硫化钠工业设计
前言
工业设计是一个理论知识总结性教学环节,他是理论和实践结合的桥梁,是培养我们综合运用课本基本知识去解决某一设计任务的一次训练。设计时,不仅要了解并掌握与工业生产有关的各种工程技术知识,而且必须善于把这些知识综合应用于工业生产,以生产显著的经济与社会效应。
工业设计与平时做的习题比较,有显著不同:不仅需要进行一系列的计算,而且要确定工艺流程及保证工艺过程正常进行的措施。设计中,设计者需要查阅资料,选用公式和搜集数据,运用已学各项知识,经过详细而全面考虑确定。工业设计的基本内容包括:确定设计方案;工业设计;结构设计;附属设备设计或选型;将设计结果编写成设计说明书,并绘制相应的工艺流程图和主体设备结构图。计算方面,物料衡算和热量衡算是选择设备的基础。
设计的整个过程是由论述、计算和绘图三个部分组成及。一个合理的设计往往必须进行多种方案的比较,进行反复计算,最终选择最合适的方案。在此过程中,应该广泛查阅和收集有关资料,认真分析,对比和筛选,使设计尽可能合理和先进。
工业设计是理论结合实际的一次锻炼,它可以培养我们分析和解决实际问题的能力。让我们对生产设计过程有一个相对全面的认识。
1设计任务
1.1课程设计题目
年产20000t 60%的硫化钠的工业设计
1.2设计要求
1、生产能力:20000t/a 60%的硫化钠
2、生产原料:含85%Na2SO4的芒硝;含60%固定碳的原料煤;200#重油为燃料油;
3、其他参数自己选择;
2 硫化钠的性质用途、生产方法及特点
2.1硫化钠的性质简介
无水硫化钠纯品为白色结晶。相对密度1.856g/cm3,熔点1181C0。吸湿性
较强。易溶于水。低于48C0时从水溶液中结晶出Na
2S.9H
2
O,高于48C0则结晶
出Na
2S.6H
2
O。水溶液呈碱性。工业品因含重金属等杂质,故呈粉红色、褐色或
黄色。
硫化钠在工业中用途很广。用于制造硫化染料,皮革脱毛剂,金属冶炼,照相,人造丝脱硝等。广泛用于制革、造纸、选矿、染料生产、有机中间体、印染、制药、味精、人造纤维、特种工程塑料、聚苯硫醚、聚碱橡胶,还用作制硫氢化钠、多硫化钠、硫代硫酸钠等,在军事工业中也有一定的用途。在染料工业中用以制造硫化染料、硫化青、硫化蓝或染料中间体还原剂、媒染剂等。在有色冶金工业中用作矿石的浮选剂。制革工业中生皮的脱毛剂。造纸工业中纸张的蒸煮剂。硫化钠还用于硫代硫酸钠,多硫化钠、硫氢化钠等产品的制造。也广泛地用于纺织、颜料、橡胶等工业部门。
工业硫化钠制成熔块,包装在铁皮桶中,根据国家标准BG10500-1989《工业硫化钠》规定:
本标准将产品生产三类。1类为普通硫化钠;2类为低铁硫化钠;3类为高含量硫化钠。
本标准规定了工业硫化钠的要求、试验方法、标志、标签、包装、运输、贮存。
工业硫化钠包装上应有牢固、清晰的标志,内容包括:生产厂名、厂址、产品名称、商标、净含量、等级、批号或生产日期、产品质量符合本标准的证明和本标准编号。
1类、2类工业硫化钠采用铁桶或根据用户要求并符合贮运安全的包装,3类工业硫化钠采用铁桶包装。每桶净含量为25kg、50kg或150kg。
工业硫化钠产品贮存时应通风良好,防止雨淋、受潮、受热,不得与酸及腐蚀性物品接触。
2.2生产方法及特点简述
2.2.1碳还原法
硫酸钠在混合器中与煤粉混合后加到转炉内,于高温下进行还原反应,将反应所得粗碱经浸取过滤、蒸发后制片即得。该工艺成熟,生产设备及操作简单,原料价廉且来源方便。
本设计采用此法生产硫化钠。
反应式:
Na
2SO
4
+2C=Na
2
S+2CO
2
-225.15KJ/mol
Na
2SO
4
+4C= Na
2
S+4CO-569.99 KJ/mol
Na
2SO
4
+4CO= Na
2
S+4CO
2
-118.85 KJ/mol
CO
2
+C=2CO-172.42 KJ/mol
2.2.2硫酸钡副产品法
该方法用煤还原硫酸钡制取硫化钡,再加入硫酸钠溶液处理,生成硫化钠和沉淀硫酸钡,经抽滤分离,蒸发浓缩而得。该法成本低廉.反应式为:
BaS + NaSO
4 = BaSO
4
+ Na
2
S
硫化钠也可以在制取碳酸钡时按下式作为副产物得到:
BaS + Na
2CO
3
= BaCO
3
+ Na
2
S
2.2.3硫化氢法
该方法是以氢氧化钠溶液吸收工业硫化氢废气后,经蒸发浓缩后,制得硫化碱。反应式为:
2NaOH+H
2S==Na
2
S+2H
2
O
该法应生产过程中硫化氢有毒,所以危险较大。为防止硫化氢浓度过高,一般几台吸收器串联,并采取冷却措施。
2.2.4气体还原法
该方法是以气体作为还原剂,在沸腾炉中还原硫酸钠,以铁为催化剂催化,反应温度控制在600~640℃,可得优质无水颗粒状硫化钠(硫化钠含量达95~97%)。还原芒硝制得硫化碱,可作为还原剂的气体有:天然气、石油裂解气、焦炉煤气、工业氢气及合成氨生产中的原料气(即精炼气)和排空尾气等。以气体还原芒硝的反应式为:
Na
2SO
4
+4H
2
==Na
2
S+4H
2
O
Na
2SO
4
+CH
4
==Na
2
S+2H
2
O+CO
2
↑
Na
2SO
4
+4CO==Na
2
S+4CO
2
↑
此外,气体作还原剂比固体燃料便宜。
用氢气和水煤气还原在1073K下还原硫酸钠时,每小时所得硫化钠的产率为
理论值的85%左右。用一氧化碳还原的速度较慢,而用甲烷还原则更慢。由于没有用气体充分还原液态反应物料的炉子,所以难以在工厂实现气体还原硫酸钠的过程。低温下用气体还原硫酸钠的速度进行比较慢。该工艺先进,劳动生产率较高。
3碳还原芒硝法生产流程简述
将含Na
2SO
4
85%的无水芒硝与含固定碳60%的原料煤按100/22.5(质量比)
配比混料,用自动上料机打入料斗,送入喷烧200#重油的回转炉内进行反应。反应温度为1100K,其反应如下:
Na
2SO
4
+2C=Na
2
S+2CO
2
当炉内有黄色烛火出现即为反应终点。反应好的含硫化钠70%左右的黑灰熔体出料、稍经冷却、后粉碎在化碱器内,用6。Be碱液化成混浊的浓碱液。目前,转炉卸出的熔体大多用热浸法,即熔体从回转炉中放出不经冷却和凝固立即在热浸取,搅拌24小时左右,浸取分为4级浸取,以提高硫化钠的回收率,最终所制得含28-32%硫化钠的溶液。用离心机或真空吸滤机分离滤渣。滤渣主要是未反应的煤,灰分,重金属硫化物等。浓碱液送去蒸发,蒸发浓缩至60%的碱液,注入铁皮桶中自然冷却,整块凝固即得块状硫化钠产品。
主要设备:
配料机用于将煤与硫酸钠充分混匀
回转炉用于煤还原硫酸钠的反应过程
三级浸取器用于浸取熔体中的硫化钠
离心机用于分离浸取的碱液和残渣
三效板式蒸发器使32%的碱液浓缩至60%的浓碱液
包装机用于将蒸发浓缩后的碱液冷却,
凝固后包装成硫化钠块状固体
4 物料衡算
4.1 生产简易流程:
根据各定条件,各步骤物料损失有:
1、配料损失----1%
2、还原反应损失---10%
3、浸出损失----5%
4、蒸发损失---1%
5、包装损失----1%
以工厂年产量为20000t 60%的硫化钠为准:年工作日为330d;
每日工作时间24h;
硫酸钠的摩尔质量:142.02kg/kmol;
硫化钠的摩尔质量:78.04 kg/kmol;
固定碳的摩尔质量:12.01 kg/kmol;
设工厂正常生产消耗硫酸钠1kmol/h,
Q n:第n步骤中的进料量,kmol/h;
P n:第n步骤中的出料量,kmol/h;
X n:第n步骤中的损失量,kmol/h;
x n:第n步骤中的损失率;
ηn:第n步骤中的生产效率;
4.2物料衡算
以原料硫酸钠(100%)1kmol/h为计算基准。4.2.1配料过程中的物料衡算
Q1:第1步骤中的进料量,1kmol/h;
P1:第1步骤中的出料量,0.99kmol/h;
故:P1 :第1步骤中的出料量,0.99kmol/h;
X1 :第1步骤中的损失量,0.01kmol/h;4.2.2还原反应过程中的物料衡算
由上步有Q2 = P1=0.99kmol/h;
Q2:第2步骤中的进料量,0.99kmol/h;
P2:第2步骤中的出料量,0.891kmol/h;
X2:第2步骤中的损失量,0.099kmol/h;
X2:第2步骤中的损失率,10%;
η2:第2步骤中的生产效率,90%;
η2=1- x2
=1-10%
=90%
P2= Q2×η2
=0.99⨯90%
=0. 891kmol/h;
X2 = Q2×x2
=0.99⨯10%
=0.099kmol/h
故:P2 :第2步骤中的出料量,0.891 kmol/h;
X2:第2步骤中的损失量,0.099 kmol/h;
4.2.3浸取过程中的物料衡算
由上步有Q3= P2 =0.891kmol/h
Q3:第3步骤中的进料量,0.891kmol/h;
P3:第3步骤中的出料量,kmol/h;
X3:第3步骤中的损失量,kmol/h;
η3:第3步骤中的生产效率,95%;
η3=1- x3
=1-5%
=95%
P3= Q3×η3
=0.891⨯95%
=0.846 kmol/h
X3= Q3×x3
=0.846⨯5%
=0.0044kmol/h
故:P3 :第3步骤中的出料量,0.846kmol/h;
X3:第3步骤中的损失量,0.044kmol/h;
4.2.4 蒸发过程中的物料衡算
由上步有Q4= P3=0.846kmol/h
Q4:第4步骤中的进料量,0.846kmol/h;
P4:第4步骤中的出料量,kmol/h;
X4:第4步骤中的损失量,kmol/h;
X4:第4步骤中的损失率,1%;
η4:第4步骤中的生产效率,99%;
η4=1- x4
=1-1%
=99%
P4= Q4×η4
=0.846×99%
=0.838kmol/h
X4= Q4×x4
=0.846×1%
=0.008kmol/h
故:P4 :第4步骤中的出料量,0.838kmol/h;
X4:第4步骤中的损失量,0.008kmol/h;
4.2.5 成品包装过程中的物料衡算
由上步有Q5= P4=0.866kmol/h
Q5:第5步骤中的进料量,0.838kmol/h;
P5:第5步骤中的出料量,kmol/h;
X5:第5步骤中的损失量,kmol/h;
η5:第5步骤中的生产效率,99%;
η5=1- x 5
=1-1%
=99%
P 5= Q 5×η5
=0.838×99%
=0.830kmol/h
X 5= Q 5×x 5
=0.838×1%
=0.008kmol/h
故: P 5 :第5步骤中的出料量,0.830kmol/h ;
X 5 :第5步骤中的损失量,0.008 kmol/h ;
4.2.6物料衡算
以年工作日330d 计算,年产量为20000t60%的硫化钠的生产系数为:
K=857
.0⨯⨯⨯摩尔质量工作时间纯度年产量 =
04
.78830.024*******%6020000⨯⨯⨯⨯⨯ =23.392kmol/h
4.3生产过程中的物料衡算
以原料硫酸钠(100%)23.392kmol/h 为计算基准。
4.3.1 配料过程中的物料衡算
Q 1 =23.392⨯142.02/1000
=3.322t/h
故第1步骤中的进料量,3.322t/h ;
P 1:第1步骤中的出料量,t/h ;
X 1:第1步骤中的损失量,t/h ;;
故:P 1 :第1步骤中的出料量,3.289t/h ;
X 1 :第1步骤中的损失量,0.033t/h ;
4.3.2还原反应过程中的物料衡算
由上步有Q 2 = P 1= 3.289t/h
Q 2:第2步骤中的进料量,3.289t/h ;
X2:第2步骤中的损失量,t/h;
x2:第2步骤中的损失率,7%;
η2:第2步骤中的生产效率,90%;
η2=1- x2
=1-10%
=90%
P2= Q2×η2
=23.392×90%×78.04/1000
=1.643t/h
X2 = Q2×x2
=3.289×10%
=0.329t/h
故:P2 :第2步骤中的出料量,1.643t/h X2:第2步骤中的损失量,0.329 t/h;
4.3.3浸取过程中的物料衡算
由上步有Q3= P2=1.643t/h
Q3:第3步骤中的进料量,1.643t/h;
P3:第3步骤中的出料量,t/h;
X3:第3步骤中的损失量,t/h;
x3:第3步骤中的损失率,5%;
η3:第3步骤中的生产效率,95%;
η3=1- x3
=1-5%
=95%
P3= Q3×η3
=1.643×95%
=1.56t/h
X3= Q3×x3
=1.643×5%
=0.082t/h
故:P3 :第3步骤中的出料量,1.56t/h;
X3:第3步骤中的损失量,0.082t/h;
4.3.4 蒸发过程中的物料衡算
由上步有Q4= P3=1.56t/h
Q4:第4步骤中的进料量,1.56t/h;
X4:第4步骤中的损失量,t/h;
x4:第4步骤中的损失率,1%;
η4:第4步骤中的生产效率,99%;
η4=1- x4
=1-1%
=99%
P4= Q4×η4
=1.56⨯99%
=1.54t/h
X4= Q4×x4
=1.56⨯1%
=0.016t/h
故:P4 :第4步骤中的出料量,1.54t/h;
X4:第4步骤中的损失量,0.016t/h;
4.3.5 成品包装过程中的物料衡算
由上步有Q5= P4=1.54t/h
Q5:第5步骤中的进料量,1.54t/h;
P5:第5步骤中的出料量,t/h;
X5:第5步骤中的损失量,t/h;
x5:第5步骤中的损失率,1 %;
η5:第5步骤中的生产效率,99%;
η5=1- x5
=1-1%
=99%
P5= Q5×η5
=1.54⨯99%
=1.52t/h
X5= Q5×x5
=1.54⨯1%
=0.015t/h
故:P5 :第5步骤中的出料量,1.52t/h;
X5:第5步骤中的损失量,0.015t/h;
4.4实际工业生产中的物料衡算
4.4.1配料过程中的物料衡算
原料:含85%硫酸钠的芒硝;
含固定碳60%的原料煤;
原料配比:芒硝与原料煤按重量比100/22.5混料已知:硫酸钠消耗量Q
1
=3.322t/h
=26310.2t/a
芒硝消耗量Q1 =硫酸钠消耗量Q1 /85%
=30953.2t/a
原料煤消耗量Q1=芒硝消耗量Q1*22.5%
=6964.5t/a
固定碳消耗量Q
1=原料煤消耗量Q
1
*60%
=6964.5*60%
=4178.7t/a 4.4.2反应过程物料衡算
进料:硫酸钠进料量Q
2=P
1
= 3,322t/h
芒硝进料量Q2 =硫酸钠进料量Q2/85%
=3.908t/h
原料煤进料量Q
2=芒硝进料量Q
2
*22.5%
=0.879t/h
固定碳进料量Q
2=原料煤进料量Q
2
*60%
=0.527t/h
已知还原反应中,由炉内灰尘带走的损失约为1%,还原副反应及反应不完全的损失约为10%,且还原反应为:
N a2SO4 + 2C = N a2S + 2CO2
实际参与反应的硫酸钠的物质的量为:
n Na2SO4 =23.392×90%
=21.053kmol/h
原料含固定碳总物质的量为:
n C=0.527t/h
假定还原反应能够严格按化学计量比反应,则:
所需固定碳的物质的量为:
n C=2×n Na2SO=2×21.053=42.106 kmol/h
原料中所含的固定碳的物质的量大于还原反应所需的固定碳的量。
故反应生成的二氧化碳的物质的量为:
nco2=46.833kmol/h
反应生成的二氧化碳的质量为:
mco2=42.106×44.01/1000
=1.853t/h
熔体中所含的总物质的重量为:
Q=(m芒硝+m原料煤-mco2)*(100%-烟道气带走的损失)
=(3.908+0.879-1.853)×(100%-1%)
=2.905t/h
硫化钠出料量P2=硫酸钠反应量Q2*(100%-烟道气带走的损失)
=21.053×78.04÷1000×99% =1.626t/h
熔体中硫化钠的质量分数x为:
x=1.626/2.905
=0.56
熔体中不溶物的质量分数为:44%
熔体中所含不溶物的质量为:1.279t/h
4.4.3浸取过程中的物料衡算
各符号代表的含义:
L---底液(残渣夹带硫化钠溶液的量),t/h;
V---浸洗液的量,t/h;
E---浸取液的量,t/h;
:第n步骤中的浸洗液中硫化钠的质量分数; y
n
x
:第n步骤中的底液中硫化钠的质量分数;
n
:初始液的硫化钠的质量分数;
x
F
多级浸取过程如图2所示:
图2 多级浸取过程示意图
根据物料平衡有:
进入的硫化钠质量=出来的硫化钠质量
总硫化钠物料平衡:
E ×y n +L ×x n =
F ×x F +V ×y 0
第一级浸取过程的硫化钠物料平衡有:
E ×y 1+L ×x 1=
F ×x F +V ×y n-1
第二级浸取过程的硫化钠物料平衡有:
V ×y n-1+L ×x 2=F ×x 3+V ×y n-2
……
第N —1级浸取过程的硫化钠物料平衡有:
V ×y 2+L ×x n-2=F ×x n-1+V ×y 1
第N 级浸取过程的硫化钠物料平衡有:
V ×y 1+L ×x n-1=F ×x n +V ×y 0
对于每一级浸取过程均有:
X 1=y n
X 2=y n-1
……
X n-1=y 2
X n =y 1
设:a=L v , a1=L
E ; 根据以上公式,可推导出浸取过程公式:
⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+=a -1a -1a 1R 1n 1 其中,n 为浸取级数;R 为浸取的损失率;
本工业设计中,浸取过程的回收率为95%,故R 为5%。
已知浸取过程中的部分条件为:
F 熔体中所含的硫化钠的量,1.626t/h
假设:渣与渣的含水质量之比为1/1.5
渣重为1.279t/h
渣含水量:1.918t/h
K :级效率,本工业设计中k 取为0.8;
查数据可知,浸取液中的硫化钠含量为28%~32%;
假设浸取液中硫化钠含量为30%,则浸取液中含硫化钠3000g/l ;
由以上数据可知:第一级硫化钠底液中硫化钠质量分数x 1为
x 1=30%
由之前假设,浸取过程硫化钠损失5%
故可计算L 底液(残渣夹带硫化钠溶液的量),
L=渣含水量+损失的硫化钠量
=1.918+1.626×5%
=1.993t/h
又E ×y n =E ×x 1=P 3
P 3=Q 3×x 3=P 2×0.95=1.626×0.95=1.545t/h
可得:E=5.15t/h
由流量平衡可知:
F+V=E+L
并有:F=1.626t/h
E=5.15t/h
L=1.993t/h
故可计算出:V=5.517t/h ;
根据以上已知条件和计算结果,可得: a=L
v =2.768
a 1=L
E =2.684 带入到浸取过程计算式:⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+=a -1a -1a 1R 1n 1 可得理论级数N=2.4
由给定条件,级效率k 为0.8;
得出实际级数为:N 1=级效率
理论级数 =2.39/0.8
=3
故实际设计中取级数为3
由上述计算结果可知,浸取过程为一个三级浸取过程。
浸取过程中所需的原料水量为:
进水量=出水量=洗水量+熔体量=V+F ;
出水量=浸取水量+底液量=E+L ;
浸取过程的物料衡算至此结束。
4.4.4 蒸发过程的物料衡算
查阅理论数据得出,含硫化钠60%的硫化碱在标准大气压下的沸点为170C 0,凝固点为88C 0。由于杂质含量等因素影响,在敞口大锅平锅蒸煮,要将碱液浓缩到60%,必须将其加热到185C 0左右。但如果是蒸发空间造成真空,
所需加热到的温度就大大下降,按精制盐蒸发沸点上升公式估算,含硫化钠60%的碱液在真空度为0.059995MPa和0.067MPa时的沸点分别为136C0和119C0左右。
蒸发过程如图3所示:
图3 等效蒸发过程
Q1:蒸发过程中的硫化钠进料量,
Q2:蒸发过程中的硫化钠出料量,
x1:蒸发过程中进料量的硫化钠质量分数,
x2:蒸发过程中出料量的硫化钠质量分数,
W1:蒸发过程中的进蒸汽量,
W2:蒸发过程中的出蒸汽量,
y1:蒸发过程中进蒸汽量中的硫化钠质量分数,
y2:蒸发过程中出蒸汽量中的硫化钠质量分数;
Q1=E=5.15t/h ,x1=y n=30%
蒸发过程中的硫化钠物料衡算有:
Q1=Q2+损失量(损失率为1%)
水量平衡有:
(1-x1)Q1/x1+W1×(1-y1)=(1-x2)×Q2/x2+W2×(1-y2)
已知条件:Q1:1.t/h
Q2:1.545t/h
x1:0.3
x2:0.600
W1:0
y1:0
y2:0
带入数据得出:W2=2.585t/h
蒸发过程的物料衡算至此结束。
以上为硫化钠的物料衡算过程。
5 热量衡算
5.1 还原反应过程中的热量衡算
(以下各物理化学数据均来自于Barin纯物质热化学数据手册)给定物料反应温度为1100K,物料进入反应炉前温度为298K;1100K时,查数据手册可得:
硫酸钠:△
f
H = -1418.786 kJ/mol
碳:△
f
H = 0 kJ/mol
硫化钠:△
f
H = -425.867 kJ/mol
二氧化碳:△
f
H = -384.837 kJ/mol
还原反应:
Na
2SO4 + 2C = Na
2
S + 2CO
2
△r H
m = ∑△f H product - ∑△
f
H react
代入数据得,1100K下:
△r H m = -384.837×2-425.867+1418.786
=203.245kJ/mol
Q反应 = n * △r H
m
=23.392×203.245
=4.794×109J/h
查数据手册得:
在298K时有:
硫酸钠: Cp1 = 128.151 J/(mol*K)
碳: Cp1 = 8.512 J/(mol*K)
在1100K时有:
硫酸钠: Cp2 = 206.731 J/(mol*K)
碳: Cp2 = 22.192 J/(mol*K)
在298K和1100K范围内,硫酸钠和固定碳无相变,故在此温差范围内,两物质仅存在升温显热,不存在相变潜热。
此温差范围内,为简化计算,取物质的平均恒压热熔:
Cpav = (Cp1 + Cp
2
)/2
得,硫酸钠:Cpav
1 = (Cp1 + Cp
2
)/2
=(128.151+206.731)/2 =167.441J/(mol*k)
=167.441/142.02
=1.179kJ/(kg*k)
固定碳:Cpav
2 = (Cp1 + Cp
2
)/2
=(22.192+8.512)/2
=15.352J/(mol*k)
=15.352/12.01
=1.279kJ/(kg*k)
得:
Q
吸 = △t*m
1
* Cp
av
+ △t*m
2
* Cpav
=(1100-298)×3.908×1.179+(1100-298)×0.879×1.279 =4.597×109J/h
取回转炉和燃烧室的热效率为 50%:
有 50%*Q
加 = Q
吸
+ Q
反
以200#重油为燃料,重油燃烧时,净放热量为41860 kJ/kg ;得 Q
加
= 19.924×109J/h
又因 Qnet,p,av = 41860 kJ/kg ;
Q
加
= m* Qnet,p,av
得 m = 446.77kg/h
5.2 蒸发过程的热量衡算
本设计采用并流加料三效蒸发器处理料液。
已知和给定的条件如下:
料液初浓度为30%;
料液终浓度为60%;
三效蒸发器的各传热系数:
初级传热系数:k1 = 3000 W/(m2*K);
次级传热系数:k2 = 1500 W/(m2*K);
终极传热系数:k3 = 750 W/(m2*K);
进料温度为35℃;
料液流量为2.585 t/h;
加热蒸汽压强为3 MPa;
末效蒸汽压强为12.34 kPa;
为简化计算,各效冷凝水温度与加热蒸汽饱和温度相等;
为 3.5 kJ/(kg*K);
查数据手册,料液比热容Cp
为简化计算,蒸发器液柱静压强引起的温差不计;
二次蒸汽管路引起的温差损失不计;
三效蒸发设备的各级热损失相同,均为15%;
三效蒸发过程示意图如下:
硫化钠工业设计
前言 工业设计是一个理论知识总结性教学环节,他是理论和实践结合的桥梁,是培养我们综合运用课本基本知识去解决某一设计任务的一次训练。设计时,不仅要了解并掌握与工业生产有关的各种工程技术知识,而且必须善于把这些知识综合应用于工业生产,以生产显著的经济与社会效应。 工业设计与平时做的习题比较,有显著不同:不仅需要进行一系列的计算,而且要确定工艺流程及保证工艺过程正常进行的措施。设计中,设计者需要查阅资料,选用公式和搜集数据,运用已学各项知识,经过详细而全面考虑确定。工业设计的基本内容包括:确定设计方案;工业设计;结构设计;附属设备设计或选型;将设计结果编写成设计说明书,并绘制相应的工艺流程图和主体设备结构图。计算方面,物料衡算和热量衡算是选择设备的基础。 设计的整个过程是由论述、计算和绘图三个部分组成及。一个合理的设计往往必须进行多种方案的比较,进行反复计算,最终选择最合适的方案。在此过程中,应该广泛查阅和收集有关资料,认真分析,对比和筛选,使设计尽可能合理和先进。 工业设计是理论结合实际的一次锻炼,它可以培养我们分析和解决实际问题的能力。让我们对生产设计过程有一个相对全面的认识。
1设计任务 1.1课程设计题目 年产20000t 60%的硫化钠的工业设计 1.2设计要求 1、生产能力:20000t/a 60%的硫化钠 2、生产原料:含85%Na2SO4的芒硝;含60%固定碳的原料煤;200#重油为燃料油; 3、其他参数自己选择;
2 硫化钠的性质用途、生产方法及特点 2.1硫化钠的性质简介 无水硫化钠纯品为白色结晶。相对密度1.856g/cm3,熔点1181C0。吸湿性 较强。易溶于水。低于48C0时从水溶液中结晶出Na 2S.9H 2 O,高于48C0则结晶 出Na 2S.6H 2 O。水溶液呈碱性。工业品因含重金属等杂质,故呈粉红色、褐色或 黄色。 硫化钠在工业中用途很广。用于制造硫化染料,皮革脱毛剂,金属冶炼,照相,人造丝脱硝等。广泛用于制革、造纸、选矿、染料生产、有机中间体、印染、制药、味精、人造纤维、特种工程塑料、聚苯硫醚、聚碱橡胶,还用作制硫氢化钠、多硫化钠、硫代硫酸钠等,在军事工业中也有一定的用途。在染料工业中用以制造硫化染料、硫化青、硫化蓝或染料中间体还原剂、媒染剂等。在有色冶金工业中用作矿石的浮选剂。制革工业中生皮的脱毛剂。造纸工业中纸张的蒸煮剂。硫化钠还用于硫代硫酸钠,多硫化钠、硫氢化钠等产品的制造。也广泛地用于纺织、颜料、橡胶等工业部门。 工业硫化钠制成熔块,包装在铁皮桶中,根据国家标准BG10500-1989《工业硫化钠》规定: 本标准将产品生产三类。1类为普通硫化钠;2类为低铁硫化钠;3类为高含量硫化钠。 本标准规定了工业硫化钠的要求、试验方法、标志、标签、包装、运输、贮存。 工业硫化钠包装上应有牢固、清晰的标志,内容包括:生产厂名、厂址、产品名称、商标、净含量、等级、批号或生产日期、产品质量符合本标准的证明和本标准编号。 1类、2类工业硫化钠采用铁桶或根据用户要求并符合贮运安全的包装,3类工业硫化钠采用铁桶包装。每桶净含量为25kg、50kg或150kg。 工业硫化钠产品贮存时应通风良好,防止雨淋、受潮、受热,不得与酸及腐蚀性物品接触。