Расчет технологических показателей процесса сушки в производстве хлорида калия в условиях ООО "Еврохим – УКК"

Диаметр отверстия для выхода воздуха из аппарата, d=1250мм

Аппарат установлен на опорах стойках

Максимальное разрежение в аппарате Р=13 кПа

Обоснование расчетных параметров.

Расчетная температура.

За расчетную температуру стенки принимаем максимальную рабочую температуру увеличенную на 50С, так как идет непосредственный обогрев горячими газами t=120+50=170°C

Расчетное давление.

Наружное давление равно разрежению Р=13 кПа

Допускаемое напряжение

Выбор [у] производим при расчетной температуре, т.е. [у]160=143 МПа

Коэффициент прочности сварного шва, ц

Сварные швы получены при сварке листов в стык в ручную с одной стороны, при этих условиях ц=0,9

Прибавка к расчетной толщине, с

с=с1+с2+с3, (2.51)

с1=ск+сэ=хк·ф+сэ, (2.52)

где сэ - прибавка на эрозию, сэ=1мм (для данного аппарата необходимо учитывать эрозионный процесс потому, что в аппарате в процессе сушки сушильным агентом из слоя продукта уносятся мелкие частички последнего. Эти частички имеют кристаллическую структуру и воздействуют на корпус аппарата как абразив)

с=0,1·10+1+0+1+0=3мм

2.4 Подбор вспомогательного оборудования

3. Контроль и автоматизация производства

Большое внимание в промышленности обращается на механизацию и автоматизацию.

Автоматизация, улучшает показатели производства: улучшение качества, снижение себестоимости продукции, увеличение количества, повышение производительности. Приобретение автоустройств способствует безаварийной работе исключая несчастные случаи, предупреждает о загрязнении воздуха и отходами в водоёмы. Система автоматического контроля - система, состоящая из различных устройств, которые выполняют функции измерения. С помощью авторегулирования можно предотвратить аварийные ситуации, например, при колебании температуры, давление может отклониться, отклонения могут привести к некачественному продукту и аварии.

Автоприборы должны устанавливаться по месту, их сигналы от первичных и вторичных приборов поступают на микропроцессор, который данные выводит на монитор.

Приборы для контроля и регулирования подачи калия хлористого даны в таблице 3.1

4. Охрана окружающей среды

Охрана окружающей среды на предприятии - это деятельность, направленная на обеспечение контроля сохранения экологичности, минимизацию вредных воздействий на атмосферу, сокращение рисков экологической катастрофы.

При получении хлористого калия из сильвинита флотационным методом отходами производства являются галитовые отвалы, глинисто-солевые шламы и пылегазовые выбросы. Указанные отходы являются источником загрязнения окружающей природной среды и наносят существенный ущерб народному хозяйству.

При переработке сильвинитовых руд на каждую, тонну хлористого калия получают 3 ? 4 т галитовых отходов (отвалов). Основным компонентом галитового отвала является хлористый натрий. Кроме того, галитовые отходы содержат небольшое количество хлористого калия, хлористого магния, сульфата кальция, брома, нерастворимого остатка и некоторые другие компоненты. В галитовых отвалах, получаемых при переработке сильвинитов флотационным методом, содержится незначительное количество адсорбированных флотореагентов. Средний состав галитовых отвалов при переработке сильвинитовых руд флотационным методом: 89 ? 90% NaCl; 4,4 ? 5,0% КСl; 0,1% MgCl2; 1,1% CaSO4; 4,4 ? 4,8% н. о.

В настоящее время основное количество галитовых отходов складируется на поверхности земли в солеотвалы, которые занимают большие площади ценных пахотных земель.

Галитовые отвалы являются постоянным источником засоления почв и подземных вод в районах их расположения. Рассолы с содержанием солей до 300 г/л образуются за счет растворения солеотвалов атмосферными осадками, конденсационной влаги, отжатия свежих галитовых отходов, имеющих начальную влажность 10 ? 12%, которая при складировании понижается до 5 ? 8%.

Образующиеся рассолы проникают в подземные воды и, достигнув водоупора, распространяются в горизонтальном направлении до выхода подземных вод на поверхность.

Добыча калийных руд ведется в основном путем сплошной выемки продуктивных пластов камерным методом. При этом в горную массу, помимо сильвинита верхнего и нижнего, слоев, попадают промежуточные прослои каменной соли и глины, что приводит к разубоживанию товарной руды и снижению в ней содержания хлористого калия до 25%, а иногда и ниже. Большая часть руды (75%), добываемой таким методом, состоит из пустой породы, и, являясь отходом производства, идет в отвал.

Захоронение галитовых отходов. При современных масштабах производства хлористого калия из сильвинита количество получаемых ежегодно галитовых отходов составляет десятки миллионов тонн. Эти отходы лишь частично могут быть переработаны на содопродукты и поваренную техническую соль. Значительная часть их не находит сбыта и подлежит захоронению. Одним из способов захоронения галитовых отходов является закладка их в выработанное шахтное пространство.

Внедрение гидравлической закладки выработанного пространства в шахтах отходами обогатительных фабрик существенно снизит количество твердых отходов, складируемых ныне на поверхности.

Такие меры ликвидации отходов калийной промышленности удовлетворяют современным требованиям по охране природы.

В целях охраны окружающей среды и сохранения земельных угодий разработан способ высотного складирования галитовых отходов. При трехъярусном складировании отходов в солеотвалы высотой 100 м отчуждаемые площади земель сокращаются в 3 ? 3,5 раза, в такой же мере снижается образование рассолов от выпадения атмосферных осадков.

Эти мероприятия снижают количество образующихся рассолов, а также устраняют процессы диффузии и фильтрации солевых растворов в почву.

Производство поваренной соли из галитовых отходов. Наиболее перспективным и экономически целесообразным направлением использования галитовых отходов является производство поваренной соли.

Хлористый натрий, или поваренная соль, ? важнейшее химическое сырье, применяется также в качестве приправы к пище, как консервирующее средство, для кормления скота. Так, средняя годовая норма потребления соли в пищу на одного человека составляет 8 ? 8,5 кг, а общее потребление, включая промышленное, достигает в некоторых странах 75 кг/год.

Техническая соль должна содержать не менее 93% NaCl (в пересчете на сухое вещество). Содержание примесей устанавливается в зависимости от назначения соли.

Переработка галитовых отвалов в различные сорта поваренной соли должна заключаться в удалении из них примесей, в том числе хлористого калия, нерастворимого остатка и токсически действующих веществ.

Для получения пищевой и кормовой поваренной соли галитовые отвалы флотационного обогащения сильвинитовых руд, кроме отмывки от КС1, необходимо подвергнуть дополнительной очистке от примесей жирных аминов. Очистка может быть осуществлена несколькими методами, в том числе: противоточной промывкой обесшламленного отвала насыщенным раствором хлористого натрия в турбулентном потоке; прогревом технической соли до 450°С; плавлением отвала при 900°С с выделением средней осветленной зоны расплава, свободной от нерастворимого остатка и жирных аминов.

ЗАХОРОНЕНИЕ ИЗБЫТОЧНЫХ РАССОЛОВ

Промышленные стоки калийных предприятий состоят из высокоминерализованных рассолов, образующихся при отжиме свежескладированных галитовых отходов, растворения солеотвалов атмосферными осадками и конденсационной влагой. Для предотвращения растекания образующихся насыщенных рассолов (минерализация ? 300?350 г/л) вокруг солеотвалов сооружают ограждающую дамбу, а рассолы собирают в специальные рассолосборные канавы. Высота дамбы от 1,5 до 4,0 м.

Объем промышленных стоков калийных предприятий, не имеющих современных экономически оправданных методов очистки, ежегодно составляет несколько миллионов кубических метров. В настоящее время наиболее экономичным способом ликвидации промышленных стоков калийных предприятий является метод подземного сброса, который решает проблему охраны природы. Сброс стоков калийной промышленности подземным способом ведется в ГДР, ФРГ. Осуществляют сброс минерализованных сточных вод через скважины глубиной до 2000 м в поглощающие горизонты.

ГЛИНИСТЫЕ ШЛАМЫ

Многотоннажными отходами калийного производства являются глинисто-солевые шламы, которые образуются при обогащении сильвинитовых руд. Удельный выход глинисто-солевых шламов на 1 т готовой продукции составляет 0,6 м3, в том числе твердой ? 0,32 т. Шламы, получаемые при флотационном методе переработки сильвинитовых руд, представляют собой 69?82%-ную суспензию н.о. в рассолах, имеющих минерализацию 200 г/л. Отношение Ж : Т в шламовой пульпе составляет 1,7?2,5. Нерастворимая часть шлама представлена алюмосиликатами, карбонатами и сульфатами. Кроме того, в состав шламов могут входить компоненты солевого шлама ? тонкодисперсные кристаллические КС1 и NaCl. Жидкая фаза шлама представляет собой маточный рассол, содержащий 10?11% КС1 и 20?22% NaCl, остальное ? вода и некоторые примеси. Жидкая фаза трудно отделяется от твердой, так как глинистые шламы тонкодисперсны (класс ?20 мкм составляет 70%, удельная поверхность ? более 15 м2/г) и удерживают влагу капиллярными силами.

Шламохранилища ? дорогостоящие сооружения, строительство и эксплуатация которых связаны с большими капитальными затратами. Они занимают значительные площади пахотных земель, требуют создания солезащитных экранов для предотвращения засоления почв и проникновения рассолов в подземные воды. В целях экономии площади они должны быть вырыты на большую глубину (20?40 м) и окружены насыпью (дамбой). Шламохранилища требуют постоянного наблюдения.

В местах, где находятся шламохранилища, происходит заболачивание и засоление почв. Таким образом, наряду с галитовыми солеотвалами калийных производств шламохранилища следует рассматривать как крупный источник загрязнения окружающей среды.

ля предотвращения фильтрации рассолов из шламохранилищ в почву по всему их ложу и откосам ограждающих дамб укладывают полиэтиленовые экраны.

Наиболее радикальным решением проблемы защиты окружающей среды от шламовых отходов была бы ликвидация шламохранилищ. Однако эта задача трудноразрешима. Закладка глинистого шлама в выработанные пространства шахты невозможна из-за наличия в шламах трудноотделяемой жидкой фазы.

Ликвидировать шламохранилища можно, если направлять в солеотвал совместно глинистые и солевые отходы. Необходимым условием для совместного складирования отходов является обезвоживание глинисто-солевых шламов (получение транспортабельных осадков). Глинисто-солевой шлам с указанной влажностью можно складировать совместно с галитовым отходом в солеотвал или подавать вместе с галитом в шахту на закладку отработанных камер.

ПЫЛЕГАЗОВЫЕ ВЫБРОСЫ

Пылегазовые отходы калийного производства состоят из выбросов дымовых газов сушильных отделений, вредными компонентами которых является пыль концентратов (КС1), хлористый водород, пары флотореагентов и антислеживателей (главным образом аминов). Вынос из сушильных агрегатов концентрата хлористого калия приводит к потере ценного продукта и засолению окружающей местности. Для улавливания КС1 и НС1- на стадии мокрой очистки дымовых газов применяют высокоэффективные аппараты ? скрубберы Вентури низкого давления. Для их орошения используют производственные рассолы с высокой степенью минерализации. Коэффициент полезного действия скрубберов по пылеулавливанию около 97?98%, а по хлористому водороду ? 97%. Остаточное содержание пыли и НС1 в поступающих в атмосферу очищенных выбросах при высоте дымовых труб 100 м обеспечивает надежное соблюдение предельно допустимых концентраций по указанным ингредиентам в приземном слое атмосферы и предотвращение засоления почв района пылевыми выбросами сушильных агрегатов.

5. Основные правила безопасной эксплуатации производства

5.1 Техника безопасности и охрана труда

а) Работай только в спецодежде, спецобуви и, если это необходимо с применением средств индивидуальной защиты;

б) Все работники отделения сушки при посещении и во время работы в производственных помещениях, зданиях и сооружениях, а также на строительных монтажных работах должны носить защитные каски;

в) Не берись самовольно за работу, на которую ты не поставлен администрацией, без разрешения мастера или руководителя службы, участка;

г) Не включай, не подходи, не прикасайся к работающему оборудованию, на котором работать тебе не поручено;

д) Не приступай и не начинай работу, по которой ты не проинструктирован;

е) Во время работы не допускай лихачества, о всех неисправностях и замеченных нарушениях по технике безопасности поставь в известность руководителя работ;

ж) Запрещается находиться или производить работы на рабочих местах, состояние, которых представляет опасность для людей. Опасные рабочие места должны быть ограждены, вывешены соответствующие знаки, плакаты;

з) Все обслуживающие площадки, переходные мостики и лестницы должны быть прочными, устойчивыми, иметь перила или ограждения высотой, не менее 1 м и отбортовку понизу не менее 0,15 м;

и) Все монтажные проёмы, приямки, зумпфы, колодцы, канавы и т.д., расположенные на производственной территории должны быть закрыты сверху или иметь ограждения высотой не менее 1 м и отбортовку понизу не менее 0,15 м;

к) Запрещается самовольно выключать вентиляционные установки так как это может привести к увеличению вредных веществ в производственных помещениях;

л) К обслуживанию и ремонту электрооборудования, электроустановок допускаются только лица, прошедшие обучение и сдавшие экзамен на соответствующую группу электробезопасности;

м) Работа на неисправном оборудовании не обеспечивающим безопасных условий труда запрещается;

н) Перед пуском оборудования в работу рабочий должен убедиться в отсутствии посторонних лиц в зоне работы оборудования и дать предупредительный сигнал. При подаче сигнала об остановки или непонятном сигнале действующие механизмы и оборудование должны быть немедленно выключены. Перед пуском оборудования необходимо также убедиться в наличии ограждений и в исправности блокировок от их снятия.

о) При пуске конвейеров необходимо обеспечить полную безопасность обслуживающего персонала. Перед пуском в работу конвейеров, подаётся звуковой сигнал продолжительностью 10 секунд. После чего - выдержка времени (пауза) не менее 30 сек., а затем перед пуском подаётся второй звуковой сигнал с дублирующим световым в течении 30 секунд, и конвейер включается в работу. Запуск оборудования и механизмов должен быть сблокирован с устройством, обеспечивающим вышеуказанную предпусковую сигнализацию. Переход через конвейер осуществляется только по переходным мостикам.

5.2 Противопожарные мероприятия

С целью предупреждения возникновения и распространения пожаров в сушильном отделении предусматривается использование различных несгораемых материалов, материалов с огнестойким покрытием, применения эффективных способов и средств тушения пожаров.

В случаи возникновении пожара или аварии, для безопасной эксплуатации находящихся в здании людей, предусмотрены эвакуационные:

а) из помещений первого этажа непосредственно наружу;

б) из расположенных на любом этаже, кроме первого, в проход, ведущий на лестничную клетку, имеющую выход непосредственно наружу;

Потоки людей во всех случаях должны иметь прямое направление без пересечения встречного движения. Выходы должны удовлетворять безопасной и организованной эвакуации людей по своему конструктивному исполнению.

На сушке предусматривается система производственно-противопожарного водоснабжения, предназначенных для забора и транспортирования воды. Для забора воды установлены пожарные гидранты на расстоянии 5 м от стен здания.

Все работники сушки должны допускаться к работе только после прохождения противопожарного инструктажа. Ответственность за обеспечение пожарной безопасности возлагается на начальника отделения.

В помещениях и сооружениях, при одновременном нахождении более 10 человек, должны быть вывешены планы эвакуации людей в случаях пожаров, а также установлена система сигнализации и оповещения людей о пожаре.

Заключение

Был произведен расчет технологических показателей процесса сушки в производстве хлорида калия в условиях ООО «Еврохим - УКК»»

Список источников

1. И. И. Поникаров, С. И. Поникаров, С. В. Рачковский - Расчеты машин и аппаратов химических производств и нефтегазопереработки (примеры и задачи): Учебное пособие. - М.: Альфа - М, 2008. - 720 с.: ил.

2. Основные процессы и аппараты химической технологии: Псобие по по пректированию/ Г. С. Борисов, В. П. Брыков, Ю. И. Дытнерский и др. Под ред. Ю. И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. И дополн. М.: Химия, 1991. - 496 с.

3. Институт химии и инженерной экологии Кафедра «Рациональное природопользование и ресурсосбережение» 18.03.02 «Энергоресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии» бакалаврская работа на тему: Совершенствование производства слабой азотной кислоты на ОАО «Куйбышевазот».

4. А. Н. Плановский, В. М. Рамм, С. З. Каган - Процессы и аппараты химической технологии. М., Издательство «Химия» 1967. - 848 с.

5. М.А. Куликов - Технология производств неорганических веществ. Учебное пособие.

6. ГОСТ 14249-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Дата введения 1990-01-01. Разработан и внесен Министерством химического и нефтяного машиностроения. Утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 18.05.89 N 1264. - 53 с.

7. А. А. Лащинский - конструирование сварных химических аппаратов. Справочник. - Л.: Машиностроение. Ленингр. Отд-ние, 1981. - 382 c., ил.

8. К. Ф. Павлов, П. Г. Романков, А. А. Носков - Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Изд. 8-е, пер. и доп. Л., «Химия», 1976. - 552 с.

9. М. Н. Кувшинский, А. П. Соболева - Курсовое проектирование по предмету «Процессы и аппараты химической промышленности». 1980. - 222 с.

10. И. Л. Иоффе - Проектирование процессов и аппаратов химической технологии.: Учебник для техникумов. - Л., Химия, 1991. - 352 с., ил.

11. Калий хлористый [Электронный ресурс] URL: https://www.pesticidy.ru/active_compound/potassium_chloride#:~:text=Хлористый%20калий%20-%20основное%20калийное,легких%20почвах%20-%20под%20культивацию

12. Учебно-методическое пособие по курсовому и дипломному проектированию для студентов по направлениям подготовки бакалавров

13. Технология получения хлорида калия. [Электронный ресурс] URL: https://proiz-teh.ru/pu-chlorid-kalija.html

(Дата обращения: 25.10.2022)

14. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: Справочник

15. Расход теплоты на удаление влаги в процессах сушки [Электронный ресурс] URL: https://teploobmennye-apparaty.ru/raschet-potrebnostei-teploty/raskhod-teploty-udalenie-vlagi-protsessakh-sushki