前言工业设计是一个理论知识总结性教学环节，他是理论和实践结合的桥梁，是培养我们综合运用课本基本知识去解决某一设计任务的一次训练。

设计时，不仅要了解并掌握与工业生产有关的各种工程技术知识，而且必须善于把这些知识综合应用于工业生产，以生产显著的经济与社会效应。

工业设计与平时做的习题比较，有显著不同：不仅需要进行一系列的计算，而且要确定工艺流程及保证工艺过程正常进行的措施。

设计中，设计者需要查阅资料，选用公式和搜集数据，运用已学各项知识，经过详细而全面考虑确定。

工业设计的基本内容包括：确定设计方案；工业设计；结构设计；附属设备设计或选型；将设计结果编写成设计说明书，并绘制相应的工艺流程图和主体设备结构图。

计算方面，物料衡算和热量衡算是选择设备的基础。

设计的整个过程是由论述、计算和绘图三个部分组成及。

一个合理的设计往往必须进行多种方案的比较，进行反复计算，最终选择最合适的方案。

在此过程中，应该广泛查阅和收集有关资料，认真分析，对比和筛选，使设计尽可能合理和先进。

工业设计是理论结合实际的一次锻炼，它可以培养我们分析和解决实际问题的能力。

让我们对生产设计过程有一个相对全面的认识。

1设计任务1.1课程设计题目年产20000t 60%的硫化钠的工业设计1.2设计要求1、生产能力：20000t/a 60%的硫化钠2、生产原料：含85%Na2SO4的芒硝；含60%固定碳的原料煤；200#重油为燃料油；3、其他参数自己选择；2 硫化钠的性质用途、生产方法及特点2.1硫化钠的性质简介无水硫化钠纯品为白色结晶。

相对密度1.856g/cm3，熔点1181C0。

吸湿性较强。

易溶于水。

低于48C0时从水溶液中结晶出Na2S.9H2O，高于48C0则结晶出Na2S.6H2O。

水溶液呈碱性。

工业品因含重金属等杂质，故呈粉红色、褐色或黄色。

硫化钠在工业中用途很广。

用于制造硫化染料，皮革脱毛剂，金属冶炼，照相，人造丝脱硝等。

广泛用于制革、造纸、选矿、染料生产、有机中间体、印染、制药、味精、人造纤维、特种工程塑料、聚苯硫醚、聚碱橡胶，还用作制硫氢化钠、多硫化钠、硫代硫酸钠等，在军事工业中也有一定的用途。

在染料工业中用以制造硫化染料、硫化青、硫化蓝或染料中间体还原剂、媒染剂等。

在有色冶金工业中用作矿石的浮选剂。

制革工业中生皮的脱毛剂。

造纸工业中纸张的蒸煮剂。

硫化钠还用于硫代硫酸钠，多硫化钠、硫氢化钠等产品的制造。

也广泛地用于纺织、颜料、橡胶等工业部门。

工业硫化钠制成熔块，包装在铁皮桶中，根据国家标准BG10500-1989《工业硫化钠》规定：本标准将产品生产三类。

1类为普通硫化钠；2类为低铁硫化钠；3类为高含量硫化钠。

本标准规定了工业硫化钠的要求、试验方法、标志、标签、包装、运输、贮存。

工业硫化钠包装上应有牢固、清晰的标志，内容包括：生产厂名、厂址、产品名称、商标、净含量、等级、批号或生产日期、产品质量符合本标准的证明和本标准编号。

1类、2类工业硫化钠采用铁桶或根据用户要求并符合贮运安全的包装，3类工业硫化钠采用铁桶包装。

每桶净含量为25kg、50kg或150kg。

工业硫化钠产品贮存时应通风良好，防止雨淋、受潮、受热，不得与酸及腐蚀性物品接触。

2.2生产方法及特点简述2.2.1碳还原法硫酸钠在混合器中与煤粉混合后加到转炉内，于高温下进行还原反应，将反应所得粗碱经浸取过滤、蒸发后制片即得。

该工艺成熟，生产设备及操作简单，原料价廉且来源方便。

本设计采用此法生产硫化钠。

反应式：Na2SO4+2C＝Na2S+2CO2－225.15KJ/molNa2SO4+4C＝ Na2S+4CO－569.99 KJ/molNa2SO4+4CO＝ Na2S+4CO2－118.85 KJ/molCO2+C＝2CO－172.42 KJ/mol2.2.2硫酸钡副产品法该方法用煤还原硫酸钡制取硫化钡，再加入硫酸钠溶液处理，生成硫化钠和沉淀硫酸钡，经抽滤分离，蒸发浓缩而得。

该法成本低廉.反应式为：BaS + NaSO4 = BaSO4+ Na2S硫化钠也可以在制取碳酸钡时按下式作为副产物得到：BaS + Na2CO3= BaCO3+ Na2S2.2.3硫化氢法该方法是以氢氧化钠溶液吸收工业硫化氢废气后，经蒸发浓缩后，制得硫化碱。

反应式为：2NaOH+H2S＝＝Na2S+2H2O该法应生产过程中硫化氢有毒，所以危险较大。

为防止硫化氢浓度过高，一般几台吸收器串联，并采取冷却措施。

2.2.4气体还原法该方法是以气体作为还原剂，在沸腾炉中还原硫酸钠，以铁为催化剂催化，反应温度控制在600～640℃，可得优质无水颗粒状硫化钠（硫化钠含量达95～97%）。

还原芒硝制得硫化碱，可作为还原剂的气体有：天然气、石油裂解气、焦炉煤气、工业氢气及合成氨生产中的原料气（即精炼气）和排空尾气等。

以气体还原芒硝的反应式为：Na2SO4+4H2＝＝Na2S+4H2ONa2SO4+CH4＝＝Na2S+2H2O+CO2↑Na2SO4+4CO＝＝Na2S+4CO2↑此外，气体作还原剂比固体燃料便宜。

用氢气和水煤气还原在1073K下还原硫酸钠时，每小时所得硫化钠的产率为理论值的85%左右。

用一氧化碳还原的速度较慢，而用甲烷还原则更慢。

由于没有用气体充分还原液态反应物料的炉子，所以难以在工厂实现气体还原硫酸钠的过程。

低温下用气体还原硫酸钠的速度进行比较慢。

该工艺先进，劳动生产率较高。

3碳还原芒硝法生产流程简述将含Na2SO485%的无水芒硝与含固定碳60%的原料煤按100/22.5（质量比）配比混料，用自动上料机打入料斗，送入喷烧200#重油的回转炉内进行反应。

反应温度为1100K，其反应如下：Na2SO4+2C＝Na2S+2CO2当炉内有黄色烛火出现即为反应终点。

反应好的含硫化钠70%左右的黑灰熔体出料、稍经冷却、后粉碎在化碱器内，用6。

Be碱液化成混浊的浓碱液。

目前，转炉卸出的熔体大多用热浸法，即熔体从回转炉中放出不经冷却和凝固立即在热浸取，搅拌24小时左右，浸取分为4级浸取，以提高硫化钠的回收率，最终所制得含28-32%硫化钠的溶液。

用离心机或真空吸滤机分离滤渣。

滤渣主要是未反应的煤，灰分，重金属硫化物等。

浓碱液送去蒸发，蒸发浓缩至60%的碱液，注入铁皮桶中自然冷却，整块凝固即得块状硫化钠产品。

主要设备：配料机用于将煤与硫酸钠充分混匀回转炉用于煤还原硫酸钠的反应过程三级浸取器用于浸取熔体中的硫化钠离心机用于分离浸取的碱液和残渣三效板式蒸发器使32%的碱液浓缩至60%的浓碱液包装机用于将蒸发浓缩后的碱液冷却，凝固后包装成硫化钠块状固体4 物料衡算4.1 生产简易流程：根据各定条件，各步骤物料损失有：1、配料损失----1%2、还原反应损失---10%3、浸出损失----5%4、蒸发损失---1%5、包装损失----1%以工厂年产量为20000t 60%的硫化钠为准：年工作日为330d；每日工作时间24h；硫酸钠的摩尔质量：142.02kg/kmol；硫化钠的摩尔质量：78.04 kg/kmol；固定碳的摩尔质量：12.01 kg/kmol；设工厂正常生产消耗硫酸钠1kmol/h，Q n：第n步骤中的进料量，kmol/h；P n：第n步骤中的出料量，kmol/h；X n：第n步骤中的损失量，kmol/h；x n：第n步骤中的损失率；ηn：第n步骤中的生产效率；4.2物料衡算以原料硫酸钠（100%）1kmol/h为计算基准。

4.2.1配料过程中的物料衡算Q1：第1步骤中的进料量，1kmol/h；P1：第1步骤中的出料量，0.99kmol/h；故：P1 ：第1步骤中的出料量，0.99kmol/h；X1 ：第1步骤中的损失量，0.01kmol/h；4.2.2还原反应过程中的物料衡算由上步有Q2 = P1=0.99kmol/h；Q2：第2步骤中的进料量，0.99kmol/h；P2：第2步骤中的出料量，0.891kmol/h；X2：第2步骤中的损失量，0.099kmol/h；X2：第2步骤中的损失率，10%；η2：第2步骤中的生产效率，90%；η2=1- x2=1-10%=90%P2= Q2×η2=0.99⨯90%=0. 891kmol/h；X2 = Q2×x2=0.99⨯10%=0.099kmol/h故：P2 ：第2步骤中的出料量，0.891 kmol/h；X2：第2步骤中的损失量，0.099 kmol/h；4.2.3浸取过程中的物料衡算由上步有Q3= P2 =0.891kmol/hQ3：第3步骤中的进料量，0.891kmol/h；P3：第3步骤中的出料量，kmol/h；X3：第3步骤中的损失量，kmol/h；η3：第3步骤中的生产效率，95%；η3=1- x3=1-5%=95%P3= Q3×η3=0.891⨯95%=0.846 kmol/hX3= Q3×x3=0.846⨯5%=0.0044kmol/h故：P3 ：第3步骤中的出料量，0.846kmol/h；X3：第3步骤中的损失量，0.044kmol/h；4.2.4 蒸发过程中的物料衡算由上步有Q4= P3=0.846kmol/hQ4：第4步骤中的进料量，0.846kmol/h；P4：第4步骤中的出料量，kmol/h；X4：第4步骤中的损失量，kmol/h；X4：第4步骤中的损失率，1%；η4：第4步骤中的生产效率，99%；η4=1- x4=1-1%=99%P4= Q4×η4=0.846×99%=0.838kmol/hX4= Q4×x4=0.846×1%=0.008kmol/h故：P4 ：第4步骤中的出料量，0.838kmol/h；X4：第4步骤中的损失量，0.008kmol/h；4.2.5 成品包装过程中的物料衡算由上步有Q5= P4=0.866kmol/hQ5：第5步骤中的进料量，0.838kmol/h；P5：第5步骤中的出料量，kmol/h；X5：第5步骤中的损失量，kmol/h；η5：第5步骤中的生产效率，99%；η5=1- x 5=1-1%=99%P 5= Q 5×η5=0.838×99%=0.830kmol/hX 5= Q 5×x 5=0.838×1%=0.008kmol/h故： P 5 ：第5步骤中的出料量，0.830kmol/h ；X 5 ：第5步骤中的损失量，0.008 kmol/h ；4.2.6物料衡算以年工作日330d 计算，年产量为20000t60%的硫化钠的生产系数为：K=857.0⨯⨯⨯摩尔质量工作时间纯度年产量 =04.78830.024*******%6020000⨯⨯⨯⨯⨯ =23.392kmol/h4.3生产过程中的物料衡算以原料硫酸钠（100%）23.392kmol/h 为计算基准。