intTypePromotion=1

Đồ án tốt nghiệp: Tính toán và thiết kế hệ thống máy sấy thùng quay của Công ty Supe phốt phát và hoá chất Lâm Thao

Chia sẻ: Nguyễn Thành Chung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:60

0
275
lượt xem
75
download

Đồ án tốt nghiệp: Tính toán và thiết kế hệ thống máy sấy thùng quay của Công ty Supe phốt phát và hoá chất Lâm Thao

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hiện tại, nói chung trong công nghệ hóa chất luôn đòi hỏi phải hoàn thiện, cải tiến các thiết bị hóa chất đặc biệt là các thiết bị cần thiết như kỹ thuật sấy. Xuất phát từ thực tế đó mà "Đồ án tốt nghiệp: Tính toán và thiết kế hệ thống máy sấy thùng quay của Công ty Supe phốt phát và hóa chất Lâm Thao" đã được thực hiện.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp: Tính toán và thiết kế hệ thống máy sấy thùng quay của Công ty Supe phốt phát và hoá chất Lâm Thao

  1. Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp khác, ngành công nghệ hóa chất đóng vai trò ngày càng quan trọng trên thế giới. Ứng dụng của ngành công nghệ hóa chất trong công nghiệp và trong đời sống là rất rộng lớn. Đối với một nƣớc công nghiệp nhƣ nƣớc ta thì kỹ thuật sấy rất cần thiết cho việc sản xuất. Chất lƣợng sản phẩm sau khi sấy đóng vai trò quan trọng trong việc hoàn thiện và nâng cao chất lƣợng sản phẩm. Chính vì thế, việc tính toán thiết kế hệ thống sấy phù hợp với yêu cầu sản xuất trong thực tiễn là rất cần thiết. Trong hiện tại, có rất nhiều phƣơng pháp sấy hiện đại và có hiệu quả cao. Tuy nhiên, với việc sấy apatít thì sấy thùng quay là hợp lý hơn cả. Hệ thống sấy thùng quay rất phổ biến trong công nghệ hóa chất do có nhiều ƣu điểm và khá gọn nhẹ, dễ tự động hóa. Hiện tại, nói chung trong công nghệ hóa chất luôn đòi hỏi phải hoàn thiện, cải tiến các thiết bị hóa chất đặc biệt là các thiết bị cần thiết nhƣ kỹ thuật sấy. Vì vậy, sự tìm hiểu nghiên cứu về kỹ thuật và thiết bị sấy là rất cần thiết. Đó cũng là mục đích cơ bản của đồ án này. Lê Việt Đức 1 Lớp QTTB K-45
  2. Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội PHẦN I : TỔNG QUAN CHƢƠNG I . ĐẠI CƢƠNG VỀ QUÁ TRÌNH SẤY. Quá trình sấy là quá trình làm khô các vật thể, vật liệu, sản phẩm… bằng cách làm bay hơi nƣớc trong các vật thể cần sấy. Nhƣ vậy, muốn sấy khô một vật thể ta phải tiến hành các biện pháp kỹ thuật sau : - Gia nhiệt cho vật thể để đƣa nhiệt độ của nó lên đến nhiệt độ bão hòa ứng với áp suất hơi nƣớc trên bề mặt vật. - Cấp nhiệt để làm bay hơi ẩm trong vật thể. - Vận chuyển ẩm đã thoát ra khỏi vật thể. Có nhiều cách gia nhiệt cho vật thể và cũng có nhiều cách vận chuyển ẩm từ bề mặt vật thể ra môi trƣờng. Tƣơng ứng với chúng, ta có các phƣơng pháp sấy khác nhau. Qua đó ta cần xét các quá trình xảy ra cụ thể trong khi một quá trình sấy cụ thể là thực hiện : quá trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy, quá trình truyền ẩm từ vật liệu sấy đến môi trƣờng, quá trình truyền ẩm từ trong vật sấy đến bề mặt vật thể. Các quá trình truyền nhiệt, truyền chất trên xảy ra đồng thời và có ảnh hƣởng lẫn nhau. Để khống chế và điều khiển quá trình sấy theo hƣớng có lợi nhất cho ngƣời sử dụng thì cần nghiên cứu các quá trình truyền chất và truyền nhiệt nói trên. I. LÝ THUYẾT VỀ SẤY. I.1. Các dạng ẩm trong vật liệu sấy: Khi nghiên cứu về quá trình sấy một vấn đề quan trọng là phải xác định đƣợc các dạng tồn tại; hình thức giữa ẩm và vật khô. Vật ẩm thƣờng tập hợp của ba pha : rắn, lỏng, hơi. Các vật rắn đem sấy thƣờng là các vật xốp mao dẫn hoặc là keo xốp mao dẫn. Trong các mao dẫn có chứa ẩm lỏng cùng với hỗn hợp hơi – khí có thể rất lớn nhƣng tỷ lệ khối lƣợng của nó so với phần rắn và phầm ẩm lỏng là nhỏ, có thể bỏ qua. Do vậy, trong kỹ thuật sấy thƣờng coi vật ẩm chỉ gồm phần rắn khô và phần ẩm lỏng. Lê Việt Đức 2 Lớp QTTB K-45
  3. Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Diễn biến quá trình sấy các vật ẩm sẽ bị chi phối bởi các dạng liên kết ẩm trong vật. Có nhiều cách phân loại các dạng liên kết ẩm trong đó các phân loại của Robinde đƣợc sử dụng rộng rãi vì nó nêu đƣợc bản chất hình thành các dạng liên kết ẩm khác nhau. Theo cách này các dạng liên kết ẩm đƣợc chia làm 3 nhóm chính là : liên kết hóa học, liên kết hóa lý và liên kết cơ lý. I.1.1. Liên kết hóa học : Liên kết hóa học gữa ẩm và vật khô rất bền vững, trong đó các phân tử nƣớc đã trở thành một bộ phận trong thành phầm hóa học của phân tử vật ẩm. Loại này chỉ có thể tách ra khi có phản ứng hóa học và thƣờng phải nung vật đến nhiệt độ cao. Sau khi tách ẩm thì tính chất lý hóa của vật thay đổi. I.1.2. Liên kết hóa lý : Gồm 2 loại là : - Liên kết hấp phụ : Ẩm đƣợc giữ lại trên bề mặt và trong mao quản của vật liệu nhờ lực hấp phụ Van dec van và lực mao quản. - Liên kết thẩm thấu : Là liên kết giữa nƣớc với vật rắn khi có sự chênh lệch nồng độ giữa các chất hòa tan trong và ngoài vật, tức là có sự chênh lệch áp suất hơi nƣớc. I.1.3. Liên kết cơ lý : Đây là dạng liên kết giữa nƣớc và vật liệu đƣợc tạo thành do sức căng bề mặt của nƣớc trong các mao quản hay bề mặt ngoài của vật. Liên kết cơ lý bao gồm : - Liên kết cấu trúc : Là liên kết giữa nƣớc và vật liệu hình thành trong quá trình hình thành vật. Ví dụ : nƣớc trong các tế bào động vật, do vật đông đặc khi nó chứa sẵn nƣớc. Để tách nƣớc trong trƣờng hợp liên kết cấu trúc ta có thể làm nƣớc bay hơi, nén ép vật hay phá vỡ cấu trúc của vật. Sau khi tách nƣớc vật bị biến dạng có thể làm thay đổi tính chất của vật. Lê Việt Đức 3 Lớp QTTB K-45
  4. Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội - Liên kết mao dẫn : Nhiều vật ẩm có cấu trúc mao quản nhƣ : gỗ, vải…trong vật thể này có vô số mao quản. Các vật thể này khi để trong nƣớc, nƣớc sẽ theo mao quản xâm nhập vào vật thể. Khi vật thể này để trong không khí ẩm thì hơi nƣớc sẽ ngƣng tụ trên bề mặt mao quản là theo các mao quản xâm nhập vào vật thể. Trong trƣờng hợp này muốn tách ẩm ta cần đẩy ẩm ra bằng áp suất lớn hơn áp suất mao dẫn. Vật sau khi tách ẩm nói chung vẫn giữ đƣợc kích thƣớc, hình dạng và tính chất. - Liên kết dính ƣớt : Là liên kết do nƣớc bám vào bề mặt vật. Ẩm liên kết dính ƣớt dễ tách khỏi vật bằng cách bay hơi hay bằng cách cơ học nhƣ lau, thấm, thổi… I.2. Phân loại vật liệu ẩm : Theo Lƣ cốp, vật ẩm đƣợc chia thành ba loại : vật xốp mao dẫn, vật keo, vật keo xốp mao dẫn. Sự phân loại này chỉ có ý nghĩa tƣơng đối vì các vật sấy rất đa dạng, nhiều loại. Tuy nhiên sự phân loại này có ý nghĩa rất lớn khi khảo sát quá trình sấy và chỉnh lý các kết quả nghiên cứu để áp dụng cho những vật liệu và nhóm vật liệu khác nhau. I.2.1. Vật xốp mao dẫn : Là những vật mà trong đó ẩm liên kết với vật chủ yếu bằng liên kết mao dẫn. Chúng có khả năng hút mọi chất lỏng dính ƣớt không phụ thuộc vào thành phần chất lỏng. Ví dụ : vật liệu xây dựng, cát, than củi… Trong vật, lực mao dẫn lớn hơn rất nhiều so với trọng lƣợng ẩm chứa trong vật và nó quyết định hoàn toàn sự lan truyền ẩm trong vật. Trong trƣờng hợp trọng lƣợng ẩm cân bằng với lực mao dẫn thì vật đƣợc gọi là vật xốp. Đặc điểm của vật xốp mao dẫn là sau khi sấy xong thì nó trở nên giòn và rất dễ bị vỡ vụn. I.2.2. Vật keo : Vật keo là vật có tính dẻo do có cấu trúc hạt. Trong vật keo, ẩm liên kết ở Lê Việt Đức 4 Lớp QTTB K-45
  5. Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội dạng hấp phụ và thẩm thấu. Các vật keo có đặc điểm chung là khi sấy bị co ngót rất nhiều và vẫn giữ đƣợc tính dẻo. I.2.3. Vật keo mao dẫn : Những vật thể mà trong đó tồn tại ẩm liên kết có trong cả vật keo và vật xốp mao dẫn thì gọi là vật keo xốp mao dẫn. Về cấu trúc các vật này thuộc loại vật xốp mao dẫn nhƣng về bản chất lại là vật keo, có nghĩa là thành mao quản của chúng có tính dẻo, khi hút ẩm các mao quản trƣơng lên còn khi sấy thì co lại. I.3. Các giai đoạn của quá trình sấy. I.3.1. Giai đoạn nâng nhiệt độ vật liệu : Giai đoạn này rất ngắn có thể coi nhƣ không tồn tại, nó tƣơng ứng với việc nâng cao nhiệt độ của vật liệu lên đến nhiệt độ sấy. Nhiệt độ đó không đạt đƣợc ngay lập tức vì rằng lúc đầu vật liệu có nhiệt độ khá thấp so với nhiệt độ của tác nhân sấy và bản thân nó thƣờng là một chất có độ dẫn nhiệt kém. Ở giai đoạn này tốc độ sấy tăng nhanh. I.3.2. Giai đoạn sấy đẳng tốc : Tƣơng ứng với việc bay hơi ẩm trên bề mặt vật liệu. Trong giai đoạn này tốc độ di chuyển ẩm từ trong ra bề mặt vật liệu lớn hơn tốc độ bay hơi từ bề mặt vào môi trƣờng. Nhiệt độ của vật liệu sấy không đổi và đúng bằng nhiệt độ bầu ƣớt của không khí. Trong giai đoạn này tốc độ sấy không thay đổi khi vận tốc tác nhân sấy là không đổi. I.3.3. Giai đoạn sấy giảm tốc : Khi trên bề mặt vật liệu không còn ẩm tự do nữa thì áp suất hơi riêng phần giảm xuống rõ rệt và do vậy tốc độ sấy cũng giảm nhanh chóng. Trong giai đoạn này tốc độ di chuyển ẩm từ bên trong ra bề mặt vật liệu nhỏ hơn tốc độ bay hơi ẩm từ bề mặt vào môi trƣờng. Đôi khi ta còn phải chia giai đoạn này thành 2 giai đoạn khác nhau : Giai đoạn trên bề mặt không còn ẩm tự do nữa song các lớp sâu bên trong vẫn còn và giai đoạn không còn ẩm tự do trên vật liệu. Trong giai đoạn này Lê Việt Đức 5 Lớp QTTB K-45
  6. Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội nhiệt độ vật liệu sấy tăng dần và cuối cùng bằng nhiệt độ tác nhân sấy. Sở dĩ nhƣ vậy là do tốc độ bay hơi giảm xuống kéo theo hiệu ứng làm lạnh giảm. Nếu ta tiếp tục sấy cho đến khi không còn khả năng thoát ẩm trong vật liệu, có nghĩa là vật đạt đƣợc độ ẩm cân bằng thì nhiệt độ của vật liệu sẽ đạt đƣợc nhiệt độ của môi trƣờng xung quanh và do đó có thể vƣợt quá nhiệt độ cho phép của vật liệu. I.4. Các phƣơng pháp tách ẩm : Để tách ẩm trong thực tế có rất nhiều phƣơng pháp : Hong gió tự nhiên, phơi nắng, sấy tiếp xúc, sấy đối lƣu… - Hong gió tự nhiên : Là phƣơng pháp làm khô đơn giản nhất. Phƣơng pháp này thƣờng chỉ dùng cho các hạt nông sản mới thu hoạch có độ ẩm cao, hay hạt bị mƣa và có khối lƣợng không lớn. Do độ ẩm cao nên áp suất hơi trên bề mặt lớn hơn so với trong không khí và do đó có tốc độ bay hơi đáng kể. Trời càng khô ráo, tốc độ bay hơi càng lớn và ngƣợc lại. Vì vậy, trong trƣờng hợp độ ẩm không khí quá lớn, đặc biệt là khi có sƣơng mù hoặc mƣa thì việc hong khô không thực hiện đƣợc. Tốc độ bay hơi tỷ lệ thuận với bề mặt tiếp xúc của hạt với không khí và tốc độ không khí. Vì vậy trong khi phơi phải trải hạt thành lớp càng mỏng càng tốt và ở nơi thoáng gió. - Phơi nắng : Là phƣơng pháp sấy tự nhiên lợi dụng nhiệt độ bức xạ của mặt trời. Đó là phƣơng pháp đơn giản, rẻ tiền nên đƣợc áp dụng rộng rãi trong thực tế. Nguyên lý của quá trình bốc hơi nƣớc từ vật liệu vào không khí là do vật hấp thụ ánh nắng mặt trời làm tăng nhiệt độ của hạt và áp suất hơi trên bề mặt hạt. Tốc độ bay hơi phụ thuộc vào bề mặt chiếu sáng và bay hơi của hạt, hệ số hấp thụ bức xạ của hạt …Ngoài ra, nó còn phụ thuộc vào tốc độ khô và tốc độ chuyển động của không khí. Phơi nắng có nhƣợc điểm là bị động, phụ thuộc vào thời tiết, lao động nặng nhọc, sân phơi chiếm diện tích lớn. Lê Việt Đức 6 Lớp QTTB K-45
  7. Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội - Sấy tiếp xúc : Là phƣơng pháp sấy dựa trên nguyên tắc tăng nhiệt độ của hạt bằng phƣơng pháp truyền nhiệt độ trực tiếp từ thành thiết bị đến hạt. Do đó làm tăng áp suất hơi trên bề mặt hạt dẫn đến làm nƣớc trong hạt bốc hơi vào không khí. Tốc độ bay hơi nƣớc của hạt phụ thuộc vào tốc độ truyền nhiệt độ từ thành thiết bị đến hạt. Thông thƣờng, do hệ số truyền nhiệt quá bé nên phải tăng nhiệt độ đốt nóng thiết bị dẫn tới vừa tốn kém nhiên liệu vừa mau hỏng thiết bị, mặt khác sẽ gây ra quá nhiệt ở một số bộ phận hạt. Ƣu điểm của phƣơng pháp này là đơn giản, tốc độ sấy nhanh, có thể đạt đƣợc độ ẩm của hạt khá thấp. Tuy nhiên, phƣơng pháp này chỉ thích hợp để sấy nhanh một lƣợng hạt không lớn, không cần chế độ nhiệt độ nghiêm ngặt. - Sấy đối lƣu : Là phƣơng pháp sấy dùng không khí nóng hoặc hỗn hợp không khí với khói lò để đốt nóng và làm bay hơi ẩm trong hạt đồng thời chuyển ẩm ra ngoài. I.5. Phân loại thiết bị sấy : I.5.1. Sấy tĩnh : Sấy tĩnh có đặc điểm là lớp hạt nằm yên, quá trình sấy có thể chia ra làm 2 loại : sấy nhiệt độ thấp và sấy nhiệt độ cao. - Sấy nhiệt độ thấp : Dùng tác nhân là khí trời không gia nhiệt hoặc gia nhiệt ít tức là có độ chêch lệch nhiệt độ t  60C. - Sấy nhiệt độ cao : Tác nhân sấy đƣợc gia nhiệt, nhiệt độ không khí sấy từ 400C trở lên. Sấy ở nhiệt độ thấp thƣờng có bề dày hạt từ 1  4m. Lớp hạt trong khi sấy sẽ phân chia thành từng vùng : vùng đã sấy, vùng đang sấy và vùng chƣa sấy. Khi vùng đã sấy lên đến lớp mặt trên thì quá trình sấy hoàn thành. Sấy tĩnh ở nhiệt độ cao làm lớp tiếp xúc đầu tiên với không khí nóng sẽ khô trƣớc và chịu nhiệt lâu nên dễ hƣ hỏng, do đó tùy vật liệu mà chọn nhiệt độ Lê Việt Đức 7 Lớp QTTB K-45
  8. Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội sấy cho phù hợp. Chiều dài lớp hạt từ 20  40 cm đôi khi có thể lên tới 60  100cm nhƣng phải có lƣu lƣợng gió và nhiệt độ phù hợp. Ƣu điểm của máy sấy tĩnh là chi phí đầu tƣ thấp, cấu tạo đơn giản. Nhƣợc điểm là độ ẩm của hạt không đều và tốn nhân công cho việc nạp và tháo liệu. Để khắc phục nhƣợc điểm của máy sấy tĩnh ngƣời ta đƣa ra loại máy sấy tĩnh có đảo trộn. Loại máy này làm việc theo nguyên lý sấy tĩnh nhƣng có đảo hạt nên độ khô của hạt đồng đều hơn. I.5.2. Sấy động : Đặc trƣng cơ bản của sấy động là vật liệu sấy chuyển động trong quá trình sấy. Phƣơng pháp này hiện nay đang rất phổ biến do có ƣu điểm và tốc độ sấy nhanh, năng suất lớn, chất lƣợng hạt đồng đều, khả năng tự động hóa cao. Tuy nhiên vốn đầu tƣ là khá lớn. Lê Việt Đức 8 Lớp QTTB K-45
  9. Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội CHƢƠNG II . GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY SUPE PHỐT PHÁT VÀ HÓA CHẤT LÂM THAO Vào mùa hè cách đây hơn 40 năm (5/1959) Nhà máy supe phốt phát và hóa chất Lâm Thao đã chính thức đƣợc khởi công xây dựng (Nay là Công ty supe phốt phát và hóa chất Lâm Thao). Đây là một trong những đứa con đầu lòng của ngành hóa chất Việt Nam. Sau hơn 3 năm lao động khẩn trƣơng của hơn 500 bộ đội chuyển ngành từ các chiến trƣờng Điện Biên, Khu 5, cùng hàng ngàn thanh niên xung phong, học sinh, sinh viên tham gia mở công trƣờng, san lấp đồi, xây nền móng nhà xƣởng, lắp đặt thiết bị dƣới sự hƣớng dẫn của chuyên gia nƣớc bạn. Hơn 80 công trình lớn nhỏ đã mọc lên trên khoảng đất rộng hơn 7,3 ha. Món quà tặng quý giá của Đảng cộng sản, Chính phủ và nhân dân Liên Xô đã đi vào sản xuất ngày 24/6/1962. Dù còn bỡ ngỡ trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật, cán bộ công nhân (phần lớn là bộ đội chuyển ngành) đã ra sức nâng cao nghiệp vụ chuyên môn thực hiện nghiêm ngặt chế độ công nghệ, giữ nghiêm kỷ luật lao động, quản lý tốt và vận hành ổn định một cơ sở sản xuất lớn với các dây chuyền sản xuất chủ yếu trang bị cơ khí hóa và một phần tự động hóa nên chỉ 1 năm sau đã đƣa nhà máy đạt công suất 4 vạn tấn axit sunfuric/năm và 10 vạn tấn supe lân/năm. Nguồn phân lân của nhà máy đã tạo điều kiện nâng cao năng suất lúa của đồng ruộng Việt Nam. Năm 1964, do có nhiều sáng kiến cải tiến đƣợc áp dụng vào sản xuất sản lƣợng supe lân đƣợc nâng lên 135.000 tấn/năm. Coi khoa học kỹ thuật là động lực chính để nâng cao năng suất lao động. Cán bộ công nhân của nhà máy đã không ngừng học hỏi, trau dồi kiến thức khoa học áp dụng vào sản xuất. Phong trào cải tiến sáng kiến đã trở thành truyền thống cao đẹp mà các thế hệ cán bộ công nhân từ lớp này đến lớp khác tiếp tục duy trì. Qua 3 lần cải tạo và mở rộng, đến nay Công ty đã có khả năng sản xuất 570.000 tấn supe lân/năm và vƣơn tới 600.000 supe lân/năm với trên 6 vạn tấn phân hỗn hợp NPK/năm các loại khác nhau cung cấp cho đồng ruộng Lê Việt Đức 9 Lớp QTTB K-45
  10. Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội góp phần đƣa đất nƣớc từ chỗ thiếu lƣơng thực trở thành một nƣớc sản xuất gạo đứng hàng thứ 2 trên thế giới nâng tổng sản lƣợng lƣơng thực của nƣớc ta đạt 31 triệu tấn lƣơng thực quy thóc. Bằng nguồn vốn tự bổ sung khai khác các tiềm năng của công ty, sử dụng nguyên liệu trong nƣớc Công ty đã tự nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và lắp đặt thiết bị đƣa vào sản xuất ở quy mô công nghiệp. Chín mặt hàng mới và 20 mặt hàng hóa chất các loại đã cung cấp trong nƣớc và xuất khẩu. Các mặt hàng này đã đƣợc Hội chợ triển lãm kinh tế kỹ thuật Việt Nam cấp 4 huy chƣơng vàng, 10 huy chƣơng bạc. Tổng cục đo lƣờng tiêu chuẩn cấp cho 2 sản phẩm chính (phân supe phốt phát, axit sunfuric) dấu chất lƣợng cấp 1. Đặc biệt gần đây Công ty là một trong hai đơn vị đầu tiên của ngành hóa chất đƣợc Bộ khoa học và công nghệ môi trƣờng tặng giải bạc chất lƣợng Việt Nam năm 1996; Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn trao giải Bông lúa vàng tại Hội chợ triển lãm nông lâm nghiệp quốc tế năm 1996 tại Cần Thơ. Trong chiến tranh chống Mỹ công ty đã có nhiều ngƣời con lên đƣờng nhập ngũ bảo vệ tổ quốc tham gia chiến đấu ở các chiến trƣờng. Trong số họ có những ngƣời đã hy sinh tuổi thanh xuân của mình cho sự nghiệp giải phóng dân tộc. Những ngƣời trở về tiếp tục sản xuất và không ngừng phát huy truyền thống vẻ vang tiếp bƣớc cha anh đi trƣớc. Hơn 40 năm hoạt động Công ty đã phấn đấu tiếp tục để nâng cao năng lực sản xuất, phát triển các mặt nhằm duy trì và nâng cao chất lƣợng sản phẩm bằng cách đầu tƣ và đổi mới công nghệ, thiết bị; giảm chi phí sản xuất; giảm giá thành sản phẩm thích ứng với thị hiếu khách hàng. Đặc biệt, trong cơ chế thị trƣờng Công ty đã vƣợt qua những thử thách gay go tìm ra những biện pháp huy động vốn, sắp xếp lại tổ chức, khai thác tiềm năng, làm tốt công tác tiếp thị, mở rộng thị trƣờng tiêu thụ sản phẩm và từ đó không ngừng đẩy mạnh sản xuất. Lê Việt Đức 10 Lớp QTTB K-45
  11. Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Sau khi đi vào sản xuất công ty đã hoạt động khá ổn định, khắc phục đƣợc một số sự cố ban đầu khi mới chạy xƣởng nhƣ : nhập nguyên liệu lƣu huỳnh có chất lƣợng tốt hơn, cải tạo kho chứa lƣu huỳnh kín, giữ lƣu huỳnh có độ ẩm thấp, chống bụi supe và bụi xỉ của Xí nghiệp supe II. Lắp quạt trung áp BMN 15 thay cho quạt BД 12 có lƣu lƣợng và áp suất lớn hơn chống đƣợc hiện tƣợng bít tắc ống cán nồi hơi, giảm trở lực của lò đốt… Thành tích tốt đẹp đã đạt đƣợc của công ty nói chung và các xí nghiệp, phân xƣởng thành viên nói riêng là sự chỉ đạo đúng đắn của Đảng bộ, ban lãnh đạo công ty và khối đoàn kết đồng tâm đồng lòng của toàn thể cán bộ công nhân trong công ty. Với những nhiệm vụ còn nặng nề để hòa nhập cùng đất nƣớc đi lên trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Công ty supe phốt phát và hóa chất lâm thao quyết tâm phấn đấu đạt đƣợc những mục tiêu đã xác định luôn luôn xứng đáng với danh hiệu:”Đơn vị anh hùng lao động”, mà nhà nƣớc trao tặng. Lê Việt Đức 11 Lớp QTTB K-45
  12. Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội CHƢƠNG III. ĐẶC TÍNH CỦA SUPE PHỐT PHÁT ĐƠN. I. CÔNG THỨC HÓA HỌC CỦA CÁC THÀNH PHẦN TRONG SUPE PHỐT PHÁT ĐƠN. Sụpe phốt phát đơn là 1 hỗn hợp gồm: Các muối của axít octopotparic một lƣợng của axít octo potporic tự do và apatít chƣa phân hủy. Công thức hóa học của các thành phần trong supe phốt phát nhƣ sau: Ca(H2PO4)2H2O: mô nô can xi phốt phát. H3PO4: axít phốt phoríc tự do. FePO4.2H2O: Phốt phát sắt III. AlPO4.2H2O: Phốt phát nhôm. CaHPO4: Đi canxi phốt phát. Ca5(PO4)3F: Apatít chƣa phân hủy. CaSO4: Sun phát canxi II. TÍNH CHẤT HÓA HỌC CƠ BẢN CỦA SUPE PHỐT PHÁT: Supe phốt phát là 1 loại bột tơi xốp có màu xám sẫm hoặc xám nhạt, trọng lƣợng riêng đổ đống từ 1,1  1,5T/m2. Hàm lƣợng của các hợp chất phốt phát chứa trong supe phốt phát đƣợc tính ra phần trăm anhyđrit phốt phoric tức là phần trăm P2O5. Phần P2O5 trong supe phốt phát ở dạng hòa tan trong nƣớc (P2O5 hòa tan trong nƣớc) gồm có mô nô phốt phát canxi và axít phốt phoric tự do. Các phốt phát sắt, phốt phát nhôm đi canxi phốt phát không hòa tan trong nƣớc mà hòa tan 1 phần hoặc hoàn toàn trong dung dịch xitrat amon, cây cối cũng có thể hấp thụ đƣợc nhƣng chậm gọi là P2O5 hòa trong xi trat. Chất lƣợng của supe phốt phát đƣợc đánh giá theo hàm lƣợng P2O5 hữu hiệu (dạng P2O5 mà cây cối có thể hấp thu đƣợc) là tổng các dạng P2O5 hòa tan trong nƣớc và P2O5 hòa tan trong xi trat, ngoài ra trong supe phốt Lê Việt Đức 12 Lớp QTTB K-45
  13. Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội phát chứa 1 phần P2O5 không hòa tan trong xi trat nằm trong lƣợng apatít chƣa đƣợc phân hủy. Tổng các dạng P2O5 hữu hiệu và P2O5 không hòa tan trong xi trat hợp thành P2O5 chung. Tỷ lệ phần trăm của P2O5 hữu hiệu đối với P2O5 chung hiển thị mức độ phân hủy apatit bởi axit sun phuric gọi là hệ số phân hủy (K)… III. ứng dụng của supe phốt phát đơn: Supe phốt phát đơn đƣợc sử dụng chính để làm phân bón có chứa phốt phát Phốt pho chứa trong supe phốt phát ở thể dinh dƣỡng làm tăng lƣợng bột ở các loại cây có củ, có hạt, tăng lƣợng đƣờng ở các loại cây có quả, làm cho cây cứng cáp, chống đƣợc sâu bệnh. Nói chung là làm cho cây trồng phát triển khỏe mạnh, cho năng suất thu hoạch cao đối với các cây công nghiệp và nông nghiệp. Ngoài ra supe phốt phát đơn còn dùng để sản suất các loại phân bón hỗn hợp PK hoặc NPK, dùng sản xuất chất khoáng bổ sung thức ăn cho gia súc. IV. Tiêu chuẩn nhà nƣớc về pupe phốt phát đơn. Supe phốt phát đơn sản xuất tại công ty supe phốt phát Lâm Thao bằng apatít Lào Cai theo tiêu chuẩn nhà nƣớc số TCVN 14440-87 phải đạt các tiêu chuẩn kỹ thuật sau: Hàm lƣợng P2O5 hữu hiệu không nhỏ hơn 16,5%. Hàm lƣợng P2O5 tự do không lớn hơn 4%. Hàm lƣợng ẩm không lớn hơn 13%. Supe phốt phát phải tơi xốp màu xám sáng, không bị vón cục, không nhão bết. Lê Việt Đức 13 Lớp QTTB K-45
  14. Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội CHƢƠNG IV: DÂY TRUYỀN CÔNG NGHỆ. I. NGUYÊN LIỆU: Nguyên liệu để điều chế phốt phát là bột apatít và axít sun furíc, nguyên liệu để trung hòa cũng là bột apatít. Apatít là 1 loại quặng gồm các muối của axít phốt phoríc chủ yếu là Floapatít và các tạp chất khác. Quặng có màu nâu sẫm hoăc màu nâu vàng, không hòa tan trong nƣớc nhƣng hòa tan trong các axít vô cơ, trọng lƣợng từ 1,5  2,2 T/m3. Nhiệt độ nóng chảy 15500c- 14700c. Công thức hóa học của các thành phần chính trong apatít: Ca5(PO4)3F: Flo apatít. NaF(SiO3) Nê Eghesin. (Na2K)AlSiO4. nSiO2: Nê fêlin. CaTiSiO5: Sfen. (Ca, Mg)CO3: Đô lomit m Fe2O4 nFeTiO3 TiO2: Titan manhêtít. Apatít Lào Cai đƣa vào sản xuất ở công ty là loại apatít nguyên khai chƣa làm giàu, không đồng nhất về kích thƣớc lẫn phẩm chất, thƣờng chiếm từ 81  90% Flo apatít và phân bổ không đều. Các tạp chất nhiều và không ổn định độ ẩm cũng cao thấp thƣờng. Quặng apatít Lào Cai có đặc điểm xốp khi sấy hơi nƣớc dễ thoát, độ cứng nhỏ dễ nghiền, bột apatít nghiền mịn có tính trôi lớn. II. CƠ SỞ HÓA LÝ CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT SUPE PHỐT PHÁT : Quá trình hóa học trong sản xuất supe phốt phát đƣợc đặc trƣng bằng phƣơng trình tổng: Lê Việt Đức 14 Lớp QTTB K-45
  15. Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội 2Ca5(PO4)3F + 7H2SO4 + 5H2O = 3Ca(H2PO4)2H2O + 7CaSO4 + 2HF Thực chất phản ứng này tiến hành theo 2 giai đoạn. Đầu tiên khi trộn quặng apatít với axít sunfuríc thì phản ứng xảy ra trên bề mặt hạt quặng và tạo thành H3PO4 tự do: 1 Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + 2,5H2O = 3H3PO4 + 5 H2SO4. H2O + HF. 2 Phản ứng này xảy ra khi trộn quặng với axít sunfuric và kết thúc sau 20 phút trong phòng hóa thành. Khi sấy 5CaSO4.0,5H2O tách ra và chuyển thành CaSO4 khan tùy thuộc vào nhiệt độ và thành phần pha lỏng. Trong thời gian ủ ở phòng hóa thành giai đoạn I hầu nhƣ kết thúc và giai đoạn 2 bắt đầu, đây là giai đoạn phản ứng chậm giữa axít phốtphoric mới sinh ra với apatít còn dƣ lại sau phản ứng I. Ca5(PO4)3F + 7H3PO4 + 5H2O = 5Ca(H2PO4)2 H2O + HF. Ca(H2PO4)2 tạo thành ban đầu còn nằm trong dung dịch rồi dần trở thành quá bão hòa và bắt đầu kết tinh. Trong giai đoạn thứ nhất, tùy vào mức độ phân hủy quặng apatít (khoảng 70%) và tùy theo sự kết tinh của CaSO4 mà khối phản ứng dần bị đặc lại. Nhƣ vậy việc đặc quánh lại xảy ra trƣớc lúc tiêu hao hết H2SO4 , nghĩa là trong giai đoạn I khối supe đã đóng rắn mà giai đoạn 2 chƣa bắt đầu . Nếu còn H2SO4 sẽ có phản ứng: Ca(H2PO4)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H3PO4. Do vậy hai giai đoạn phản ứng là nối tiếp nhau. Giai đoạn 2 của quá trình đƣợc bắt đầu trong thời kỳ ủ supe trong phòng hóa thành và kết thúc sau 6 đến 30 ngày tùy thuộc vào nguyên liệu. Thời kỳ ủ là thời kỳ tái phân hủy apatít, vì nhiệt độ trong phòng hóa thành cao, dung dịch H3PO4 bị bão hòa bởi Ca(H2PO4)2 H2O và quá trình phân giải xem nhƣ bị ngừng lại. Trong đó mức phân giải của apatít mới chỉ đạt 85%. Tiếp tục phân giải tới 94  96% thì cần làm lạnh supe đến 40  500c. Lê Việt Đức 15 Lớp QTTB K-45
  16. Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Khi sấy Ca(H2PO4)2 sẽ kết tinh thành pha rắn. Độ trung hòa lỏng Z sẽ giảm. P2 O5 [Ca( H 2 PO4 ) 2 ] Z= P2 O5 5 H 3PO4  P2 O5[Ca( H 2 PO4 ) 2 ] Khi đó hoạt độ của dung dịch sẽ tăng lên, kết quả là phản ứng phân giải sẽ tiếp tục xảy ra mặc dù hạ thấp nhiệt phản ứng Khi mức phân giải của supe trong kho đạt 94  96% thì lƣợng H2PO4 tự do còn khoảng 5,5  8%.P2O5. Sự tồn tại của H3PO4 làm cho sản phẩm có tính hút ẩm và dễ bị thủy phân. Ca(H2PO4)2 + H2O = CaHPO4 + H3PO4. Lƣợng H3PO4 sinh ra lại càng tăng tính hút ẩm, làm sản phẩm càng trở nên ẩm ƣớt, vón cục khó khăn cho quá trình vận chuyển, bảo quản. Do đó trƣớc khi xuất kho cần phải trung hòa P2O5 tự do xuống còn 1  3%. Các chất trung hòa có thể dùng là: đá vôi, bột xƣơng cá… III. DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT: Quặng apatít khai thác từ Lào Cai có kích thƣớc quặng từ 20  200mm và có độ ẩm 8  14% đƣợc gầu múc đƣa qua sàng xuống bunke chứa quặng (9) rồi rơi vào thùng sấy thùng quay (12). Than từ kho đƣợc cầu trục múc lên bunhe xuống băng tải cao su (8) và đƣa vào lò đốt than (1). Than cháy đƣợc nhờ quạt thổi không khí (2) thổi khí từ dƣới lên. Khói lò đi từ lò đốt vào sấy thùng quay và sấy apatít kho đến 1,5  2,5% . Ra khỏi thùng quay, quặng đi vào máy búa (4), ra khỏi máy búa thì kích thƣớc quặng  20mm rơi xuống băng tải (5) và đi lên bunhe chứa. Khí và bụi ra khỏi thung sấy đƣợc quạt hút (6), hút qua xyclon(13) để lắng bụi, khí sau xyclon mang theo bột có độ mịn cao tiếp tục đƣợc sục qua thiết bị lọc bụi ƣớt (14) qua tháp tách giọt (15) và đƣợc phóng không lên trời theo ống khí thải, còn bụi lắng đƣợc thải ra ao lắng để thu hồi lại cho sản xuất. Lê Việt Đức 16 Lớp QTTB K-45
  17. Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Từ bunhe quặng đƣa qua cung cấp đĩa , qua ống dẫn và máy nghiền bi (7) rồi đi qua bộ phận phân li cơ học (17) nhờ quạt hút (21). Những hạt quặng có kích thƣớc nhỏ hơn 0,16mm vào xyclon (18) có đƣờng kín 1,6 (m), còn những hạt  0,16 mm thì quay lại máy nghiền nhờ ống hồi lƣu ở cuối. Khí và bụi mịn đi qua cụm xyclon tô hợp (20), tại đây bột tiếp tục đƣợc lắng lại hầu hết. Lƣợng quặng lắng ở xyclon đơn và xyclon tổ hợp nhờ vít gạt bột đƣa xuống băng tải (19) và đƣa sang bộ phận điều chế. Khí sau khi qua quạt đƣợc hồi lƣu lại 1/3 lƣợng khí bổ xung cho máy nghiền. Còn 2/3 lƣợng khí đi qua thiết bị lọc ƣớt, qua tháp tách giọt và phóng không ra ngoài. Băng tải (19) đƣa quặng có độ ẩm 1,5  2,5% và d  0,16mm lên bunhe và đi vào thùng trộn (). Axít 76% từ thùng chứa đƣợc đƣa lên thùng cao vị(23) nhờ bơm còn nƣớc đƣợc đƣa lên thùng cao vị (24). Axít 76% và nƣớc đƣợc pha loãng hạ nồng độ axít xuống còn 68% và đi vào thùng trộn (25). Trong thùng trộn xảy ra phản ứng. 5 1 Ca5F(PO4)3 + 5 H2SO4 + H2O = 5 CaSO4. H2O = 5 CaSO4. 2 2 1 H2O + HF + 3 H3PO4 (1). 2 Apatít và axít đƣợc trộn đều với nhau nhờ 4 cách khuấy thời gian lƣu là 3  5 phút và đƣợc đƣa vào phòng hóa thành (27) . Tại đây phản ứng (1) diễn ra trong vòng 20 phút cho tới khi hết axít H2SO4 thì xảy ra phản ứng : Ca5F(PO4)3 + 7 H3PO4 + 5 H2O = Ca(H2PO4)2 + H2O + HF(2). Trong phòng hóa thành (27) khối supe nhanh chóng đƣợc kết tinh và đƣa ra ngoài nhờ hệ thống cắt quay ngƣợc chiều với phòng hóa thành. Supe tƣơi rơi xuống băng tải (45) qua hệ thống đánh tung (46) và vào kho ủ (47). Tại đây supe đƣợc ủ trong 21 ngày đêm và đảo trộn định kỳ 3 lần nhờ cầu trục và đƣợc trung hòa bằng bột apatít để giảm P2O5 tự do trong supe Lê Việt Đức 17 Lớp QTTB K-45
  18. Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội xuống còn  4%. Khí sinh ra trong phòng hóa thành sẽ phản ứng với SO2 có trong quặng tạo ra SiF4. 4HF + SiO2 = SiF4 + 2H2O. SiF4 đƣợc đi qua 2 tháp hấp thụ (29) nhờ quạt hút (34) rồi qua tháp hấp thụ rỗng (30) để hấp thụ triệt để lƣợng khí Flo còn lại trƣớc khi phóng không lên trời. Phản ứng hấp phụ: 3SiF4 + 2H2O = 2H2SiF6 + SiO2. Axít H2SiF6 từ tháp có nồng độ 8  12% đƣợc bơm sang thùng chứa (35) và bơm lên cao vị (32). Nƣớc muối từ thùng (41) đƣợc bơm lên thùng cao vị (37) và muối + axít đi vào thùng phản ứng (36). Tại đó có phản ứng: Na2SiF6 + 2NaCl = Na2SiF6 + 2HCl. Na2SiF6 sinh ra ở dạng huyền phù, sau đó dung dịch đƣợc đƣa xuống máy li tâm đứng (38). ở đây Na2SiF6 đƣợc tách ra và đi xuống băng tải (39) vào bunhe và đƣa vào ống sấy qua vít xoắn , ống sấy đƣợc cung cấp khí nóng nhờ lò đốt (43), sử dụng dầu FO, nhiệt độ lò là 1300c, trƣớc khi vào ống sấy thì nó đƣợc trộn với 1 luồng không khí để giảm nhiệt độ xuống còn 200  250c. Các hạt Na2SiF6 sau khi sấy đi vào xyclon chùm, lắng xuống đáy và đem đóng bao. Còn khí sấy ra khỏi xyclon có nhiệt độ từ 110  1200c thì đem xử lý và phóng không. Nhƣ vậy kết thúc toàn bộ dây chuyền thì thu đƣợc sản phẩm chính là supe lân và sản phẩm phụ là thuốc trừ sâu Na2SiF6. IV. CHỌN THIẾT BỊ ĐỂ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ: Ta thấy đƣợc trong quá trình sản xuất supe phốt phát thì độ ẩm của quặng Apatít là khá quan trọng. Do vậy ta chọn thiết bị để tính toán và thiết kế là hệ thống máy sấy thùng quay. Lê Việt Đức 18 Lớp QTTB K-45
  19. Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH CÓ TRONG DÂY TRUYỀN CHƢƠNG I: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH I.Tính cân bằng vật liệu máy sấy. I.1. Phƣơng trình cân bằng vật liệu. G1+ G2= W (kg/s) [V-187] Trong đó: G1: Khối lƣợng vật liệu đi vào máy (kg/s) G2: Khối lƣợng vật liệu ra khỏi máy (kg/s) W: Lƣợng ẩm tách ra khỏi vật liệu (kg/s) Theo lƣợng vật liệu khô tuyệt đối: 100  W1 100  W2 GK= G1. = G2. . (kg/s) [V-187] 100 100 100  W2  G1= G2. (kg/s) W1 100  W2 G2= G1. (kg/s) W1 Trong đó: W1, W2: Độ ẩm ban đầu, ban cuối của vật liệu (%) Ta có: G1= 10000 (kg/h) = 2,78(kg/s) W1= 14% khối lƣợng chung Lê Việt Đức 19 Lớp QTTB K-45
  20. Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội W2= 1,5% khối lƣợng chung. 100  W1 (100  14) G2= G1. = 2,78 . = 2,43 (kg/s) =8748(kg/h) 100  W2 (100  1,5) W= G1- G2= 10000 - 8748 = 1252 (kg/h) II. Các kích thước cơ bản của thùng quay: W Theo A = (kg ẩm /m3h). [II – 207] V W V= (m3) A V: Thể tích thùng (m3) A: Cƣờng độ bốc hơi ẩm. A phụ thuộc rất nhiều yếu tố (độ ẩm, nhiệt độ vật liệu sấy, thiết bị sấy...). Đối với máy sấy thùng quay, sấy apatít ta chọn A = 50 (hg ẩm/m3h) W 1252 V=A= = = 25,04(m3) V 50 Quan hệ giữa chiều dài là đƣờng kính thùng: L L = 3,5...7. chọn = 4 ta có: D D  V= ( .D2). L = .D3= 25,04 4 D  2 (m) L = 8 (m) Vậy thùng sấy có chiều dài L = 8(m) và đƣờng kính D = 2(m). III. Tính thời gian sấy: G1 .T Vt = [VI –1]  x .  x .Vt . = G1 : thời gian sấy (phút) Vt: thể tích thùng (m3) x: khối lƣợng riêng xốp của vật liệu(kg/m3) Lê Việt Đức 20 Lớp QTTB K-45
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2