Thiết kế phân xưởng sản xuất supe đơn với năng suất 300.000 tấnnăm.

1. Đầu đề thiết kế Thiết kế phân xưởng sản xuất supe đơn với năng suất 300.000 tấnnăm. 2. Số liệu ban đầu Thành phần của quặng apatit (quặng nguyên khai tính theo thành phần quặng khô) Thành phần P2O5 CaO F Al2O3 Fe2O3 CO2 MgO SiO2 H2O Tổng Khối lượng 33,4 48,5 2,6 1,2 1,5 3,5 2,1 3,7 3,5 100 Thành phần của quặng apatit (quặng tuyển ẩm) Thành phần P2O5 CaO F Al2O3 Fe2O3 CO2 MgO SiO2 H2O Tổng Khối lượng 32,2 40,3 3,1 1,3 0,9 1,1 1,6 2,5 16,8 100

Đồ án tốt nghiệp : Th.s Quách Thị Phượng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCHGVHD KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC - o0o Đề tài : Thiết kế phân xưởng sản xuất supe đơn với suất 300.000 tấn/năm Cán hướng dẫn Sinh viên: Đỗ Quang Huy Số hiệu sinh viên: 20103158 Lớp: KTHH5 Th.S Quách Thị Phượng Khóa: 55 HÀ NỘI - 20… Hà Nội, tháng 3/2008 SVTH : Đỗ Quang Huy Đồ án tốt nghiệp GVHD : Th.s Quách Thị Phượng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CÁC CHẤT VÔ CƠ _o0o _ NHIỆM VU THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Đỗ Quang Huy MSSV : 20103158 Lớp: Công nghệ vô - Khóa: 55 Đầu đề thiết kế Thiết kế phân xưởng sản xuất supe đơn với suất 300.000 tấn/năm Số liệu ban đầu Thành phần của quặng apatit (quặng nguyên khai - tính theo thành phần quặng khô) Thành phần P2O5 CaO F Al2O3 Fe2O3 CO2 MgO SiO2 H2O Tổng Khối lượng 33,4 48,5 2,6 1,2 1,5 3,5 2,1 3,7 3,5 100 Thành phần của quặng apatit (quặng tuyển ẩm) Thành phần P2O5 CaO F Al2O3 Fe2O3 CO2 MgO SiO2 H2O Tổng Khối lượng 32,2 40,3 3,1 1,3 0,9 1,1 1,6 2,5 16,8 100 Nội dung tính toán thuyết minh - Giới thiệu về sản phẩm, nguyên liệu sản xuất - Cơ sở hóa lý trình sản xuất supe đơn - Chọn biện luận dây chuyền, thiết bị - Tính kỹ thuật: SVTH : Đỗ Quang Huy Đồ án tốt nghiệp GVHD : Th.s Quách Thị Phượng + Tính cân bằng chất cân bằng nhiệt toàn phân xưởng + Tính kích thước chủ yếu của thiết bị chính + Tính chọn thiết bị phu Yêu cầu bản ve - Bản vẽ dây chuyền sản xuất supe đơn (A0) - Bản vẽ chi tiết phòng hóa thành (A0) - Bản vẽ chi tiết máy nghiền bi (A0) Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: Ngày hoàn thành: Trưởng môn Giáo viên hướng dẫn PGS.TS La Thế Vinh Quách Thị Phượng SVTH : Đỗ Quang Huy Đồ án tốt nghiệp GVHD : Th.s Quách Thị Phượng MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI NÓI ĐẦU PHẦN A - TỔNG QUAN 2 LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT SUPE ĐƠN .8 2.1.2 Sản xuất superphotphat đơn 10 2.1.3 Các thao tác bổ sung làm tăng chất lượng superphotphat 13 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng .13 2.2.1 Lượng axit sunfuric lý thuyết đặc thù phản ứng phân hủy .13 2.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ axít sunfuric: 16 2.2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ axít: 16 2.2.4 Ảnh hưởng của độ mịn bột quặng apatit: 16 2.2.5 Phản ứng của tạp chất quặng: 16 2.2.6 Cường độ khuấy trộn: 17 2.2.7 Thời gian lưu của bùn thiết bị hỗn hợp: 17 3- CHỌN VÀ BIỆN LUẬN DÂY CHUYỀN, THIẾT BỊ .18 3.1- Chọn thiết bị 18 3.2- Thuyết minh dây chuyền 23 SVTH : Đỗ Quang Huy Đồ án tốt nghiệp GVHD : Th.s Quách Thị Phượng LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình của thầy cô, gia đình bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.s Quách Thị Phượng , giảng viên Bộ môn Công nghệ hợp chất vô - trường ĐHBK Hà Nội người tận tình hướng dẫn, bảo em suốt trình làm khoá luận Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trường ĐHBK Hà Nội nói chung, thầy cô Bộ môn Công nghệ hợp chất vô nói riêng dạy dỗ cho em kiến thức về môn đại cương môn chuyên ngành, giúp em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình học tập Sau cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô Bộ môn Công nghệ hợp chất vô thật dồi sức khỏe, niềm tin để tiếp tuc thực sứ mệnh cao đẹp của mình truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Sinh viên thực Đỗ Quang Huy SVTH : Đỗ Quang Huy Đồ án tốt nghiệp GVHD : Th.s Quách Thị Phượng LỜI NÓI ĐẦU Phân hóa học hay phân vô hóa chất chứa chất dinh dưỡng thiết yếu cho bón vào nhằm tăng suất, có loại phân bón hóa học chính: phân đạm, phân lân, phân kali, phân phức hợp, phân hỗn hợp phân vi lượng Phân bón đối với ngành nông nghiệp nước ta rất quan trọng Các công ty phân bón nước ta chưa đáp ứng nhu cầu phân bón cho trồng, hàm lượng chất dinh dưỡng đất ngày nghèo nàn, nên cần phải cung cấp lượng lớn phân bón cho đất giúp trồng phát triển cho suất cao Trong loại phân bón thì Supe phốt phát có vị trí quan trọng Nó thuộc loại phân lân, bổ xung P2O5 cho đất trồng để nâng cao xuất chất lượng nông sản Supe có hai loại supe đơn supe kép, đó supe đơn có thành phần chính mônô canxiphốtphát Ca(H2PO4)2.H2O canxisunphát Việc sản xuất supe đơn phù hợp với điều kiện công nghiệp trình độ sản xuất ở nước ta Trong supe đơn có thành phần canxisunphat vừa làm giảm chất lượng của phân bón vừa gây cằn cho đất vì vậy nó thành phần không có ích supe đơn Ở nước ta có hai công ty lớn sản xuất supe đơn ở Lâm Thao Long Thành không đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng nước Trong bản đồ án em giao nhiệm vu “thiết kế dây chuyền sản xuất supe phốt phát đơn suất 300000 tấn/ năm “ đề tài rất hay hữu ích Sau thời gian nỗ lực tìm hiểu nghiên cứu, với giúp đỡ của thầy cô bạn giúp em hoàn thành bản đồ án Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy cô giáo môn Đặc biệt thầy giáo hướng dẫn của Th.S Quách Thị Phượng dành nhiều thời gian giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án Do thời gian có hạn, nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót Em mong muốn nhận ý kiến giúp đỡ của thầy cô, ý kiến đóng góp của bạn Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, tháng năm 2015 Sinh viên Đỗ Quang Huy SVTH : Đỗ Quang Huy Page Đồ án tốt nghiệp GVHD : Th.s Quách Thị Phượng PHẦN A - TỔNG QUAN GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU BAN ĐẦU VÀ SẢN PHẨM THU ĐƯỢC 1.1 Thành phần nguyên liệu sản xuất supe đơn Nguyên liệu để sản xuất supe đơn gồm có quặng chứa phốtpho axít sunfuric Quặng chứa phốt bao gồm loại: apatit, phốt phát thiên nhiên; Ở nước ta để sản xuất supe đơn quặng dùng chủ yếu apatit 1.1.1 Apatit Người ta gọi apatit khoáng có thành phần chủ yếu floapatit, biểu thị bởi công thức chung Ca10R2(PO4)6 hoặc rút gọn Ca5R(PO4)3 R F, Cl, OH hoặc CO Phổ biến nhất floapatit Ca 10F2(PO4)6; ít gặp Hyđroxylapatit; rất hiếm Cloapatit, phận canxi thay thế bởi kim loại như: Ba, Sr, Mg, Mn, Fe Tỷ trọng của apatit 3,18 ÷ 3,21 g/ cm3; nhiệt độ nóng chảy 1400 ÷ 15700C; không tan ở nước Ở nước ta mỏ apatit Lào Cai có trữ lượng rất lớn, hàng tỷ tấn, phẩm chất quý, thành phần chủ yếu còn có tạp chất khác Quặng chia làm ba loại: Quặng loại I: Loại quặng giầu gồm phần lớn floapatit, hàm lượng P 2O5 trung bình lớn 30%.Vốn phốtphát trầm tích, bị biến chất nhẹ, tinh thể flo apatít kết tinh ở dạng tinh thể nhỏ, khó nhận (ẩn tinh), với kích thước 0,008 ÷ 0,02 mm Quặng loại II: Quặng loại II có hàm lượng P 2O5 bình quân từ 18 ÷ 26% Trong quặng I lâu trở về Lâm Thao, thường lẫn ít quặng loại II, ở dạng cuc to, rắn Hiện quặng loại II cấp cho sản xuất phân lân nung chảy Quặng loại III: hàm lượng P 2O5 bình quân 12 ÷ 18%, sau tuyển sẽ thu quặng loại có cỡ hạt 0,06mm, hàm ẩm 18% - 22% SVTH : Đỗ Quang Huy Page Đồ án tốt nghiệp GVHD : Th.s Quách Thị Phượng Apatit loại I chiếm 90÷ 98% khoáng floapatit Nhờ đó ngành công nghiệp sản xuất phân lân, supe phốt phát hợp chất phốt của nước ta có nguồn nguyên liệu dồi 1.1.2 Axít sunfuric Axít sunfuric nguyên liệu chính để sản xuất supe phốtphát thường sản xuất trực tiếp axít cung cấp cho sản xuất supe phốtphát Trong hoá học axít sunfuríc xem hợp chất của Anhyđríc sunfuríc với nước, công thức hoá học SO 3.H2O hoặc H2SO4 , khối lượng phân tử : 98,8 (g) Axít thu có nhiều sản phẩm gồm: mono hyđrat, olêum, axít loãng thì có tính ăn mòn mạnh, axít đặc thì có tính thu động Là chất lỏng không màu, sánh, có p = 1,8305 (g/ cm 3), kết tinh ở áp suất thường( 760 mmHg) đến 2920C axít H2SO4 bắt đầu sôi Phân bón hóa học nơi tiêu thu axit Sunfuric nhiều thế giới, vì thế phát triển phân bón đồng nghĩa với gia tăng lượng axit Sunfuric 14-18% axit H 2SO4 dùng cho sản xuất amonisunphat, phần còn lại sản xuất phân bón photphat Việc sử dung axit Sunfuric nảy sinh vấn đề làm cạn kiệt nguồn dự trữ S thế giới nên phát triển sản xuất phân bón sử dung axit khác : HCl, HNO3 Axit Sunfuric 60-70% sử dung sản xuất Superphotphat đơn, hàm lượng chính xác phu thuộc chất lượng photphat tự nhiên công nghệ sản xuất Về hàm lượng tạp chất : điều kiện về hàm lượng tinh chế nghiêm ngặt trước lượng lớn kim loại Al, Fe tạo muối không tan Do vậy có thể sử dung H2SO4 sản xuất từ trình buồng mà không cần tinh chế trước Axit Sunfuric sản xuất theo trình tiếp xúc sử dung rộng rãi hơn, nhiều ưu điểm Tuy nhiên việc sử dung axit theo trình tháp, buồng kinh tế Để tránh chi phí phu cho vận chuyển axit có thể làm tăng phí tổn sản xuất Superphotphat, cần đặt nhà máy sản xuất axit cạnh nhà máy super Cần lưu ý: axit dùng sản xuất super phải khống chế chất bay độc hại Ở nước có nghành công nghiệp hóa học phát triển, người ta sử dung lượng lớn H 2SO4 thải để sản xuất Superphotphat đơn , axit thải giá thành thấp, sử dung chúng kinh tế Một lượng lớn axit thải tạo công nghiệp hữu có từ tổng hợp SVTH : Đỗ Quang Huy Page Đồ án tốt nghiệp GVHD : Th.s Quách Thị Phượng chất tẩy giặt, phẩm nhuộm, thuốc từ công đoạn nitrat hóa, công nghệ cao su tổng hợp từ số nguồn khác có thể sử dung sản xuất superphotphat đơn Muốn có axit nồng độ thích hợp từ axit nồng đồ thấp hơn, có thể trộn với axit nồng độ cao hơn, việc cô đặc axit tốn kém, nảy sinh nhiều vấn đề không kinh tế Vận chuyển bảo quản axit Sunfuric : Các bình chứa bằng thép có thể sử dung để vận chuyển axit nồng độ > 75% Các bình chưa axit nạp tháp qua nút ở phía Để vận chuyển bảo quản axit Sunfuric cần tránh nồng độ có điểm kết tinh cao Khi sử dung axit có nồng độ < 78%, bình chứa phải bọc lót Pb nguyên liệu tương tự Khi vận chuyển axit bằng tàu thủy: bình chứa hình xilanh thẳng đứng Bình chứa từ 1000-4000 tấn, phu thuộc mức độ bảo quản, thông thường sản xuất phân bón cần tạo axit với lượng bảo quản đáp ứng yêu cầu sản xuất từ tới 10 ngày cấp cho bên chu kì 15 ngày Khi pha loãng axit H2SO4 H2SO4 chất lỏng nồng độ 100% có d = 1,8g/cm3, axit H2SO4 khan kết tinh ở 10,45 o C, C = 0,338 kcal/g.độ C pha loãng axit H2SO4 tỏa nhiệt, nhiệt pha loãng 22kcal/mol Q= Trong đó n.17860 n + 1,7983 Q :nhiệt pha loãng kcal/mol H2SO4 n : số mol nước với mol axit nhiệt pha loãng vi phân hiệu số nhiệt pha loãng ở nồng độ đầu nồng độ cuối n 17860 n 17860 Q −Q = − n + 1,7983 n + 1,7983 Nhiệt giải phóng trộn axit có nồng độ khác gọi nhiệt trộn lẫn Qx Qx = Q3.( n1 + n2 ) – Q1 n1 – Q2 n2 Trong đó Q3 nhiệt pha loãng axit sau trộn Q1, Q2 : nhiệt pha loãng axit đem trộn n1, n2 : số mol H2SO4 ở axit sau trộn Để tính toán lượng H2O cần thiết để pha loãng axit hay để thu nồng độ bằng cách trộn axit có nồng độ khác người ta sử dung quy tắc hình chữ nhật SVTH : Đỗ Quang Huy Page Đồ án tốt nghiệp GVHD : Th.s Quách Thị Phượng Đối với axit pha loãng với nước a c c a −c a Đối với pha loãng axit với axit a c–b c b a−c a −b đó c – b axit đậm đặc a – c axit đậm đặc a – b axit đậm đặc a,b % axit ban đầu đem trộn c % axit thu lượng cần đem trộn với axit a – c lượng cần đem trộn với axit c – b Độ dẫn điện của H2SO4 có giá trị cực đại nồng độ 30%, 92%, cực tiểu 84%, 99,7% Độ dẫn điện tăng theo nhiệt độ 1.2 Sản phẩm thu 1.2.1 Supe phốt phát đơn Là phân bón photphat bản cung cấp > 60% thị trường phốt phát thế giới vào năm cuối 1945 ( năm 1975 : 25%, 1988 : 17% ) Sự giảm có nhiều công nghệ sản xuất khác phát triển Hai nhà máy cung cấp lớn nhất TVA, IFDC Năm 1992 chiếm 16% sản lượng phân bón thế giới Là phân bón photphat quan trọng mặc dù vai trò ngày giảm SVTH : Đỗ Quang Huy Page Đồ án tốt nghiệp GVHD : Th.s Quách Thị Phượng Khối lượng khí hỗn hợp tính ở muc (8) Vậy: QK =(20760,45.0,241+2915,35.0,446 +282,37.0,1445+438,21.0,209).85 =547063,75 (Kcal/h) - Tổng nhiệt ΣQR = QTT + Qhh + QK + Qsupe = 119103,82 +1401286,81 +547063,75 + Qsupe = 2067454,38 + Qsupe - Gọi QSupe nhiệt lượng supe tươi mang - Cân bằng nhiệt lượng vào ta được: ΣQV = ΣQR 3970127,47 = 2067454,38 + Qsupe →Qsupe = 1902673,09 (Kcal/h) Nhiệt độ của supe tươi mang là: t= Trong đó: 1902673, 09 = 112,930 C 35322, 61.0, 477 35322, 61 lượng supe tươi khỏi phòng hóa thành C = 0,477 (Kcal/kg độ) nhiệt dung của supe tươi Chất vào Nhiệt lượng % vào Chất (Kcal/h) Nhiệt lượng % (Kcal/h) Apatit ẩm 149327,30 2,34 Nước bốc 1401286,81 35,30 Không khí 130157,24 2,927 Khí 547063,75 13,78 Axit 75% 529982,87 16,96 Nhiệt tổn thất 119103,82 3,00 Nhiệt phân huỷ 3160660,06 77,773 Nhiệt supe 1902673,09 47,92 SVTH : Đỗ Quang Huy mang Page 64 Đồ án tốt nghiệp Σvào GVHD : Th.s Quách Thị Phượng 3970127,47 100 Σra 3970127,47 100 Bảng 16: Cân nhiệt phận hỗn hợp hóa thành: II : TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ 1- Tính chọn thiết bị chính: 1.1 Chọn thùng hỗn hợp: Tại phản ứng phân giải quặng xảy dưới tác dung của H 2SO4 66% bột quặng apatit Mỗi axit H2SO4 75% vào thùng hỗn hợp là: G1 = 18894,22 (kg/h) = 18,894 (Tấn/h) Khối lượng riêng của axit H2SO4 66% 1,6692 (Tấn/m3 ); Y1 = 1,53 Tương ứng với thể tích: V1 = G1 18,894 = = 11,32 (m3 / h) Y 1, 6692 Mỗi bột apatit chuyển vào thùng hỗn hợp là: G2 = 21068,49 (kg/h) = 21,068 (Tấn/giờ) ứng với thể tích: SVTH : Đỗ Quang Huy Page 65 Đồ án tốt nghiệp GVHD : Th.s Quách Thị Phượng V2 = G2 21, 068 = = 14, 05 (m /h) Y2 1,5 Tổng thể tích nguyên liệu vào: V = V1 + V2 = 11,32 + 14,05 = 25,37 (m3/h) Lượng bùn lưu lại thùng hỗn hợp từ 2÷ phút sau đó vào phòng hoá thành, lấy thời gian lưu lại T = phút sau đó vào phòng hoá thành Thể tích bùn thùng là: V '= 25,37.3 = 1, 27 ( m3) 60 Thể tích thiết bị: VTb = V ' 1, 27 = = 1,95 ( m3) Φ 0, 65 Trong đó: Φ = 0,65 hệ số đầy dựa vào kinh nghiệm sản xuất thiết kế thùng hình tru tương ứng với cánh khuấy, thể tích phần tru là: V= 1,95 = 0, 49(m3 ) Chọn chiều cao thùng (m) Đường kính phần tru là: Φ= 0, 49.4 = 0, 62(m) 3,14.1 Chiều dày vỏ thiết bị: Σϕ = gạch + σ vữa bazơ + σ vỏ thép = 2.40 + 20 + 10 = 110 (mm) Đường kính ngoài: Φngoài = Φtrong + 2Σϕ = 0,62 + 2.0,11 = 0,84(m) Chiều cao toàn phần: H = + 2.0,11 = 1,22(m) Chiều dài thiết bị: L = Φ + 2Σϕ = (4.0,62) + (2.0,11) = 2,7(m) SVTH : Đỗ Quang Huy Page 66 Đồ án tốt nghiệp GVHD : Th.s Quách Thị Phượng Thiết kế cánh khuấy kiểu mái chèo gồm mái làm bằng hợp kim đặc biệt chịu ăn mòn mài mòn, phần truc bọc lót bằng cao su lưu hoá 1.2 Tính toán phòng hoá thành: Năng suất supe tươi khỏi phòng hoá thành: GSP = 173,17.210,68= 36483,46 (kg/h) Lưu lượng khí thoát phòng hoá thành 20000 m3 khí tiêu chuẩn /h Lưu lượng thể tích supe tươi khỏi phòng hoá thành là: Vspe = 36483, 46 = 24,32 m3/h 1500 Với Sspe =1500 kg/ m3 khối lượng riêng của supe - Thời gian lưu của supe phong hoá thành T= 90 phút - Thể tích supe chiếm chỗ phòng hoá thành VSP = 24,32 90 = 36, 48 m3 60 - Chọn đường kính của ống trung tâm d1 = m × 0,025 - Khoảng cách khe hở từ thân Karusen với thành phòng hoá thành 0,25 m - Chiều sau dao cắt ăn vào ống trung tâm 0,25 m - Đường kính của dao cắt dn thì đường kính của phòng hoá thành là: D = 2(dn + 0,5 d ống + 0,25) = 2[ dn + (1 + 0,025).0,5 + 0,25] Hay D = dn + 0,76 → dn = D - 0,3 D dn Φ1 m SVTH : Đỗ Quang Huy Page 67 Đồ án tốt nghiệp GVHD : Th.s Quách Thị Phượng - Diện tích khối supe chiếm chỗ: ∆S = S ht −S − S − 0,5 n ong Với Sht : diện tích mặt cắt ngang phòng hoá thành diện tích Sht = 0,785D IId 2n Sn : diện tích dao cắt Sn = = 0,785 dn2: 5 Sèng = 0,783d èng= 0,541m2 diện tích thực tế mà ống trung tâm 8 chiếm chỗ 0,5m2 diện tích phần gỗ ốp phần ống trung tâm để thích hợp với nở của khối supe ( Lớp gỗ dày 0,25 m ) Vậy: ∆S = 0,785.D2 - 0,785 ( D - 0,38)2 - 0,541 - 0,5 = 0,589 D2 + 0,3D - 1,10 Chọn chiều cao phòng hoá thành h = 2,5 thì: VSP = 2 ∆S h= (0,589D2 + 0,3D - 1,10 ) 2,5 = 36,48 3 → 0,589D2 + 0,3D – 23,038 = → D = 6m Vậy phòng hoá thành có đường kính 6m có chiều cao 2,5 m Đường kính dao cắt dn = SVTH : Đỗ Quang Huy 1 D - 0,38 = 6- 0,38 = 2,62m 2 Page 68 Đồ án tốt nghiệp GVHD : Th.s Quách Thị Phượng * Kiểm tra đắn trọn h = 2,5 m Với D = thì ∆S = 0,589 62 + 0,3.6 - 1,10 = 21,92 Chiều cao thực của khối supe: H SP = VSP 36, 48 = = 1, 665 < 2,5 ∆S 21,91 (1,665 < 1,667) Vậy chiều cao thực của khối supe nhỏ chiều cao thực của 2/3 chiều cao phòng hoá thành, ta chọn chiều cao phòng hoá thành 2,5 m hợp lý - Lấy chiều cao từ đáy phòng hoá thành tới nắp 2,0m chiều cao nắp của phòng hoá thành 0,5m + Kiểm tra đắn chọn đường kính ống trung tâm phải có kích thước hợp lý để supe khỏi bị cản trở Muốn vậy supe rơi ống phải rơi tự Thời gian rơi tương ứng với supe cao nhất là: T= 2.H SP 2.1, 665 = = 0,58 (s) g 9,81 Thể tích tối đa supe chiếm chỗ ống trung tâm là: V = VSP T = 36, 48 0,58 = 0, 0059 m 3600 Thể tích của ống trung tâm là: Vống = 0,785.d2 = 0,785.12 = 0,785 m3 > 0,0059 m3 Vậy Dống = 1m kích thước đạt điều kiện cho phép * Xác định bề dày thùng hóa thành Thùng hóa thành phải có bề dày đủ để chứa supe hạn chế nhiệt lượng của khối supe Ở ta tính bề dày để đạt yêu cầu giữ nhiệt cho supe, để bảo đảm giữ nhiệt thì bề dày của phòng hóa thành phải đủ để nhiệt truyền từ phòng hóa thành bằng 0,8 nhiệt tổn nhất ở phận hỗn hợp hóa thành SVTH : Đỗ Quang Huy Page 69 Đồ án tốt nghiệp GVHD : Th.s Quách Thị Phượng - Thùng hóa thành vỏ có lớp sau Trong lớp nhựa êboxi dày 5mm, tiếp đến lớp gạch chịu axit trát bằng vừa đibazơ dày 25 mm, tiếp đến lớp bê tông cốt thép chịu axit (có độ dày phải tính toán) lớp thép dày 10mm - Nhiệt lượng truyền từ khối supe môi trường qua lớp vở phòng hóa thành sau: F (t T1 − t T2 ) Q = σ + σ + σ + σ = 0,8.Qtt λ1 λ λ3 λ Trong đó: tT1 : nhiệt độ của supe phòng hóa thành tT1 = 1150C tT2 : Nhiệt độ ở vỏ phòng hóa thành lấy = 250C λ1 : Độ dẫn nhiệt của thép λ1 = 54,4 w/m độ σ1 =0,01m độ dày của vỏ thép ngòai λ , λ , λ độ dẫn nhiệt của eboxi, gạch chịu axit bê tông σ , σ , σ độ dày của nhựa eboxi, gạch chịu axit bê tông F: bề mặt truyền nhiệt: lấy bằng bề mặt thùng hóa thành F = π D.H + 2π D2 62 = 3,14.6.2,5 + 2.3,14 = 103, 62( m) 4 Với D,H đường kính chiều cao thùng hóa thành 103, 62.(115 − 25) 4,1868.1000 = 0,8 .119103,82 3600 Vậy : Q = 0, 01 + 0, 005 + 0,1 + σ 54, 2,91 2,176 1, 61 - Giải phương trình σ = 0,056(m) lấy tròn σ = 0,06 (m) Vậy vỏ phòng hóa thành gồm lớp nhựa êboxi dày mm lớp gạch chịu axit dày 100mm, lớp bê tông dày 6mm lớp vỏ thép dày 10mm Tổng bề dày vỏ phòng hóa thành là: Σ σ = σ1 + σ + σ + σ = 0,01 + 0,005 + 0,1 + 0,06 = 0,175 m - Tổng đường kính ngoài: SVTH : Đỗ Quang Huy Page 70 Đồ án tốt nghiệp GVHD : Th.s Quách Thị Phượng Dn = D + 2Σ σ = 6+ 0,175 = 6,35 (m) - Tổng chiều cao ngoài: Hn = h + 2Σ σ = 2,5 + 0,175 = 2,85 (m) * Tính tốc độ quay phòng hóa thành Ở phần lý thuyết coi khối supe ủ phòng hóa thành 80 phút đủ để supe đóng rắn lượng Floapatit phân giải ở đầu giai đoạn đến kết thúc giai đoạn hóa thành bằng 44% lượng Floapatit còn lại kết thúc giai đoạn - Khi phòng hóa thành quay vòng tức góc nhỏ có mặt của phận vách ngăn dao cắt Xét phần tử supe trung bình khối supe ở phòng hóa thành phòng hóa thành quay nó quay theo cung tròn qua tâm của dao cắt cung tròn có tâm phòng hóa thành bán kính R’ = 0,5(D - dn) - 0,25 = 0,5 (6– 2,62) - 0,25 hay R' = 1,44(m) Chiều dài của cung tròn bằng hiệu của chu vi vòng tròn với đường kính của cung tròn tức là: L = π R' - 2R' = (3,14 - )R' = 4,28 R' Vậy phòng hóa thành quay góc 360oC thì phần tử quay góc α bằng α= L 4,28 R ' 360 = 360 = 245,4 ' ' 2πR 2.3,14.R Lấy α = 245,4o góc quay trung bình của khối supe phòng hóa thành quay 3600 Vậy chu kỳ quay của phòng hóa thành là: T 3600 3600 90 = 90 = 132 (phút/vòng) T= α 245, 40 Với 90 phút thời gian lưu của Supe phòng hóa thành * Tốc độ dao cắt: SVTH : Đỗ Quang Huy Page 71 Đồ án tốt nghiệp GVHD : Th.s Quách Thị Phượng Trên phận dao cắt ta thiết kế 12 dao cắt ngòai 12 dao cắt - Kích thước của dao cắt ngòai 150 x 200mm - Mỗi dao cắt cắt khối supe có kích thước khoảng 120 x 200 x 150 mm Thể tích khối là: V1 = 0,12 0,2 0,15 = 0,0036 (m3) - Một vòng quay của dao cắt, cắt được: V2 = 12 0,0036 = 0,044 (m3) - Vậy tốt độ quay của dao cắt là: n= V 24,32 = = 9, 21 (vòng/phút ) V2 0, 044.60 Với V = 34,32 m3/h lưu lượng của supe tươi * Kích thước ống nguyên liệu vào: Supe chảy từ phận hỗn hợp xuống hóa thành với lưu lượng V = 24,32 m 3/h vận tốc trung bình của supe 0,2 m/s Vậy diện tích của ống nguyên liệu là: S= V 24,32 = = 0, 034 (m2) W 3600.0, - Chọn ống nguyên liệu vào hình vuông có cạnh là: a= S = 0, 034 = 0,184(m) * Kích thước ống thoát khí Khí thoát khỏi phòng hóa thành với lưu lượng 20.000m tiêu chuẩn 1h với vận tốc của ống thoát khí 15m/s khí ở điều kiện 850C Lưu lượng khí là: V= Vtch(273 + t ) 20000.(273 + 85) = = 26227,10 m3/h 273 273 Chọn ống thoát khí hình tròn đường kính của nó là: d= V 26227,10 = = 0, 787 m 0, 785w 3600.0, 785.15 Vậy đường kính ống thoát khí lấy tròn 0,8 (m) SVTH : Đỗ Quang Huy Page 72 Đồ án tốt nghiệp GVHD : Th.s Quách Thị Phượng * Kích thước vách ngăn: Vách ngăn ống trung tâm nối liền lắp vào nắp phòng hóa thành Vách ngăn có tác dung ngăn không cho supe chuyển động vòng theo hóa thành nhằm hỗ trợ cho phận dao cắt, cắt triệt để supe vào ống trung tâm Do vậy vách ngăn phải đặt sát dao cắt vách ngăn phòng hóa thành cách núp dao cắt 0,25 m Vậy vách ngăn có hình dạng khuyên ôm gọn phần gỗ ốp ống trung tâm chiều dài thẳng của vách ngăn là: L = 0,5 (D + d(ống)) = 0,5 (6 + 1) = 3,5 (m) Lấy hệ số độ cong của vách ngăn 1,1 thì chiều dài thực của vách ngăn là: L = 1,1 3,5 = 3,85 (m), Chiều cao của vách ngăn bằng chiều cao của phòng hóa thành h = 2,5 m Vách ngăn làm thép bên lát gạch chịu axit trát bằng vữa đibazơ dày 20mm phủ lớp nhựa êbôxi chống axit dày 5mm 2- Tính chọn thiết bị phụ: Máy nghiền bi: Máy nghiền bi dùng để nghiền mịn cực mịn vật liệu Bộ phận làm việc của máy thùng rỗng bên có chứa bi vật liệu nghiền Thùng quay dưới tác dung của lực li tâm, vật liệu nghiền bi áp sát vào mặt của vỏ nâng lên chế độ cao nhất định, đó dưới tác dung của trọng lực bi vật liệu nghiền rời thành thùng rơi tự thực va đập chà sát vật liệu Máy nghiền bi có thể phân loại theo: + Theo hình dáng thùng + Theo phương thức làm việc + Khi chọn còn dựa vào: mặt bằng phân xưởng, điện tiêu thu, giá thành sản phẩm, độ mịn yêu cầu sau nghiền Vì yêu cầu của cỡ hạt apatit sau nghiền không cao, đạt cỡ không lọt qua sàng 0,15 mm ≤ 5% Vì vậy có thể chọn máy nghiền bi loại ngắn SVTH : Đỗ Quang Huy Page 73 Đồ án tốt nghiệp GVHD : Th.s Quách Thị Phượng Năng suất yêu cầu 10,51(tấn/h), độ mịn ≤ 0,15 mm Chọn sơ kích thước máy nghiền bi: - Đường kính D = 2(m) - Đường kính D1 = 2,2(m) - Chiều dài sử dung L = 2(m) a- Số vòng quay máy nghiền bi: n = 32: D = 32 : =22,63 (vòng/phút) Trong đó: n số vòng quay của máy nghiền, vòng/phút D đường kính của máy nghiền b- Tính suất máy nghiền bi: Q = K.V.D0,6 (T/h) Trong đó: K hệ số điều chỉnh = 1,2 V thể tích sử dung của thùng V= π D L 3,14.2 2.2 = = 6,28 m 4 D đường kính của thùng 20,6 = 1,52 Vậy Q = 1,2.6,28.1,52 = 11,455 (T/h) Vậy với suất 10,51 (T/h) ta chọn máy nghiền bi c - Tính công suất động chạy máy nghiền: NDC = C.G D (kw-) Trong đó: C hệ số phu thuộc vào hệ số đầy của loại bi Tra bảng C = 9,4 D đường kính của máy nghiền bi = (m) G khối lượng của bi lấy = (tấn) NDC = 9,4.9 = 120 (kw) SVTH : Đỗ Quang Huy Page 74 Đồ án tốt nghiệp GVHD : Th.s Quách Thị Phượng Để đảm bảo an toàn lao động khí sử dung phải lớn 10 đến 15% công suất thực tế để thắng lực ì mở máy đề phòng tải Ở lấy mức lớn nhất 15% NTT = 120.1,15 = 138 (kw) Chọn động cơ: Ao - 82 - có: P = 140 kw ; n = 900 v/p ; η = 0,85 ; cosϕ = 0,85 ; G = 1200 kg d - Tính tỷ lệ phối hợp bi máy nghiền: Phần bi cần nạp: khối lượng bi nạp vào mb = π R2.L.ψ.µ.ρ (Tấn) R: bán kính của thùng nghiền = m ψ: hệ số đổ đầy bi = 0,25 ÷ 0,33 µ: mức độ tơi của bi đạn với bi thép = 0,575 ρ: khối lượng riêng của bi = 7,85 (T/M3) Vậy: mb = 3,14.12.2.0,3.0,575.7,85 = (tấn) Dựa vào thực tế Nhà máy Supe Lâm Thao làm việc, tỉ lệ phối hợp bi sau: Đường kính % Khối lượng Tấn Φ60 15 0,15.9 1,35 Φ50 20 0,2.9 1,80 Φ40 30 0,3.9 2,70 Φ30 20 0,2.9 1,80 Bi đạn (30x30) 15 0,15.9 1,35 Tổng 100 Tổng SVTH : Đỗ Quang Huy Page 75 Đồ án tốt nghiệp SVTH : Đỗ Quang Huy GVHD : Th.s Quách Thị Phượng Page 76 Đồ án tốt nghiệp GVHD : Th.s Quách Thị Phượng KẾT LUẬN Qua thời gian làm việc cố gắng khẩn trương, giúp đỡ tận tình của cô giáo hướng dẫn thầy cô giáo môn, công việc thiết kế phân xưởng sản xuất Supe Phốt Phát đơn suất 300.000 T/năm hoàn thành Quá trình thiết kế tốt nghiệp dịp thực tập bổ ích giúp em biết trình tự, cách thức tiến hành phương pháp thiết kế phân xưởng để sau trình làm việc có thể đảm nhận công tác của kỹ sư có thể hoàn thành bản thiết kế dịp để em củng cố lại kiến thức học mở rộng thêm kiến thức mới Trong thiết kế em cố gắng vận dung kết hợp lý thuyết với thực hành, lý thuyết với thực tiễn, kinh tế kỹ thuật song thời gian có hạn, phần tính chọn thiết bị mới tính số thiết bị chủ yếu Do khả có hạn, tư liệu ít nên bản đồ án không thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong thầy cô giáo bạn giúp đỡ để hoàn thành tốt bản thiết kế thực tế sau Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình của Th.s Quách Thị Phượng thầy cô môn Hà Nội, tháng năm 2015 SVTH : Đỗ Quang Huy Page 77 Đồ án tốt nghiệp GVHD : Th.s Quách Thị Phượng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Pts Trần Xoa – Pgs, Pts.Nguyễn Trọng Khuông Sổ tay trình thiết bị công nghệ hoá chất tập NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội - năm 1992 [2] Pts Trần Xoa – Pgs,Pts Nguyễn Trọng Khuông Sổ tay trình thiết bị công nghệ hoá chất tập NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội - năm 1999 [3] Đỗ Bình Công nghệ sản xuất axít sunfuric Đại học Bách Khoa - năm 2001 [4] TS.Trần Thị Hiền Bài giảng kỹ thuật sản xuất phân bón vô [5] Bùi Song Châu Kỹ thuật sản xuất muối khoáng Đại học Bách Khoa - năm 2002 [6] Nguyễn An Giáo trình kỹ thuật phân khoáng Đại học Bách Khoa - năm 1978 [7] Vũ Xuân Nùng 20 năm sản xuất supe phốt phát đơn Tổng cuc hoá chất - năm 1983 [8] Hoàng Nhâm Sổ tay hoá học NXB KHKT - năm 1973 [9] Nhóm kỹ sư phong kỹ thuật than Hòn Gai Tiêu chuẩn than Việt Nam Tổng công ty than Hòn Gai - năm 1979 [10] Pgs.Ngô Bình, Phùng Ngọc Thạch, Nguyễn Mạnh Hậu, Phan Đình Tính Cơ sở xây dựng nhà công nghiệp [11] Sổ tay hoá hoc perry - năm 2008 [12] Puzin Hướng dẫn tính toán công nghệ hợp chất vô – năm 1966 (tiếng nga) SVTH : Đỗ Quang Huy Page 78