43558

РАСЧЕТ КАМЕРЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ УСТАНОВКИ ПРОИЗВОДСТВА ПИГМЕНТНОГО ДИОКСИДА ТИТАНА

Курсовая

Химия и фармакология

Техническую двуокись титана получают методом высокотемпературного парофазного гидролиза из очищенного тетрахлорида титана. Полученный диоксид титана охлаждается проходя через камеру предварительного охлаждения трубную камеру циклон и осаждается в бункерах этих аппаратов. Из...

Русский

2013-11-05

244.5 KB

9 чел.

13

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 КАМЕРЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

     УСТАНОВКИ ПРОИЗВОДСТВА ПИГМЕНТНОГО ДИОКСИДА ТИТАНА»

   Выполнил:  ст. гр. АТП-01(в)  Гаврюшина Л.А.

   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

КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ КАМЕРЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО

ОХЛАЖДЕНИЯ

11

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

12

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

13


ВВЕДЕНИЕ

Техническую двуокись титана получают методом высокотемпературного парофазного гидролиза из очищенного тетрахлорида титана.

Тетрахлорид титана из отделения ректификации поступает в расходные емкости, откуда через куб-испаритель пары тетрахлорида титана подаются в подогреватель. Перегретые пары TiCl4 из подогревателя подаются в реактор в поток высокотемпературных топочных газов, где происходит перемешивание и взаимодействие продуктов сгорания природного газа и паров воды с парами тетрахлорида титана с образованием диоксида титана.

Полученный диоксид титана охлаждается проходя через камеру предварительного охлаждения, трубную камеру, циклон и осаждается в бункерах этих аппаратов.

Из бункеров горячий диоксид титана пневмотранспортом подается в промежуточный бункер, а затем в накопитель для охлаждения.

Из бункера-накопителя диоксид титана расфасовывается в мешки и вывозится на склад готовой продукции.

Область применения пигментной двуокиси титана – лакокрасочная промышленность, наполнитель для резинотехнической отрасли, в производстве различных химических товаров и т.д.

В данном курсовом проекте мы проведем ряд расчетов камеры предварительного охлаждения, которая является одним из основных аппаратов в производстве получения диоксида титана.


ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА

Очищенный тетрахлорид титана принимается из отделения ректификации в сборный бак (поз. 10 графической части) откуда с помощью насоса (поз. 17) подается в две расходные емкости (поз. 20). Далее тетрахлорид титана через дозирующее устройство направляется в куб-испаритель (поз. 21) оборудованный погружным электронагревателем мощностью 60 – 120 кВт.

Из куба-испарителя пары тетрахлорида титана при температуре 136 – 140 0С поступают в перегреватель паров (поз. 8), нагреваются до 200 – 240 0С и направляются в форсунку (поз. 19) реактора (поз. 6).

Первичный воздух вентилятора (поз. 2) нагнетается в воздуховод и направляется в горелку топки (поз. 5). Вторичный воздух вентилятора (поз. 1) нагнетается в воздуховод и направляется в топку. Природный газ из газопровода подается в горелку топки под давлением 0,1 – 2,0 кПа (10 – 200 мм.вод.ст.). Вода из магистрального трубопровода поступает в камеру горения через форсунку, где смешивается с продуктами горения пылепарогазовая смесь (ППГС) из реактора (поз. 6), направляется в камеру предварительного охлаждения (поз. 4), где охлаждается до 400 – 800 0С за счет подачи воздуха в рубашку вентилятором (поз. 3) из помещения цеха. Дальнейшее охлаждение ППГС происходит в пылеосадительной камере (поз. 22). Выделение из ППГС основного количества диоксида титана происходит в циклонах (поз. 27), откуда диоксид титана через шлюзовые затворы (поз. 24) поступает в промежуточный бункер (поз.12). Запыленный из-за циклонов направляется в конусную часть фильтра и, проходя через рукава, поступает в четыре коробки чистого газа. По мере запыления рукавов сопротивление фильтра возрастает и при сопротивлении равном 350 мм.вод.ст. открывается клапан на сжатом воздухе для регенерации в течении 2 – 5 секунд.

Сжатый воздух на регенерации рукавного фильтра подогревается в теплообменнике  ТКВ-600 (поз. 30), где теплоносителем является горячий воздух из рубашки камеры предварительного охлаждения.

Абгазы после рукавного фильтра должны иметь температуру выше 115 0С для предотвращения залипания, окомкования диоксида титана, коррозии и забивания аппаратов пылеуловителей.

Отходящие газы после рукавного фильтра направляются в санитарный скруббер (поз. 11), где промываются водой, а затем поступают на газоочистку.

Кислые стоки через гидрозатвор (поз. 14) сливаются в кислотную канализацию. Уловленный в рукавном фильтре продукт через шлюзовый затвор (поз. 24) направляется в промежуточный бункер (поз. 12). Диоксид титана из камеры предварительного охлаждения (поз. 4), затем струйным аппаратом через циклон-пылеуловитель (поз. 29) транспортируется в сборник диоксида титана (поз. 9).

Допускается затаривание диоксида титана в контейнеры из камеры предварительного охлаждения и пылеосадительной камеры. Из промежуточного бункера диоксид титана через шлюзовый затвор поступает в струйный аппарат и подается в трубное пространство сборника, выполненных в виде кожухотрубных теплообменников. Охлаждение продукта осуществляется воздухом, нагнетаемым вентилятором в межтрубное пространство сборника теплообменника. Охлажденный продукт периодически выгружается в тару (поз. 07) и направляется потребителю. Запыленный воздух из сборников поступает на рукавный фильтр ФРНК-15 (поз. 16), где очищается от продукта. Продукт выгружается шлюзовым затвором и с помощью струйного аппарата подается обратно в бункер-сборник. Очищенный воздух подается на газоочистку.         


МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС КАМЕРЫ

ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

Исходные данные:

Расход ППГС, полученный пересчетом материального баланса установки мощностью 1000 кг/ч TiCl4, составляет GППГС = 1364,7 кг/ч.

Состав ППГС (согласно регламента)

Таблица 1

Компонент

кг/ч

% масс.

1

TiO2

252,7

18,52

2

CO2 (г)

84,4

6,19

3

HCl (г)

461,2

33,79

4

H2O (г)

50,8

3,72

5

O2 (г)

24,2

1,78

6

N2 (г)

491,4

36,0

1364,7

100,0

T1 = 900 0Стемпература ППГС на входе в камеру предварительного охлаждения;

T2 = 500 0Стемпература ППГС на выходе из камеры предварительного охлаждения;

T3 = 20 0Стемпература воздуха на входе в камеру предварительного охлаждения;

T4 = 100 0Стемпература воздуха на выходе из камеры предварительного охлаждения.

Вычислим среднюю разность температур потоков.

900

500

100

20

Так как < 2, то среднюю разность температур можно приближенно определить как среднее арифметическое между ними:

0С

Средняя температура ППГС:

0С

Средняя температура воздуха:

0С

Удельная теплоемкость ППГС рассчитывается по правилу аддитивности:

,

где  – удельная теплоемкость компонента ППГС при температуре 0С, Дж/кг0К;

– массовая доля компонента ППГС.

Таблица 2

Компонент

1

2

3

4

5

6

ТiO2

CO2 (г)

HCl (г)

H2O (г)

O2 (г)

N2 (г)

850

1040

810

2000

990

1070

870

1070

820

2060

1010

1090

880

1100

830

2120

1030

1110

0,1852

0,0619

0,3379

0,0372

0,0178

0,36

1,0

Дж/кг0К

Массовый расход воздуха на охлаждение:

кг/ч,

где Вт – тепловая нагрузка камеры предварительного охлаждения.

В камере предварительного охлаждения осаждается приблизительно 50 % полученного диоксида титана, что составляет:

· кг/ч,

где  кг/ч – производительность установки по диоксиду титана (см. таблицу 1).

Расход ППГС на выходе из камеры предварительного охлаждения:

–  –  кг/ч

Материальный баланс камеры предварительного охлаждения

Таблица 3

Приход

кг/ч

Расход

кг/ч

1

ППГС, GППГС

в т.ч.        TiO2

CO2 (г)

HCl (г)

H2O (г)

O2 (г)

N2 (г)

1364,7

252,7

84,4

461,2

50,8

24,2

491,4

1

ППГС, G ППГС

в т.ч.        TiO2

CO2 (г)

HCl (г)

H2O (г)

O2 (г)

N2 (г)

1238,3

126,3

84,4

461,2

50,8

24,2

491,4

2

Воздух на охлаждение, Gвозд

6688,4

2

Нагретый воздух, Gвозд

6688,4

3

Осажденный TiO2,

126,4

8053,1

8053,1


ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КАМЕРЫ

ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

Приход тепла:

Тепло, вносимое в камеру предварительного охлаждения ППГС, рассчитаем по формуле:

Вт, где Дж/кг0К – удельная теплоемкость ППГС при температуре Т1 = 900 0С.

Расход  тепла:

Расход тепла с ППГС, поступающей из камеры предварительного охлаждения в двухтрубную камеру, найдем по формуле:

Вт, где Дж/кг0К – удельная теплоемкость ППГС при температуре Т1 = 900 0С.

Тепло, переданное воздуху:

Вт

Расход тепла, выгружаемым из камеры предварительного охлаждения с диоксидом титана:

Вт, где

Дж/кг0К – удельная теплоемкость титана при температуре Т2 = 500 0С;

кг/ч – количество диоксида титана, оседающего в камере предварительного охлаждения.

Тепловые потери:

Вт

Тепловые потери составляют приблизительно 3 % от вносимого тепла, что соответствует принятому значению.

Полученные данные сведем в таблицу.

Тепловой баланс камеры предварительного охлаждения

Таблица 4

Приход

Вт

Расход

Вт

1

Тепло, вносимое ППГС,

344586,8

1

2

3

4

Тепло, уносимое ППГС,

Тепло, переданное воздуху,

Тепло, уносимое осажденным TiO2,

Тепловые потери

169406,3

150117

14922,2

10141,3

344586,8

344586,8


КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ КАМЕРЫ

ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

Камера предварительного охлаждения предназначена для закаливания частиц диоксида титана за счет резкого снижения температуры. Рабочая среда – ППГС, содержащая продукты парофазного гидролиза тетрахлорида титана. Температура рабочей среды: 400 – 800 0С.

Камера предварительного охлаждения состоит из верхней цилиндрической части, которая переходит в нижнюю коническую. Коническая часть снабжена патрубком для выгрузки диоксида титана винтовым конвейером. Камера снабжена отверстием в конусной части для установки реактора, патрубком для вывода ППГС и рубашкой для охлаждения воздухом. Охлаждение камеры предварительного охлаждения осуществляется атмосферным воздухом, который подается вентилятором в четыре рубашки. Винтовой конвейер камеры снабжается оборотной водой. Нагретый воздух выводится из камеры предварительного охлаждения по трубопроводам. Верхняя часть камеры снабжена патрубком для вывода ППГС в двухтрубную камеру.

Камера предварительного охлаждения предназначена для охлаждения диоксида титана с 900 0С до 500 0С. Производительность установки пигментного диоксида (TiO2) по тетрахлориду титана – 600 кг/ч. Корпус камеры предварительного охлаждения выполнен из стали 10х17н13м2т

Габариты: H = 11,27 м – общая высота;

D = 2,6 м – диаметр;

НЦ = 7,25 м – высота цилиндрической части.    [5]

Исходя из регламента и исходных данных проекта:

Н = 11,27 м – общая высота аппарата,

НЦ = 7,27 м – высота цилиндрической части,

Ндн. = 11,27 – 7,27 = 4 м – высота конического днища аппарата.

Площадь поверхности теплопередачи определим по формуле:

м2,

где Kmin = 10 Вт/м2·0К – принятый коэффициент теплопередачи.   [5]


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Камера предварительного охлаждения рассчитана в объеме:

  •  тепловой баланс;
  •  материальный баланс;
  •  конструктивный расчет.

Тепловой расчет камеры предварительного охлаждения установки производства пигментного диоксида титана выполнен с целью определения расхода воздуха, необходимого для обеспечения температуры ППГС на выходе из камеры предварительного охлаждения не более 500 0С.

Сделан вывод, что камера предварительного охлаждения удовлетворяет данным расчетам, следовательно соответствует своим заданным параметрам и необходима в производстве диоксида титана.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1.  Надольский А.П. «Расчеты процессов и аппаратов производства тугоплавких металлов», М.: Металлургия, 1980 г.
  2.  Дытнерский Ю.И. «Основные процессы и аппараты химической технологии», М.: Химия, 1991 г.
  3.  Равдель А.А. «Краткий справочник физико-химических величин», Львов: Химия, 1974 г.
  4.  Плановский А.Н., Николаев А.П. «Процессы и аппараты химической и нефтехимичесокй технологии», М. «Химия», 1972 г.
  5.  Регламент по производству титана на «АВИСМА» филиал ОАО «Корпорация ВСМПО – АВИСМА»


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

53878. Астрономія – найцікавіша наука! 331.5 KB
  Третя від Сонця планета. Найбільша планета у Сонячній системі. Планета вдвічі менша за Землю за радіусом і має 2 супутники. Найближча планета до Сонця.
53879. Производственный леверидж и его оценка, производственный риск 27.5 KB
  Производственный (операционный) леверидж определяет чувствительность прибыли от продаж (прибыли до вычета процентов и налогов) к изменению объема продаж.
53880. Збірник кросвордів з навчальної дисципліни «Хімія» для студентів першого курсу 137.5 KB
  Назва насичених вуглеводнів за функціональною номенклатурою. Альтернативна назва циклоалканів. Ненасичені вуглеводні Назва ненасичених вуглеводнів з одним подвійним звязком за функціональною номенклатурою. Загальна назва ненасичених вуглеводнів з двома подвійними звязками.
53881. Духовная жизнь как объект исследования социологии 37 KB
  Духовная жизнь – самая богатая по своим проявлениям сфера сознания, по формам и методам его реализации в жизнедеятельности общества, классов, социальных групп и слоев, каждого человека.
53882. Проблемы выявления и изучения исторических типов культуры в зарубежной и отечественной науке 32.5 KB
  Культурно-исторический тип — понятие политической теории Николая Данилевского, сформулированное в его книге «Россия и Европа»; система взглядов, определяемая культурными, психологическими и иными факторами, присущими народу или совокупности близких по духу и языку народов.
53883. Кров. Кровообіг 50 KB
  Мета: перевірити знання учнів про склад і функції крові будову і роботу серця кровоносних судин профілактику захворювань серцевосудинної системи; розвивальна: продовжити формування умінь та навичок порівнювати узагальнювати робити висновки відпрацьовувати навички роботи з тестовими завданнями формувати навички публічного виступу з підготовленої теми; виховувати культуру мовлення бережливе ставлення до особистого здоровя. Обладнання: таблиці âСклад кровіâ âСерцеâ âКруги кровообігуâ âШкідливість...
53884. Кровообращение 45.5 KB
  Восстановление знаний учащихся об органах кровообращения. Приём Мозговой штурм Что такое кровообращение Какие органы входят в систему кровообращения Какие кровеносные сосуды вы знаете Какие сосуды называются артериями Какие сосуды называются венами Какие сосуды называются капиллярами Какая бывает кровь В чём отличие 2. Этапы эволюции системы кровообращения у позвоночных животных. Приём Экскурсия по страницам зоологии у рыб двухкамерное сердце один круг кровообращения система замкнутая кровь смешанная; у...
53885. Органи кровообігу 91.5 KB
  Обладнання: таблиця Органи кровообігу картки; компютер ППЗ Природознавство 3й клас для загальноосвітніх навчальних шкіл. Органи дихання це ніс гортань трахея бронхи легені легеневі пухирці кровоносні судини 3. Мотивація навчальної діяльності Прослухавши вірш ви легко дасте відповідь на запитання: про яку систему органів сьогодні піде мова Тема сьогодні у нас важкувата Адже кров ми вивчаєм малята.
53886. День слави і печалі. Урок – пам’ять присвячений річниці бою під Крутами 111 KB
  94 роки тому назад у бою під Крутами що на Чернігівщині понад 300 курсантів військової школи студентів та гімназистів рішуче відстоюючи право українського народу жити у власній державі вступили у нерівний бій із значно переважаючим добре озброєним і вишколеним противником і протягом кількох днів стримували на підступах до Києва величезну більшовицьку армію. Єдиною активною мілітарною нашою силою була наша інтелігентна молодь і частина національносвідомого робітництва яке гаряче стояло за українську державність розуміючи за нами ту...