1、 二 一 五 年 六 月 本科毕业论文 题 目： 8 0 k t / a 小 苏 打 干 燥 工 段 工 艺 设 计 学 生 姓 名 ：史晓红 学 院 ：化工学院 系 别 ： 化 学 系 专 业 ： 化 学 工 程 与 工 艺 班 级 ： 化 11- 3 指 导 教 师 ： 谢 晓 红 教授 学校代码： 10128 学 号： 201130508078 内蒙古工业大学本科毕业论文 摘要 小苏打 1是重要的无机化工产品，人们的日常生产生活都离不开它，它被用到了工业、医药、食品添加、纺织、化工等方面，在国民经济中占重要地位。改革开放以来国家经济迅速发展，我们的各个领域都有待开发，对小苏打的需求也越来
2、越多，应用也越来越广泛，这都表明了我国生产小苏打方面广阔的市场前景，消费的能力。根据我国的具体情况，天然碱资源储量丰富。本次的设计主要是针对天 然碱制小苏打干燥工段工艺的设计和一些计算，主要计算有物料衡算，干燥器的热量衡算，还有相图的计算，设备选型计算确定干燥管的长度、直径。还对小苏打的性质，生产小苏打的各个方法都有了一定的了解。这次设计主要目的是为了增强干燥的效果提高小苏打的产品质量，也是我们对小苏打的生产工艺有了进一步的了解和认识。 关键词：小苏打；天然碱；干燥； 内蒙古工业大学本科毕业论文 Abstract Baking soda is an important inorganic ch
3、emical products, it is inseparable from the Peoples Daily life, it is used in industry, medicine, food, add, textile, chemical industry, etc., played important roles in the national economy. National economy developed rapidly since reform and opening up, our all areas are to be exploited, the demand
4、 for baking soda is also more and more, also more and more widely applied, this suggests that the production of sodium bicarbonate in China has broad market prospects, the ability of consumption. According to the specific situation in our country, trona resources is abundant. This design is mainly a
5、imed at trona system design and some calculations of baking soda drying section process, main calculation of material balance, heat balance of dryer, and the calculation of phase diagram, equipment type selection calculation to determine the drying tube length and diameter. Also the nature of baking
6、 soda, baking soda production of each methods have a certain understanding. This design main purpose is to enhance the effect of drying, improve the quality of baking soda products, is also our the production process of sodium bicarbonate have further understanding and the understanding. Keywords: b
7、aking soda, trona, drying, calculation 内蒙古工业大学本科毕业论文 目录 引 言 .1 第一章 综述 .2 1.1 小苏打的简介 .2 1.1.1 小苏打的性质 .2 1.1.2 小苏打的用途 .2 1.2 小苏打的生产方法 .3 1.2.1 合成法制小苏打 .3 1.2.2 复分解法制备小苏打 .3 1.2.3 天然碱法 .3 1.2.4 结晶器碳化法制小苏打 .4 1.2.5 离子交换剂制造小苏打 .4 第二章 设计任务及方案 .5 2.1 设计任务及要求 .5 2.2 天然碱制小苏打的工艺流程的选择 .5 2.3 基本工艺流程 .5 2.4 工艺设计
8、条件 .6 2.5 获得大结晶的基本条件 .6 2.6 设计假设 .7 2.7 衡标基准 .7 3.1 物料衡算 .8 3.1.1 第一轮物料恒算 .8 3.1.2 第二轮计算 .14 3.1.3 第三轮计算 .20 3.1.4 设计假设 .25 3.1.5 恒算基准 .25 3.1.7 物料平衡表汇总 .27 3.1.8 计算结果汇总 .30 3.2 热量衡算 .32 内蒙古工业大学本科毕业论文 3.2.1 碳化塔热量衡算 .32 3.2.2 干燥器热量衡算 .34 4.1 干燥管直径的计算 .36 4.2 气流干燥管长度计算 .36 结论 .38 参考文献 .39 致 谢 .40 内蒙古工
9、业大学本科毕业论文 1 引 言 我们国家有悠久的制碱工艺技术，近年来随着我国经济的快速发展，小苏打被用在各个领域，如制药、食品、纺织印染等，我们的日常生活生产也 离不开小苏打。所以，对小苏打的需求量也在逐渐增多。工业上制造小苏打的方法有很多，例如合成法、复分解法、天然碱法、离子交换法等，由于我国地域辽阔，天然碱资源非常丰富，所以我们可以利用天然碱作为原料来制小苏打，而且我国天然碱工艺也有了一定的历史，工艺技术上也日渐成熟。近几年来天然碱制小苏打工艺被越来越多的企业所运用。这样不仅节约了经济成本、还可以增加小苏打的产量，缓解了小苏打的需求，但与国外生产小苏打的技术相比还有一定的差距，所以我们要努
10、力创新，大胆尝试，研究出符合我国发展的技术。 内蒙古工业大学本科毕业论文 2 第一章 综述 1.1 小苏打的简介 精制的碳酸氢钠在商业上称为小苏打，是一种重要的碱类产品。 被广泛应用于人们生活的各个领域，如食品中的添加剂是我们最常见的，还有运用到了化工、纺织、轻工业等各个方面。我们国家对于小苏打的生产有很长的历史了，当然也取得了不少的成就关于小苏打的生产方面。在随着世界经济突飞猛进的发展，我国对小苏打的需求正在日益增多，小苏打的生产也面临着诸多的挑战，但这也真是生产发展小苏打的一个新机遇。我国地域辽阔、天然碱资源丰富，我们要根据自己的优势，结合各国生产的先进技术来发展 生产小苏打的行业。 1.
11、1.1 小苏打的性质 NaHCO3 俗称小苏打、苏打粉、重碳酸钠、酸式碳酸钠。，还叫 焙烧 苏打、发酵苏打和重碱等。 小苏打是细小的白色晶体，易溶于水，在水溶液呈 弱碱性 。受热到 50易分解，生成碳酸钠和水释放出一部分二氧化碳；加热到 270时全部分解释放出二氧化碳，溶于水呈弱碱性 2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2， 它与酸 (如盐酸 )反应放出二氧化碳： NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2 小苏打的这些性质，让它在我们日常生活方面起到了重要的作用，如我们生活中最常见到的一些食品馒头、面包、饼干都离不开小苏打。小苏打有许多用途，下面我们了解一下 2。 1.1.2 小苏
12、打的用途 我们生活、生产中都离不开小苏打。在生活中小到我们吃的食物，馒头、饼干、面包等都要用它做添加剂，还有洗菜时添加约 0.1% 0.2%的小苏打可以使菜的颜色保持鲜绿，它对羊奶还有除膻的作用，在家禽、家畜的饲料中添加小苏打可以提高它们的产量。在农业方面还可以用它来浸泡种子 ；我们使用的酸碱灭火器、泡沫灭火器都需要用小苏打作原料。在制作橡胶、海绵时，也需要用到碳酸氢钠来起到发空均匀的作用。在印染布料时，添加小苏打可以起到固色的作用。在医药方面可以用来治疗胃酸过多、败血症、无机物的合成、制药工业等都需要小苏打作为制酸剂内蒙古工业大学本科毕业论文 3 的原料；在工业方面还可以用来电影片、选取矿石
13、、冶炼、金属热处理等等，总之我们的生活生产离不开小苏打，生活中的方方面面都需要它，所以，我们要根据我国的资源情况对小苏打的生产进行进一步的改进。 1.2 小苏打的生产方法 小苏打生产方法主要有合成法、复分解法和 天然碱法等。 1.2.1 合成法制小苏打 合成法制小苏打这是国内外目前一般都采用方法。可以分为：气一固相法和气 液相法。在操作过程中必须使物料的温度保持在较高的水平上，是为了充分保证母液在过量的 NaHCO3中的溶解，在运输碱液的过程中尽量减少碳酸氢钠结晶堵管发生的现象，所以又称这种方法为高温制碱法。 1.2.2 复分解法制备小苏打 我国有非常丰富的盐资源，为了充分的利用我国的这种资源
14、。我们将原盐与水混合后再与碳酸氢铵发生反应来制备碳酸氢钠。实验研究表明小苏打吸收效率受多种因素的影响，如 氯化钠质量占溶液的百分比、具体的反应时间、 NaCl:NH4HC03物质的量比、温度的影响。并且通过进一步的实验研究，得到了最佳反应条件：在一小时的反应时间内，最佳温度在 30、百反之二十五的氯化钠、氯化钠与碳酸氢铵物质的量之比为 1.5。 反应方程式： NH4HC03 + NaCl = NaHCO3 + NH4Cl （ 1-3） 反应得到的母液 3可以循环利用返回到工厂进一步合成 NH4HCO3，还可以作为原料继续生产小苏打，反应温度太低，容易生成杂质，更不易得到质量相对较好的小苏打。但
15、是反应 温度太高的话根据化学平衡原理，也不利于生成 NaHCO3。得到的氯化铵可以用三效蒸发来回收制化肥，这样既可以保护环境，有可以提高原料的利用率。 1.2.3 天然碱法 天然碱法又叫做天然碱碳化法，我国地域辽阔，并且含有丰富的天然碱资源。尤其在内蒙地区，利用天然碱制备小苏打，这样不仅能大大降低生产成本，而且还能缓解纯碱工业紧张这一状况，因此，我们更应该大力推广和发展利用天然碱制备内蒙古工业大学本科毕业论文 4 小苏打，我国制碱的主要工艺之一就是碳化法制备小苏打，天然碱碳化法制备小苏打在我国起着不容忽视的作用。 图 2-1 天然碱法物料流程图 1.2.4 结晶器碳化法制小苏打 国外提出一种新
16、的制小苏打的方法叫结晶器碳化法，这个方法的优点在于能控制产物的结晶粒度，为一些工业需要提供了优质的原料，这种产品更适用生产灭火器等。这种方法 CO2的损失较少，节约了一部分成本，还提高了生产效率。 用结晶器碳化法制小苏打，在厂址的选择方面要考虑到资源利用率，考虑到运输成本、运输中的消耗，废热利用率，建厂的设备资金、管理成本。综合考虑应该建在生产原材料的附近，与其把纯碱运输到各地来 生产小苏打，还不如把生产出的成品直接运输到各地，这样不仅仅节省了运输的消耗，还减少了建厂、设备等一系列的资金，为国家节省了一部分资源和资金；利用我们自身的优势用天然碱生产小苏打更为方便，还节省资源，提高产率。 1.2
17、.5 离子交换剂制造小苏打 离子交换剂制造小苏打是国外近来在研究的一种方法，其反应方程式为： RNa + NH4HCO3 = RNH4+NaHCO3 （ 1-2） 根据上面的反应式就可看出从 NH4HCO3溶液中制取 NaHCO3，如进入 1.5 当量 的NH4HCO3溶液，可制取 1 当量的 NaHCO3溶液，并且可以用煮沸加热的方法除去溶液中未作用的铵盐，铵盐转化成钠盐的转化率可以达到 70%。离子交换剂可以用最普通、最廉价的磺化煤。 化碱槽 澄清 碳化塔 稠厚器 离心 成品 旋风分离 干燥 内蒙古工业大学本科毕业论文 5 第二章 设计任务及方案 2.1 设计任务及要求 此次设计是以任务书
18、给出的设计技术条件和参数为基础进行的，通过查找相关资料，文献经过物料衡算、碳化和干燥工段的计算，设备选型确定干燥管的直径、高度，还要考虑到原料、成本、运输、污染等一系列问题。 精制的碳酸氢钠 4在商业上称为小苏打，是一种重要的碱类产品 。本课题结合我区自然资源条件，以我区盛产的天然碱为原料，采用气液相碳化法制备小苏打。在本次毕业设计中，我们们可以把课堂上所学的知识 (化工原理 ,化工工艺设计，碱工艺学等 )加以运用，以加深对大学课程的进一步掌握 ,为走向工作岗位打下坚实的基础。 2.2 天然碱制小苏打的工艺流程的选择 1.要考虑到工艺是是否适用在本地区进行，如天然碱制小苏打在内蒙地区还是适用的，因为我们这有丰富的天然碱资源。 2.还要考虑到经济性，是否盈利，是否节约成本。 3.来要考虑到环境的污染问题，厂址的选择也非常重要，既要便于运输，又要远离人口密集的地 方。 4.还要考虑到生产的安全问题等等 综述所述在我们内蒙古地区选择天然碱制小苏打是非常正确的选择。 2.3 基本工艺流程 天然碱 化碱 浑碱液 图 2-2天然碱基本工艺流程框图 洗泥 化碱 碳化过滤 澄清
