年产8000吨活性轻质碳酸钙的工艺设计——消化池的设计.doc

1、XX大学本科毕业论文（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 20xx 年 5 月 27 日目录摘 要1ABSTRACT11 . 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

2、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135.1.2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1415.2.2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设计结果17参考文献18结 束 语18谢 辞202年产8000吨活性轻质碳酸钙的工艺设计 消化池的设计摘 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

3、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，确保任务顺利完成。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 calc

4、ium carbonate is one of the chemical products of our traditional ,this paper, the source of light calcium carbonate, nature, purpose, prospects and manufacturing process. It is generally taken to include the production process of the calcination of limestone, quicklime digestion, lime carbonation, s

5、uspension and the liquid-solid separation, such as dry cake. First of all,bassing on the design principle of digestion and analysis of influencing factors, choose this materials of kettle with stirring a mixture, mixing container and stirrer, and finally acorrding to the calculation of the volume of

6、 material, and then determine equipment economic size， and pressure stress testing and verification to ensure the smooth progress of the digestive process, to ensure the successful completion of tasks.Key words: light calcium carbonate digestion quicklime mixed with stirring kettle.1. 概述1.1 轻质碳酸钙的简介

7、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），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

8、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(0.02m)。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

9、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。+Q图1：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

10、)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。1.4 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

11、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1：产品质量指标级数和指标指标名称 I型 II型一级二级一级二级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.

12、0轻质碳酸钙国内有生产企业300余家。据统计，2002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

13、、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%。 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PVC制品的生产加工中少量使

14、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 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，