年产2万吨固体氯化钡酸化工段工艺设计说明书

1、 20kt/a固体氯化钡酸化工艺设计目 录引言1第1章 总论21.1 说明书21.1.1 设计依据21.1.2 设计指导思想21.1.3 设计范围21.1.4 建设规模及产品方案21.1.5 主要原材料的规格及其消耗量和来源31.1.6 生产方法及全厂总流程31.2 厂址概况41.3 工程水文地质条件和气象资料5第2章 化工工艺及系统62.1 概述62.1.1 装置设计规模，装置组成与各工序名称62.1.2 生产方法、流程特点62.1.3 生产制度62.2 原材料及产品的技术规格62.2.1 原材料的技术规格62.2.2 中间产品的技术规格62.3 生产流程简述7第3章 氯化钡酸化工段物热衡算

2、83.1 氯化钡酸化工段物料衡算83.1.1 原材料83.1.2 酸化83.1.3 中和163.1.4 过滤203.1.5 吸收223.2 氯化钡酸化工段热量衡算233.2.1 酸化233.2.2 中和28第4章 氯化钡酸化工段设备选型304.1 浸取器的选型计算304.1.1 长径比的选择304.1.2 装料系数的选择304.1.3 浸取器直径与高度的计算314.2 酸化罐的选型计算314.3 中和器的选型计算324.4 过滤机的选型计算324.5 其他设备的选型计算334.5.1 计量螺旋的选型334.5.2 原料加料斗的选型344.5.3 斗式提升机的选型344.5.4 沉降槽的选型34

3、4.5.5 泵的选型344.5.5 风机的选型354.5.6 吸收塔的选型354.5.7 管径的计算36第5章 车间布置设计395.1 厂房布置设计的依据与范围395.1.1 设计依据395.1.2 设计范围395.2 车间厂房的布置设计395.2.1 厂房的平面形式395.2.2 厂房的跨度395.2.3 厂房的高度395.3 车间设备布置设计395.3.1 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，已发展成为独立的工业部门，

4、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，是发展钡盐产品的有利条件。目前生产氯化钡基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。产品品质全部可以达到GB1617-89标准一等品水平， 成本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，今后将迅速发展起来，成为生产氯化钡最普遍的方法。氯化钡是重要的化工原料，是

5、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

6、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。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 贯彻执行国家基本建设的方针政策，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

7、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 1616-2002，其要求如下表：表1-1 GB/T 1616-2002要求表项目指标类类优等品一等品合格品氯化钡的质量分数 99.599.098.097.0锶的质量分数 0.050.450.90钙的质量分数 0.0300.0360.090硫化物的质量分数 0.0020.0030.008铁的质量分数 0.0010.0010.0030.02水不溶物的质量分数0.050.050.100.20钠的质量分数 0.

8、101.1.5 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BaCO3CaCO3MgCO3SrCO3BaSO4Fe2O3酸不溶物含量 %68.0020.003.040.801.501.005.661.1.5.2 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买。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，

9、产品品质全部可以达到GB/T 1616-2002标准一等品水平，成本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，今后将迅速发展起来。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，并定时的加入一定量一定浓度的盐酸，在一定的搅拌条件下，发生酸化反应。酸化后在中和器中进行中和反应，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

10、盐酸反应迅速，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，阴山山脉灰腾梁南麓，地处东经113°10，北纬40°01，年平均气温4.4，年平均降水量384mm，海拔高度1417米，属典型的蒙古高原大陆性气候面积114.2平方公里，全市人口27万，居住着蒙、回、满、藏等16个少数民族、8个街道办事处、一个郊区乡。是地区政治、经济、文化中心，1992年被国务院正式批准为对外开放城市。集宁东临京、津，南连晋、

11、冀，西接呼、包，北通二连，京包线，集二线，集通线和集张线。110、208国道在此交汇，是连结华北、东北、西北的大动脉，是客货运的重要中转站，是中国华北以至华东、华南等广大地区进入蒙古、俄罗斯和欧洲市场运距最短的铁路干线，地理位置独特，协作区域广泛，陆路口岸和窗口作用十分突出。集宁区基础设施日臻完善，日供水3.96万吨，建成了两座容量为90万立方米的污水处理场，拥有两座110KV变电站，一座220KV变电站，紧临装机容量为120千瓦时的丰镇电厂，可供电力138万千瓦时。电信事业发展日新月异，光缆传输遍布全地区，集宁区程控电话交换容量5.6万门，全地区12.7万门数据通信发展迅速，分布在市内繁华地

12、带的集宁宾馆等几十家宾馆、饭馆、招待所，拥有标准客房5000间套以上。集宁区面上仓储设施齐全，条件优越，拥有西部较大的物资仓储库和铁路专用线。1.3 工程水文地质条件和气象资料集宁地处内蒙高原南部地带，系阴山山余脉之丘陵区，地势由西向东逐渐降低。平均海拔1416.56米，是一南西北三面环山的盆地。全境北高南低，西北多系山地。属北温带蒙古高原大陆性气候，风多雨少、干燥严寒、冷热不均、气候四季分明，年平均气温4.4，年日照为3130小时，年均降水量384毫米，无霜期120天左右，全年主要风向为西北风，年平均风速3.3米/秒，最大风速20米/秒，风频率为15.9%。第2章 化工工艺及系统2.1 概述

13、2.1.1 装置设计规模，装置组成与各工序名称本次设计氯化钡的酸化工段，处理量为20kt/a氯化钡。主要由浸取、酸化、中和、沉降、过滤和吸收组成。装置有浸取器、酸化罐、中和器、板框过滤机吸收塔、手推车、原料计量螺旋、斗式提升机、加料斗、沉降槽、风机和泵。2.1.2 生产方法、流程特点生产方法采用盐酸酸化、烧碱中和。此方法的工艺流程清晰简单，在流程图上一目了然，便于读图。2.1.3 生产制度年操作日为300天，一班为8小时，4小时生产一次产品。2.2 原材料及产品的技术规格2.2.1 原材料的技术规格原材料的技术规格为：表2-1 原材料的技术规格表序号名称规格标准备注1毒重石中低品位2盐酸31%

14、3烧碱30%2.2.2产品的技术规格产品的技术规格为：表2-2产品的技术规格表序号名称规格标准备注1固体氯化钡18.28%2固体氯化钙5.65%3固体氯化锶0.22%4固体氯化钠1.64%5水74.21%2.3 生产流程简述酸化的主反应为：BaCO3 + 2HCl = BaCl2 + H2O + CO2副反应为： CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + H2O + CO2 SrCO3 + 2HCl = SrCl2 + H2O + CO2 Fe2O3 + 6HCl = FeCl3 +3 H2O氯化钡的酸化工段的生产属于间歇操

15、作，4小时为一个周期，一班为8个小时，一班出两次产品。生产流程为：将来自堆场的毒重石粉用手推车推到计量螺旋上，计量螺旋将4个小时的原料处理量经斗式提升机送到浸取器顶部的原料斗，原料斗经过电机振动将矿粉送到浸取器里，同时将来自水槽的清水按毒重石粉的1.5倍从顶部送入浸取器，在浸取器内通过搅拌把毒重石粉溶解在水里。溶解后用螺杆泵将料浆打到酸化罐的上部，同时也缓慢的加入31%的盐酸，通过搅拌让料浆与盐酸充分反应。此过程温度不宜过高，因为温度越高，气体的挥发就越严重，原料的损失也会越严重，同时应将pH控制在3左右。反应生成的二氧化碳进入吸收塔，用水进行吸收，吸收完的部分送到酸储槽中，没吸收的部分被风机

16、送入烟囱。酸化液用螺杆泵打入中和器的下部，30%的烧碱从顶部进入中和器，经过搅拌使反应充分，沉淀出铁离子与镁离子。在反应中应控制好pH值，使其达到8。反应后再用螺杆泵将中和液打入沉降槽进行沉降，大的颗粒会沉在容器底部，上清液用液下泵送入板框过滤机上部，清水也从上部进入过滤机，过滤完将滤饼取出用小车送到堆场，滤液则从过滤机右下部被压出，送到蒸发工段。第3章 氯化钡酸化工段物热衡算3.1 氯化钡酸化工段物料衡算3.1.1 原材料原料选择毒重石，其组成及含量如表3-1所示：表3-1 毒重石的含量及组成表组成BaCO3CaCO3MgCO3SrCO3BaSO4Fe2O3酸不溶物含量 %68.0020.0

17、03.040.801.501.005.66酸化选择31%的盐酸，中和选择30%的氢氧化钠溶液。3.1.2 酸化原料处理量为：20kt/a；年工作日为：300；原料利用率为：98%；以矿粉的1.5倍的水润洗矿粉。则每小时的原料处理量为： + 14.6 = 3380kg/h BaCO3的摩尔质量；197g/mol； 的摩尔质量；244g/mol。以每小时3380kg的矿粉为基准进行计算，润湿需水量为5070kg。酸化反应的主反应化学方程式为：BaCO3 + 2HCl = BaCl2 + H2O + CO2 此方程式中各物质的摩尔质量如表3-2所示：表3-2 方程式中各物质的摩尔质量表名称BaCO3

18、HClBaCl2H2OCO2摩尔质量g/mol19736.52081844消耗BaCO3的质量为：= = 2252.432kg （3-1） 反应消耗或产生的某物质的质量 反应的碳酸钡的质量 反应消耗或产生的某物质的分子量 碳酸钡的分子量消耗HCl的质量为： = 834.658kg生成BaCl2的质量为： = 2378.202 kg生成H2O的质量为： =205.806 kg生成CO2的质量为： = 503.081 kg副反应为：（1）CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2此方程式中各物质的摩尔质量如表3-3所示：表3-3 方程式中各物质的摩尔质量表名称CaCO3HCl

19、CaCl2H2OCO2摩尔质量g/mol10036.51111844消耗CaCO3的质量为： = = 662.480kg （3-2） 反应消耗或产生的某物质的质量 反应的碳酸钙的质量 反应消耗或产生的某物质的分子量 碳酸钙的分子量消耗HCl的质量为： = 483.610kg生成CaCl2的质量为： = 735.353kg生成H2O的质量为： = 119.246kg生成CO2的质量为： = 291.491kg（2）MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + H2O + CO2此方程式中各物质的摩尔质量如表3-4所示：表3-4 方程式中各物质的摩尔质量表名称MgCO3HClMgCl2H2OCO2

20、摩尔质量g/mol8436.5951844消耗MgCO3的质量为： = 3380×0.0304×0.98 = 100.697kg （3-3） 反应消耗或产生的某物质的质量 反应的碳酸镁的质量 反应消耗或产生的某物质的分子量 碳酸镁的分子量消耗HCl的质量为： = 87.510kg生成MgCl2的质量为： = 113.883kg生成H2O的质量为： = 21.578kg生成CO2的质量为： = 52.746kg（3）SrCO3 + 2HCl = SrCl2 + H2O + CO2此方程式中各物质的摩尔质量如表3-5所示：表3-5 方程式中各物质的摩尔质量表名称SrCO3HCl

21、SrCl2H2OCO2摩尔质量g/mol14736.51581844消耗SrCO3的质量为： = 3380×0.008×0.98 = 26.499kg （3-4） 反应消耗或产生的某物质的质量 反应的碳酸锶的质量 反应消耗或产生的某物质的分子量 碳酸锶的分子量消耗HCl的质量为： = 13.159kg生成SrCl2的质量为： = 28.482kg生成H2O的质量为： = 3.245kg生成CO2的质量为： = 7.932kg（4）Fe2O3 + 6HCl = FeCl3 +3 H2O 此方程式中各物质的摩尔质量如表3-6所示：表3-6方程式中各物质的摩尔质量表名称Fe2O3

22、HClFeCl3H2O摩尔质量g/mol16036.5162.518消耗Fe2O3的质量为： = 3380×0.01×0.98 = 33.124kg （3-5） 反应消耗或产生的某物质的质量 反应的氧化铁的质量 反应消耗或产生的某物质的分子量 氧化铁的分子量消耗HCl的质量为： = 45.338kg生成FeCl3的质量为： = 67.283kg生成H2O的质量为： = 11.179kg原料的利用量为：3380×（10.0150.0566）×0.98 = 3075.23kg反应消耗HCl的量：834.658483.61087.51013.15945.338

23、 = 1464.276kg反应消耗盐酸的量为：1464.276/0.31 = 4723.47kg生成CO2的量为：503.081291.49152.7467.932 = 855.250kg生成H2O的质量为：205.806119.24621.5783.24511.179 = 361.054kgH2O的质量为：50704723.47×0.69361.054 = 8690.248kg酸化反应后溶液的质量为：3075.234723.475070855.250 = 12013.45kg （3-6） 物质的质量分数 该物质的质量 溶液的质量BaCl2的质量分数为：×100% = 19

24、.80%CaCl2的质量分数为：×100% = 6.12%H2O的质量分数为：×100% = 72.34%MgCl2的质量分数为：×100% = 0.95%SrCl2的质量分数为：×100% = 0.24%FeCl3的质量分数为：×100% = 0.56%查得BaCl2溶液的比热容：当浓度为15%时的比热容为：0.8171cal/(g·)；浓度为20%时的比热容为：0.7605cal/(g·)。由下式计算19.80%的BaCl2溶液的比热容： = 解得：c = 0.7628cal/(g·)由热量衡算得到酸化后的温度

25、为66.79，入口温度为25。某温度下的密度计算式为： （3-7）已知温度为20、浓度为19.80%BaCl2溶液的温度系数为0.418，20时BaCl2溶液的密度= 1200.97g/l。 = = 1200.970.418×(2066.79) = 1181.1g/lBaCl2溶液的体积为： = 10171.05L调pH到3，假设调pH所需要的盐酸体积不计，则氢离子的浓度为：0.001mol/l,氢离子的物质的量为：0.001×10171.05 = 10.717mol所以HCl的物质的量也为10.717mol，HCl的质量为：10.717×36.5 = 371.2

26、43g调pH消耗盐酸的量为： = 1197.559g = 1.198kg消耗盐酸的总量为：4723.471.198 = 4724.668kg酸化后BaCl2溶液的总量为：12013.451.198 = 12014.648kg杂质的量为：硫酸钡：50.7kg；酸不溶物：191.308kg；碳酸钡：45.968kg；碳酸钙：13.52kg；碳酸镁：2.055kg；碳酸锶：0.541kg；氧化铁：0.676kg。酸化的物料平衡表如下：表3-7 酸化物料平衡表物料进料 kg/h出料 kg/hBaCO32298.445.968CaCO367613.52MgCO3102.7522.055SrCO327.0

27、40.541BaSO450.750.7Fe2O333.80.676HCl1479.44114.794盐酸4724.67水8632.9498724.376BaCl22378.202CaCl2735.353MgCl2113.883SrCl228.482FeCl367.283CO2855.250总计13222.3913222.393.1.3 中和中和工段将pH调到8，中和的反应方程式为：（1） MgCl2 + 2NaOH = Mg(OH)2 + 2NaCl此方程式中各物质的摩尔质量如表3-8所示：表3-8 方程式中各物质的摩尔质量表名称MgCl2NaOHMg(OH)2NaCl摩尔质量g/mol954

28、05858.5 （3-8） 反应消耗或产生的某物质的质量 反应的氯化镁的质量 反应消耗或产生的某物质的分子量 氯化镁的分子量消耗NaOH的质量为： = 95.902kg生成Mg(OH)2的质量为： = 69.529kg生成NaCl的质量为： = 140.256kg（2）FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 + 3NaCl此方程式中各物质的摩尔质量如表3-9所示：表3-9 方程式中各物质的摩尔质量表名称FeCl3NaOHFe(OH)3NaCl摩尔质量g/mol162.54010758.5 （3-9） 反应消耗或产生的某物质的质量 反应的氯化铁的质量 反应消耗或产生的某物质的分子量 氯化

29、铁的分子量消耗NaOH的质量为： = 49.686kg生成Fe(OH)3的质量为： = 44.303kg生成NaCl的质量为： = 72.666kg反应消耗NaOH的质量为：95.902 + 49.686 = 145.588kg消耗NaOH溶液的质量为：145.588/0.31 = 485.293kg30%NaOH溶液的密度为如下表：表3-10 30%NaOH溶液密度表温度 1015182030密度 g/ml1.33401.32900.32900.32791.3217用试差法求出25时30%NaOH溶液的密度为1.3248g/ml。将调pH 调到3。中和所需NaOH溶液的体积为： = 3363

30、14.077ml中和后溶液的体积为：10171.05 + 336314.077/1000 = 10537.366L调pH后溶液中H+的物质的量为：10537.366×10-8 = 1.054×10-4mol调pH消耗NaOH的物质的量为：10.1711.054×10-4 = 10.171mol调pH消耗NaOH的质量为：10.171×40 = 406.838g调pH消耗NaOH溶液的质量为：406.838/0.3 = 1356.126g总消耗NaOH溶液的量为：485.2931356.126/1000 = 486.649kg中和后溶液总量为：12014.

31、652486.64969.52944.303 = 12387.468kg中和后BaCl2的质量分数为： = 19.20%中和后杂质的量为：硫酸钡：50.7 kg；酸不溶物：191.308kg碳酸钡：45.968kg碳酸钙：13.52kg碳酸镁：2.055kg碳酸锶：0.541kg氧化铁：0.676kg氢氧化铁：44.303kg氢氧化镁：69.529kg列出中和物料平衡表，如下：表3-11 中和物料平衡表物料进料 kg/h出料 kg/hBaCO345.96845.968CaCO313.5213.52MgCO32.0552.055SrCO30.5410.541BaSO450.750.7Fe2O30

32、.6760.676酸不溶物191.308191.308水9065.0299065.437NaCl212.922BaCl22378.2022378.202CaCl2735.353735.353SrCl228.48228.482MgCl2113.883FeCl367.283Fe(OH)344.303Mg(OH)269.529NaOH145.995总计13325.64513325.6453.1.4 过滤过滤损失为0.003，洗水量占滤液体积比为0.1，一洗水量占0.06，二洗水量占0.04。过滤液的质量为：（酸化反应后溶液的质量+调pH消耗盐酸的质量+总消耗NaOH溶液的量-生成Mg(OH)2的质量

33、-生成Fe(OH)3的质量）*（1-过滤损失）= = 12350.306kg氯化钡溶液的密度为：1200.7g/l （3-10） 过滤液的体积 过滤液的质量 氯化钡溶液的密度过滤液的体积为： = 10285.922L一洗水量体积为：L二洗水量的体积为：L则洗水量的体积为：L （3-11） 水的质量 水的密度 水的体积一洗水的质量为：二洗水的质量为：则洗水量为：最终滤液的质量为： 过滤液的质量+一洗水的质量 = 12350.306 + 617.115 = 12967.461kg滤渣为：氯化钡：7.135kg；氯化钙：2.206kg；氯化锶：0.085kg；氯化钠：0.639kg；硫酸钡：50.7

34、kg；酸不溶物：191.308kg；碳酸钡：45.968kg；碳酸钙：13.52kg；碳酸镁：2.055kg；碳酸锶：0.541kg；氧化铁：0.676kg；氢氧化铁：44.303kg；氢氧化镁：69.529kg；水：27.098kg。过滤物料平衡表如下：表3-12 过滤物料平衡表物料进料 kg/h出料 kg/h滤液滤渣二洗水BaCO345.96845.968CaCO313.5213.52MgCO32.0552.055SrCO30.5410.541BaSO450.750.7Fe2O30.6760.676酸不溶物191.308191.308水10094.0299655.39627.196411.

35、437NaCl212.9222122830.639BaCl22378.20223710677.135CaCl2735.353733.1472.206SrCl228.48228.3970.085Fe(OH)344.30344.303Mg(OH)269.52969.529总计13867.58813000.290455.861411.4373.1.5 吸收的质量流量为855.25kg/h，的密度为1.977g/l。HCl的质量流量为1479.44kg/h。气体中HCl的质量流量为14.79kg/h。气体中HCl的摩尔分数为0.02，吸收率为95%，操作温度25，气体流量为19.84kmol/h。吸收

36、剂用量为理论最小用量的2.0倍。设操作条件下的平衡关系可用下式表示，即 （3-13）则进入吸收塔惰性气体的摩尔流量为进塔气体中HCl的组成为：出塔气体中HCl的组成为：进塔洗液中HCl的组成为由平衡关系经画图计算可得：。则，。吸收液组成可根据全塔物料衡算式求出，即3.2 氯化钡酸化工段热量衡算3.2.1 酸化进口温度为25，热损失为0.1加入固体的质量为3380kg，组分如下表：表3-13 毒重石的组分含量表组分BaCO3CaCO3MgCO3SrCO3BaSO4Fe2O3酸不溶物质量 kg2298.4676102.75227.0450.733.8191.308含量 %68.0020.003.0

37、40.801.501.005.66加入盐酸的质量为4724.67kg，质量分数为31%。加入水的质量为5070kg。酸化的反应方程式为：（1）BaCO3 + 2HCl = BaCl2 + H2O + CO2其摩尔生成焓如下表：表3-14 摩尔生成焓数据表名称BaCO3HClBaCl2H2OCO2摩尔生成焓kj/mol -1216.29-92.312-858.557-285.83-393.505 （3-14） 反应生成焓 摩尔生成焓此反应的为： = 136.979kj/mol （3-15） 反应热此反应的反应热为： （2）CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2其摩尔生成

38、焓如下表：表3-15 摩尔生成焓数据表名称CaCO3HClCaCl2H2OCO2摩尔生成焓kj/mol -1206.92-92.312-796-285.83-393.505此反应的为： = 83.791kj/mol反应热为：（3）MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + H2O + CO2其摩尔生成焓如下表：表3-16 摩尔生成焓数据表名称MgCO3HClMgCl2H2OCO2摩尔生成焓kj/mol -1095.8-92.312-641.32-285.83-393.505为： = 40.231kj/mol反应热为：（4）SrCO3 + 2HCl = SrCl2 + H2O + CO2其摩尔

39、生成焓如下表：表3-17 摩尔生成焓数据表名称SrCO3HClSrCl2H2OCO2摩尔生成焓kj/mol -1217.54-92.312-828.43-285.83-393.505为： = 105.601kj/mol反应热为：（5）Fe2O3 + 6HCl = FeCl3 +3 H2O 其摩尔生成焓如下表：表3-18 摩尔生成焓数据表名称Fe2O3HClFeCl3H2O摩尔生成焓kj/mol-824.2-92.312-399.49-285.83为： = 278.398kj/mol反应热为： （3-16）反应产生的热量为： = = 原料的比热容如下表：表3-19 原料的比热容表组分BaCO3C

40、aCO3MgCO3SrCO3BaSO4Fe2O3比热容 j/(g·)0.44690.81880.94680.64670.43390.6491 （3-17） 混合物的比热 质量分数 某物质的比热毒重石的比热容为： = 0.515 j/(g·) （3-18） 毒重石带入的热量 毒重石的比热容 毒重石的质量 温度差毒重石带入的热量为：水的比热容为4.183 j/(g·) （3-19） 水带入的热量 水的比热容 水的质量水带入的热量为： （3-20）原料带入的热量为： （3-21） 出口的总热量 热量损失则出口的总热量为：出口溶液中主要组分的比热容如下表：表3-20 出口

41、溶液主要组分的比热容表组分BaCl2CaCl2MgCl2SrCl2FeCl3H2O比热容 j/(g·)0.42180.6870.75140.50150.59484.183含量 %19.806.120.950.240.5672.34出口溶液的平均比热容为： = = 3.163 j/(g·)温升为：出口温度为66.793.2.2 中和中和的反应方程式为：MgCl2 + 2NaOH = Mg(OH)2 + 2NaCl其摩尔生成焓如下表：表3-21 摩尔生成焓数据表名称MgCl2NaOHMg(OH)2NaCl摩尔生成焓kj/mol-641.32-425.609-924.54-411

42、.153为： = 254.308kj/mol反应热为：由无机盐工业手册查得19.20%氯化钡溶液的比热容为3.22 j/(g·)温升为：第4章 氯化钡酸化工段设备选型4.1 浸取器的选型计算盐酸的密度如下表：表4-1 盐酸密度表质量分数 %28303234密度 g/ml1.1391.1491.1591.169由上表得31%盐酸的密度为：g/ml盐酸的质量为4724.670kg，盐酸的体积为：l=4.094酸化液的体积为10.171 ，则浸取液的体积为：以上是1小时的流量，一班为8小时，4小时出一次产品，则浸取液4小时的体积为：4.1.1 长径比的选择浸取器属于搅拌容罐，搅拌罐的长径比

43、的值如下表：表4-2 几种搅拌罐的值表种类设备内物料类型一般搅拌罐液-固相或液-液相物料1-1.3气-液相物料1-2发酵罐类1.7-2.5选择=1.3来进行计算。4.1.2 装料系数的选择罐体全容积V与罐体的公称容积（即提作时盛装物料的容积）有以下关系： （4-1）设计时应合理地选用装料系数值，尽量提高设备利用率。通常可取0.6-0.85。如果物料在反应过程中要起泡沫或呈沸腾状态，应取低值，约为0.6-0.7；如果物料反应平稳，可取0.8-0.85（物料粘度较大可取大值）。所以选择=0.85。将=24.31带入上式中，得到V=28.6。4.1.3 浸取器直径与高度的计算知道了浸取器的长径比和装

44、料系数之后，还不能直接算出浸取器的直径和高度，因为当浸取器直径不知道时封头的容积就不知道，容器的全容积就不能最后确定。为了便于计算，先忽略封头的容积，认为： (4-2)将V=28.6带入（4-2）得到：选择浸取器的直径为3.0m，高位4.0m材，料为碳钢，型号为JS500，各项技术参数如下表：表4-3 JS500各项参数表参数进料容量 L出料容量 L生产率骨料最大粒径 mm主轴转速 r/min总功率 kw整机质量 kgJS5008005002560352541004.2 酸化罐的选型计算酸化液的体积为10.171，4小时的体积为。长径比选择1.3,装料系数选择0.6，则罐体全体积为：。由式（4

45、-2）得：酸化罐的直径为4.0m，高5.0m，材料为碳钢，内衬耐酸陶瓷层。型号为JS500，其技术参数见表4.3。4.3 中和器的选型计算中和液的体积为10.537，4小时的体积为。长径比选择1.3，装料系数选择0.6，则罐体全体积为：由式（4-2）得：中和器的直径为4.0m，高5.0m，材料为碳钢，内衬耐碱玻璃钢层。型号为JS500，其技术参数见表4.3。4.4 过滤机的选型计算过滤体积，过滤常数为0.28，单位过滤面积上的当量滤液体积，滤饼密度为1500kg/，过滤时间为0.5h。恒压过滤方程式为： （4-3）将、K、带入上式解得q = 0.358m。过滤面积为：按照过滤面积选择40的过滤

46、机，其型号为BMYJ40/810-UK-1，其技术参数如下表：表4-4 BMYJ40/810-UK-1的技术参数表过滤面积 40滤室总容积 L640滤框尺寸 mm810×810滤板厚度 mm30滤饼厚度 mm32过滤机尺寸（长×宽×高）mm4806×1276×1270电机功率 kw1.5过滤压力Mpa0.6整机质量 kg27904.5 其他设备的选型计算4.5.1 计量螺旋的选型由于毒重石是粉末状，所以适合用LJ型螺旋机进行输送，LJ型螺旋机一直被广泛用于国民经济各部门，如建材、冶金、化工、电力、煤炭、机械、轻工、粮食及食品行业，适宜输送粉状、

47、颗粒状、小块状物料。LJ系列螺旋输送机的主要特点：1、 承载能力大、安全可靠。2、 适应性强、安装维修方便、寿命长。3、 整机体积小、转速高、确保快速均匀输送。4、 密封性好、采用无缝钢管制作，端部采用法兰互相连接性一体，刚性好。需要加料量为3.38t/h，固选择生产能力为5t/h的LJ200型螺旋输送机，其技术参数如下表：表4-5 LJ200型螺旋输送机技术参数表型号减速机型号主轴转速r/min螺旋直径 mm螺距 mm生产能力 t/h重量Kg长 mm宽mm高 mmLJ200XWD1.5-4-3541200160526615004364204.5.2 原料加料斗的选型根据加料量选择DZL-40

48、的震动加料斗，其技术参数如下表：表4-6 DZL-40震动加料斗的技术参数表型号排料能力仓容电机型号电压V功率 kw振幅 mm激振力 kg重量Kg料度t/hDZL-40<50402-10YZD-1.5-23800.151-21501004.5.3 斗式提升机的选型该斗式提升机提升的是毒重石粉，所以选用TH系列，TH系列斗式提升机是一种常用的提升设备，该系列斗式提升机采用锻造环链作为传动部分，具有很强的机械强度，主要用于提升机粉体和小颗粒及小块状物料，区别于TD系列斗式提升机，其提升量更大、运转效率更高。其常用于较大比重的物料的提升。根据输送量选择TH315型号的提升机，其技术参数如下表：表4-7 TH315型斗式提升机的技术参数表型号斗速 M/S输送量：浅斗/深斗输送高度 m输送角度TH3151.435/59<4090°4.5.4 沉降槽的选型进入沉降槽的溶液与中和器的溶液几乎相等，同时沉降槽也属于搅拌类容器，所以沉降槽的型号与中和器的型号选择一样，材料选择碳钢。4.5.5 泵的选型由于输送的都是带有固体颗粒的料浆，所以选择