43063

Расчет аппарата гашения извести в производстве известкового молока на ОАО «АВИСМА»

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Гашение извести протекает по реакции: CO H2O = COH2 1593 ккал. Вместе с тем следует избегать и переохлаждения гасящейся извести так как оно может значительно замедлить процесс гашения извести. С ростом температуры выделившийся гидрат окиси кальция выпадает в осадок и обволакивает поверхность кусков негашеной извести.

Русский

2013-11-01

319 KB

102 чел.

17

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

БЕРЕЗНИКОВСКИЙ ФИЛИАЛ

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ И МЕХАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ПО КУРСУ: «ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ПРОИЗВОДСТВА»

ТЕМА: «Расчет аппарата гашения извести в производстве известкового молока на ОАО «АВИСМА»

    Выполнил:  ст. гр. АТП-01(в)  Гаврюшин К.Г.

    

Проверил: ст. преподаватель  Демин Д.Ю.

Березники 2005 г.


ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ

3

ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА

4

МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС КАМЕРЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

6

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КАМЕРЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

9

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАМЕРЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО

ОХЛАЖДЕНИЯ

11

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

12

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

13


ВВЕДЕНИЕ

Гашеную известь получают действием определенного количества воды на негашеную известь, в результате которого образуется в виде порошка (пушенки), известкового теста или известкового молока.

Известковое молоко образуется при введении количества воды, превышающего теоретически необходимое более чем в десять раз. Средний размер частиц при гашении в известковое молоко равен одному микрону. При дальнейшем увеличении количества воды продукт гашения носит название известковой воды.

Основные требования к качеству известкового молока.

Гидроксид кальция представляет собой суспензию, полученную при взаимодействии оксида кальция с водой.

Плотность Са(ОН)2 в зависимости от концентрации и массы примесей колеблется в пределах 1,15 – 1,30 г/см3, удельный вес – 1,2 г/см3. В воде Са(ОН)2 растворяется плохо, причем с повышением температуры растворимость уменьшается. Максимально возможная концентрация известкового молока ограничивается его вязкостью. Вязкость суспензии зависит не только от концентрации взвешенного Са(ОН)2 , но и от температуры. Поэтому известковое молоко получают при высоких температурах (90 0 С).

Суспензия Са(ОН)2 является сильной щелочью, относится ко второму классу опасности. Действует на кожу прожигающе, растворяя белки. При вдыхании аэрозолей вызывает изменения слизистых оболочек верхних дыхательных путей, наблюдаются хронические бронхиты. Предельно -  допустимая концентрация в виде аэрозоля 0,5 мг/м3.  Опасно попадания в глаза, так как приводит к потере зрения. Эти опасные свойства возрастают с повышением температуры молока. Работающие с известковым молоком должны иметь спецодежду: резиновые сапоги, брезентовые костюмы, защитные очки, каски и рукавицы.

Гидроксид кальция, на ОАО «АВИСМА», применяется для очистки от вредных веществ отходящих газов и промышленных стоков.


ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА

Гашение извести протекает по реакции:

CaO + H2O = Ca(OH)2 + 15,93 ккал.

Изменяя количество воды, подаваемой на гашение, можно получить известь – порошок (тонкий порошок), известковое тесто (густая нетекучая масса), известковое молоко – водную суспензию Ca(OH)2.

Гидратация оксида кальция является обратимой реакцией, направление которой зависит от температуры и давления водяных паров в окружающей среде. Упругость диссоциации Ca(OH)2 на CaO  и H2O достигает атмосферного давления при температуре 547 0С, однако гидрат окиси Са может частично разлагаться и при более низкой температуре. Для того чтобы процесс шел в нужном направлении, необходимо стремиться к повышению упругости водяных паров над Ca(OH)2 и не допускать слишком высокой температуры. Вместе с тем следует избегать и переохлаждения гасящейся извести, так как оно может значительно замедлить процесс гашения извести. На процесс гашения значительно влияют температура воды и реагирующей смеси. Реакция образования Ca(OH)2 экзотермическая, избыточная влага нагревается за счет выделенного тепла.

С ростом температуры выделившийся гидрат окиси кальция выпадает в осадок и обволакивает поверхность кусков негашеной извести. В результате прекращается соприкосновение негашеной извести с водой и процесс гашения прекращается.

Температура воды при прекращении гашения понижается, растворимость Ca(OH)2 увеличивается, пленка Ca(OH)2 на кусках негашеной извести вновь растворяется и процесс гашения возобновляется. Следовательно, процесс гашения извести сопровождается явлением «самоторможения». Поэтому лучше результаты получаются при ведении процесса гашения в среде с постоянной температурой.

Активность извести зависит от размера кристаллов CaO и степени нарушения кристаллической решетки. По мере повышения температуры обжига размеры кристаллов увеличиваются, степень нарушения кристаллической решетки уменьшается, и активность гашеной извести снижается.

Продукты взаимодействия извести с окислами кремния, алюминия, железа (силикаты, алюминаты, ферриты) понижают способности извести к гидратации.

При гашении эти примеси присоединяют к себе одну или несколько молекул воды, образуя гидросиликаты, гидроалюминаты кальция, которые не переходят в известковое молоко. Процесс гидратации в этом случае сопровождается набуханием и переходом этих соединений в студнеобразное состояние.

Обожженная известь, если она долго лежит на воздухе, обнаруживает явление «пассивности». При долгом нахождении на воздухе начинается самопроизвольное гашение за счет влаги воздуха. Оболочка растворимой  Ca(OH)2, находящаяся на кусочках извести, переходит в нерастворимую CaCO3, которая изолирует CaO от действия влаги.

2. Описание технологического процесса по операциям

Негашеная комовая известь из отделения обжига известняка транспортируется в отделение приготовления известкового молока (ОПМ) по поточно-транспортной схеме (ПТС).

Известь после дробления в щековой дробилке СМ-11Б поступает на реверсивный транспортер, затем по транспортерам длиной 85810 мм и 19000 мм направляется в три расходных бункера (суммарной емкостью 60 т).

Из расходных бункеров питателями ПКЛ-8-0 известь транспортируется в загрузочные течки аппарата гашения извести АИ-1, 8М2. Одновременно в аппарат- гаситель подается горячая вода из бака подогрева с температурой не менее 60 0с. Водяные пары, образующиеся при гашении извести, удаляются  из аппарата- гасителя с помощью аспирационно-технической установки.

Для удаления непрогасившихся кусков извести – недопала выгрузочная часть снабжена специальным устройством в виде спирали. Недопал удаляется из гасителя на транспортер, затем на решетку, где происходит его классификация. Куски недопала, размером в поперечнике более 70 мм, с решетки по ленточному транспортеру направляются в бункер- накопитель крупного недопала. Куски недопала, размером в поперечнике менее 70 мм, проваливаются через решетку в бункер- накопитель мелкого недопала и вывозится автотранспортом.

Полученное известковое молоко из аппарата гашения извести стекает в специальный классификатор.

Очистка известкового молока в классификаторе происходит за счет разности удельных весов, крупности Сa(OH)2 и наличия примесей.

Корпус классификатора представляет собой сварное полуцилиндрической формы наклонное корыто. Для разгрузки песка в верхней части корыта имеется люк.

Спираль является транспортирующим механизмом и служит для перемешивания крупного класса песков из зоны осаждения до разгрузочного люка. Твердая фракция при помощи шнека удаляется на транспортер, а затем в бункер- накопитель песка. Нижняя часть аппарата – классифицирующий бассейн, в наклонной части которого от зеркала осаждения до разгрузочного люка происходит обезвоживание песков.

После классификатора готовое известковое молоко поступает в приемные мешалки (промежуточные баки) емкостью 16 м3, из которых центробежным насосом перекачивается две пары гидроциклонов в расходные мешалки (баки сборники). В гидроциклонах происходит более тонкая очистка известкового молока. Очищенное молоко из гидроциклонов через коллектор направляется в баки- мешалки емкостью 400 м3 (4 штуки).

Примеси (пески) с нижней части гидроциклонов удаляются в классификаторы, где происходит улавливание песков, которые направляются по транспортеру в бункер- накопитель песка, а очищенное молоко из гидроциклонов поступает в промежуточные баки.

В процессе получения известкового молока используется оборотная вода, которая поступает из трубопровода комбината. Подогрев воды для гашения извести осуществляется в аппарате погружного горения (АПГ).

Полученное в баках сборниках товарное известковое молоко концентрацией не менее 100 г/дм3 центробежным насосом непрерывно транспортируется в кольцевой трубопровод. Из кольцевого трубопровода через индивидуальные отводы осуществляется прием известкового молока в циркуляционные баки газоочисток.

Аппарат известегасительный представляет собой цилиндрический барабан, вращающийся на роликах со скоростью не более 4 об/мин., установленный с уклоном 0,50 к  выходу известкового молока. В центре задней крышки барабана имеется отверстие, куда вставляется течка для подачи в аппарат горячей воды, с температурой (6010) 0 С, и извести. Внутренняя часть барабана по всей длине имеет направляющие пластины, установленные винтообразно под углом 120 к цилиндрообразующей барабана, благодаря чему известь, поступающая в загрузочную часть, постоянно соприкасаясь с горячей водой образует известковое молоко концентрацией не менее 100 г/дм3, перемещается вдоль оси барабана к выгрузочной части.


МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС АППАРАТА ГАШЕНИЯ ИЗВЕСТИ

1.Исходные данные

1.1 Основная реакция

CaO + H2O = Ca(OH)2 + Q(65.4 кДж)

1.2 Характеристика исходных веществ и продуктов реакции

                                                                                           Таблица 1

CaO

H2O

Ca(OH)2

Молекулярная масса, кг/кмоль

Плотность, кг/дм3

Пористость, %

56

3,36

34-46

18

1,0

74

2,24

Отношение вода:известь-3,54

Комковатость извести – 60:80 мм

Состав извести:

CaO – 86%

CaCO3 – 14% ( В общее количество CaCO3 включены также примеси содержащиеся в извести)

Температура поступающей извести: t1=500С

Температура поступающей воды: t2=600С

Температура выходящего известкового молока: t3=900С

Производительность гасителя по извести: 120 т в сутки

Плотность раствора известкового молока: 1,2 кг/м3

Потери извести с отбросами: недопал – 7% веса

Потери известкового молока в недопале (на сухое вещество): 40% веса .

2. Материальный расчет                                                                     

Расчет ведется на 1000 кг извести.

Часовая производительность гасителя (по извести)

        G1=  =  = 5000 кг/ч

где Gr – производительность гасителя по извести, кг

     24 – количество часов в сутках, ч

Количество CaO в исходном сырье:

        GCaO= G1 * 0,86 = 5000 * 0,86 = 4300 кг

где G1 – часовая производительность гасителя, кг/ч

      0,86 – содержание CaO в извести (в %)

На гашение такого количества извести требуется воды:

        G2 = кг

где  GCaO -  количество CaO в исходном сырье, кг

      МCaO – молярная масса CaO, кг/моль

           MH2O – молярная масса воды, кг/моль

При этом образуется такое количество Ca(OH)2

        GCa(OH)2 ===1826,2 кг

где  G2 -  количество воды в исходном сырье, кг

      MCa(OH)2 – молярная масса известкового молока, кг/моль

      МCaO – молярная масса CaO, кг/моль

Количество воды подающейся на гашение

        G2 = GCaO  * 3.5 = 4300 * 3.5 = 15050 кг

где  GCaO - количество CaO в исходном сырье, кг

Количество воды в растворе известкового молока после гашения:

GH2O =  GH2O - G2 - GCa(OH)2 = 15050 – 1382 – 1826,2 = 11841,8 кг

где  GН2О -  количество воды в исходном сырье, кг

      G2 - количество воды подающейся на гашение, кг

      GCa(OH)2 – количество известкового молока, кг

Потери CaO с недопалом:

Gп =  GCaO * 0,07 =  4300 * 0,07 = 301 кг

где  GCaO - количество CaO в исходном сырье, кг

      0,07 – потери извести (от веса), в %

В гидратированном состоянии это будет соответствовать следующему количеству Ca(OH)2:

Gотбр.Ca(OH)2 ===397,8 кг

где  Gп -  потери CaO, кг

      MCa(OH)2 – молярная масса известкового молока, кг/моль

      МCaO – молярная масса CaO, кг/моль

Что составляет 40 %, следовательно масса недопала:

Gотбр. ===994,4 кг

При гашении испаряется некоторое количество воды, обозначим его Х.

Тогда к моменту отделения отбросов в растворе имелось воды:

GH2O =(11841,8 – Х) кг

С недопалом удаляется воды:

GH2O = (11841,8 - Х)*0,07=(828,9 - 0,07Х) кг

Состав суспензии выходящей из гасителя:

Ca(OH)2: GCa(OH)2 = 1826,2 – 397,8 = 1428,4 кг

H2O: GH2O = (11841,8 – Х) – (828,9 – 0,07Х) = (11012,9 – 0,93Х) кг

Всего: (12441,3 – 0,93Х) кг

Х можно определить с помощью теплового баланса: Х=122,3 кг

                                                                                                         

Сводный материальный баланс гасителя.

Таблица 2

Компоненты

Приход

Расход

статьи

прихода

всего

статьи расхода

на реакцию

потери

всего

CaO

4300

4300

4300

-

-

4300

H2O

15050

15050

1382

10899

942,64

13223,64

Ca(OH)2

-

-

-

1428,4

397,8

1826,2

Всего

19350

19350


.ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС АППАРАТА ГАШЕНИЯ ИЗВЕСТИ

1. Приход тепла

1.1. С известью:

кДж,

где  кДж / кг*град – теплоемкость СаО.

1.2. От экзотермической реакции:

Qр = 65,4 кДж/моль СаО

кДж.

1.3. С водой:

кДж.

1.4. Теплота растворения:

кДж,

где кДж /моль – теплота растворения Ca(OH)2.

кДж

2. Расход тепла

2.1. С суспензией при :

      а) с осадком Ca(OH)2

кДж,

где  кДж / кг*град – теплоемкость осадка Ca(OH)2

     

     б) с раствором «известкового молока»

-кДж,

где кДж / кг*град – теплоемкость суспензии «известкового молока»

-кДж

2.2. С недопалом

кДж /кг*град – удельная теплоемкость недопала;

кДж /кг – энтальпия воды при 90 0С;

--кДж

2.3. С парами воды:

, где кДж /кг – энтальпия пара при 90 0С;

=кДж

2.4. Потери тепла в окружающую среду:

-3 Дж,

где  - коэффициент теплоотдачи, Вт /м2*град;

     Fбоковая поверхность гасителя, м2;

      - градиент температур между стенкой гасителя и окружающим воздухом;

      - коэффициент перехода от часов к секундам.

Принимаем температуру стенки гасителя равной 50 0С, температура окружающего воздуха 20 0С.

-.

Размеры гасителя (принимаем):

м, м

м2

Вт/м2*град

-3=77472,45 кДж

-

кДж

Из уравнения теплового баланса

4385214,9 кДж = (4180198,87 + 231,39 Х ) кДж

Откуда:

кг

Тогда после испарения в растворе содержится:

  •  воды 11841,6-88 = 11753,6 кг, в том числе с недопалом уходило 815,84 кг воды и в суспензии 10937,76 кг.
  •  

Сводный тепловой баланс гасителя.

Таблица 3

Приход

Расход

Статья

кДж

%

Статья

кДж

%

С известью

170925

3,3

С суспензией

3683842,45

84

С водой

3774540

86

С недопалом

389908

8,89

От экзотермической реакции

403940,3

9,28

С парами воды

233992

5,34

Теплота растворения Са(ОН)2

35809,6

0,82

Потери тепла

77472,45

1,77

Всего

4385214,9

100

Всего

4385214,9

100


КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ АППАРАТА ГАШЕНИЯ ИЗВЕСТИ

  1.  Исходные данные:

Часовая производительность: G1 = 5000 кг/ч (СаО)

G2 = 15050 кг/ч (Н2О)

Угол наклона барабана: α = 0,5 0

Диаметр барабана: Dб = 2,2 м

Число оборотов барабана: n = 3 ÷ 4 об/мин (принимаем)

Коэффициент заполнения: φ = 0,248 (принимаем)

Плотность материала:

,

где Х1 = 0,07 вес – по условию количество СаО в недопале

кг/дм3 – плотность материала в барабане известегасителя

  1.  Расчетная длина барабана известегасителя:

,

где Q = 0,6 – коэффициент, зависящий от диаметра барабана;

n = 3 ÷ 4 об/мин =  об/с – число оборотов барабана в секунду.

Время пребывания материала в барабане:

*φ,

где Vб – объем барабана,

Gср – средняя масса материала, проходящего через барабан, кг/с

Применяемые в производстве приготовления известкового молока гасители имеют длину барабана от 12 до 15 м и диаметр – от 1,8 до 2,5 м, т.о. объем барабана гасителя с размерами:

min Dб = 1,8 м, Lб = 12 м,

max Dб = 2,5 м, Lб = 15 м

равен  м3

Средняя масса материала, проходящего через барабан:

кг/с

Время пребывания материала в гасителе:

с.

Тогда, длина барабана:

  •  при n = 0,05 об/с

Lб = 0,6*0,05*2,2*7443,6*tg 0,5 = 4,3 м

  •  при n = 0,067 об/с

Lб = 0,6*0,067*2,2*7443,6*tg 0,5 = 5,75 м

По чертежу длина барабана известегасителя 8,5 м, что приемлемо, так как гаситель по условиям эксплуатации работать будет с крупными комками извести и целесообразно увеличить время гашения.

  1.  Мощность, необходимая для вращения барабана гасителя:

* φ,

где A=k1*k2*k3,

k1 =1 – коэффициент диаметра барабана (при Dб ≤ 2,2 м);

k2 =1 – коэффициент, учитывающий степень заполнения барабана и плотность суспензии;

k3 = 1,1 – коэффициент, учитывающий крупность кусков извести;

n – число оборотов барабана, об/мин.

=0,95 – к.п.д. двигателя (принимаем)

кВт


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Аппарат гашения имеет следующие технические характеристики.

Техническая характеристика

Тип

АИ-2,2

Массовая подача по CaO, т/сут

120

Частота вращения, мин-1

3-4

Редуктор

1ЦГУ-250-40-21У1

Габаритные размеры, мм

Диаметр барабана

1800

Длина барабана

8500

Электродвигатель

Мощность, кВт

7,5

Частота вращения, мин-1

1000

По произведенным расчетам можно сделать вывод, что аппарат гашения удовлетворяет принятым на производстве нормам и стандартам и является неотъемлемой частью в производстве известкового молока.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1.  Зайцев И. Д., Ткач Г. А., Стоев Н. Д. Производство соды. М.: «Химия» 1986 г.
  2.   Расчеты по технологии неорганических веществ. Под. ред. П. В. Дыбиной, М.: «Высш. шк.» 1967 г.
  3.  К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии». М.: «Химия», 1976 г.
  4.  Анурьев В. И. Справочник конструктора – машиностроителя. Том 1. М.: «Машиностроение» 1999 г.
  5.  Табунщиков Н. П. Производство извести. М.: «Химия» 1974 г.
  6.  Монастырёв А. В. Производство извести. – М.: Стройиздат, 1972 г.
  7.  Н.А. Колузин, В.Н. Соколов, А.Я. Шапиро «Примеры и задачи по курсу оборудования заводов химической промышленности». М. – Л.: «Машиностроение», 1966 г.
  8.  А.С. Криворот «Конструкция и основы проектирования машин и аппаратов химической промышленности». М.: «Машиностроение», 1976 г.
  9.  Рабочая инструкция аппаратчика гашения извести: РИ-38-006-2002, ОАО «АВИСМА».


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

58460. Организация и порядок проведения капитальных ремонтов 41.5 KB
  Планово-предупредительный ремонт представляет собой комплекс работ, направленных на поддержание и восстановление работоспособности оборудования путем обслуживания, ремонта и замены изношенных деталей и узлов с тем, чтобы в дальнейшем обеспечить его надежную и экономичную работу.
58461. Розповідається про... 987 KB
  Мета: вчити першокласників визначати жанр твору працювати з тлумачним словни ком удосконалювати вміння працювати з текстом; сприяти формуванню грамотності; розвивати мовлення мислення уважність швидкість читання; збагачувати словниковий запас учнів...
58462. Наші зелені друзі 274.5 KB
  Мета: удосконалювати читацькі навички, вчити виділяти головне з прочитаного, робити власні висновки та аргументувати їх; розвивати прагнення до розуміння краси природи; учити дітей бути спостережливими, уважними, виробляти звичку планувати власні дії, самостійно контролювати результати своєї праці...
58463. Степень с целым показателем и ее свойства 6.32 MB
  Оборудование: презентация Степень; раздаточный материал для Математического лото; портреты ученых математиков. И соберём по капельке всё что учили по теме: Степень в младших класах. Степенью числа а с натуральным показателем п большим за 1 называется произведение п множителей каждый из которых равен а. аn = аа а n раз Как называется число которое...
58464. Визначні місця Лондона 63.5 KB
  Today I invite you to London. We are going to visit famous sights there. I think we’ll travel there by plane, because it is the fastest way. Get your tickets and fill in some information about yourself for registration.
58465. Appearance. Вивчення граматичної структури This is та These are 54.5 KB
  Ви вже знаєте потрібні слова для опису зовнішність людини. Та він є неповним без опису її одягу. Одяг – це частина самовираження людини, її прикраса. Тож вам необхідно знати як називати предмети гардеробу англійською.
58466. The Environmental Protection 106 KB
  This is the season when fruit is sweet. This is the season when school friend meet. This is the season when mornings are dark. And birds do not sing in wood and the park. The summer is over, the trees are all bare, This is the mist in the garden and frost in the air.
58467. At the Post-Office 121.5 KB
  Today at the lesson you will learn from the text about the main functions of the post-office. This knowledge you can use in your everyday life. And also you will write a test work in listening comprehension.
58468. Тварини. Прикметники 3.05 MB
  It teaches subject/verb agreement for the most important verb in English, making plurals by adding -s, dropping the article a in the plural, and that adjectives are not inflected.