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海 南 大 学 毕 业 论 文（设计）
题 学 专 姓 学
目：年产 10 万吨硫酸铝车间工艺设计 院：材料与化工学院 业：04 化学工程与工艺 名：XXXX 号：XXXXX
指导教师： 指导教师：XXXX
nx完成日期： 完成日期：XXXX
目
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中文摘要………………………………………………………………………5 英文摘要………………………………………………………………………7 前言………………………………………
……………………………………9 1 总论…………………………………………………………………………10 1.1 设计的目的和意义………………………………………………………10 1.2 设计依据…………………………………………………………………11 1.3 设计指导思想……………………………………………………………12 1.4 设计的主要内容…………………………………………………………12 1.5 设计原则…………………………………………………………………12 1.6 设计重点…………………………………………………………………13 2.硫酸铝概论…………………………………………………………………13 2.1 我国硫酸铝的工业生产现状……………………………………………13 2.2 发展前景…………………………………………………………………14 2.3 存在问题…………………………………………………………………14 2.4 发展建议…………………………………………………………………15 3.生产技术和工艺……………………………………………………………16 3.1 原料………………………………………………………………………16 3.2 生产工艺…………………………………………………………………16 3.3 工艺选择…………………………………………………………………23 4 工艺计算…………………………………
…………………………………23 4.1 生产流程…………………………………………………………………23
4.2 物料衡算……………………………………………………………………25 4.3 能量衡算…………………………………………………………………29 5.设备选型……………………………………………………………………32 5.1 反应釜……………………………………………………………………32 5.2 颚式破碎机…………………………………………………………………38 5.3 雷蒙磨…………………………………………………………
…………39 5.4 板式过滤机…………………………………………………………………41 5.5 浓缩结晶锅………………………………………………………………42 5.6 主要设备列表……………………………………………………………43 6.三废处理及副产品的综合利用……………………………………………45 7.厂房安排……………………………………………………………………45 7.1 厂房层数…………………………………………………………………45 7.2 厂房布置…………………………………………………………………46 8.技术经济分析………………………………………………………………48 8.1 劳动定员…………………………………
………………………………48 8.2 固定资产的投资…………………………………………………………49 8.3 原料动力费………………………………………………………………50 8.4 固定资产折旧费和年维修费……………………………………………51 8.5 人工费……………………………………………………………………51 8.6 化验分析费用……………………………………………………………51 8.7 三废治理费用……………………………………………………………51 9.设计评析……………………………………………………………………52
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致谢……………………………………………………………………………55 参考文献………………………………………………………………………56 附工程图纸 1、带控点的工艺流程图 2、厂房平面布局图 3、厂房立面布局图 4、反应釜装配图 5、结晶机装配图
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 导致产品积压严重、投资无法收回，使部分企业背上沉重的经济包袱；生产工艺
主要有铝灰、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，发现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，过程易控制等优点，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；采用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，使高岭土经过
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，经过煅烧活化，粉碎，过筛送致生 产车间，与 55%的硫酸容易混合送至反应釜，经过反应的酸浸，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。硫酸铝的日生产量为 333.33 吨，采用 3 班 间歇式生产，要求硫酸铝在产品中含量约为 54.31%。每小时要求投入高岭土量 为 19.1 吨，硫酸投入量为 19.9 吨，Al2O3 溶出率 89.4%使 19.9 吨的，98%硫酸稀 释成 55%硫酸的用水量 15 吨。加入 110.5 吨的水量，硫酸铝与加入水要求配比 达到硫酸铝浓度 54.31%，求得需要蒸发掉 91.464 吨的水。通过数据查询得知在 115 ℃ 蒸 汽 的 焓 H=2702.5kJ/kg ， 从 蒸 发 水 量 求 得 蒸 发 水 吸 收 热 为 247181.46×103kJ，硫酸铝溶液的吸收热为 4425.5×103kJ。设置热量损失为吸热总 量的 3%，求出损失热量为 7548.2×103kJ。在 25℃时，料液带入的热量可求算得 12909.9×103kJ，加热蒸汽释放热量为 84524.87×103kJ。操作设备选取为颚式破碎 机，雷蒙磨，反应釜，沉降槽，中和槽，浓缩结晶锅，成品粉碎机。其中，反应
釜的体积为 22 m3，高为 3.64m。根据工艺流程的要求、投资、用地的条件等各 种因素，进行综合的比较，对硫酸铝生产的厂房进行了布置。原料成本费为
东风雪铁龙新车2216.2815 万元/年，用电消耗 470 万元/年，燃料动力费为 628.4071 万元/年，固 定资产的折旧费 71 万元/年，维修费 35.5 万元/年，人工费 28.8 万元/年，化验分 析费 2.88 万元/年，三废治理费 3.2 万元/年，硫酸铝市场价格 1000 元/吨，国家 税收 33%，核算出应纳税所得额：10000-4221.9978=5778.0022 万元，应纳所得 税额：5778.0022×33%＝1906.7407 万元
关键词： 关键词：硫酸铝；现状；生产工艺；高岭土
Abstract：
The plants having 10,000 tons of annual output of aluminum sulfate in China hav being upto 29, and the plants having 3000 t to 10000 t, being upto 85. The aluminum sulfate production capacity has reached 1.15 million t, yield breakthroughs 950,000 t, after the United States and Japan, the third in the world live;Aluminum sulfate production in the problem is that the unreasonable design, equipment is not supporting, yield and quality are unable to meet its mind and requested some smaller manufacturers, leading to poor economic returns serious backlog of products, investment is not possible, so that some enterprises back heavy The economic burden of production of a major Al
Grey, Al Jardine, of aluminum hydroxide, bauxite atmospheric pressure, such as coal gangue compression method, all of the advantages and disadvantages compared to that of raw materials for the production of kaoli
长城小精灵n Aluminum sulfate, a low-cost raw materials, high yield, good quality products, process-control advantages, in the course of preparation of the high-activity waste residue can be used as the high-silicon material, but also as a fine of paint and sheet metal products fill, so as to achieve a comprehensive Use and no waste residue emissions, have a positive environmental significance of raw materials used for the production of kaolin aluminum sulfate, with the design of purpose and guiding ideology. Kaolin production of aluminum sulfate, kaolin After pretreatment process, rule out the possibility of kaolin in the rough quartz sand, impurities, the glass used in the production of cement, by Kaolin concentrate, after calcination activated, crushing, screening sent to the production workshop, with 55 percent of the sulfuric acid Mixed easily sent to the reactor, the reaction of acid leaching, settlement, and in the separation and processing of aluminum sulfate be qualified easily, and sent to concentration crystallization tank, concentrated fruit and refined through the grinder will crush aluminum sulfate crystals, Packaging. The aluminum sulfate, for the production of 333.33 tons, a 3 classes batch production for aluminum sulfate in the
product content is about 54.31 percent. Request input per hour for 19.1 tons of kaolin, the amount of sulfuric acid into 19.9 tons, Al2O3dissolution rate of 89.4 percent to 19.9 tons, 98% diluted sulfuric acid into 55 percent of water consumption 15 tons of sulphuric acid. Join 110.5 tons of water, aluminum sulfate and water requirements by adding aluminum sulfate concentration ratio reached 54.31 percent, the evaporation need to seek out 91.464 tons of water. Through the data for that 115 ℃ steam in the enthalpy H = 2702.5kJ/kg, obtained from the evaporation of water evaporation of water to absorb heat 247181.46 × 103kJ, aluminum sulfate solution for the absorption of 4425.5 × 103kJ. Set heat loss for the heat 3 percent of the total, calculated heat loss to 7548.2 × 103kJ. At 25 ℃, feed into the heat Rectifiable be regarded 12909.9 × 103kJ, heating steam for the release of heat 84524.87 × 103kJ. Operation of equipment selected as the jaw crusher, Raymond Mill, the reactor, the settlement trough, and in the slot, concentrated crystallization of the pot, finished grinder. The reactor of the volume of 22 m3, for the high-3.64 m. According to process the request, investment, land conditions, and other factors, a comprehensive comparison of the aluminum sulfate production plant for the layout. Costs of raw materials for 2.2162815 million / year, electricity consumption of 4.7 million yuan / year, fuel costs for power 0.6284071 million / year, fixed-asset depreciation costs 710,000 yuan / year, maintenance costs 355,000 yuan / year, Labor costs 288,000 yuan / year, the laboratory analysis of costs 28,800 yuan / year, waste management costs 32,000 yuan / year, the aluminum sulfate market price of 1,000 yuan /
ton, 33 percent of state tax revenue, accounting to taxable income :10000-4221.9978 = 5.7780022 million, the amount of income tax in redeeming: 5778.0022 × 33% = 1.9067407 million
Keywords：aluminum sulfate；the present situation；ProductionProcess；kaolin
前言
硫酸铝化学名（Aluminium sulfate）Al2(SO4)3，无单斜结晶，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，是无机盐基本品种之 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。工业品为白或灰白粉立状晶体。 主要用于净水与造纸[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，作为城市用水和废水处理的絮凝剂，可以除去水中的磷酸盐、锌、铬等 杂质，以及除菌、控制水的颜和气味。硫酸铝还可以用来生产其他铝盐、硫酸 铝衍生物，无机高分子絮凝剂及铵明矾、钾明矾等。 硫酸铝的第一大用途是在造纸中，大约占硫酸铝总产量的 50％。它在这里 有四种用途：即施胶、调 pH 值、澄清加工过程中用水及做媒染剂。由于硫酸铝 施胶为酸性施胶[3]，纸张长期贮存易变黄、变脆，故只能用于低档纸。目前国外 造纸技术由酸性施胶向中性施胶及碱性施胶转变，而不用或少用硫酸铝，中性及 碱性施胶剂已开始大量进入市场；国内已有少数城市能生产中性及碱性施胶剂。 因此，尽管国内造纸产量有待增加，但未来造纸用硫酸铝消耗量增加不会太大。 表 1 我国造纸
施胶剂的生产经历的几个阶段 时间 1979 年之前 1975 年 1990 年 1992 年 1995 年 1997 年 浆内施胶剂的种类 松香皂化胶 强化桦香皂 阴离子乳液松香施胶剂 ADK 中性施胶剂 中性松香施胶剂 阳离子乳液松香施胶剂
硫酸铝的第二大用途是在饮用水、工业用水和工业废水处理中做絮凝剂，大 约占硫酸铝总产量 40％。当向这类水中加入硫酸铝后，可以生成胶状的、能吸 附和沉淀出细菌、胶体和其他悬浮物的氢氧化铝絮片，用在饮用水处理中可控制 水的颜和味道。但近年来，随着聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合 硅酸硫酸铝、有机高分子絮凝剂等的不断出现，占领了净水剂不少市场。尤其是 近年来关于饮用水中存在铝离子会损害健康的观点流行， 如人为硫酸铝残留在水 中的高浓度残余可溶性铝是骨质疏松和早老性痴呆的诱发剂， 所以使其在饮用水 中用量受到了限制。 硫酸铝在工业和市政废水处理中被用混凝剂，将其加入到水中，反应生成三 水合氧化铝胶状沉淀，吸收沉降细菌、胶体以及其他悬浮物质。随着水排放指标 的日益提高， 硫酸铝在水