硝化纖維素的工藝設(shè)計——硝化工序的工藝設(shè)計畢業(yè)論文

1、硝化纖維素的工藝設(shè)計硝化纖維素的工藝設(shè)計 硝化工序的工藝設(shè)計硝化工序的工藝設(shè)計 摘 要 硝化纖維素(縮寫為 nc)是天然纖維素的硝化產(chǎn)物，是一種重要的工業(yè)原材料， 在國民經(jīng)濟中占有重要的地位。硝化纖維素的生產(chǎn)工藝主要包括硝化工序和安定處 理兩方面。其中的硝化工序主要包括纖維素的烘干、纖維素的輸送，硝硫混酸的配 制以及硝化反應(yīng)過程。采用的主要設(shè)備有氣動烘干聯(lián)動機、配酸機、輸酸泵、硝化 機以及酸回收設(shè)備。 本文結(jié)合具體生產(chǎn)實際，以年產(chǎn) 10000 t 硝化纖維素為標(biāo)準(zhǔn)，通過工藝選擇和理 論計算確定出硝化工藝中主要設(shè)備的尺寸大小和工藝參數(shù)，并對某些在實際生產(chǎn)中 出現(xiàn)的不足進行改進，確定出最佳的工藝參

2、數(shù)。 關(guān)鍵詞：硝化纖維素，生產(chǎn)工藝，硝化混酸，生產(chǎn)設(shè)備 the technology design for nitrifying cellulose nitrifying process design abstract nitrifying cellulose (abbreviation for nc) is the nitrified product of natural cellulose，which is a kind of important industrial raw material. it has a very important status in the national

3、economy. its producing technology contains two sides, nitrifying and stabilizing. the nitrifying mainly includes the carding, the drying, the conveying of cellulose and compounding the mixed acid which is mixed by nitric acid and sulfuric acid. the major equipments are dryer, mix acid machine and th

4、e nitrifying machine. this article combined with practicing in the industry and choosing the proper equipment after the theoretical calculation. it can produce 10000 t no.1nc every year. at last, this design has improved the defects which appeared in previous producing. keywords: nitrifying cellulos

5、e, producing technology, mixed acid, equipment 目目 錄錄 摘摘 要要 abstract 1 引言引言 1 1.1 硝化纖維素的分類及用途 1 1.2 硝化纖維素的主要物化性能和質(zhì)量指標(biāo) 3 1.2.1 硝化纖維素的結(jié)構(gòu) 3 1.2.2 硝化纖維素的溶解性能 3 1.2.3 硝化纖維素的粘度 4 1.2.4 硝化纖維素的質(zhì)量指標(biāo) 5 1.3 國內(nèi)外工藝研究情況 6 1.3.1 國內(nèi)外纖維素酯化技術(shù)簡介 6 1.3.2 國內(nèi)外纖維素安定處理技術(shù)簡介 8 1.4 本文的主要設(shè)計工作 8 2 工藝流程工藝流程 9 2.1 生產(chǎn)工藝概述 9 2.2 連續(xù)式

6、生產(chǎn)工藝流程 9 3 物料衡算物料衡算 13 3.1 纖維素用量的物料衡算 13 3.2 硝化混酸用量的物料衡算 15 3.2.1 硝化混酸的需要量 15 3.2.2 硝化混酸的損失量 16 3.2.3 硝化反應(yīng)時混酸的組成及硝化反應(yīng)后廢酸的質(zhì)量組成 17 3.2.4 確定配酸及多余廢酸量 18 4 主要設(shè)備的設(shè)計主要設(shè)備的設(shè)計 20 4.1 氣動烘干聯(lián)動機 20 4.1.1 氣動烘干管的管道內(nèi)徑、外徑及長度的確定 20 4.1.2 收縮擴張漏斗的計算 21 4.2 風(fēng)機的計算與選擇 21 4.3 配酸機 23 4.4 酸計量槽工藝尺寸的確定23 4.5 輸送酸管道直徑以及泵的計算與選擇 24

7、 4.5.1 輸送酸管道的計算與選擇 24 4.5.2 輸酸泵的計算與選擇 25 4.6 酸回收設(shè)備的計算 26 4.6.1 圓形設(shè)備 hyok 中酸回收工藝流程 26 4.6.2 圓形設(shè)備 hyok 工作過程 27 4.6.3 圓形設(shè)備 hyok 工藝計算 29 4.6.3.1 置換段長度的計算 29 4.6.3.2 各置換段雨淋面積及雨淋器數(shù)量的確定 29 4.6.3.3 圓形傳動篩板直徑的確定 31 4.7 硝化機的選擇 31 4.7.1 攪拌式硝化機的構(gòu)造 31 4.7.2 攪拌式硝化機的技術(shù)規(guī)格 32 結(jié)結(jié) 語語 34 參考文獻參考文獻 35 致致 謝謝 36 1 引引 言言 硝化纖

8、維素(以下縮寫為 nc)是天然纖維素的硝化產(chǎn)物，是一種重要的工業(yè)原材 料，在國民經(jīng)濟中占有重要的地位。 nc 作為最重要的火藥原材料之一1軍用含能粘合劑，目前還沒有一種材料可 以替代它在火藥領(lǐng)域的特殊地位。低酯化度 nc 皮羅棉和高酯化度 nc 混合強棉是制 造槍、炮、火箭以及導(dǎo)彈武器用發(fā)射藥及推進劑的主要原料；在民用領(lǐng)域，nc 的應(yīng) 用也極其廣泛，低粘度的 nc 主要用于生產(chǎn)速干油漆，汽車、家具以及工業(yè)用搪瓷 漆、涂料、油布、膠泥、賽璐珞制品及 nc 膠片等。 軍用 nc 生產(chǎn)的需求特點是：從原來的大批量、單品種向小批量、多品種生產(chǎn) 轉(zhuǎn) 變。普通工藝生產(chǎn)的 nc 是由聚合度大小不同、含氮量高

9、低不同，取代基位置不同 的 nc 組成的混合物，屬不均勻、多分散性產(chǎn)品2。 民用 nc 的生產(chǎn)需求特點是：民用 nc 的溶解性和透明度要好，粘度、溶解度和 安定性要符合要求，且含氮量范圍很窄。 結(jié)合現(xiàn)在軍用、民用 nc 的生產(chǎn)需求特點，引入新技術(shù)進行技術(shù)改造，提高生 產(chǎn)中的過程控制及設(shè)備的性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量是 nc 工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢。 1.1 硝化纖維素的分類及用途硝化纖維素的分類及用途 nc 的用途取決于它的特性。nc 具有易燃、易爆特性，可以通過增塑制成各種 材料，且能按照一定的平行層規(guī)律燃燒，燃燒時產(chǎn)生大量的氣體，因此大部分用于 制造無煙火藥23；又由于 nc 具有較高的力學(xué)強度，

10、與多種增塑劑有較好的相溶性， 在不太高的溫度下可處在塑性狀態(tài)，故又可加工成賽璐珞制品。在常規(guī)溶劑中，nc 的溶解性能良好，可用于制備有較高力學(xué)強度的膜，又可用做硝基漆布、油漆原料。 nc 的具體分類及用途見表 1.1 和表 1.24。工業(yè)生產(chǎn)中，將 nc 分為 no.1、no.2 和 弱棉，含氮量在 13%-15%的屬于 no.1nc，含氮量在 12.2%-12.4%的屬于 no.2nc，含氮量在 10.7%-12.2%的屬于弱棉。 表 1.1 弱棉的性能參數(shù)及其應(yīng)用范圍 含氮量 弱棉名稱 ml nogn 規(guī)定粘度 0e 應(yīng)用范圍 高粘度漆用190-19611.89-12.261.9-2.2航

11、空清漆、絕緣漆 革制品高粘度漆用190-19611.89-12.261.95-2.2皮革漆、瓷漆 中粘度漆用190-19611.89-12.261.31-1.89 用于木材、航空件、金屬、 膠組分、人造革、編織物漆 低粘度漆用190-19611.89-12.261.11-1.3瓷漆、底漆及膠組分 超低粘度漆用190-19611.89-12.261.03-1.1金屬清漆、載重卡車用瓷漆 半秒粘度漆用190-19611.89-12.260.98-1.02家具、紙及硝基布用漆 粘膠漆用170-19810.64-12.390.98-1.01家具、紙及硝基布用漆 漆布用170-19810.64-11.5

12、81.3-3用于工藝織物的膠粘劑 賽璐珞膠片用172-18010.78-11.251.5-2.5賽璐珞制品 硝基膠片用182-18811.4-11.76悄基片 電動真空用190-19611.89-12.26發(fā)光燈管陰極涂層 h 型火藥用189-194.511.82-12.171.9-3ballistite 火藥 表 1.2 強棉的性能參數(shù)及其應(yīng)用范圍 含氮量 強棉名稱 mlno/gn% 規(guī)定粘度 0e 溶解度應(yīng)用范圍 ba-1不小于 208不小于 13.04-1522 高氮量 ba-2208.5-21013.05-13.148-1231.5 中氮量 ca204-207.512.76-13.08

13、-1232 低氮量 h198-20012.39-1258-12 火藥用原料 no.1不小于 209不小于 13.098-124制混合棉 1194.5-19812.1712.398-12 no.1 2不小于 198不小于 12.396-1099制混合棉 3不小于 190不小于 11.896-1096制混合棉 4不小于 188不小于 11.766-10制混合棉 1.2 硝化纖維素的主要物化性能和質(zhì)量指標(biāo)硝化纖維素的主要物化性能和質(zhì)量指標(biāo) 1.2.1 硝化纖維素的結(jié)構(gòu)硝化纖維素的結(jié)構(gòu) 工業(yè)生產(chǎn) nc 以精制棉為主要原料。精制棉的主要成分纖維素是由許多葡萄糖 基構(gòu)成的高聚物。纖維素大分子鏈上的每一個葡

14、萄糖基都有三個羥基，這些羥基能 與酸類(硝酸、硫酸、酯酸等)起酯化反應(yīng)，生成的產(chǎn)物是酯類化合物。工業(yè)上習(xí)慣 把纖維素與硝酸所進行的酯化反應(yīng)稱為硝化反應(yīng)，把反應(yīng)后生成的纖維素硝酸酯稱 為硝化纖維素或“nc” 。 nc 仍然保持原始纖維素的纖維狀結(jié)構(gòu)。在普通光線下觀察，硝化后的纖維外觀 結(jié)構(gòu)與原始纖維素相似，而在偏振光下觀察可發(fā)現(xiàn)二者有明顯差別。偏振光下 nc 的色調(diào)亮度隨著酯化度不同而發(fā)生變化。隨著酯化度不斷提高，nc 逐漸從鐵灰色 (含氮量 11%)變?yōu)榱咙S色，甚至純蘭色(含氮量超過 11.8%)。纖維素均勻性差異使得 在同樣條件下制備的 nc 其含氮量也有差異，在偏振光下色彩及亮度也不同。

15、通常認(rèn)為，nc 的酯化度不同是由于硝化過程工藝條件波動所致，不同的纖維素 分子及超分子結(jié)構(gòu)間差異也是一個重要的影響因素。由于纖維素分子結(jié)構(gòu)大，其分 子鏈上每個葡萄糖基的羥基中的氫，在硝化反應(yīng)中被硝基取代是不均勻的，羥基中 的氫被硝基取代的數(shù)目，就是 nc 的酯化度。 1.2.2 硝化纖維素的溶解性能硝化纖維素的溶解性能 nc 的溶解11分為兩個階段:溶脹和溶解。溶脹是指原始 nc 物料及溶劑從未混 合轉(zhuǎn)換到均勻混合狀態(tài)，而溶解是 nc 在溶劑中由溶脹轉(zhuǎn)變?yōu)檎嫒芤旱倪^程。nc 可 以溶解在許多溶劑中，影響 nc 溶解的因素有含氮量、粘度、溫度、酯化均勻度、 相對分子質(zhì)量及溶劑的種類及配比等。一些

16、極性溶劑，如酮、醚等在室溫下能夠溶 解幾乎所有氮量的 nc。表 1.3 為兩種民用 nc 與常用溶劑的組成。 表 1.3 兩種民用 nc 與常用溶劑的組成 在產(chǎn)品中的百分含量，% 溶劑 硝基涂料(硝基瓷漆)硝基油漆 作用 酯酸丁酯4.08-10.456.24-18.4 酯酸乙酯4.44-4.757.56-18.4 丙酮3.18-4.183.79-13.6 乙基纖維素1.99-7.19 環(huán)乙醇4.077.03-11.17 乙醇9.52-14.646.24-15.06潛在溶劑 丁醇16.0618.64-31.3 異丁醇20.9釋稀劑 甲苯13.02-13.892.07 二甲苯10.23-29.86

17、 注:1 提高基本溶劑的溶解能力； 2 降低油漆的粘度及成本 通常人們希望通過提高混合棉的含氮量來提高火藥的能量，但僅靠提高其中 no.1nc 的含氮量難以達到目的，有時是通過含氮量 12.6%士 0.1%的 nc 代替 12.0%-12.4%的 no.2nc 來提高含氮量，以保證 nc 在醇醚溶劑中充分溶解，這也是 生產(chǎn)均質(zhì)火藥的前提。含氮量在 11.82%-12.7%范圍的 nc 在難揮發(fā)含能增塑劑 ng、degn、tegdn 等中的溶解度不大，室溫下不超過 1%，隨著溫度升高，nc 與這些含能增塑劑間的熱力學(xué)相容性有所提高。 溶解度是硝化纖維素的一個質(zhì)量指標(biāo)，指溶解于 100 份溶劑中的

18、 nc 量，也是 表征 nc 被溶劑溶解的能力。在工業(yè)生產(chǎn)中使用的溶劑有:單基藥生產(chǎn)中用醇醚溶劑， 涂料工業(yè)中用混合溶劑，賽璐珞生產(chǎn)中用酒精、樟腦等溶劑。 1.2.3 硝化纖維素的粘度硝化纖維素的粘度 聚合度是 nc 的主要指標(biāo)，工業(yè)生產(chǎn)中常用粘度間接表征其聚合度的大小。nc 溶液的粘度是其生產(chǎn)及使用過程的主要參數(shù)，是安定處理過程的主要指標(biāo)，同時 nc 試樣的粘度又反映了 nc 平均聚合度的大小，而聚合度在很大程度上決定了硝基漆、 涂層及膜的力學(xué)性能。在瓷漆及油漆用 nc 的生產(chǎn)過程中，要求 nc 有較低的粘度， 其聚合度控制在 100-300；賽璐珞棉的聚合度最好在 350-600；汽車及皮

19、革業(yè)用硝基 漆的允許粘度可以很低；因為強度要求，對制膜用 nc 的粘度要高些。 在火藥工業(yè)上，no.1nc 和 no.2nc 的粘度都是極其重要的參數(shù)。降低粘度有利 于火藥加工成型，可加速與提高火藥組分的塑化程度，降低溶劑消耗。但粘度太低 會降低火藥的力學(xué)強度。通常測定的是 nc 的溶液粘度，以恩格拉粘度(0e)表示。 在實際工業(yè)生產(chǎn)中，no.1nc 與 no.2nc 的粘度是指 nc 濃度為 2%的丙酮溶液 中的粘度。對于 no.1nc，最合理的粘度范圍是 6-80e，而 no.2nc 為 4-80e。在工 廠實際生產(chǎn)條件下，no.1nc 的粘度范圍是 8-120e， no.2nc 的粘度范

20、圍為 6- 100e，對應(yīng)的聚合度為 1000-1200。 1.2.4 硝化纖維素的質(zhì)量指標(biāo)硝化纖維素的質(zhì)量指標(biāo) 目前國內(nèi)生產(chǎn)軍用混合棉的主要質(zhì)量指標(biāo)見表 1.4 表 1.4 目前國內(nèi)生產(chǎn)軍用混合棉的主要質(zhì)量指標(biāo) 指標(biāo)名稱mbmemcmdm 硝化度 ml no/g206.0-207.0-208.0-209.0210.0 醇醚溶解%34-4327-3528-4023-3023-30 乙醇溶解%55555 安定度 ml no/g2.82.82.82.82.8 堿度%0.250.250.25 灰分%0.50.50.50.50.5 粘度 mm/s(0e)29.529.529.5 細(xì)斷度 ml90909

21、09090 c 棉含量%33-3720.5-27.520.5-20 回收棉含量%2512252012 水分%22-29 外來雜質(zhì)無明顯可見的木屑、泥沙、橡皮、玻璃、油污、和金屬物 說明: (1) m、bm、cm、dm、em 等各種軍用 nc 主要用于不同種類彈藥的發(fā)射藥。 (2) 以上的指標(biāo)名稱采用軍用硝化棉通用規(guī)范 gjb3204-9813和惠安軍用硝化棉 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) q/hmno5-8914的名稱。 除了前面討論的硝化度、溶解度、粘度等質(zhì)量指標(biāo)以外，安定度和細(xì)斷度也是 硝化纖維素的重要質(zhì)量指標(biāo)。 (l) 安定度是 nc 的重要性能指標(biāo)，是保證火藥安全貯存和加工的主要因素。安 定度的測定方法有

22、很多種，工業(yè)中常用貝克曼一榮克法，將 nc 于 132士 0.4下 加熱，用碘量法測定在一定時間(通常 2 小時)內(nèi)分解出來的氧化氮量，nc 的熱分解 生成氣體是在恒壓下進行的，所以這種方法測定 nc 的熱分解，在一定程度上類似 于在封閉容積中的熱分解，與它的貯存條件相符。 (2)細(xì)斷度也是 nc 的重要指標(biāo)，它主要取決于 nc 的生產(chǎn)工藝過程。細(xì)斷是軍 用 nc 的必須工序，民用 nc 基本不用這道工序和指標(biāo)。經(jīng)過細(xì)斷后，可以改變纖維 的幾何尺寸、比表面積，可解決高氮量 nc 的安定性、應(yīng)用和貯存等存在的問題。 nc 的細(xì)斷度常用三種方法測量：篩分法、過濾法和容積法。不同的種類的細(xì)斷設(shè)備 采

23、用不同的測量方法。 1.3 國內(nèi)外工藝研究情況國內(nèi)外工藝研究情況 1.3.1 國內(nèi)外纖維素酯化技術(shù)簡介國內(nèi)外纖維素酯化技術(shù)簡介58 (l) 在硝酸蒸汽中的酯化 纖維素與硝酸蒸汽的反應(yīng)屬于固氣相反應(yīng)，纖維素以固態(tài)纖維狀或其它形狀 參加反應(yīng)，反應(yīng)終了仍保持原有的固體形狀。 deutsche 首先對纖維素進行了硝酸蒸汽酯化的研究。后來 bake 和 bateman 又詳 細(xì)描述了實驗條件:在室溫下，硝酸蒸汽在常壓或負(fù)壓條件下，通過對纖維素進行幾 十個小時酯化反應(yīng)，產(chǎn)物含氮量較低，在 10%左右，原因是由于硝酸蒸汽在纖維上 凝結(jié)并使其凝膠化。 miles 等人對纖維素在硝酸蒸汽中的酯化進行了詳細(xì)的研究

24、，認(rèn)為反應(yīng)過程中兩 個硝酸分子與纖維素分子中的一個羥基反應(yīng)，生成的水分子與硝酸分子結(jié)合形成的 復(fù)合酸是一個強的脫硝劑，這就是用硝酸蒸汽酯化難以獲得高氮量產(chǎn)物的原因。同 時由于酸氣不能充分?jǐn)U散到纖維內(nèi)部，產(chǎn)物很不均一?？梢娺@種方法所制備的 nc 是非均一的，且酯化速度過于緩慢，用硝酸蒸汽進行纖維素的酯化，在工業(yè)生產(chǎn)上 無多大前途。 (2)在硝酸中的酯化 最初嘗試用硝酸酯化纖維素是用不加脫水劑的硝酸與纖維素反應(yīng)。當(dāng)用稀釋的 硝酸溶液(68%)處理棉纖維時，纖維將發(fā)生與苛性堿溶液作用時相同的結(jié)構(gòu)變化，纖 維發(fā)生膨潤，酯化反應(yīng)基本未發(fā)生。若用濃度為 89%-98%的硝酸處理，則可獲得含 氮量為 11.

25、5%-13.2%的 nc。 雖然 nc 含氮量隨著硝酸濃度的增加而提高，但不能獲得更高的含氮量產(chǎn)品， 即使采用 100%的硝酸進行酯化，產(chǎn)物的含氮量也僅僅達 13.2%。這是由于酯化過程 中形成的水對硝酸產(chǎn)生稀釋作用，降低了硝酸的酯化能力。而且稀硝酸對纖維素產(chǎn) 生溶解作用，進一步增加了硝酸向纖維內(nèi)部擴散的阻力，造成酯化不完全、含氮量 低和溶解性能差等不良后果，使得到的 nc 無法使用。再加上硝酸的揮發(fā)性強、產(chǎn) 物溶解性能差等不良因素，使得這種方法很難工業(yè)化。 (3)硝硫混酸的酯化 由于纖維素與硝酸的酯化反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)生成的水不僅會稀釋濃硝酸， 使它的有效濃度降低，而且促進了稀硝酸對纖維素

26、的溶解作用。經(jīng)大量實踐證明， 在硝酸中加入各種脫水劑，使之與水分子形成穩(wěn)定水化物，既可保證硝酸的有效濃 度，又可防止稀酸對纖維素的溶解，故可獲得高氮量的 nc。 硫酸與反應(yīng)生成的水形成水化物 h2so4.nh2o，避免了纖維凝膠化的發(fā)生，解決 了產(chǎn)物不溶于硝酸的困難，硫酸的加入可以改變纖維素與硝酸的酯化速度。適量硫 酸可加速反應(yīng)，而過量的硫酸則使反應(yīng)速度明顯降低，這可能是由于混合酸中硝酸 濃度的降低及混酸粘度的增加引起的。另外，硫酸含量的比例增加還會降低產(chǎn)物的 化學(xué)穩(wěn)定性，可能是由于生成了不穩(wěn)定的纖維素硫酸酯。 由于硫酸是廉價易得的工業(yè)化學(xué)試劑，它與水分子相結(jié)合而形成水化物，并放 出大量的熱。

27、形成一水化物 h2so4.h2o 時，放熱 26795j/mol；形成二水化物 h2so4.2h2o 時多放熱 12560j/mol；當(dāng)二水化物轉(zhuǎn)化為三水化物 h2so4.3h2o 時，再 放出 7117j/mol 熱量。故可以認(rèn)為:纖維素酯化反應(yīng)中所形成的水分子，主要與硫酸 結(jié)合為水化物而自反應(yīng)平衡中移出。保證了酯化劑的 no2-oh 濃度，可獲得高含氮 量 nc，解決了單獨用硝酸酯化不能制得高氮量產(chǎn)物的難題。 硫酸除具有脫水能力外，它對纖維素還具有一定的膨潤能力。在酯化蓬松的棉 纖維時，它又是廉價的浸潤劑。由于硫酸易得、價廉并對纖維素具有一定的膨潤能 力，廢酸回收也不困難，至今仍廣為國內(nèi)外

28、生產(chǎn)所采用，作為硝酸酯化纖維素的脫 水劑。 1.3.2 國內(nèi)外纖維素安定處理技術(shù)簡介國內(nèi)外纖維素安定處理技術(shù)簡介 安定處理的方法是用熱的弱酸和弱堿溶液依次對 nc 進行處理， 其過程包括酸 煮、堿煮、細(xì)斷、精洗等過程，高壓蒸煮技術(shù)是生產(chǎn)上廣泛使用的安定處理技術(shù)， 在連續(xù)工藝中通常采用管煮器(以俄羅斯 nc 生產(chǎn)聯(lián)合體為代表)，高溫加壓連續(xù)生產(chǎn) 工藝適應(yīng)各種牌號的 nc 生產(chǎn)；間歇工藝中是高壓釜，低粘度 nc 生產(chǎn)中采用間歇工 藝多一些。 細(xì)斷設(shè)備從郝式(間歇式)細(xì)斷機、連續(xù)錐型、圓桶式、圓盤磨式細(xì)斷機到利用 流能粉碎的細(xì)斷機等，有許多種類，但新型設(shè)備向體積小、效率高、壽命長、耗能 少方向發(fā)展。

29、硝化棉生產(chǎn)廠家也是連續(xù)、間斷煮洗并存，其余工藝和設(shè)備都大同小 異，我國現(xiàn)有的細(xì)斷方式也是多種多樣。 1.4 本文的主要設(shè)計工作本文的主要設(shè)計工作 硝化纖維素的生產(chǎn)工藝主要包括硝化和安定處理兩方面。其中的硝化工序主要 包括纖維素的梳解、纖維素的烘干、纖維素的輸送、硝硫混酸的配制、硝化反應(yīng)過 程以及廢酸的回收。采用的主要設(shè)備有氣動烘干聯(lián)動機、輸酸泵、配酸機、硝化機 以及酸回收設(shè)備等。 本文選用連續(xù)式生產(chǎn)工藝，以年產(chǎn) 10000 噸硝化纖維素為標(biāo)準(zhǔn)，通過工藝選擇 和理論計算確定出硝化工序中主要設(shè)備的尺寸大小和工藝參數(shù)，并對某些在實際生 產(chǎn)中出現(xiàn)的不足進行改進，最終選取恰當(dāng)?shù)纳a(chǎn)設(shè)備并進行車間布置。

30、2 工藝流程工藝流程 2.1 生產(chǎn)工藝概述生產(chǎn)工藝概述 nc 生產(chǎn)工藝包括以下幾個階段9： （1）混酸的配制； （2）纖維素的準(zhǔn)備（包括纖維素原材料的梳解、切碎和烘干） ； （3）硝化（包括硝化和酸回收） ； （4）安定處理（包括酸煮、堿煮、細(xì)段以及精洗） ； （5）硝化棉混批及脫水； （6）民用棉（用于涂料、油漆、賽璐珞軟片等的 nc）的酒精驅(qū)水。 在二戰(zhàn)期間，前蘇聯(lián)就開始對 nc 生產(chǎn)工藝進行改造和使用連續(xù)化生產(chǎn)設(shè)備， 并完善了部分 nc 生產(chǎn)工藝。雖然當(dāng)時還沒有建立一套完善、統(tǒng)一的生產(chǎn)設(shè)備，但 纖維素準(zhǔn)備工藝已比較成熟。所有 nc 生產(chǎn)線的硝化設(shè)備大致相同，但吸附酸的回 收設(shè)備在形狀上是

31、有差異的，有的用離心式驅(qū)酸設(shè)備先進行驅(qū)酸，然后在置換器中 對 nc 的吸附酸進行置換，這是一種間歇式生產(chǎn)方式；而有些采用連續(xù)的圓形設(shè)備 hyok 進行自然慮酸，在驅(qū)酸圓形系統(tǒng)中對酸性 nc 進行四段置換回收。 安定處理階段在一些工廠還采用常壓安定處理及降低粘度的技術(shù)。高壓蒸煮技 術(shù)是生產(chǎn)上廣泛使用的安定處理技術(shù)，特別是低粘度 nc，在連續(xù)工藝上采用的是蒸 煮器，間歇工藝是高壓釜。細(xì)段設(shè)備從郝式（間歇式）細(xì)段機、連續(xù)錐形、圓筒式、 圓盤磨式細(xì)段機到利用流能粉碎的細(xì)段機等，有許多種類。新型細(xì)斷設(shè)備是向體積 小、效率高、壽命長、耗能少方向發(fā)展。其余工藝及設(shè)備在各個工廠都大同小異， 并不是所有的單位都

32、采用 hyok 及管煮器等設(shè)備形成的連續(xù)式生產(chǎn)工藝。我國現(xiàn)有 的硝化棉生產(chǎn)廠家也有間歇式、連續(xù)式兩種生產(chǎn)方式，產(chǎn)品有混合強棉、弱棉等不 同產(chǎn)品。 本次設(shè)計采用連續(xù)式生產(chǎn)工藝10，生產(chǎn) no.1nc。 2.2 連續(xù)式生產(chǎn)工藝流程連續(xù)式生產(chǎn)工藝流程 硝化前對纖維素要進行疏松和干燥處理，平均密度約為 300-500kg/m3 的木、棉 纖維素料包被送到梳解機，紙板狀纖維素送到剪碎機進行切碎。對木、棉纖維素梳 解后的密度要求為 0.034-0.036 t/m3 ，密實的紙板纖維素切碎成 3mm3mm 或 3mm6mm 大小的小塊，然后通過氣流輸送烘干聯(lián)動機組，把纖維素送到硝化工序。 連續(xù)工藝見圖 2.

33、1。 經(jīng)過干燥濕度約為 5%的纖維素打到生產(chǎn)線中倉斗式計量槽 8 中，混酸用泵打 入到高位槽 7 中。在進入硝化器 10 中時要對纖維素、混酸進行計量。從貯槽中出來 的混酸，要經(jīng)過熱交換器 9，目的是對其進行加熱或冷卻，以達到所需的溫度，然后 再進入硝化器。再攪拌下往硝化器中加入硝硫混酸，然后自動停止纖維素進料，在 此期間并不停止加酸。 間歇式螺桿倉斗式計量系統(tǒng)對所加的纖維素物料自動進行體積計量，并將其加 入硝化器中，計量系統(tǒng)的工作方式是由主控電氣系統(tǒng)調(diào)節(jié)。在圓形設(shè)備 hyok 上方 有硝化器，進行預(yù)硝化反應(yīng)，硝化器按照一定的時間間隙循環(huán)進行工作。 預(yù)硝化完畢，在不斷攪拌下，將反應(yīng)的物料從硝化

34、器自動卸到圓形設(shè)備 hyok 中。物料在 hyok 不斷旋轉(zhuǎn)的多孔的假底上均勻攤開，廢酸通過假底的孔進入下底， 然后自動流出，經(jīng)過過濾裝置 14 進入酸收集槽 15。 在過濾器中被廢酸帶出的 nc 再返回到 hyok 的 nc 物料中，過濾的廢酸從收集 槽 15 再被送到廢酸高位槽 11，由此自動流經(jīng)冷卻器 12，用做 hyok 設(shè)備最后補充 硝化的雨淋酸。 圓形設(shè)備 hyok13 有四個雨淋段，其雨淋酸的濃度是逐漸變稀的，到第四段是 純水雨淋。從第四段出來的酸打到雨淋酸高位槽 11，再經(jīng)冷卻器 12 作為第三段的雨 淋酸，在此 nc 用的雨淋酸濃度稍高些。 在第一置換段，從收集槽 17 出來

35、的置換酸濃度約為 65%，被送去廢酸處理。其 余的濃度約 75%的置換酸從收集槽 16 打入配酸機 4 配置硝硫混酸以進一步用于纖維 素的硝化。為了配酸，從貯槽 1、2 經(jīng)過計量槽 5、6 向混合配酸機打入原料酸。為 了收集配酸階段、硝化階段、圓形設(shè)備 hyok 酸置換階段等益處的含霧、氧化氮及 硝酸的氣體，裝有氣體收集器 24，收集的硝酸濃度約為 40%被送去處理。 酸度低于 8%的強棉物料的處理是在 hyok 的卸料區(qū)，no.1nc 進入攪拌機 18，從攪拌機出來的物料用料泵將其打入緩沖槽 19，經(jīng)過攪拌槽再轉(zhuǎn)入管煮器的兩 個串聯(lián)供料槽 22、23 中。從濃縮機出來的輸送水經(jīng)過捕集器 20

36、，收集的 nc 再用泵 打回緩沖槽，而水則進入中和段。在供料槽用軟水將 nc 物料濃度稀釋到 3%，用直 接蒸汽加熱到 60-90。酸度控制在 0.2-0.6%，必要時還需加入到一定量的稀酸。兩 個串聯(lián)的供料槽將物料打入管煮器 25，蒸煮條件是 151-164、0.5-0.7mpa，對物料 進行預(yù)安定處理，以除去不穩(wěn)定物質(zhì)及留在 nc 的纖維內(nèi)腔中的殘酸，并降低粘度。 從蒸煮管出來的物料被送到熱洗槽 29 中，在熱洗槽中進行堿煮，從熱洗槽中出 來的酸性水經(jīng)過捕集器 30 進入中和階段，補集到的 nc 再返回槽中。熱洗槽中用的 是軟水與堿溶液，其量控制在堿度為 0.01%-0.05%，物料濃度約

37、為 14%-15%。堿溶 液配制是在配堿機 27 中進行，其濃度控制在 4%-8%，從沉淀槽 26 經(jīng)過計量器 28 按 規(guī)定量進入熱洗槽。槽中堿煮溫度控制在 95-100，為了熱量回收及再利用，從熱 洗槽出來的熱蒸汽被抽風(fēng)機帶入冷凝塔 47，冷凝水收集到收集槽 46 中。經(jīng)過堿煮后 的物料濃度約為 2%-3%，從熱洗槽用泵打入未細(xì)段物料的攪拌槽 31 中。從攪拌槽出 來的物料進入細(xì)段機的濃縮機 33 中，在此，物料濃度濃縮到 8%-9%，經(jīng)過接料漏斗 連續(xù)進入細(xì)段機 34 中。 細(xì)段后的 no.1nc 打入到收集槽 35 中。濃度為 4%-5%的 no.1nc 轉(zhuǎn)到精洗機 37 進行精洗，在

38、此用干凈涼水或稀堿溶液進行精洗，進入精洗機 37 的堿水要經(jīng)過計 量器 36 計量。經(jīng)過全面的物化分析、計量和計算，no.1nc 以一定的量形成總批。 圖 2.1 硝化纖維素連續(xù)生產(chǎn)工藝流程圖 3 物料衡算物料衡算 本文采用號纖維素生產(chǎn)年產(chǎn)量為 10000t 的軍用 no.1 nc。設(shè)計每年生產(chǎn)時a 日為 320 天，則每天生產(chǎn) 31.25 t。每天工作時間為 24 h，則每小時生產(chǎn) no.1 nc1310 kg 。 為了弄清生產(chǎn)工序中 nc 與纖維素、硝化混酸的用量關(guān)系，確定每天生產(chǎn) 31.25 tnc 所消耗的纖維素量、硝化混酸的量，乃至合理利用原料酸與生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生 的廢酸，都必須先進

39、行纖維素和硝化混酸的物料衡算。 3.1 纖維素用量的物料衡算纖維素用量的物料衡算 制備 nc 的反應(yīng)式為： c6h7o2(oh)3+nhno3c6h7o2(oh)3-n(ono2)n+nh2o 63 是硝酸相對分子質(zhì)量，18 為水的相對分子質(zhì)量，162 指纖維素每個葡萄糖環(huán) 基的相對分子質(zhì)量，用 n 表示 nc 的酯化度，n 的計算式為： n= 162 140045 n n 式中 n 是 nc 的含氮量，。 對于 no.1 nc： n= 213.5 13.385 15.95 這樣，no.1 nc 的酯化度為： n=，取 n=2.72 162 13.385 2.718 140045 13.385

40、 將 n 值代入 nc 反應(yīng)式，得到其相對分子質(zhì)量。 m=162172.72622.72=284.4 每生產(chǎn) l tnc，纖維素的理論消耗量為： gc=t 162 0.57 284.4 c m m 而實際上，每生產(chǎn)單位質(zhì)量的 nc 所消耗的纖維素比理論上多，生產(chǎn)中應(yīng)對纖 維素的消耗及 nc 的實際生產(chǎn)量進行修正，具體參數(shù)見表 3.1。 表 3.1 各工序中纖維素及 nc 損失 損失量 名稱 不返回?fù)p失返回?fù)p失 纖維素疏松干燥工序 a 硝化段0.51.00.30.5 含細(xì)段的預(yù)安定處理段2.02.55.06.5 返回的未細(xì)段安定損失5.36.8 最后安定處理段及驅(qū)水2.03.09.010.0 n

41、c 總損失4.56.5 細(xì)段的 nc 返回?fù)p失9.010.0 對纖維素原料用量進行修正，其損失量為： 5.55.5 3.14 1.754 c nc g nc 在各工序平均損失量：對于 no1nc 損失 5.5。 在生產(chǎn) nc 時纖維素總損失： (100%) c 不返 生產(chǎn) no.1nc 采用號纖維素時，其-纖維素含量為 92%，為 2%，得到a不返 纖維素總損失： (100%92%)2%3.14%13.14% 每生產(chǎn) 1tnc，纖維素絕對消耗： c g1000.57 100 =0.656t 100-13.14 100- c g 絕 則每天生產(chǎn) 31.25t nc 纖維素的絕對消耗為： c 31

42、.25g=31.25 0.656=20.5t c g 絕每天絕 年產(chǎn) 10000t nc 纖維素的絕對消耗為： c 320g=320 20.5=6560t c g 絕總絕每天 3.2 硝化混酸用量的物料衡算硝化混酸用量的物料衡算 3.2.1 硝化混酸的需要量硝化混酸的需要量 由 3.1 中的計算可知，每生產(chǎn) 1t nc，硝酸的理論消耗量為： 2.72 63 =0.6 284.4 n n nm gt m 考慮到纖維素?fù)p失，在此情況下，硝酸的理論消耗量并不等于實際消耗量。下 面計算硝化所需硝酸的具體量。 纖維素在準(zhǔn)備工序中的損失為： 13.14211.14% 不返 在纖維素?fù)p失的情況下，硝酸實際消

43、耗量為： 1000.6 100 =0.657 t 100-11.14 100- n n g g 下面計算生產(chǎn) 1t nc，硝化混酸的需要量，對于 no.1nc 硝化系數(shù)為 33。 ，取 b=22 t c 330.656 3321.648bgt 絕 硝化混酸質(zhì)量組成： hno3 t0.23522 0.2355.17b h2so4 t0.6922 0.6915.18b h2o t0.07522 0.0751.65b 小計 22 t 則每天生產(chǎn) 31.25 t nc 硝化混酸的需要量為： 31.2531.25 22687.42tbb 每天 硝化混酸新的組成應(yīng)為： hno3 t31.25 5.1716

44、1.56 h2so4 t31.25 15.18474.3 h2o t31.25 1.6551.56 小計 687.42 t 3.2.2 硝化混酸的損失量硝化混酸的損失量 在實際生產(chǎn)中，不僅在硝化反應(yīng)時有硝酸消耗，在配酸、硝化、驅(qū)酸和酸回收 工序中硝酸也會有揮發(fā)損失。在工藝中硝酸揮發(fā)量取決于硝化混酸的組成、硝化和 驅(qū)酸溫度及時間，還與通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)有關(guān)。 一般隨排放氣體損失的硝酸為 0.97%，硫酸為 22%，在此條件下排放硝酸揮發(fā) 損失為： ，取 0.21t； 0.9722 0.97 0.213 100100 b t 則每天生產(chǎn) 31.25 t nc 時，其損失為： 31.25 0.216.

45、56t 硫酸在硝化階段無消耗，其損失主要是隨硝酸蒸汽帶入通風(fēng)系統(tǒng)，損失部分為： ，取 0.05t； 0.2222 0.22 0.048 100100 b t 則每天生產(chǎn) 31.25 t nc 時，其損失為： 31.25 0.051.56t 溢流和輸送酸損失，按硝酸 0.01t/ t nc 算，硫酸 0.02t/ t nc 算。那么每天生產(chǎn) 31.25t nc 時，其損失為： hno3 31.25 0.010.3125t h2so4 31.25 0.020.625t 綜上所述，則每天生產(chǎn) 31.25 t nc 時，硝酸和硫酸的實際需要量為： 3 hno 161.566.560.3125168.4

46、3tm 24 h so 474.3 1.560.625476.49mt 換算成體積為： 3 3 3 hno 3 hno hno 168.43 1000 112.82 1493 m vm 24 24 24 h so 3 h so h so 476.49 1000 259.53 1836 m vm 3.2.3 硝化反應(yīng)時混酸的組成及硝化反應(yīng)后廢酸的質(zhì)量組成硝化反應(yīng)時混酸的組成及硝化反應(yīng)后廢酸的質(zhì)量組成 硝化反應(yīng)時，由于硝酸的揮發(fā)損失、硫酸損失和水分增加，使得混酸組成有所 變化。 硝酸消耗 硝化消耗 0.675 t 酸揮發(fā)損失 0.210 t 輸送損失 0.010 t 合計 0.895 t 硫酸消耗

47、 揮發(fā)損失 0.050 t 輸送損失 0.022 t 合計 0.072 t 水分增量 硝化 0.172 t 纖維素水分 0.033 t 合計 0.205 t 不考慮從空氣中吸收水分，硝化后廢酸的質(zhì)量組成見表 3.2。 表 3.2 硝化后廢酸的質(zhì)量組成 組成質(zhì)量t hno3 5.170.8954.275 h2so4 15.180.07215.108 h2o 1.650.2051.855 合計 21.238 硝化后，廢酸各組分的濃度計算： hno3 4.275 100 20.087% 21.238 h2so4 15.108 100 70.986% 21.238 h2o 1.855 100 8.92

48、7% 21.238 在離心機中驅(qū)酸后，1t nc 中還有 1t 混酸，此時 nc 酸度為 50%55%，即吸附 酸中硝酸含量比廢酸中硝酸含量高 30%，而水含量不變化。這樣，吸附酸各組分濃 度為： hno3 20.087 (10030) 26.113% 100 h2so4 100(26.1138.927)64.96% h2o 8.927% 吸附酸質(zhì)量組成為： hno3 t1 0.261130.26113 h2so4 t1 0.64960.6496 h2o t1 0.089270.08927 合計 1t 驅(qū)酸后，廢酸的質(zhì)量組成及數(shù)量（t）計算： hno3 t4.2750.261134.0139

49、h2so4 t15.1080.649614.4584 h2o t1.8550.089271.8107 合計 20.283t 驅(qū)酸后，廢酸成分濃度（%）計算： hno3 4.0139 100 19.79% 20.283 h2so4 14.4584 100 71.28% 20.283 h2o 1.8107 100 8.93% 20.283 3.2.4 確定配酸及多余廢酸量確定配酸及多余廢酸量 配酸消耗原料硝酸量和硫酸（發(fā)煙硫酸和濃硫酸）量。廢酸進入配酸工序， 在配酸機中補加一定數(shù)量的原料酸將廢酸修配到所需的濃度。 由 2.2.2 中的計算可知，廢酸的組成（%）如下： hno3 19.79；h2so

50、4 71.28；h2o8.93； 硝化混酸的組成（%）： hno3 23.5；h2so4 69.0；h2o7.5； 濃硝酸98% hno3 ，發(fā)煙硫酸（換算成 100% h2so4 ） ，no.1nc 硝化混酸的 量 b=22t 。 no.1nc 硝化混酸 b 各組成量的確定，硝酸 n，發(fā)煙硫酸 s，廢酸 a 硝酸計算的公式：ay1+nn=by 硫酸計算的公式：ax1+ss=bx 各組份總和計算式：a+n+s=b 式中 y1廢酸中硝酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)，% ； x1廢酸中硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)，% ； n濃硝酸中硝酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)，% ； s發(fā)煙硫酸中硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)，% ； yno.1nc 硝化混酸中硝酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)，% ；

51、 xno.1nc 硝化混酸中硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)，% 將數(shù)據(jù)代入公式得： 19.799822 23.5an 71.2810522 69.0as 22ans 得到：a=19.02 t ；n=1.435 t ；s=1.545 t no.1nc 廢酸多余量： a20.28319.02=1.263 t 其中含：硝酸為 t1.263 0.19790.25 硫酸為 t1.263 0.71280.90 換算成一水化物： t 1.435 0.981.406n t 1.545 1.051.622s 則每天生產(chǎn) 31.25 t no.1nc 時廢酸多余量為： t31.25 31.25 1.26339.47aa 換算成一水

52、化物： t31.2531.25 1.40643.94nn t31.25 31.25 1.62250.69ss 4 主要設(shè)備的設(shè)計主要設(shè)備的設(shè)計 4.1 氣動烘干聯(lián)動機氣動烘干聯(lián)動機 以前，纖維素的烘干是在專門的設(shè)備中進行的，而這種設(shè)備有許多缺點：在加 熱器的加熱表面上沉積棉塵，因而不僅降低了空氣加熱的傳熱效果，同時又可能發(fā) 生棉沉著火燃燒，運動部件多所造成的保養(yǎng)和修理困難，設(shè)備所需的金屬材料數(shù)量 大，生產(chǎn)能力小等問題。而氣動烘干聯(lián)動機8就是生產(chǎn)能力更大、更安全、更方便的 烘干、輸送設(shè)備。 氣動烘干聯(lián)動機完成兩個工藝過程：纖維素烘干和纖維素輸送（去硝化工序） 。 下面就其兩個重要部件進行計算，確

53、定出滿足工藝要求的設(shè)備尺寸。 4.1.1 氣動烘干管的管道內(nèi)徑、外徑及長度的確定氣動烘干管的管道內(nèi)徑、外徑及長度的確定 設(shè)空氣中纖維素的濃度=0.5kg/kg 空氣，空氣運動速度=15.5m/s，=1.06， x va 此時纖維素的運動速度為： 15.5 12.72/ (1)1.06 (1 0.15) x a v vm s a 烘干聯(lián)動機的棉纖維供料量為=1310kg/h，則管道內(nèi)徑為： c g 1310 1.131.130.432 0.15 12.72 3600 c a g dm v 內(nèi) 氣動烘干管采用鋼質(zhì)管(按標(biāo)準(zhǔn)，其厚度取 1mm)，并用礦用石棉保溫，其厚度 為 40mm，涂層厚度為 2

54、0mm，則它的外徑為： 0.450.0020.080.040.572dm 外 l 是從纖維素制備工序到硝化工序的距離，取 130m，但考慮到線路有升高、拐 彎，管道總長再加上 15%，因此，管線總長：130 (1 0.15)149.5lm 參照鋼管規(guī)格 ，氣動烘干管選用450mm9mm的無縫鋼管。 4.1.2 收縮收縮擴張漏斗的計算擴張漏斗的計算 收縮擴張漏斗（圖 4.1）用來向氣動輸送管道供給纖維素，它是聯(lián)動機最關(guān)鍵 的部件，它關(guān)系到能否為氣動輸送管道正常供給纖維素。 圖 4.1 收縮擴張漏斗 收縮擴張漏斗是一根管子，截面為正方形，其上部有漏斗（纖維素裝料） ，其 一端與壓力風(fēng)機的管路連接，

55、另一端與氣動烘干管連接。在加料漏斗前收縮擴張 管處用擋板 1 收縮，形成收縮噴嘴。加料漏斗后，收縮擴張管第二部分，則用擋板 4 形成擴張器，通過改變收縮和擴張噴嘴橫截面調(diào)節(jié)漏斗。漏斗結(jié)構(gòu)采用正方形截面， 目的是為了減少空氣通過漏斗時的壓頭損失，當(dāng)混合物從漏斗出來時，進、出口截 面積等于氣動輸送管道的截面積。 氣動輸送管道的截面積為： m2 22 0.45 0.159 44 d f 所以漏斗的截面邊長 b 為： m，取 b=400mm。0.1590.389bf 4.2 風(fēng)機的計算與選擇風(fēng)機的計算與選擇 對于纖維素而言，夏季水分含量大于冬季，空氣計算按夏季進行?？諝獾南嚓P(guān) 參數(shù)見表 4.1。 根據(jù)

56、表 4.1 中的空氣參數(shù)，先計算蒸發(fā) 1 kg 水分需要的空氣量，計算式如下： 20 10001000 98.23 20.6 10.42 kg ww 表 4.1 空氣參數(shù) 測定參數(shù)地點 t/ (%)i /kj kg-1空氣w/gkg-1 v0 /m3 濕空氣kg-1 干空氣 入加熱器207046.4710.420.8613 出加熱器1051.08 入烘干管854113.0410.421.05 空 氣 出烘干管453397.1320.60.917 烘干聯(lián)動機的棉纖維供料量 gc =1310kg/h，通常纖維素初始水分 w1 =12%，烘 干后纖維素最終水分 w2 =5%。 纖維素在輸送過程中蒸發(fā)

57、水分量： 12 1 125 1310104.145/ 100100 12 c ww ugkg h w 為了選擇風(fēng)機，先要確定相應(yīng)的空氣體積。設(shè)伸縮擴張漏斗吸入空氣 10%， 此時，空氣經(jīng)加熱后溫度 ti=105,v0=1.08 m3 濕空氣/ kg 干空氣，計算結(jié)果見表 4.2。 表 4.2 空氣體積 考慮管路中不密閉，使空氣損失 10%，則所裝風(fēng)機供氣量為： m3 h-1，取 v風(fēng)機=10900 m3 h-1v1 0.19873 1.110860v 風(fēng)機 （） 根據(jù)風(fēng)機的供氣量可選擇 4-72-11 型 6c 號離心通風(fēng)機。該風(fēng)機的主要性能參數(shù) 為：轉(zhuǎn)數(shù) n=1800r/min，流量 v=1

58、2700m3/h，效率=91%，功率 n=7.3kw。 4.3 配酸機配酸機 常用的配酸機有兩種：立式和臥式11。 近年來配酸工序常采用臥式圓柱形配酸機（圖 4.2） ，其直徑為 3m，長度為 6m，配酸機有兩個螺旋槳攪拌器。攪拌器的轉(zhuǎn)速控制在 120r/min。 1殼體；2支架；3減速器；4攪拌器軸；5攪拌器 圖 4.2 臥式配酸機 在攪拌器軸殼體上裝有硝酸、硫酸、廢酸進口，還有用于觀察的窺視孔。在窺 視孔上有與通風(fēng)系統(tǒng)相連接的管子和取樣管。殼體下部有一硝化混酸出料管。 所處的位置v0計算 98.23v0u v/ m3 h-1 加熱器后空氣1.08 98.23104.1451.08 9873

59、 進氣 接料斗排氣 1.05 0.945 98.23104.1451.05 98.23104.1450.945 10660 9620 臥式配酸機技術(shù)規(guī)格： 外形尺寸，m 26 有效容積，m3 20 攪拌器槳葉轉(zhuǎn)速，r/min-1 120 4.4 酸計量槽工藝尺寸的確定酸計量槽工藝尺寸的確定 酸計量槽是向配酸機加酸時，用于配酸計量的，硝酸和硫酸采用單獨的計量槽。 硝酸計量槽用金屬鋁制造，硫酸計量槽的材質(zhì)采用鋼。計量槽為圓柱形容器，平底 帶蓋，計量槽上部有提供原料酸的管接頭和溢流管接頭（二者直徑一樣） 。計量槽的 蓋上有一連接計量槽和通風(fēng)系統(tǒng)的管接頭，測量酸液位的浮標(biāo)裝置。 酸計量槽的直徑 d 和

60、配酸機的長度 l 關(guān)系如下式所示： 2 1 0.01 4 bnd l n 式中 b要配制的硝化混酸質(zhì)量，kg； n相應(yīng)酸一水化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%； 相應(yīng)酸的密度，kg/m3； n1 測量相應(yīng)酸中一水化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%； l配酸機的長度，m 根據(jù)這一關(guān)系式，并結(jié)合第三章的物料平衡數(shù)據(jù)，可以確定硝酸計量槽與硫酸 計量槽的直徑分別為： hno3 2 687.42 1000 0.95 0.013.14 6 0.95 14934 d 解得： d=2.0 m h2so4 2 687.42 1000 0.98 0.013.14 6 0.98 18364 d 解得： d=2.2 m 酸計量槽的高度 h 與補加酸