河 北 工 业 大 学
毕业设计说明书
姓 名： 马宏伟 学 号： 066118
院 系： 化工学院 专 业： 过程装备与控制工程 题 目：年产4.0万吨碳酸钾蒸发车间设计
指导教师： 赵景利 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
毕业设计中文摘要
题目：年产4.0万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。目前国内碳酸钾生产的主要方法是离子交换法。 本文介绍了碳酸钾的国内外生产和需求概况。 然后，介绍了本次设计的工艺流程和工艺计算。 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； 第 2 页 共 54 页
河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）说明书
毕业设计外文摘要
Title ：Evaporation workshop design of potassium carbonate producing 4.0X10kg/y 7 Abstract Potash carbonate was an important foundation of inorganic chemical raw materials, mainly for the TV glass-shells, chemical, pharmaceutical, decarburization, wire hydrogen peroxide, film, enamel, printing and dyeing, potassium glass etc. At present domestic potash production main methods are ion exchange. This design has introduced the potash production and demand at home and abroad and also introduced existing production processes and equipment of the main trend. Then, the design has introduced the technological process and craft calculation. In addition, the raw material and power consumption, workshop layout and energy-saving design is an important part of the design. Keywords：potassium carbonate ；ion exchange；Process calculation ； 第 3 页 共 54 页
河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）说明书
目 次
1、引言 ................................................................................................................................................ 5 1.1 碳酸钾概况 ................................................................................................................................... 6 1.2 碳酸钾的生产现状 ....................................................................................................................... 6 1.3本次工艺设计流程及设备简介 .................................................................................................... 7 2、 工艺流程描述 ............................................................................................................................ 11 2.1离子交换法生产碳酸钾简介 ...................................................................................................... 11 2.2碳酸钾的生产工艺流程 .............................................................................................................. 12 3、 蒸发工段物料衡算与热量衡算 ............................................................................................... 13 3.1 物料衡算 .................................................................................................................................... 13 3.2 热量衡算 .................................................................................................................................... 13 4、 蒸发器加热室结构设计及强度计算......................................................................................... 18 4.1 加热室中换热管的排布及壳体直径的计算 ............................................................................ 18 4.2 Ⅰ效加热室强度计算 ................................................................................................................ 19 5、 蒸发器分离室结构设计及强度计算......................................................................................... 24 5.1 Ⅰ效分离室尺寸的确定及强度计算 ........................................................................................ 24 5.2 Ⅱ效分离室尺寸的确定及强度计算 ........................................................................................ 30 5.3 Ⅲ效分离室尺寸的确定及强度计算 ........................................................................................ 35 6、 蒸发器有关接管管径的计算 .................................................................................................... 39 6.1 Ⅰ效蒸发器有关接管直径的计算 ............................................................................................ 39 6.2 Ⅱ效蒸发器有关接管直径的计算 ............................................................................................ 42 6.3 Ⅲ效蒸发器有关接管直径的计算 ............................................................................................ 44 7、 预热器的设计 ............................................................................................................................ 47 7.1 第一预热器的设计 .................................................................................................................... 47 7.2 第二预热器的设计 .................................................................................................................... 48 8、 大气冷凝器的设计 .................................................................................................................... 49 8.1根据需要选用多孔板冷凝器 ...................................................................................................... 49 8.2所需冷却水量的求取 .................................................................................................................. 49 8.3冷凝器直径D的求取 ................................................................................................................. 49 8.4多孔淋水板的设计 ...................................................................................................................... 50 8.5冷凝器的安装要求 ...................................................................................................................... 51 9、 泵的选型 .................................................................................................................................... 52 设计总结 ............................................................................................................................................ 53 参考文献： ........................................................................................................................................ 54 致 谢................................................................................................................................................. 54
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河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）说明书
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。
美国碳酸钾最大市场是用作电视机和计算机显示器阴极射线管玻璃中的钾离子源和其它特种玻璃,此两项约占总消费量的50%,用于制造钾类化合物占14%,橡胶助剂占10%,食品、医药各占6%,其它14%；日本碳酸钾60%以上用于阴极射线管,10%～20%用于食品,其它用于生产钾类化合物、医药、农药等,近几年新开发的应用领域是高浓缩洗衣粉,用量增长幅度将会逐年增大。我国碳酸钾生产起步于20世纪50年代，当时采用的是草木灰法，这种方法由于受到原料的限制，产品质量差，成本高；60年代发展成为吕布兰法，但其存在工艺流程长，产品质量差等缺点；随后的电解法能耗又非常高；直到70年代初，为了适应中国化肥等工业的迅速发展，才由山东鲁南化肥厂和山东曲埠师范学院在我国首创了原料易得、工艺流程短、产品纯度高的离子交换技术，并于1975年4月建成中国第一套工业装置。1978年，该技术荣获全国科技大会奖。该技术的开发成功大大推动了我国碳酸钾行业的发展。到1995年我国碳酸钾生产能力为7万吨，2000年增加到15万吨，年均增长率碳酸钾生产工艺中离子交换过程的实验研究高达16.5％，超过日本成为亚洲最大的碳酸钾生产国。目前主要生产厂家有山东鲁南化学工业集团(1万t/a)、山西文通钾盐有限责任公司（10万t/a）、成都化工股份有限公司(1.2万t/a)、浙江大洋化工厂(2.5万t/a)、河北眺山化工厂（2.5万t/a）、河北辛集化工集团（1万t/a）、郑州方泰化工有限责任公司（1万t/a）、天津大港远景化
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