以提溴废液为原料年产万吨氯化镁车间工艺设计

以 提 溴 废 液 为 原 料 年 产 12 万 吨 氯 化 镁 车 间 工艺 设 计 the process design of magnesium chloride with annual output of 120000 tons using the bromine effluent liquid as raw material摘 要氯化镁是一种重要的化工原料，随着科学的进步及世界经济的飞速发展，人们对氯化镁产品的精细化程度也提出了越来越高的要求。我国是世界产镁大国，也是用镁大户，但不是产镁强国。其主要原因是我国的产品粗品多，精品少。一方面是低级原料的大量出口，另一方面又是大量精品的进口，其进口价是出口价的几倍，甚至高达几十倍。因此，设计了一个年产 10 万吨的氯化镁生产工艺车间。本设计说明书对氯化镁车间的主要生产流程，设备的选型，总平立面布置及环境保护等各方面进行较全面、合理的安排，其重点是对生产流程中的主要设备进行了详细的说明。氯化镁的生产主要包括：预热、蒸发、保温沉降、制片、包装等过程，而其中的蒸发、保温沉降、制片又是其中的重点工序，蒸发采用强制循环蒸发器，这种蒸发器的优点是靠外力循环，循环速度大，一般可达 1.53.5m/s；靠泵循环，加热蒸气的压力对循环速度没有影响，操作稳定；生产强度大，适合于粘度大而又有晶体析出的料液。保温沉降主要是控制好温度，是沉降器内的温度保持在 105以上。采用这样的流程，其氯化镁质量完全符合工业用氯化镁企业标准。由于所选的各种设备比较齐全，工艺先进，从而大大地提高了生产效率。关键词：氯化镁； 车间设计； 工艺流程ABSTRACTMagnesium chloride is a important chemical raw material, with the improvement of science and quick development of international economy, people require more finer magnesium chloride products. Our country is a big magnesium producer, and a big magnesium consumer, but not a strong magnesium producer. The main reason is, most of our products is grossness, few of them is fine products. On one hand , we export huge raw material, on the other hand, we are a big fine- magnesium chloride importer, the price of imported products is times or several tens of exported ones. So, we design a magnesium chloride work shop which with eighty ton annual output.This design instruction has a comprehensive and reasonable arrangement about main production flow, equipment selection, over all plane and elevation laying, and environmental protection. It emphasizes the detail instruction of important equipment in the production flow. Production of magnesium chloride includes preheating, evaporating, insulating big production intensity for viscosity and Auskristallisierung f liquor. The key of insulating Workshop design; Process天津科技大学 2010 届本科生毕业设计1目 录第一章 前 言 .1第一节 概述 .1第二节 综述 .3第二章 生产方案和生产流程确定 .7第一节 生产工艺的确定 .7第二节 生产流程简图 .8第三章 主要生产车间操作及生产设备 .10第一节 蒸发车间概述及特点 .10第二节 其它车间简介 .15第四章 物料衡算及热量衡算 .17第一节 生产条件及要求 .17第二节 物料衡算 .17第三节 热量衡算 .18第五章 设备选型及计算 .21第一节 主要设备选型及计算 .21第二节 附属设备 .28第六章 车间布置 .33第一节 车间平面布置 .33第二节 车间设置布置 .35天津科技大学 2010 届本科生毕业设计2第三节 管道布置 .36第七章 非工艺专业要求 .28第一节 土建设计 .38第二节 供电与照明 .38第三节 自动控制检测仪表 .39第 4 节 给水排水.40第 5 节 采暖通风.42第 6 节 节能环保及安全卫生.42第 8 章 技术经济分析与投资估算.45第 1 节 经济概算.45第 2 节 单元设备价格估算. 43结 论 .48参考文献 .31致 谢 .32天津科技大学 2010 届本科生毕业设计3第一章 前言第一节 概述氯 化 镁 是 一 种 非 常 重 要 的 化 工 原 料 ， 随 着 社 会 进 步 和 世 界 经 济 的 飞 速 发展 ， 人 们 对 氯 化 镁 的 需 求 也 在 与 日 俱 增 ， 尤 其 是 对 高 纯 度 、 高 质 量 的 产 品 需求 更 为 突 出 。氯 化 镁 的 用 途 很 广 ， 它 是 生 产 金 属 镁 、 氧 化 镁 、 六 氨 氯 化 镁 、 氢 氧 化 镁 、硫 酸 镁 等 的 基 本 原 料 ， 被 广 泛 用 于 各 个 行 业 ， 例 如 ：1.冶 金 行 业 ： 可 用 来 制 造 耐 火 材 料 和 做 为 砌 炉 臂 的 粘 合 剂 ， 并 且 是 制造 二 号 熔 剂 和 冶 炼 金 属 镁 的 原 料 。2.化 学 工 业 ： 主 要 用 于 生 产 各 种 镁 盐 ， 如 氧 化 镁 、 氢 氧 化 镁 、 碳 酸 镁和 鞭 炮 固 引 剂 等 ， 也 可 用 作 生 产 防 冻 剂 的 原 料 。3.建 筑 材 料 ： 六 水 氯 化 镁 与 菱 苦 土 混 合 可 制 成 坚 硬 的 耐 腐 蚀 的 镁 氧 水 泥 ，可 制 成 人 造 大 理 石 、 苦 土 瓦 、 地 板 、 天 花 板 、 装 饰 板 、 防 火 板 、 大 棚 支 架 、隔 墙 板 、 菱 镁 井 盖 、 浴 缸 、 门 窗 框 以 及 活 动 房 屋 等 日 常 建 筑 装 修 材 料 。 4.机 械 工 业 ： 日 常 生 活 中 ， 用 菱 苦 土 可 制 成 机 械 包 装 箱 ， 三 角 垫 棱 和 家具 等 ， 是 “以 土 代 料 ”的 好 材 料 。 5.食 品 行 业 ： 用 卤 水 （ 食 品 级 氯 化 镁 水 溶 液 ） 点 制 的 豆 腐 较 石 膏 点 制 的豆 腐 ， 质 嫩 味 鲜 ， 还 用 作 一 部 分 食 品 的 添 加 剂 。 6.交 通 行 业 ： 用 作 道 路 化 冰 融 雪 剂 ， 化 冰 速 度 快 ， 对 车 辆 腐 蚀 性 小 , 比 氯 化 钠 融 雪 效 果 好 。 7.医 药 ： 用 氯 化 镁 制 成 的 “卤 干 ”可 作 药 用 。 8.农 业 ： 可 用 来 生 产 镁 肥 、 钾 镁 肥 和 棉 花 脱 叶 剂 等 。在工业发达国家，已将海水中的氯化镁作为生产冶炼金属镁的重要原料。由于镁系产品的可塑性强，利用化学和物理技术处理和深加工，在高、精、尖材料科学领域中具有广泛的应用前景，如高速飞行器窗口材料、耐高温腐蚀材料、透明精细陶瓷、高温绝缘材料，以及2O世纪9O年代发展起来的纳米镁系物材料及许多高功能性材料等方面，可以形成许多高技术产品，具有较高附加值和较高经济效益。我 国 是 世 界 产 镁 大 国 ， 也 是 用 镁 大 户 ， 但 却 不 是 产 镁 强 国 ， 主要原因天津科技大学 2010 届本科生毕业设计4是我国的镁产品粗品多，精品少。一方面是低级镁原料的大量出口，另一方面又是大量精品镁产品的进口，其进口价是出口价的几倍，甚至高达几十倍。因此，盐化工行业应该加强研究，致力于提高镁产品的精细化程度，以增强在国际市场上的竞争能力。我国发展镁质化工材料有很大优势：我国有丰富的镁资源，不仅有海水、盐卤、井卤等液体镁资源，还有十分丰富的菱镁矿、水镁石、水菱镁石、蛇纹石、石棉尾矿等天然镁矿资源，为发展镁质化工材料产品提供了坚实的资源基础。我国能源比较丰富，为生产镁质化工材料提供了能源保证。我国具有以多种原料、多种工艺路线生产镁质化工材料的企业，特别是近年来，在工艺、设备等方面具有中国特色的科技成果不断出现并运用于生产实践中。在不同的温度范围内，生成含有 2、4、6、8、12 个结晶水的水合物和无水氯化镁。目前生产的氯化镁是指六水氯化镁。六水氯化镁在3.4116.7之间是稳定的水合物。为无色结晶体，密度1.56-1.59克/厘米 3，味苦。利用海盐苦卤制得的产品，因色值高而呈现褐黄色（茶色） 。外观因制造方法而异，分块状、片状、粒状和晶体状。提 溴 废 液 是 经 过 水 蒸 气 蒸 馏 法 提 取 溴 产 品 后 排 出 的 废 液 ， 其 主 成 分 为 氯化 镁 （ 400g/L 左 右 ） ， 是 生 产 工 业 氯 化 镁 和 食 品 级 氯 化 镁 的 优 良 原 料 ， 在 沿海 的 盐 化 工 厂 中 采 用 蒸 发 法 生 产 工 业 氯 化 镁 （ 卤 片 、 卤 粉 ） 工 艺 成 熟 ， 产 品质 量 符 合 标 准 要 求 ， 销 路 较 好 ， 具 有 良 好 的 经 济 效 益 。工业用氯化镁为六水氯化镁，其中含少量四水合物。工业用氯化镁企业标准下如表 1-1。表 1-1 工业用氯化镁企业标准化学组成（）品名 外形 色泽MgCl2 MgSO4 NaCl+KCl氯化镁 块 深褐黄色 50 23 12.5氯化镁 片、粒、块 褐黄色 45 23 12.5氯化镁 晶体 黄色 43氯化镁 片 白色 45但是，我国食用氯化镁的生产现状很不理想。 食用氯化镁作为添加剂广泛用于食品、食盐、矿泉水、医药等行业。其产品的市场潜力巨大，发展前景非常广阔。在国外，食用氯化镁在食品行业中已得到普遍应用，在豆制品、面包、水产保鲜、瓜果蔬菜等食品的生产加工过程中都已广泛使用。 中国一直没有食品级氯化镁的生产，天津科技大学 2010 届本科生毕业设计5国内食品行业对这一产品很陌生，应用也不广泛。同时国家食品卫生法明确规定，在食品生产过程中所使用的添加剂必须为食品级。随着人们对健康意识的不断提高，2003 年 12 月 11 日，中国首发了食用氯化镁行业标准，并把食品级氯化镁确定为食品稳定剂和凝固剂。这一规定对规范中国食用氯化镁产品的生产与市场销售等工作都起到了积极的推动作用，大大改变了中国食品行业中传统的由工业氯化镁作为食品添加剂的状况。 目前中国仅有天津市塘沽金轮盐化有限公司、连云港银化制镁有限公司等少数生产商具备生产食用氯化镁产品的资质。2009 年 6 月，青海洁镁露科技公司根据市场需求，新上了 5000ta 的食用氯化镁生产线。经初步统计，全国食用氯化镁的实际产能仍然还远远不能满足人们生活的需求。我国食用氯化镁企业标准见下表 1-2。表 1-2 食用氯化镁企业标准项目名称 指标氯化镁（以 MgCl2计）% 46.00钙离子（以 Ca2+计）% 0.10硫酸根（以 计）% 24SO 0.80碱金属氯化物（以 计）% Cl0.4水不溶物 % 0.10色度（度） 40铅（以 计） Pb/mgk3.0砷（以 计） 3As 0.5铵（以 J 计） 4NH/k 50注：1mg 铂在 1L 水中所具有的色度为 1 度。第二节 综述天津科技大学 2010 届本科生毕业设计6一、文献综述氯化镁产品的外观有晶体氯化镁、片状氯化镁和粒状氯化镁三种，其化学式均为 MgCl26H2O，由不同的冷却工艺可生产不同形状的氯化镁产品。氯化镁被广泛应用于冶金、建筑材料、食品、医药、耐火材料等各行各业。还可用于道路除冰融雪，用作多种催化剂的载体等。氯化镁也是制糖业结晶工艺的助剂，同时它也是很好的分散剂，用于防结块等。随着社会进步和世界经济的飞速发展，人们对氯化镁的需求也在与日俱增。青海省柴达木盆地的盐湖资源得天独厚，有丰富的氯化镁资源。 由氯化镁可生产多种镁产品, 特别是利用青海盐湖卤水提钾老卤中的镁资源开发镁产品, 既可获得经济效益, 又可治理氯化镁老卤对环境造成的危害与污染，为开展高值镁产品的研究以及为盐湖开发的纵深发展打好基础。中国海岸线很长，沿海地区均具备利用海水发展海洋化学工业的自然条件，制盐工场遍布各地，制盐后的母液(通称苦卤)是制取镁盐的好原料。另外，盐湖卤水也是镁资源的一大宝库。世界著名的盐湖如死海(Dead Sea)、大盐湖(Great Salt Lake)、察尔汗盐湖、大柴旦湖等，都有比较丰富的镁盐蕴藏。目前，我国生产工业氯化镁的原料依生产工艺的不同而不同，常用的原料主要有海水化工生产过程中提溴后产生的制溴母液、青海盐湖卤水等。生产方法主要是盐湖卤水滩晒法和苦卤综合利用的蒸发浓缩法。盐湖卤水滩晒法是利用太阳暴晒自然蒸发，对卤水进行蒸发、浓缩，析出白色工业氯化镁。该法主要适用于青海盐湖卤水进行工业氯化镁的生产，其工艺流程见图 1-1。盐湖卤水 一级晒制 分离 二级晒制 计量包装 工业氯化镁KCl图 1-1 滩晒法制取工业氯化镁流程图利用该工艺生产的白色工业氯化镁色泽较好。但由于受生产工艺条件的限制，加上人们对资源开发的重视力度不够，造成对青海镁资源的利用率太低，浪费严重，产品的质量得不到有效的保证和提高。对于利用制溴母液生产食用氯化镁工艺来说，因体系中氯化镁处于不饱和状态，则需要进行蒸发，去除大量的水分。在蒸发过程中，因液料中夹带的硫酸镁、氯化钠等杂质盐类的溶解度小于 MgCl2的溶解度，首先以MgSO4H2O、NaCl 形式析出，并在保温条件下实现沉降分离