Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Курсовой проект 59 с., 7 рис., 11 табл., 17 источников, 3 прилож.

Сушка, сушилка кипящего слоя, поваренная соль, хлорид натрия, рассол, топка, воздухоподогреватель, сушильный агент.

Целью данного курсового проекта является детализация отделения сушки в производстве хлорида натрия из рассола.

Курсовой проект содержит описание аппаратов для сушки поваренной соли, получаемой из рассола методом подземного выщелачивания. Приведены основные недостатки сушильных аппаратов и выбрана наиболее оптимальная установка.

Рассмотрены характеристики сырья и продукции.

Описан химизм и физико-химические основы сушки хлорида натрия.

Дано подробное описание технологической схемы производства поваренной соли из рассола методом подземного выщелачивания.

Проект содержит расчет материального и теплового балансов стадии сушки в расчёте на 1т продукта, а также нормы расхода сырья и реагентов.

В курсовом проекте также представлены нормы технологического режима, контроль производства и управления, охрана окружающей среды, труда и техники безопасности.

Последний пункт курсового проекта посвящен правилам обслуживания, пуска и остановки производства.

Графическая часть включает технологическую схема производства поваренной соли - один лист формата Al.



1. Аналитический обзор литературы. Выбор технологической схемы

Сушка - это гетерогенный процесс, в результате которого происходит удаление влаги с поверхности материала. Удаление влаги из твердых и пастообразных материалов позволяет удешевить их транспортировку, придать им необходимые свойства (например, уменьшить слеживаемость удобрений), а также уменьшить коррозию аппаратуры и трубопроводов при хранении или последующей обработке этих материалов.

Цель сушки: уменьшение веса, увеличение прочности, повышение теплоты сгорания, сохранение качества материала на продолжительное время.

В химических производствах, как правило, применяется искусственная сушка материалов в специальных сушильных установках, так как естественная сушка на открытом воздухе - процесс слишком длительный.

По способу подвода тепла к высушиваемому материалу различают следующие виды сушки:

1) конвективная сушка - путем непосредственного соприкосновения высушиваемого материала с сушильным агентом, в качестве которого обычно используют нагретый воздух или топочные газы (как правило, в смеси с воздухом);

2) контактная сушка - путем передачи тепла от теплоносителя к материалу через разделяющую их стенку;

3) радиационная сушка - путем передачи тепла инфракрасными лучами;

4) диэлектрическая сушка - путем нагревания в поле токов высокой частоты;

5) сублимационная сушка - сушка в замороженном состоянии при глубоком вакууме. По способу передачи тепла этот вид сушки аналогичен контактной, но своеобразие процесса заставляет сублимационную сушку выделять в особую группу.

Выбор рационального способа сушки, типа сушильной установки и конструкции сушильного аппарата представляет собой сложную технико-экономическую задачу. Большинство сушилок, в принципе, имеют схожее применение. Но основным критерием выбора типа сушилки является температурный режим работы, агрегатное состояние высушиваемого материала и его физические и химические свойства.

Авторами одного из патентов [2] была предложена непрерывнодействующая вакуумная ленточная сушилка для сыпучих материалов. Целью изобретения является уменьшение габаритов и снижение энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что в непрерывнодействующей вакуумной ленточной сушилке для сыпучих материалов, включающей корпус с системой вакуумирования и удаления водяных паров и смонтированным внутри него ленточным конвейером, термоэлементы, загрузочное и разгрузочное устройства, конвейер снабжен внутренней и внешней лентами, имеющими общий ведущий барабан и разные поворотные ролики, причем внешняя лента огибает разгрузочный барабан, а один из ее поворотных роликов выполнен решетчатым и снабжен внутри накопителем влажного материала. Преимущества предлагаемой сушилки: уменьшение размеров рабочей сушильной камеры и всей установки; снижение металлоемкости; снижение энергозатрат при сушке продукта на верхней и нижней ветвях конвейера одними и теми же излучателями.

Согласно [3], предложена сушилка конвективной сушки сыпучих материалов. Задача, которую поставил перед собой разработчик новой сушилки для сыпучих материалов, состояла в создании такой сушилки, которая позволила бы увеличить производительность сушки сыпучих материалов, повысить ее эффективность, а также увеличить надежность эксплуатации, упростив при этом конструкцию.

Сушилка состоит из сушильных камер с поярусно размещенными друг над другом деками и систему теплопровода. Пересыпание материала на нижеразмещенную деку производится через отверстия с помощью ворошителей снабженных лопатками и укрепленных на центральном валу.

Отверстия для пересыпания материала расположены с чередованием у периферийной части деки и у центральной части деки. Лопатки ворошителей установлены с возможностью перемещения ими материала по имеющим равные площади кольцевым трекам от центральной части деки к периферийной и обратно на нижеразмещенной деке.

Конструкция сушилки позволяет интенсивно перемешивать сыпучие материалы в процессе сушки, а также перемещать их по более короткому пути - по радиусу деки от ее центральной части к периферии и обратно на нижеразмещенной деке.

Благодаря предлагаемой конструкции, представленной на рисунке 1.1, сушилки для сыпучих материалов увеличивается производительность сушки, повышается ее эффективность, а также увеличивается надежность эксплуатации самой сушилки. При этом упрощается конструкция сушилки для сыпучих материалов, достигается рекуперация тепла, а это повышает экономичность сушки.

1 - сушильная камера; 2 - бункер; 3 - дозаторы-шлюзы; 4 - периферийные деки; 5 - центральные деки; 6, 7 - ворошители; 8 - вал; 9 - привод; 10 - склиз; 11 - вентилятор; 12 - теплогенератор; 13 - нижний воздуховод; 14, 15 - воздуховод; 16 - верхний воздуховод; 17 - платформа

Рисунок 1.1 - Сушилка сыпучих материалов



Авторами [4] разработана циклическая сушилка для сыпучих материалов, в которой перемещение высушиваемого материала осуществляется потоком подогретой газообразной среды. Техническим результатом является интенсификация процесса сушки, снижение энергозатрат и повышение съема влаги за один проход продукта через сушилку.

Циклическая сушилка содержит воздухонагреватель с нагревательными элементами, секционную сушильную камеру с патрубками загрузки и выгрузки материала и горизонтальную решетку. Каждая секция сушильной камеры снабжена регулируемой по высоте перегородкой. Под горизонтальной решеткой установлен воздухоподающий короб. При этом нагревательные элементы рассредоточены по длине воздухоподающего короба и располагаются в зоне горизонтального участка сушки и под зоной восходящего взвешенного слоя.

Сушилка снабжена дополнительной заслонкой для регулирования подачи материала в разгрузочном бункере, отличающаяся тем, что нагревательные элементы рассредоточены также по высоте воздухоподающего короба и установлены с обеспечением контакта с решеткой снизу.

Разработана сушилка для сыпучих материалов [5] "Вьюга". Задачей предлагаемого изобретения является повышение коэффициента использования тепла сушильного агента, интенсивности сушки и расширение технологических возможностей.

Сушилка содержит камеру с загрузочным и разгрузочным коробами, установленную внутри камеры подъемную трубу, перфорированную рядами отверстий, прикрытых наклонными козырьками.

В днище сушильной камеры соосно подъемной трубе установлено сопло с некоторым зазором и возможностью регулирования этого зазора.

Поярусное расположение сушильных камер с последовательным движением сушильного агента в камерах снизу вверх из одной подъемной трубы в другую, а высушиваемого материала сверху вниз из одной камеры в другую позволяет максимально использовать тепло сушильного агента. Эскиз сушилки представлен на рисунке 1.2.

1 - сушильная камера; 2 - загрузочный короб; 3 - разгрузочный короб; 4- днище; 5 - сопло; 6 - диффузорно-конфузорный осадитель; 7 - проставка; 8- перепускной короб; 9 - промежуточная оплата; 10 - конфузор; 11 - подъемная шуба; 12 - основание.

Рисунок 1.2 - Сушилка "Вьюга"

Согласно [6] предложена СВЧ-установка для сушки сыпучих материалов, представленная на рисунке 1.3. Технической задачей изобретения является обеспечение максимального рассеивания СВЧ-энергии по объему сушильной камеры, равномерности влагоудаления из обрабатываемого материала и повышение эффективности сушки. Это достигается тем, что в СВЧ-установке, содержащей корпус, сушильную камеру, СВЧ-излучатель в виде двух меандровых линий, установленный с возможностью вращения вокруг свой оси, крышку, согласователи, привод, цилиндрический экран с отверстиями, блок для подачи воздуха, соединенный с полостью между корпусом и экраном, новым является то, что экран выполнен в виде ребристого отражателя с треугольными ребрами, выполненными по окружности экрана, имеющими глубину л/8 и расстояние между гребнями л/4, а полость между корпусом и экраном разделена на четное количество чередующихся каналов для подвода и отвода воздуха.

Сыпучий материал, находящийся в сушильной камере при работе СВЧ-генератора подвергается воздействию СВЧ-излучения. Электромагнитная волна, исходящая от излучателя, пройдя через продукт, отражается от экрана. Использование треугольных ребер по окружности экрана обеспечивает максимальное рассеивание электромагнитной волны. Одновременно через патрубок подается воздух, который проходя через слой материала, поглощает испаряемую влагу.

1 - СВЧ-генератор; 2 - излучатель; 3 - крыша; 4 - дозатор; 5 - корпус; 6 - загрузочный бункер; 7 - излучатель; 8 - согласователь; 9- блок подачи воздуха; 10 - привод; 11 - экран; 12 - отверстия; 13 - сушильная камера; 14 - патрубки для подвода

Рисунок 1.3 - СВЧ-установка для сушки сыпучих материалов

Авторы одного из патентов [7] предлагают использовать в качестве сушки терморадиационную сушильную установку, которая позволит повысить интенсивность процесса сушки и снизить энергозатраты.

В данной сушильной установке, содержащей сушильную камеру, транспортер для подачи изделий, газовые инфракрасные излучатели, расположенные по обе стороны транспортера, патрубки для удаления отработанных газов. Газовые инфракрасные излучатели установлены в чередующемся порядке, что обеспечивает установление осциллирующего температурного режима при сушке, снижающего энергозатраты. Таким образам, обеспечивается более мягкий режим сушки, предотвращается перегрев материала и тем самым достигается высокое качество материала. В верхней части каждого из газовых инфракрасных излучателей подключен патрубок для отвода продуктов сгорания, соединенный с автономным дымососом, а в нижней части сушильной камеры расположены сопла для подачи продуктов сгорания. Это позволяет использовать тепло дымовых газов для дополнительной сушки материала, что приводит к улучшению качества сушки и снижению энергозатрат.

Подключение патрубка к верхней части каждого излучателя для отвода продуктов сгорания, соединенного с дымососом, и расположение в нижней части сушильной камеры сопел для подачи продуктов сгорания, во-первых, создает интенсивный конвективный подвод теплоты к изделиям в результате скоростного обдува изделий продуктами сгорания, истекающими из сопел, что интенсифицирует тепломассообмен, увеличивает скорость отвода паров, а следовательно, ускоряет процесс сушки. Во-вторых, конвективный подвод теплоты к материалу позволяет снизить температуру отработанных продуктов сгорания на выходе из сушильной камеры, полезно использовать их теплоту, что в результате повышает эффективность установки. Установка на каждый излучатель автономного дымососа позволяет обеспечивать равномерное распределение продуктов сгорания в сушильной камере, и таким образом обеспечивается возможность управлять режимом сушки по длине камеры.

сушка хлорид натрий рассол

Рисунок 1.4 - Терморадиационная сушильная установка



Для непрерывной сушки поваренной соли, согласно [8], может быть использована барабанная сушилка, приведенная на рисунке 1.5. Барабанная сушилка имеет цилиндрический сварной барабан, установленный с небольшим наклоном к горизонту и опирающийся с помощью бандажей на ролики. Барабан приводится во вращение электродвигателем через зубчатую передачу с помощью венца. Материал подается в барабан питателем и поступает на внутреннюю насадку, расположенную вдоль почти всей длины барабана. Насадка обеспечивает равномерное распределение и хорошее перемешивание материала.

1 - топка; 2 - питатель; 3 - бандажи; 4 - барабан; 5- зубчатый венец; 6 - разгрузочная камера; 7 - циклон; 8 - вентилятор; 9 - подъемно-лопастная насадка; 10 - опорные ролики; 11 - электродвигатель; 12 - шестеренчатая передача; 13 - окно для подачи вторичного воздуха.

Рисунок 1.5 - Барабанная сушилка

Для интенсификации процесса сушки применяется метод сушки в псевдоожиженном слое, по внешнему виду напоминающем кипящую жидкость, поэтому его часто называют кипящим слоем. Псевдоожижение осуществляется с помощью продувания газа с определенной скоростью через решетку, на которой лежит дисперсный материал. Сначала материал разрыхляется, а затем переходит в псевдоожиженное состояние, все частицы в сушилке омываются газом и интенсивно перемешиваются. Перемешивание частиц в кипящем слое и их соударение между собой вызывают турбулизацию газа, омывающего частицы, что способствует интенсификации теплообмена и массообмена.

По конструктивному признаку все применяющиеся сушилки с кипящим слоем делятся на две группы: однокамерные и многокамерные.

Однокамерные сушилки наиболее просты в конструктивном и эксплуатационном отношениях, обладают высокими экономическими показателями, легко поддаются автоматизации. Это наиболее распространенный тип промышленных сушилок. Недостатком некоторых конструкций является неравномерная обработка материала, обусловленная широким спектром времен пребывания отдельных частиц в зоне сушки. Этот недостаток может быть уменьшен организацией направленного движения слоя материала.

Многокамерные сушилки могут быть с последовательным движением материала и подачей свежего теплоносителя в каждую камеру и ступенчато-противоточные, с движением материала и газа противотоком друг к другу. Многоступенчатые сушилки обеспечивают более равномерное высушивание материала.

Одной из задач процесса сушки является интенсификация процесса и улучшение эксплуатационных характеристик установки за счет активизации гидродинамического режима.

Задача решается следующим образом. В установке кипящего слоя, представленной на рисунке 1.6, содержащей корпус с газораспределительной решеткой, разделенный на камеры вертикальными перегородками с переточными окнами, первая из которых подключена к загрузочному устройству, а последняя - разгрузочному, причем к каждой камере подсоединены индивидуальные газоподводящий и отводящий патрубки для теплоносителя, согласно предлагаемому техническому решению первая камера



1, 2, 3 - камера; 4, 5 - вертикальная перегородка; 6, 7 - бункер; 8 - газораспределительная решетка; 9 - переточное окно; 11 - мешалка; 12 - привод; 13 - дозатор; 14 - газоотводящий патрубок

Рисунок 1.6 - Установка кипящего слоя, выполнена цилиндрической и дополнительно снабжена мешалкой, расположенной над решеткой, что обеспечивает интенсивное перемешивание и равномерное и устойчивое псевдоожижение гранулированных и дисперсных материалов, а последующие прямоугольные камеры выполнены с закругленными углами, что исключает образование застойных зон, причем газораспределительная решетка каждой последующей камеры расположена ниже предыдущей.

Таким образом, рассмотрев предлагаемые конструкции сушилок, можно сделать вывод, что основным недостатком непрерывнодействующей вакуумной ленточной сушилки является громоздкость и сложность в обслуживании из-за возможных растяжений ленты; сушилка "Вьюга" характеризуется повышенным шумом и сложностью монтажа, СВЧ- установка для сушки сыпучих материалов-дороговизной изготовления. Недостатком терморадиационной сушилки является неравномерный износ рабочих поверхностей, а барабанная сушилка отличается громоздкостью и сравнительно невысокой производительностью. Наиболее оптимальной установкой для сушки поваренной соли является сушилка с псевдоожиженным слоем.

Процесс в кипящем слое позволяет значительно увеличить поверхность контакта между частицами материала и сушильным агентом, интенсифицировать испарение влаги из материала и сократить продолжительность сушки. Основным недостатком сушилки кипящего слоя является пылеунос материала, однако вследствие того, что кристаллы поваренной соли имеют размер до 1,2 мм - этот недостаток сводится к минимуму.



2. Физико-химические основы процесса сушки хлорида натрия и обоснование оптимального технологического режима

Согласно данным представленным в [8], сушка представляет собой процесс удаления влаги из твердых влажных материалов путем ее испарения и отвода образующихся паров.

Сушка является наиболее распространенным способом удаления влаги из твердых и пастообразных материалов, а также в ряде случаев и из суспензий. Этот процесс широко используется в химической технологии.

Он часто является последней операцией на производстве. Удаление влаги позволяет удешевить транспортировку материалов, придать им определенные свойства (например, уменьшить слеживаемость материала), уменьшить коррозию аппаратуры и трубопроводов при хранении или последующей их обработке. В химической промышленности в основном применяется искусственная сушка материалов в специальных сушильных установках, так как естественная сушка - процесс довольно длительный.

При конвективном способе сушки тепло процесса передается от газообразного теплоносителя (нагретого воздуха, дымовых газов или их смеси) при непосредственном соприкосновении его с поверхностью высушиваемого материала. Пары влаги уносятся тем же теплоносителем. Механизм процесса конвективной сушки может быть представлен следующим образом.

При непосредственном соприкосновении влажного материала с окружающей средой вследствие разности температур поверхности материала и среды происходит испарение влаги. Одновременно осуществляется перенос массы паров влаги в окружающую среду, обусловленный разностью парциальных давлений паров влаги над влажной поверхностью тела и в окружающей среде.

В результате испарения влаги с поверхности и отвода образовавшихся паров возникает градиент концентрации влаги в материале, являющийся движущейся силой внутреннего перемещения ее из глубинных слоев к поверхности испарения. При сушке процесс передачи вещества из одной фазы в другую (испарение жидкости) сопровождается процессом теплопередачи. При этом температуры фаз не одинаковы. Количество тепла, передаваемого от газообразного сушильного агента жидкости путём конвекции при температуре газа tГ, превышающей температуру материала tМ, составит:

, (3.1)

где F - поверхность соприкосновения фаз, - коэффициент теплоотдачи.

Количество испаряющейся жидкости (М) определяется уравнением:

, (3.2)

где К - коэффициент массопередачи;

- движущая сила процесса массопередачи.

Количество жидкости М переходит в виде пара в газовую фазу и передает от жидкости к газу тепло, соответствующее теплоте испарения этой жидкости:

, (3.3)

где r - теплота испарения, Р* - давление пара над жидкостью при температуре tМ.Т, РП - парциальное давление пара в газовой фазе .

Всего передается тепла от газа к влажному материалу:



Q = Q1 - Q2.

Все это тепло расходуется на нагревание материала. По мере нагревания влажного материала его температура tM и давление пара над ним Р* возрастают. В соответствии с этим Q1 будет уменьшаться, а Q2 увеличиваться. Очевидно, наступит момент, когда Q1 будет равно Q2 и Q = 0, т.е. всё тепло, полученное влажным материалом от газа путем конвекции, будет возвращаться газу в виде теплоты испарения жидкости. После этого дальнейшее нагревание влажного материала станет невозможным и будет происходить испарение влаги при постоянной температуре, а, следовательно, и при постоянном Р*.

Температура, принимаемая влажным материалом при испарении из него жидкости после достижения теплового равновесия (Q = 0), называется температурой мокрого термометра и обозначается tМ.Т. Температура мокрого термометра определяется условием Q1 = Q2 или

(3.4)

Из этого выражения видно, что сушка облегчается с возрастанием давления пара РМ.Т., которое тем больше, чем выше влажность материала и температура сушки.

Величина РМ.Т. зависит также от характера связи влаги с материалом.

Кривая сушки состоит из двух участков, соответствующих различным ее периодам, которые хорошо видны на графической зависимости скорости сушки от влажности материала представленной на рисунке 2.1.



АВ - период постоянной скорости сушки, ВЕ - период падающей скорости сушки.

Рисунок 2.1 - Кривая скорости сушки

Для расчета сушилок необходимо знать скорость сушки, которая определяется количеством влаги W, испаряемой с единицы поверхности F высушиваемого материала за единицу времени . Таким образом, скорость сушки определяется следующей зависимостью:

(3.5)

Зная скорость сушки, определяют продолжительность периодического процесса сушки или поверхность высушиваемого материала при сушке непрерывным способом и устанавливают габаритные размеры сушильных аппаратов. Скорость сушки, как массообменного процесса, определяется из основного уравнения массопередачи, согласно которому:

, (3.6)

где - средняя движущая сила процесса. Движущая сила процесса сушки определяется разностью давлений паров влаги у поверхности материала и парциального давления паров в воздухе. Тогда



(3.7)

Длительность сушки достаточно точно можно установить только опытным путем. Скорость сушки зависит также от направления движения теплоносителя относительно высушиваемого материала.

Рассчитать динамику сушки трудно, так как ее необходимо сначала рассчитать для каждого периода. Очень сложно определить поверхность контакта фаз, поэтому на практике часто ограничиваются статическим расчетом по средним данным, принимая за исходную величину среднее количество влаги, испаряемой в единице объема сушильной камеры, т.е. величину напряжения сушилки по влаге А в кг/м³с.

Материальный баланс по всему количеству вещества выразится равенством

G1 = G2 + W, (3.8)

где G1 - количество влажного материала, поступающего в сушилку, кг/с; G2 - количество высушенного материала на выходе из сушилки, кг/с; W - влаги, испаряемой из материала в процессе сушки, кг/с.

Баланс по абсолютно сухому веществу, количество которого не изменяется в процессе сушки, имеет вид:

G1(100 - UН ) = G2( 100 - К), (3.9)

Отсюда находим:

; , (3.10)



где UН - влажность материала, поступающего в сушилку, в весовых процентах; UК - влажность высушенного материала в весовых процентах.

Подставляя значения GН или GК в уравнение, определяем количество влаги W, подлежащее удалению в процессе сушки, при изменении влажности материала от UН до UК.

; , (3.11)

Для теплового расчета сушилки необходимо знать расход воздуха на сушку, который определяется из баланса влаги. Если на сушку расходуется L кг абсолютно сухого воздуха, причем, влагосодержание воздуха на входе в сушилку хо кг/кг сухого воздуха, а на выходе из сушилки х2 кг/кг сухого воздуха, то с воздухом поступает Lхо кг влаги. Из материала испаряется W кг влаги, с отработанным воздухом уходит Lх2 кг влаги.

Следовательно, баланс влаги в сушилке выражается равенством:

Lх2 = хо + W (3.12)



3. Описание технологической схемы действующего производства

Неочищенный рассол из рассолопромысла непрерывно поступает в резервуар неочищенного рассола поз. Е18 емкостью 2000 мі. Из резервуара центробежными насосами типа Х 200-150-400 поз. Н29 подается для подогрева на группу теплообменников. В теплообменниках поз. Т4 рассол подогревается до 40єС за счет тепла конденсата вторичного пара выпарных аппаратов.

Пройдя узел подогрева, рассол поступает в центральную часть успокоителя отстойника поз. Х10, где происходит его смешивание с содово-каустическим реагентом и рабочим раствором ПААГ. Схема обвязки отстойников предусматривает их работу в автономном и последовательном режиме. Содово-каустический реагент подается в количестве 0ч8 м3/час.

После смешивания неочищенного рассола и содово-каустического реагента образуются малорастворимые соединения: карбонат кальция СаСО3 и гидроокись магния Mg(ОН)2. Растворимость карбоната кальция уменьшается при повышении температуры и поэтому для уменьшения остаточного содержания ионов кальция очистку рассола рекомендуется вести при температуре 30ч40єС. Кроме того, при повышении температуры образуются более крупные и хорошо оседающие кристаллы карбоната кальция, что очень важно для последующего отстаивания рассола.

Очищенный рассол должен содержать:

ионов СаІ+ не более 0,05 г/дмі;

ионов МgІ+ не более 0,04 г/дмі;

избытки СО3ІЇ не более 0,15 г/дмі;

избытки ОН не более 0,1г/дмі.

В отстойнике идет образование СаСО3 и Мg(ОН)2 и осветление рассола от этих осадков. Отстойники одноярусные с центральным гребковым приводом и центральным вводом отстаиваемой жидкости.

Через сливную воронку, установленную в верхней периферической части сливного жёлоба отстойника (при последовательном режиме работы) осветленный рассол самотёком поступает в резервуары очищенного рассола поз. Е20 емкостью 2000 мі каждый.

Для интенсификации процесса отстоя очищаемого рассола используется ПААГ с рабочей концентрацией 0,001-0,1%, который подаётся в отстойники сгустители насосами поз. Н30. Шлам из отстойников, сгущаясь, непрерывно спускается в сборник шлама поз. Е19. Шлам из сборников, частично разбавленный водой 1:10 до концентрации твёрдой фазы до 18% идет на шламохранилище.

Очищенный от солей кальция и магния рассол в количестве до 240 мі из резервуаров центробежными насосами типа Х280/29Т поз. Н32 подаётся в отделение выпаривания и в количестве 25-100мі в смену на реагентное отделение для приготовления реагентов.

В отделении выпаривания установлены три выпарные установки, в том числе одна резервная.

Исходный очищенный рассол в количестве до 240 мі/час ( в расчете на две рабочие выпарные установки) с температурой 18-35єС из резервуаров насосами типа Х 280/29-Т поз. Н32 подается в питательные баки поз. Е21 емкостью 100 мі каждый, часть очищенного рассола в количестве 25-40 мі/час направляется в отделение центрифугирования на промывку соли в сгустителях типа "Брандес" и на центрифугах.

В питательные баки поступает также рециркулирующий маточный рассол в виде части слива со сгустителей "Брандес" и фугат центрифуг.

Смесь исходного очищенного рассола с рециркулирующим маточным рассолом, необходимым для вывода твердой фазы из установки под названием питающего рассола подается соответственно на каждую выпарную установку поз. К6 параллельно во все выпарные аппараты.

Перед подачей в выпарной аппарат питающий рассол подогревается в кожухо-трубчатом теплообменнике поз. Т5 с поверхностью теплообмена 75 мІ.

Подогрев питающего рассола перед подачей его в 1 выпарной аппарат выпарной установки осуществляется конденсатом греющего пара 1 корпуса и вторичного пара 2-4 корпусов. Рассол движется по трубному пространству, конденсат из греющих камер - по межтрубному. Основной поток питающего рассола подается в оросительные кольца, расположенные в верхней части сепараторов выпарных аппаратов, небольшая часть этого рассола в количестве 2-4 мі/час подается в каждый из уравнительных бачков для предотвращения отложения на них поваренной соли.

При упаривании в аппаратах происходит кристаллизация поваренной соли, при этом расход питающего рассола в каждый аппарат задается таким (24-32 мі/час), чтобы массовая доля твердой фазы в упаренной суспензии (пульпе) каждого выпарного аппарата была равной 30-40%. При массовой доле ниже 30% увеличиваются затраты греющего пара на получение соли и образуются солевые отложения на стенках сепаратора выпарных аппаратов, что приводит к сокращению межпромывочного периода работы выпарной установки. При массовой доле выше 40% ухудшается теплопередача в выпарных аппаратах и уменьшается производительность выпарной установки, кроме того при этом снижается размер кристаллов поваренной соли.

Упаренная пульпа перетекает из корпуса в корпус самотеком через переливной бачок. Этому способствует последовательное уменьшение давления по корпусам. Уменьшение давления приводит к частичному самоиспарению раствора в последующих корпусах и дополнительному выделению в них вторичного пара.

Из четвертого (последнего) выпарного аппарата продукционная солепульпа, содержащая 30-40% масс. кристаллической поваренной соли, в количестве 60-90 мі/час насосом типа ГрТ 160/31,5 поз. Н31 перекачивается в отделение центрифугирования в сгустители типа "Брандес" поз. Х11.

Давление в греющей камере первого выпарного аппарата поддерживается в интервале 0,15-0,22 МПа. Расход пара на одну выпарную установку составляет до 30 т/час.

Вторичный пар из первого выпарного аппарата поступает в греющую камеру второго выпарного аппарата, давление в которой не должно превышать 0,7 МПа. Последующие выпарные аппараты обогреваются вторичным паром предыдущего выпарного аппарата. Из четвертого выпарного аппарата, вторичный пар поступает в барометрический конденсатор диаметром 2,0 м.

Конденсат греющего пара первого выпарного аппарата охлаждается в теплообменниках, затем откачивается на котельную.

Конденсат вторичного пара из греющей камеры второго выпарного аппарата поступает в греющую камеру третьего выпарного аппарата, а затем из нее в греющую камеру четвертого выпарного аппарата, откуда поступает на другие производственные нужды.

Для утилизации паров и несконденсировавшихся газов в барометрических конденсаторах используется оборотная вода с температурой не выше 28єС. Нагретая вода из барометрических конденсаторов поступает в баки - гидрозатворы емкостью 10мі каждый с температурой не выше 50єС и далее подается на вентиляторные градирни. Охлажденная вода собирается в приемнике холодной воды и подается на утилизацию паров в барометрических конденсаторах.

Неконденсирующиеся газы из греющей камеры первого выпарного аппарата отводятся в трубопровод греющего пара второго выпарного аппарата. Из греющей камеры второго выпарного аппарата неконденсирующиеся газы отводятся в трубопровод греющего пара третьего выпарного аппарата, из третьей греющей камеры в трубопровод греющего пара четвертого выпарного аппарата, а из четвертой греющей камеры в барометрический конденсатор. Отвод производится по центральной трубе, расположенной в межтрубном пространстве греющей камеры.

Сгущение солепульпы с 30-40% до 40-60% масс. по твердой фазе производится в сгустителях типа "Брандес", а выделение твердой фазы - на фильтрующих горизонтальных центрифугах типа Ѕ ФГП 1201Т-01 поз. Ц23 с пульсирующей выгрузкой осадка. Промывка соли от маточного рассола производится очищенным рассолом в сгустителях типа "Брандес". Расход очищенного рассола на промывку составляет 25-35 м³/час. Промытая и отцентрифугированная соль с влажностью 2-3% масс. поступает на ленточные конвейера. Влажная соль на конвейере обрабатывается раствором ферроцианида калия (ФЦК) в качестве антислеживающей добавки.

Раствор ФЦК готовится в баке, куда подается навеска кристаллического ферроцианида калия, конденсат и сжатый воздух для перемешивания и растворения ФЦК. Из бака раствор ФЦК самотеком по трубопроводу поступает через форсунки на конвейер влажной соли поз. ПТ 24. Проходя по конвейеру, соль частично перемешивается и подается на сушку.

Регулирование расхода раствора ФЦК производится автоматически, в зависимости от количества соли, поступающей на конвейер. Расход соли определяется с помощью весов (весы-индикаторы) на конвейере.

Влажная поваренная соль с содержанием 2,5 ±0,5% масс. Н2О и температурой 40 ±5єС конвейерами распределяется по бункерам поз. Х12. Из бункера поваренная соль питателем и механическим забрасывателем подается в аппарат "кипящего слоя" поз. Т3, где производится сушка соли горячим воздухом. Воздух в аппарат подается трубогазодувкой после предварительного нагрева в воздухоподогревателе поз Т1.

В воздухоподогреватель воздух подается в количестве 11000 ± 2000 нмі/ч на одну сушильную установку при давлении 4000 ±500 Па.

В воздухоподогревателе воздух подогревается дымовыми газами от сжигания природного газа в горелках типа ГМГ - 2 М топки поз. Т 2. При отключении газа в качестве топлива может быть использован высокосернистый мазут марки М-100. Перед сжиганием мазут подогревается паром давлением 0,6 МПа до 120°С. Воздух на горение мазута, газа (на горелку), на охлаждение сводов топки дожигание подается вентилятором типа ВДН - 11,2 поз. В 33-34 под напором 2000 ±500 Па. При этом расход воздуха на горелки составляет 5000 ±1000 нмі/ч, а на обдув сводов и дожигание - 1600 ± 200 нмі/ч.

Сжигание природного газа или мазута в топке происходит при разряжении 50 ± 20 Па и температуре до 1300єС. Указанное разряжение поддерживается дымососом поз. В36.

Снижение разряжения может привести к выбросу горячих дымовых газов в помещение, повышение разряжения приводит к повышенному подсосу холодного воздуха в топку, что может привести к срыву факела.

Топочные (дымовые) газы в камере смешивания топки поз. Т2 смешиваются с отработанными (после воздухоподогревателя) ретурными дымовыми газами, имеющими температуру 180 ± 10єС. В результате смешивания температура дымовых газов снижается до 550 ± 50єС, с этой температурой они по подземным боровам поступают в трубное пространство воздухоподогревателя на подогрев сушильного агента, где охлаждаются с 550 ± 50єС до 180 ± 10єС, и нагнетаются в насадочный адсорбер поз. К8, где происходит очистка газов от серосодержащих соединений, после чего последние дымососом типа ДН - 12,5 N = 75 квт, n = 1500 об/мин производительностью 37000 мі/ч поз. Х13 выбрасываются в атмосферу через общий газоход и две дымовые трубы диаметром 600 мм. Высота первой дымовой трубы 45 м, высота второй дымовой трубы 31,185 м. Снижение температуры дымовых газов ниже 170єС приводит к образованию кислотной коррозии газопроводов и дымовых труб, а повышение температуры выше 200єС приводит к выходу из строя дымососа. Часть охлажденных дымовых газов тем же дымососом подается в камеру смешивания топки для поддержания их температуры перед воздухоподогревателем в интервале 550 ± 50єС.

Адсорбер поз. К8 орошается содой. Образующиеся при этом сточные воды направляются в сборник промстоков поз. Е16, откуда выбрасываются в канализацию.

Высушенная поваренная соль из аппарата "КС" через переливную течку поступает на охлаждение в аппарат "КС". Воздух на охлаждение в аппарат подается вентилятором. Охлажденная поваренная соль выгружается на конвейер поз. ПТ27, откуда подается на вертикальные элеваторы типа ЦГ - 400 поз. ПТ28 и далее на электромагнитные вибрационные грохоты для отделения оката, образовавшегося при сушке.

Крупные частицы соли (более 1,2 мм) и комки, не прошедшие через отверстия в ситовой ткани виброгрохотов поз. Е22, сходят с нее и самотеком в количестве 320 ± 50 кг/ч поступают в вертикальную мешалку емкостью 10 м і для растворения оката поз. Е14.

Образующийся в количестве 3-6 м і 5-10% раствор насосами типа АХ 45/54 откачивается в сборник промстоков поз. Е15.

На узле пересыпки соли из виброгрохотов на конвейеры установлены магнитные ловушки. Установка произведена в 2 яруса: верхний -3 магнита, нижний -4 магнита. Основной поток соли с размерами частиц менее 1,2 мм поступает на наклонные ленточные конвейеры КЛС - 800 поз. ПТ26, подающие соль в цех фасовки и затаривания соли.

Запыленный воздух, уходящий из аппарата "КС" поступает в систему газоочистки. Очистка производится в две стадии: предварительная очистка от наиболее крупных частиц осуществляется в циклонах поз. К7 и очистка от тонкодисперсных частиц пыли в рукавном фильтре поз. Ф9.

Отработанный сушильный агент с =70±10єС и запылённостью 12-50 г/нмі под разряжением 200±50 Па поступает на очистку в батарейный циклон. Очищенный в батарейном циклоне воздух до концентрации 12-17г/нмі t=68±8єС в количестве (16±4)х10і нмі/час под разряжением 1500±500Па засасывается вентилятором поз. В35 и подаётся под давлением 4500±500 Па на очистку в рукавный фильтр.

Соляная пыль выводится из батарейных циклонов с помощью течек, оснащенных мигалками (шлюзовыми затворами), и подается в емкость поз. Е17, куда поступает оборотная вода. Образующаяся засоленная вода направляется в приямок, находящийся на рассолопромысле. Мелкодисперсная пыль, уловленная в рукавном фильтре, подается на ленточный конвейер поз. ПТ25, откуда поступает в емкость размыва оката.

Окончательно очищенный от наиболее мелких частиц соляной пыли отработанный сушильный агент с температурой 110єС подается в воздухоподогреватель поз. Т1, где нагревается до температуры 300єС и возвращается в сушилку "КС".

Технологическая схема производства хлорида натрия представлена в приложении С.



4. Расчет материальных и тепловых балансов отделения

Влажная соль после центрифугирования поступает на сушку, где ее влагосодержание снижается до пределов, предусмотренных ГОСТом.

Количество соли, поступающей на сушку, и ее параметры, согласно [9], составляют:

1. Количество соли, поступающей на сушку =47,77 т/час;

2. Количество испаряемой влаги =1,34 т/час;

3. Начальная влажность соли

4. Конечная влажность соли

5. Температура соли, поступающей на сушку ;

6. Коэффициент неравномерности подачи материала ;

7. Температура соли на выходе из сушилки ;

8. Температура горячего воздуха, подаваемого в аппарат "КС" ;

9. Температура воздуха, удаляемого из аппарата "КС" .

10. Температура сухой соли перед отправкой на затаривание .

Топливо: высокосернистый мазут с низшей рабочей теплотой сгорания .

4.1 Материальный баланс

С целью утилизации тепла горячей соли и снижения необходимой мощности сушильного аппарата "КС", часть сырой соли направляют в аппарат охлаждения без предварительной сушки, по так называемой схеме смешения. Таким образом, в аппарат охлаждения подается смесь сухой горячей соли и сырой исходной соли в заданном соотношении, которое определяется коэффициентом смешения.



где - общее количество поступающей соли;

- количество соли, направляемой в сушильный аппарат "КС".

Принимаем коэффициент смешения =0,25.

Кроме того, при выборе производительности аппаратов учитывается неравномерность их загрузки, определяемая коэффициентом неравномерности, .

Соответственно, материальный баланс аппаратов для сушки и охлаждения определяется следующим образом.

Расчетная производительность установки по исходному материалу:

=1,1547,77=55 т/час.

Поступает сырой соли в сушильные аппараты "КС":

т/час.

Испаряется влаги в сушильных аппаратах:

т/час.

Уносится из аппаратов уходящими газами в систему очистки (коэффициент уноса- 12%):

т/час.

Выводится из сушильных аппаратов сухой горячей соли:

т/час.

Поступает в аппарат для охлаждения:



т/час.

Испаряется влаги в аппаратах для охлаждения:

т/час.

Выходит готового продукта из аппаратов для охлаждения:

т/час.

Рассчитанные данные по материальному балансу сведены в таблицу 5.1.

Таблица 4.1 - Материальный баланс отделения сушки

Приход	Расход
Наименование статьи	т/час	Наименование статьи	т/час
Сырая соль	41,2	Влага	1,15
Соль на охлаждение	48,95	Соль с уходящими газами	4,9
		Сухая горячая соль	35,15
		Влага в аппаратах охлаждения	0,39
		Готовый продукт	48,56
Итого:	90,15	Итого:	90,15

4.2 Тепловой баланс сушки соли

Потребное количество тепла для нагрева поступающей на сушку соли кг/час от начальной температуры , до конечной составляет:

кДж/час,



где =0,8799 кДж/кгград-теплоемкость сухой соли.

Потребное количество тепла для испарения влаги:

где кДж/кг-теплосодержание водяного пара при Р=1 атм и

167,6 кДж/кг-теплосодержание влаги при температуре .

Необходимое количество тепла для сушки в аппаратах "КП":

где - тепловой КПД аппарата "КС".

Потребное количество воздуха для аппарата "КС":

где -температура горячего воздуха, подаваемого в аппарат "КС";

-температура воздуха, удаляемого из аппарата "КС";

кДж/нм³град и кДж/нм³град - теплоемкость воздуха при 300? и 110? соответственно.

Объем уходящих газов из аппарата "КС":

Удельный вес уходящих газов:



Потери воздуха от утечек через неплотности принимаем 4%.

4.3 Тепловой баланс охлаждения соли

Количество горячей соли, поступающей на охлаждение т/час.

Количество сырой соли, поступающей по схеме смешения:

.

Количество избыточной влаги, вносимой в аппарат "КС" охлаждения с сырой солью .

Количество воздуха, подаваемое в аппарат на 1кг вносимой в него влаги, принимаем 34 нм³/кг, а на все количество внесенной влаги с сырой солью:

нм3/час.

Количество уходящих газов из аппарата:



4.4 Тепловой баланс смешения

Температура соли после охлаждения в аппарате.

Приход тепла:

1.с сухой солью:

.

2.с сырой солью

.

3.с воздухом

.

Расход тепла:

1.с полученным готовым продуктом

.

2.с испаренной влагой

,

где =2610,37 кДж/кг - теплосодержание водяного пара при .

3. с уходящим воздухом

13200



4.5 Тепловой баланс воздухоподогревателей

Температура воздуха (сушильного агента), поступающего на нагрев . Температура воздуха после нагрева .

Потери тепла в воздухоподогревателе принимаем 4%, соответственно, его КПД .

Потери воздуха от утечек через неплотности принимаем 5%.

При приведенных выше условиях расчетное количество воздуха, которое необходимо подать в воздухоподогреватель, составит:

.

Количество тепла, которое необходимо отнять в воздухоподогревателе от топочных дымовых газов для нагрева указанного количества воздуха при пуске установки:

Количество тепла, которое необходимо отнять в воздухоподогревателе от топочных дымовых газов для нагрева указанного количества воздуха при постоянном режиме работы:



4.6 Определение расхода топлива

Дымовые газы на входе в воздухоподогреватель имеют следующие параметры (отнесенные к 1кг топлива):

.

Параметры газов на выходе из воздухоподогревателя:

Количество тепла, затрачиваемое на сжигание топлива:

,

где =2744,45 кДж/кг- теплосодержание теоретического объема продуктов горения 1кг топлива при 180?;

- теплосодержание 1нм3 воздуха при 180?.

Расход топлива на подогрев воздуха при пуске установки составляет:

Расход топлива на подогрев воздуха при непрерывной работе установки составляет:

Рассчитанные данные по тепловому балансу сведены в таблицу 5.2.



Таблица 4.2 - Тепловой баланс стадии сушки

Приход	Расход
Наименование статьи	кДж/час	Наименование статьи	кДж/час
С сухой солью	3402133,35	С полученным готовым продуктом	2136400
С сырой солью	529920	С испаренной влагой	1018044
С воздухом	259380	С уходящим воздухом	871200
		Потери(4%)	165789,35
Итого:	4191433,35	Итого:	4191433,35



Заключение

В курсовом проекте рассмотрен процесс производства вакуум-выварочной поваренной соли. Проанализировав информацию, представленную в разделе аналитический обзор литературных и патентных данных, можно сделать выводы, что схема действующая на ОАО на данный момент времени является не вполне приемлемой, т.к. современный уровень развития производства дает возможность заменить действующее оборудование на оборудование с большей производительностью. Это позволит рационализировать производство, снизить затраты энергии, и, следовательно поспособствует уменьшению себестоимости выпускаемой продукции, что в свою очередь приведет к расширению рынков сбыта.

На основании модернизированной мною схемы представлены расчеты технологических балансов, описание технологической схемы. Все представленные данные свидетельствую о необходимости реконструкции действующего производства.

Размещено на Allbest.ru

...