1、1.5 设计原则121.6 设计重点132.硫酸铝概论132.1我国硫酸铝的工业生产现状132.2发展前景142.3存在问题142.4发展建议153.生产技术和工艺163.1原料163.2生产工艺163.3工艺选择234 工艺计算234.1生产流程234.2物料衡算254.3 能量衡算295.设备选型325.1反应釜325.2颚式破碎机385.3雷蒙磨395.4板式过滤机415.5浓缩结晶锅425.6主要设备列表436.三废处理及副产品的综合利用457.厂房安排457.1厂房层数457.2厂房布置468.技术经济分析488.1劳动定员488.2固定资产的投资498.3原料动力费508.4固定资
2、产折旧费和年维修费518.5人工费518.6化验分析费用518.7三废治理费用519.设计评析52致谢55参考文献56附工程图纸1、带控点的工艺流程图2、厂房平面布局图3、厂房立面布局图4、反应釜装配图5、结晶机装配图摘要我国硫酸铝的生产现状，年产量万吨以上的企业已达29个，3000t至10000t的企业达85个。全国硫酸铝生产能力已达115万t，产量突破95万t，仅次于美国和日本，而居世界第三位1；硫酸铝生产中存在的问题是，设计不合理，设备不配套，产量质量都无法达到初衷要求以及部分生产厂家规模较小，经济效益差导致产品积压严重、投资无法收回，使部分企业背上沉重的经济包袱；生产工艺主要有铝灰、铝
3、渣法、活性氢氧化铝法、铝矾土常压法、煤矸石加压法等，对各个工艺的优缺点进行对比，发现以高岭土为原料生产硫酸铝，具有原料成本低，产量高，产品质量好，过程易控制等优点，制备过程中产生的废渣可作为高活性的高硅材料，也可作为优良的涂料及板材制品填料，从而实现了综合利用和无废渣排放，具有积极的环保意义；采用高岭土为原料生产硫酸铝，符合设计的目的和指导思想。高岭土生产硫酸铝，使高岭土经过预处理过程，排除高岭土中的粗石英砂、杂质，用于生产水泥玻璃，得到高岭土精矿，经过煅烧活化，粉碎，过筛送致生产车间，与55%的硫酸容易混合送至反应釜，经过反应的酸浸，沉降，分离和中和处理，得到合格的硫酸铝容易，送至浓缩结晶槽
4、中，进行浓缩结晶，并通过成品粉碎机将硫酸铝晶体粉碎，包装。硫酸铝的日生产量为333.33吨，采用3班间歇式生产，要求硫酸铝在产品中含量约为54.31%。每小时要求投入高岭土量为19.1吨，硫酸投入量为19.9吨，Al2O3溶出率89.4%使19.9吨的，98%硫酸稀释成55%硫酸的用水量15吨。加入110.5吨的水量，硫酸铝与加入水要求配比达到硫酸铝浓度54.31%，求得需要蒸发掉91.464吨的水。通过数据查询得知在115蒸汽的焓H=2702.5kJ/kg，从蒸发水量求得蒸发水吸收热为247181.46103kJ，硫酸铝溶液的吸收热为4425.5103kJ。设置热量损失为吸热总量的3%，求出
5、损失热量为7548.2在25时，料液带入的热量可求算得12909.9103kJ，加热蒸汽释放热量为84524.87操作设备选取为颚式破碎机，雷蒙磨，反应釜，沉降槽，中和槽，浓缩结晶锅，成品粉碎机。其中，反应釜的体积为22 m3，高为3.64m。根据工艺流程的要求、投资、用地的条件等各种因素，进行综合的比较，对硫酸铝生产的厂房进行了布置。原料成本费为2216.2815万元/年，用电消耗470万元/年，燃料动力费为628.4071万元/年，固定资产的折旧费71万元/年，维修费35.5万元/年，人工费28.8万元/年，化验分析费2.88万元/年，三废治理费3.2万元/年，硫酸铝市场价格1000元/吨
6、，国家税收33%，核算出应纳税所得额：10000-4221.9978=5778.0022万元，应纳所得税额：5778.002233%1906.7407万元关键词：硫酸铝；现状；生产工艺；高岭土Abstract：The plants having 10,000 tons of annual output of aluminum sulfate in China hav being upto 29, and the plants having 3000 t to 10000 t, being upto 85.The aluminum sulfate production capacity has
7、reached 1.15 million t, yield breakthroughs 950,000 t, after the United States and Japan, the third in the world live;Aluminum sulfate production in the problem is that the unreasonable design, equipment is not supporting, yield and quality are unable to meet its mind and requested some smaller manu
8、facturers, leading to poor economic returns serious backlog of products, investment is not possible, so that some enterprises back heavy The economic burden of production of a major Al Grey, Al Jardine, of aluminum hydroxide, bauxite atmospheric pressure, such as coal gangue compression method, all
9、of the advantages and disadvantages compared to that of raw materials for the production of kaolin Aluminum sulfate, a low-cost raw materials, high yield, good quality products, process-control advantages, in the course of preparation of the high-activity waste residue can be used as the high-silico
10、n material, but also as a fine of paint and sheet metal products fill, so as to achieve a comprehensive Use and no waste residue emissions, have a positive environmental significance of raw materials used for the production of kaolin aluminum sulfate, with the design of purpose and guiding ideology.
11、Kaolin production of aluminum sulfate, kaolin After pretreatment process, rule out the possibility of kaolin in the rough quartz sand, impurities, the glass used in the production of cement, by Kaolin concentrate, after calcination activated, crushing, screening sent to the production workshop, with
12、 55 percent of the sulfuric acid Mixed easily sent to the reactor, the reaction of acid leaching, settlement, and in the separation and processing of aluminum sulfate be qualified easily, and sent to concentration crystallization tank, concentrated fruit and refined through the grinder will crush al
13、uminum sulfate crystals, Packaging. The aluminum sulfate, for the production of 333.33 tons, a 3 classes batch production for aluminum sulfate in the product content is about 54.31 percent. Request input per hour for 19.1 tons of kaolin, the amount of sulfuric acid into 19.9 tons, Al2O3dissolution r
14、ate of 89.4 percent to 19.9 tons, 98% diluted sulfuric acid into 55 percent of water consumption 15 tons of sulphuric acid. Join 110.5 tons of water, aluminum sulfate and water requirements by adding aluminum sulfate concentration ratio reached 54.31 percent, the evaporation need to seek out 91.464
15、tons of water. Through the data for that 115 steam in the enthalpy H = 2702.5kJ/kg, obtained from the evaporation of water evaporation of water to absorb heat 247181.46 103kJ, aluminum sulfate solution for the absorption of 4425.5 103kJ. Set heat loss for the heat 3 percent of the total, calculated
16、heat loss to 7548.2 103kJ. At 25 , feed into the heat Rectifiable be regarded 12909.9 103kJ, heating steam for the release of heat 84524.87 103kJ. Operation of equipment selected as the jaw crusher, Raymond Mill, the reactor, the settlement trough, and in the slot, concentrated crystallization of th
17、e pot, finished grinder. The reactor of the volume of 22 m3, for the high-3.64 m. According to process the request, investment, land conditions, and other factors, a comprehensive comparison of the aluminum sulfate production plant for the layout. Costs of raw materials for 2.2162815 million / year,
18、 electricity consumption of 4.7 million yuan / year, fuel costs for power 0.6284071 million / year, fixed-asset depreciation costs 710,000 yuan / year, maintenance costs 355,000 yuan / year, Labor costs 288,000 yuan / year, the laboratory analysis of costs 28,800 yuan / year, waste management costs
19、32,000 yuan / year, the aluminum sulfate market price of 1,000 yuan / ton, 33 percent of state tax revenue, accounting to taxable income :10000-4221.9978 = 5.7780022 million, the amount of income tax in redeeming: 5778.0022 33% = 1.9067407 millionKeywords：aluminumsulfate；the present situation；Produc
20、tionProcess；kaolin前言硫酸铝化学名（Aluminium sulfate）Al2（SO4）3，无色单斜结晶，在空气中长期存放易吸潮结块。易溶于水，水溶液显酸性，难溶于醇，是无机盐基本品种之一，应用十分广泛。加热至770度是开始分解为氧化铝、三氧化铝、二氧化铝、二氧化硫和水蒸气。水解后生成氢氧化铝。工业品为白色或灰白色粉立状晶体。主要用于净水与造纸2。在造纸工业中可作纸的填料和处理造纸工业废水。在净水方面，作为城市用水和废水处理的絮凝剂，可以除去水中的磷酸盐、锌、铬等杂质，以及除菌、控制水的颜色和气味。硫酸铝还可以用来生产其他铝盐、硫酸铝衍生物，无机高分子絮凝剂及铵明矾、钾明矾等
21、。硫酸铝的第一大用途是在造纸中，大约占硫酸铝总产量的50。它在这里 有四种用途：即施胶、调pH值、澄清加工过程中用水及做媒染剂。由于硫酸铝施胶为酸性施胶3，纸张长期贮存易变黄、变脆，故只能用于低档纸。目前国外造纸技术由酸性施胶向中性施胶及碱性施胶转变，而不用或少用硫酸铝，中性及碱性施胶剂已开始大量进入市场；国内已有少数城市能生产中性及碱性施胶剂。因此，尽管国内造纸产量有待增加，但未来造纸用硫酸铝消耗量增加不会太大。表1我国造纸施胶剂的生产经历的几个阶段时间浆内施胶剂的种类1979年之前松香皂化胶1975年强化桦香皂1990年阴离子乳液松香施胶剂1992年ADK中性施胶剂1995年中性松香施胶剂
22、1997年阳离子乳液松香施胶剂硫酸铝的第二大用途是在饮用水、工业用水和工业废水处理中做絮凝剂，大约占硫酸铝总产量40。当向这类水中加入硫酸铝后，可以生成胶状的、能吸附和沉淀出细菌、胶体和其他悬浮物的氢氧化铝絮片，用在饮用水处理中可控制水的颜色和味道。但近年来，随着聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合硅酸硫酸铝、有机高分子絮凝剂等的不断出现，占领了净水剂不少市场。尤其是近年来关于饮用水中存在铝离子会损害健康的观点流行，如人为硫酸铝残留在水中的高浓度残余可溶性铝是骨质疏松和早老性痴呆的诱发剂，所以使其在饮用水中用量受到了限制。硫酸铝在工业和市政废水处理中被用混凝剂，将其加入到水中，反应生成三水
23、合氧化铝胶状沉淀，吸收沉降细菌、胶体以及其他悬浮物质。随着水排放指标的日益提高，硫酸铝在水处理中的用量加大。硫酸铝在饮用水中用来脱色、去味。在饮用水处理过程中。因为消毒副产品的增加，使得硫酸铝的加入量增大，导致硫酸铝市场需求的上升。硫酸铝的其他用途包括染色的媒染剂、净化脂肪和油类、药物化妆品、灭火剂、鞣革以及生产各种复式铝盐。在美国硫酸铝在绝热材料、绝缘材料方面正得到越来越广泛的应用。 本设计以高岭土为原料，拟设计一套年产10万吨硫酸铝的生产车间。1. 总论1.1设计的目的和意义通过具体的年产10万吨硫酸铝的车间工艺设计，我们可以很大程度上将在大学中所学的基础化学以及化工专业基础课程应用到实践
24、中。这样不仅对我们的理论知识是一次深化，更能陪样我们理论联系实际, 将理论应用到实践中去的能力, 更重要的是可以通过此工艺的设计对现有硫酸铝生产工艺进行全面深入的调查研究 ，对比不同工艺，取各工艺技术之优点融合为一合理先进的工艺设计。通过此设计的完成得到了如何在建设年产10万吨硫酸铝生产车间的原料，设备，厂房等各方面建设筹备参数。此设计中也提出了自己的想法和新的工艺，并做了论证。通过完成本设计，基本掌握过年产10万吨硫酸铝车间的工艺流程设计、基本工艺计算、主要设备选型、工艺技术指标确定等设计理论和设计技能；对通用工程设计有一个系统的了解和整体的把握，达到大学工科本科生应具备的专业设计能力。1.
25、2 设计依据根据年产10万吨硫酸铝工艺车间设计任务书的要求，本设计将遵循以下要求进行设计。1.2.1 该项目建设地址位于某市西郊，占地约50亩以上，地段属南北向；1.2.2 生产能力：年产10万吨硫酸铝原 料：高岭土（含硫酸铝39.50 %）、98%硫酸成品质量标准：GB2942-92标准年生产日：300天（全天候）日产硫酸铝100000/300=333.33吨 每小时生产333.33/8=41.666吨/小时 1.2.3各物质的分子量 硫酸98 水18 三氧化二铝102 硫酸铝342 1.2.4原料投入 高岭土 19.1吨19.9吨1.3 设计指导思想 以设计任务书为基础，适应我国硫酸铝生产
26、工业发展的需要，在硫酸铝工艺设计中巩固和应用所学的基础理论和专业知识，通过收集资料加以整体设计。加强理论联系实际，扩大知识面；培养独立思考、独立工作的能力。整个设计应贯彻节省基建投资，充分重视技术进步，降低工程造价，节约能源和降低原料消耗等角度出发，同时积极治理三废和综合利用副产物，充分重视环保以利于生活，生产和提高经济效益为原则进行设计，尽量采用定型原料，节约占地面积，生产高质量的硫酸铝。1.4 设计的主要内容（1）、硫酸铝生产工艺流程设计与论证（2）、工艺技术指标设计与论证（3）、物料衡算、热量衡算（4）、主要生产设备设计选型（5）、设计绘图 硫酸铝生产工艺流程图（简图）；生产设备连接及控
27、制系统图； 主要设备结构图； 硫酸铝车间平面布置图、立面布置图*； 车间总平面布置图；（6）、 经济效益指标分析1.5 设计原则根据原料的特性，参考工业生产中成功的经验和科研最新成果，对所收集的文献、资料进行分析比较，设计适宜的工艺流程和操作条件，选择合适的生产设备，并进行科学、合理的配置；设计适用的厂房结构，确保生产的正常进行；配备必要的劳动定员，满足正常生产需要。应本着“工艺先进、技术可靠、系统科学、经济合理、安全环保”的原则，取得良好的社会效益和经济效益。1.6 设计重点 设计重点：年产10万吨硫酸铝车间生产工艺流程、主要生产设备设计和工艺技术指标设计。2.硫酸铝产业概论表2工业硫酸铝分为固体和液体两类，其中固体有分为三种类型。项目型固体型固体型固体液体一等品合格品（Al2O3）%15.8015.6017.006.0（Fe）%0.300.500.0050.0100.20水不溶物含量%0.10Ph值
