以提溴廢液為原料年產(chǎn)12萬噸氯化鎂車間工藝設計1

以提溴廢液為原料年產(chǎn)2萬噸氯化鎂車間工藝設計theprocessdesignofmagnesiumchloride

withannualoutputof120000tonsusingthe

bromineeffluentliquidasrawmaterial摘要氯化鎂是一種重要的化工原料，隨著科學的進步及世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們對氯化鎂產(chǎn)品的精細化程度也提出了越來越高的要求。我國是世界產(chǎn)鎂大國，也是用鎂大戶，但不是產(chǎn)鎂強國。其主要原因是我國的產(chǎn)品粗品多，精品少。一方面是低級原料的大量出口，另一方面又是大量精品的進口，其進口價是出口價的幾倍，甚至高達幾十倍。因此，設計了一個年產(chǎn)10萬噸的氯化鎂生產(chǎn)工藝車間。本設計說明書對氯化鎂車間的主要生產(chǎn)流程，設備的選型，總平立面布置及環(huán)境保護等各方面進行較全面、合理的安排，其重點是對生產(chǎn)流程中的主要設備進行了詳細的說明。氯化鎂的生產(chǎn)主要包括：預熱、蒸發(fā)、保溫沉降、制片、包裝等過程，而其中的蒸發(fā)、保溫沉降、制片又是其中的重點工序，蒸發(fā)采用強制循環(huán)蒸發(fā)器，這種蒸發(fā)器的優(yōu)點是靠外力循環(huán)，循環(huán)速度大，一般可達1.5?3.5m/s；靠泵循環(huán)，加熱蒸氣的壓力對循環(huán)速度沒有影響，操作穩(wěn)定；生產(chǎn)強度大，適合于粘度大而又有晶體析出的料液。保溫沉降主要是控制好溫度，是沉降器內的溫度保持在105℃以上。采用這樣的流程，其氯化鎂質量完全符合工業(yè)用氯化鎂企業(yè)標準。由于所選的各種設備比較齊全，工藝先進，從而大大地提高了生產(chǎn)效率。關鍵詞：氯化鎂；車間設計；工藝流程ABSTRACTMagnesiumchlorideisaimportantchemicalrawmaterial,withtheimprovementofscienceandquickdevelopmentofinternationaleconomy,peoplerequiremorefinermagnesiumchlorideproducts.Ourcountryisabigmagnesiumproducer,andabigmagnesiumconsumer,butnotastrongmagnesiumproducer.Themainreasonis,mostofourproductsisgrossness,fewofthemisfineproducts.Ononehand,weexporthugerawmaterial,ontheotherhand,weareabigfine-magnesiumchlorideimporter,thepriceofimportedproductsistimesorseveraltensofexportedones.So,wedesignamagnesiumchlorideworkshopwhichwitheightytonannualoutput.Thisdesigninstructionhasacomprehensiveandreasonablearrangementaboutmainproductionflow,equipmentselection,overallplaneandelevationlaying,andenvironmentalprotection.Itemphasizesthedetailinstructionofimportantequipmentintheproductionflow.Productionofmagnesiumchlorideincludespreheating,evaporating,insulating&lagging,palletizing,packing,ect.Evaporating,insulating&lagging,palletizingareimportantprocedure.Weuseforcedcirculationevaporator,advantageofthisevaporatorisitcirculatingbyexternalforce,canhavea1.5?3.5m/shighspeed.Circulatingbypump,pressureofheatingstreamwillnotinfluencecirculatespeed,stablyoperated;bigproductionintensityforviscosityandAuskristallisierungfliquor.Thekeyofinsulating&laggingistemperaturecontrolling,tomakesuretheinnertemperatureofinner-settlerisabove105degreeCentigrade.Withthisprocess,magnesiumchlorideistotallymeetthecriterionofindustrialmagnesiumchlorideenterprises.Becauseofthewellappointedequipments,advancedtechnology,wecanRaisetheproductionefficiency.Keywords:MagnesiumChloride;Workshopdesign;Process天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計目錄第一章前言 錯誤!未定義書簽。第一節(jié)概述 錯誤!未定義書簽。TOC\o"1-5"\h\z第二節(jié)綜述 3\o"CurrentDocument"第二章生產(chǎn)方案和生產(chǎn)流程確定 7第一節(jié)生產(chǎn)工藝的確定 7第二節(jié)生產(chǎn)流程簡圖 8\o"CurrentDocument"第三章 主要生產(chǎn)車間操作及生產(chǎn)設備 10第一節(jié) 蒸發(fā)車間概述及特點 10第二節(jié)其它車間簡介 15\o"CurrentDocument"第四章 物料衡算及熱量衡算 17第一節(jié)生產(chǎn)條件及要求 17第二節(jié)物料衡算 17第三節(jié)熱量衡算 18\o"CurrentDocument"第五章設備選型及計算 21第一節(jié)主要設備選型及計算 21第二節(jié)附屬設備 28\o"CurrentDocument"第六章車間布置 33第一節(jié)車間平面布置 33第二節(jié)車間設置布置 35天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計TOC\o"1-5"\h\z第三節(jié)管道布置 36第七章 非工藝專業(yè)要求 錯誤!未定義書簽。第一節(jié)土建設計 38第二節(jié)供電與照明 38第三節(jié) 自動控制檢測儀表 錯誤!未定義書簽。第四節(jié)給水排水 40第五節(jié)采暖通風 42第六節(jié)節(jié)能環(huán)保及安全衛(wèi)生 42\o"CurrentDocument"第八章 技術經(jīng)濟分析與投資估算 45第一節(jié)經(jīng)濟概算 45第二節(jié)單元設備價格估算 43結論 48參考文獻 49致謝 錯誤!未定義書簽。天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計第一章前言第一節(jié)概述氯化鎂是一種非常重要的化工原料，隨著社會進步和世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們對氯化鎂的需求也在與日俱增，尤其是對高純度、高質量的產(chǎn)品需求更為突出。氯化鎂的用途很廣，它是生產(chǎn)金屬鎂、氧化鎂、六氨氯化鎂、氫氧化鎂、硫酸鎂等的基本原料，被廣泛用于各個行業(yè)，例如：.冶金行業(yè)：可用來制造耐火材料和做為砌爐臂的粘合劑，并且是制造二號熔劑和冶煉金屬鎂的原料。.化學工業(yè)：主要用于生產(chǎn)各種鎂鹽，如氧化鎂、氫氧化鎂、碳酸鎂和鞭炮固引劑等，也可用作生產(chǎn)防凍劑的原料。.建筑材料：六水氯化鎂與菱苦土混合可制成堅硬的耐腐蝕的鎂氧水泥，可制成人造大理石、苦土瓦、地板、天花板、裝飾板、防火板、大棚支架、隔墻板、菱鎂井蓋、浴缸、門窗框以及活動房屋等日常建筑裝修材料。.機械工業(yè)：日常生活中，用菱苦土可制成機械包裝箱，三角墊棱和家具等，是“以土代料”的好材料。.食品行業(yè)：用鹵水（食品級氯化鎂水溶液）點制的豆腐較石膏點制的豆腐，質嫩味鮮，還用作一部分食品的添加劑。.交通行業(yè)：用作道路化冰融雪劑，化冰速度快，對車輛腐蝕性小，比氯化鈉融雪效果好。.醫(yī)藥：用氯化鎂制成的“鹵干”可作藥用。.農業(yè)：可用來生產(chǎn)鎂肥、鉀鎂肥和棉花脫葉劑等。在工業(yè)發(fā)達國家，已將海水中的氯化鎂作為生產(chǎn)冶煉金屬鎂的重要原料。由于鎂系產(chǎn)品的可塑性強，利用化學和物理技術處理和深加工，在高、精、尖材料科學領域中具有廣泛的應用前景，如高速飛行器窗口材料、耐高溫腐蝕材料、透明精細陶瓷、高溫絕緣材料，以及2O世紀9O年代發(fā)展起來的納米鎂系物材料及許多高功能性材料等方面，可以形成許多高技術產(chǎn)品，具有較高附加值和較高經(jīng)濟效益。天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計我國是世界產(chǎn)鎂大國，也是用鎂大戶，但卻不是產(chǎn)鎂強國，主要原因是我國的鎂產(chǎn)品粗品多，精品少。一方面是低級鎂原料的大量出口，另一方面又是大量精品鎂產(chǎn)品的進口，其進口價是出口價的幾倍，甚至高達幾十倍。因此，鹽化工行業(yè)應該加強研究，致力于提高鎂產(chǎn)品的精細化程度，以增強在國際市場上的競爭能力。我國發(fā)展鎂質化工材料有很大優(yōu)勢：我國有豐富的鎂資源，不僅有海水、鹽鹵、井鹵等液體鎂資源，還有十分豐富的菱鎂礦、水鎂石、水菱鎂石、蛇紋石、石棉尾礦等天然鎂礦資源，為發(fā)展鎂質化工材料產(chǎn)品提供了堅實的資源基礎。我國能源比較豐富，為生產(chǎn)鎂質化工材料提供了能源保證。我國具有以多種原料、多種工藝路線生產(chǎn)鎂質化工材料的企業(yè)，特別是近年來，在工藝、設備等方面具有中國特色的科技成果不斷出現(xiàn)并運用于生產(chǎn)實踐中。在不同的溫度范圍內，生成含有2、4、6、8、12個結晶水的水合物和無水氯化鎂。目前生產(chǎn)的氯化鎂是指六水氯化鎂。六水氯化鎂在-3.4—116.7℃之間是穩(wěn)定的水合物。為無色結晶體，密度1.56-1.59克/厘米3,味苦。利用海鹽苦鹵制得的產(chǎn)品，因色值高而呈現(xiàn)褐黃色（茶色）。外觀因制造方法而異，分塊狀、片狀、粒狀和晶體狀。提澳廢液是經(jīng)過水蒸氣蒸餾法提取澳產(chǎn)品后排出的廢液，其主成分為氯化鎂（400g/L左右），是生產(chǎn)工業(yè)氯化鎂和食品級氯化鎂的優(yōu)良原料，在沿海的鹽化工廠中采用蒸發(fā)法生產(chǎn)工業(yè)氯化鎂（鹵片、鹵粉）工藝成熟，產(chǎn)品質量符合標準要求，銷路較好，具有良好的經(jīng)濟效益。工業(yè)用氯化鎂為六水氯化鎂，其中含少量四水合物。工業(yè)用氯化鎂企業(yè)標準下如表1-1。表1-1工業(yè)用氯化鎂企業(yè)標準品名外形色澤化學組成（％）MgCl2MgSO4NaCl+KCl氯化鎂塊深褐黃色>502?31?2.5氯化鎂片、粒、塊褐黃色>452?31?2.5氯化鎂晶體黃色>43氯化鎂片白色>45但是，我國食用氯化鎂的生產(chǎn)現(xiàn)狀很不理想。食用氯化鎂作為添加劑廣泛用于食品、食鹽、礦泉水、醫(yī)藥等行業(yè)。其產(chǎn)品的市場潛力巨大，發(fā)展前景非常廣闊。在國外，食用氯化鎂在食品行業(yè)中已得到普遍應用，在豆制品、面包、水產(chǎn)保鮮、瓜果蔬菜等食品的生產(chǎn)加工過程中都已廣泛使用。天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計中國一直沒有食品級氯化鎂的生產(chǎn)，國內食品行業(yè)對這一產(chǎn)品很陌生，應用也不廣泛。同時《國家食品衛(wèi)生法》明確規(guī)定，在食品生產(chǎn)過程中所使用的添加劑必須為食品級。隨著人們對健康意識的不斷提高，2003年12月H日，中國首發(fā)了《食用氯化鎂》行業(yè)標準，并把食品級氯化鎂確定為食品穩(wěn)定劑和凝固劑。這一規(guī)定對規(guī)范中國食用氯化鎂產(chǎn)品的生產(chǎn)與市場銷售等工作都起到了積極的推動作用，大大改變了中國食品行業(yè)中傳統(tǒng)的由工業(yè)氯化鎂作為食品添加劑的狀況。目前中國僅有天津市塘沽金輪鹽化有限公司、連云港銀化制鎂有限公司等少數(shù)生產(chǎn)商具備生產(chǎn)食用氯化鎂產(chǎn)品的資質。2009年6月，青海潔鎂露科技公司根據(jù)市場需求，新上了5000土/2的食用氯化鎂生產(chǎn)線。經(jīng)初步統(tǒng)計，全國食用氯化鎂的實際產(chǎn)能仍然還遠遠不能滿足人們生活的需求。我國食用氯化鎂企業(yè)標準見下表1-2。表1-2食用氯化鎂企業(yè)標準項目名稱指標氯化鎂（以MgCl2計）%>46.00鈣離子（以Ca2+計）%<0.10硫酸根（以SO2-計）%4<0.80堿金屬氯化物（以Cl-計）％<0.4水不溶物%<0.10色度（度）<40鉛（以Pb+計）mg/kg<3.0碑（以As3+計）mg/kg<0.5銨（以NH+J計）mg/kg4<50注：1mg^1L水中所具有的色度為1度。第二節(jié)綜述天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計一、文獻綜述氯化鎂產(chǎn)品的外觀有晶體氯化鎂、片狀氯化鎂和粒狀氯化鎂三種，其化學式均為MgClj6H2O，由不同的冷卻工藝可生產(chǎn)不同形狀的氯化鎂產(chǎn)品。氯化鎂被廣泛應用于冶金、建筑材料、食品、醫(yī)藥、耐火材料等各行各業(yè)。還可用于道路除冰融雪，用作多種催化劑的載體等。氯化鎂也是制糖業(yè)結晶工藝的助劑，同時它也是很好的分散劑，用于防結塊等。隨著社會進步和世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們對氯化鎂的需求也在與日俱增。青海省柴達木盆地的鹽湖資源得天獨厚，有豐富的氯化鎂資源。由氯化鎂可生產(chǎn)多種鎂產(chǎn)品，特別是利用青海鹽湖鹵水提鉀老鹵中的鎂資源開發(fā)鎂產(chǎn)品，既可獲得經(jīng)濟效益，又可治理氯化鎂老鹵對環(huán)境造成的危害與污染，為開展高值鎂產(chǎn)品的研究以及為鹽湖開發(fā)的縱深發(fā)展打好基礎。中國海岸線很長，沿海地區(qū)均具備利用海水發(fā)展海洋化學工業(yè)的自然條件，制鹽工場遍布各地，制鹽后的母液(通稱苦鹵)是制取鎂鹽的好原料。另外，鹽湖鹵水也是鎂資源的一大寶庫。世界著名的鹽湖如死海(DeadSea)、大鹽湖(GreatSaltLake)、察爾汗鹽湖、大柴旦湖等，都有比較豐富的鎂鹽蘊藏。目前，我國生產(chǎn)工業(yè)氯化鎂的原料依生產(chǎn)工藝的不同而不同，常用的原料主要有海水化工生產(chǎn)過程中提澳后產(chǎn)生的制澳母液、青海鹽湖鹵水等。生產(chǎn)方法主要是鹽湖鹵水灘曬法和苦鹵綜合利用的蒸發(fā)濃縮法。鹽湖鹵水灘曬法是利用太陽暴曬自然蒸發(fā)，對鹵水進行蒸發(fā)、濃縮，析出白色工業(yè)氯化鎂。該法主要適用于青海鹽湖鹵水進行工業(yè)氯化鎂的生產(chǎn)，其工藝流程見圖1-1。鹽湖鹵水一一級曬制卜分離卜二級曬制卜計量包科工業(yè)氯化鎂!KCl圖1-1灘曬法制取工業(yè)氯化鎂流程圖利用該工藝生產(chǎn)的白色工業(yè)氯化鎂色澤較好。但由于受生產(chǎn)工藝條件的限制，加上人們對資源開發(fā)的重視力度不夠，造成對青海鎂資源的利用率太低，浪費嚴重，產(chǎn)品的質量得不到有效的保證和提高。對于利用制澳母液生產(chǎn)食用氯化鎂工藝來說，因體系中氯化鎂處于不飽和狀態(tài)，則需要進行蒸發(fā)，去除大量的水分。在蒸發(fā)過程中，因液料中夾帶的硫酸鎂、氯化鈉等雜質鹽類的溶解度小于MgCl2的溶解度，首先以MgSO4-H2O、NaCl形式析出，并在保溫條件下實現(xiàn)沉降分離:經(jīng)蒸發(fā)濃縮至含氯化鎂45%以上的溶液，再進一步加工成片狀、粒狀、晶體狀的MgCl2-6H2O產(chǎn)品。其工藝流程見圖1-2。制澳廢液一蒸發(fā)濃縮卜造粒或制片卜包耕氯化鎂6天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計圖1-2苦鹵綜合利用制取氯化鎂工藝流程圖氯化鎂的產(chǎn)品不同性狀差異主要是蒸發(fā)完成后采取的冷卻工藝不同所致。片狀氯化鎂是用滾筒制片機制片，將沉降后的完成液通入制片機，利用鹵水冷卻使氯化鎂結晶為片狀，用刮刀刮下，包裝成產(chǎn)品出售。粒狀氯化鎂的生產(chǎn)則采用造粒塔來完成，將保溫沉降完成液噴入造粒塔，利用空氣冷卻成粒狀晶體，在重力作用下掉回塔底，刮刀收集到料斗中排出塔外。晶體狀的氯化鎂生產(chǎn)采用蒸發(fā)結晶再離心分離制得。食用氯化鎂的生產(chǎn)主要有兩種方法，制澳母液法和鹵晶提純法。制澳母液法是利用海鹽化工生產(chǎn)過程中的制澳母液，在一定的工藝條件下進行漂白、除鐵，再加入定量的氯化鈣飽和溶液進行除硫，并進行pH值調整與過濾，濾后液減壓蒸發(fā)至一定的終止沸點，將蒸發(fā)完成液排于保溫沉降器中進行保溫沉降后，經(jīng)保溫夾套槽放人制片機進行冷卻制片，即得到食用氯化鎂產(chǎn)品。其生產(chǎn)工藝如圖1-3。制澳母液食用氯化鎂漂白液 制澳母液食用氯化鎂漂白液 CaCl2飽和溶液圖1-3制溟廢液法生產(chǎn)食用氯化鎂工藝流程鹵晶提純法主要利用青海產(chǎn)氯化鎂（鹵晶）作為生產(chǎn)食用氯化鎂的原料，生產(chǎn)過程包括溶解、化學處理、過濾、蒸發(fā)、保溫沉降、冷卻成形等，其生產(chǎn)工藝見圖1-4。青海鹵晶―溶 溶解 一化化學處理 一級過濾二級過濾回收利用圖1-4鹵晶提純法生產(chǎn)食用氯化鎂工藝流程我們通常使用制澳廢液為原料來制取氯化鎂。制澳廢液是不飽和的MgCl2水7天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計溶液，需要蒸發(fā)濃縮。通常采取常壓和減壓（真空）兩種方法。常壓蒸發(fā)式將制澳廢液放入敞口鐵鍋內在大氣壓下進行加熱濃縮；減壓（真空）蒸發(fā)是將制澳廢液放入密閉設備內，在低于大氣壓下加熱。將二次蒸汽排入冷凝器中混合冷凝可獲得一定的真空度，為真空蒸發(fā)創(chuàng)造條件。氯化鎂水溶液沸點高，又易水解，很適合減壓蒸發(fā)，目前已很普遍。但其設備比較復雜，一些規(guī)模小的生產(chǎn)單位仍采用常壓蒸發(fā)。減壓蒸發(fā)分單效和雙效。由于氯化鎂溶液沸點上升大，溫度損失多，只宜采取單效蒸發(fā)。二、設計任務的依據(jù)或項目來源根據(jù)天津科技大學海洋科學與工程學院下達的本科生畢業(yè)設計任務書三、設計范圍、裝置組成及建設規(guī)模本設計的建設規(guī)模為年產(chǎn)12萬噸的工業(yè)級粒狀氯化鎂車間，主要由預熱、蒸發(fā)、保溫沉降、干燥造粒和包裝工序組成。四、設計產(chǎn)品所需的主要原料原料：提澳廢液，組成見表1-3。表1-3提溟廢液組成化學組成MgCl2KClNaClMgSO4Be含量g/l395372635生產(chǎn)中所需水、電、汽由相應的公司或部門來提供。其中電力、蒸汽由熱電站供給。天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計第二章生產(chǎn)方案和生產(chǎn)流程確定第一節(jié)生產(chǎn)工藝的確定確定一種蒸發(fā)流程，往往需要根據(jù)不同的條件而定，其中最主要的條件是蒸發(fā)方式、產(chǎn)品要求和能源供應等。本設計采取提澳廢液經(jīng)蒸發(fā)罐蒸發(fā)然后保溫沉降再由造粒塔造粒的方式制得粒狀氯化鎂。一、生產(chǎn)原料海鹽區(qū)生產(chǎn)氯化鎂的原料是提澳之后的母液，俗稱制澳廢液。其濃度為33~34°B'，比重為1.3202。用這種鹵水生產(chǎn)不同的氯化鎂產(chǎn)品，關鍵是除去多余的水分，分離出雜質鹽。新從澳蒸餾塔排出的制澳廢液，除了含有上述的組成外，還含有一部分游離的氯，顏色呈黃綠色。又因為氯氣可溶解在水里生成鹽酸，因此制澳廢液具有很強的腐蝕性。用它制取氯化鎂之前進行前處理是必要的。最簡單的方法是將制澳廢液排入鹵井中用曝氣的方法使游離的氯和澳逸散，或加入氫氧化鈣或碳酸鈣來中和其中的鹽酸和氫澳酸。也可以將接近沸點的溶液引入到負壓蒸發(fā)器中，使溶液急速的沸騰液化，把氯、澳帶走，又能汽化一部分的水分，蒸發(fā)室所需的真空由二次蒸汽出口的混合冷凝器提供。二、工藝原理的相圖分析提取氯化鉀之后的濃厚鹵中含有大量的MgCl「經(jīng)分析，濃厚鹵的組成如表2-1所示。 2表2-1濃厚鹵的組成及含量（34?35B'）化學組成MgCl2MgSO4NaClKClBr含量（g/L）430?48030~408~122.5?3.57?7.5可見，濃厚鹵是提取氯化鎂的極好原料。在研究中，我們將濃厚鹵近似地作為MgCl2-H2O二元體系加以考慮，其水鹽體系相圖如下圖（圖2-1）。天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計—50-1 1 ulj_L4_ __?__102C304C50607060加RaO MkC13敘化曝含造（苗）圖2-1MgCl2-H2O體系溶解度圖M、M1—M7體系點體系起點為M點（30℃）,將濃厚鹵加熱至沸騰時為叫點，由叫點蒸發(fā)至?點時停止加熱，開始降溫，當體系點落在山點時，MgCl2-6H2O開始飽和，從山-M4的降溫過程中，固相量不斷增加，液相量逐漸減少,溫度降至4點（30℃）時，進行固液分離，得到較純凈的MgC126H20產(chǎn)品。也可以由M點升溫至160-180℃間某一點（如“點）作為終止沸騰溫度,然后冷卻到30℃四點），這樣可以得到MgC12?6H20與MgC12-4H20的混晶塊（鹵塊）?？梢姡玫胶胁煌Y晶水的氯化鎂產(chǎn)品，應控制不同的沸騰終止溫度。實驗也證明，只要控制好各體系點相應的溫度，按以上兩種操作路線均能制得滿意的產(chǎn)品。本設計中就是采用控制蒸發(fā)終點的溫度來確定六水氯化鎂水溶液的蒸發(fā)強度和要求。第二節(jié)生產(chǎn)流程簡圖一、生產(chǎn)流程簡圖氯化鎂的生產(chǎn)就是經(jīng)過蒸發(fā)、保溫沉降、凝固成型及包裝最后形成產(chǎn)品的過程，其生產(chǎn)工藝流程如圖所示提澳廢液一預熱卜蒸發(fā)卜保溫沉降卜凝固成型圖2-2生產(chǎn)流程簡圖二、生產(chǎn)流程簡介10天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計.蒸發(fā)過程：經(jīng)過預熱器后的不飽和鹵水，平流進入蒸發(fā)器中，通過高壓蒸汽加熱將提澳廢液中的水分蒸發(fā)出來，達到濃縮提澳廢液的目的。本設計中采用強制循環(huán)蒸發(fā)器，料液循環(huán)速度較大，傳熱速度較高，熱利用充分。.保溫沉降：選擇夾套保溫沉降槽，在夾套內通入蒸汽或冷水加熱或冷卻濃縮液，保持一定料溫。攪拌器轉數(shù)22轉/分。夾套加熱蒸汽壓力不超過0.02兆帕（表壓），及時排放不凝汽和冷凝水。（三）制片：它的底部緊靠近料槽，有料液時，浸入料液中。冷卻水通過中空軸進入轉筒內，從另側流出。轉筒表面粘附的結晶薄片自己脫落或用刮刀刮下。（四）.預熱：設計中為了減少能源消耗，最大限度的利用熱能，將加熱蒸汽冷凝后的高溫冷凝水作為原料預熱的熱源，提高原料進入蒸發(fā)器的溫度，實現(xiàn)節(jié)能操作。11天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計第三章主要生產(chǎn)車間操作及生產(chǎn)設備第一節(jié)蒸發(fā)車間概述及特點一、蒸發(fā)概述蒸發(fā)車間主要包括提澳廢液的單效蒸發(fā)工藝。蒸發(fā)是用加熱的方法，在沸騰狀態(tài)下使溶液中具有揮發(fā)性的溶劑（工業(yè)中用得較多的是水分）部分汽化的單元操作。蒸發(fā)過程是重要的化工單元操作之一，在化工、食品及其他有關的工業(yè)中有著廣泛的用途和重要的作用。蒸發(fā)過程的目的是濃縮溶液、回收溶劑或制取純凈的溶劑。除此之外，隨著膜蒸發(fā)技術的發(fā)展，目前已有將膜蒸發(fā)器作為汽液相反應器的成功例子。工業(yè)生產(chǎn)中，大多數(shù)蒸發(fā)器是以飽和水蒸氣作為加熱劑的，因此這類蒸發(fā)器實質是一側蒸汽冷凝給熱，另一側液體飽和沸騰的間壁式換熱器。因為蒸發(fā)過程是一個將高溫位的熱源換取低溫位蒸汽的過程，所以蒸發(fā)過程的節(jié)能也是必須考慮的重要問題。蒸發(fā)操作可以在加壓、常壓和真空條件下進行。當需要保持產(chǎn)品生產(chǎn)過程中整個系統(tǒng)具有一定的壓力時，蒸發(fā)要在加壓狀態(tài)下進行。而對于熱敏性物料及常壓下溶液沸點過高的物料，為保證產(chǎn)品質量或保證操作的經(jīng)濟性，則需要采用真空操作以降低溶液的沸點。但由于溶液的沸點降低后其粘度增大，而且為形成真空需增加設備投資和動力消耗費用。因此，若無特殊要求，一般采用常壓蒸發(fā)是比較適宜的。蒸發(fā)操作的特點主要有以下幾方面：1、蒸發(fā)設備內傳熱壁面的一側為加熱蒸汽冷凝，另一側為溶液沸騰汽化，屬于壁面兩側流體均有相變的傳熱過程。2、蒸發(fā)過程中常有結晶過程出現(xiàn)，加熱表面也有結垢和氣泡的現(xiàn)象。有些溶液在高溫的條件下還會分解或聚合，溶液的粘度在蒸發(fā)過程中隨著濃度的增大而增大，其流動性也會降低，而腐蝕性會增加。溶液的這些性質對蒸發(fā)設備的結構和蒸發(fā)操作提出了特殊的要求。3、溶液的沸點不同于溶劑的沸點。含有不揮發(fā)的溶質的溶液，其蒸汽壓較同溫度下的純溶劑的沸點要低，即在相同外壓下，溶液的沸點高于純溶劑的沸點。在進行蒸發(fā)的過程中，溶液的濃度會不斷提高，沸點也會不斷提高。因此在加熱蒸汽壓一定的條件下，蒸發(fā)溶液的傳熱溫差會不斷的變化。這點也使蒸發(fā)設備的計算比一般的換熱設備的計算要復雜。12天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計4、蒸發(fā)過程中蒸汽中常帶有大量的液滴，在排出蒸汽之前要設法除去。否則不僅要損失物料，而且污染后面的加熱器和冷凝器。5、在蒸發(fā)過程中只有溶劑是揮發(fā)性的，在不斷的蒸發(fā)中溶質的量是不會變的。這是物料衡算的依據(jù)。6、蒸發(fā)過程中大量溶劑汽化，需要消耗大量的熱能，節(jié)約熱能是在蒸發(fā)操作中要注意的問題。蒸發(fā)操作可以在加壓、常壓或減壓下進行。減壓下的蒸發(fā)為真空蒸發(fā)，分為間歇蒸發(fā)和連續(xù)蒸發(fā)兩種方式。料液達到終止沸點后一次性排空料液的方法稱為間歇式蒸發(fā)，多采用強制循環(huán)降膜式蒸發(fā)器。料液達到終止沸點后連續(xù)進料、連續(xù)排料的方法稱為連續(xù)式蒸發(fā)，多采用強制循環(huán)蒸發(fā)器。將制澳廢液預熱后打入蒸發(fā)器，調節(jié)蒸發(fā)器內真空度達到0.066MPa，當液面達到要求時，關閉進料閥門，停進鹵泵，開循環(huán)泵，緩慢開啟蒸汽閥門用生蒸汽對原料進行加熱，壓力逐步加大到0.4?0.6MPa，同時放出加熱室內冷凝水和不凝氣體。料液達到終止沸點135?137℃后調節(jié)好進料量和排料量，在確保排料溫度的前提下進行生產(chǎn)。本設計中就是采用上述連續(xù)蒸發(fā)方法，在真空下進行蒸發(fā)。真空蒸發(fā)有其優(yōu)缺點。優(yōu)點：1、在減壓下溶液的沸點升降低，使蒸發(fā)器的傳熱推動力增大，可以節(jié)約蒸發(fā)器的傳熱面積。2、蒸發(fā)操作的熱源可以采用低壓蒸汽或廢熱利用，有利于實現(xiàn)多效蒸發(fā)。3、適用于處理熱敏性溶液。缺點：1、由于操作溫度降低，使料液的粘度增大，導致總傳熱系數(shù)下降。2、需要有造成負壓的裝置，并消耗一定的熱量。在本工藝中采用的是真空蒸發(fā)，在生產(chǎn)氯化鎂過程中因為它的特殊性質要求使用這種方法，因為氯化鎂在高溫下會水解，而在常溫下容易吸水而變的潮濕，真空下蒸發(fā)的溶液的沸點降低，有利于處理熱敏性的物質，也可以利用低壓蒸汽或廢氣作為熱源來降低成本；溶液的沸點隨設備的操作壓降低而降低，故對相同壓強加熱蒸汽，當溶液在負壓下沸騰時，設備的傳熱溫差會提高。二、真空蒸發(fā)效數(shù)的確定真空蒸發(fā)裝置的經(jīng)濟性隨效數(shù)增多而增大，但是效數(shù)確定是有條件的。對MgCl2而言，由于蒸發(fā)時沸點上升較大，在常壓下沸點為163℃以上，這就需要0.59兆帕以上表壓的飽和蒸汽來加熱，使用過高壓力蒸汽對鍋爐熱效率是不經(jīng)濟的。同時MgCl2溶液產(chǎn)生的二次蒸汽中含有HCl，易腐蝕加熱器。這些基本條13天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計件限制了效數(shù)的增大。因此本設計采用單效蒸發(fā)。三、蒸發(fā)終止沸點的確定不論采用常壓、真空、加壓法蒸發(fā)濃縮制澳廢液，都是在沸騰狀態(tài)下將水汽化，料液中MgCl2含量濃縮到技術指標要求的濃度時就終止蒸發(fā)。終止蒸發(fā)時料液的沸騰溫度，稱為蒸發(fā)終止沸點。生產(chǎn)相同MgCl2含量的產(chǎn)品，因采用的原料鹵組成不同，蒸發(fā)終止沸點也不同。它的確定原則是：通過實驗做出各種蒸發(fā)終止沸點與產(chǎn)品含MgCl2的關系曲線，從中找出滿足技術標準規(guī)定MgCl2含量時的沸點。 2本設計中原料為制澳廢液，蒸發(fā)完成溫度為137℃.四、蒸發(fā)的操作及控制（一）、檢查水、設備、蒸汽符合生產(chǎn)條件后，蒸發(fā)造真空后，方能生產(chǎn)。（二）、先開啟進料泵，后開蒸汽閥，要求緩慢的開啟。（三）、刷罐時，先關蒸汽閥，使設備中溫度低于100℃后再給水，同時加熱水在80℃時可以回收利用。（四）、每半小時放一次不凝汽，每次一分鐘左右。（五）、若排料管堵塞，不能用東西敲打，應該用料液或高溫蒸汽沖洗。（六）、由于加熱壁過熱而造成結垢，會影響傳熱系數(shù)，這時要停車刷罐。停車刷罐順序：停止往加熱室送氣、停止進料、停止往混合冷凝器送冷卻水、破除管內真空、排出蒸發(fā)濃縮液、加清水刷罐。五、蒸發(fā)操作時候的注意事項：（一）、維持液面的高度：維持蒸發(fā)器內的液面的合理高度是正常操作必要條件。它的好處是：液面穩(wěn)定對保證產(chǎn)品的質量有利。液面降低會導致傳熱面結垢而使傳熱系數(shù)降低，使循環(huán)泵的排液量減少，循環(huán)速度降低，傳熱面積減少，因此，在操作中要注意維持排液量，調節(jié)料液加入量，保持等液面的原則。（二）、定時排放加熱室內的冷凝水：加熱室內的冷凝水不及時的排放，會使加熱室內的有效的傳熱面積減少，使設備的生產(chǎn)能力降低。特別在開工初期，蒸汽管道和設備內冷凝水一直富集在加熱室，更應注意及時排放。（三）、除不凝氣體：在蒸發(fā)過程中有一些不凝氣體，如空氣、二氧化碳等，不凝氣體比水輕，凝聚在加熱室上部，它本身是不良導體，在加熱室中存在，使傳熱速率降低50%。因此必須排除。排除的方法是在加熱室的上部在蒸汽入口較遠的地方設置不凝氣排出閥，定期的排出不凝氣。（四）、定期刷罐：隨著蒸發(fā)水量的增大，有些物質析出而使壁面上結垢使厚度加大，傳熱速率降低。清除的方法可以用料液來沖刷。（五）、防止發(fā)泡溢料：氯化鎂溶液的粘度和表面張力較大，在蒸發(fā)濃縮時，尤其在接近沸點時會產(chǎn)生氣泡，沿著蒸發(fā)器的壁面上升，不易破碎，攜帶鹵液進14天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計入二次蒸汽管道，從混合冷凝器流出。使用鐵鍋蒸發(fā)時則將料液溢出鍋外，既損失料液又會傷害人身。預防的方法有：①將液面適當降低。②當發(fā)泡激烈時可添加動植物油脂、肥皂水、脂肪酸于溶液中，可立即消泡。常用植物油脂價廉且無毒無臭。油脂消泡是因其比重小，浮于鹵液上，生成薄膜吸附在氣泡表面，它的表面張力較小，使氣泡易破裂，不能連成一體。（六）、定期清洗管垢：廢液中的硫酸鎂，隨著溫度上升到100℃以上，溶解度會逐漸的減少，會結垢，它的厚度增大，傳熱效率減小。六、蒸發(fā)中不正?，F(xiàn)象和處理（一）、加熱蒸汽壓力正常，濃縮鹵沸點不增或極緩慢；二次蒸汽壓力?。缓臍饬康?。原因：刷罐不徹底，加熱管結垢。處理：不凝氣未未排出或管路堵塞。（二）、加熱室蒸汽壓力迅速增加，耗氣量小。原因：1疏水器有故障，冷凝水未排盡。2不凝氣未排出或管路堵塞。處理：1檢查故障排出冷凝水。2檢查排不凝氣鋼閥，排盡不凝氣。（三）、耗氣量正常，濃縮鹵沸點上升慢，二次蒸汽增多。原因：1加熱管漏，蒸汽和冷凝水進入濃縮鹵中2混合冷凝器中冷卻水反流入蒸發(fā)室。3原料鹵被雨水稀釋。處理：1檢查更換加熱管。2檢查二次蒸汽管是否傾斜；混合冷凝器出水口是否被堵。3測量原料鹵濃度。（四）、加熱室冷凝水經(jīng)化驗，含氯根增加。原因：加熱管穿孔或管板脹口漏鹵。處理：更換加熱管；管板脹口補脹或補焊。（五）、蒸發(fā)室真空度波動，冷凝器搖擺。原因：1冷卻水太少，水溫過高。2淋水板堵塞或脫落。處理：1增加冷卻水。2停產(chǎn)檢修。（六）、混合冷凝器排出的冷卻水帶鹵。原因：1蒸發(fā)室液面過高。2發(fā)泡溢鹵。15天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計3混合冷凝器內部故障。處理：1降低液面。2加油脂消泡。3檢查冷凝器內部。七、勞動保護和安全技術1、車間的工人必須穿保護服2、高溫的設備和保溫的管道一定要保溫，一方面要減少熱量損失，另一方面要能防止操作崗位的溫度過高而影響工人的健康3、樓梯和操作平臺要有防護欄4、傳動設備、皮帶等要加保護罩，防止發(fā)生事故5、蒸發(fā)罐和泵在操作時要防止震動6、對各種的閥門和儀表要加強檢修，保證靈活運用7、對傳動設備要加強維修，及時的加油，保證設備的正常的運轉8、蒸發(fā)車間和鍋爐車間雙方的信號要保持一致，若信號裝置有毛病要及時的檢修9、有的地溝要加蓋，保證安全生產(chǎn)八、生產(chǎn)設備材料選擇因為氯化鎂具有腐蝕性，所以在選擇材料的時候有特殊的要求?，F(xiàn)在的鹽工業(yè)的設備材料選擇，尤其對具有腐蝕性的溶液，基本上大都用鈦材。因為它具有很強的抗腐蝕性并且使用壽命比不銹鋼的使用壽命長。鈦材的性能特點：金屬鈦以它獨有的優(yōu)異性能，被廣泛地應用到各個領域。鈦的比重比較小，比強度高。而且鈦合金耐高溫，耐低溫。工業(yè)純鈦在多種化學介質中，尤其是氧化性和中性介質中，其腐蝕性遠遠的超過不銹鋼，在海水中的耐腐蝕性能與白金相媲美。對流速比較大的海水和含晶體的料漿物料所造成的沖刷性腐蝕，鈦的抗腐蝕能力也很強。它之所以有這樣的抗腐蝕性是因為在鈦的表面很容易產(chǎn)生一層附著力很強的惰性氧化膜，這種膜由于具備很強的自愈和修復能力，即使在受到機械破壞時，在氧化性的介質中會重新的生產(chǎn)，而且相當穩(wěn)定。鈦的這一特性使它在化工、石油、電力、冶金、海洋、能源、輕工業(yè)以及醫(yī)療器械等各個領域獲得廣泛的應用。所以在蒸發(fā)器、循環(huán)管的材料選鈦材為設備的制作材料。九、設備防腐1、蒸發(fā)器防腐蝕：氯化鎂生產(chǎn)中不論采用的是哪種蒸發(fā)器，普遍存在設備腐蝕。腐蝕對產(chǎn)量、質量、經(jīng)濟效益和安全都不利。腐蝕部位主要是蒸發(fā)器內壁液面以上，二次蒸汽排出管道，加熱室等，造成腐蝕的原因主要是制澳廢液中含16天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計有對金屬起化學反應的物質，有氯氣和澳。為了減輕腐蝕，設備選型力求做到減少暴露面積（暴露于氣體中的面積，稱為暴露面積）。蒸發(fā)器為鋼板焊接的殼體，液面以上的空間都是暴露面積。選擇蒸發(fā)器的徑高比要適宜。2、其他設備的防腐：對于其他的設備，大都是槽體，所以在防腐方面一般采用的是涂料。在設備的表面涂上防腐的涂料，這樣可以達到較好的防腐性能。而且用涂料可以較好的和設備連接，并且有較好的附著力，又方便施工。十、凝堵和預防凝堵：是由于濃縮液的凝固點較高，最容易出現(xiàn)在設備和管道內凝固產(chǎn)生堵塞。一旦發(fā)生，會影響生產(chǎn)、損壞設備、傷害人身。造成凝堵的原因，主要是不正常操作使?jié)饪s液溫度下降引起的，有以下幾種：1、突然斷電，引起強制循環(huán)蒸發(fā)器的循環(huán)泵停止。2、蒸發(fā)器內真空度過大，引起濃縮液沸點低，與凝固點差距小。3、蒸發(fā)中沸點偏高，結晶成型時，喂料溫度偏低。4、保溫不好，管道過長，彎管過多，也容易積料。5、閥門結構不合適，保溫不佳。預防：1、斷電的時候，首先要關閉蒸發(fā)閥，停止供氣，或是把所有的濃縮液全部排出。2、發(fā)生真空度過大，可以加入少量冷卻水，不要在高度真空度下進行。3、當蒸發(fā)終止沸點偏高時，喂料溫度也要相應提高。加上一定的溫差。避免在中途凝固。4、管道保溫，采取料管外加夾套。5、不應采用一般的閥門，要用氯化鎂專用的閥門，一般的閥門容易存料、難保溫、易堵塞。第二節(jié)其他車間簡介一、保溫沉降蒸發(fā)完成液經(jīng)轉料泵送至保溫沉降器。保溫沉降器外有蒸汽加熱夾套層，使料液溫度保持在120℃以上，若溫度低于117℃，六水氯化鎂開始凝固結晶。沉降器的另一個作用是使完成液中的雜質鹽沉降排出，如硫酸鎂、氯化鈉等鹽在高溫下溶解度小于氯化鎂，在蒸發(fā)過程中結晶析出，而六水氯化鎂在高溫下為液態(tài)，可以達到分離雜質的目的。17

天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計第四章 物料衡算及熱量衡算第一節(jié)生產(chǎn)條件及要求-、計算條件的確定生產(chǎn)能力及年生產(chǎn)時間年產(chǎn)量12萬噸氯化鎂鹵粉，全年工作6600小時。進料提澳廢液組成如下表4-1。表4-1提溟廢液組成表化學組成MgCl2KClNaClMgSO4Be含量g/l395372635（三）產(chǎn)品質量產(chǎn)品質量要求（按QB2605-2003標準）。第二節(jié)物料衡算一、氯化鎂量計算每小時產(chǎn)粒狀氯化鎂量:1200006600=每小時產(chǎn)粒狀氯化鎂量:1200006600=18.182"h（4-1）二、提澳廢液量每小時提澳廢液消耗量：FhP提=1.3202*103Kg/m3對氯化鎂，回收率為96%(4-2)(4-3)45%xG=V提x395.0x96%(4-2)(4-3)V提=21576.74L/h=21.58m3/hFh二A"提=21.58X1-3202=28489t/h三、產(chǎn)品含水量：18天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計1000-MgCl2-MgSO4-NaCl-KClTOC\o"1-5"\h\z26 7 3 . 、=1000-450-——x45%-——x45%-——x45% (4-4)450 450 450=549.964g所以，鹵片含水量為54.996%四、每小時蒸發(fā)水量：W每升提澳廢液質量為1320.2g含水量為1320.2-26.0-395.0-7.0-3.0=889.2g所以C=889.2g/L=889.2kg/m3水匕xC水=W+Gx含水量 (4-5)21.58x889.2=W+18182x54.996%W=9.18961/h第三節(jié) 熱量衡算每小時生蒸汽消耗量D圖4-1生產(chǎn)簡圖加熱蒸汽壓力P表=0.49MPa，相應溫度T0=158.1℃水的比熱容Cw=4.187kJ/kg℃19天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計通過查表計算求得,581=2093.1kJ/kg提澳廢液中MgCl2約為30%水含量約為70% CMgCl2=71.4J/mol-k=0.752kJ/kg-℃Cp0——提澳廢液比熱容TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"C0=0.752x30%+4.187x70%=3.1565kJ/kg?℃ （4-6）對蒸發(fā)器和預熱器分別做熱量衡算有：\o"CurrentDocument"蒸發(fā)器： Dr=FhxC0（137-1）+QL+Wr' （4-7）預熱器： DxC（T0-T）=FhxC0（t1-10） （4-8）其中熱量損失QL=5%Dr二次蒸汽壓力P=0.066MPa，相應溫度為t=72℃查表得72℃蒸汽焓值為r=2370kJ/kg分別代入得：0.95xDx2093.1=28489x3.1565x（137-1）+9189.6x23701Dx4.187x（158.1-100）=28489x3.1565x（t-30）1求得D=14.071t/h y68℃根據(jù)物料衡算和熱量衡算結果，換算為單位產(chǎn)品（噸）的消耗量（及消耗定額）和單位時間（小時、天、年）的消耗量。列入表4-2和表4-3。表4-2原材料消耗定額及消耗量表序號原料名稱單位規(guī)格成品消耗定額（t/l）每小時消耗量（t）每年消耗量（t）備注1提澳廢液m328.489188027.4表4-3動力（水、電、汽、氣等）消耗定額及消耗量表序號動力名稱單位規(guī)格成品消耗定額（單每小時消耗量每年消耗量使用情況20

天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計耗/t)1蒸汽噸0.49MPa14.07192868.62電kwh380V21天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計第五章設備選型及計算第一節(jié)主要設備選型及計算一、蒸發(fā)器蒸發(fā)器選型：采用強制循環(huán)真空蒸發(fā)器強制循環(huán)蒸發(fā)器用泵循環(huán)輸送料液，保持了一定的循環(huán)速度。操作溫差要求較小，加熱蒸汽壓力要求較低，對粘度大、以高溫水解的MgCl2溶液的濃縮比較適宜。同時料液自加熱室下部進入，全部循環(huán)系統(tǒng)包括加熱管都充滿液體，加熱管內料液不沸騰，抑制了腐蝕性氣體對設備的腐蝕，加熱室使用壽命較長。蒸發(fā)器安裝高度較低，維修方便。循環(huán)泵揚程要求不高。對加熱室蒸汽壓力（溫度）的變化適應性大，容易操作。其缺點是電力消耗較多，增加循環(huán)泵的維修，加熱管傳熱系數(shù)較低。（一）、加熱室1、蒸發(fā)器傳熱面積aQDrA==KAt KAtAt=158.1-137=21.1。C（5-1）（5-2）取K=1500/.m2「CA14.071x1000x2093.1A= =265.2m25500x21.1放大15%,A=265.2x1.15=304.98m2取A=305m22、加熱管的選擇和管數(shù)的初步估計加熱管選用。42x1.2mm的鈦材管長L取8m/.d=42mm0d=42-1.2x2=39.6mmi42+39.6 -=40.8mm=0.0408m222天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計加熱管根數(shù)3053.14*加熱管根數(shù)3053.14*0.0408義8-297.59（5-3）取管數(shù)為298根（5-4）3（5-4）n-1.1nJ=1.1<298-18.98cn 管束中心線上的管數(shù)取n=19根管間距通常取管外徑的1.25?1.35倍 圖5-1加熱管排列管心距t=1.25d=52.5mm管束中心線上最外層管中心至殼體內壁的距離e-（1~1.5）do取e-1義d-42mmo，D=t（n-1）+2e=52.5（19-1）+2*42-1029mm （5-5）D取1100mm 最小壁厚12mm選取標準見下表:表5-1殼體內徑與最小壁厚殼體內徑（mm）400~700800~10001100~15001600~20002100~2500最小壁厚（mm）810121416（二）蒸發(fā)室1、蒸發(fā)室直徑斷面蒸發(fā)強度法：單位時間、單位面積上蒸發(fā)水量。E：斷面蒸發(fā)強度kg/2/m2?h其值與物料特性和壓強有關，本設計中可取E=1000「：4-W''4x9189.6 °.（5-6）「.D— — —3.421m（5-6）\兀?E\3.14x1000取D=3.5m蒸發(fā)室高度H=6m23

天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計2、循環(huán)管直徑f=一f=一d2?n?f循4i取f=1.0(5-7)兀:.f=-x0.03962X298x1.0=0.367m循44x4x0.367=0.684m=684mm取d循=700mm3、頂蓋封頭高度常用的蒸發(fā)室封頭有半球形、拱形和橢圓形。為了不致產(chǎn)生彎曲應力集中，各部分尺寸要求如圖5-2：R=D，r=0.15D，H》0.2D，h》50mm。在本設計中選取H=0.3D=0.96m，h=100mm。蒸發(fā)室封頭總高度為：1060mm。圖5-2蒸發(fā)器封頭尺寸 圖5-3蒸發(fā)器底蓋與筒體折邊設計4、底蓋高度蒸發(fā)器常用底蓋為錐形底（圖5-3），本設計中從底部排出粘稠物料的情況更應選擇此形狀。錐形底最常用的半底角為30—45度，且一般都有折邊，折邊半徑r=0.15D。本設計中取半底角為30度，r=0.15D=480mm,則金隹底高度為2=tana,2=tana,H=上

2H 2tana3500=2020.72mm(5-8)（三）循環(huán)泵加熱室在外的強制循環(huán)蒸發(fā)器要求揚程較低，常用軸流泵。軸流泵又稱旋漿泵，有立式和臥式兩種。使用于壓頭不大情況下輸送流量很大的、含有雜質的液體。蒸發(fā)器溶液循環(huán)常用臥式軸流泵。24

天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計計算如下:。流量。流量(5-9)=_d2-n-u-3600u=1.5~2/u取(5-9)兀 _ =__義0.03962義298義1.5義3600=1980.93吟；取揚程H=4m選泵：臥式軸流泵選用蘇州特耐泵業(yè)有限公司的強制循環(huán)泵表5-2強制循環(huán)泵參數(shù)型號流量揚程轉速效率軸功率配用電機FJX-5002650m3/h4m70r/min70%42.0KW75KW（四）法蘭、人孔、視鏡和手孔設備中所有管路連接法蘭，均應按有關標準選擇，在無特殊要求下.建議選用HG5010—58平焊法蘭。人孔是安裝和檢修設備時所必須的。人孔的尺寸一般以600mm為宜。當設備較小而人無法進入時，為設備的檢修、清洗等，應安裝必要的手孔，手孔尺寸一般為150mm。蒸發(fā)操作過程中，為了便于觀察，往往裝有視鏡，視鏡尺寸為200mm。除此以外，還必須考慮液位汁、取樣管、溫度計插入口及壓力計接管等。這些部件都是保證蒸發(fā)裝置正常生產(chǎn)所不可缺少的。關于人孔、視鏡、手孔、法蘭及至安裝設備的支架是許多化上設備都需要的部件，目前已有統(tǒng)一的標準。（五）蒸發(fā)器各管口計算1、二次蒸汽出口W=9189.6kg/h p=0.1043kg/m3巾W9189.6W=-= =24.4743m3/s （5-10）vp3600*0.1043兀一 r.一又W=f*u=—d2u,u取50m/s,14W-d= v=0.7896m取d=0.80m=800mm\u九25天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計2、2、生蒸汽進口P=0.49MPaT=158.1。。D=14.071"h0對加熱室加熱蒸汽管，可按20?40m/s的流速確定管徑，取u=30m/s查158.1℃蒸汽密度為3.252-2.5431603.252-2.543160-150(158.1-150)+2.543=3.11729kg/m3(5-11)蒸汽體積流量為山14.071*1000Wv= =1.2538m3/s3600x3.11729d二,L25384=0.23m,取d—0.3m30x3.143、3、進料口W=28.489"h28489Wv= =0.0059m3/s3600x1320.2對原料液，當液體粘度不大時可取1?2m/s，u取1m/s,100059x4d-j 0.0867m-86.7mm,取d-100mm1x3.144、4、出料口W=28.489-9.1896=19.2994"h19.2994W==0.00406m3/sv3600*1320.2出料速度u取0.5m/sd-：0.00406x4-0.1017m-101.7mm，取d=110mm\0.5x3.145、冷凝水出口查數(shù)據(jù)的158℃的水密度為P=909.5kg/m314071Wv= =0.0043m2/s， u-1m/s3600*909.50.0043義4-0.074m取d-100mm1x3.14、預熱器選用。25x1.0mmL=3m的鈦管26

天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計(5-12)28489x31565x103x(68-30)=(5-12)3600tT=158.1C0T=100。CtT=158.1C0T=100。C110=30°C:.At=90.1°C2A(=70。CAt—At—2 11AtIn2At120.1I90.1In——7079.63。C(5-13)傳熱系數(shù)取K=500”■m2?℃S=—Q-

KAtm949214S=—Q-

KAtm949214- =23.840m2500x79.63(5-14)放大15%放大15%S=23.84x1.15=27.416m227.4163.1427.4163.14x0.025x3=116.4=117(5-15)加熱管采用正三角形排列管中心距t=1.3d0=1.3x25=32.5mm橫過管中心線的管數(shù)n=1.Kn=1.1J117=12c加熱室內徑D=t(n-1)+2e e=(1.0?1.5)d0...D=32.5(12-1)+2x1.5x25=432.5mm取D=450mm最小壁厚8mm三、混合冷凝器冷凝器是用蒸發(fā)器生產(chǎn)氯化鎂獲得真空的關鍵裝置。氯化鎂生產(chǎn)要求真空度較低，二次蒸汽又含微量鹽酸，冷凝水不利用，故冷凝器一搬采用混合冷凝器。蒸汽和冷凝水直接混合由氣壓管排出。二次蒸汽0.015MPa53.5℃二次蒸汽0.015MPa53.5℃2370kJ0'kg-CCpw=4.187,。C27天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計冷凝水進水溫度20。C，出水溫度35。C（一）冷凝水消耗量叱.C（12-1）=Wr+W-C（T-T2） （5-16）叱義4.187（35-20）=9189.6義2370+9189.6義4.187義（53.5-35）W^=358111kgh=358.111/；（二）冷凝器直徑D=:,% （5-17），兀uu-----二次蒸汽流速，取20m/sWj--二次蒸汽體積流量m3:W9189.6=24.474m3sW=24.474m3svP3600X0.1043124.474x4...D=' =1.248m=1248mm33.14x20取D=1400mm（三）淋水板設計淋水板板數(shù)：冷凝器直徑小于500mm時取4—6塊，大于500mm時取7—9塊。二次蒸汽進口管上的一塊，冷凝器底部最末一塊為圓形多孔淋水板，共計7塊。淋水板板間距LL=0.6D=0.6x1.248=0.748m （5-18）淋水板寬度最上邊一塊q=0.8D=0.8x1.248=0.9984m （5-19）D 1248 、其他各塊淋水板B=—+0.05= +0.05=0.629m （5-20）22淋水板堰高h取h=80mm淋水孔孔徑d取d=8mm淋水孔冷卻水流速（5-21）u0『甲T2gh=0.95x0.80J2x9.81x0.08=（5-21）淋水孔阻力系數(shù)n=0.95水流收縮系數(shù) 甲=0.8028天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計單孔的流水量叱二3600*0.785d2u0=3600*0.785義0.0082義0.952=0.172m3h (5-22)孔數(shù)最上邊一塊板n=%x1.1=358,111*1.1=2291 (5-23)iW0.1720其他各板n=1.05x-W^=1.05x35'111=1094 (5-24)2W 2x0.172(四)冷凝器高度Z當板數(shù)為7—9時，Lr(0.6-0.7)L,L0=DH+(0.15?0.3)m，最底層的板間距L>0.15m。nZ=￡L+1.2m=5.94m，取Z=6m。i=1（五）冷凝器各管口尺寸蒸汽進口管管徑D1q=0.5D=0.5x1.248=蒸汽進口管管徑D1冷卻水進口D2取流速1.5m/s(5-25)D=：= 358111 =(5-25)2仁x3600x2\0.785x3600xL5取D2=0.3m冷卻水出口D3取流速1m/sW1358.111+9.1896…1 日…… l =? =0.361m，取為0.4m。上x3600x1,5'0.785x3600x14（六）混合冷凝器安裝中必須保持一定的高度，以免引起冷卻水向蒸發(fā)器下部積水，影響冷凝效果。從冷凝器底部排水口到水封槽水面的一道管道｛稱氣壓管｝的最小長度計算l=H。+h°+0.5，當不需精確值時可取10?11m。本設計中取安裝高度為10m。第二節(jié)附屬設備29

天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計一、原料槽鹵水消耗量V=21.58m3/h，停留2小時，容積系數(shù)取0.60.6V=21.58m3/hx2=71.93m3/h V=59.93m3/h高取4m（5-26）V=1幾d2h（5-26）,14x71.933.14x,14x71.933.14x4=4.79m二、刷罐水槽容積的計算規(guī)則是至少可以容納蒸發(fā)器內的全部料液量。取容積系數(shù)0.6TOC\o"1-5"\h\z兀 兀 ， 、V=—d蒸發(fā)室xh+—d循、管xh （5-27）式中\(zhòng)為料液層高度，h1=2m，h2為循環(huán)管總長，為26m，兀 一 兀 、0.6V=（-x3.52x2+-x0.72x26）/0.6=48.722m34 4取高為4米的刷罐水槽則D=:'4V=：4:y22=3.939m兀h33.14x4取D=4.0mH=4m三、保溫沉降器沉降器的容積應能裝完蒸發(fā)器的全部液體，取填充系數(shù)0.6,有0.6V=Vh-W （5-28）V二（21.58—9.1896）/0.6=20.65m3/h沉降高度由經(jīng)驗值選取，取H=2.5米D=\；65u=3.244m，取直徑D=3.5米00.785x2.5沉降器外選用蒸汽加熱夾套，使沉降溫度保持在120c.四、疏水罐它是一種自動排出冷凝水而防止蒸汽逸出的裝置。在蒸發(fā)過程中，加熱蒸汽30天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計被不斷冷凝，積存在加熱室的下部，這部分的冷凝水占了一部分的空間，使有效的傳熱面積減小，降低了設備的生產(chǎn)能力。如不排出冷凝水會影響蒸發(fā)器的循環(huán)，因此這部分的冷凝水必須被排出。本設計中由經(jīng)驗值選取，取D=0.8mH=1.5m五、其他設備選型：原料泵：B0101根據(jù)物料衡算，每小時消耗鹵水量21.58m3/h.型號流量m3/h揚程m轉速r/min功率N(KW)效率％允許氣蝕余量葉輪直徑（mm）軸功率4級電機2級電機IH80-50-315253214505.0677.545431.4315選用靖江市升華泵閥有限公司生產(chǎn)的IH單極單吸式離心泵冷凝水泵B0102選用靖江市升華泵閥有限公司生產(chǎn)的IH單極單吸式離心泵型號流量m3/h揚程m轉速r/min功率N(KW)效率％允許氣蝕余量葉輪直徑（mm）軸功率4級電機2級電機IH65-40-20012.512.514500.931.511461.2200（三）轉料泵B0103選用靖江市升華泵閥有限公司生產(chǎn)的IH單極單吸式離心泵型號流量m3/h揚程m轉速r/min功率N(KW)效率％允許氣蝕余量葉輪直徑（mm）軸功率4級電機2級電機IH80-50-2002512.514501.492.215571.4200（四）事故泵B0104選用靖江市升華泵閥有限公司生產(chǎn)的IH單極單吸式離心泵31

天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計型號流量m3/h揚程m轉速r/min功率N(KW)效率％允許氣蝕余量葉輪直徑（mm）軸功率4級電機2級電機IH65-40-20012.512.514500.931.511.0461.2200（五）刷罐水泵B0105選用靖江市升華泵閥有限公司生產(chǎn)的IH單極單吸式離心泵型號流量m3/h揚程m轉速r/min功率N(KW)效率％允許氣蝕余量葉輪直徑（mm）軸功率4級電機2級電機IH65-50-12512.5514500.310.553551.2125（六）引風機B0106型號流量m3/h揚程m轉速r/min功率N(KW)效率％允許氣蝕余量葉輪直徑（mm）軸功率4級電機2級電機IH25-25-1601.6814500.090.552.2371.0160（七）螺旋輸送器選自閩西豐力粉碎機有限公司型號螺旋軸最大轉速r/min最大輸送量t/hLSQ-25015016.5（八）刮片機（2臺）選自菜州市興格爾化工塑料機械有限公司滾筒直徑mm高度mm滾筒轉速r/min電機功率KW外形mm32

天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計10001000841700*1400*1800四，設備一覽表:編號代號設備名稱型號或規(guī)格（mm）物料性質數(shù)量備注1B0101原料泵IH80-50-25012B0102冷凝水泵IH65-40-20013B0103轉料泵IH80-50-20014B0104事故泵IH65-40-20015B0105刷水罐泵IH65-50-12516B0106引風機IH25-25-16017B0107循環(huán)泵FJX-50018V0101原料槽3700X200019V0102疏水罐1000X1500110V0103平衡桶1000X1500111V0104液封槽1000X500112V0105事故槽2500X2000113V0106刷水罐2500X2000114V0107保溫沉降器2500X2000215V0108刮片機1外購16V0110螺旋輸送器1外購17V0111料斗1000X1000118HV0101蒸發(fā)器316L不銹鋼1加熱室用鈦材19H0101預熱器316L不銹鋼20H0102混合冷凝器316L不銹鋼21B0108旋風分離器XC-31外購33天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計第六章車間布置第一節(jié)車間平面布置一、車間特點車間平面布置包括車間各工段、各設施在車間場地范圍內的平面布置和設備在車間中的布置兩部分，前者稱為車間平面布置，后者稱為車間設備布置，總稱車間布置設計?；どa(chǎn)車間一般由下列各部分組成：（1）生產(chǎn)設備，包括生產(chǎn)工段、原料和成品倉庫、控制室露天堆場或儲罐區(qū)等。（2）生產(chǎn)輔助設施，包括除塵通風室、變電和配電室、機修室、化驗室等。（3）生活行政福利設施，包括車間辦公室、休息室、更衣室、浴室等。（4）其他特殊用室，如勞動保障室，保健室等。本設計全廠車間采用間歇操作生產(chǎn)，通過合理布局，裝料氯化鎂包裝間及輔助設施（變壓室、配電室、儀器室、操作室等）布置在車間內，部分設備半露天化或者露天化，節(jié)省投資。二、車間平面布置要求1、適合全廠總圖布置，與其他車間、公用工程系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)結合成一有機整體。2、經(jīng)濟效果好、占地少、建設費用少、生產(chǎn)成本低。3、便于生產(chǎn)管理、物料運輸，操作維修方便。4、生產(chǎn)安全，要妥善解決防火、防毒、防腐問題，要符合國家的各項有關規(guī)范和法規(guī)。5、要考慮將來擴建與增建的余地。三、生產(chǎn)組織車間由蒸發(fā)、保溫沉降、凝固成型等工序組成，車間按工序組織生產(chǎn)。四、工作制度全年生產(chǎn)6600小時，其中管理部門為常白班制，氯化鎂車間、包裝車間均實行四班三運轉制。1、勞動定員主要工序的人員安排34天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計表6-1人員安排表編號工序單班人數(shù)四班人數(shù)車間人數(shù)備注1泵1442蒸發(fā)1443包裝416164班長1445車間主任26儀表控制144總計832342、勞動人員及人員培訓勞動人員及人員培訓由工廠調配解決第二節(jié)車間設備布置一、車間設備布置的內容與要求車間設備布置就是確定各個設備在車間平面與立面上的位置；確定場地與建筑、構筑物得尺寸；確定管道、電氣儀表管線、采暖通風管道的走向和位置。目前我國化工設計單位尚無統(tǒng)一的設計規(guī)范，僅有一些基本原則。露天布置時，大多數(shù)設備都直接安裝在地面的基礎上，要抬高的設備用加長裙座或安裝在基礎上。室內布置的原則與露天布置相同，有震動的設備必須和建筑物得基礎分開，防止震動傳給建筑物。車間中設備應該排成列布置，主管架一般布置在通道上空，供工藝、公用工程、儀表管線、電纜、通風管道等的共同使用。車間布置中通道要直而簡單的形成方格，在操作通道上要能看到各個操作點和觀測點，而且還要很方便的到達這些地方，設備零件，接管，儀表均不應突出到通道上來。通道除供安裝、操作、維修外尚有緊急疏散的作用，不允許有封閉。二、設備布置設備布置時要考慮設備安裝、維修與設備間距等因素。設備吊裝方式對建筑物的結構會產(chǎn)生很大的影響，同時設備的輔助設施及管道儀表在布置設備時也應考慮。（一）蒸發(fā)器的布置1、蒸發(fā)器及其附屬設備應成組布置。2、蒸發(fā)器的視鏡、儀表和取樣點應相對集中。3、考慮蒸發(fā)器加熱器的檢修清洗或更換加熱管，需設置起吊裝置。4、蒸發(fā)器的最小安全高度決定于料液輸送泵的得凈高度。5、冷凝器的布置高度應該保持氣壓柱大于10m（水柱）高度（冷凝器底至熱35天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計水、井水平面的高度），氣壓柱應垂直，若需傾斜，其角度不得大于45度。6、蒸發(fā)器的布置在室內時，散熱量大，在建筑上應采取措施，加強自然風、通風或設置通風設施。（二）儲罐的布置1、立式儲罐布置時，按罐外壁取齊，臥式儲罐按封頭切線取齊。2、在室外布置易揮發(fā)液體儲罐的，應設置噴淋冷卻措施。3、液位計、進出料接管。儀表集中于儲罐的一側，另一側供管道與檢修用。4、罐與罐之間的距離，除應遵守建筑設計防火規(guī)范，TJ16-74（試行）中的有關規(guī)定外，在沒有閥門或儀表時，容器之間的通道應不小于750mm。有閥門或儀表時，應保證操作通道凈寬不小于1m。在有限長度內均勻布置多個儲罐時，如保證前述間距有困難，則可把兩個儲罐做為一組，緊靠在一起布置，縮小其間距而加大與另一組或另一個儲罐的間距，以便于操作、安裝與檢修。（三）風機設備的布置1、大型裝置的引風機可以露天布置，在框架旁、管廊下或其他構筑物下面。風機布置在封閉式廠房內，應配置必要的消音設施，如不能有效地控制噪音，通常將其安裝在隔離的引風機房內，以減少對周圍的影響。2.風機的安裝位置要考慮操作和維修的方便，并使進出口接管簡捷，要避免風管彎曲和交叉，在轉變處應有較大的回轉半徑。3、風機的基礎要考慮隔振，并與建筑物的基礎完全脫開，還要防止風管將震動傳遞到建筑物上。（四）皮帶運輸機的布置1、皮帶拉緊裝置通常裝在皮帶輸送機的尾部，常采用拉緊螺絲或重錘式拉緊裝置來完成。2、物料輸送距離較長時，可采用兩根或兩根以上的皮帶相接輸送。3、每臺皮帶輸送機應至少有0.6m寬的通道，兩臺皮帶輸送機平行排列時，中間至少要有0.75m的通道。第三節(jié)管道布置一、概述化工車間布置符合下列要求；1、應符合生產(chǎn)工藝流程的要求，并能滿足生產(chǎn)的要求。2、便于操作、管理，并能保證安全生產(chǎn)。3、便于管道的安裝于維修。4、要求整齊，并盡量節(jié)約材料投資。36天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計二、管道的安裝布置1、較重的管道應布置在靠近支座處，這樣梁和柱所受彎矩小，節(jié)約管架材料，公用工程管道布置在管架中。支管引向左側的布置在左側，反之置于右側。2、管架上支管的切斷閥布置成一排，其位置應從操作臺或管廊上的通道上進行操作維修。3.高溫或低溫管道要用管托，將管道從管架上升0.1m，便于保溫。4、采用雙層管架時，一般將公用工程管道置于上層，工藝管道置于下層，有腐蝕性介質的管道布置在下層或外側，防泄漏到下面管道，也便于維修。小直徑管道可支撐在打直徑管道上，節(jié)約管架寬度，節(jié)省投資。三、管道和管架的立面布置原則1、當管架下方是通道時，管架距車行道路距離要大于4.5m，道路為主干道時要大于5m，是人行橫道時要大于2.2m，管廊下有泵要大于4m。2、通常使同方向的兩層管道標高相差1.0到1.6m。從總管上引出的支管，比總管高或低0.5或0.8m。3、裝有孔板的管道宜布置在管架外，并盡量靠近柱子，自動調節(jié)閥可靠近柱子布置，并用柱子固定。37天津科技大學2010屆本科生畢業(yè)設計第七章非工藝專業(yè)要求第一節(jié)土建設計建筑設計一般是根據(jù)建筑標準對化工廠的各種建構筑物進行設計，應將新建的建構筑物的立面處理和內裝修要求與建設單位原有的環(huán)境進行協(xié)調。對墻體、門窗、地坪、樓面和屋頂?shù)戎饕こ套龇右哉f明。對有防腐、防爆、防塵、高溫、高壓、有毒物和粉塵污染等特殊要求應有相應的處理措施。土建設計的依據(jù)主要有氣象、地質、地震等自然條件、施工安裝條件和建筑結構的技術規(guī)定。第二節(jié)供電與照明一、供電從化工生產(chǎn)用電電壓等級而言，一般最高為6000V，中小型電機通常為380V，而輸電網(wǎng)中都是高壓電，所以從輸電網(wǎng)引入電源必須經(jīng)變壓后方能使用。由工廠變電所供電時，小型或用電量小的車間，可直接引入低壓線；用電量較大的車間，為減少輸電損耗和節(jié)約電線，通常用較高的電壓將電流送到車間變電室，經(jīng)降壓后再使用。一般車間高壓為6000V或3000V，低壓為380V。當高壓為6000V時，150kW以下的電機選用380V。高壓為3000V時，100kW以上電機選用3000V，100kW電機選用380V?；どa(chǎn)中常使用易燃、易爆物料，多數(shù)為連續(xù)化生產(chǎn)，中途不允許突然停電。為此，根據(jù)化工生產(chǎn)工藝特點及物料危險程度的不同，對供電的可靠性有不同的要求。按照電力設計規(guī)范，將電力負荷分成三級，按照用電要求從高到低分為一級、二級、三級。其中一級負荷要求最高，即用電設備要求連續(xù)運轉，突然停電將造成著火，爆炸或人員機械損壞，或造成巨大的經(jīng)濟損失。二、照明車間照明采用分工段，分區(qū)域設置方式。一般照明采用高效節(jié)能燈具配金屬鹵化物燈，由于部分區(qū)域有較高的防腐要求，燈具迎結合其性能和防腐要求選擇相應的型號，光源及配套鎮(zhèn)流器應采用名牌產(chǎn)品。生活及辦公照明采用高效節(jié)能熒光燈。在變電所、樓梯間、疏散通道上設應急照明系統(tǒng)，采用直流備用電源供電，38天津科技大學20