大气污染课设设计说明书

1、编号：0502010132大气污染控制工程”课程设计题目亚镂法净化含SO2气体工艺的中和、结晶、分离工段设计院（系）化学与环境工程学院专业 环境工程班级环境0 5 1学生姓名卢 珊成 绩2009年1月一、总论以车间为单位，对亚俊法净化含 SO气体工艺之中和、 结晶、分离的间歇操作工段进 行工艺设计，设计深度以初步设计阶段考虑，设计内容为工艺部分，不含辅助设施和公 用工程部分。本工艺用亚俊法净化含SQ气体，吸收液吸收 SO后得到亚硫酸氢钱溶液，该溶液用碳酸氢钱进行中和、结晶、分离后得到亚硫酸钱固体产品，分离母液返回吸收 系统。吸收过程为连续操作；中和、结晶、分离过程为间歇操作(4小日1次)。设计

2、生产能力为300kg/h亚硫酸俊(年生产 328天计)。、设计依据.主反应式：NHHCO ( s) + NH 4HSO ( l ) 一 (NH)2SO ( l) + H 2O (l ) + CO 2 T.亚硫酸氢钱溶液:比重，kg/l1.3476组成，g/lNHHSO(NH) 2SO(NH) 2SOH2O61387128519.6.分离母液:比重，kg/l1.250组成，g/lNHHSO(NH) 2SQ(NH) 2SQH2O87.3299.0146.3717.4.亚硫酸俊产品:组成，w%(NH) 2SO?H2O(NH) 2SQH2O87.054.458.50.碳酸氢俊组成:组成，w%NHHCO

3、H2O95.05.0.根据生产实践数据，中和、结晶、分离系统在-10 C进行时，各物料间有如下规律:G福t/G产品=1.96 (重量比)；G母液/G产品=1.277 (重量比).研究单位提供的热化学数据如下：(1)亚硫酸氢钱溶液温度：29C;碳酸氢钱温度：20 Co(2)比热数据：比热cal/g C亚硫酸氢钱溶液(l)分离母液(l)产品亚俊(s)碳酸氢钱CO (g)0.5000.5700.2980.3900.205(3)生成热数据:生成热cal/molNHHSO (l)(NH4)2SO (l)NHHCO (s)(NH4) 2SO (l)H2O (l)CO (g)1792002087002053

4、002795006852097800(4)结晶热数据：(NH4) 2SO (l) + H2O 一 (NH4) 2SQ?hbO (s) + 4130 cal/mol(NH4) 2SO (l) 一 (NH 4) 2SO (s) + 2.6 cal/mol三、工艺方案的选择和确定氨-亚硫酸俊法净化烟气中的 SO工艺是以氨吸收 SO,并将吸收后的母液加工成产品 亚硫酸钱。烟气脱硫的副产品亚俊可代替烧碱用于制浆造纸，既可解决烧碱来源紧张问 题，又使造纸工业长期感到“头痛”的有害废液(黑液)变成肥料。该法流程简单，且气氨、氨水和固体碳酸氢钱均可作为氨源。既可生产液体亚俊，又可以制取固体亚俊。国 内中小硫酸

5、厂多采用此流程。四、生产流程叙述按流程图的顺序：(1)流程位号101-NH4HSO液体储存槽：NHHSO液体由吸收工段导入，存储量为18批，储存槽为圆柱形，长径比为1:1。(2)流程位号102-离心泵。(3)流程位号103-挂式高位计量槽：为进入反应器中的NHHSO液体定量，计量量为 1批，计量槽为圆柱形，长径比为1:1,内有换热管，传热剂为冷却水。(4)流程位号104-NH4HCO固体储存槽：储存 NHHCO固体反应物，存储量为18批，储存槽为圆柱形，长径比为 1:1,圆柱形下部接 锥斗，与振动料斗相接。(5)流程位号105-振动给料机：为进入反应器中的NHHCO固体定量，Z料量为 1批。

6、TOC o 1-5 h z (6)流程位号106-搅拌釜式反应器：反应物NHHSO液体和NHHCO固体的反应场所，反 应量为1批，反应器为圆柱形，长径比为1:1,其外壁有保温层，以保证反应器内温度为-10 C。(7)流程位号107-卧式活塞推料离心机：分离产物( NH) 2SO与母液，其中产品直接送 至包装。(8)流程位号108-分离母液回收槽：收集分离母液并返回吸收工段，收集量为18批，回收槽为圆柱形，长径比为1:1。(9)流程位号109-离心泵。五、物料衡算与能量衡算(一)物料衡算1.物料衡算示意图：固体碳锤中和反应产生的比硫酸氢块溶液中和，结晶，分离系统分离母液产品亚锭.化学方程式：NH

7、HCO ( s) + NH 4HSO ( l ) 一 ( NH) 2SQ ( l) + H 2O ( l ) + CO 2 T.确定计算项目：x-亚硫酸氢钱溶液用量，kg; y-碳酸氢钱原料用量，kg; z-母液产量，kg; w-二氧化碳产量，kg。.基础数据：如设计依据。.选择计算基准：以 300kg亚硫酸俊产品为计算基准。.计算：x=1.96 X 300=588kg ; Vx=588/1.3476=436.33Lz=1.277 X 300=383.1kg ; Vz=383.1/1.250=306.48L(3)反应掉的亚硫酸氢钱溶液质量=613Vx-87.3Vz=240.67kgy=240.

8、67 X 79/(99 X 95.0%)=202.2kg(4) w=240.67X44/99=107kg7.整理校核：校核：反应生成水：240.67 X18/99=43.76kg 。进水：436.33 X 519.6 X 10-3+202.2 X 5.0%=236.83kg。出水：306.48 X 717.4 X 10-3+300X 8.5%+300X 87.05% X 18/134=280.45kg 。 反应生成水+进水=出水进料出料kg/hkg/批kg/hkg/批溶液588.02352.0母液383.11532.4碳钱202.2808.8产品3001200一一一CO107428合计790.

9、23160.8合计788.13152.4整理:8.物料流程图:固体碳铿观之2 kg中和反应产生的硫酸氢锂溶液ESS, Ok*h if |CO2107ks/%中加，结晶、分离母液分离系统 儆1叶晶况镣300 kg h(二)能量衡算1.热量衡算示意图:产品LOP,R .母液,“o”c，5 ,CQ2,-1OC09热损失&1介溶液,29C,Qi 碳按NOT:,。? 甑锂结晶,Q* 硫铿绪品，0主区应,05 氧化热发62.基础数据：如设计依据。3.选择计算基准：(1)物料基准：以小时量物料为基准。进料出料kg/hkg/h溶液588.0母液383.1碳钱202.2产品300一一CO107合计790.2合计

10、788.1(2)温度基准：以 0c为基准。4.热量计算：(1)溶液，29C： Q1=588.0X0.5 X 29=8526kcal(2)碳镂，20 C： Q2=202.2X0.39 X 20=1577.2kcal(3)亚俊结晶：Q3=300X 0.8705/134 X 4130=8048.9kcal(4)硫钱结晶：Q4=300X 0.0445/132 X 2.6=0.263kcal(5)主反应热：Qr=208700+68520+97800-179200-205300=-9480kcalQ5=202.2 X 0.95/79 X (-9480)=-23050.8kcal(6)氧化热：n= (300

11、X 0.0445-588/1.3476 X 0.128+383.1/1.250 X 0.1463 ) /132=0.0177kmolQ6=0.0177 X (279500-208700)=1253.2kcal(7)产品，-10 C： Q7=300X 0.298 X (-10)=-894kcal(8)母液，-10 C： Q8=383.1 X 0.57 X (-10)=-2183.7kcal(9) CO, -10 C： Q9=107.0X 0.205 X (-10)=-219.4kcal(10)热损失：Q10=-23050.8 x 0.03=-691.5kcal热量衡算数据:带入热量(kcal/h

12、 )带出热量(kcal/h )溶液Q18526产品Q7-894碳钱Q21577.2母液Q8-2183.7亚俊结晶Q38048.9COQ9-219.4硫钱结晶Q40.263热损失Q10-691.5主反应热Q5-23050.8氧化热Q61253.2换热量343.4合计-3645.2合计-3988.6传热剂的选择:换热温度 t=343.4/(0.5 X 588)=1.2 C, 可选用冷却水作为传热齐ij。溶液,29 dbe,的26碳按NO5仃.2亚锤结晶，804S,9硫钱结晶.5 263主反应，-23050. 8氧 ft 热，1253.2*中产结晶分离 系统*单位:kcal/h-io。产晶, .-1

13、OC,母液， .-io。co” 效损失，-894-218G. 7-219.4-691. 5.热量衡算关系图：换赳，343.4六、设备的设计计算和选型按流程图的顺序：(1)流程位号101-NhkHSO液体储存槽：储存量18批，长径比为1: 1的圆柱形，装料系数为0.9。V=436.33 X 4X 18X 10-3/0.9=34.91m 3d3=4X 34.91/3.14=44.47m 3d=h=3.5m(2)流程位号102-离心泵：80DX-24型，功率15kW(3)流程位号103-挂式高位计量槽：计量量为1批，长径比为1: 1的圆柱形。V=436.33 X 4X 10-3=1.75m3d3=4

14、X 1.75/3.14=2.23m 3d=h=1.3m高位计量槽内的换热管：换热温度：t=343.4/(0.5 X 588)=1.2 C设冷水由 20c 22C,溶液由 29c 27.8 C。则 tm= (9-5.8 ) /ln(9/5.8)=7.28设蛇管式冷却器总传热系数K=400kcal/(m 2hC),选择规格为。25X2.5的换热管。换热面积：A=Q/(KAtm)=343.4/(400 X7.28)=0.12m 2管长：L=A/兀 d=0.12/(3.14 X20X10-3)=2m1300(4)流程位号104-NhkHCO固体储存槽：储存量为18批，长径比为1: 1的圆柱形，下接锥斗

15、，装料系数为碳钱的比重为1.57kg/L 。V=202.2/1.57 X4X 18X 10-3/0.8=11.60m 3d3=4X 11.60/3.14=14.78m 3d=h=2.5m0.8 。(5)流程位号105-振动给料机：给料量为1批。M=202.2X4=808.8kg选才i GZ1型电磁振动给料机(785 X 376 X 545 )。(6)流程位号106-搅拌釜式反应器：反应量为1批，长径比为1: 1的圆柱形。令设备的备用系数为V=436.33 X4X 1.2 X 10-3/0.8=2.62m 3d3=4X 2.62/3.14=3.34m 3d=h=1.5m1.2 ,装料系数为0.8

16、 。150。，二, 面(7)流程位号107-卧式活塞推料离心机：由产量300kg/h ,选择 WH-800型卧式活塞推料离心机 (2270X 1660X 1400)。(8)流程位号108-分离母液回收槽：收集量为18批，长径比为1: 1的圆柱形，装料系数为 0.9。V=306.48 X 4X 18X 10-3/0.9=24.52m 3d3=4X24.52/3.14=31.24m 3d=h=3.1m3100(9)流程位号109-离心泵：80DX-24型，功率15kW七、生产控制分析控制水平：手动自动二者兼备。主要控制点和控制方法：序号控制地点控制项目控制方法控制指标备注1吸收工段与101之间流里

17、 自动18批流量之内P 101附带液位计2吸收工段与101之间温度手动29 C3101与102之间压力自动与泵指标相符4102与103之间压力自动与泵指标相符5103流里手动0.6L/h103附带液位计6103温度手动20 C7103与106之间温度手动29 C8104温度手动20 C9106温度手动-10 C10108流里1自动18批流量之内1 108附带液位计11108与109之间压力自动与泵指标相符12109之后压力自动与泵指标相符13109之后流里自动1批流量之内返回吸收工段八、原材料与动力消耗序 号名称规格单位消耗定额元/t消耗量备注每小时/元每年/千兀1亚硫酸氢钱溶液588.0kg

18、/h460270.482129.2按年2固体碳钱202.2kg/h650131.431034.6生产3分离母液383.1kg/h350134.0851055.53284固体亚硫酸钱300kg/6令7九、布置说明本厂房采用室内布置，共设两层。为了满足工艺流程顺序，保证水平和垂直方向上 的连续性，将亚硫酸氢俊液体储存槽、卧式活塞推料离心机、分离母液回收槽置于一楼, 且使其轴线重合以减少管道的长度；将挂式高位计量槽、釜式反应器、碳俊固体储存槽 及电磁振动给料机置于二楼，且将碳钱固体储存槽及给料机安装在反应器上方，以满足 流程需要。同时，一楼的液体储存槽与二楼的高位计量槽上下

19、相对应，一楼的离心机与 二楼的釜式反应器上下相对应。其中，高位计量槽、釜式反应器及固体储存槽需要支架 支撑。另外，一楼还设置了办公更衣室、化验控制室及储存配电室等必需的生产辅助设 施。十、定员序 号部 门生产人员辅助人员技术人员备 注人数职责人数职责人数职责1生技2控制流程1维修设备1化验物料共4人2供销1购买原料1包装产品一一共2人3管理1管理厂区一一一一共1人4监督1监督执行一一一一共1人十一、投资概算1.设备原价： 已知数据：主要设备价格（干兀）名称价格容器内衬环氧玻璃钢310m2.5/m 3-容积310m4.5/m 3-容积内衬不锈钢（中和反应器）5.5/m 3-容积耐腐蚀塑料泵（带电

20、机）H0kw2.510kw1.6离心机（带辅助设备）150.0搅拌器（带电机）1.8换热铝管2,一 . 一一0.6/m -换热面积螺旋输送机2.6振动料斗6.0电葫芦（带全套控制及电机）10.0（1）亚硫酸氢俊液体储存槽：2.5 X 34.91=87.275千元（2）换热管：0.6 X0.12=0.072 千元（3）高位计量槽：4.5 X 1.75=7.875 千元（4）碳俊固体储存槽：2.5 X 11.60=29千元（5）振动给料机：6.0千元(6)釜式反应器及搅拌器：5.5 X 2.62+1.8=16.21千元(7)卧式离心机：150.0千元(8)分离母液回收槽：2.5 X 24.52=6

21、1.3千元(9)离心泵：1.6 X 2=3.2千元，设备原价=360.93千元.设备工程费：(1)设备运杂费：取设备原价的4%即14.44千元。(2)安装费：取设备原价的4%即14.44千元。，设备工程费=设备原价+设备运杂费+安装费=389.81千元.总工程投资：总工程投资包括建筑工程费(15.55%),安装工程费(16.21%),设备工程费为(68.24%)。(1)总工程投资=389.81/68.24%=571.23 千元(2)建筑工程费=571.23 X 15.55%=88.83 千元(3)安装工程费=571.23 X 16.21%=92.60 千元总概算表工程费用名称概算价值/千兀设备原价设备运杂费安装费合计设备工程费360.9314.4414.44389.81建筑工程费88.83安装工程费92.60总工程投资571.23十二、成本计算 已知数据：名称价格工业用水5.6元/吨工业用电0.75元/度固体碳钱650元/吨固体亚硫酸俊1520元/吨亚硫酸氢钱溶液460元/吨分离母液350元/吨产品包装袋(塑料，一次性使用，包装量25kg)3.0元/只.原材料费：(1)固体碳钱：650元/吨(2)亚硫酸氢钱溶液：46