年产五万吨活性白土工艺流程设计模板.doc

广 西 大 学毕业设计（论文）题目 年产五万吨活性白土工艺步骤设计 学 院 化学化工学院 专 业 化学工程和工艺 班 级 级1班 学 号 姓 名 梁顺香 指导老师 潘远凤 摘要 活性白土是一个含有很强吸附能力高效活性白土，它关键是以膨润土矿为原料，经过精选、研磨、活化、挤压、洗涤、烘干等一系列工序生产而成，被广泛应用于化工行业、食品行业、石油行业和污水处理等行业当中。 本文关键任务是对一家工厂原有活性白土生产步骤进行改善，对原来部分不合理步骤深入修改，反应采取多级活化，使得操作愈加方便，能稳定、连续生产优质高效活性白土。对生产进程中产生废酸进行循环使用，降低了酸消耗量同时也减轻了对环境污染。并经过aspen进行模拟优化，对热量和物料进行计算。 本步骤关键分为五个工段，第一工段为原料工段，关键是对膨润土矿进行破碎和研磨。第二工段为反应工段，经过五级串联反应釜对膨润土进行活化。第三工段为洗涤工段，对活化后白土进行压滤和洗涤以除去吸附酸。第四工段为干燥包装工段，因为压滤后白土中含有大量水必需除去，热空气经过转圆筒干燥器和白土对流而带走水分，干燥后白土进入包装车间进行包装。第五工段是废水处理工段，对洗涤出来废水进行净化并回收反复利用。 关键词：活性白土 生产步骤 活化 吸附 改善 循环 Abstract Activated Clay is a material with very strong adsorption capacity , it is mainly based on bentonite ore as raw material, after carefully selected, grinding, activation, extrusion, washing, drying and a series of processes of production. It being widely used in chemical industry, food industry, petroleum industry, sewage treatment and other occupations. This papers task is to improve the production processa factory original activated clay , further modify some of the unreasonable of original process . multi-level response activation, enables the operate to more easily and steady, continuous production of high-quality activated clay.Production process for recycling waste acid to reduce the acid consumption also reduces environmental pollution.And through aspen simulation optimization, calculated on the heat and materials. The process is divided into five sections, The first section is the manufacture of raw materials, mainly carried out on bentonite ore crushing and grinding.The second section is the reaction steps, through the five reactors in series on the activation of bentonite.The third section is the washing steps, on the activated clay for adsorption pressure filtration and washing to remove the acid.Fourth Section of the dry and packaging steps, after the clay as filter press contains large amounts of water to be removed, the hot air through the transfer cylinder dryer and convection of the removal of clay water, dried clay were packed into the packing plant.Fifth Section of a wastewater treatment steps, to the washing out of waste water purification and recycling reuse. Key words: Activated Clay production process Activated adsorption improve recycle 目录第一章 序言11.1设计课题起源11.2课题目标和意义21.3应处理关键问题及应达成技术要求21.3.1应处理关键问题21.3.2 应达成技术要求31.4中国外现实状况51.4.1国外现实状况51.4.2中国现实状况61.5设计指导思想7第二章 工艺说明82.1原料工段说明82.1.1原料工段工艺比较82.1.2原料工段特色102.1.3关键设备102.2反应工段说明102.2.1工艺方案设计102.2.2工艺步骤122.2.3工艺特色142.2.4关键设备142.3洗涤工段说明142.3.1工艺方案设计142.3.2工艺步骤152.3.3工艺特色172.3.4关键设备及构筑物172.4干燥包装工段说明172.4.1工艺方案设计172.4.2工艺步骤182.4.3工艺特色192.4.4关键设备192.5废水处理工段说明192.5.1废水处理工艺方案设计192.5.2工艺特色212.5.3关键设备及构筑物213.1整体工艺步骤示意图21第三章 物料衡算及热量衡算223.1物料衡算223.1.1衡算原理223.1.2Aspen生产工艺步骤模拟223.1.3Aspen废水处理步骤模拟293.2热量衡算313.2.1总反应物料焓改变表：313.2.2干燥包装工段32第四章 设备选择及关键设备设计344.1设备选型和工艺设计标准344.2非定型设备设计关键程序344.3关键设备设计和计算354.3.1反应器设计354.3.2搅拌槽选型374.3.3沉降槽选型计算374.3.4板框压滤机选型计算384.4总设备及建筑一览表38第五章 总图部署415.1总平面部署标准415.2总平面部署方案415.3绿化415.4交通运输41第六章 结论42参考文件43附录一 英文文件45附录二 英文翻译51致谢58第一章 序言1.1设计课题起源膨润土及其改性产物含有一系列优良性能，是应用范围很广和经济价值很高粘土矿物，在工农业及环境保护上有着广泛应用。膨润土含有良好粘结性、膨胀性、吸附性、可塑性、分散性、润滑性、阳离子交换性等，和其它盐基、锂基交换后含有相当强悬浮性，经酸化、碱化处理后又有优良脱色性等。所以它可制成多种悬浮剂、吸附剂、脱色剂等。经改性提纯土、处理土含有优良悬浮性能，胶体性能和触变性能，在涂料、化妆品、乳胶漆、牙膏等日用具化工厂中广泛做悬浮剂、膏体触变剂、乳胶体稳定剂、增稠剂、涂料防沉剂、药品缓释剂、黏结剂等。现在，活性白土在膨润土多种深加工产品中用途最广，消费量最大，所以加工活性白土是实现膨润土资源高附加值利用关键路径。然而，中国活性白土生产起步较晚。截止底，中国年产量上千吨活性白土厂共有90家，己停产35家，在运转有5家，其中年产一万吨以上有浙江仇山、辽宁抚顺、山东莱阳、安徽休宁和新疆184团共五家，全国活性白土总产量为24.5万吨。其中能达成国际质量水平活性白土仅为产量10；直到现在，广西也仅有三家活性白土生产厂家，其中最大年产量为一万五千吨左右。而中国活性白土生产工艺又大多沿用国外湿法加温间断式活化工艺，新工艺研究开发基础微弱。而且伴随经济发展、人民生活水平不停提升，对石油产品需求大大增加，对精制食用油需求更是每十二个月以20多增加率在上升，促进中国对活性白土需求量正以每十二个月6速度增加，这使得中国色拉油厂家需花费高价28003300元/吨，从马来西亚、日本等国进口高效活性白土（中国活性白土售价为9001400元/吨）。针对中国活性白土发展情况、原料情况、中国需求量等事实后，为了深入提升活性白土质量性能并进行规模性生产，降低生产过程中无机酸使用量和废酸排放量。本项目对活性白土生产规模及工艺进行了创新和改善，即建立年产五万吨高效活性白土生产厂，生产工艺采取是连续性生产。相对传统工艺反应及洗涤是间歇操作，采取连续工艺后，生产质量更高、更稳定，生产效率高及能耗低。同时，采取废酸循环工艺，降低了酸用量，节省硫酸50以上，相对传统工艺产出废酸，通常是不回收或部分回收，生产过程酸消耗定额高，废水处理难度大。另外，采取清洁生产工艺，如废水处理及回收，固体废弃物利用及综合除尘系统，做到废水排放达标、无固体废弃物和废气排放。1.2课题目标和意义中国膨润土资源丰富，储量居世界第二位，但开发利用起步较晚，深加工技术落后、产品质量差、生产规模小，而中国对高效活性白土需求量巨大。从而造成中国油脂脱色等部门使用优质活性白土必需从国外进口，这不仅造成对中国膨润土资源浪费，而且减弱了和国外膨润土市场竞争力。废酸循环法制高效活性白土提出，为中国高效活性白土生产提出了新思绪和方向，大大提升中国活性白土产品质量及产量，并充足利用中国资源优势，促进了中国膨润土产业及相关产业发展，含有广泛前景和关键社会、经济意义。除此之外，膨润土深加工也是一个关键发展方向，不过因为膨润土起源于天然膨润土矿，杂质较多，性能不均一，这肯定阻碍膨润土发展，所以，膨润土利用第一步是膨润土提纯和活化，使其能够达成工业上所需要求，即生产质量稳定高效活性白土，不仅能够用于脱色，而且能够为膨润土深加工提供原材料。本项目标提出，充足利用了中国地方资源优势，不仅相关键科学意义，更大大拓宽了膨润土生产和应用领域，并完全落实环境友好型资源节省型生产，有着广泛应用前景，含相关键社会和经济意义。1.3应处理关键问题及应达成技术要求1.3.1应处理关键问题因为现有湿法工艺存在很多不足，如活化程度不易控制，所得最终活性白土结构易被破坏，产生大量废酸等。多年来，活性白土生产工艺、技术、设备更新速度远远落后于发展要求，致使中国活性白土质量、产量、品种等全部无法和国外产品竞争。所以在产品品种数量、质量、规模上全部不能满足中国外市场需求，酸活化膨润土因为受到硫酸原料供给限制和“三废”处理等问题影响，加之生产工艺技术还不够稳定，没有配套设备，使产品质量不能得到确保，产品还未形成系列化。而使用昂贵有机覆盖剂则提升了产品成本，这么不仅花费了大量资源，所创价值又十分有限。上述很多问题成了开发出新生产工艺应该处理关键问题。1.3.2 应达成技术要求活性白土分类、型号及代号见下表表1-1： 活性白土分类类 别类类类型号和代号H型高活性度活性白土T型高脱色率活性白土关键用途石油加工产品（润滑油、石蜡、凡士林）脱色精制工业动植物油脱色精制食用动植物油脱色精制现在，生产活性白土方法有：1.湿法 湿法活化是现在工业上膨润土加工生产活性白土最常见一个方法。湿法最大优点在于：适应性强，对膨润土原土质量要求较低；反应时间短，产品质量稳定，活性度较高，脱色效果好，易于实现工业化。不过湿法缺点也是比较多，关键有：耗酸量大，加酸量往往是反应过程中实际耗酸量几倍，成本较高；洗涤用水量大，通常每生产1t活性白土，需排放3060 m3强酸性废水，环境污染严重，反应温度较高（80100 ），能耗较大，设备腐蚀严重。 生产步骤为：选矿；原土打浆、提纯；加入酸和水，在80l00下活化并搅拌；板框压滤；干燥、粉碎；成品检测、包装。2.干法 干法生产工艺是向原料中加入一定量硫酸和水，搅拌充足混合后，放置一段时间，然后烘干、粉碎得活性白土。 干法工艺必需严格控制加酸量，达成膨润土活化所需要酸量即可。干法优点有：大大降低了酸用量，所得产品中游离酸含量较低，无废水排放，不会造成环境污染问题。其缺点关键有：若加酸量不足，活化不充足，环境温度影响较大，产品活性度不高，质量差，对膨润土原土要求较高，适适用于纯度高膨润土矿。 生产步骤为：选矿；加入酸和水制浆；常温挤出法固相活化；干燥粉碎；成品检测、包装。3.半湿法 半湿法工艺是湿法和干法两种生产工艺结合，处理了湿法生产中酸量大，洗涤水用量大问题，同时处理了干法生产中产品质量达不到高效活性白土问题。半湿法关键采取低浓度无机酸为活化剂，经过提升反应温度和反应压力来加速活化反应，反应温度通常为200300，反应压力通常为1540个大气压。洗涤过程采取少加水，数次冲洗方法来除去反应过程中溶出金属离子和过量酸。 半湿法生产过程中，活化速率快，洗涤处理工艺简单，产品质量高。通常来说，半湿法生产工艺比传统工艺耗酸量降低1/22/3，用水量也降低1/22/3，废水少，稍加处理即无环境污染，成本低，在相同情况下，产品质量比传统方法脱色力提升30%。不过反应过程中是在高温高压下活化，所以，能耗大，对设备要求高，大大限制了半湿法应用。 生产步骤为：选矿；反应釜中加入一定量酸和水；在一定温度和压力下活化一定时间；数次少许水漂洗；抽滤；干燥、粉碎；成品检测、包装。4.气相法 汽相法技术是将水、酸、土半干态拌匀，在加压高热汽相状态下反应，在静态下经汽相、液相、固相之间进行猛烈酸化反应形成半干态颗粒状酸化物，经漂洗等工序制备活性白土一个新工艺技术。 该技术是由金基焕发明，属中国首创。它把现有湿法、干法和煅烧法生产活性白土优点集为一体，含有很广实用价值，为中国白土生产提供了一个新工艺技术。该法和传统湿法相比含有以下优点：用酸量和用水量分别降低50%左右；生产周期缩短1/21/3；污染轻，易治理；占地面积少，设备利用率高，投资少，见效快。145.煅烧法 锻烧法工业上不常见，使用酸通常是低挥发性硫酸，若采取易挥发盐酸，则酸浪费严重，造成盐酸需求量加大，成本提升。所以，反应过程中应严格控制酸用量，不然产品中游离酸严重超标，且反应中生成杂质不能除去，造成产品性能不稳定。146.废酸循环法 废酸循环法，现在工业上还没有使用。采取废酸循环工艺，相对传统工艺产出废酸，通常是不回收或部分回收，生产过程中存在酸消耗定额高，废水处量大等问题。废酸循环法降低了酸用量，经试验室小试节省硫酸50%以上，由本项目物料衡算结果可知，本项目生产工艺相对于传统生产工艺大大节省了酸用量，而因为废酸循环利用，也降低了水用量，更降低了废水排放量。另外，因为废酸中含有铝等金属离子，在循环使用中，对膨润土起到保护作用，预防因为酸活化过分造成膨润土晶体结构破坏，从而使生产活性白土活性更高、更稳定。 本项目采取废酸循环法进行连续性生产活性白土。这一生产优化了制备活性白土工艺，降低了废酸排放，更改善了湿法生产中存在酸浓度较大，轻易对膨润土晶体结结组成破坏，造成活性度和脱色率下降等不足；干法生产中存在着酸活化不完全，杂质较多，且活性度和脱色率较低，达不到高活性白土要求；而半湿法，汽相法和锻烧法生产过程中则存在操作温度及操作压力较高，设备要求高，反应过程难以控制，而造成活化过分问题，造成性能下降等不足。而采取连续性生产更能充足利用加热蒸汽和干燥热空气，较现在间歇生产降低了能量损失，且提升了产品质量及稳定性和生产效率。本设计工艺白土活性度达成了类要求。1.4中国外现实状况1.4.1国外现实状况因为生产力水平不停提升和市场需求不停扩大，国外改性膨润土生产规模不停扩大，现在已达成一定规模。美国是世界上最大膨润土生产国，其消费量出口量也一样名列首位。据多年统计，美国膨润土年产量保持在400万吨左右（世界产量约960万吨），其中国有十九家企业在十一个州60个矿山生产膨润土。以钠基膨润土量最大，1998年钠基土产量341万吨，钙基土仅为41万吨。美国中国钙基土价格为33.91美元/吨；钠基土平均价格为42.92美元/吨；出口膨润土平均价格为100.73美元/吨。意大利是欧洲膨润土关键生产国，产品除20出口外，中国消费百分比为：铸造业4050、钻井泥浆20、铁矿球团5。日本关键消费领域是铸造业，占35，其次是土木建筑占23.6。美国活性白土年生产能力已达成400万吨以上。出口活性白土关键销往欧洲、加拿大、日本、墨西哥、新加坡等。其中向加拿大和日本出口量最大，约占出口量25和20。5国际市场总发展趋势是，对活性白土需求不停增加，而且向高级化发展。正是因为活性白土所含有独特优势，资源丰富美国所以而成为国际活性白土关键供给国。1.4.2中国现实状况中国膨润土矿产资源储量占世界第二位，不过开发利用程度很低，累计开采量不足已探明储量1，在国际市场上是一个“低出高进”局面，即出口低级产品（原矿、铸造用、钻井用、低级活性白土等），进口高级产品（洗衣粉柔顺剂、高级有机土、膨润土防水毯等）。据不完全统计，中国现在膨润土产品年产销量约270万吨，其中用于铸造型砂100110万吨，用于钻井泥浆70万吨，用于冶金球团45万吨，用于油脂脱色（活性白土）64万吨，用于其它2030万吨。行业特点是企业规模小（年产万吨以上企业屈指可数）、技术水平低，且因为是资源型行业所以竞争不是很猛烈，但产销量和价格均逐年上升。中国活性白土生产历史较短，生产应用中存在关键问题是：产品质量低、工艺水平低、经济效益差。现在，中国活性白土生产厂家约40个，乡镇企业近300家，生产规模多属中、小型企业，年产量约为4245万吨。最大生产装置能力为5万吨/年。活性白土产地关键集中在东北、华北、华东等地域，产量占了全国70以上。现在，中国活性白土需求量为65万吨/年左右，每十二个月还出口约4万吨，市场还有很大容量。缺口部分用膨润土、活性炭等替换，而膨润土吸附、脱色效果差，活性炭吸附、脱色虽好，但价格贵。另外，亚洲活性白土市场也还有很大市场容量。国民经济连续高速发展给中国活性白土工业带来了巨大潜力和宽广发展前景。活性白土在国民经济中地位越来越受到大家关注，但从实际需求上来说，中国和国外相比还有很大缺口，尤其是中国生产活性白土中小型企业生产能力远远满足不了快速发展市场需求。1.5设计指导思想活性白土是膨润土原矿经过无机酸活化后得到一个层状材料，含有微孔多、比表面积大、物理化学性能突出等优点，现在已广泛应用于石油、化工、医药、环境保护等各个领域，活性白土研究含有宽广应用开发前景。为了深入提升活性白土性能，降低生产过程中无机酸使用量和废酸排放量，已对活性白土生产工艺进行了创新和改善，并对其反应过程机理进行了探索，对活性白土工业化生产提供了指导依据。废酸循环法是对传统硫酸湿法改善，处理了传统湿法生产中对膨润土结构破坏严重，废酸排放量过大等问题，废酸循环工艺能够对全部废酸进行回收再利用，而且因为改性剂中存在大量金属离子，在活化过程中能够限制膨润土晶层中金属离子溶出，起到保护作用。结果表明：硫酸用量比传统湿法降低50%以上，活性白土活性度和菜油脱色率显著提升。机理研究表明：单原因试验中，活性度和脱色率达成最好值后保持稳定；硫酸反应前后损耗量显著降低；活性白土密度大于传统湿法密度，且铝离子溶出量相对传统湿法较低，XRD结果也表明对膨润土结构破坏较小。活性白土制备工艺创新和改善，不仅能够得到高性能活性白土，而且高性能活性白土能够用于膨润土深加工领域，填补中国对高性能活性白土巨大需求空白，含有宽广市场应用前景。第二章 工艺说明2.1原料工段说明2.1.1原料工段工艺比较一、原工厂原料工段生产工艺原工厂将原料存放于露天堆场，并利用膨润土吸水性和水分蒸发进行自然膨化。因为受天气影响原料湿度较大只能采取人工进料，造成给料速率不稳定，进而造成后续操作不稳定。对于制浆操作，原厂磨机第一次出来浆料进入储存槽1，浆料经泵抽至旋流分离器进行分离，较粗浆料再次进入磨机，合格浆料及第二次磨出合格浆料进入储槽2。同时向储槽2加入废酸，最终储槽2中浆料经泵抽至反应器进行反应。旧工艺在该工段存在不足之处有：1）原料含水量高，给料不稳定；2）原料粉碎由其自由膨化决定，受环境影响较大；3）原料粒度不均匀，有些大颗粒难以磨碎。旧厂所采取制浆工艺步骤框图以下图所表示：原料图1.1.1 旧厂原料工段工艺步骤Figure 1.1.1旋流器存放槽1磨机存放槽2循环废酸工艺水筛网图2-1 旧厂原料工段工艺步骤下级反应原料图1.1.1 旧厂原料工段工艺步骤Figure 1.1.1二、现原料工段生产工艺本项目针对旧厂该工段存在部分不足进行改善，即建立厂房堆场。因为开采出来膨润土含水量并不高，将其堆放在厂房堆场，则膨润土不会再吸收更多水分。但也因为没有了自然环境中自然膨化，膨润土矿块径较大，所以，本项目增设了破碎机，使原料在进入磨机前经破碎机破碎。破碎机将原料破碎成12cm颗粒，破碎后原料进入原料仓储存备用，再经过给料机电动分料调整将破碎后原料送入磨机。原料送入磨机细磨并制成浆，磨机出料分为三股均匀浆料流入斜筛。鉴于旧厂斜筛过于短小而达不到分离要求问题，本工艺设计斜筛长为1.5米，宽为1.2米。经过斜筛以除去矿料中方解石，木块等固体杂质，合格浆料送入储存槽1。再经过泵将储槽1中物料和循环废酸同时加到旋流分离器分离，符合工艺要求浆料被分离送至送储槽2，较大颗粒及多出废酸液体由分离器底部流回到磨机。本项目原料在进入磨机前经破碎机破碎，这一改善为后续工段实现稳定连续性操作奠定了基础。本项目原料工段工艺步骤框图以下图所表示：原料储存槽1旋流分离器废固给料机原料仓磨机破碎机废酸循环槽2斜筛储存槽2图2-2 原料工段工艺步骤2.1.2原料工段特色一、原料特色中国膨润土资源丰富，广西储量居全国首位，其中田东县储量约有5000万吨，宁明县储量高达7亿吨，宜州市也有丰富储量。本项目选择田东矿为关键原料，相对而言原料质量很好。因为原料质量将会直接影响生产活性白土产品质量，所以本项目原料特色是：1）原料储量丰富，起源稳定；2）离原料产地近，交通方便，运输费用少，节省成本；3）采取洞采所得原料质量很好，为能生产高效活性白土奠定坚实基础；二、本工段工艺特色：1）原料经过破碎机粉碎，颗粒均匀利于磨机粉磨；2）给料机和磨机形成自动划控制，进料稳定；3）在旋流分离器中加入循环废酸替换使用新鲜水，降低水用量及生产中废水排放。同时使用废酸循环造成酸化过分可能性小，从而能确保产品质量。2.1.3关键设备本工段关键设备：破碎机、磨机和分离器。2.2反应工段说明2.2.1工艺方案设计反应工段为本项目标关键部分，酸活化工艺直接影响产品质量及企业效益。常见制备活性白土方法：湿法、干法、半湿法、气相法、煅烧法、将这多个方法列表对比以下：1表2-1: 活性白土生产方法对比方法酸浓度/液固比压力/大气压反应时间/h反应温度/干法571.52常压242535半湿法571.52154012200300汽相法10152351012150200锻烧法4512常压12400500传统湿法162435常压2680l00由表1.2.1-1能够看出，干法生产中酸活化不完全，杂质较多，且活性度和脱色率较低，达不到高效活性白土要求；半湿法，汽相法和锻烧法生产过程中操作温度及操作压力较高，设备要求高，反应过程难以控制，往往造成活化过分问题，造成性能下降；而传统湿法生产中酸浓度较大，轻易对膨润土晶体结结组成破坏，造成活性度和脱色率下降。该项目对传统湿法进行改造创新，采取废酸循环法工艺生产高效活性白土，反应原理为：硫酸中氢离子和膨润土层间及晶体结构中金属离子进行交换，使之成为以氢离子为关键可交换阳离子膨润土。反应方程式以下：1(Bent)2-Ca+H2SO42Bent-H+CaSO4 (Bent)2-Mg+H2SO42Bent-H+MgSO4 2(Bent)3-Fe+3H2SO46Bent-H+Fe2(SO4)3 2(Bent)3-Al+3H2SO46Bent-H+Al2(SO4)3 膨润土活化过程中，这四个反应同时进行，要制备高活性度和高脱色率活性白土必需控制反应进行完全，而其它反应又不能反应过分。采取废酸循环法制备活性白土，废酸中大量金属离子对反应、及进行有一定抑制作用，降低了铁铝溶出，从而使最终生产活性白土质量深入提升。 表2-2：膨润土中各组分溶出率表：组分Al2O3Fe2O3FeOMgOCaONa2OK2OTiO2H2O+溶出率0.30.40.60.411101旧厂酸活化工艺是采取废酸循环法，不过属于间歇反应，其酸活化工艺步骤简图以下所表示：储料槽2浓硫酸加热蒸汽反应釜一储槽3循环废酸图2-3 旧厂酸活化工艺步骤 旧厂酸活化使用五个反应釜并联进行。下面以反应釜一为例说明反应过程。循环废酸加入到膨润土储料槽2，由泵一次性将一定量浆料打入反应釜一，反应物之一浓硫酸从釜顶加入，加热蒸汽不停由反应釜底通入，控制反应温度约105,反应时间约4h，反应结束后一次性将活性白土浆料卸入共用储槽3。该间歇酸活化工艺不足之处关键有以下几点：1）易造成产品质量不稳定；2）难实现自动化控制；3）难实现能量供需平衡，在装卸料时没有停止蒸汽加入，造成能量损失。而经本项目改造后工艺为采取五级反应釜串联连续生产方法，能很好处理旧工艺所存在不足。2.2.2工艺步骤本项目酸活化工艺步骤简图以下所表示：浓硫酸膨润土浆一级反应二级反应三级反应四级反应五级反应洗涤工段加热蒸汽中间储槽图2-4 酸活化工艺步骤框图物料从釜底进入，釜上侧流出。因为连续进料出料，物料可在一级到五级反应釜内连续流动。当一级反应釜釜底沉沙较多时，将进料直接加到二级反应釜，同时关闭一级反应釜进出口阀，反应约4个小时后将反应产物卸到中间储槽。清洗洁净后按正常路线进行。一样，当二级反应釜出现上述情况后，停止其进出料，单独反应4小时后将物料卸到中间储槽，清洗洁净后继续参与连续反应。此间隙反应物由一级反应釜直接流入三级反应釜。五级反应后物料送至洗涤工段，产生废酸可循环利用，废酸打到废酸槽，然后返回旋流分离器。反应过程一级反应硫酸浓度控制在17经过控制循环废酸和浓硫酸流量可达成要求。反应温度前两级分别控制在80 和90 ，后面三级控制在100 。采取这么温度控制方法是因为反应开始时，因为酸浓度较高，反应推进力较大，温度低于水沸点，大大降低了水汽化热，以后几级因为酸浓度降低，故增高温度以增加反应推进力。本项目在该工段工艺改善和旧厂相比，可节省2030加热蒸汽。反应用蒸汽加热，加热蒸汽从底部通入，使其在反应釜中停留时间尽可能长而且不完全冷凝，充足利用其热能，降低蒸汽用量。而直接蒸汽加热会引入水，但不用列管间接加热是因为反应釜中硫酸浓度大，对换热管材料耐腐蚀性要求高，而且因为反应物在搅拌桨带动下不停旋转，会和换热管不停摩擦，使其很快被磨损。所以采取直接蒸汽加热。2.2.3工艺特色本项目在该工段采取废酸循环工艺，且活化过程采取连续反应，为本项目能稳定、连续生产优质高效活性白土作出巨大贡献。采取废酸循环法优点：1）降低了新鲜硫酸使用，亦降低了废酸排放。2）废酸中硫酸盐存在对蒙脱石八面体溶解起抑制作用，使膨润土结构不易被破坏，从而提升了活性白土质量。经改造后工艺，采取五级反应釜串联连续生产方法，反应级数越多，过程就越靠近平推流。改造后工艺不仅处理了旧厂生产问题，而且，还有下述优点：1）五级反应推进力比单级反应推进力大得多，促进反应进行。2）节省间歇反应装、卸料时间，生产更为紧凑。3）生产连续进行，充足利用热源，更节能。4）前两级反应温度相对低，水几乎不汽化，相比之下约节省了20过热蒸汽。2.2.4关键设备关键设备有搅拌釜反应器。2.3洗涤工段说明2.3.1工艺方案设计旧厂所采取洗涤工艺步骤框图以下图所表示：板框压滤机压滤干燥滤饼储槽废酸循环槽反应工段废水洗涤槽工艺水工艺水图2-5 旧厂洗涤工艺步骤框图生产过程中由泵将反应后浆料输送至板框压滤机进行压滤（有三台板框压滤机并联操作，对应有三个滤饼储槽，三个洗涤槽），滤液输送至废酸循环槽，滤饼经搜集进入在板框压滤机正下方滤饼储槽中，并加入少许水，制成浆，便于进入洗涤槽。所用洗涤方法是在洗涤槽中边搅拌边加水，至一定液位后停止加水并停止搅拌，采取重力沉降使液固分离，用人工虹吸方法抽走上层清液，反复洗涤三遍。该工艺不足之处有：1）活性白土吸水性强，每次洗涤效果差，需数次洗涤；2）产生废水量大；3）人工虹吸会吸走部分活性白土，产品流失率高。针对上述缺点，本项目对洗涤工艺进行改善创新，采取压滤、洗涤交替进行，以达成连续性生产，又降低了废水排放目标。2.3.2工艺步骤本项目经改善后洗涤工艺步骤以下图所表示：一次压滤搅拌槽沉降器1反应工段废水二次压滤絮凝剂工艺水废酸循环槽原料工段离心清液循环水槽三次压滤干燥工段压缩空气废水搅拌槽沉降器2絮凝剂工艺水压缩空气压缩空气图2-6洗涤工艺步骤框图生产中由泵将反应后浆料输送至板框压滤机进行压滤（两台板框压滤机交替工作），所得滤液进入废酸循环槽，压滤完后用部分工艺水洗涤滤饼，洗涤液进入废酸循环槽。一次压滤所得滤饼直接送入预先注有一定循环水或工艺水搅拌槽，且絮凝剂是和水同时注入搅拌槽。两个并列搅拌槽中浆料以重力为动力交替流入沉降器，清液从沉降器上部溢出,并送往废水处理工段，固体颗粒在沉降器内沉降至底部，用泵将浓浆由沉降器底部抽出打入二级压滤机,压滤所得滤液送往废水处理工段。二次压滤后滤饼直接送入搅拌槽,搅拌槽中加入是清水然后反复上述操作，沉降器溢出液循环使用，浓浆送往第三级压滤，滤液循环使用。压滤结束后用鼓风机鼓入一定量压缩空气，以降低滤饼中含水量，便于干燥。2.3.3工艺特色本项目标洗涤工艺和旧厂相比，含有一下工艺特色有：1）采取连续洗涤，自动化程度高；2）第二次沉降所得清液及第二、第三次压滤滤液，循环使用，降低了新鲜工艺水使用及废水排放；3）洗涤采取压滤、洗涤交替进行，洗涤效果好，降低了活性白土吸水性对洗涤效果影响；4）大大降低了产品流失。2.3.4关键设备及构筑物本工段关键设备及构筑物有板框压滤机、沉降器、搅拌槽。2.4干燥包装工段说明2.4.1工艺方案设计旧厂所采取干燥包装工艺步骤框图以下图所表示：风机滤饼干燥器粉碎机换热器旋风分离器包装机气化炉2粉煤炉渣烟道气风机搜集器图2-7 旧厂干燥包装工艺步骤框图旧厂生产过程中洗涤工段所得滤饼经过皮带输送至回转圆筒干燥器进行干燥，干燥采取热空气逆流方法进行。干燥热空气来自搜集器气固分离后约190 气体，废气由引风机抽出。干燥后物料进入风选粉碎机，其通入热空气是由洁净空气和气化炉燃烧煤所得烟道气换热而得。粉碎机中粉碎、干燥、筛选颗粒三步同时进行，合格活性白土产品经旋风分离器分离出，并由搜集器进行搜集，最终进入包装阶段。旧厂在该工段存在不足之处有：1）操作不稳定，皮带易出现故障，造成进入搜集器产品温度过高，烧坏搜集器中布袋，进而造成粉尘污染。2）包装车间除尘装置不完备，粉尘污染严重。针对上述缺点，本项目对干燥包装工段进行改善创新，即采取自动化控制生产过程及包装，以实现本项目稳定、连续性生产目标。2.4.2工艺步骤本项目标干燥包装工段工艺步骤和原厂相同，只是在干燥、粉碎、除尘车间采取了自动化控制，从而增强了系统稳定性，预防了皮带出现故障或物料堵塞粉碎机时，造成粉碎机内瞬间升温，进入搜集器粉尘温度升高，进入干燥器热空气温度升高等问题。另外，本项目标包装操作在密闭包装车间进行，包装机采取半自动式，在其四面设置屏布。职员在屏布外套袋，装袋、称量、封袋在屏布内进行，抽风机从屏布内抽风除尘，工人便能在较洁净环境中工作。2.4.3工艺特色经改善后本项目在该工段工艺特色有：