年产五万吨活性白土工艺流程设计

年产五万吨活性白土工艺流程设计广西大学2010届本科毕业设计论文.西大紧5万吨活性白土工艺流程设计毕业设计（论文）题目年产五万吨活性白土

工艺流程设计学院 化学化工学院专 业化学工程与工艺班 级2006级1班学 号0604100309姓名梁顺香广西大学2010届本科毕业设计论文年产5万吨活性白土工艺流程设计指导教师 潘远凤摘要活性白土是一种具有很强吸附能力的高效活性白土，它主要是以膨润土矿为原料，经过精选、研磨、活化、挤压、洗涤、烘干等一系列工序生产而成，被广泛应用于化工行业、食品行业、石油行业以及污水处理等行业当中。本文主要的任务是对一家工厂原有的活性白土生产流程进行改进，对原来的一些不合理流程进一步修改，反应采用多级活化，使得操作更加方便，能稳定的、连续的生产优质高效活性白土。对生产进程中产生的废酸进行循环使用，降低了酸的消耗量的同时也减轻了对环境的污染。并通过aspen进行模拟优化，对热量和物料进行计算。本流程主要分为五个工段，第一工段为原料工段，主要是对膨润土矿进行破碎和研磨。第二工段为反应工段，通过五级串联的反应釜对膨润土进行活化。第三工段为洗涤工段，对活化后的白土进行压滤和洗涤以除去吸附的酸。第四工段为干燥包装工段，由于压滤后的白土中含有大量的水必须除去，热空气通过转圆筒干燥器与白土对流而带走水分，干燥后的白土进入包装车间进行包装。第五工段是废水处理工段，对洗涤出来的废水进行净化并回收重复利用。关键词：活性白土生产流程活化吸附改进循环

广西大学2010广西大学2010届本科毕业设计论文年产5万吨活性自主工艺流程设计AbstractActivatedClayisamaterialwithverystrongadsorptioncapacity,itismainlybasedonbentoniteoreasrawmaterial,aftercarefullyselected,grinding,activation,extrusion,washing,dryingandaseriesofprocessesofproduction.Itbeingwidelyusedinchemicalindustry,foodindustry,petroleumindustry,sewagetreatmentandotheroccupations.Thispaper*staskistoimprovetheproductionprocessafactoryoriginalactivatedclay,furthermodifysomeoftheunreasonableoforiginalprocess.multi-levelresponseactivation,enablestheoperatetomoreeasilyandsteady,continuousproductionofhigh-qualityactivatedclay.Productionprocessforrecyclingwasteacidtoreducetheacidconsumptionalsoreducesenvironmentalpollution.Andthroughaspensimulationoptimization,calculatedontheheatandmaterials.Theprocessisdividedintofivesections,Thefirstsectionisthemanufactureofrawmaterials,mainlycarriedoutonbentoniteorecrushingandgrinding.Thesecondsectionisthereactionsteps,throughthefivereactorsinseriesontheactivationofbentonite.Thethirdsectionisthewashingsteps,ontheactivatedclayforadsorptionpressurefiltrationandwashingtoremovetheacid.FourthSectionofthedryandpackagingsteps,aftertheclayasfilterpresscontainslargeamountsofwatertoberemoved,thehotairthroughthetransfercylinderdryerandconvectionoftheremovalofclaywater,driedclaywerepackedintothepackingplant.FifthSectionofawastewatertreatmentsteps,tothewashingoutofwastewaterpurificationandrecyclingreuse.Keywords:ActivatedClayproductionprocessActivatedadsorptionimproverecycle广西大广西大学2010届本科毕业设计论文年产5万吨活性白土工艺流程设计目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章前言 4\o"CurrentDocument"设计的课题来源 4\o"CurrentDocument"课题的目的和意义 5应解决的主要问题及应达到的技术要求..….…….….…….….5\o"CurrentDocument"应解决的主要问题 5\o"CurrentDocument"应达到的技术要求 6国内外现状\o"CurrentDocument"国外现状 8\o"CurrentDocument"国内现状 9\o"CurrentDocument"设计的指导思想 10\o"CurrentDocument"第二章工艺说明 11\o"CurrentDocument"原料工段的说明 11广西大学2010届本科毕业设计论文', 年产p万吨活性白土工艺流程设计Hl^H段工艺比较二二二二二11TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"原料工段特色 13\o"CurrentDocument"主要设备 13\o"CurrentDocument"反应工段的说明 13\o"CurrentDocument"工艺方案设计 13\o"CurrentDocument"工艺流程 15\o"CurrentDocument"工艺特色 16\o"CurrentDocument"主要设备 17\o"CurrentDocument"洗涤工段的说明 17\o"CurrentDocument"工艺方案设计 17\o"CurrentDocument"工艺流程 18\o"CurrentDocument"工艺特色 19\o"CurrentDocument"主要设备及构筑物 19\o"CurrentDocument"干燥包装工段的说明 19\o"CurrentDocument"工艺方案设计 19\o"CurrentDocument"工艺流程 20\o"CurrentDocument"工艺特色 21\o"CurrentDocument"主要设备 21\o"CurrentDocument"废水处理工段说明 21

广西大学2010届本科毕业设计论文＞ 年产5万吨活性白土工艺流程设计三51废水处理工艺方案设计…二二21工艺特色 23主要设备及构筑物 233.1整体工艺流程示意图3.1整体工艺流程示意图23TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第三章物料衡算及热量衡算 24\o"CurrentDocument"物料衡算 24\o"CurrentDocument"衡算原理 24Aspen生产工艺流程模拟......24Aspen废水处理流程模拟......32\o"CurrentDocument"热量衡算 35\o"CurrentDocument"总反应物料焓变化表： 36\o"CurrentDocument"干燥包装工段 36\o"CurrentDocument"第四章设备的选择及主要设备的设计 38\o"CurrentDocument"设备选型和工艺设计的原则 38\o"CurrentDocument"非定型设备设计的主要程序 38\o"CurrentDocument"主要设备的设计与计算 39\o"CurrentDocument"反应器设计 39\o"CurrentDocument"搅拌槽选型 41沉降槽选型计算 42\o"CurrentDocument"板框压滤机选型计算 42II广西大学2010届本科毕业设计论文》,. -__年产5万吨活性白土工艺流程设计Z4总设备芨建筑一览表二二二二二：42TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第五章总图布置 45总平面布置原则 45总平面布置方案 45绿化 4646交通运输46\o"CurrentDocument"第六章结论 48参考文献 49\o"CurrentDocument"附录一英文文献 51\o"CurrentDocument"附录二英文翻译 59致谢 66iii广西大学2010届本科毕业设计论文 年产5万吨活性白土工艺流程设计第一章前言设计的课题来源膨润土及其改性产物具有一系列的优良性能，是应用范围很广和经济价值很高的粘土矿物，在工农业及环境保护上有着广泛的应用。膨润土具有良好的粘结性、膨胀性、吸附性、可塑性、分散性、润滑性、阳离子交换性等，与其它盐基、锂基交换后具有相当强的悬浮性，经酸化、碱化处理后又有优良的脱色性等。因此它可制成各种悬浮剂、吸附剂、脱色剂等。经改性的提纯土、处理土具有优良的悬浮性能，胶体性能和触变性能，在涂料、化妆品、乳胶漆、牙膏等日用品化工厂中广泛做悬浮剂、膏体的触变剂、乳胶体的稳定剂、增稠剂、涂料的防沉剂、药品的缓释剂、黏结剂等。目前，活性白土在膨润土各种深加工产品中用途最广，消费量最大，因此加工活性白土是实现膨润土资源高附加值利用的主要途径。然而，我国的活性白土生产起步较晚。截止2000年底，我国年产量上千吨的活性白土厂共有90家，己停产的35家，在运转的有5家，其中年产一万吨以上的有浙江仇山、辽宁抚顺、山东莱阳、安徽休宁和新疆184团共五家，2000年全国活性白土总产量为24.5万吨。其中能达到国际质量水平的活性白土仅为产量的10%;直到现在，广西也仅有三家活性白土生产厂家，其中最大的年产量为一万五千吨左右。而我国活性白土的生产工艺又大多沿用国外的湿法加温间断式活化工艺，新工艺研究开发基础薄弱。而且随着经济的发展、人民生活水平的不断提高，对石油产品的需求大大增加，对精制食用油需求更是每年以20%多的增长率在上升，促使国内对活性白土的需求量正以每年6%的速度增长，这使得国内的色拉油厂家需花费高价2800〜3300元/吨，从马来西亚、日本等国进口高效活性白土（国内活性白土的售价为900〜1400元/吨）。针对我国活性白土的发展状况、原料状况、国内需求量等事实后，为了进一步提高活性白土的质量性能并进行规模性生产，减少生产过程中无机酸的使用量以及废酸的排放量。本项目对活性白土的生产规模及工艺进行了创新和改进，即建立年产五万吨的高效活性白土生产厂，生产工艺采用的是连续性生产。相对传统工艺的反应及洗涤是间歇操作，采用连续工艺后，生产广西大学2010届本科毕业设计论文 年产5万吨活性白土工艺流程设计质量更高、更稳定，生产效率高及能耗低。同时，采用废酸循环工艺，减少了酸的用量，节省硫酸50%以上，相对传统工艺产出的废酸，通常是不回收或部分回收，生产过程酸消耗定额高，废水处理难度大。此外，采用清洁生产工艺，如废水处理及回收，固体废弃物的利用及综合除尘系统，做到废水排放达标、无固体废弃物和废气排放。课题的目的和意义我国的膨润土资源丰富，储量居世界第二位，但开发利用起步较晚，深加工技术落后、产品质量差、生产规模小，而国内对高效活性白土的需求量巨大。从而导致国内油脂脱色等部门使用的优质活性白土必须从国外进口，这不仅造成对国内膨润土资源的浪费，而且削弱了与国外膨润土市场的竞争力。废酸循环法制高效活性白土的提出，为我国高效活性白土的生产提出了新的思路和方向，大大提高我国活性白土的产品质量及产量，并充分利用我国的资源优势，促进了我国膨润土产业及相关产业的发展，具有广泛的前景和重要的社会、经济意义。除此之外，膨润土的深加工也是一个重要的发展方向，但是因为膨润土来源于天然膨润土矿，杂质较多，性能不均一，这必然阻碍膨润土的发展，因此，膨润土利用的第一步是膨润土的提纯与活化，使其能够达到工业上所需的要求，即生产质量稳定的高效活性白土，不仅可以用于脱色，而且能够为膨润土深加工提供原材料。本项目的提出，充分运用了我国地方的资源优势，不仅有重要的科学意义，更大大拓宽了膨润土的生产和应用领域，并完全贯彻环境友好型资源节约型生产，有着广泛的应用前景，具有重要的社会和经济意义。应解决的主要问题及应达到的技术要求应解决的主要问题由于现有的湿法工艺存在诸多不足，如活化程度不易控制，所得最终活性白土结构易被破坏，产生大量废酸等。多年来，活性白土生产工艺、技术、设备的更新速度远远落后于发展的要求，致使我国活性白土的质量、产量、广西大学2010届本科毕业设计论文 年产5万吨活性白土工艺流程设计品种等都无法与国外产品竞争。因此在产品的品种数量、质量、规模上都不能满足国内外市场的需求，酸活化膨润土由于受到硫酸原料供应的限制和“三废”处理等问题的影响，加之生产工艺技术还不够稳定，没有配套的设备，使产品质量不能得到保证，产品还未形成系列化。而使用昂贵的有机覆盖剂则提高了产品的成本，这样不仅耗费了大量的资源，所创价值又十分有限。上述的诸多问题成了开发出新的生产工艺应该解决的主要问题。应达到的技术要求活性白土的分类、型号及代号见下表表1-1：活性白土分类类别 I类 n类 m类H型 T型型号和代号高活性度的活性高脱色率的活性 一白土 白土»由巾"石油加工产品（润滑油、石蜡、凡工业动植物食用动植物油主要用途用 土林）的脱色精制 油脱色精制 脱色精制目前，生产活性白土的方法有：.湿法湿法活化是目前工业上膨润土加工生产活性白土最常用的一种方法。湿法最大的优点在于：适应性强，对膨润土原土的质量要求较低；反应时间短，产品质量稳定，活性度较高，脱色效果好，易于实现工业化。但是湿法缺点也是比较多的，主要有：耗酸量大，加酸量往往是反应过程中实际耗酸量的几倍，成本较高；洗涤用水量大，一般每生产1t活性白土，需排放30—60m3的强酸性废水，环境污染严重，反应温度较高（80〜100℃）,能耗较大,设备腐蚀严重。生产步骤为：选矿；原土打浆、提纯；加入酸和水，在80〜100c下活化并搅拌；板框压滤；干燥、粉碎；成品检测、包装。.干法干法生产工艺是向原料中加入一定量的硫酸和水，搅拌充分混合后，放广西大学2010届本科毕业设计论文 年产5万吨活性白土工艺流程设计置一段时间，然后烘干、粉碎得活性白土。干法工艺必须严格控制加酸量，达到膨润土活化所需要的酸量即可。干法的优点有：大大降低了酸的用量，所得产品中的游离酸含量较低，无废水排放，不会造成环境污染问题。其缺点主要有：若加酸量不足，活化不充分，环境温度影响较大，产品活性度不高，质量差，对膨润土原土要求较高，适用于纯度高的膨润土矿。生产步骤为：选矿；加入酸和水制浆；常温挤出法固相活化；干燥粉碎；成品检测、包装。.半湿法半湿法工艺是湿法和干法两种生产工艺的结合，解决了湿法生产中酸量大，洗涤水用量大的问题，同时解决了干法生产中产品质量达不到高效活性白土的问题。半湿法主要采用低浓度的无机酸为活化剂，通过提高反应温度和反应压力来加速活化反应，反应温度一般为200〜300℃，反应压力一般为15〜40个大气压。洗涤过程采用少加水，多次冲洗的方法来除去反应过程中溶出的金属离子以及过量的酸。半湿法生产过程中，活化速率快，洗涤处理工艺简单，产品质量高。一般来说，半湿法生产工艺比传统的工艺耗酸量降低1/2〜2/3,用水量也降低1/2〜2/3,废水少，稍加处理即无环境污染，成本低，在相同情况下，产品质量比传统方法脱色力提高30%。但是反应过程中是在高温高压下活化，因此，能耗大，对设备要求高，大大限制了半湿法的应用。生产步骤为：选矿；反应釜中加入一定量的酸和水；在一定温度和压力下活化一定时间；多次少量水漂洗；抽滤；干燥、粉碎；成品检测、包装。.气相法汽相法技术是将水、酸、土半干态拌匀，在加压高热汽相状态下反应，在静态下经汽相、液相、固相之间进行激烈的酸化反应形成半干态颗粒状酸化物，经漂洗等工序制备活性白土的一种新工艺技术。该技术是由金基焕发明，属国内首创。它把现有的湿法、干法以及煅烧法生产活性白土的优点集为一体，具有很广的实用价值，为我国白土生产提供了一种新工艺技术。该法与传统湿法相比具有以下优点：用酸量和用水量分别降低50%左右；生产周期缩短1/2〜1/3；污染轻，易治理；占地面积少，设备利用率高，投资少，见效快。[14].煅烧法锻烧法工业上不常用，使用的酸一般是低挥发性的硫酸，若采用易挥发的盐酸，则酸浪费严重，导致盐酸需求量加大，成本提高。因此，反应过程中应严格控制酸的用量，否则产品中游离酸严重超标，且反应中生成的杂质不能除去，导致产品性能不稳定。[14]

广西大广西大学2010届本科毕业设计论文年产5万吨活性白土工艺流程设计.废酸循环法废酸循环法，目前工业上还没有使用。采用废酸循环工艺，相对传统工艺产出的废酸，通常是不回收或部分回收，生产过程中存在酸消耗定额高，废水处量大等问题。废酸循环法减少了酸的用量，经实验室小试节省硫酸50%以上，由本项目物料衡算的结果可知，本项目生产工艺相对于传统生产工艺大大的节约了酸的用量，而由于废酸的循环利用，也减少了水的用量，更减少了废水的排放量。此外，由于废酸中含有铝等金属离子，在循环使用中，对膨润土起到保护作用，防止由于酸活化过度造成的膨润土晶体结构的破坏，从而使生产的活性白土活性更高、更稳定。本项目采用的废酸循环法进行连续性生产活性白土。这一生产优化了制备活性白土的工艺，减少了废酸的排放，更改进了湿法生产中存在的酸的浓度较大，容易对膨润土的晶体结构造成破坏，导致活性度和脱色率下降等不足；干法生产中存在着酸活化不完全，杂质较多，且活性度和脱色率较低，达不到高活性白土要求；而半湿法，汽相法和锻烧法生产过程中则存在操作温度及操作压力较高，设备要求高，反应过程难以控制，而造成活化过度的问题，导致性能下降等不足。而采用连续性生产更能充分的利用加热蒸汽和干燥的热空气，较现在的间歇生产减少了能量的损失，且提高了产品质量及稳定性和生产效率。本设计工艺的白土活性度达到了1类的要求。国内外现状国外现状由于生产力水平的不断提高和市场需求的不断扩大，国外改性膨润土的生产规模不断扩大，目前已达到一定的规模。美国是世界上最大的膨润土生产国，其消费量出口量也同样名列首位。据近年统计,美国膨润土年产量保持在400万吨左右（世界产量约960万吨），其国内有十九家公司在十一个州的60个矿山生产膨润土。以钠基膨润土量最大，1998年钠基土产量341万吨，钙基土仅为41万吨。美国国内钙基土价格为33.91美元/吨；钠基土的平均价格为42.92美元/吨；出口膨润土的平均价格为100.73美元/吨。意大利是欧洲膨润土重要生产国，产品除20%出口外，国内消费比例广西大学2010届本科毕业设计论文 年产5万吨活性白土工艺流程设计为：铸造业40〜50%、钻井泥浆20%、铁矿球团5%。日本的主要消费领域是铸造业，占35%,其次是土木建筑占23.6%。美国活性白土年生产能力已达到400万吨以上。出口的活性白土主要销往欧洲、加拿大、日本、墨西哥、新加坡等。其中向加拿大和日本出口量最大，约占出口量的25%和20%。可国际市场总的发展趋势是，对活性白土的需求不断增长，并且向高档化发展。正是因为活性白土所具有的独特优势，资源丰富的美国因此而成为国际活性白土的主要供应国。国内现状我国膨润土矿产资源的储量占世界第二位，但是开发利用的程度很低，累计开采量不足已探明储量的1%,在国际市场上是一种“低出高进”的局面，即出口低级产品（原矿、铸造用、钻井用、低档活性白土等），进口高级产品（洗衣粉柔顺剂、高档有机土、膨润土防水毯等）。据不完全统计，中国目前膨润土产品年产销量约270万吨，其中用于铸造型砂100〜110万吨，用于钻井泥浆70万吨，用于冶金球团45万吨，用于油脂脱色（活性白±）64万吨，用于其他20〜30万吨。行业特点是企业规模小（年产万吨以上的企业屈指可数）、技术水平低，且由于是资源型行业因而竞争不是很激烈，但产销量与价格均逐年上升。我国活性白士生产历史较短，生产应用中存在的主要问题是：产品质量低、工艺水平低、经济效益差。目前，我国活性白士的生产厂家约40个，乡镇企业近300家，生产规模多属中、小型企业，年产量约为42〜45万吨。最大的生产装置能力为5万吨/年。活性白土的产地主要集中在东北、华北、华东等地区，产量占了全国的70%以上。现在，我国活性白土的需求量为65万吨/年左右，每年还出口约4万吨，市场尚有很大的容量。缺口部分用膨润土、活性炭等代替，而膨润土的吸附、脱色效果差，活性炭的吸附、脱色虽好，但价格贵。另外，亚洲的活性白土市场也还有很大的市场容量。国民经济的持续高速发展给我国活性白土工业带来了巨大的潜力和广阔的发展前景。活性白土在国民经济中的地位越来越受到人们的关注，但从实际需求上来说，国内的和国外相比尚有很大的缺口，尤其是国内生产活性白土的中小型企业的生产能力远远满足不了迅速发展的市场需求。

广西大广西大学2010届本科毕业设计论文年产5万吨活性白土工艺流程设计设计的指导思想活性白土是膨润土原矿经过无机酸活化后得到的一种层状材料,具有微孔多、比表面积大、物理化学性能突出等优点，目前已广泛应用于石油、化工、医药、环境保护等各个领域，活性白土的研究具有广阔的应用开发前景。为了进一步提高活性白土的性能，减少生产过程中无机酸的使用量以及废酸的排放量，已对活性白土的生产工艺进行了创新和改进，并对其反应过程机理进行了探索，对活性白土的工业化生产提供了指导依据。废酸循环法是对传统硫酸湿法的改进,解决了传统湿法生产中对膨润土结构破坏严重，废酸排放量过大等问题，废酸循环工艺可以对全部废酸进行回收再利用，而且由于改性剂中存在大量金属离子，在活化过程中能够限制膨润土晶层中的金属离子溶出，起到保护作用。结果表明：硫酸用量比传统湿法减少50%以上，活性白土的活性度和菜油脱色率明显提高。机理研究表明：单因素实验中，活性度和脱色率达到最佳值后保持稳定；硫酸反应前后的损耗量明显减少；活性白土的密度大于传统湿法的密度，且铝离子溶出量相对传统湿法较低，XRD结果也表明对膨润土结构的破坏较小。活性白土制备工艺的创新和改进，不仅能够得到高性能的活性白土，而且高性能的活性白土可以用于膨润土的深加工领域,填补国内对高性能活性白土的巨大需求空白，具有广阔的市场应用前景。10

广西大学广西大学2010届本科毕业设计论文第二章工艺说明年产5万吨活性白土工艺流程设计原料工段的说明原料工段工艺比较一、原工厂原料工段生产工艺原工厂将原料存放于露天堆场，并利用膨润土的吸水性和水分蒸发进行自然膨化。由于受天气影响原料湿度较大只能采用人工进料，造成给料速率不稳定，进而导致后续操作不稳定。对于制浆操作，原厂磨机第一次出来的浆料进入储存槽1，浆料经泵抽至旋流分离器进行分离，较粗浆料再次进入磨机，合格浆料及第二次磨出的合格浆料进入储槽2。同时向储槽2加入废酸，最后储槽2中的浆料经泵抽至反应器进行反应。旧工艺在该工段存在的不足之处有：1）原料含水量高，给料不稳定；2）原料的粉碎由其自由膨化决定，受环境影响较大；3）原料粒度不均匀，有些大颗粒难以磨碎。旧厂所采用的制浆工艺流程框图如下图所示：图2-1旧厂原料工段工艺流程11广西大学2010届本科毕业设计论文 年产5万吨活性白土工艺流程设计二、现原料工段生产工艺本项目针对旧厂该工段存在的一些不足进行改进，即建立厂房堆场。由于开采出来的膨润土含水量并不高，将其堆放在厂房堆场，则膨润土不会再吸收更多水分。但也由于没有了自然环境中的自然膨化,膨润土矿块径较大，因此，本项目增设了破碎机，使原料在进入磨机前经破碎机破碎。破碎机将原料破碎成1〜2cm的颗粒，破碎后的原料进入原料仓储存备用，再通过给料机的电动分料调节将破碎后的原料送入磨机。原料送入磨机细磨并制成浆，磨机的出料分为三股均匀浆料流入斜筛。鉴于旧厂的斜筛过于短小而达不到分离要求的问题，本工艺设计的斜筛长为1.5米，宽为1.2米。通过斜筛以除去矿料中的方解石，木块等固体杂质，合格的浆料送入储存槽1。再通过泵将储槽1中的物料和循环废酸同时加到旋流分离器分离，符合工艺要求的浆料被分离送至送储槽2,较大颗粒及多余废酸液体由分离器底部流回到磨机。本项目原料在进入磨机前经破碎机破碎，这一改进为后续工段实现稳定的连续性操作奠定了基础。本项目原料工段工艺流程框图如下图所示：图2-2原料工段工艺流程12广西大学2010届本科毕业设计论文 年产5万吨活性白土工艺流程设计2.1.2原料工段特色一、原料特色我国膨润土资源丰富，广西的储量居全国首位，其中田东县储量约有5000万吨，宁明县储量高达7亿吨，宜州市也有丰富储量。本项目选用田东矿为主要原料，相对而言原料质量较好。由于原料的质量将会直接影响生产的活性白土产品质量，因此本项目原料特色是：1）原料储量丰富，来源稳定；2）离原料产地近，交通方便，运输费用少，节约成本；3）采用洞采所得原料质量较好，为能生产高效活性白土奠定坚实基础；二、本工段工艺特色：1）原料经过破碎机粉碎，颗粒均匀利于磨机的粉磨；2）给料机与磨机形成自动划控制，进料稳定；3）在旋流分离器中加入循环废酸代替使用新鲜水，减少水的用量及生产中的废水排放。同时使用废酸循环造成酸化过度的可能性小，从而能保证产品质量。2.1.3主要设备本工段主要设备：破碎机、磨机和分离器。反应工段的说明工艺方案设计反应工段为本项目的核心部分，酸活化工艺直接影响产品的质量及公司的效益。常用的制备活性白土的方法：湿法、干法、半湿法、气相法、煅烧法、将这几种方法列表对比如下：印表2-1:活性白土生产方法对比压力/大反应时间方法酸浓度/%液固比 压力;大反应时间反应温度/℃气压/h13广西大学2010届本科毕业设计论文 年产5万吨活性白土工艺流程设计干法5〜71.5〜2常压>2425〜35半湿法5〜71.5〜215〜401〜2200〜300汽相法10〜152〜35〜101〜2150〜200锻烧法4〜51〜2常压1〜2400〜500传统湿法16〜243〜5常压2〜680〜100由表1.2.1-1可以看出，干法生产中酸活化不完全，杂质较多，且活性度和脱色率较低，达不到高效活性白土要求；半湿法，汽相法和锻烧法生产过程中操作温度及操作压力较高，设备要求高，反应过程难以控制，往往造成活化过度的问题，导致性能下降；而传统湿法生产中酸的浓度较大，容易对膨润土的晶体结构造成破坏，导致活性度和脱色率下降。该项目对传统湿法进行改造创新，采用废酸循环法工艺生产高效活性白土，反应原理为：硫酸中的氢离子与膨润土层间及晶体结构中的金属离子进行交换，使之成为以氢离子为主要的可交换阳离子的膨润土。反应方程式如下：⑴TOC\o"1-5"\h\z(Bent)2-Ca+H2sO4-2Bent-H+CaSOj ①(Bent)2-Mg+H2sO4-2Bent-H+MgSO4 ②2(Bent)jFe+3H2sO4-6Bent-H+Fe2(SO4)3 ③2(Bent)3-A1+3H2SO4-6Bent-H+Al2(SO4)3 ④膨润土活化过程中，这四个反应同时进行，要制备高活性度和高脱色率的活性白土必须控制反应①进行完全，而其它反应又不能反应过度。采用废酸循环法制备活性白土，废酸中的大量金属离子对反应②、③及④的进行有一定的抑制作用，减少了铁铝的溶出，从而使最后生产的活性白土的质量进一步提高。表2-2:膨润土中各组分的溶出率表：组分 A12O3Fe2O3FeOMgOCaONa2OK2OTiO2H2O+溶出率0.3 0.4 0.6 0.4 1 1 1 0 114

广西大广西大学2010届本科毕业设计论文年产5万吨活性白土工艺流程设计旧厂酸活化工艺是采用废酸循环法，但是属于间歇反应，其酸活化工艺流程简图如下所示：浓硫酸循环废酸 储料槽2二反应釜一_„储槽3 1 - 加热蒸汽图2-3I日厂酸活化工艺流程旧厂酸活化使用五个反应釜并联进行。下面以反应釜一为例说明反应过程。循环废酸加入到膨润土储料槽2,由泵一次性将一定量的浆料打入反应釜一，反应物之一的浓硫酸从釜顶加入，加热蒸汽不断由反应釜底通入，控制反应温度约105℃,反应时间约4h，反应结束后一次性将活性白土浆料卸入共用的储槽3。该间歇酸活化工艺不足之处主要有以下几点：1）易造成产品质量不稳定；2）难实现自动化控制；3）难实现能量供需平衡，在装卸料时没有停止蒸汽的加入，导致能量损失。而经本项目改造后的工艺为采用五级反应釜串联的连续生产方式，能很好的解决旧工艺所存在的不足。工艺流程本项目酸活化工艺流程简图如下所示：

广西大广西大学2010届本科毕业设计论文年产5万吨活性白土工艺流程设计物料从釜底进入，釜的上侧流出。由于连续进料出料，物料可在一级到五级反应釜内连续流动。当一级反应釜釜底沉沙较多时，将进料直接加到二级反应釜，同时关闭一级反应釜的进出口阀，反应约4个小时后将反应产物卸到中间储槽。清洗干净后按正常路线进行。同样，当二级反应釜出现上述情况后，停止其进出料，单独反应4小时后将物料卸到中间储槽，清洗干净后继续参与连续反应。此间隙反应物由一级反应釜直接流入三级反应釜。五级反应后的物料送至洗涤工段，产生的废酸可循环利用，废酸打到废酸槽，然后返回旋流分离器。反应过程一级反应硫酸浓度控制在17%通过控制循环废酸和浓硫酸的流量可达到要求。反应温度前两级分别控制在80℃和90℃,后面三级控制在100℃。采用这样的温度控制方式是由于反应开始时，由于酸的浓度较高，反应推动力较大，温度低于水的沸点，大大减少了水的汽化热，而后几级因为酸浓度降低，故增高温度以增加反应推动力。本项目在该工段工艺的改进与旧厂的相比，可节约20〜30%加热蒸汽。反应用蒸汽加热，加热蒸汽从底部通入，使其在反应釜中停留的时间尽可能长并且不完全冷凝，充分利用其热能，减少蒸汽用量。而直接蒸汽加热会引入水，但不用列管间接加热是由于反应釜中硫酸浓度大，对换热管材料的耐腐蚀性要求高，并且由于反应物在搅拌桨的带动下不断旋转，会与换热管不断摩擦，使其很快被磨损。所以采用直接蒸汽加热。工艺特色本项目在该工段采用废酸循环工艺，且活化过程采用连续反应，为本项目能稳定的、连续的生产优质高效活性白土作出巨大贡献。采用废酸循环法的优点：1）减少了新鲜硫酸的使用，亦减少了废酸的排放。2）废酸中硫酸盐的存在对蒙脱石八面体的溶解起抑制作用，使膨润土的结构不易被破坏，从而提高了活性白土的质量。16

广西大学2010届本科毕业设计论文 年产5万吨活性白土工艺流程设计经改造后的工艺,采用五级反应釜串联的连续生产方式，反应级数越多，过程就越接近平推流。改造后的工艺不仅解决了旧厂的生产问题，而且，还有下述优点：1）五级反应的推动力比单级反应推动力大得多，促进反应的进行。2）节省间歇反应装、卸料的时间，生产更为紧凑。3）生产连续进行，充分利用热源，更节能。4）前两级反应温度相对低，水几乎不汽化，相比之下约节约了20%过热蒸汽。主要设备主要设备有搅拌釜反应器。洗涤工段的说明工艺方案设计图2-5旧厂洗涤工图2-5旧厂洗涤工生产过程中由泵将反应后的浆料输送至板框压滤机进行压滤（有三台板框压滤机并联操作，相应有三个滤饼储槽，三个洗涤槽），滤液输送至废酸循环槽，滤饼经收集进入在板框压滤机正下方的滤饼储槽中，并加入少量水，制成浆，便于进入洗涤槽。所用的洗涤方法是在洗涤槽中边搅拌边加水，至一定液位后停止加水并停止搅拌，采用重力沉降使液固分离，用人工虹吸的方法抽走上层清液，重复洗涤三遍。该工艺不足之处有：1）活性白土吸水性强，每次洗涤效果差，需多次洗涤;2）产生的废水量大；3）人工虹吸会吸走部分活性白土，产品流失率高。针对上述缺点，本项目对洗涤工艺进行改进创新，采用压滤、洗涤交替17

广西大学2010届本科毕业设计论文 年产5万吨活性白土工艺流程设计进行，以达到连续性生产，又减少了废水排放的目的。工艺流程本项目经改进后的洗涤工艺流程如下图所示：图2-6洗涤工艺流程框图18

广西大广西大学2010届本科毕业设计论文年产5万吨活性白土工艺流程设计生产中由泵将反应后的浆料输送至板框压滤机进行压滤（两台板框压滤机交替工作），所得滤液进入废酸循环槽，压滤完后用部分工艺水洗涤滤饼,洗涤液进入废酸循环槽。一次压滤所得滤饼直接送入预先注有一定循环水或工艺水的搅拌槽，且絮凝剂是与水同时注入搅拌槽的。两个并列的搅拌槽中的浆料以重力为动力交替流入沉降器，清液从沉降器上部溢出，并送往废水处理工段，固体颗粒在沉降器内沉降至底部，用泵将浓浆由沉降器底部抽出打入二级压滤机,压滤所得滤液送往废水处理工段。二次压滤后的滤饼直接送入搅拌槽,搅拌槽中加入的是清水然后重复上述操作，沉降器的溢出液循环使用，浓浆送往第三级压滤，滤液循环使用。压滤结束后用鼓风机鼓入一定量的压缩空气，以减少滤饼中的含水量，便于干燥。工艺特色本项目的洗涤工艺和旧厂的相比，具有一下工艺特色有：1）采用连续洗涤，自动化程度高；2）第二次沉降所得清液及第二、第三次压滤滤液，循环使用，减少了新鲜工艺水的使用及废水的排放；3）洗涤采用压滤、洗涤交替进行，洗涤效果好，降低了活性白土吸水性对洗涤效果的影响；4）大大减少了产品的流失。主要设备及构筑物本工段主要设备及构筑物有板框压滤机、沉降器、搅拌槽。干燥包装工段的说明工艺方案设计旧厂所采用的干燥包装工艺流程框图如下图所示：19

广西大学广西大学2010届本科毕业设计论文年产5万吨活性白土工艺流程设计图2-7旧厂干燥包装工艺流程框图旧厂生产过程中洗涤工段所得滤饼通过皮带输送至回转圆筒干燥器进行干燥，干燥采用热空气逆流方式进行。干燥热空气来自收集器气固分离后的约190℃的气体，废气由引风机抽出。干燥后的物料进入风选粉碎机，其通入的热空气是由洁净空气与气化炉燃烧煤所得烟道气换热而得。粉碎机中粉碎、干燥、筛选颗粒三步同时进行，合格的活性白土产品经旋风分离器分离出，并由收集器进行收集，最后进入包装阶段。旧厂在该工段存在的不足之处有：1）操作不稳定，皮带易出现故障，导致进入收集器的产品温度过高，烧坏收集器中的布袋，进而导致粉尘污染。2）包装车间除尘装置不完备，粉尘污染严重。针对上述缺点，本项目对干燥包装工段进行改进创新，即采用自动化控制生产过程及包装，以实现本项目稳定的、连续性生产的目标。工艺流程本项目的干燥包装工段工艺流程与原厂相同，只是在干燥、粉碎、除尘车间采用了自动化控制，从而增强了系统的稳定性，防止了皮带出现故障或20广西大学2010届本科毕业设计论文 年产5万吨活性白土工艺流程设计物料堵塞粉碎机时,造成的粉碎机内瞬间升温,进入收集器的粉尘温度升高,进入干燥器热空气温度升高等问题。此外，本项目的包装操作在密闭的包装车间进行，包装机采用半自动式,在其四周设置屏布。员工在屏布外套袋，装袋、称量、封袋在屏布内进行，抽风机从屏布内抽风除尘，工人便能在较洁净的环境中工作。工艺特色经改进后本项目在该工段的工艺特色有：1）采用自动化控制系统，更能确保生产连续的、稳定的进行，而且还能降低设备的维修费用；2）包装在一密闭环境进行，改善了操作工人的工作环境，同时也降低了产品的流失率。主要设备本工段主要设备有气化炉、回转圆筒干燥器、风选粉碎机、旋风分离器、布袋除尘器和包装机。废水处理工段说明废水处理工艺方案设计一、旧厂酸性废水处理工艺流程如下图所示：21广西大广西大学2010届本科毕业设计论文年产5万吨活性白土工艺流程设计图2-8旧厂污水处理工艺流程框图在旧厂的生产过程中，洗涤和压滤会产生大量的酸性废水，其中含有大量的铝盐和铁盐，还存在压滤洗涤出来的部分产品。在处理过程中，第一步自然沉降的作用是沉降回收废水中含有的部分产品；第二步溢流沉降则是使废水进一步沉降从而使水质澄清；第三步在中和池中加入电石渣中和剩余的酸，最后通过一个细长的水泥平流沉砂池利用空气自然氧化一部分铁盐，这里的水呈现一定的红色。当检测水的PH值符合排放标准后，则将废水直接排入河流中。此污水处理工艺存在着一下不足的地方：1）加大量的电石渣中和废水中的酸，使废水的PH值达标，没有从分考虑到污水中的铁盐和铝盐的处理，这仍会造成对水环境的污染。2）加大量的电石渣不经济，由于电石渣含氧化钙的量较低，在处理过程中对电石渣的需求量较大，从而加大经济投入。此外，加大量电石渣会产生大量的中和产物较难处理。3）几个沉降池设计不科学，沉降池沉降效率低，占地面积大。主要设备：旧厂基本没有专门的废水处理设备，只有简单的几个污水处理池和刮泥机。二、本项目废水处理流程如下图所示：广西大学2010届本科毕业设计论文 年产5万吨活性白土工艺流程设计本项目是本着节约成本，节能环保的原则来设计污水处理方案，其流程如上图所示。生产过程中本项目采用废酸全回流和部分洗涤水、过滤水循环使用，从而大大地减少了需要处理的废水的量，以及废水处理的难度。本项目在进行废水处理时先将废水通入圆柱形中和池1，用碳酸钙中和至PH为4,接着将废水排入圆柱形中和池2,再用氧化钙中和至PH为7，然后通入圆柱形曝气池中通过鼓入空气曝气，将其中的二价铁氧化成三价铁，最后通入幅流式沉淀池中，沉降下来的沉降物通过带式过滤机，压滤生成滤饼，其滤液再次返回幅流式沉降池。而经竖流式沉淀池处理达标的水一半排入河水中，一半循环使用。这一处理方案充分利用了水资源，而且充分考虑到环境保护，排出的水不仅保证了PH值达标，无机物含量达标，而且水质澄清。工艺特色本项目厂址靠近右江，可自建一个简易的水处理厂，自给自足，少量排放，充分合理的利用水资源。既不造成水体污染，也节约了用水开支，做到了既经济又环保。本工段的工艺特色有一下几方面：1）采用碳酸钙为主要中和剂，充分利用了当地喀斯特地貌具有丰富的碳酸钙资源，因地制宜，节省水治理的费用。2）做到了充分处理排除的废水，不会对环境造成任何危害和影响，做到清洁生产达标排放。主要设备及构筑物本工段主要设备及构筑物有圆柱形中和池、圆柱形曝气池、幅流式沉降池和带式过滤机。3.1整体工艺流程示意图整体工艺流程示意图，见附图23

广西大学广西大学2010届本科毕业设计论文第三章物料衡算及热量衡算年产5万吨活性白土工艺流程设计物料衡算衡算原理物料衡算的理论基础是质量守恒定律。物料衡算是指进入一个装置（或设备）的主物料的量（包括损失量）和系统内部积累起来的物料的量。进行物料衡算时,首先必须确定衡算的体系，对一般体系，均可表示为：输入量=积累量+输出量对于有化学反应的系统，可表示为：物料输入量=物料输出量一生产量+物料消耗量一积累量当系统处于稳定状态时：物料输入量=物料输出量Aspen生产工艺流程模拟本流程采用Aspenplus2006版本模拟软件进行模拟。膨润土是复杂的八面体层状物质，在Aspen组成库里没有膨润土的单个代替组分，故参见《可行性报告》中表1.1.1-1可知，土的成分可分析为下表各组分，故用SiO2，Al2O3等组分代替膨润土矿进行等效模拟。表3-1:膨润土成分分析TOC\o"1-5"\h\z成分~Si Al FeFeM C N K2 Ti H2% 20 200g a a2 O O2 O+--OOO平均值 59.4 21.9 3.77 0.19 3.54 1.17 0.82 0.34 0.2508.380\o"CurrentDocument"sb/% 88 34 0 7 8 6 4 2模拟组分中水作为单独组分模拟，所以与整个系统没有大的联系，故整个流程采用电解质模型方法进行模拟。一、原料工段:24

广西大学2010届本科毕业设计论文 年产5万吨活性白土工艺流程设计本工艺流程需使用到磨机，但Aspen模型库没有磨机模型，所以经考虑选用粉碎机单元代替磨机进行模拟。1）模拟流程图如下：图3-1原料工段模拟流程图2）物料衡算表：表3-2:原料工段物料衡算表25

广西大学2010届本科毕业设计论文 年产5万吨活性白土工艺流程设计物流水 原料 旋流器合格浆料固体废弃物(waterl)(materiel)(7) (loss)kg/h1500.009189.63温度/℃kg/h1500.009189.63温度/℃2525压强/bar1.011.01质量流量9317.9517726.21.011371.51609251.01计算数据请参见Aspen流程模拟数据文件1。二、反应工段设定各组分反应在各级反应器的转化率和反应温度，即可进行模拟。由于搅拌器的功耗相对于蒸汽的消耗量来说很小，可将功耗归于热量的模拟，故选用Rstoic反应模型进行该工段的模拟。Cooler-1和Cooler-2单元模拟物流自然热损失，而Heater单元模拟浓硫酸与水混合产生的混合热。1)模拟流程图如下：26

广西大学2010届本科毕业设计论广西大学2010届本科毕业设计论文年产5万吨活性白土工艺流程设计CYC表3-3:反应工段物料衡算表物流27广西大学2010届本科毕业设计论文 年产5万吨活性白土工艺流程设计浓硫酸（acid）浆料⑺循环酸（cyc）反应后（33）质量流量kg/h22509317.9522354.3733920.45温度/℃2526.27090压强/bar1.011.011.011.01三、洗涤工段洗涤工段的板框压滤机在Aspen里用Filter单元进行压滤模拟，而压滤机的水洗部分及沉降槽的水洗部分按理论水洗效果讨论，采用Swash单元进行模拟。由于实际压滤效果含固量为47%右，而设置Filter-1单元滤饼中固体含量47%时会导致废酸全循环迭代计算发生错误，故设置Filter-1滤饼含固量60%,而Filter-2和Filter-3仍为47%,但此时Filter-1所模拟压出的废酸量比实际情况的多，需返回小部分滤液到滤饼中才能实现更准确的模拟。因此，模拟时循环90%的废酸即可达到实际情况下的废酸全回流的效果。1）模拟流程图如下：28

广西大学广西大学2010届本科毕业设计论文年产5万吨活性白土工艺流程设计图3-3:洗涤工段模拟流程图29

广西大广西大学2010届本科毕业设计论文年产5万吨活性白土工艺流程设计2）物料衡算表:表3-4：反应工段物料衡算表物流进最后一次滤饼（32）出循环废酸（18）废水（water）浆料（33）洗涤水(water-2)质量流量kg/h33920.4559200013263.23022354.37990302.8466114温度902524.59028.8/℃压强1.011.011.011.011.01/bar四、包装工段干燥包装工段的回转圆筒干燥器以及气流粉碎机里的闪蒸在Aspen模拟里用一个闪蒸单元代替。热空气温度为300℃，预设30℃温度损失代替热损失及回转圆筒干燥器的功耗，所以用270℃的热空气进行模拟。另外，由于模拟组分中水分用非结合水模拟，经干燥后其含量为9%10%,而旋风分离器及布袋在Aspen模拟时不允许有液体存在,故不能进行除尘模拟。但是,实际情况下产品的最后含水量为结合水，旋风分离器和布袋是可以正常工作的，且其除尘效率可达99%以上，所以考虑Aspen模型的局限性而对除尘器不做模拟。1）模拟流程图如下:30

广西大广西大学2010届本科毕业设计论文年产5万吨活性白土工艺流程设计2）物料衡算表：表3-5:包装工段物料衡算表物流 进 出热空气（hotair）最后一次滤饼（32）废气（vapor）产品（product）质量流量kg/h1160013263.230117921.39756941.8326温度/℃27024.580.0380压强/bar1.011.011.011.01图3-4:包装工段模拟流程图31

广西大广西大学2010届本科毕业设计论文年产5万吨活性白土工艺流程设计五、生产工艺流程表3-6:总物料衡算表物流进 出水原料浓硫洗涤热空固体废水废气产品(wa(mate酸 水 气废弃(w-w(vap(productter-riel)(ac(wat(ho物ater)or) )1)id)er-2) t(losair)s)质量流量15009189.622509200011601371 903 17921 6941kg/h温度25 2525 25 270 25 28 80 80/℃压强1.01 1.011.01 1.01 1.01 1.01 1.01 1.01 1.01/bar3.1.3Aspen废水处理流程模拟废水处理工艺流程参见第一章图1.5.1-2。圆柱形中和池1，圆柱形中和池2及圆柱形曝气池用Rstoic单元模拟，幅流式沉降池用Swash单元模拟，带式过滤机用Filter单元模拟。表3-7:生产工艺流程废水组分含量表32

年产5万吨活性白土工艺流程设计MCNKSO年产5万吨活性白土工艺流程设计MCNKSO组H2H2FEFA分OSO+++EL+GAA+4--4 +++++++++含量4866kmol/.274h1.871.4440.29.881.11 2 410.51.60.57120.47含量4866kmol/.274h1.871.4440.29.881.11 2 410.51.60.57120.4755本流程严格按照以上废水组分含量表进行模拟。1）模拟流程图如下:332）物料衡算表:表3-8:废水处理物料衡算表物流废水CaCO3进CaOO2洗涤水（4）固体废弃物出再利用水（reuse）排放水（let）质量流量kg/h90302187.211185.6005818.8942897.342897..84642.996230743074温度28.825252525252525/℃压强1.011.011.011.011.011.011.011.01/bar广西大学广西大学2010届本科毕业设计论文年产5万吨活性白土工艺流程设计34

广西大学2010届本科毕业设计论文 年产5万吨活性白土工艺流程设计3)废水处理结果根据Aspen模拟数据，对处理结果分析如下。

表3-9:固体废弃物组分含量表组成CASO FE(OH) AL(OH) MG(OH) NA+K+SO42 CO2H4 3 3 2 - 八2微量微微少量96.21.1.659.881.14量量70921.1.659.881.14量量709504814 2 1质量51.3.0413.251.14%1.57%30.分数0%%%0%表3-10:处理后水中组分含量表组成H2OFE3+FE2+AL3+MG2+CA2+NA+K+SO42-O2CO2含量2376微微微微微0.2450.2790.260.060.916kmol/h量量量量量20浓度mg/L////////585.6//3.2热量衡算35广西大学2010届本科毕业设计论文 年产5万吨活性白土工艺流程设计热量衡算的理论依据是热力学第一定律，以能量守恒形式表达如下：

2（5入二工0出+工、损本工艺流程只有在反应工段和干燥包装工段需要耗热，故热量衡算只需计算这两个工段的耗热情况即可。.1总反应物料焓变化表：表3-11：总反应物料焓变化表物流进一级反应器进料（9）出五级反应器出料（14）温度/℃65.5100压强/bar1.011.01汽化率00质量流量kg/h33920.455633920.4556焓kJ/h-447.245X106-448.957X106耗热量kJ/h-1.7138X106饱和蒸气用量3997kg/h.2干燥包装工段表3-12:干燥包装工段物料焓变化表物流进出最后一次滤饼（32）热空气(hotair)废气(vapor)产品(product)温度/℃24.5243127080.0380压强/bar1.011.011.011.01汽化率011036

广西大学2010届本科毕业设计论文 年产5万吨活性白土工艺流程设计质量流量13263.231160017921.39756941.8326kg/h焓kJ/h-205.3082X1.332107X-85.0191X-104.195X10610610610614.76223X106相对湿度//0.96041/煤耗表:表3-13:煤耗表产生消耗饱和蒸汽kg/h热空气kg/h褐煤kg/h3997116001014.25注：褐煤产生的热量利用率按40%算。37广西大学2010届本科毕业设计论文年产5万吨活性白土工艺流程设计第四章设备的选择及主要设备的设计化工设备从总体上分为两类：一类称标准设备或定型设备，是成批成系列生产的设备，可以现成买到；一类称非标准设备或非定型设备，是化工过程中需要专门设计的特殊设备。4.1设备选型和工艺设计的原则(1)合理性。即设备必须满足工艺一般要求，设备与工艺流程、生产规模、工艺操作条件、工艺控制水平相适应，又能充分发挥设备的能力。(2)先进性。要求设备的运转可靠性、自控水平、生产能力、转化率、收率、效率要尽可能达到先进水平。(3)安全性。要求安全可靠、操作稳定、弹性好、无事故隐患。对工艺和建筑、地基、厂房等无苛刻要求；工人在操作时，劳动强度小，尽量避免高温高压高空作业，尽量不用有毒有害的设备附件附料。(4)经济性。设备投资省，易于加工、维修、更新，没有特殊的维护要求，运行费用减少。引进先进设备，亦应反复对比报价，考察设备性能，考虑是否易于被国内消化吸收和改进利用，避免盲目性。非定型设备设计的主要程序设备的工艺设计，是化工工程设计中的一项繁重、量大、技术要求高38

广西大学2010届本科毕业设计论文 年产5万吨活性白土工艺流程设计的工作，其中标准设备和定型设备可根据工艺设计条件从有关资料中查出，直接列表，但非定型设备则要求进行设计。设计中的主要工作和程序如下。(1)工艺流程上确定设备的化工单元类型。这一步在化工工艺流程设计时已大体确定，如使用旋风分离器实现气固分离，用气流干燥装置实现干燥，用离心机过滤进行液固分离等。在经过化工物料衡算之后，进行设备工艺计算时，仍有可能确定更为先进的化工单元过程和设备，从而对工艺流程提出修正和更改。(2)确定设备材质。根据工艺操作条件和设备的工艺要求，确定适应要求的设备材质。(3)汇集设计条件。根据物料衡算和热量衡算，确定设备负荷、转化率和效率要求，确立设备的工艺操作条件如温度、压力、流量、流速、投料方式和投料量、卸料、排渣形式、工作周期等，作为设备设计和工艺计算的主要依据。(4)选定设备的基本结构型式。(5)设计设备的基本尺寸。(6)选型和选择标准图纸。(7)设计成果数据汇总。(8)向设备制造设计(机械设计)专业提出设计条件和设备草图。(9)汇总列出设备一览表。主要设备的设计与计算反应器设计由反应工段的物料衡算知:反应釜内固体的体积流量Vs==8908.6161反应釜内固体的体积流量Vs==8908.61612500=3.5634m3/h反应釜内液体的体积流量匕=31.1802m3/h39广西大学2010届本科毕业设计论文 年产5万吨活性白土工艺流程设计因此每小时流过反应釜的体积流量V=34.7436m3。设计时液面上方留有20%的空间，则反应釜的体积Vr=—=43.4295m3。由于需要在釜体内部衬上一层瓷砖,0.8因此取设计体积为50m3左右。碳素钢钢板的化学成分及力学性能见表4-1，4-2。表4-1碳素钢板的化学成分牌号标准号化学成分（％）CSiMnPS不1于20RGB6654W0.020.15-0.300.40-0.900.0350.030表4-2碳素钢板的化学成分牌号供货状态钢板厚度mm屈服限MPa抗拉强度MPa伸长率%冲击试验冷弯试验不小于b=2aa=18020R热轧控轧或正火6-16245400-52025常温AkvN31Jd=2a>16-36235>36-60225>60-100205390-51024设计釜体为圆柱形，直径3.5m，高为5m。瓷砖厚度为10mm。每级利用贴瓷砖的角度使其离釜壁距离在10cm左右，设置成挡板，呈三角形，顶角在远离釜壁侧。釜底同样贴瓷砖，厚度均为10nlm，不设底挡板。反应釜釜顶开人孔及蒸汽出口。釜的侧下方设浆料进口及蒸汽进口。温度计设在每级釜的管路上。筒体厚度计算：40

广西大学2010届本科毕业设计论文 年产5万吨活性白土工艺流程设计1)工作压力为0.5Mpa,则设计压力为P=1.1X0.5=0.55MpacDi=3500mm 选择的材料为20R,在常温下Il=133Mpa焊接接头系数取为。=0.85,则计算厚度为g_ 0.55x3500 _85mm―2x133x0.85-0.55—.mm厚度附加量为查表可得C=0.8mm,取C=2mm,则1 2C=C+C=2.8mm12实际所需厚度为5=8.5+2.8=11.3mm圆整后得钢板厚度应为5“=12mm2)水压试验强度校核水压时壁内产生的最大压力为。_L25x0.55x(3500+12-2.8)_⑶」T 2x(12-2.8)查表得20R钢板的。_245Mpa,则常温下水压试验时的许可应力为s0.纨。_0.9x0.85x245_187.4Mpa因od0.9g，所以水压试验强度足够。1.J4.3.2搅拌槽选型1.J根椐模拟数据得，洗涤时加入的水量为92000kg/h,滤饼中含液量为7029.5kg/h,含固量为6233.7kg/h,则物料的总体积为V=92+2.2+6.8=101m3取搅拌槽H=5m,R=3m,则圆锥高度卜=1.751^这时41

广西大学2010届本科毕业设计论文V=3.14x32x1+3.14x33x1.732+9=44.58m3m3则物料约占2/3体积。年产5万吨活性白土工艺流程设计搅拌槽总体积为V=157.6m年产5万吨活性白土工艺流程设计搅拌槽总体积为V=157.6m3/min,生产中要求停4.3.3沉降槽选型计算60取圆筒半径留时间大于20min,所以停留量最小为V=20x1.68=33.6m3,取圆筒半径区=3山，高度出山,圆锥底部角度为120度，得其体积为:由于V大于V1，所以停留时间大于20111m，所选符合要求。4.3.4板框压滤机选型计算过滤每小时充满一次物料。取物料过滤时厚度为30mm，在第一级过滤结束时体积最大，此时含水质量分数为60%，物料密度为P~1500kg/m3则总质量为：m=6500=16250kg0.4滤饼体积为：V=m/p=16250=10.83m3过滤总面积为：S=2x10.83=722m20.034.4总设备及建筑一览表前面三节已对一些特殊的设备做了详细的设计和选型说明。以下是对各个设备及建筑的汇总。42

广西大学2010届本科毕业设计论文 年产5万吨活性白土工艺流程设计表4-1:设备一览表设备及建筑物一览表项目型号功率(kw)数量单价（万元）费用（万元）破碎机PE-250X4001513.243.24给料机ZSW-380x961.510.50.5磨机①1830X700024515050废酸循环泵65NF75-341110.70.7旋流分离器FX-250010.50.5磨浆循环泵65NF75-34510.70.7循环废酸泵IH80-32-1253111浓硫酸泵IHF50-32-1600.7511.21.2浓硫酸储罐188反应器/7.55525反应产物输送泵65NF75-34511.21.2板框压滤机迪博12500.562.313.8压滤机用泵65NF75-341121.22.4离心泵0.310.50.5设储水罐11.51.5备循环水泵IH150-125-31518.810.30.3空气压缩机3L-10/811111干燥引风机Y5-47NO.4CGZ①2200X311.51.5回转圆筒干燥器1800018.512020风旋粉碎机5R40182514.54.5旋风分离器XLT/A-4x7.0LCPM28-8-270133布袋除尘器000155包装机ZH-201423.57热风炉（配风机）RRFLZ-B/S5015050蒸汽炉（配风机）KZL卧式3012020皮带输送机DTII20428曝气机QXB3-50310.250.25带式过滤机DY-3000313343搅拌机7.5717仪表与控制540附属装置及管道60651.8总计5340.79土地平整5013150堆场50X5010.0125原料存放槽①6X1010.38.4782.8848粗浆料存储槽①3.5X510.3752.8848细浆料存储槽①3.5X510.3752.8848反应产物存储槽①3.5X510.3752.8848废酸循环槽①3.5X510.375搅拌槽①6X5.7540.333.912沉降槽①6X2.720.316.956滤饼槽①6X710.38.478循环水槽①6X510.38.4786.1041带搅拌中和池①3.6X320.363.0520带搅拌曝气池①3.6X310.387.3852幅流式沉降池①5.6X410.38原料工段厂房50X5010.06150反应工段厂房55X2510.0682.5洗涤工段厂房50X2410.0672干燥包装工段厂房30X1510.145仓库50X2010.1100锅炉房15X1510.0613.5办公楼15X5010.2150住宿楼10X5010.2100其它建筑物100广西大学2010届本科毕业设计论文年产5万吨活性白土工艺流程设计建筑物441092.3总计8302柳工ZL505吨铲车 铲车1 40 40东风153化工硫酸运输车 液体运输车1 19.5 19.5东风柳汽乘龙产品输送车（2辆）LZ330IQEM2 29 58总计117.51550.67302广西大学2010届本科毕业设计论文年产5万吨活性白土工艺流程设计车辆总计第五章总图布置5.1总平面布置原则1）执行国家现行的生产、管理、安全、防火和卫生规范的要求。2）满足生产工艺和物料运输流向要求。3）结合地形、地质、气象和周围环境等条件，因地制宜，节约用地，防止生态破坏和环境污染。4）避免人流和物流的交叉，确保交通顺畅。5）搞好环境绿化和美化，改善和创造人工空间环境5・2总平面布置方案根据总平面布置原则，结合公司的实际情45广西大学2010届本科毕业设计论文..—一一___年产2万吨活性白土工艺流程设计况；本工程总平面布置用地考虑用i8O00m；亩;厂房尽可能南北朝向布置，减少日晒，利于自然通风和采光，使整个工程的原料区、主要生产区、成品库区、动力区、厂前区及办公区等各自的功能分区，利于公司内交通，减少人、物流交叉。5.3绿化根据行业标准《化工企业总图运输设计规范》(HG/T20649-1998)的规定，结合本项目的地区特点，绿地率拟采用20%,绿化面积约为3600平方米。5.4交通运输公司现有两处大门，南门作为人流进出口及产品运出口；北门作为原料运入口。为满足公司内运输、卫生等要求，并适当考虑在道路两旁种乔木、花草等，净化空气，美化公司环境。运输方式以汽车运输为主，原料、硫酸、燃料、絮凝剂等主要依靠公司储运部门解决运输问46

年产5万吨活性白土工艺流程设计广西大学2010届年产5万吨活性白土工艺流程设计4747广西大学2010届本科毕业设计论文 年产5万吨活性白土工艺流程设计第六章结论本项目采用的废酸循环法进行连续性生产活性白土。这一生产优化了制备活性白土的工艺，减少了废酸的排放，更改进了湿法生产中存在的酸的浓度较大，容易对膨润土的晶体结构造成破坏，导致活性度和脱色率下降等不足；采用连续性生产更能充分的利用加热蒸汽和干燥的热空气，提高了产品质量及稳定性和生产效率。并且在洗涤工段采用压滤、洗涤交替进行，洗涤效果好，降低了活性白土吸水性对洗涤效果的影响，大大减少了产品的流失，减少了水用量，更减少了废水的排放量。48

广西大广西大学2010届本科毕业设计论文年产5万吨活性白土工艺流程设计参考文献[1]周淑文，冯诗庆.半湿法生产高效活性白土方法[PL中国：CN1061542,1990.11.21.[2]姜桂兰，张培萍编著膨润土的加工与应用.化学工业出版社，2005.2.[3]鞠建英，[韩]申东铉编著.膨润土在工程中的开发与应用.中国建材工业出版社，2003.3.[4]马占省.食用油脂脱色用高效活性白土的研究及其吸附性能研究.石河子大学硕士学位论文，2006.[5]闰景辉，李景梅，惠博然.半干法制备高效活性白土新工艺的研究[J].长春理工大学报，2003.26(4)：37-39.[6]张晓梅.关于膨润土活化问题的讨论[J].IM&P化工矿物与加工,2000,(1):25-26.[7]张术根，巩来元，申少华等.活性白土湿法生产漂洗方法研究[J].IM&P化工矿物与加工,2001,(1):12-14.[8]冯启明,彭同江,周玉林.膨润土活化工艺改进再探[J].中国非金属矿工业导刊,2000,(5):59-61[9]朱振海，郭庆中.膨润土酸活化废酸水连续应用研究 [J].非金属矿,2004,27(3):28-30.[10]高熙英,关蓬来.活性白土干法制备工艺条件研究[J].非金属矿,2005,28(1)：33-34.)[11]贾英杰，任瑞晨，李彩霞.膨润土干法制备活性白土试验研究"].辽宁工程技术大学学报(自然科学版)，2008,27：287-288.[12]武占省，李春，孙喜房，等。膨润土在食品工业中的应用、中国食品添加剂，2005，69(2)：100-102.[13]M.S.HassanandN.A.Abdel-Khalek.BeneficiationandapplicationofanEgyptianbentoniteAppliedClayScience,1998,13(2):99-115.[14]卢国庆.高性能活性白土的制备工艺及其机理研究.广西大学.2009.6.[15]范文