年產(chǎn)5萬(wàn)噸純堿生產(chǎn)車(chē)間工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

1、. XX大學(xué)（X屆）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料題目名稱(chēng)：年產(chǎn)15萬(wàn)噸純堿生產(chǎn)車(chē)間工藝設(shè)計(jì)學(xué)院（部）：專(zhuān)業(yè)：學(xué)生姓名：班級(jí)：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師姓名：職稱(chēng)：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(guó)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(jiǎn)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6

2、73.1 聯(lián)堿法析氨的相圖及過(guò)程分析73.2 制堿原則性流程73.3 物料衡算93.4 循環(huán)過(guò)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(duì)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(chē)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

3、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(jià)格226.1.4 建設(shè)期資金投入226.2 投資估算23：III 1.1 純堿的性質(zhì)和用途純堿即碳酸鈉（Na2CO3），也稱(chēng)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(wú)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(duì)密度為2.53，熔點(diǎn)8458521。碳酸鈉與水生成Na2CO3·

4、;H2O、Na2CO3·7H2O和Na2CO3·10H2O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(wú)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(huì)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(huì)分解，生成氧化鈉和二氧化碳?xì)怏w。長(zhǎng)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

5、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。化工生產(chǎn)中經(jīng)常以純堿為原料制取其他性質(zhì)的堿和無(wú)機(jī)鹽等化工產(chǎn)品，例如：以堿的酸化法可以用來(lái)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(lái)制取硫化堿；以純堿為原料還可以制取各種含鈉鹽類(lèi)；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(chēng)為基本工業(yè)原料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地

6、位，它的產(chǎn)量和用量通常標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的工業(yè)水平1。1.2 純堿工業(yè)的發(fā)展史對(duì)中國(guó)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(guó)純堿工業(yè)發(fā)展史中國(guó)純堿工業(yè)的發(fā)展可分為兩個(gè)時(shí)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(shí)期，就用天然堿。河套平原建郡時(shí)，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(wèn)題，1924年開(kāi)始生產(chǎn)堿。1926年美國(guó)博覽會(huì)上，永利的紅三角牌純堿獲金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)?，打入?guó)際市場(chǎng)。1

7、.2.2 世界純堿工業(yè)發(fā)展及現(xiàn)狀人類(lèi)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(kāi)始于18世紀(jì)末，隨后法國(guó)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(chēng)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(zhuān)利，被稱(chēng)為索爾維制堿法。1939年侯德榜開(kāi)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(lái)，這種即產(chǎn)純堿、又產(chǎn)氯化氨的新工藝取得成功，被稱(chēng)為“侯氏制堿法”，現(xiàn)稱(chēng)“聯(lián)合制堿法”1。世界純堿工業(yè)經(jīng)歷兩個(gè)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

8、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(jiǎn)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(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w為原料，同時(shí)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(lái)，簡(jiǎn)稱(chēng)“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(guò)了蘇爾維制堿法，從而開(kāi)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?cè)斐沙杀靖?，并且蘇

9、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(guò)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(gè)顯然沒(méi)有利用上，那么怎樣才能利用上氯化鈣，這個(gè)問(wèn)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(lái)，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

10、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(huì)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(guò)飽和后即結(jié)晶析出，從而與溶液分離。這一過(guò)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(guò)程中煅燒的目的是為了分解碳酸氫鈉，

11、以獲得純堿Na2CO3，同時(shí)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(lái)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(shí)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(lái)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(wú)用成分氯離子（Cl-）來(lái)代替價(jià)格較高的硫酸固定氨廠里的氨，制取氮肥氯化銨。

12、從而不再生成即沒(méi)有多大用處，又難于處理的氯化鈣，減少了對(duì)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(jiǎn)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(méi)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(gè)很大的問(wèn)題。其實(shí)氨堿法

13、的最大缺點(diǎn)還是在于原料食鹽的利用率只有72%74%，沒(méi)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(gè)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(duì)聯(lián)合制堿法做簡(jiǎn)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(shí)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(jiǎn)了設(shè)備。NH3+H2O+CO2=NH4HCO3NH4HCO3+NaCl=NH4C

14、l+NaHCO32.1.1 生產(chǎn)原理和工藝簡(jiǎn)述聯(lián)合制堿法工藝分為兩個(gè)過(guò)程：一過(guò)程為制堿過(guò)程，即銨鹽水碳酸化生成NaHCO3沉淀。NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl該過(guò)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(guò)程中分離出NaHCO3的母液稱(chēng)為母液，其中主要含NH4Cl、NH4HCO3和未利用的NaCl。二過(guò)程是用加NaCl鹽析和冷析的方法從母液中將NH4Cl分離出來(lái)。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(wú)法使NH4Cl單獨(dú)分離出來(lái)。如果將母液氨化，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：NH3+HCO3-=NH4+CO32-NH3

15、+HCO3-=NH2CO3-+H2O這樣溶液中的HCO3-濃度會(huì)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(chēng)為母液，母液再經(jīng)吸氨、吸二氧化碳來(lái)制取重堿，如此一、二過(guò)程可交替循環(huán)進(jìn)行，這就是聯(lián)合制堿法的過(guò)程分析。2.1.2 工藝流程生產(chǎn)工藝流程是生產(chǎn)過(guò)程中的主要參照標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合工藝流程圖即是一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的簡(jiǎn)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(guó)的聯(lián)合制堿法主要通過(guò)兩次吸氨一次碳化，一次加鹽的方法，其中原鹽

16、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(guò)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(shí)回收處理2。原始結(jié)晶器主要用來(lái)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(guò)程，所得到的重堿再經(jīng)過(guò)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?jí)嚎s機(jī)壓縮，重新送回碳化塔供制堿使

17、用。過(guò)濾重堿后的母液稱(chēng)為母液，由于母液中NaHCO3已經(jīng)飽和，如果母液立即在制銨過(guò)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(shí)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(guò)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(gè)過(guò)程稱(chēng)為“冷析”，冷析后母液稱(chēng)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(guò)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)

18、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(guò)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(dòng)卸料離心機(jī)，濾渣中含水分7%左右。氯化銨經(jīng)過(guò)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(guò)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(duì)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(shí)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(jí)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

19、區(qū)域的流速一般為0.0150.02m·s-1；懸浮段的流速為0.0250.05 m·s-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(zhǎng)；為了使晶體能有足夠時(shí)間長(zhǎng)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(guò)外冷器2。食鹽用于析銨前首先要經(jīng)過(guò)精制。常用的預(yù)處理工藝是粉碎法洗滌。原鹽經(jīng)過(guò)振動(dòng)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(guò)給料器進(jìn)入螺旋推進(jìn)式的洗鹽機(jī)，通過(guò)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

20、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(shí)，利用鋼球下落的沖擊和滑動(dòng)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(jí)器，顆粒較大的鹽粒自動(dòng)下沉，由底部排出去經(jīng)過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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

21、便于說(shuō)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

22、中這兩種鹽共存時(shí)，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(wú)NH3和10含NH3量為0.35（molmol干鹽）時(shí)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(shí)，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(dòng)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(huì)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

23、.2 聯(lián)合制堿法的相圖當(dāng)氨母液進(jìn)行碳酸化時(shí)，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(dòng)到F。經(jīng)冷凍析出NH4Cl的過(guò)程稱(chēng)為冷析過(guò)程，F(xiàn)母液則稱(chēng)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(shí)，又會(huì)析出NH4Cl固體。這一NH4Cl結(jié)晶過(guò)程稱(chēng)為鹽析過(guò)程，其中NH4Cl母液稱(chēng)為鹽析母液或者母液。母液吸氨時(shí)，在相圖上停留在I點(diǎn)不動(dòng)，溶液稱(chēng)為氨母液。此時(shí)由于吸氨時(shí)的放熱效應(yīng)，溫度升高到40以上。當(dāng)加人少量NaCl固體時(shí)，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

24、態(tài)送去碳酸化。在含有NH3的溶液碳酸化時(shí)，相當(dāng)于加人NH4HCO3。于是體系點(diǎn)沿著HD連線移動(dòng)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(gè)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(gè)過(guò)程中，都添加NH3、CO2和NaCl，只不過(guò)加入量有多有少，各步的溫度也有所不同而已。這種在兩個(gè)過(guò)程中都要加鹽，吸氨，碳酸化的流程稱(chēng)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(guò)程循環(huán)進(jìn)行，從理論上講，NaCl和NH

25、4HCO3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(guò)低問(wèn)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(guò)程的物料衡算。式中的符號(hào)同表3.1。其中x表示陽(yáng)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(guò)程的總反立式為：x2 NH4+ x1 NH4+1-x2 Na+ aNaCl 1-x1 Na+ y

26、2 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^(guò)程生產(chǎn)1mol的NaHCO3，第二過(guò)程必然生產(chǎn)1mol的NH4Cl，兩個(gè)過(guò)程中共用去1mol的NaCl、NH3、CO2和H2O，于是第二過(guò)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

27、NH3m1 H2O m2 H2O對(duì)式(1)作Na+衡算：(1-x2)+a=e(1-x1)+g (3)對(duì)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(shí)，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(guò)I作BD對(duì)角線的平行線交BC邊于M，則BM線

28、段的長(zhǎng)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(zhǎng)度以母液落在P1點(diǎn)時(shí)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(shí)循環(huán)產(chǎn)量為最大。過(guò)I點(diǎn)作BD對(duì)角線的平行線交BC邊于N，BN線段的長(zhǎng)度即代表(x2-y2)值，在NH4Cl結(jié)晶區(qū)各點(diǎn)所作的(x2-y2)的長(zhǎng)度以母液落在P2點(diǎn)時(shí)為最短。這就是說(shuō)，當(dāng)母液落在P2點(diǎn)時(shí)可以使循環(huán)產(chǎn)量最大1。在整個(gè)循環(huán)過(guò)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

29、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(duì)式(1)作H2O衡算：d=(x1+m1)-(x2+m2) (9)式(5)至式(9)五個(gè)方程式表明，a、b、c、d、r五個(gè)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(lái)試算這五個(gè)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(gè)為負(fù)值或大于，則所選用的這對(duì)母液和母

30、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(shí)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(shí)容許的波動(dòng)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(guò)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(guò)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(guò)程的吸氨是中和HCO3，以免NaHCO3與NH4Cl同時(shí)析出，就是省略不得的。但可省略第一過(guò)程中

31、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(guò)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(shí)滿(mǎn)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(shí)滿(mǎn)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

32、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(shí)，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(huì)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(guò)程的吸氨量只占總吸氨量的30%40%，主要的還是在第一過(guò)

33、程中加入氨的1。3.4 循環(huán)過(guò)程中的工藝指標(biāo)母液在循環(huán)過(guò)程中要控制3個(gè)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(duì)CO2的物質(zhì)的量之比（或游離氨對(duì)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(shí)，降低溫度，有較少過(guò)量的氨就可使反應(yīng)完成，值可以較低。但無(wú)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

34、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(shí)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(shí)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+0.8

35、56+Cl-0.865+HCO3-0.135分別對(duì)Na+和NH4+衡算得：x=m+0.144，y=0.856分別對(duì)Cl-和HCO3-衡算得：x=0.865，y=m+0.135解得：=y/x=0.9915時(shí)，P1溶液的值為1.01?？紤]到碳酸化時(shí)部分氨會(huì)被尾氣帶走以及其它額外損失，通常會(huì)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(shí)，碳酸化時(shí)會(huì)析出大量碳酸氫銨結(jié)晶。值：值是母液中鈉離子對(duì)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(guò)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(guò)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(shí)會(huì)生成較

36、多的NaHCO3。但為了避免過(guò)多NaCl混雜于產(chǎn)品NH4Cl中，當(dāng)鹽析溫度為1015時(shí)，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(gè)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(duì)這三項(xiàng)水量分別計(jì)算如下：(1) 每合成1噸純堿（同時(shí)也聯(lián)產(chǎn)1噸氯化銨）所

37、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(guò)煅燒氣送入爐氣冷凝塔形成含NH3、Na2CO3、(NH4)2CO3的凝縮液而離開(kāi)循環(huán)系統(tǒng)，所以循環(huán)系統(tǒng)中消耗的水為碳酸化過(guò)程中所示，消耗的水量： 1000×2×18.016/106=340(kg)式中106，18.016分別為Na2CO3和H2O的相對(duì)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(guò)濾機(jī)所得的重堿濾渣中水分在18%21%范圍之內(nèi)，良好時(shí)為1

38、6%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H2O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(jiàn)，如果要使母液總量平衡，在真空過(guò)濾機(jī)過(guò)濾重堿時(shí)，所加入的洗水不應(yīng)超過(guò)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(guò)濾洗水的用量，而重堿結(jié)晶的好

39、壞對(duì)過(guò)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(shí)，1t氨約需變換氣4300m2，其中含CO為28%，含CO2量=4300×0.28=1024m3,制造1t純堿需CO2為520m3制造15萬(wàn)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(mǎn)足將NH3全部加工成N

40、H4Cl的要求，有一部分氨必須以氨水出售。3.5.3 鈣鎂雜質(zhì)對(duì)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(shí)，由于母液中有和存在，會(huì)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(wú)大礙。因?yàn)閺氖褂媒嵌葋?lái)看，農(nóng)用氯化銨帶有少量雜質(zhì)，并不會(huì)影響使用效果，況且兩者都是植物中的中量營(yíng)養(yǎng)元素，尤其鎂是營(yíng)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(huì)使氨母液泥量增加，排放時(shí)不僅處理麻煩，而且使氨及鹽的損失增加。還會(huì)使沉降后的氨母液的濁度增加，在碳酸化時(shí)，使重堿粒度變細(xì)，直接影響到過(guò)濾后重堿的水含量和水不溶物含量，須增加原料

41、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(guò)濾及洗滌困難，洗水增加，就會(huì)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(dòng)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

42、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(gè)年產(chǎn)15萬(wàn)噸的聯(lián)合制堿法制純堿設(shè)備裝置，反應(yīng)操作時(shí)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(shí)間為8000小時(shí),消耗定額1.1噸NaCl/NaCO3,試求碳酸化塔的體積和管道的通過(guò)能力：解：碳酸化塔的生產(chǎn)能力為15萬(wàn)噸/年,每批操作周期為24小時(shí)，碳酸化塔每批的生產(chǎn)量為：(150000×2

43、4)/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：(1.1×450)/(2.532×0.9)=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(guò)飽和度的消失，晶核的生成及長(zhǎng)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

44、。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(kāi)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(guò)程的主要設(shè)備，它必須滿(mǎn)足如下要求：應(yīng)有足夠的容積與高度；要有分級(jí)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(wàn)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(shí)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(shí)產(chǎn)量為18.9×0.45×1000=8505kg/h，取AI流量為m3/h，則計(jì)算出

45、：(1) 過(guò)飽和度S一般生產(chǎn)廠經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)S=1.11.2kg/m3，過(guò)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(guò)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F529×9鋼管，則中心管內(nèi)實(shí)際流速V=8515/(0.785×0.5112×3600)=11.54m/s(5) 懸浮段直徑DD2-

46、d2=8515/(0.785×0.035×3600)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)×0.785×3600=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

47、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(shí)也盡可能的降低人的勞動(dòng)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(chǎng)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(chǎng)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(guò)程控制工作即相當(dāng)于班長(zhǎng)1人，即每班6人，一天共24人。5.2 車(chē)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(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求下，盡

48、量簡(jiǎn)單、美化，同時(shí)符合建筑規(guī)范要求。一般的廠房型式有長(zhǎng)方形、L形、T形和形。長(zhǎng)方形一般作為優(yōu)先考慮的布置形式，適用于中小型車(chē)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(zhǎng)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(shí)由于長(zhǎng)方形廠房因長(zhǎng)度較長(zhǎng)，所以在總圖布置時(shí)可能會(huì)有一定的困難，這時(shí)，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(gè)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(shí)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

49、和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較等因素來(lái)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(shí)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(shí)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(shí)柱間距應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)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(guò)30m，多層不超過(guò)24m，且寬度一般都應(yīng)采用3m的倍數(shù)，如9m、12m、15m、18m

50、和24m。柱子布置時(shí)要便于設(shè)備排列和員工操作，同時(shí)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?jī)?nèi)沒(méi)有柱子。多層廠房一般跨度6m，或者采用6m3m的組合跨度，以滿(mǎn)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(shí)，還要充分考慮廠房安全出入口，一般要保證兩個(gè)，若車(chē)間面積不大，操作人員少，可以只設(shè)1個(gè)，具體要按建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范進(jìn)行，車(chē)間的門(mén)一律要向外開(kāi)。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(shí)還要考慮好儀表、管道、閥門(mén)的安裝要求，以及對(duì)設(shè)備安裝和檢修的要求。通常情況下，框架和混合結(jié)

51、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(xiǎn)，車(chē)間主要采用單層結(jié)構(gòu)，如整個(gè)廠房有爆炸危險(xiǎn)，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(chē)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(kāi)，如要互通時(shí)，則應(yīng)設(shè)兩道彈簧門(mén)分隔開(kāi)。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(duì)于中、大型類(lèi)化工生產(chǎn)廠房，宜采用框架結(jié)構(gòu)，

52、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(shí)，應(yīng)保證人行道上沒(méi)有障礙管件；(2) 輸送易燃易爆介質(zhì)的管道應(yīng)避開(kāi)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(kāi)，如不能避開(kāi)時(shí)，則要保持其保溫層外表面的間距，并行時(shí)應(yīng)保持在0.5m以上，交叉排列時(shí)，應(yīng)保持在0.25m以上；(4) 管道鋪設(shè)時(shí)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(dòng)方向保持一致。(5) 管道布置時(shí)還要考慮開(kāi)、停車(chē)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(zhuān)門(mén)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(mén)錯(cuò)開(kāi)排列；管道在穿樓板和墻時(shí)，應(yīng)加一個(gè)套管。(2) 管道在布置時(shí)不能妨礙其它部件