2023年年产2万吨固体氯化钡酸化工段工艺设计说明书.doc

学校代码： 10128 学 号： 本科毕业设计说明书 〔 题 目：20kt/a固体氯化钡酸化工段工艺设计 学生姓名： 学 院：化工学院 系 别：化学工程系 专 业：化学工程与工艺 班 级： 指导教师：李利军 副教授 二 〇 一 〇 年 六 月 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 摘 要 氯化钡是重要的化工原料，是制备其它钡盐和其它材料的主要中间原料，主要应用于制造钡盐、鞣革、颜料、染料、化学试剂、羊毛染色助剂、金属淬火加工、人造丝的消光剂、锅炉水的处理、防止陶瓷制品褪色、制取金属钡及钡炸药、农药、化工等领域。我国氯化钡的生产能力为10万吨左右，氯化钡的生产厂家主要集中天津、河北、河南、重庆、四川、山东、山西、浙江、江苏。我国是主要的出口国，具有垄断世界市场的能力，产品主要销往国内和东南亚国家。 本文设计了生产固体氯化钡的酸化工段，利用的方法是以毒重石为原料，采取盐酸酸化、烧碱中和的工艺。设计过程中先进行原料以及生产方案的选择，之后进行物料衡算和热量衡算；再根据物料衡算的结果以及工艺流程画出物料流程图；接着绘制工艺管道及仪表流程图；根据设备选型的结果和流程图绘出设备布置图和立面图；最后完成首页图和设备一览表。 关键词：氯化钡；毒重石；物料衡算 Abstract Barium chloride was an important chemical raw materials，the preparation of others is the main Barium salt and other raw materials and intermediate，mainly used in manufacturing Barium salt，tanning，pigment，dyestuff，chemical reagent，wool dyeing auxiliaries，metal processing，rayon quenching the wave-ray agents，boiler water treatment，prevent ceramics fade，making metal barium and barium explosives，pesticides，chemical industry，etc．Barium chloride production capacity in China is 10 million tons，Barium chloride manufacturer mainly concentrated in Tianjin，Hebei，Henan，Chongqing，Sichuan，Shandong，Shanxi，Zhejiang，Jiangsu．Our country is the main exporters in the world market，the ability，the monopoly products are mainly sold to domestic and southeast Asian countries. This paper designs the production of solid Barium chloride，using the acidification section method based on poison for raw material，adopts the stone，caustic soda acid neutralization process．The design process for raw material and production plan selection，after material and heat balance，According to the results of the material and process flow chart，draw materials，Then rendering process piping and flow chart meters，According to the results of the equipment selection and flow chart drawing equipment layout and elevation． Keywords： Barium chloride；Poison stone；Material 目 录 引言 1 第1章 总论 2 1.1 说明书 2 1.1.1 设计依据 2 1.1.2 设计指导思想 2 1.1.3 设计范围 2 1.1.4 建设规模及产品方案 2 1.1.5 主要原材料的规格及其消耗量和来源 3 1.1.6 生产方法及全厂总流程 3 1.2 厂址概况 4 1.3 工程水文地质条件和气象资料 5 第2章 化工工艺及系统 6 2.1 概述 6 2.1.1 装置设计规模，装置组成与各工序名称 6 2.1.2 生产方法、流程特点 6 2.1.3 生产制度 6 2.2 原材料及产品的技术规格 6 2.2.1 原材料的技术规格 6 2.2.2 中间产品的技术规格 6 2.3 生产流程简述 7 第3章 氯化钡酸化工段物热衡算 8 3.1 氯化钡酸化工段物料衡算 8 3.1.1 原材料 8 3.1.2 酸化 8 3.1.3 中和 16 3.1.4 过滤 20 3.1.5 吸收 22 3.2 氯化钡酸化工段热量衡算 23 3.2.1 酸化 23 3.2.2 中和 28 第4章 氯化钡酸化工段设备选型 30 4.1 浸取器的选型计算 30 4.1.1 长径比的选择 30 4.1.2 装料系数的选择 30 4.1.3 浸取器直径与高度的计算 31 4.2 酸化罐的选型计算 31 4.3 中和器的选型计算 32 4.4 过滤机的选型计算 32 4.5 其他设备的选型计算 33 4.5.1 计量螺旋的选型 33 4.5.2 原料加料斗的选型 34 4.5.3 斗式提升机的选型 34 4.5.4 沉降槽的选型 34 4.5.5 泵的选型 34 4.5.5 风机的选型 35 4.5.6 吸收塔的选型 35 4.5.7 管径的计算 36 第5章 车间布置设计 39 5.1 厂房布置设计的依据与范围 39 5.1.1 设计依据 39 5.1.2 设计范围 39 5.2 车间厂房的布置设计 39 5.2.1 厂房的平面形式 39 5.2.2 厂房的跨度 39 5.2.3 厂房的高度 39 5.3 车间设备布置设计 39 5.3.1 设备露天化问题 39 结论 41 参考文献 42 谢辞 43 引 言 无机盐工业是化学工业的一个组成部门，具有品种多、用途广、生产方法多样等特点。目前，全世界生产的无机盐品种约为1300种左右。而有些无机盐产品，由于生产规模大，已开展成为独立的工业部门，如硫酸与硝酸工业、制碱工业和化肥工业等。 氯化钡属于无机盐工业中产品的一种，我国钡矿资源丰富, 据预测资源总储量要超过10亿吨，而且钡矿品位较高，钡矿储量和产量目前均居世界首位，是开展钡盐产品的有利条件。目前生产氯化钡根本上都采用盐酸酸化法，原料多采用毒重石与重晶石。利用毒重石生产氯化钡是新的工艺路线，许多科研单位和企业做了大量的研究开发工作，目前已工业化生产。产品品质全部可以到达GB1617-89标准一等品水平， 本钱要低于传统的盐酸硫化钡法，也没有H2S污染问题。利用毒重石生产氧化钡的工艺技术路线有极强的市场竞争能力，今后将迅速开展起来，成为生产氯化钡最普遍的方法。 43 第1章 总论 1.1 说明书 1.1.1 设计依据 本次设计依据内蒙古工业大学化工学院下达的毕业设计任务书进行设计。 1.1.2 设计指导思想 1 贯彻执行国家根本建设的方针政策，使设计做到切合实际，技术先进，经济合理，安全适用。 2 贯彻“五化〞〔一体化、露天化、轻型化、社会化、国产化〕的措施和结果。 1.1.3 设计范围 本次设计的是生产氯化钡的酸化工段，生产装置主要有浸取器、酸化罐、中和器、板框过滤机和吸收塔。辅助设备主要有手推车、原料计量螺旋、斗式提升机、加料斗、沉降槽、风机和泵。主要过程包括浸取、酸化、中和、沉降、过滤和吸收。 1.1.4 建设规模及产品方案 1.1.4.1 建设规模 本次设计的生产能力为20kt/a的氯化钡。 1.1.4.2 产品方案 本次设计生产出的产品应符合GB/T 1616-2023，其要求如下表： 表1-1 GB/T 1616-2023要求表 项目 指标 Ⅰ类 Ⅱ类 优等品 一等品 合格品 氯化钡的质量分数 ≥ 99.5 99.0 98.0 97.0 锶的质量分数 ≤ 0.05 0.45 0.90 — 钙的质量分数 ≤ 0.030 0.036 0.090 — 硫化物的质量分数 ≤ 0.002 0.003 0.008 — 铁的质量分数 ≤ 0.001 0.001 0.003 0.02 水不溶物的质量分数≤ 0.05 0.05 0.10 0.20 钠的质量分数 ≤ 0.10 — — — 1.1.5 主要原材料的规格及其消耗量和来源 1.1.5.1 原材料的规格 原料采用毒重石，用31%盐酸酸化、30%的烧碱中和。毒重石组成及含量为： 表1-2 毒重石的含量及组成表 组成 BaCO3 CaCO3 MgCO3 SrCO3 BaSO4 Fe2O3 酸不溶物 含量 % 68.00 20.00 3.04 0.80 1.50 1.00 5.66 1.1.5.2 原料消耗量 经过物料衡算，毒重石每小时的消耗量为：3380kg。 1.1.5.3 原料的来源 毒重石从从四川进行采购，然后运输到厂地，盐酸与烧碱都从当地购置。 1.1.6 生产方法及全厂总流程 1.1.6.1 生产方法 生产方法采用盐酸酸化、烧碱中和。此方法目前已工业化生产，产品品质全部可以到达GB/T 1616-2023标准一等品水平，本钱要低于传统的盐酸硫化钡法，也没有H2S污染问题。利用毒重石生产氧化钡的工艺技术路线有极强的市场竞争能力，今后将迅速开展起来。 1.1.6.2 全厂总流程 先将采购来的毒重石经粉碎机粉碎，然后把一定粒度的钡矿粉放入水中进行浸泡，然后将浸泡好的料浆经料浆泵打入到酸化罐，并定时的参加一定量一定浓度的盐酸，在一定的搅拌条件下，发生酸化反响。酸化后在中和器中进行中和反响，除去镁离子和铁离子。中和后将中和液送入沉降槽，除去大的颗粒物质，将上清液送入板框压滤机进行过滤，将得到的滤液送到蒸发结晶工段进行蒸发结晶，得到最后的产品。该法中粉末状矿粉与盐酸反响迅速，产生大量气泡，因此要掌握好盐酸的浓度和添加速度。其流程框图为： 中和 酸化 浸取 原料 沉降 吸收 过滤 蒸发 结晶 图1-1 氯化钡酸化工段工艺流程框图 1.2 厂址概况 厂区选择建在内蒙古乌兰察布市集宁区，集宁区位于内蒙古高原中西部地区，阴山山脉灰腾梁