1-x1 na+ y2 hco3- + bnh3 y1 hco3- +nahco3 (1)1-y2 cl- cco2 1-y1 cl-p2 nh3 dh2o p1 nh3m2 h2o m1 h2o因?yàn)榈谝贿^程生產(chǎn)1mol的nahco3，第二過程必然生產(chǎn)1mol的nh4cl，兩個過程中共用去1mol的nacl、nh3、co2和h2o，于是第二過程的總反應(yīng)式為：母液 母液x1 nh4+ x2 nh4+1-x1 na+ (-a)nacl 1-x2 na+ e y1 hco3- + (-b)nh3 y2 hco3- +nh4cl (2)1-y1 cl- (-c)co2 1-y2 cl-p1 nh3 (-d)h2o p2 nh3m1 h2o m2 h2o對式(1)作na+衡算：(1-x2)+a=e(1-x1)+g (3)對式(2)作cl-衡算：(1-y2)+a=e(1-y1) (4)(3)、(4)兩式相減得：g=e(x1-y1)-(x2-y2) (5)式(5)中的為每一循環(huán)中，1摩爾干鹽的母液所產(chǎn)生nahco3和nh4clmol量。的數(shù)值的大小就代表循環(huán)產(chǎn)量的大小。由式(5)可以看出，當(dāng)(x1-y1)增大和(x2-y2)減少時，的數(shù)值都增加，而(x1-y1)和(x2-y2)取決于母液和母液的組成。(x1-y1)代表母液的組成，它必須落在nahco3結(jié)晶區(qū)內(nèi)。在圖中，過i作bd對角線的平行線交bc邊于m，則bm線段的長度即代表(x1-y1)。在nahco3結(jié)晶區(qū)內(nèi)各點(diǎn)所作這樣線段的長度以母液落在p1點(diǎn)時為最大。故由式(5)可以得出這樣的結(jié)論：每當(dāng)母液落在p1點(diǎn)時循環(huán)產(chǎn)量為最大。過i點(diǎn)作bd對角線的平行線交bc邊于n，bn線段的長度即代表(x2-y2)值，在nh4cl結(jié)晶區(qū)各點(diǎn)所作的(x2-y2)的長度以母液落在p2點(diǎn)時為最短。這就是說，當(dāng)母液落在p2點(diǎn)時可以使循環(huán)產(chǎn)量最大1。在整個循環(huán)過程中，nacl、nh3、co2和h2o只允許加入，并只允許以nh4cl、nahco3形式取出，因此式(1)中的系數(shù)a、b、c、d及式(5)中的系數(shù)(-a)、(-b)、(-c)、(-d)都必須為正值，即a、b、c、d大于等于0而又小于等于。可由物料衡算得出如下關(guān)系：由式(4)可得：a=e(1-y1)-(1-y2) (6)由式(1)作全氨衡算：b=(x1+p1)-(x2+p2) (7)由式(1)作co2衡算，并將式(5)的關(guān)系代入其中，可得：c=ex1-x2 (8)對式(1)作h2o衡算：d=(x1+m1)-(x2+m2) (9)式(5)至式(9)五個方程式表明，a、b、c、d、r五個系數(shù)都是x1、y1、x2、y2和e的函數(shù)。在選定母液和母液以后，就可以假定某一e值來試算這五個系數(shù)。如果它們都是正值，且又小于，那么所選的母液和母液就可以構(gòu)成良好的循環(huán)。返之，如果它們之中有一個為負(fù)值或大于，則所選用的這對母液和母液就不可能進(jìn)行穩(wěn)定的循環(huán)產(chǎn)生1。母液和母液雖然以落在p1、p2點(diǎn)時循環(huán)產(chǎn)量最大，但為了選擇構(gòu)成良好循環(huán)的母液和母液的操作點(diǎn)及操作時容許的波動幅度，往往將母液選在nahco3結(jié)晶區(qū)的內(nèi)部，將母液選在nh4cl結(jié)晶區(qū)上網(wǎng)內(nèi)部，當(dāng)然盡可能地靠近p1點(diǎn)和p2點(diǎn)1。在第一過程中加入co2是碳酸化制取nahco3所必需的，不能省略。如果省去第過程的碳酸化就成了一次碳酸化流程。作式(2)的co2衡算，并令(-c)=0,即得：y2=ey1 (10)或由式(1)作co2的衡算，并令=c,得：x2=ex1 (11)第過程的吸氨是中和hco3，以免nahco3與nh4cl同時析出，就是省略不得的。但可省略第一過程中的吸氨，成為一次吸氨流程。令式(7)中的b=0即得出一吸氨流程的條件為：e(x1+p1)=x2+p2 (12)第過程中的加nacl是為了鹽析nh4cl所必需的，因此不能省略。令式(6)中的a=0即得一次加鹽流程的條件為：e(1-y1)=1-y (13)如果既要采用一次碳酸化，又要一次加鹽，則必須同時滿足式(11)和式(9)，則得：y1=y2；e=1.00 (14)采用一次吸氨，一次碳酸化和一次加鹽的流程，就必須同時滿足式(11)、式(7)和式(8)。在二次碳酸化流程中，由于母液要再次吸收co2，就必須吸收大量的nh3，才能避免nahco3、nh4hco3與nh4cl一起析出。因此氨母液和母液中的氨蒸氣較一次碳酸流程中的要高，氨損失較多，環(huán)境條件較差。但由于二次碳酸化增加了母液的nh4+含量，加強(qiáng)了nh4cl的鹽析作用1。采用二次加鹽時，由于在氨母液中nacl中溶解度有限，nacl是以懸浮狀態(tài)進(jìn)入碳酸化塔中，食鹽中的ca2+、mg2+等雜質(zhì)會影響純堿的質(zhì)量，所以除原蘇聯(lián)和reinders-nicolai等少數(shù)工廠采用兩次加鹽外，世界上大部分聯(lián)減廠都只采用一次加鹽。流程中分兩次吸氨，氨母液和氨母液中的nh4的濃度比較均衡，氨蒸氣壓較低，可以減少氨的損失，改善環(huán)境，所以世界上的聯(lián)減廠除日本外都采用兩次吸氨流程。在二次吸氨流程中，第過程的吸氨量只占總吸氨量的30%40%，主要的還是在第一過程中加入氨的1。3.4 循環(huán)過程中的工藝指標(biāo)母液在循環(huán)過程中要控制3個濃度作為工藝指標(biāo)：值、值和值。值：值是指氨母液中游離氨對co2的物質(zhì)的量之比（或游離氨對hco3-的物質(zhì)的量濃度比）。氨母液是析堿后第一次吸氨的母液，吸氨是為使hco3-轉(zhuǎn)化成co32-，因hco3-不多，吸氨量不需要很多，吸氨的反應(yīng)為：2nahco3+2nh3=na2co3+(nh4)2co3反應(yīng)是放熱的，當(dāng)母液中hco3-的量一定時，降低溫度，有較少過量的氨就可使反應(yīng)完成，值可以較低。但無論溫度如何，值總大于2。值與溫度關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)值為：值：2.35；2.22；2.09；2.02。常用析銨溫度為10，值控制在2.12.4范圍。值：值是氨母液中游離氨與nacl的物質(zhì)的量之比（或物質(zhì)的量濃度比）。氨母液是吸氨后準(zhǔn)備送去碳酸化的母液，nacl已接近飽和。吸氨量適當(dāng)有利于碳酸化時nh4hco3的生成，促進(jìn)nahco3析出1。值可根據(jù)物料衡算求得，若碳酸化后得到的母液是相圖中30時的p1點(diǎn)的成分，則母液中干鹽的離子分率為：na+=0.144；nh4+=0.856；cl-=0.865；hco3-=0.135。以母液中1mol總鹽為基準(zhǔn)，要生成這些鹽，氨母液中應(yīng)有nacl量為xmol，氨量為ymol，忽略生成nh4hco3所需的水量，可列反應(yīng)式為：xnacl+ynh4hco3=mnahco3+na+0.144+nh4+0.856+cl-0.865+hco3-0.135分別對na+和nh4+衡算得：x=m+0.144，y=0.856分別對cl-和hco3-衡算得：x=0.865，y=m+0.135解得：=y/x=0.9915時，p1溶液的值為1.01。考慮到碳酸化時部分氨會被尾氣帶走以及其它額外損失，通常會將氨母液中的值控制在1.041.12范圍。當(dāng)值到達(dá)1.151.20時，碳酸化時會析出大量碳酸氫銨結(jié)晶。值：值是母液中鈉離子對結(jié)合氨的物質(zhì)的量之比或物質(zhì)的量濃度比。母液是經(jīng)過鹽析析銨的母液，準(zhǔn)備送去吸氨和碳酸化。值越大，表示析氨過程中nacl溶入多，nh4cl析出多，殘留的nh4cl少；也表示吸氨和碳酸化時會生成較多的nahco3。但為了避免過多nacl混雜于產(chǎn)品nh4cl中，當(dāng)鹽析溫度為1015時，值控制在1.51.8。3.5 聯(lián)合法的運(yùn)作要點(diǎn)3.5.1 循環(huán)系統(tǒng)的水平衡聯(lián)合法是封閉循環(huán)的，系統(tǒng)內(nèi)的各種母液的體積必須保持恒定，不能膨脹，要做到這一點(diǎn)，進(jìn)入系統(tǒng)的水量不能大于系統(tǒng)中取水的水量。否則，就不得不排放一部分，這樣既影響環(huán)境，又浪費(fèi)氨和鹽等原料。所以保持母液平衡是進(jìn)行正常生產(chǎn)的前提和保護(hù)環(huán)境、節(jié)能降耗的基本要求。首先循環(huán)系統(tǒng)中消耗掉的水量。水有三個出處：一是化學(xué)反應(yīng)用去的水；二是重堿濾渣帶走的水；三是nh4cl成品帶走的水。對這三項(xiàng)水量分別計(jì)算如下：(1) 每合成1噸純堿（同時也聯(lián)產(chǎn)1噸氯化銨）所需要的水量可按反應(yīng)式計(jì)算：碳酸化：nacl+nh3+co2+h2o=nahco3+nh4cl；煅燒：2nahco3=naco3+h2o+co2后一反應(yīng)產(chǎn)生的h2o經(jīng)過煅燒氣送入爐氣冷凝塔形成含nh3、na2co3、(nh4)2co3的凝縮液而離開循環(huán)系統(tǒng)，所以循環(huán)系統(tǒng)中消耗的水為碳酸化過程中所示，消耗的水量： 1000218.016/106=340(kg)式中106，18.016分別為na2co3和h2o的相對分子質(zhì)量。(2) 根據(jù)nahco3晶體的粒度和均勻程度，一般用真空過濾機(jī)所得的重堿濾渣中水分在18%21%范圍之內(nèi)，良好時為16%20%，相應(yīng)的燒成53.1%51.4%，而一噸純堿所需的粗重堿量為燒成率的倒數(shù)，即1.8831.846噸，因此1噸堿由粗重堿帶出系統(tǒng)的水分為(1.8831.948)(0.160.20)=300390(kg)；(3) 合成一噸純堿就聯(lián)產(chǎn)一噸氯化銨，其中含h2o量4%，故一噸氯化銨帶走h(yuǎn)2o量為42(kg),而合成15噸純堿由15噸氯化銨帶走的水量為630(kg)；由此可見，如果要使母液總量平衡，在真空過濾機(jī)過濾重堿時，所加入的洗水不應(yīng)超過10200+(900011700)+630870=1983022770(kg)；在聯(lián)堿生產(chǎn)中水量能否平衡主要決定于過濾洗水的用量，而重堿結(jié)晶的好壞對過濾洗水的用量影響極大。因此欲使系統(tǒng)水量保持平衡，首先要提高重堿的結(jié)晶質(zhì)量，其次為嚴(yán)格控制洗鹽的含水量。3.5.2 副產(chǎn)品氨水以煤為原料制氨時，1t氨約需變換氣4300m2，其中含co為28%，含co2量=43000.28=1024m3,制造1t純堿需co2為520m3制造15萬噸純堿需co2為7800m3，所以如果用變換氣直接碳酸化制堿，生產(chǎn)1t噸co2只能生產(chǎn)純堿1204/520=2.32t（也即nh4cl的量）。1t氯化銨實(shí)際氨耗為0.340t，因此1t氨可加工成nh4cl=1/0.340=2.94t（也即為na2co3的量）。因此所產(chǎn)的co2不能滿足將nh3全部加工成nh4cl的要求，有一部分氨必須以氨水出售。3.5.3 鈣鎂雜質(zhì)對聯(lián)堿法生產(chǎn)的影響聯(lián)合法所用的洗鹽，其中仍含有，當(dāng)加到鹽析結(jié)晶器中時，由于母液中有和存在，會生成及其復(fù)鹽。這些固體雜質(zhì)，如被氯化銨產(chǎn)品帶走，并無大礙。因?yàn)閺氖褂媒嵌葋砜?，農(nóng)用氯化銨帶有少量雜質(zhì)，并不會影響使用效果，況且兩者都是植物中的中量營養(yǎng)元素，尤其鎂是營造葉綠素的元素?？上н@些沉淀太細(xì)，一部分隨同母液進(jìn)入噴射吸氨器隨之進(jìn)入氨母液桶沉降。鹽中鈣鎂含量的增加會使氨母液泥量增加，排放時不僅處理麻煩，而且使氨及鹽的損失增加。還會使沉降后的氨母液的濁度增加，在碳酸化時，使重堿粒度變細(xì)，直接影響到過濾后重堿的水含量和水不溶物含量，須增加原料和能量的消耗。在造成母液膨脹的諸多因素中，氨母液的碳酸化是否正常起著決定性作業(yè)。如果碳酸化失常，重堿質(zhì)量差，過濾及洗滌困難，洗水增加，就會使母液膨脹。在氨母液澄清液中澄清后的氨母液的濁度應(yīng)不大于鈣離子的澄清率；約為80%90%，而鎂離子的澄清率卻少于50%?，F(xiàn)在工廠中常添加聚炳烯酸作助沉劑以提高二者的澄清效率。4.1 碳化塔的選型與計(jì)算4.1.1 外冷式碳化塔的特點(diǎn)外冷式碳化塔與傳統(tǒng)的索爾維塔有很大區(qū)別，外冷式碳化塔主要有以下特點(diǎn)：采用外部自然循環(huán)冷卻結(jié)構(gòu)；采用較低的中部作業(yè)溫度；采用特殊的高效塔板；采用異徑塔結(jié)構(gòu)外冷塔；采用自然循環(huán)方案；采用氣體動力活化塔底部結(jié)晶的環(huán)形進(jìn)氣結(jié)構(gòu)解決了塔底堆堿的影響1。1-篩板a；2-中心管；3-篩板b；4-氣液分離器；5環(huán)形篩板；6-角閥7-外冷器；8-氣體分布器；9-氨母液入口；10-尾氣出口；11-二氧化碳出口；12-出堿；13-冷卻水入口；14-冷卻水出口圖4.1 外冷式碳化塔4.1.2 碳化塔內(nèi)徑的計(jì)算設(shè)計(jì)一個年產(chǎn)15萬噸的聯(lián)合制堿法制純堿設(shè)備裝置，反應(yīng)操作時間如下：置換1h，進(jìn)料1.5h，反應(yīng)18h，出料2.5h，清理1h。反應(yīng)操作時間為8000小時,消耗定額1.1噸nacl/naco3,試求碳酸化塔的體積和管道的通過能力：解：碳酸化塔的生產(chǎn)能力為15萬噸/年,每批操作周期為24小時，碳酸化塔每批的生產(chǎn)量為：(15000024)/8000=450t/批在操作條件下nacl的密度為2.532kg/m3，碳酸化塔的裝填系數(shù)為0.9，則所需體積為：(1.1450)/(2.5320.9)=217m3可假設(shè)碳化塔高度為10m，根據(jù)公式：vth=d2hp/4式中：vth碳化塔容積，m3；d該碳化塔圓柱部分內(nèi)徑，m；h該碳化塔高度，m。就可算出碳酸化塔的圓柱部分內(nèi)徑為5.3m。4.2 結(jié)晶器的選型結(jié)晶器是氯化銨結(jié)晶設(shè)備的主要設(shè)備。母液過飽和度的消失，晶核的生成及長大都在結(jié)晶器中進(jìn)行2。4.2.1 內(nèi)循環(huán)鹽析結(jié)晶器上部為清液段，中部為懸浮段，下部為錐底。中心循環(huán)管由拉筋固定在結(jié)晶中心位置，頂蓋下邊設(shè)有套筒。半母液由中心循環(huán)管上口進(jìn)入，鹽漿及濾液由側(cè)方插入。懸浮段的中部設(shè)有晶漿取出口，錐底開有母液放出口、排渣口及人孔等，渣液段上部設(shè)有母液溢流槽2。4.2.2 結(jié)晶器特點(diǎn)結(jié)晶器是制銨過程的主要設(shè)備，它必須滿足如下要求：應(yīng)有足夠的容積與高度；要有分級作用；晶漿取出口的位置要合適；結(jié)晶器內(nèi)壁應(yīng)該力求平整、光滑、缺少死角2。4.3 結(jié)晶器尺寸設(shè)計(jì)現(xiàn)年產(chǎn)15萬噸氯化銨，結(jié)晶器的尺寸如下：每年工作日按330天計(jì)算，則每天產(chǎn)454.5t，每小時18.9t。根據(jù)工藝計(jì)算，冷析產(chǎn)量占總產(chǎn)量的45%，則冷析每小時產(chǎn)量為18.90.451000=8505kg/h，取ai流量為m3/h，則計(jì)算出：(1) 過飽和度s一般生產(chǎn)廠經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)s=1.11.2kg/m3，過去中間試驗(yàn)為0.8kg/m3，現(xiàn)在選s=1.0kg/m3。(2) 母液循環(huán)量qq=產(chǎn)量/過飽和度=8505/1.0=8505m3/h選取q=8500m3/h，則實(shí)際s=8505/8500=0.99kg/m3(3) 表觀流速u選取經(jīng)驗(yàn)值u=0.035m/s(4) 中心管流速v選取經(jīng)驗(yàn)值v=1.0m/sq=8500+15=8515m3/h，則中心管直徑：d=1.736m取f5299鋼管，則中心管內(nèi)實(shí)際流速v=8515/(0.7850.51123600)=11.54m/s(5) 懸浮段直徑dd2-d2=8515/(0.7850.0353600)解的d=9.44m,取d=9.5m則實(shí)際表觀流速可求得：u=8515/(9.52-1.7362)0.7853600=0.0346m/s(6) 清液段直徑d，考慮軸流泵的安裝倒換，以及保證結(jié)晶器的一定容積，取清液段直徑d=5.0m。(7) 其它尺寸，清液段高取1.0m，一般取q=30，收縮段高2.1m,懸浮段高取3.1m,錐底高取1.5m，總高7.7m。1-排渣口；2-入孔；3-懸浮段；4-連接段；5清液段；6-溢流段7-軸流泵；8-結(jié)晶器頂蓋；9-結(jié)晶器筒體；10-取出口；11-中心循環(huán)管；12-錐底；13-放出口；圖4.2 內(nèi)循環(huán)鹽析結(jié)晶器5.1 人員配備為了維持日常生產(chǎn)，安排好化工廠的人員配置，是非常重要的。本著合理人性化的管理理念，在生產(chǎn)中強(qiáng)調(diào)人的重要性，同時也盡可能的降低人的勞動強(qiáng)度，但為了在經(jīng)濟(jì)上和生產(chǎn)上取得平衡，進(jìn)行了如下人員配置：采用四班三到制，每班分為中控崗位、現(xiàn)場巡檢崗位、質(zhì)量控制崗位、調(diào)度崗位。人員配備為中控每班1人，現(xiàn)場出于安全與作業(yè)難度考慮分配2人，質(zhì)量控制分2人分別做取樣與分析工作，調(diào)度崗位做過程控制工作即相當(dāng)于班長1人，即每班6人，一天共24人。5.2 車間布置5.2.1 廠房的平面布置1) 廠房的平面布置化工廠房平面型式的選擇原則是，在滿足生產(chǎn)工藝要求下，盡量簡單、美化，同時符合建筑規(guī)范要求。一般的廠房型式有長方形、l形、t形和形。長方形一般作為優(yōu)先考慮的布置形式，適用于中小型車間。其優(yōu)點(diǎn)是便于總平面圖的布置，節(jié)約用地，有利于今后的發(fā)展，有利于設(shè)備布置和物料工藝流程連續(xù)化，縮短管線長度，方便安排交通和安全出入口，有較多的可供自然采光和通風(fēng)的墻面，但有時由于長方形廠房因長度較長，所以在總圖布置時可能會有一定的困難，這時，為了適應(yīng)廠地要求或生產(chǎn)要求，也可以采用l形、t形和形，但這個應(yīng)該充分考慮采光、通風(fēng)、交通和立面布置等各方面的要求。2) 廠房的柱網(wǎng)布置廠房的橫向、縱向立柱同時構(gòu)成了，在平面布置圖上即形成為柱網(wǎng)。柱網(wǎng)要根據(jù)生產(chǎn)需要的面積、設(shè)備布置要求和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較等因素來確定，此餐，還要符合建筑模數(shù)制的要求，以充分利用建筑結(jié)構(gòu)上的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制件，節(jié)約設(shè)計(jì)和施工力量，加快施工進(jìn)度。柱網(wǎng)布置一般根據(jù)廠房結(jié)構(gòu)而定，總體而言，要求較高的地方，一般框架結(jié)構(gòu)廠房，這時多采用的柱網(wǎng)間距多為6m，也有采用7.5m；要求較低的地方，可采用混合結(jié)構(gòu)或內(nèi)框架結(jié)構(gòu)，這時柱網(wǎng)間距可為采用4m、5m、或6m。但不論是哪種廠房結(jié)構(gòu)，在一幢廠房中不宜采用多種柱間距，同時柱間距應(yīng)當(dāng)滿足建筑模數(shù)的要求。3) 廠房的寬度為了充分利用自然光，有利于通風(fēng)，并考慮到建筑的經(jīng)濟(jì)性，一般單層廠房寬度這超過30m，多層不超過24m，且寬度一般都應(yīng)采用3m的倍數(shù)，如9m、12m、15m、18m和24m。柱子布置時要便于設(shè)備排列和員工操作，同時又有利于交通運(yùn)輸，所以，單層廠房一般為單跨，即跨度等于廠房寬度，廠房內(nèi)沒有柱子。多層廠房一般跨度6m，或者采用6m3m的組合跨度，以滿足廠房寬度的要求；如果廠房中間要設(shè)置起廊，中間走廊一般寬度設(shè)置為2.4m。與此同時，還要充分考慮廠房安全出入口，一般要保證兩個，若車間面積不大，操作人員少，可以只設(shè)1個，具體要按建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范進(jìn)行，車間的門一律要向外開。5.2.2 廠房的立面布置廠房的高度和層數(shù)，由工藝設(shè)備布置利用和設(shè)備的高低綜合確定。要充分利用空間。同時還要考慮好儀表、管道、閥門的安裝要求，以及對設(shè)備安裝和檢修的要求。通常情況下，框架和混合結(jié)構(gòu)廠房的高度可采用4.5m、5m、6m等模數(shù)，且保證每層的高度盡量相同。高溫、有毒氣體廠房，要適當(dāng)加高層高，或者設(shè)置天窗，以利于通風(fēng)、散熱和采光。如果有爆炸危險，車間主要采用單層結(jié)構(gòu)，如整個廠房有爆炸危險，則在每層樓板上要設(shè)置泄爆孔。泄壓面積與廠房面積比應(yīng)保證在0.050.1m2/m3。在車間內(nèi)的防爆區(qū)與非防爆區(qū)之間要設(shè)置防火墻隔開，如要互通時，則應(yīng)設(shè)兩道彈簧門分隔開。5.2.3 廠房的建筑結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房有排架結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)兩種，其中框架結(jié)構(gòu)廠房在寬度上可以是等跨或者不等跨的，在層高可以是等高，也可以不等高，因此設(shè)計(jì)比較方便，由于化工裝置的大型化特點(diǎn)，對于中、大型類化工生產(chǎn)廠房，宜采用框架結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)廠房結(jié)構(gòu)考慮采用裝配式整體框架結(jié)構(gòu)。5.2.4 管道布置設(shè)計(jì)1) 物料因素(1) 輸送有毒介質(zhì)時，應(yīng)保證人行道上沒有障礙管件；(2) 輸送易燃易爆介質(zhì)的管道應(yīng)避開生活間、樓梯和走廊等位置，并要安裝安全閥、防爆膜、阻火器、水封等防火防爆安全裝置，并采取可靠的接地措施；(3) 冷、熱流體管道要相互避開，如不能避開時，則要保持其保溫層外表面的間距，并行時應(yīng)保持在0.5m以上，交叉排列時，應(yīng)保持在0.25m以上；(4) 管道鋪設(shè)時要保持一定坡度，以防止管道內(nèi)積液。坡度一般要根據(jù)介質(zhì)的特點(diǎn)考慮，一般在1/1005/1000，粘度大的則坡度也大，如果有結(jié)晶物料，坡度可以考慮到5/100。除制冷系統(tǒng)外，一般管道坡度方向與介質(zhì)流動方向保持一致。(5) 管道布置時還要考慮開、停車和事故處理的需要。(6) 在蒸汽主管道上要設(shè)置帶疏水器的放水口，為了安全，不要把高壓蒸汽引入低壓蒸汽系統(tǒng)。(7) 污水應(yīng)排放到專門的系統(tǒng)，并考慮綜合利用；真空管路應(yīng)盡可能短，并避免使用截止閥，以減小管路阻力。2) 施工、操作及維修因素(1) 管道盡量集中架空鋪設(shè)，平行排列，走直線，少拐彎、少交叉；支管多的管道布置在外側(cè)；并列管線上的閥門錯開排列；管道在穿樓板和墻時，應(yīng)加一個套管。(2) 管道在布置時不能妨礙其它部件、設(shè)備、儀表、電氣等專業(yè)的操