年产20万吨碳酸钾蒸发车间设计

河北工业大学毕业设计说明书姓名：学号：064023院系：化工学院专业：过程装备与控制工程题目：年产2.0万吨碳酸钾蒸发车间设计指导教师：教授评阅者：年月日河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）说明书第2页共47页毕业设计中文摘要题目：年产2.0万吨碳酸钾蒸发车间设计摘要：碳酸钾是一种重要的无机基础化工原料，主要用于电视玻壳、化肥脱碳、电焊条、制药、双氧水、电影胶片、搪瓷、印染、钾玻璃等行业。碳酸钾生产有草木灰法、吕布兰法、电解法、离子交换法等，但是目前国内碳酸钾生产的主要方法是离子交换法。首先，本文介绍了碳酸钾的国内外生产和需求以及发展情况。其次，详细的介绍了本次设计的工艺流程和工艺计算过程。此外，原料及动力的消耗、车间布置以及节能环保的设计等也是本次设计的重要组成部分。关键词：碳酸钾；离子交换法；工艺计算；河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）说明书第3页共47页毕业设计外文摘要Title：Evaporationworkshopdesignofpotassiumcarbonateproducing4.0X107kg/yAbstractPotashcarbonatewasanimportantfoundationofinorganicchemicalrawmaterials,mainlyfortheTVglass-shells,chemical,pharmaceutical,decarburization,wirehydrogenperoxide,film,enamel,printinganddyeing,potassiumglassetc.Atpresentdomesticpotashproductionmainmethodsareionexchange.Thisdesignhasintroducedthepotashproductionanddemandathomeandabroadandalsointroducedexistingproductionprocessesandequipmentofthemaintrend.Then,thedesignhasintroducedthetechnologicalprocessandcraftcalculation.Inaddition,therawmaterialandpowerconsumption,workshoplayoutandenergy-savingdesignisanimportantpartofthedesign.Keywords：potassiumcarbonate；ionexchange；Processcalculation；河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）说明书第4页共47页1、引言.......................................................................61.1碳酸钾概况.................................................................61.2碳酸钾的生产现状...........................................................71.3本次工艺设计流程及设备简介.................................................82、工艺流程描述..............................................................122.1离子交换法生产碳酸钾简介..................................................122.2碳酸钾的生产工艺流程......................................................123、蒸发工段物料衡算与热量衡算.................................................133.1物料衡算..................................................................133.2热量衡算..................................................................134、蒸发器加热室结构设计及强度计算.............................................184.1加热室中换热管的排布及壳体直径的计算......................................184.2Ⅰ效加热室结构的设计.......................................................194.3Ⅱ效加热室的结构设计.......................................................244.4Ⅲ效加热室的结构设计.......................................................295.蒸发器分离室的结构设计和强度计算............................................315.1Ⅰ效分离室尺寸的确定.......................................................315.2Ⅰ效分离室结构的设计.......................................................315.3Ⅱ效分离室尺寸的确定.......................................................355.4Ⅱ效分离室结构的设计.......................................................355.5Ⅲ效分离室尺寸的确定.......................................................355.6Ⅲ效分离室的结构设计.......................................................366.预热器的设计...............................................................396.1第一预热器的设计..........................................................396.2第二预热器的设计..........................................................397.直接冷凝器的设计............................................................407.1需要的冷却水量W...........................................................407.2直接冷凝器的筒体直径......................................................407.3直接冷凝器各管口直径的确定................................................407.4直接冷凝器壁厚的设计......................................................417.5淋水板板数及间距..........................................................417.6弓形淋水板各参数的确定....................................................428冷凝水罐的设计..............................................................428.1冷凝水罐直径和长度的确定..................................................428.2冷凝水罐壁厚的确定........................................................439.泵的选型...................................................................43河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）说明书第5页共47页设计总结.....................................................................44致谢.........................................................................45参考文献.....................................................................46河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）说明书第6页共47页1、引言20世纪90年代，随着世界范围内电视机特别是家用计算机需求的迅猛增加，刺激和推动了碳酸钾生产与市场持续走强，世界各地掀起了新建或扩建碳酸钾装置的热潮。1995年世界碳酸钾生产能力约为50万吨，产量约30万吨；2000年生产能力约为72万吨，产量5万吨左右。目前世界碳酸钾主要生产国家和地区为美国、西欧、中国、日本和韩国。主要进口国有英国、荷兰、比利时、意大利等；主要出口国有德国、西班牙、韩国、美国等。其中美国现有生产能力达到18.5万t/a,开工率在90%以上；日本碳酸钾总生产能力达到8万t/a但仍不能满足国内需求,每年需从国外大量进口；韩国和我国台湾近几年也扩大了碳酸钾生产能力；欧洲地区（主要国家为法国、德国、比利时、意大利、西班牙等）碳酸钾总生产能力已增加到15万t/a,基本能够满足该地区需求增长。碳酸钾是重要的基本无机化工、医药、轻工原料之一，主要用于光学玻璃、电焊条、电子管、电视显像管、灯泡、印染、染料、油墨、照像药品、泡花碱、聚酯、炸药、电镀、制革、陶瓷、建材、水晶、钾肥皂及药物的生产。用作气体吸附剂，干粉灭火剂，橡胶防老剂。还用于脱除化肥合成气中二氧化碳。也可用作含钾肥料。随着高新技术的不断开发，碳酸钾在洗涤助剂和味精、食品等领域的应用也日趋扩大。在无机工业主要用于制造酒石酸钾钠、铝氟酸钾、硫氰酸钾、钛白粉。医药工业用于制造长效磺胺、黄体酮、可的松、知阿可尔、苯甲酸雌二醇等药。玻搪工业用于珐琅粉配制，以增强其流平性，加入玻璃中起助熔作用，并提高玻璃透明度和折光系数。染料工业用于制造阴丹土林、分散红3B、还原灰M等。印染工业用于还原染料的印染和冰染的拔白。橡胶工业用于制造4010防老剂。毛麻棉工业用于棉布煮炼和羊毛的脱脂等。1.1碳酸钾概况1.1.1碳酸钾性质白色结晶粉末。密度2．428g／cm3。熔点89l℃。沸点时分解。溶于水，水溶液呈碱性，不溶于乙醇、丙酮和乙醚。吸湿性强，暴露在空气中能吸收二氧化碳和水分，转变为碳酸氢钾。水合物有一水物、二水物、三水物。纯品含K2O，68.12％，其外观为白色粉末状结晶，密度2.43g/cm3，熔点891℃，热稳定性高，在1000℃以上也不分解。其吸湿性很强，在空气中易潮解。碳酸钾水溶液呈碱性。长期存放能逐渐吸收二氧化碳而转变为碳酸氢钾固体，K2CO3不溶于乙醇及醚。白色粉末状结晶，易溶于水，吸湿性很强，易结块，长期暴露在空气中会吸河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）说明书第7页共47页收二氧化碳，转