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

8 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

77240. КОРКОВО-СПИННОМОЗГОВЫЕ ПУТИ. ПОКАЗАТЬ ИХ НА ТАБЛИЦЕ, ПРЕПАРАТЕ 439.43 KB
  Также проводит тормозные импульсы от коры полушарий большого мозга к нейронам двигательных ядер передних рогов спинного мозга т. оказывает тормозное действие на сегментарный аппарат спинного мозга. Тракт идет в нисходящем направлении во внутреннюю капсулу занимая передние 2 3 задней ножки В стволе головного мозга тракт проходит в prs bsilris I зона и в пирамидах продолговатого мозга В области нижней границы продолговатого мозга большая часть волокон каждой пирамиды переходит на противоположную сторону 80 образуя с аналогичными...
77241. ПРОВОДЯЩИЙ ПУТЬ БОЛЕВЫХ И ТЕМПЕРАТУРНЫХ ИМПУЛЬСОВ 183.39 KB
  Spinothlmicus lterlis болевая и температурная чуствительность Tr. Spinothlmicus nterior тактильная чувствительность В СМ эти тракты проходят в боковом и переднем канатиках соответственно В продолговатом мозге латеральный и передний тракты объединяются в единый tr. Spinothlmicus lemniscus spinlis Спинноталамический тракт проходит в покрышке моста и среднего мозга II зона ствола и заканчивается на вентролатеральных ядрах таламуса Большая часть аксонов nuclei ventrolterles thlmi 3 нейроны в составе таламокоркового тракта через заднюю...
77242. Экстрапирамидная система. Современные представления о строении и связи с другими отделами ЦНС 16.55 KB
  Нейроны клетки коры полушарий мозжечка 2 нейроны – клетки зубчатых ядер аксоны которых переходят на противоположную сторону в среднем мозге – перекрёст Вернекинга – и заканчиваются на нейронах красного ядра. Аксоны переходят на противоположную сторону – decusstio tegmenti dorslis фонтановидный Мейнерта. rubrospinlis – пучок Монакова обеспечивает выполнение сложных привычных движений ходьба бег делая их пластичными способствует длительному сохранению позы и поддержанию тонуса мускулатуры;...
77243. Оболочки головного мозга. Межоболочечные пространства. Их сообщение с полостями головного мозга. А.В.Н. твердой мозговой оболочки 16.3 KB
  Оболочки головного мозга. твердой мозговой оболочки. Оболочки головного мозга. Образует выросты грануляции паутинной оболочки Пахионовы grnultiones rchnoidles которые служат для оттока спиномозговой жидкости в кровеносное русло.
77245. Вспомогательный аппарат глаза 371.42 KB
  nulus tendineus communis Верхняя прямая мышца Нижняя прямая мышца Латеральная прямая Медиальная прямая Верхняя косая Нижняя косая Мышца поднимающая верхнее веко Бровь supercilium Веко plpebre защитная функция: plpebr superior plpebr inferior fcies nterior покрыта кожей fcies posterior покрыта хрящевой и орбитальной коньюктивой. Верхняя прямая мышца Нижняя прямая мышца Медиальная прямая Нижняя косая Мышца поднимающая верхнее веко. Латеральная прямая 6 пара ЧН отводящий Верхняя косая – 4 пара ЧН блоковый Нервы слезной...
77246. Наружнее и среднее ухо,их отделы. Барабанная полость, ее стенки сообщения и содержимое. Артерии, вены, нервы барабанной полости 43.54 KB
  Артерии вены нервы барабанной полости. Наружний слуховой проход metus custicus externus Prs cortilgine Cortillgo metus custici externiсоставляет одно целое с хрящем ушной раковины Incisure crtilginis metus custici externi Сартолиниевы шели Хрящевая часть выстлана тонкой кожей в которой имеются волоски сальные и цируминозные железы prs osse Образованна барабанной частью височной кости 3.Внутреннийпродолжение слизистой оболочки выстилающей барабанную полость Кровоснабжение Среднее ухо uris medi включает в себя: Cvits timpnic tub...