毕业设计（论文）-年产8000吨活性轻质碳酸钙的工艺设计—消化池的设计

1、1本科毕业论文（设计）本科毕业论文（设计）题 目 年产 8000 吨活性轻质碳酸钙 消化池的设计 学生姓名 专业名称 化学工程与工艺 指导教师 2013 年 5 月 27 日教学单位 化学化工学院 学生学号 200992074084 编 号 1目录目录摘 要.1ABSTRACT.11 . 概述 .21.1 轻质碳酸钙的简介.21.2 轻质碳酸钙的原料来源.21.3 轻质碳酸钙的生产方法.21.4 轻质碳酸钙的市场现状及应用.41.4.1 市场现状.41.4.2 应用领域.41.5 轻质碳酸钙的前景与展望.52 原料、辅料产品的主要技术规格 .62.1 原料的要求：.62.2 辅料的要求.73

2、消化池的设计 .83.1 石灰消化的机理.83.2 消化的影响因素.83.2.1 石灰的质量.83.2.2 灰水比.103.2.3 温度.113.2.4 石灰的粒度.114 设备选型 .114.1 消化池材料的选择.124.2 消化池的选型.124.2.1 搅拌容器.124.2.2 搅拌器的选择.135.消化池的工艺计算 .1351 消化工序物料衡算.135.1.1 计算基准.1315.1.2 物料衡算.145.2 消化池设备的尺寸计算.145.2.1 消化池实际体积的计算.1425.2.2 消化池经济尺寸的选取.155.2.3 消化池壁厚的计算.165.2.4 压力试验，应力校核.166 设

3、计结果 .17参考文献 .18结 束 语 .18谢 辞 .20全套图纸加扣 3346389411 或 301225058221年产 8000 吨活性轻质碳酸钙的工艺设计 消化池的设计摘摘 要要：轻质碳酸钙是我国传统的化工产品之一，本文综述了轻质碳酸钙的来源、性质、用途、前景及制造工艺。它的生产过程一般包括石灰石的煅烧、生石灰的消化、消石灰碳化、悬浮液的液固分离以及滤饼的干燥等。本设计首先通过对消化原理及影响因素的分析，选择了这种带搅拌的混合釜的材料，确定了搅拌容器以及搅拌器的形式，最后对物料体积的计算，进而确定设备的经济尺寸，并进行了压力试验和应力校核从而保证消化过程的顺利进行，确保任务顺利完

4、成。关键词关键词：轻质碳酸钙 生石灰的消化 带搅拌的混合釜Process Design of Light Calcium Carbonate Activity with Production of 8000 tons per year：Design of Digester Abstract: Precipitated calcium carbonate is one of the chemical products of our traditional ,this paper, the source of light calcium carbonate, nature, purpose, pr

5、ospects and manufacturing process. It is generally taken to include the production process of the calcination of limestone, quicklime digestion, lime carbonation, suspension and the liquid-solid separation, such as dry cake. First of all,bassing on the design principle of digestion and analysis of i

6、nfluencing factors, choose this materials of kettle with stirring a mixture, mixing container and stirrer, and finally acorrding to the calculation of the volume of material, and then determine equipment economic size， and pressure stress testing and verification to ensure the smooth progress of the

7、 digestive process, to ensure the successful completion of tasks.Key words: light calcium carbonate digestion quicklime mixed with stirring kettle.21. 概述概述1.1 轻质碳酸钙的简介轻质碳酸钙(Light Calcium Carbonate)又称沉淀碳酸钙( Precipitated Calcium Carbonate，简称 PCC) ，是将石灰石等原料段烧生成石灰（主要成分为氧化钙）和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳（主要成分为氢氧化钙）

8、，然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀，最后经脱水、干燥和粉碎而制得，或者先用碳酸钠和氯化钙进行复分解反应生成碳酸钙沉淀，然后经脱水、干燥和粉碎而制得。由于轻质碳酸钙的沉降体积（2.4-2.8mL/g）比重质碳酸钙的沉降体积（1.1-1.4mL/g）大，所以称之为轻质碳酸钙。 轻质碳酸钙的形状根据碳酸钙晶粒形状的不同,可将轻质碳酸钙分为纺锤形、立方形、针形、链形、球形、片形和四角柱形碳酸钙,这些不同晶形的碳酸钙可由控制反应条件制得。轻质碳酸钙按其原始平均粒径(d) 分为:微粒碳酸钙(5m)、微粉碳酸钙(15m)、微细碳酸钙(0.11m)、超细碳酸钙(0.020.1m)、超微细碳酸钙(0.

9、02m)。轻质碳酸钙的沉降体积:2.5ml/g 以上，比表面积为 5m2/g左右。轻质碳酸钙颗粒微细、表面较粗糙,比表面积大,因此吸油值较高,为6090ml/100g 左右。 轻质碳酸钙的粉体特点 : a.颗粒形状规则 ,可视为单分散粉体 ; b. 粒度分布较窄; c. 粒径小。1.2 轻质碳酸钙的原料来源 石灰石的主要成分是碳酸钙。在自然界中，纯碳酸钙罕见，但含有各种杂质的碳酸钙却普遍存在，石灰石、方解石、大理石、白云石等，几乎遍布于地表。在外层地壳中约占 0.25%，在沉积岩中仅次于泥质沿和沙岩，占第三位。1.3 轻质碳酸钙的生产方法轻质碳酸钙的生产方法有多种，但在国内的工业生产的主要是碳

10、化法。 1)碳化法:将石灰石等原料煅烧生成石灰(主要成份为氧化钙) 和二氧化碳,再加水消化石灰生成石灰乳(主要成份为氢氧化钙),然后再通入二氧化碳碳化石灰3乳生成碳酸钙沉淀,最后碳酸钙沉淀经脱水、干燥和粉碎便制得轻质碳酸钙。QCOCaOCaCO23l66.15kJ/moCa(OH)OHCaO22+QO2HCaCOOHCOCa(OH)23222图图 1：活性轻质碳酸钙碳化法生产工艺流程图：活性轻质碳酸钙碳化法生产工艺流程图 2)纯碱(Na2CO3)氯化钙法:在纯碱水溶液中加入氯化钙,即可生成碳酸钙沉淀。 3)苛化碱法:在生产烧碱(NaOH) 过程中,可得到副产品轻质碳酸钙。在纯碱水溶液中加入消石

11、灰即可生成碳酸钙沉淀,并同时得到烧碱水溶液,最后碳酸钙沉淀经脱水、干燥和粉碎便制得轻质碳酸钙。 4)联钙法:用盐酸处理消石灰得到氯化钙溶液,氯化钙溶液在吸入氨气后用二氧化碳进行碳化便得到碳酸钙沉淀。 5)苏尔维法:在生产纯碱过程中,可得到副产品轻质碳酸钙。饱和食盐水在吸入氨气后用二氧化碳进行碳化,便得到重碱(碳酸氢钠)沉淀和氯化铵溶液。在氯化铵溶液中加入石灰乳便得到氯化钙氨水溶液,然后用二氧化碳对其进行碳化便得到碳酸钙沉淀。41.4 轻酸钙的市场现质碳状及应用1.4.1 市场现状我国是世界上碳酸钙资源和生产大国。目前，我国碳酸钙工业总生产能力达 400 万 t/a。但是，统计结果显示，在我国碳

12、酸钙行业中，具有一定技术附加值的沉淀碳酸钙在产品结构中仅占 7.7%，其中具有高附加值的品种不足总产能的 0.5% ,而国外纳米级超细碳酸钙已形成大规模工业化生产。表表 1：产品质量指标：产品质量指标 I 型 II 型级数和指标指标名称一级二级一级二级98.097.098.097.0水分0.300.400.400.40筛余物0.0050.0050.0050.005沉降体积2.82.52.82.5盐酸不溶物0.10.2.0.200.30游离碱0.100.100.100.15铁0.100.100.100.10锰0.00450.003白度90.0轻质碳酸钙国内有生产企业 300 余家。据统计，200

13、2 年 1 一 9 月，全国生产轻质碳酸钙 127.14 万 t， 表观消费量 129.83 万 t。前国内超细钙产企业尚未形成规模 ，仅广东恩平化有限公司、北京化工建材厂、湖南大乘资氮集团公司、上海华明高科集团公司等几家企业生产超细钙年总产量在 3 万 t 左右。 目前我国市场普通轻质碳酸钙的价格为 500 一 650 元/t，活性轻质碳酸钙价格为 800一 1200 元/t ，油墨用超细轻质碳酸钙价格为 1800 一 2000 元/t， 轻质碳酸钙的价格比同一细度的重质碳酸钙高一倍以上 。1.4.2 应用领域 近年我国对纳米级超细活性碳酸钙的需求量预计每年以 15% 的增长率增长。我国橡胶

14、 、塑料 、油墨、特殊纸制品、轿车漆及橡胶等主要行业对纳米碳酸钙有较大的需求量，到 2005 年预计将增加到 8 万 t 以上。 橡胶行业是我国轻质碳酸钙的最大用户，其用量占轻质碳酸钙总产量的 40%左右。预计轻质碳酸钙在橡胶行业用量的增长率约为 10%。5 涂料、建筑等行业轻质碳酸钙的用量占其总产量的 30%左右。由于国家一直在大力实施安居工程，建筑业明年奖有较大幅度增长，预计该行业消费轻质碳酸钙将增长 14%左右。 国内塑料市场中，轻质碳酸钙用量占轻质碳酸钙总产量的 15%左右。碳酸钙添加在塑料中可增加塑料体积，降低产品成本，提高塑料制品的尺寸稳定性硬度和刚性，改善塑料的加工性能。目前在

15、PVC 制品的生产加工中少量使用轻质碳酸钙可提高 PVC 制品的拉伸强度。轻质碳酸钙的品质除由天然碳酸钙的品位决定外，其缎烧等化学反应条件及分级细度也是十分重要的因素。 油墨、牙膏等行业轻质碳酸钙的用量占其总量的 10%左右。 造纸工业是国内碳酸钙最具开发潜力的应用领域。用轻质碳酸钙作造纸填料，可提高纸制品白度和蔽光性，可使造纸厂减少纸浆用量 ，大幅降低生产成本目前我国造纸用轻质碳酸钙用量占轻质碳酸钙总产量的 5%。 在沿海开发放地区，许多新建、扩建的大中型中外造纸企业己采用中性工艺，随着这些行业的发展，轻质碳酸钙用量将稳定增长，市场前景乐观。1.5 轻质碳酸钙的前景与展望轻质碳酸钙的前景与展

16、望 综观国内轻质碳酸钙市场，以上海为中心的江苏、浙江沿海经济发达地区，橡胶、塑料 、油墨、造纸加工制品制造业水平较高，对轻质碳酸钙的需求较大且质量要求高，主要需求超细碳酸钙、超微细碳酸钙、造纸专用碳酸钙等高附加值碳酸钙。另外，浙江杭州、宁波、江苏苏州、镇江等地，广东深圳、东莞等地，塑料加工、玩具生产业发达，对轻质碳酸钙需求较大，主要是普通碳酸钙和活性碳酸钙，对橡胶用超细碳酸钙、油墨用超细碳酸钙也有一定的需求。近年来，我国每年进口高档碳酸钙制品量高达 6 万 10 万 t，市场潜力巨大。美国市场中粗碳酸钙价格为 70135 美元/t，微细碳酸钙价格为 15275 美元/t,超细碳酸钙价格为 27

17、5485 美元 /t。日本市场超细轻质碳酸钙价格为 434美元/t。 不同行业对碳酸钙产品的要求不同，因此碳酸钙产品必将朝系列化、精细高档化的方向发展。近年来，英国、西班牙、日本等国的碳酸钙生产商纷纷看好我国市场，在广东、江苏、 安徽、浙江等省相继建起一些年产 2 万5 万 t6超细碳酸钙规模的独资或合资企产， 目前英国瓷土公司已在安徽建设了 2 万t/a 的造纸用超细碳酸钙生产厂，并准备在宁波再建 1 套 5 万 t/a 的生产装置。瑞士的有关公司也派专家来我国考察碳酸钙原料矿的情况，探讨与我国合作的可能性。我国碳酸钙对国外公司吸引由此可见一斑，同时也显示了超细碳酸钙在我国有着广阔的发展前景

18、。2 原料、辅料产品的主要技术规格原料、辅料产品的主要技术规格2.1 原料的要求：石灰石:沉淀（轻质）碳酸钙产品的质量很大程度上取决于原料石灰石的质量。石灰石所含的杂质主要是硅、镁、铁、铝等的氧化物或碳酸盐。生产上对原料石灰石质量的要求为：表 2：石灰石质量的要求CaO54% MgO0.7%CaCO396.4%MgCO31.46%SiO21.5%Fe2O3+Al2O30.4%Mn0.0045%P+S 微量煅烧石灰石的燃料:在沉淀（轻质）碳酸钙生产中，煅烧石灰石的燃料，我国是以固体燃料为主，基于设备和工艺要求，多使用焦炭和无烟煤。而现代化的直窑和回转窑，则主要使用液体燃料和气体燃料。机械化立窑所

19、用燃料多为焦炭，而一般直窑煅烧石灰石较普遍使用的燃料则是无烟煤。立窑煅烧石灰石用无烟煤应符合下列条件：发热量6500kcal/kg(27214.2kJ/kg) ；固定炭60%； 灰分12% 。 无烟煤与焦炭相比，机械强度差，易碎成小块或粉末，故作为立窑燃料用的无烟煤应以块状为佳，块度控制在 3-7cm(按立方体边长计)范围内。72.2 辅料的要求： 工艺用水制造沉淀（轻质）碳酸钙的工艺用水，可来源于自来水、深井水、泉水、喝水、湖水等，但都必须符合下列条件： 悬浮物 20mg/L 透明度 30cm 盐酸不溶物 10mg/L氧化铁 10mg/L氧化镁 100mg/L锰 0.5mg/LpH 值 5

20、. 85 . 6沉淀（轻质）碳酸钙生产中，水质的优劣与成品有直接的关系。因石灰乳为强碱性，在石灰悬浮液中，大多数可溶性的金属离子及悬浮物，均将沉降进入固相，除钙离子外，在产品中均属有害成分。如悬浮物中的泥砂，将增大盐酸不溶物指标，并影响产品白度；氧化铁的存在，白度也不好，使绝缘橡胶制品降低电绝缘性能；锰元素的存在，影响橡胶制品加工工艺，出现早期硫化；氧化镁的存在，不仅使产品的纯度降低，而且生产中，使固液分离、筛分等操作困难。因此，沉淀（轻质）碳酸钙制造中，工艺用水的水质量是十分重要的因素。3 消化池的设计消化池的设计3.1 石灰消化的机理白灰是乳白色的，多微孔物，化学名称为氧化钙（CaO）,分

21、子量 56，石灰与水作用的过程称为石灰的消化，其反应式为：kJ/mol66.15Ca(OH)OHCaO22反应物石灰为固相水为液相，故石灰的消化过程属多相反应。除受温度、浓度等因素的影响外，还与反应时相界面的状态有关。即其反应速度与固体的表面状态（晶体结构、表面积的大小、表面紧密或多孔等） ，已经界面扩散过程8密切相关。在石灰消化过程中，水分子与石灰颗粒接触并由其表面渗透进入微孔，此时在石灰与水界面上发生化学反应，氧化钙水合生成氢氧化钙，其反应按下述步骤进行：1）固相表面吸水；2）中间产物的生成；O2HCaO23）转化反应。QOHCa(OH)O2HCaO222由于反应热的放出,水急剧升温而汽化

22、,变为蒸汽时体积膨胀,将 CaO 粒块崩裂而分散于水相中。此时，由于温度升高及水汽化的快，CaO 表面水相移向界面，以及离开界面的扩散过程连续发生，在稳定的温度条件下，CaO2Ca(OH)消化作用剧烈进行，直至全过程完成。3.2 消化的影响因素3.2.1 石灰的质量石灰的质量石灰消化成石灰乳的过程中，石灰乳的质量很打程度上取决于石灰的质量及消化过程的条件，如消化水量、消化温度、搅拌强度等。表表 3 种煅烧度石灰的消化情况比较种煅烧度石灰的消化情况比较石灰种类煅烧温度/C0外观水化条件水化现象石灰乳产率/ml（g CaO)石灰乳性状样量/g水量/m水温/C09生烧800外白色，内灰色201008

23、0反应时间短，升温至 53C02.32粒度细，乳液稀过烧1200灰黄色，断面致密2010080反应缓慢，无剧烈升温2.66粒度粗，成砂状，无附着力轻烧950白色，断面多微孔2010080反应剧烈，沸腾，温升至 99C04.59粒度细，成膏状，附着力强石灰的煅烧程度不同有轻烧、中烧、过烧 3 种情况，3 种煅烧度石灰的消化情况比较如上表。可看出轻烧石灰晶体小，比表面积大，气孔率高，体积密度小，反应性强，即常称“活性石灰”。石灰的活性度取决于煅烧的温度和时间。石灰的煅烧温度在 9501000最佳，若超过，则石灰的消化速度将随石灰煅烧温度的提高而C0降低。有关试验结果表明，950条件下煅烧石灰，其每

24、克产出之石灰乳体积为C01200煅烧石灰所产石灰乳体积的 1.73 倍。C0石灰石煅烧时，物理结构发生变化，其结果单元的形状，由的斜方3CaCO六面变为 CaO 的立方体，新的结构单元比旧的重点多。轻烧的石灰，有极细的微孔。而过烧的石灰，由于 CaO 结构单元互相结合，空隙被填充，体积缩小到约为原有的 60，密实度加大，结构单元的空间，局部或全部减少甚至消失，使得消化时水分子进入石灰颗粒内部困难，影响石灰消化的速度和石灰乳的质量。因此，在 9501000温度下，煅烧石灰石制得到石灰，具有较高的活性，C0消化速度快，产出的石灰乳物性良好，并易于精制。故可知，轻烧石灰经消化得到的石灰的煅烧度应为轻

25、烧。由于石灰石含铁、硅、铝、镁等杂质，将影响水同石灰的消化过程。其中，氧化铁、氧化铝、氧化硅等，在煅烧时同氧化钙发生反应生成较易熔融的化合物，而使石灰颗粒的气孔率降低。氧化钙和氧化硅在高温下能生成一系列的硅10酸钙化合物，其反应在 800即开始。氧化镁的存在，对硅酸钙的生成起加速C0作用。当石灰中硅酸钙、铝酸钙和亚铁酸钙的含量高时，会使石灰的活性降低，影响石灰消化的速度和质量，使石灰乳中氢氧化钙粒粗切质量差。石灰中硅酸钙的存在，具有显著的水硬性，使氢氧化钙粒子分散性降低；而氧化镁的存在将使水化程度缓慢。3.2.2 灰水比灰水比纯中含 75.7CaO 和 24.3,故 CaO 消化的理论用水量为

26、其2Ca(OH)OH2重量的 32.1。在湿法消化过程中，加入理论量 10 倍的水，可制得石灰膏，在轻质碳酸钙制造过程中，为了制取石灰乳（氢氧化钙在水中的悬浮液） ，则需加入约为理论量 15 倍的水，即：:1:45(重量比)CaOOH2水量不足会使石灰消化不完全，水量过多则将引起消化体系中温度的下降，出现石灰消化速度缓慢、灰乳粒子粗、分散不良、性质低劣等现象。研究指出，将石灰用理论水量消化成熟石灰和用超理论水量消化成石灰乳，所生成粒子的平均粒径有显著的区别。熟石灰粒子的平均直径为 6m,比表面2Ca(OH)积为 4.000；而石灰乳的粒子平均直径为 1m，比表面积为 20.000/gcm2。比

27、表面积后者是前者的 5 倍。/gcm23.2.3 温度温度无论是石灰的温度还是消化用水的温度，都会影响消化作用的速度，温度越高，则速度越快。G弗兰克求出在液相中消化石灰时，其速度常数与温度的关系式为：=TKT01.035K 温度 T 时的速度常数；TK温度时的速度常数；0K0T当值大时，则消化作用的速度常数值也越大TTK石灰消化属放热反应，基于前述石灰消化机理，温度为影响过程的重要因素，而在水中的溶解度具有随温度升高而减小的特点。如无稳定的温2Ca(OH)度条件，温度较低时，界面化学反应及扩散作用均缓慢；虽然氢氧化钙的溶解11度增大，但未消化的氧化钙表面处于氢氧化钙的包围，使石灰粒子内部的 C

28、aO水合消化作用受到抑制，停止与水接触而延缓了消化过程。为保证消化作用的继续进行，所以稳定的温度条件十分重要.理想的石灰消化温度，是保证水蒸汽的温度 100，所以应将消化用水预C0热到一定的温度。3.2.4 石灰的粒度石灰的粒度比表面积的大小，对石灰的消化速度有很大的影响。在其它条件相同时，其块度越小消化过程越快、越完全。因此，将石灰预先粉碎能加速消化过程。在消化过烧的石灰时，预先粉碎会得到特别良好的效果。粉碎的石灰较未粉碎的石灰消化时间缩短 3040，这是因为反应过程中，粒度小弟石灰较石灰粒度打的石灰表面积增大之故。所以，对于提高石灰乳质量及消化设备生产效率来说，将石灰粉碎与采用热水消化同样

29、重要。石灰乳的精制，是利用氢氧化钙粒子与杂质相对密度之不同，或两者大小的不同使其分离。石灰乳悬浮液浓度越低及温度越高时，则粘度越低，越容易精制。4 设备选型4.1 消化池材料的选择选择材料的一般要求：1）材料品种应符合我国资源和供应情况；2）材质可靠，能保证使用寿命；3)要有足够的强度，良好的塑性和韧性，对腐蚀性介质能耐腐蚀；4）便于制造和加工，焊接性能好；5）经济上合算。溶液对钢材的腐蚀性不大，且水温取 60时，消化完成时水温不2Ca(OH)超过 100，故不考虑水蒸气的挥发。整个反应的压力不太大，取 P=0.2MPa，属于低压容器范围（0.1P1.6MPa） ，T350，我们选择一般的碳素

30、钢 Q235-B 即可。124.2 消化池的选型4.2.1 搅拌容器搅拌容器被称作搅拌釜或搅拌槽，通常为立式圆筒形搅拌机顶插式中心安装，其作用式为物料搅拌提供合适的空间。反应器按设备结构形式分为搅拌式釜（槽）式，管式，固定床，流化床等反应容器。本设计是固液混合搅拌，属于多相反应，可以间接操作，也可连续操作，故我们选择机械搅拌反应器。机械搅拌反应器灵活性大，可控范围大，结束后出料容易。搅拌容器包括筒体，换热元件及内构件。搅拌容器基本是圆筒，封闭头常采用椭圆形封头，锥形封头和平盖，以椭圆形封头应用最为广泛。本设计采用平盖。搅拌容器的安装方式有立式安装和卧式安装两种，一般最常用的是立式安装。立式釜在

31、常压下操作时，为降低釜底的制造成本，一般可采用平底釜结构，当物料对环境没有污染且被搅拌物料对空气中尘埃的落入并不敏感时，釜体上部又可设计成敞口式；当搅拌物料中含有较大颗粒的於浆时，为便于固体粒子出粒，下封头常采用锥壳。当搅拌釜卧式放置时，大多进行半釜操作，因此卧式与立式釜相比有更多的气液接触面积，因而卧式釜常用于气液传质过程，如气液吸收或高粘度液体中脱除少量易挥发物质；另一方面，卧式釜的料层较浅，有利于搅拌器将粉末搅动，并壳搅拌器的高速回转使粉体抛扬起来，使粉体在瞬间失重状态下进行混合。4.2.2 搅拌器的选择搅拌器又称搅拌桨或搅拌叶轮，是搅拌反应的最关键部分，其功能是提供过程所需的能量和适宜

32、的流动状态。搅拌器按结构可以分为平叶，折叶（桨式，涡旋式，框式盒矛式的桨叶都有平叶赫折叶两种结构）和螺旋面叶（推进式，螺杆式盒螺带式桨叶为螺旋面叶） 。搅拌器选型一般考虑三个方面：搅拌目的、物料黏度和搅拌容积的大小。桨式搅拌器是搅拌器中结构最简单的一种搅拌器，主要用于流体的循环，应用于：液液系中用于防止分离，使搅拌容器的温度均一，固液系中多用于防止固体沉降；推进式搅拌器（又称船用搅拌器） ，常用于低粘度流体，流量大的场合，利用较小的搅拌功率，通过高速转动的桨叶能获得较好的搅拌效果；13涡轮式搅拌器（又称透平式叶轮） ，是应用较广的 一种搅拌器，能有效的完成几乎所有的搅拌操作，并能处理粘度范围很

33、广的流体。根据本设计的工艺流程及要求，我们选用中心搅拌机，为了使 CaO 和充分反应，我们选择储罐最常用的是三叶螺旋桨推进式搅拌器。这种搅拌OH2器广泛应用于化工、石油、轻工部门。主要作用是池内的液体混合均匀、温度均匀、促进稀释、溶解、分散、强化传热。5. 消化池的工艺计算消化池的工艺计算51 消化工序物料衡算5.1.1 计算基准1）装置生产规模是 8000t/a,实际生产时间按 300d/a,则日平均产量为26.6667t，产品中的含量为 95。3CaCO2)产品各工序效率干燥、粉碎、分级、包装总收率越 98压滤及送料系统收率约 97碳化及活化系统收率约 97消化系统收率约 965.1.2

34、物料衡算1）消化石灰进料量 依据以上条件可计算出石灰进料量为1M667.78kg/h1M2498%97%97%96%1005695%1026.66732)消化进水量2M75.7 24.32Ca(OH)CaOmm2Ca(OH)OHmm2理论用水量为其质量的 32.10%7 .75%3 .24 实际用水量为理论的 15 倍，即 32.10%15：100=4.815：114 则 4.815 =4.815667.78=3215.36 kg/h2M1M3)粗浆总量3M667.783215.36882.423215.363M56741M2M56744097.78 kg/h5.2 消化池设备的尺寸计算 计算

35、基准： CaO 的质量：667.78kg/h 的质量：3215.36kg/hOH2粗浆总量：4097.78kg/h 浓度是 20%时的密度：1.1325kg/2Ca(OH)3103m3.27 /hOH2V983.23215.363m0.21/hCaOV3103.25667.783m362/h2Ca(OH)V3101.13254097.783m5.2.1 消化池实际体积的计算决定储罐类仪器实际体积应考虑装料系数 ，装料系数是防止物料溢出的安全系数，所以与不同物料和不同操作情况有关，通常可取 0.60.8,对于沸腾操作或易发泡的反应设备=0.60.7，如果物料反应平稳，可取0.80.85（物料黏度

36、大可取大值） ，因此，罐体的体积与实际操作容积有如下关系:VV0在实际工作中要根据物料的性质，反应时的状态和生成物的特点，合理的选取物料系数，以尽量提高槽体的利用率。此设计中我们选取装料系数=0.8，则槽体的体积是:hm4.5250.83.620.8VV30溶液的体积按一天计算 V4.52524108.6/a2Ca(OH)3m一天要完成的 V=108.6的生产任务，每天分二批完成。将其分成 7 个同3m15样型号、大小的容器来完成。则每个容器的体积 dm7.7614108.614V35.2.2 消化池经济尺寸的选取表表 4 几种搅拌设备筒体的高径比几种搅拌设备筒体的高径比种类一般搅拌罐聚合釜发

37、酵罐类管内物料类型高径比液固相 气液相液液相11.3 12悬浮液、乳化液2.083.85发酵液1.72.5一般我们选取高径比 12，从材料和费用角度考虑，经济尺寸取 H/D=1.25最合适。储槽高度和内径的计算公式如下：VHD42i)DH(D4i3i1.99miD3iDH4V31.253.147.764圆整公称直径为 2000mmH=1.252000=2500mm 5.2.3 消化池壁厚的计算选用的材料是 Q235-B，已知 D=2m P=0.2Mpa 在小于 150范围内的许用应力113Mpa，焊接采用双面焊 100无损探伤检查，焊接接头系数 t1.00，负偏差0mm(壁厚小于 3.5mm)

38、，腐蚀欲量1mm1C2C+C=2.77mmd P2PDti1a00.21113220000.2圆整公称壁厚为 3mm5.2.4 压力试验，应力校核容器制成以后（或检修后投入生产之前） ，必须做压力试验，其目的在于检验容器是宏观强度和有无渗漏现象，即考虑容器的密封性，以确保设备的安全运行16 液压试验 TP t1.25P 试验压力，Mpa P设计压力，MpaTP容器元件材料在试验温度下的许用应力，Mpa 容器元件材料在设计温度下的许用应力，Mpa t/当温度小于 200时，/1 t t =1.250.2=0.25 MpaTP应力校核 在试验之前，应对试验压力下产生的圆筒应力进行校核，即容器壁内产生的最大应力不超过所有材料在试验温度上的屈服极限的 90%(液压试验)，即=(+)0.9TeT2PiDesQ235-B 材料的=235 Mpa，故 0.91235=211.5 Mpas=-=3-0-1=2mmed1C2C圆筒壁在试验压力下的计算应力，MpaT试验压力，MpaTP圆筒的有效壁厚，mme圆筒材料在试验温度 T 的屈服点，Mpas圆筒的焊接接头系数=0.25/4*(2000+2)=125.125211.5 MpaT故满足水试压要求。6 设计结果设计结果 本设计用选用碳素钢 Q-235B, 搅拌容器采用立式安装，平底釜结构，一天要完成