年产1万吨硫酸铝车间工艺设计

47/47摘要我国硫酸铝的生产现状，年产量万吨以上的企业已达29个，3000t至10000t的企业达85个。全国硫酸铝生产能力已达115万t，产量突破95万t，仅次于美国和日本，而居世界第三位[1]；硫酸铝生产中存在的问题是，设计不合理，设备不配套，产量质量都无法达到初衷要求以及部分生产厂家规模较小，经济效益差导致产品积压严峻、投资无法收回，使部分企业背上沉重的经济包袱；生产工艺要紧有铝灰、铝渣法、活性氢氧化铝法、铝矾土常压法、煤矸石加压法等，对各个工艺的优缺点进行对比，发觉以高岭土为原料生产硫酸铝，具有原料成本低，产量高，产品质量好，过程易操纵等优点，制备过程中产生的废渣可作为高活性的高硅材料，也可作为优良的涂料及板材制品填料，从而实现了综合利用和无废渣排放，具有积极的环保意义；采纳高岭土为原料生产硫酸铝，符合设计的目的和指导思想。高岭土生产硫酸铝，使高岭土通过预处理过程，排除高岭土中的粗石英砂、杂质，用于生产水泥玻璃，得到高岭土精矿，通过煅烧活化，粉碎，过筛送致生产车间，与55%的硫酸容易混合送至反应釜，通过反应的酸浸，沉降，分离和中和处理，得到合格的硫酸铝容易，送至浓缩结晶槽中，进行浓缩结晶，并通过成品粉碎机将硫酸铝晶体粉碎，包装。关键词：硫酸铝；现状；生产工艺；高岭土AbstractTheplantshaving10,000tonsofannualoutputofaluminumsulfateinChinahavbeingupto29,andtheplantshaving3000tto10000t,beingupto85.Thealuminumsulfateproductioncapacityhasreached1.15milliont,yieldbreakthroughs950,000t,aftertheUnitedStatesandJapan,thethirdintheworldlive;Aluminumsulfateproductionintheproblemisthattheunreasonabledesign,equipmentisnotsupporting,yieldandqualityareunabletomeetitsmindandrequestedsomesmallermanufacturers,leadingtopooreconomicreturnsseriousbacklogofproducts,investmentisnotpossible,sothatsomeenterprisesbackheavyTheeconomicburdenofproductionofamajorAlGrey,AlJardine,ofaluminumhydroxide,bauxiteatmosphericpressure,suchascoalganguecompressionmethod,alloftheadvantagesanddisadvantagescomparedtothatofrawmaterialsfortheproductionofkaolinAluminumsulfate,alow-costrawmaterials,highyield,goodqualityproducts,process-controladvantages,inthecourseofpreparationofthehigh-activitywasteresiduecanbeusedasthehigh-siliconmaterial,butalsoasafineofpaintandsheetmetalproductsfill,soastoachieveacomprehensiveUseandnowasteresidueemissions,haveapositiveenvironmentalsignificanceofrawmaterialsusedfortheproductionofkaolinaluminumsulfate,withthedesignofpurposeandguidingideology.Kaolinproductionofaluminumsulfate,kaolinAfterpretreatmentprocess,ruleoutthepossibilityofkaolinintheroughquartzsand,impurities,theglassusedintheproductionofcement,byKaolinconcentrate,aftercalcinationactivated,crushing,screeningsenttotheproductionworkshop,with55percentofthesulfuricacidMixedeasilysenttothereactor,thereactionofacidleaching,settlement,andintheseparationandprocessingofaluminumsulfatebequalifiedeasily,andsenttoconcentrationcrystallizationtank,concentratedfruitandrefinedthroughthegrinderwillcrushaluminumsulfatecrystals,Packaging.

Keywords：aluminum

sulfate；thepresentsituation；ProductionProcess；kaolin前言硫酸铝化学名（Aluminiumsulfate）Al2(SO4)3，无色单斜结晶，在空气中长期存放易吸潮结块。易溶于水，水溶液显酸性，难溶于醇，是无机盐差不多品种之一，应用十分广泛。加热至770度是开始分解为氧化铝、三氧化铝、二氧化铝、二氧化硫和水蒸气。水解后生成氢氧化铝。工业品为白色或灰白色粉立状晶体。要紧用于净水与造纸[2]。在造纸工业中可作纸的填料和处理造纸工业废水。在净水方面，作为都市用水和废水处理的絮凝剂，能够除去水中的磷酸盐、锌、铬等杂质，以及除菌、操纵水的颜色和气味。硫酸铝还能够用来生产其他铝盐、硫酸铝衍生物，无机高分子絮凝剂及铵明矾、钾明矾等。1.物料衡算1.1工艺流程框图（3）过滤采纳板式过滤机，将硫酸铝溶液于其他固体杂质分离。（4）浓缩结晶硫酸铝通过浓缩蒸发掉多余水分，从而结晶得到相应的结晶水硫酸铝最终产品。1.2预处理：粗高岭土矿先通过破裂，研磨，等一系列处理过程，使其变成颗粒粉末状，方便反应，节约耗能，然后通过水洗筛分的过程，除去原料中的杂质，从而得到高岭土精矿，高岭土精矿再通过焙烧活化的过程。使内部杂质再度去除，最后将其粉碎，过筛送进生产车间。图3硫酸铝粗高岭土矿预处理方块图1.3

设计生产能力年产硫酸铝

10000吨年生产日

300天日产硫酸铝

每小时生产

产品质量：Al2(SO4)3含量54.31%浓缩后要求硫酸铝浓度达到54.31%每次生产硫酸铝中Al2(SO4)3的含量是：4.17×54.31%=2.27吨。Al2O3溶出率89.4%依照反应式:Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O每次投入的Al2O3的含量是：原高岭土投入量为：分子量：H2SO4

98H2O18Al2O3102Al2(SO4)33421.4各工序的物料衡算1.4.1高岭土煅烧（起到活化作用） 高岭土煅烧过程的反应方程式： Al2O3·2SiO2·2H2O→Al2O3+2SiO2+2H2O↑ 煅烧过程的目的是为了活化，通过煅烧使高岭土的氧铝八面体中的OH脱去，使铝的配位数由6变成5或者4，同时使得原有有序结构的高岭土变成无序结构的高岭土，获得活性。从热力学角度来讲，温度是决定反应能否进行的关键因数，因此活化的关键是操纵煅烧温度，温度过高会使高岭土石化，使其活性大大降低甚至消逝；温度过低，不能脱水或脱水太少，从而高岭土没有活性或者活性太低，达不到目的。

（1）流程示意图（2）反应式Al2O3·2SiO2·2H2O→Al2O3+2SiO2+2H2O↑（3）计算过程流股1是未活化的高岭土矿表3．原料组成表成分含量(%)成分含量成分含量(%)Al2O339.50TiO21.60S0.21SiO243.02Fe2O30.90C0.21CaO0.24MgO0.35焙烧损失13.97Al2O3：1.99×39.50%=0.7580吨SiO2：1.99×43.05%=0.8300吨TiO2：1.99×1.60%=0.0307吨其他杂质含量：1.99×1,91%=0.0367吨焙烧损失：1.99×13.97%=0.2682吨流股2是活化后的高岭土矿Al2O3：39.50%×13.97%+39.50%=45.01%SiO2：43.02%×13.97%+43.05%=49.03%TiO2：1.60%×13.97%+1.60%=1.82%其他杂质：4.14%表4．焙烧段物料衡算表1.4.2酸浸段：加酸分解 高岭土加酸分解过程的反应方程式： Al2O3·2SiO2·2H2O+3H2SO4+13H2O→Al2(SO4)3·18H2O+2SiO2分解反应是关键点，为使反应加快，分解完全，必须加入过量的硫酸来反应，铝的溶出率是其反应是否完全的要紧标志，也是提高产品质量、降低生产成本的关键。（1）流程示意图（2）反应式Al2O3·2SiO2·2H2O+3H2SO4+13H2O→Al2(SO4)3·18H2O+2SiO2（3）计算过程设转化率为96%①流股1为高岭土中的氧化铝F(Al2O3)=6.91Kmol/h=0.705吨②流股2为硫酸F(H2SO4)=20.74Kmol/h=2.03吨③流股3为硫酸铝F(Al2(SO4)3)=6.91×96%=6.637Kmol/h流股4为水F(H2O)=19.91Kmol/h=0.36吨使2.03吨的98%硫酸稀释成为55%硫酸的用水量1.63吨表5

酸解段物料衡算表入料组成(%)质量(吨)出料含量(%)质量(吨)浓硫酸982.03硫酸铝1002.27高岭土39.501.99水1001.99水1001.63杂质1000.9合计5.65合计5.16表6

不同百分比浓度硫酸铝溶液在25℃下密度[15]

密度(×103kg/m3)百分比浓度(%)密度(×103kg/m3)百分比浓度(%)1.1062101.1293121.1529141.1770161.2017181.2272201.2534221.2803241.3079261.3204281.4.3加热浓缩段：浓缩结晶硫酸铝通过浓缩蒸发掉多余水分，从而结晶得到相应的结晶水硫酸铝最终产品。（1）流程示意图（2）计算过程流股1为未浓缩的硫酸铝和水Al2(SO4)3：2.27吨通过饱和溶液得出现在需要H2O：11.5吨流股2为浓缩后的硫酸铝和水①Al2(SO4)3：4.17吨浓缩后要求硫酸铝浓度为54.31%，则浓缩前料液浓度为：②可求得浓缩过程需蒸发掉的水量为:W=F(1－X0/X1)W

水蒸发量,

吨F

料液加入量,

吨X0料液初始浓度X1

完成液浓度W=F(1－X0/X1)=13.77（1﹣）=13.77×0.687=9.46吨表7

浓缩段物料衡算表入料组成(%)质量(吨)出料含量(%)质量(吨)硫酸铝1002.27硫酸铝（成品）>54.31%4.17水10011.5水（蒸发）1009.46合计13.77合计13.632.能量衡算[16]

2.1计算依据由公式：D（Hs－

hs）+

Fh0=

Lh

+

WH

+

QD

加热蒸汽消耗量，

㎏/h

Hs

加热蒸汽的焓,

kJ/㎏F

料液的进料量,

㎏/hh0

料液的焓，

kJ/㎏L

完成液流量，

㎏/h

h

完成液的焓，

kJ/㎏W

水分蒸发量，

㎏/hH

二次蒸汽（温度为t的过热蒸汽）的焓，

kJ/㎏hs

加热器中冷凝水的焓，

kJ/㎏Q

热损失，

kJ/h本生产工艺每1小时为一个间歇，因此以下计算以1小时记2.1吸热:蒸发水汲取热量：查得115℃蒸汽的焓H=2702.5kJ/kg，水蒸发量为9.46吨Q=9.46×103×2702.5=25565.65×103kJ求得在浓缩过程中。蒸发水汲取的热量为25565.65×103kJ。Al2(SO4)3溶液汲取得热量：Al2(SO4)3溶液的热容按硫酸铝与水的质量百分比计算，得：C=C硫酸铝×54.31%+C水×(1－54.31%)

=259.14×54.318%+75.295×(1－54.31%)

=175.16

J/mol

=923.6J/㎏

=0.9236KJ/㎏Al2(SO4)3溶液温度为115℃，质量为4.17吨。由公式h

=

CtQ=MCt=4.17×103×0.9236×115

=442.91×103kJ求得Al2(SO4)3溶液的吸热量为442.91×103kJ。设在蒸发过程中，热量损失为总热量的3%，得：Q损=(Q水+Q完成液)×3%

=(25565.65×103+442.91×103)×3%=780.26×103kJ在反应釜中。蒸发水吸热25565.65×103kJ，Al2(SO4)3溶液吸热量442.91×103kJ，热量损失780.26×103kJ。2.2放热:料液带入的热量：料液的热容以水与硫酸铝的质量百分比计算由公式h0=

C0t0得：C0=C水×83%+C硫酸铝×17%=75.295×83%+259.14×17%

=106.5J/mol=1457.31J/kg=1.45731kJ/kg由于料液温度为25℃Q=MC0t=13.77×103×25×1.45731=501.68×103kJ加热蒸汽释放的热量:采纳4.0Kgf/cm2蒸汽加热，求得：汽化热即Hs－

hs为2139.87kJ/Kg12.2×103×2139.87=26287.14×103kJ将以上计算结果汇总在表8

中。表8

热量衡算表入料吸热(×103kJ)

出料放热(×103kJ)蒸发水25565.65加热蒸汽26287.14Al2(SO4)3溶液442.91料液501.68损失780.26合计26788.82合计26788.823.设备技术参数计算与选型3.1反应釜反应设备在化工、医药、食品、染料、生化等工业生产中被广泛应用。尤其是化工工艺过程的各种化学变化，是以参加反应物质的充分混合为前提，关于加热、冷却、和液体萃取以及气体汲取等物理变化过程均需要采纳搅拌才能得到好的效果，并可为客户设计，加工外盘管反应锅。对反应釜来讲,差不多物料为液相,加入物料为固相,要保证固液物料充分均匀混合,搅拌形式必须满足传质要求,搅拌器要具有合适的剪切、循环比。因搅拌器的混合性能与桨叶的排出性能、剪切性能有关,排出性能高能够造成液体的快速循环流淌,而剪切性能高又能造成液体强烈的湍流扩散,这些差不多上混合过程所需要的。搅拌器反应罐就具有合适的剪切、循环比特性好,能满足过程搅拌的需要。搅拌式反应釜：硫酸浸取高岭土中氧化铝的反应可表示为：Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O为方便起见，以下用A表示H2SO4，用B表示Al2O3。酸浸连续搅拌反应釜，如上图所示。硫酸浸取高岭土中氧化铝的反应是典型的液固反应，物料在反应过程中的体积差不多不变。由于搅拌速度较大，反应物料在反应器内的流淌状况可视为呈全混流，在定态时，在等温等容条件下对整个反应器作A的物料衡算：VR (1)t(2)VR，反应器容积，L；Q0，物料体积流量，L/s；CA0，A的初始浓度，mol/L；XAf，A的最终反应率；rAf，按A出口浓度计算的反应速率，mol/(L/s)；t，物料在反应器内的平均反应时刻，s硫酸浸取高岭土中氧化铝的反应速率为：rA=kCA0.5=k(CA0－CA0XAf)0.5即rA=k[CA0(1－XAf)]0.5 (3)rA，反应速率，mol/(L·s)；k，反应速率常数，(mol/L)0.5/s；CA，A的浓度，mol/L。将式(3)代入式(2)得：t=CA00.5XAf／[k(1-XAf)0.5] (4)反应速率常数和温度的关系为：k=k0exp(-EA/RgT)=2.03×109exp(-61450/RgT)=2.03×109exp(-7394.7/T) (5)k0，频率因子，(mol/L)0.5/s；EA，反应活化能，J/mol；Rg，气体常数，8.31〔J/mol·K〕；T，反应温度，K。将式(5)代入式(4)得：CA00.5XAf/(1-XAf)0.5=2.03×109exp(-7394.7/T)·t (6)当A和B按化学计量关系配料时，氧化铝浸出率XB和XAf相等，将XB代入式(6)得：CA00.5XB/(1-XB)0.5=2.03×109exp(-7394.7/T)·t (7)式(7)是反应器容积计算的基础公式，其中有CA0、XB、T和t，4个操作参数，其大小决定反应器的容积。一般讲来，在满足工艺要求的CA0和XB时，通过式(7)计算平均反应时刻和反应温度的关系，然后综合考虑设备投资和操作费用，选择适宜的反应温度和平均反应时刻，再计算反应器容积。反应器容积按下式计算：VR (8)Q0=QA+QB (9)式中：QA和QB，分不为硫酸和高岭土的体积流量。QA=6WαXB/(MBCA0) (10)式中：W，单位时刻处理的高岭土质量；α，高岭土内氧化铝的质量分数；MB，氧化铝分子量。QB=W/ρ (11)式中ρ：高岭土密度。每8h处理高岭土51吨，高岭土中Al2O3占39.50%，培烧后为45.91%。反应温度115℃，溶出率89.1%。由(9)、(10)、(11)得：Q0=QA+QB=129.2m3VR=16.15m3设装填系数为75%，则反应器计算体积为：V=VR/0.75=21.533m3≈22m3由计算得反应器体积为22m3，反应器H/Di=1.3，平均搅拌功率取1.32Hp/m3=735.499W[13]反应釜的高度与底面直径关系： H=1.3Di 底面直径：反应釜高：H=1.3Di=2.8×1.3=3.64m设计温度：115℃+20℃＝135设计压力：反应釜内溶液最高为反应釜高的75%，Al2O3密度1.20g/cm3，则工作压力： 设计压力为工作压力的110%，则设计压力为：Pc=1.1PT=1.1×4.28MPa=4.71设备选材：16MnR低碳钢厚度计算：Pc=4.71MPa，T=135℃，Di=2800mm，[δt]=157MPa，φ=1.0(双面焊对接，100%探伤)，腐蚀裕量C2=2mmSd=44.64，则负偏差C1=1.2mmSd+C1=45.84mm 圆整后取46mm水压校验：依照有：由此得：，其强度满足要求。表9反应釜的要紧技术特性序号名称指标1工作压力MPa4.712工作温度℃1153物料名称稀硫酸，高岭土4全容积M3225搅拌速度r/min62.56平均搅拌功率W735.499由于釜内介质的强腐蚀性,要求对釜体及釜盖内表面进行搪铅处理(铅层厚6—8)并衬耐酸瓷板二层。考虑到搪铅工艺的实施和搪铅时的铅中毒，釜体和釜盖须采纳法兰连接。此外，还考虑到釜内介质的反应速度难以操纵以及介质的强腐蚀性。设备不宜采纳安全阀作超压泄放装置，故设置了一泄放口径为200mm的爆破片（厚3mm的铅制平板型爆破片内衬厚2mm的耐酸橡胶板）作为设备的超压泄放装置。3.2颚式破裂机3.2.1简摆颚式破裂机工作原理：动颚悬挂在心轴上，可作左右摆动，偏心轴旋转时，连杆做上下往复运动。带动两块推力板也做往复运动，从而推动动颚做左右往复运动，实现破裂和卸料。此种破裂机采纳曲柄双连杆机构，尽管动颚上受有专门大的破裂反力，而其偏心轴和连杆却受力不大，因此工业上多制成大型机和中型机，用来破裂坚硬的物料。此外，这种破裂机工作时，动颚上每点的运动轨迹差不多上以心轴为中心的圆弧，圆弧半径等于该点至轴心的距离，上端圆弧小，下端圆弧大，破裂效率较低，其破裂比i一般为3-6.由于运动轨迹简单，故称简单摆动颚式破裂机。简摆颚式破裂机结构紧凑简单，偏心轴等传动件受力较小；由于动颚垂直位移较小，加工时物料较少有过度破裂的现象，动颚颚板的磨损较小。3.2.2颚式破裂机在矿山，建材和基建部门要紧用作粗碎机和中碎机。按照给料口宽度大小，分为大，中，小型三种，给料口宽度大于600MM的为大型机，给料口宽度在300-600MM的为中型机，给料口宽度小于300MM的为小型机。颚式破裂机的工作部分是两块颚板，一是固定颚板（定颚），垂直（或上端略外倾）固定在机体前壁上，另一是活动颚板（动颚），位置倾斜，与固定颚板形成上大下小的破裂腔(工作腔)。活动颚板对着固定颚板做周期性的往复运动，时而分开，时而靠近。分开时，物料进入破裂腔，成品从下部卸出；靠近时，使装在两块颚板之间的物料受到挤压，弯折和劈裂作用而破裂。3.3雷蒙磨3.3.1工作原理雷蒙磨将大块状原材料破裂到所需的进料粒度后，由畚斗提升机将物料输送到储料仓，然后由电磁振动给料机均匀地送到主机的磨腔内，进入到磨腔的物料在磨辊与磨环之间研磨，粉磨后的粉子由风机气流带到分析机分级，达到细度要求的细粉随气流经管道进入大旋风收集器内，进行分离收集，再经卸料器排出即为成品。主机工作过程中，铲刀系统起到了特不重要的作用。其位于磨辊下端，铲刀与磨辊同转过程中把物料铲起抛喂入磨辊辊环之间，形成垫料层，该料层受磨辊旋转产生向外的挤压力将物料碾碎，由此达到制粉目的。3.3.2操作流程雷蒙磨开动前，应检查所有检修门关闭是否严密，检查破裂机的腭板间隙是否符合进料粒度尺寸，调整分析机转速应达近似成品粒度要求。最后按以顺序开机。1、开动畚斗提升机；2、开动鄂式破裂机；3、待料仓存有物料后，启动分析机；4、启动鼓风机（空负荷启动，待正常运行后再加载）；5、启动雷蒙磨主机，在启动主机瞬间随即启动电磁振动给料机。现在雷蒙磨粉磨工作即为开始。雷蒙磨操作顺序简易如下：启动：提升机→破裂机→分析机→风机→主机→给料机。

雷蒙磨停机时应按下列顺序关闭各机：（1）、先关闭给料机停止给料；（2）、约一分钟后停止主机；（3）、吹净残留的粉子后停止鼓风机；（4）、最后关闭分析机。雷蒙磨停机顺序是：给料机→主机→鼓风机→分析机。注：提升机输运物料至料仓一定量后，先停止破裂机而后再停止提升，此项应由储料量现时变动。（5）、雷蒙磨在正常工作时不准随意加油，要确保生产安全，磨粉机在任何部分发生不正常噪音，或负荷突然增大应立即停机检查，排除故障，以免发生重大事故。再接着开机时必须将磨机内余料取出，否则开机时电流过大，阻碍启动。3.4板式过滤机过滤机是利用多孔性过滤介质，截留液体与固体颗粒混合物中的固体颗粒，而实现固、液分离的设备。过滤机广泛应用于化工、石油、制药、轻工、食品、选矿、煤炭和水处理等部门。过滤机应依照悬浮液的浓度、固体粒度、液体粘度和对过滤质量的要求选用。先选择几种过滤介质，利用过滤漏斗实验，测定不同过滤介质和不同压差下的过滤速度、滤液的固体含量、滤渣层的厚度和含湿量，找出适宜的过滤条件，初步选定过滤机类型，再依照处理量选定过滤面积，并经实际试验验证。正在进展的新型过滤设备有：机械力压榨过滤设备；能实现无滤渣层过滤的动态过滤机；洗选煤炭污水处理、化工和石油工业用的大型过滤设备。在过滤理论研究方面，滤渣层过滤阻力和孔隙率的测算、过滤速度、过滤设备的模拟和放大、稀薄液体澄清过滤和动态过滤机理，以及过滤介质的研究，差不多上重要的课题。利用电子计算机操纵过滤操作是过滤设备的进展方向。表10．卧式密闭自动过滤机要紧规格和技术参数面积(m2)筒体直径(mm)工作压力(MPa)工作温度(℃)处理能力(T/h·m2)5-20800额定压力0.1-0.4最高压力0.5≤1500.620-50120050-8015003.5浓缩结晶锅要紧用途：要紧适用于制药、食品、化工等工业部门对液料的浓缩。同时亦能回收酒精和简单的回流提取。结构：本设备要紧包括浓缩罐、第一冷凝器、汽液分离器、第二冷凝器、冷却器、受液桶六个部件组成，全部有不锈钢制造。浓缩罐为夹套结构，冷凝器为列管式，冷却器为蛇管式。 表11浓缩结晶锅要紧技术参数设备参数加热面积M21.45冷凝面积M23.2冷却面积M20.7受热槽容积L100设备净重kg800外形尺寸长×宽×高mm2100×1200×34006.6要紧设备汇总将以上计算和选择的生产设备汇总在表12中。表12一些要紧设备表序号名称数量要紧参数功率ＫＷ总价万元供货单位1颚式破裂机2台破裂抗压强度不超过320兆帕5.52河南红星矿山机器有限公司设计2雷蒙磨2台最大进料细度15-20mm1550郑州市宏科机械设备有限公司3反应釜4个工作压力4.71MPa工作温度115℃1750大连通达反应釜厂4煅烧炉120定制5板式过滤机2个5.533宜兴市精益机械厂6浓缩结晶锅4个夹套直径Φ1500筒体直径Φ1400转速6-15r.p.n5.520无锡市雪浪发酵工程设备厂7成品粉碎机2台1310定货总计681854.三废处理及副产品的综合利用[17]由于此工艺反应过程中硫酸不易挥发，因此差不多不产生废气；工艺流程中酸不断的被稀释并与高岭土反应，因此最后少量酸性废水通过中和后能够直接排放；废渣则可用于制造水泥及湿法生产高模数水玻璃。5.厂房安排[16]厂房安排要紧依照生产规模、生产特点、厂区面积、厂区地形以及地质等条件而定。生产规模较大，车间内各工段生产特点有显著差异，需要严格分开，或者厂区平坦地形的地面较少时，厂方多采纳单体式。大型化工厂（如石油化工）一半生产规模较大，生产特点是易燃易爆、或有明火设备，如工业炉等，这时厂房的安排采纳单体式，即把原料处理、成品包装、生产工段、回收工段、操纵室以及专门设备，独立设置，分散为许多单体。4.1厂房层数化工厂厂房可依照工艺流程的需要设计成单层、多层或单层与多层相结合的形式。一般来讲单层厂房利用率较高，建设费用也低，因此除了由于工艺流程的需要必须设计为多层外，工程设计中一般多采纳单层。有时因受建设场地的限制或者为了节约用地，也有设计成多层的。关于为新产品工业化生产而设计的厂房，由于在生产过程中关于工艺路线还需不断的改进、完善，因此一般都设计成一个高单层厂房，利用便于移动、拆装、改建的钢操作台代替钢筋混凝土操作台或多层厂房的楼板，以适应工艺流程变化的需要。厂房层数的设计要依照工艺流程的要求、投资、用地的条件等各种因素，进行综合的比较，然后才能最后决定。本设计采纳三层厂房，高度为6米。4.2厂房布置4.2.1厂房平面布置厂房平面布置见附图，其外形一般有长方形，L型，T型和∏型。长方形便于总平面的布置，节约用地，有利于设备排列，缩短管线，易于安排交通出入口，有较多可供自然采光和通风的墙面；但有时由于厂房总长度较长，在总图布置有困难时，为了适应地形的要求或生产的需要，也有采纳L型，T型或∏型的，现在应充分考虑采光、通风、交通和立面等各方面的因素。厂房的柱网布置，要依照厂房结构而定，生产类不为甲、乙类生产，宜采纳框架结构，采纳的柱网间距一般为6m，也有采纳7.5m的。丙、丁、戊类生产可采纳混合结构或框架结构，开间采纳4m、5m或6m。但不论框架结构或混合结构，在一栋厂房中不宜采纳多种柱距。柱距要尽可能符合建筑模数的要求，如此能够充分利用建筑结构上的标准预制构件，节约设计和施工力量，加速基建进度。厂房的宽度问题，生产厂方为了尽可能利用自然采光和通风以及建筑经济上的要求，一般单层厂房宽度不宜超过30m，多层厂房宽度不宜超过24m，厂房常用宽度有9m、12m、14.4m、15m、18m,也有用24m的。厂房中柱子布置既要便于设备排列和工人操作，又要有利于固体物料运输，因此单层厂房常为单垮的，即跨度等于厂房宽度，厂房内没有柱子。多层厂房若跨度为9m,厂房中间如不立柱子，所用的梁就要专门大，因而不经济。一般较经济厂房的常用跨度，操纵在6m左右，例如12m、14.4m、15m、18m宽度的厂房，常分不布置成6－6，6－2.4－6，6－3－6，6－6－6形式，[6－2.4－6表示三跨，跨度为6米，2.4米，6米，中间的2.4米是内走廊的宽度。]一般车间的短边（即宽度）常为2～3跨，其长边（即长度）则依照生产规模及工艺要求决定。在进行车间布置时，要考虑厂房安全出入口，一般不应少于两个。如车间面积小，生产人数少，可设一个，但应慎重考虑防火安全等问题（具体数值详见建筑设计放火规范）。4.2.2厂房立体布置厂房立体布置见附图化工厂厂房的高度，要紧由工艺设备布置要求所决定。厂房的垂直布置要充分利用空间，每层高度取决于设备的高低、安装的位置、检修要求及安全卫生等条件。一般框架或混合结构的多层厂房，层高多采纳5m、6m，最低不得低于4.5m；每层高度尽量相同，不宜变化过多。装配式厂房层高采纳300mm的模数。在有高温及有毒害性气体的厂房中，要适当加高建筑物的层高或设置拔风式气楼（即天窗），以利于自然通风、采光散热。气楼中可布置多段蒸汽喷射泵、高位槽、冷凝器等，以充分利用厂房空间。有爆炸危险车间宜采纳单层，厂房内设置多层操作台以满足工艺设备位差的要求。如必须设在多层厂房内，则应布置在厂房顶层。如整个厂房均有爆炸危险，则在每层楼板上设定一定面积的泄爆孔。这类厂房还应设置必要的轻质屋面、或增加外墙以及门窗的泄压面积。泄压面积与厂房体积的比值一般采纳0.05-0.1m2/m3。泄压面积应布置合理，并应靠近爆炸部位，不迎面对人员集中的地点和要紧交通道路。车间内防爆区与非防爆区（生活、辅助及操纵室等）间应设防火墙分割。如两个区域需要互通时，中间应设双门斗，即设两道弹簧门隔开。上下层防火墙应设在同一轴线处。防爆区上层不应布置非防爆区。有爆炸危险的车间的楼梯间宜采纳封闭式楼梯间。4.2.3设备布置中小型化工厂的设备布置，一般常采纳室内布置，尤其是气温较低的地区，

此外，也可采纳室内、露天联合布置方法。设备露天布置有下列优点：能够节约建筑面积，节约基建投资；可减少土建施工工程量，加快基建进度；有火灾及爆炸危险性的设备，露天布置可降低厂房耐火等级，降低厂房造价；有利于化工生产的防火、防爆和防毒（对毒性较大或剧毒的化工生产除外）；对厂房的扩建、改建具有较大的灵活性。生产中一般不需要经常操作的或可用自动化仪表操纵的设备，如塔、冷凝器、液体原料贮罐、成品贮罐、气柜等都可布置在室外。需要大气调节温湿度的设备，如凉水塔、空气冷却器等也都露天布置或半露天布置。不同意有显著温度变化，不能受大气阻碍的一些设备，如反应罐、各种机械传动的设备、装有周密度极高仪表的设备及其他应该布置在室内的设备，则应布置在室内。4.2.4

（1）生产规模较小的车间，多数是将辅助室、生活室集中布置在车间中的一个区域内。（2）有时辅助房间也有布置在厂房中间的，譬如配电室安排在用电负荷中心，空调室布置在需要空调的房间附近，但这些房间一般都布置在厂房北面房间。（3）生活室中的办公室、化验室、休息室等宜布置在南面，以充分利用太阳能采暖，更衣室、厕所、浴室等可布置在厂房北面房间。（4）生产规模较大时，辅助室和生活室可依照需要布置在有关的单体建筑物内。（5）有毒的或者对卫生方面有专门要求的工段必须设置专用的浴室车间布置的最终成品是车间平、立面布置图。如规模大时，还需要有一张联系各建筑物的装置总平面图。依照一般工业厂房设计标准，本设计厂房为长方形，长25米，宽10米；三层建筑，高度为6米。机械设备呈一字排列，有高温热源的设备(焙烧炉、再沸塔)露天布置；操纵室、卫生间等布置，设有安全出口。5.技术经济分析5.1劳动定员表13职工定员编制表岗位名称作业内容人数备注甲班乙班丙班粉碎原料的粉碎，研磨，筛分2煅烧煅烧炉2反应搅拌式反应釜222浓缩、结晶浓缩结晶机3破裂、包装破裂，灌包，入库2治理1生产工人合计168.2固定资产的投资表14固定资产投资序号名称数量费用（万元）备注1反应釜4502颚式破裂机223雷蒙磨2504煅烧炉1205板式过滤机2336浓缩结晶机4207成品粉碎机2108安装费用1609不可预见费200合计545基建165总计7108.3原料动力费表15车间制造原料动力费原料用量（吨/年）购进单价（元/吨原料）生产成本(万元/年)高岭3去离子水3000002.678原辅料小计15.3029处理总燃料11.6263电300000度0.6118.3燃料动力费小计272.4071合计1397.93638.4固定资产折旧费和年维修费折旧年限为10年，折旧率10%，则：年折旧费=710×10%=71万元/年年维修费=710×5%=35.5万元/年8.5人工费每人每月按2500元算2500×16×12=48万元/年8.6化验分析费用托付总厂化验中心化验室，按人工费的10%计算，共计2.88万元/年8.7三废治理费用废气由本车间处理，费用差不多包含在制造成本中，废水送入该厂废水处理车间处理，处理费为1元/吨，合计3.2万元/年由上述所计算的结果得出下表：表16某催化剂厂的后处理车间年费用一览表序号名称金额(万元/年)1固定资产的投入7102原料动力费3370.61783年折旧费714年维修费35.55人工费28.86化验分析费2.887三废治理费3.2合计4221.9978硫酸铝的市场价格为：900元/吨产品收入：900×1=900万元生产成本，职职员资及其他费用：4221.9978应纳税所得额：10000-4221.9978=5778.0022万元税费：33%应纳所得税额：5778.0022×33%＝1906.7407万元9.设计评析本文调查了我国硫酸铝的生产现状，年产量万吨以上的企业已达29个，3000t至10000t的企业达85个。全国硫酸铝生产能力已达115万t，产量突破95万t，仅次于美国和日本，而居世界第三位。比较了现在国内工业生产上采纳的生产硫酸铝的方法，生产工艺要紧有铝灰、铝渣法、活性氢氧化铝法、铝矾土常压法、煤矸石加压法等，对各个工艺的优缺点进行对比，发觉以高岭土为原料生产硫酸铝，具有原料成本低，产量高，产品质量好，过程易操纵等优点，制备过程中产生的废渣可作为高活性的高硅材料，也可作为优良的涂料及板材制品填料，从而实现了综合利用和无废渣排放，具有积极的环保意义；采纳高岭土为原料生产硫酸铝，符合设计的目的和指导思想，是一种较适合我国国情的生产方法。本文选择以高岭土为原料的矿物原料生产法进行工艺设计。对原料工段、反应工段、浓缩结晶工段进行物料衡算及能量衡算，结果表明，1吨原矿(价格230元/t)和1.1吨98%硫酸（价格240