《大气污染课设设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大气污染课设设计说明书.docx（12页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
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SC2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
2、计生产能力为300kg/h亚硫酸俊(年生产 328天计)。、设计依据1 .主反应式：NHHCO ( s) + NH 4HSO (l) 一 (NH)2SO (l) + H 2O (l) + CO 2 T2 .亚硫酸氢钱溶液:比重，kg/l1.3476组成，g/lNHHSO(NH) 2SO(NH) 2SOH2O61387128519.63 .分离母液:比重，kg/l1.250组成，g/lNHHSO(NH) 2SQ(NH) 2SQH2O87.3299.0146.3717.44 .亚硫酸钱产品:组成，w%(NH) 2SO?H2O(NH) 2SQH2O87.054.458.505 .碳酸氢俊组成:组成，
3、w%NHHCOH2O95.05.06 .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淘t/G产品=1.96 (重量比)；G母液/G产品=1.277 (重量比)7 .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)17920
4、02087002053002795006852097800(4)结晶热数据：(NH) 2SO (l) + H 2O 一(NH4) 2SO?HbO (s) + 4130 cal/mol(NH) 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
5、俊。国 内中小硫酸厂多采用此流程。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
6、量，Z料量为 1批。(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：亚碾碑氢锤溶液中和夙应产生的CO,中和、结晶.分离系筑分离母液产品亚钱2 .化学方程式：NH4HC
7、O ( s) + NH 4HSO (l) 一 ( NH) 2SQ (l) + H 2O (l) + CO 2 T3 .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 4 .基础数据：如设计依据。5 .选择计算基准：以 300kg亚硫酸俊产品为计算基准。6 .计算：(1) x=1.96 X 300=588kg ; Vx=588/1.3476=436.33L(2) z=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=240.6
8、7kgy=240.67 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+300 X 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CO1
9、07428合计790.23160.8合计788.13152.4整理:8.物料流程图:现砾瞋氢蟆溶混双.匚心L(二)能量衡算(1) 量衡算示意图:涔液碳管JOt.Q茏密结晶.03破铿话品.R主夙应,a固体碳犍202,2 ks h中加及庄产生的CO2 LOTke h中和.结晶.分离系统分离母液_ 3 S3. 1 kg h产品亚按300 k：c h产晶中和 结晶 分离 系航热损失.已0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788.10c为基准。2.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。(2)温
10、度基准：以4.热量计算：(2)(3)(4)溶液，29C：碳钱，20C：亚俊结晶硫钱结晶主反应热(6)氧化热:Q1=588.0 X 0.5 x 29=8526kcalQ2=202.2 X 0.39 X 20=1577.2kcalQ3=300X 0.8705/134 X 4130=8048.9kcalQ4=300X 0.0445/132 X 2.6=0.263kcalQr=208700+68520+97800-179200-205300=-9480kcalQ5=202.2 X 0.95/79 X (-9480)=-23050.8kcaln= (300X 0.0445-588/1.3476 X 0.
11、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溶液七.阳c破核,20七/5百;亚校皓品.804S.9硫钱造品* 0,：窗主反应，-
12、23网.8氧1匕糠，1253,2不 ： kcWh:中和结晶*分离*寐统“0C产品. 一醐-1。母部I -2183. 7 -10*C, C0”T也息热损失.l 既 L W换魄董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V=436.33 X4X 18X 10-3/0.9=34.91m 3d3=4X 34.91/3.14=44.47m 3d=h=3.5m0.9 。箭。.1热量衡算数据:带入热量(kcal/h )带出热量(kcal/h )溶液Q18526产品Q7-894碳钱Q21577.2母液Q8-
13、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。5.热量衡算关系图：(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=4X 1.75/3.14=2.23m 3d=h=1.3m6高位计量槽内的换
14、热管：换热温度：t=343.4/(0.5X 588)=1.2 C设冷水由 20c 22C,溶液由 29c 27.8 C。则 tm= (9-5.8 )川n(9/5.8)=7.28C设蛇管式冷却器总传热系数K=400kcal/(m 2h C ),选择规格为。25 X 2.5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)=2mo r-l(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，装料系数为0.8。碳钱的比重为1.57kg/L 。V=202.2
15、/1.57 X4X 18X 10-3/0.8=11.60m 3d3=4X 11.60/3.14=14.78m 3d=h=2.5m二25UL(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。(7)流程位号107-卧式活塞推料离心机：由产量300kg
16、/h ,选择 WH-800型卧式活塞推料离心机 (2270X 1660X 1400)。0.9。(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V=306.48 X4X 18X 10-3/0.9=24.52m 3d3=4X24.52/3.14=31.24m 3d=h=3.1m一：lir)(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之间油自动18批流量之内101附带液位计2吸收工段与101之间温度手动29 C3101与1
17、02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油手动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油自动18批流量之内108附带液位计111108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之后油自动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/h460270.482129.2按年 生产3282固体碳钱202.2kg/h650131.4310
18、34.63分离母液383.1kg/h350134.0851055.54固体亚硫酸钱300kg/h15204563589.6九、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
19、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（千兀）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（带电机）10kw2.510kw1.6离心机（带辅助设备）150.0搅拌器（带电机）1.8换热铝管2,一
20、. 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：5.5X2.62+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=61.3千元(9)离心泵：1.6 X 2=3.2千元，设备原价=360.93千元2 .设备工程费：(1)设
21、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3 .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/千兀第一部分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
22、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4 .原材料费：(1)固体碳钱：650元/吨(2)亚硫酸氢钱溶液：460元/吨(3)产品包装袋： 3X 1000/25=120元/吨5 .动力费用：(1)冷却水：5.6元/吨(2)电费：离心机（7.5kw） : 0.75 X 7.5 X 2=11.25 元/h搅拌器（0.8kw） : 0.75 X 0.8=0.6 元/h
23、泵（2 台，0.8kw/ 台）：0.75 X 0.8 X 2=1.2 元/h总电费：（11.25+0.6+1.2 ） X （ 1/0.3 ） =43.5 元/吨6 .车间经费：设设备寿命都为25年，年生产按328天计。折旧费：358.31 X 1000/（25 X 328X 24）=1.82 元/h即 1.82 X （ 1/0.3 ） =6.1 元/吨7 .工人工资：按工人平均工资1500元/ （月人）计算，8名员工每年花费144000元，总计支出资18元/h。则生产一吨产品所需支付工资为18X （1/0.3 ） =60元/吨。成本计算表项目成本/ （元/吨）分项目成本/ （元/吨）合计/ （
24、元/吨）总和/ （元/吨）原材料费固体碳钱65012301345.2亚硫酸氢钱溶液460产品包装袋120动力费用冷却水5.649.1电费43.5车间经费一6.16.1工人工资一6060十三、效益分析产品固体亚硫酸钱可作为化肥原料，价值1520元/吨，具有很高的利用价值和广阔的市场需求；当亚俊产品的产量达到将近3300吨时，即生产460天左右，可收回工程及生产成本，此为经济效益。提高大气质量，有利人体健康，同时提高国民的环境意识， 扩大就业机会，促进经济可持续发展，此为社会效益。符合国家提倡的“变废为宝、废 物再利用、循环经济、根本性节能减排”的要求，且副产物完全被利用，无二次污染， 此为环境效益。11