Tính toán và thiết kế hệ thống máy sấy thùng quay của công ty supe phốt phát và hoá chất lâm thao

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