Thiết kế quy trình sản xuất bột nhẹ tại nhà máy

MỤC LỤC

CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUI TRÌNH SẢN XUẤT BỘT NHẸ

  • Quá trình nung vôi
    • Quá trình sấy khô bột nhẹ

      Xét một viên đá vôi khi nung trong lò, trước tiên có một lớp vôi xuất hiện và bao bọc bên ngoài, vì lớp vôi này xốp hơn đá vôi nên hệ số dẫn nhiệt giảm, làm nhiệt truyền vào trong khó nên phải tăng thêm nhiệt độ nung, giúp viên đá vôi có thể tăng hệ số dẫn nhiệt để phân hủy hết. Chúng ta cần phải quan tâm một điều là cần phải biết nhiệt độ tối ưu của nước cần để hòa tan CaO, đồng thời giả sử muốn hòa tan 1 tấn CaO thì chúng ta cần bao nhiêu nước, sau đó sản phẩm thu được chúng ta sẽ hòa tan thêm với nước để làm giảm nhiệt độ vôi tôi và làm tăng độ tan của vôi sống trong sản phẩm. Trong quá trình hào tan CaO, cũng là giai đoạn loại bỏ các tạp chất cơ học có trong vôi như MgO, Al2O3, Fe2O3 không tan vào nước được tháo bỏ dưới đáy thiết bị, đồng thời để vôi có độ tinh khiết cao đòi hỏi nguồn nước cung cấp phải đảm bảo không chứa nhiều tạp chất ion kim loại.

      Ở miền phản ứng này phản ứng xảy ra rất nhanh và thực tế thời gian phản ứng rất nhỏ so với thời gian khuếch tán tương đương, và phản ứng xảy ra ngay trong thời gian dừng của phân tố lỏng ngay trên bề mặt phân chia pha hay trong màng lỏng (theo thuyết thay đổi bề mặt mới của Higbie). Phản ứng sản xuất bột nhẹ chúng ta cần thời gian phản ứng nhỏ, để tránh trường hợp CaCO3 bị tan khi tiếp xúc với CO2, đồng thời thời gian lưu thiết bị ngắn nhằm tránh trường hợp các hạt CaCO3 tạo ra kết lại thành một khối lớn sẽ làm giảm chất lượng của sản phẩm. Tuy nhiên trong thực tế trạng thái của lớp màng ở bề mặt tiếp xúc còn bị ảnh hưởng rất nhiều bởi dòng đối lưu, do vậy mà quá trình vận tải qua lớp màng đó là quá trình không ổn định và đã được giải thích bằng các thuyết màng khác….

      THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT BỘT NHẸ

      QUI TRÌNH SẢN XUẤT BỘT NHẸ Sơ đồ qui trình công nghệ

        Tuy nhiên hiện nay trong nước vẫn chưa sản xuất, do vậy việc sử dụng đệm kích cấu sẽ làm tốn kém kinh tế đầu tư sẽ là nguyên đẩy giá thành sản phẩm cao nên khó tiêu thụ sản phẩm đây cũng là vấn đề cần được quan tâm. Đá vôi được vận chuyển từ nơi sản xuất, khi đó đá vôi đã được xử lý thô về kích thước và hình dáng, sẽ được vận chuyển về nhà máy bằng các phuơng tiện thích hợp, và được lưu trữ trong nhà kho, lượng đá vôi được lưu trữ là bao nhiêu tùy thuộc vào qui mô sản xuất của nhà máy. Sản phẩm của lò nung là vôi sống, khi sản phẩm ra khỏi lò sẽ được vận chuyển bằng băng tải vào thiết bị thổi khí nhằm làm sạch lớp tro của than bám lên trên bề mặt của vôi trước khi tiếp tục đi vào bồn chứa 1 bằng gầu tải 2.

        Khói thải của lò nung sẽ dẫn qua thiết bị làm nguội và làm sạch tro, bụi cơ học, sau đó được chia thành 2 dòng, dòng 1 tiếp tục làm nguội thấp đến nhiệt độ khoảng 25 oC đến 40 oC có thể bằng nuớc hoặc bằng cách đối lưu nhiệt tự nhiên. Vôi sống ở bồn chứa 1, và nước được vận chuyển đến thiết bị khuấy trộn 1 bằng gầu tải 3 và bằng bơm, sản phẩm sau khi ra bồn khuấy 1 sẽ được đưa vào các bồn lắng nhằm 2 mục đích là loại bỏ được các tạp chất cơ học không tan trong nước hoặc đá vôi chưa chín, đồng thời là quá trình làm nguội sản phẩm bằng không khí, sau đó sản phẩm từ bồn lắng sẽ được vận chuyển vào bồn khuấy 2 cùng vời lượng nước thích hợp, lần này nhằm làm giảm nhiệt độ sản phẩm, đồng thời pha loãng nồng độ sản phẩm, sau đó sản phẩm sẽ được đưa đến bồn chứa 2 và gọi là vôi tôi. Vôi tôi được vận chuyển đến thiết bị phản ứng tháp phun, khói thải chứa CO2 được nạp vào tháp ở phía đáy, sản phẩm thu được sẽ được đưa vào các bể lắng với mục đích nhằm loại bỏ bớt nước, huyền phù thu được sẽ được bơm vận chuyển vào thiết bị sấy phun, nhiệt độ sấy của thiết bị lấy từ khói thải lò nung vôi, Sản phẩm sau khi sấy sẽ được đưa vào bồn chứa 3.

        CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ

        Lề NUNG VễI 1. GIểI THIỆU

        • THIẾT KẾ Lề NUNG VễI

          Thời gian chuyển dịch của đá trong lò được tính toán theo kích thước lò và bản chất của nguyên nhiên liệu sao cho đủ để chín vôi. Lò nung làm việc ổn định ở nhiệt độ khoảng 850 oC đến 1200 oC, trong khoảng nhiệt độ này xem như enthanpy của các phản ứng hóa học thay đổi không đáng kể. Lượng nhiệt cần cung cấp để làm bay hơi nước lúc đầu khi mồi lò nung, vì sau khi lò nung hoạt động ổn định thì, hầu như lượng nước bay hơi do nhiệt độ khói lò của lò nung cung cấp nên chúng ta chỉ tính cho giai đoạn đầu.

          Fe2O3 có nhiệt độ nóng chảy là 1565 oC, nên nó được xem là chất trơ trong lò nung nếu như chúng ta cho là không xảy ra các phản ứng khử giữ oxyt sắt với H, C, CO. Do hạn chế thời gian làm đồ án nên chỉ tính toán cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng, chưa đi vào thiết kế chi tiết lò nung như chiều cao và đường kính, hệ số an toàn cho lò nung, chiều cao của các đoạn làm nguội, nung, sấy nguyên liệu vào, của tháp, trên cơ sở đó sẽ tính toán được nhiệt độ khói lò nung, nhiệt độ vôi ra khỏi lò. Do vậy trong đồ án này các giá trị hiệu suất được chọn trên phương diện kỹ thuật lò nung, các thông số khác được chọn dựa theo số liệu theo sách vở, số liệu đây chỉ phù hợp cho thiết kế qui mô nhỏ dạng pilot làm thử, từ đó có những đánh giá nhận xét, và các số liệu nhận được sẽ khách quan hơn.

          1.2. Hình dáng cấu tạo lò nung vôi công nghiệp
          1.2. Hình dáng cấu tạo lò nung vôi công nghiệp

          THIẾT BỊ HềA TAN CaO 1. GIỚI THIỆU

          • THIẾT KẾ BỒN KHUẤY TRỘN 1. Nguyên liệu

            Chủ yếu là nhiệt độ tỏa ra trong quá trình hòa tan vôi sống sẽ làm hạn chế vôi tan trong nước, do đó cần cung cấp một lượng nước phù hợp cho quá trình hòa tan, chế độ khuấy trộn cũng ảnh hưởng rất lớn đến khuếch tán cấu tử trong quá trình hòa tan. Nhập liệu liên tục với lượng phù hợp, lượng nước đủ để hòa tan vôi sống trong thời gian khuấy trộn. Giả sử enthanpy của dung dịch thay đổi không đáng kể trong khoảng từ 25 oC đến 100 oC thì enthanpy của phản ứng trên là 15.6 kcal/mol,.

            Do bỏ qua nhiệt tổn thất qua thành của thiết bị phản ứng thì lượng nước cần cung cấp cho thiết bị hòa tan vôi tối thiểu trong 1h được xác định theo công thức. Thể tích nước chứa trong bồn khuấy trộn nhằm tạo không gian khuấy trộn cho quá trình hòa tan được thuận lợi, đồng thời lượng vôi nhập liệu được xem là đạt tiêu chuẩn về độ chín của vôi, lượng nước trong bồn khuấy trộn lớn sẽ làm cho thời gian lưu trong thiết bị lâu đủ thời gian để đá vôi tan ra. (Số liệu được lấy dựa theo bảng 2.4 sách “Các Máy Khuấy Trộn Trong Công Nghiệp – Nguyễn Minh Tuyển, trang 44).

            Vtb Vtb

            CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRONG QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ

            • Các tiện nghi hỗ trợ sản xuất 1. Hệ thống đường ống dẫn
              • TÍNH KINH TẾ CHO NHÀ MÁY
                • XÂY DỰNG NHÀ MÁY

                  Ứng với mỗi thiết bị ta có năng suất nhập liệu khác nhau, do đó tương ứng với mỗi năng suất đó chúng ta sẽ chọn lựa các loại máy bơm cho phù hợp, sao cho ở chế độ năng suất như thế máy bơm hoạt động tốt nhất và công suất tiêu thụ năng lượng của nó là thấp nhấp. Đường kính ống phải được tính toán và lựa chọn hợp lý để đảm bảo tính kinh tế của dự án, cách bố trí các đường ống sao cho dễ kiểm soát, dễ sữa chữa, dễ nhận biết lưu chất chảy trong ống bằng cách sơn màu đường ống để làm dấu. Tính toán xây dựng hệ thống cấp thoát nước cho nhà máy hợp lý, như các đường cấp nước sạch sinh hoạt cho nhà máy, các đường cấp nước cho từng phân xưởng hoạt động của nhà máy, các đường nước thải của nhà máy và các đường thoát nước mưa, nước sinh hoạt của nhà máy phải riêng với đường dẫn nước thải của nhà máy để giảm chi phí xử lý nước thải của nhà máy.

                  Về qui hoạch: Địa diểm xây dựng được lựa chọn phải phù hợp với qui hoạch lãnh thổ, qui hoạch cụm kinh tế công nghiệp đã được các cấp lãnh đạo có thẩm quyền phê duyệt, Tạo điều kiện phát huy tối đa công suất của nhà máy với các nhà lân cận. Về địa chất: Khu đất được lựa chọn cần lưu ý các yêu cầu sau: không nămf trên các vùng có mỏ khoáng sản hoặc địa chất không ổn định như hiện tượng động đất, xói mòn, cát chảy… cường độ khu đất xây dựng là 1,5 – 2,5 kg/cm2. Việc chọn lựa phương pháp xây dựng nhà máy phụ thuộc rất nhiều đến qui trình công nghệ sản xuất trong nhà mỏy, khi chỳng ta hiểu rừ được qui trỡnh sản xuất chỳng ta sẽ đưa ra phương ỏn xây dựng nhà máy cho phù hợp.