Đang tải... (xem toàn văn)
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT BỘT NHẸ (CaCO3) NĂNG SUẤT TẤN-NGÀY
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA T.P HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC **************************** ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ Đề tài: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT BỘT NHẸ (CaCO3) NĂNG SUẤT TẤN/NGÀY THẦY HD: PHAN ĐÌNH TUẤN SVTH: VÕ MẠNH HOANH LỚP: HC06MB NGÀY NỘP: Niên khóa: 2009 SVTH: VÕ MẠNH HOANH GVHD: PHAN ĐÌNH TUẤN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Thành phố Hồ Chí Minh Khoa : Kỹ Thuật Hóa Học Bộ mơn : Máy & Thiết Bị ĐỒ ÁN MƠN HỌC : ĐỒ ÁN Q TRÌNH & THIẾT BỊ MÃ SỐ : 605040 Họ và tên sinh viên : VÕ MẠNH HOANH MSSV : 60301636 Lớp : HC06MB Ngành : Máy Thiết Bị 1. Đầu đề đồ án : TÍNH TỐN THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT BỘT NHẸ 2. Nhiệm vụ (nội dung u cầu với số liệu ban đầu) : 1. Năng suất : 2000 kg/ngày theo sản phẩm khơ 2. Thơng số khác : tự chọn. 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn 1. Tổng quan 2. Cơ sở lý thuyết tính tốn 3. Thuyết minh qui trình cơng nghệ 4. Tính cân bằng vật chất và năng lượng cho thiết bị chính, phụ 5. Tính kinh tế dự án và lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy 2. Các bản vẽ Bản vẽ chi tiết thiết bị chính 1 bản A1 Bản vẽ qui trình cơng nghệ 1 bản A1 5. Ngày giao đồ án: 10 / 2009 6. Ngày hồn thành đồ án: 12 / 2009 7. Ngày bảo vệ và chấm đồ án : 01/ 2010 Ngày tháng.năm 2009 HỘI ĐỒNG BẢO VỆ NGƯỜI HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) ĐỒ ÁN Q TRÌNH & THIẾT BỊ Trang 2 SVTH: VÕ MẠNH HOANH GVHD: PHAN ĐÌNH TUẤN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN 1. Cán bộ hướng dẫn. Nhận xét: Điểm : __________ Chữ ký : __________ 2. Cán bộ chấm đồ án. Nhận xét: . Điểm : __________ Chữ ký : __________ Điểm tổng kết : __________ LỜI NÓI ĐẦU Bột nhẹ là chất phụ gia quan trọng của nhiều ngành công nghiệp khác nhau được sử dụng ở dạng tinh khiết và kém tinh khiết. Cùng với việc chế tạo loại vật liệu mới thì nhu cầu sử dụng và yêu cầu về chất lượng của sản phẩm bột nhẹn ngày càng tăng. Riêng ở nước ta hằng năm phải nhập một lượng lớn bột nhẹ từ nước ngoài, vì vậy việc nghiên cứu, cải tiến quy trình sản xuất để nâng cao số lượng và chất lượng sản phẩm bột nhẹ trong nước là việc làm chính đáng và rất thiết thực ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ Trang 3 SVTH: VÕ MẠNH HOANH GVHD: PHAN ĐÌNH TUẤN Với mong muốn áp dụng những kiến thức đã học vào thực têsanr xuất, với sự nỗ lực của bản thân cùng sự tận tình giúp đỡ của các thầy hướng dẫn, mà sau hơn 3 tháng tìm hiểu nghiên cứu sách vở Tôi đã hoàn thành việc thiết kế nhà máy sản xuất bột nhẹ với năng suất 2 tấn/ngày. Tuy đã hết sức cố gắng, nhưng vì đây là lần đầu tiên thiết kế một nhà máy hoàn chỉnh và do thời gian có hạng cũng như sự hiểu biết còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót, vì vậy Tôi rất mong sự góp ý, nhận xét đánh giá của quí thầy cô. Tôi xin chân thành cảm ơn sự nhiệt tình hướng dẫn của thầy PHAN ĐÌNH TUẤN, thầy HOÀNG MINH NAM đã giúp Tôi hoàn thành đồ án này. Ngày 01 tháng 01 năm 2010 Sinh viên Võ Mạnh Hoanh MỤC LỤC Phần 1: TỔNG QUAN VỀ BỘT NHẸ 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘT NHẸ Trang 11 1.1. Vai trò và ứng dụng.Trang 11 1.2. Tình hình tiêu thụ và sản xuất bột nhẹ trong nướcTrang 11 ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ Trang 4 SVTH: VÕ MẠNH HOANH GVHD: PHAN ĐÌNH TUẤN 1.3. Tiêu chuẩn qui định chất lượng bột nhẹ Trang 12 2. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BỘT NHẸ Trang 13 2.1. Nguyên liệu chính : Trang 13 a. Đá vôi hóa chất Thanh NghịTrang 13 b. Mỏ đá vôi hóa chất Kiện Khê Trang 13 c. Mỏ đá vôi hóa chất Thanh Sơn Trang 14 2.2. Các yêu cầu về đá vôi Trang 14 2.2.1. Yêu cầu về chất lượng.Trang 14 2.2.2. Yêu cầu về kích thước hình dángTrang 14 2.2.3. Chỉ tiêu tiêu hao đá Trang 14 3. TÍNH CHẤT CỦA CÁC CHẤT THAM GIA PHẢN ỨNG.Trang 15 3.1. Carbonat canxi (đá vôi trong tự nhiên)Trang 15 3.2. Oxyt canxi (vôi sống)Trang 15 3.3. Hydroxyt canxi (vôi tôi)Trang 16 3.4. Anhydrit carbonicTrang 17 3.5. Ảnh hưởng của các tạp chất đến sản phẩm nung vôiTrang 19 4. GIỚI THIỆU NHIÊN LIỆUTrang 20 4.1. Thành phần nguyên tố và tính chấtTrang 20 4.1.1. Carbon (C )Trang 20 4.1.2. Hydro (H)Trang 20 4.1.3. Oxy (O) Trang 20 4.1.4. Nitơ (N)Trang 21 4.1.5. Lưu huỳnh (S).Trang 21 4.1.6. Tro (A).Trang 21 4.1.7. Độ ẩm trong than (w).Trang 21 4.2. Thành phần chất bốc và cốcTrang 22 4.2.1. Chất bốc và tính chất của nó.Trang 22 4.2.2. Cốc và hàm lượng carbon cố địnhTrang 22 4.3. Bảo quản nhiên liệu.Trang 23 4.4. Một số loại than phổ biến ở Việt NamTrang 24 Phần 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUI TRÌNH SẢN XUẤT BỘT NHẸ 1.1. Quá trình nung vôi Trang 26 1.1.1. Quá trình nung vôi trong lò đứng thông thườngTrang 27 ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ Trang 5 SVTH: VÕ MẠNH HOANH GVHD: PHAN ĐÌNH TUẤN 1.2. Quá trình làm sạch khí thải lò nungTrang 27 1.3. Quá trình hòa tan CaO vào H 2 OTrang 28 1.4. Quá trình lắng bột nhẹTrang 29 1.5. Quá trình sấy khô bột nhẹTrang 29 1.6. Quá trình phản ứng tạo sản phẩm.Trang 29 1.6.1. Lý thuyết tổng quátTrang 29 1.6.2. Cơ sở lý thuyết để tính toán cho công nghệTrang 31 1.6.3. Đặc điểm của phản ứngTrang 33 1.6.3.1. Định nghĩa thời gian phản ứng:.Trang 34 1.6.3.2. Thuyết thay đổi bề mặt mới của HigbieTrang 35 1.6.4. Giới thiệu các thiết bị phản ứng dùng cho hệ khí – lỏng trong công nghiệpTrang 35 1.6.4.1. Thiết bị sủi bọt.Trang 35 1.6.4.2. Thiết bị khuấy trộn.Trang 36 1.6.4.3. Thiết bị phun tia Trang 36 1.6.4.4. Tháp đĩaTrang 36 1.6.4.5. Tháp đệm.Trang 37 Phần 3: THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT BỘT NHẸ 1. QUI TRÌNH SẢN XUẤT BỘT NHẸTrang 38 1.1. Sơ đồ qui trình công nghệTrang 38 1.2. Thuyết minh qui trình công nghệTrang 39 CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ I. LÒ NUNG VÔITrang 40 1. GIÓI THIỆUTrang 40 1.1. Các loại lò nung vôi Trang 40 1.2. Hình dáng cấu tạo lò nung vôi công nghiệpTrang 40 1.3. Nguyên lý hoạt động của lò nung.Trang 40 1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sản phẩm Trang 41 1. THIẾT KẾ LÒ NUNG VÔITrang 41 2.1. Nguyên liệu Trang 41 2.1.1. Thành phần ban đầu Trang 41 ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ Trang 6 SVTH: VÕ MẠNH HOANH GVHD: PHAN ĐÌNH TUẤN 2.2. CÂN BẰNG VẬT CHẤT - NĂNG LƯỢNG CHO LÒ NUNGTrang 42 2.2.1. Phương trình cân bằng năng lượng Trang 42 a. Tính toán tổng lượng nhiệt thu vào Trang 42 b. Tính toán tổng lượng nhiệt tỏa ra Trang 43 c. Tính toán năng suất của không khí nhập liệu cho lò nung Trang 44 2.2. 2. Phương trình cân bằng vật chất cho lò nungTrang 45 II. THIẾT BỊ HÒA TAN CaOTrang 48 1. GIỚI THIỆUTrang 48 1.1. Hình dáng và cấu tạo bồn khuấy Trang 48 1.2. Nguyên tắt hoạt độngTrang 48 1.3. Các yếu tố ảnh hưởngTrang 49 2. THIẾT KẾ BỒN KHUẤY TRỘN Trang 49 2.1. Nguyên liệuTrang 49 2.1.2. Thành phần nhập liệu Trang 49 2.1.3. Thông số trạng thái Trang 49 2.2. Cân bằng vật chất & năng lượng cho thiết bị.Trang 49 2.3. TÍNH TOÁN CƠ KHÍ Trang 50 2.3.1. Các thông số của thiết bị bồn khuấyTrang 51 2.3.2. Cánh khuấyTrang 51 III. THIẾT BỊ LÀM SẠCH KHÍ LÒ VÔI.Trang 53 1. GIỚI THIỆUTrang 53 1.1. Hình dáng cấu tạo.Trang 53 1.2. Nguyên tắt hoạt độngTrang 53 2. THIẾT KẾ THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÓI LÒ.Trang 54 2.1. Nguyên liệuTrang 54 2.1.1. Thành phần nhập liệu Trang 54 2.1.2 Thông số trạng tháiTrang 54 2.2. Cân bằng vật chất và năng lượngTrang 54 IV. THIẾT BỊ SẤY PHUN Trang 56 1. GIỚI THIỆU.Trang 56 1.1. Hình dáng, cấu tạoTrang 56 1.2. Nguyên tắt hoạt động Trang 56 2. TÍNH TOÁN BUỒNG SẤY.Trang 56 2.1. Nguyên liệuTrang 56 2.2. Thông số trạng thái Trang 56 ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ Trang 7 SVTH: VÕ MẠNH HOANH GVHD: PHAN ĐÌNH TUẤN 2.3. Cân bằng vật chất & năng lượng.Trang 57 V. THIẾT BỊ PHẢN ỨNG.Trang 59 1. GIỚI THIỆU.Trang 59 1.1. Hình dáng cấu tạo Trang 59 1.2. Nguyên lý hoạt độngTrang 59 2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ.Trang 60 2.1. Nguyên liệuTrang 60 2.2. Thông số trạng thái nhập liệu Trang 60 2.3. Cân bằng vật chất và năng lượngTrang 60 2.3.1. Tính toán đường kính tháp đệm.Trang 60 2.3.2. Tính chiều cao tháp đệm Trang 61 2.3.3. Tính bền cho thiết bịTrang 63 2.3.3.1. Chọn vật liệu chế tạoTrang 63 2.3.3.2. Tính bền cho thân thiết bịTrang 64 2.3.3.3. Tính bền cho mối ghép bíchTrang 64 CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRONG QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ 1. Chọn bơm.Trang 65 2. Các thiết bị vận chuyển trong nhà máyTrang 65 3. Các tiện nghi hỗ trợ sản xuất.Trang 65 3.1. Hệ thống đường ống dẫn.Trang 65 3.2. Dụng cụ đo và kiểm soát quá trình.Trang 65 3.3. Các nguồn cung cấp năng lượng cho nhà máy Trang 65 3.4. Hệ thống cấp thoát nước cho nhà máyTrang 66 PHẦN 4: TÍNH KINH TẾ CHO NHÀ MÁY 1. NGUỒN NHÂN LỰC CHO NHÀ MÁYTrang 67 1.1. Công nhân trực tiếp làm tại phân xưởng cho nhà máy.Trang 67 1.2. Nguồn lao động gián tiếp trong nhà máy.Trang 67 1.3. Tiền lương cho nguồn lao động trong nhà máy.Trang 68 2. VỐN DẦU TƯ.Trang 68 2.1. Vốn cho xây dựng nhà máy Trang 68 2.2. Vốn đầu tư mua trang thiết bị.Trang 68 ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ Trang 8 SVTH: VÕ MẠNH HOANH GVHD: PHAN ĐÌNH TUẤN 2.3. Chi phí nguyên nhiên liệu, năng lượng cho nhà máyTrang 68 2.4. Các khoản chi phí khác trong 1 năm.Trang 68 3. GIÁ THÀNH SẢN PHẨM.Trang 68 3.1. Tổng chi phíTrang 68 3.2. Tổng doanh thu.Trang 69 PHẦN 5 : XÂY DỰNG NHÀ MÁY 1. LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG Trang 70 1.1. Cơ sở để xác định địa điểm xây dựng.Trang 70 1.2. Các yêu cầu đối với dịa điểm xây dựng Trang 70 1.2.1. Các yêu cầu chung.Trang 70 1.2.2. Các yêu cầu về kĩ thuật xây dựng.Trang 71 1.2.3. Qui hoạch địa điểm xây dựngTrang 72 1.2.4. Các khối nhà chính trong nhà máy Trang 73 2. XÂY DỰNG NHÀ MÁYTrang 74 1.1. Các yêu cầu khi xây dựngTrang 74 1.2. Các phương án xây dựng Trang 74 1.2.1. Nhà một tầng Trang 74 1.2.2. Nhà nhiều tầngTrang 74 1.2.3. Phân xuởng lộ thiên:Trang 74 1.2.4. Bố trí hành lang Trang 74 1.2.5. Bố trí cầu thang Trang 74 1.2.6. Bố trí cửa ra vào.Trang 74 1.2.7. Yêu cầu thông gióTrang 75 1.2.8. Yêu cầu chiếu sáng.Trang 75 1.2.9. Tiếng ồnTrang 75 1.3. Các công trình phụ.Trang 76 1.3.1. Cổng nhà máy Trang 76 1.3.3. Đường giao thông nội bộTrang 76 a. Đường ôtôTrang 76 b. Đường ống, cáp treo, cẩu chạy Trang 76 2.3.3. Bố trí mạng ống công nghiệpTrang 76 a. Các loại mạng ống công nghiệp.Trang 76 b. Cách bố trí Trang 76 ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ Trang 9 SVTH: VÕ MẠNH HOANH GVHD: PHAN ĐÌNH TUẤN c. Nguyên tắc bố trí.Trang 77 2.3.4. Bố trí cây xanh trong nhà máy.Trang 77 a. Khu vực trồng cây Trang 77 b. Yêu cầuTrang 77 Tài liệu tham khảo .Trang 78 Phần 1: TỔNG QUAN VỀ BỘT NHẸ ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ Trang 10 [...]... suất bột nhẹ chất lượng cao đi vào hoạt động, sản phẩm đạt chất lượng tốt, đặc biệt là độ mịn Tuy nhiên giá thành lại cao nên khó tiêu thụ sản phẩm Trong khi đó, hàng năm nước ta sản xuất hàng trăm nghìn tấn bột (CaCO3) bao gồm cả bột nặng và bột nhẹ Năm 2001 nhà máy Công Ty Hóa Chât Minh Đức với năng xuất và tiêu thụ 6000 tấn bột nhẹ thông dụng, sản lượng bột nhẹ của Công ty Trung Đức 3000 tấn, Công ty... hình tiêu thụ và sản xuất bột nhẹ trong nước Từ hơn 40 năm nay, bột nhẹ được sản xuất tại Việt Nam với công nghệ do chúng ta tự thiết kế, chế tạo và lắp đặt Tuy nhiên do mức độ cơ khí hóa thấp, các thiết bị như sấy, nghiền còn thô sơ nên chất lượng sản phẩm chưa cao, chưa đáp ứng được nhu cầu trong nước Năm 2001 công ty Đất Đèn và Hóa Chất Tràng Kênh đã đưa công trình sản suất bột nhẹ chất lượng cao... ngành như: sơn, nhựa, bột trét tường, dượt phẩm, mỹ phẩm, thực phẩm, sản xuất thức ăn chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản, cao su, giấy Ngoài ra trên thị trường còn có sản phẩm cùng loại giống như bột nhẹ cũng là bột carbonat caxi (CaCO3) nhưng người ta gọi là bột nặng (bột đá nghiền CaCO3), nguyên nhân dẫn đến sự khác nhau là do chúng được sản xuất theo phương án khác nhau, từ đó tính chất của chúng cũng... trình vận hành và thu sản phẩm, người ta ta thường dùng kích thước hạt của nguyên liệu khá lớn (60 đến 200 mm), tỉ lệ giữa đá vôi và nhiên liệu là 9:1, do vậy mà nhiệt độ của lò để phân hủy CaCO3 khá cao (từ 900 đến 1200 oC) 2.2.3 Chỉ tiêu tiêu hao đá Năng suất của nhà máy là 2000 Kg/ngày sản phẩm khô bột nhẹ Tương ứng với 83,33 Kg/h, nếu hiệu suất sấy là 91,67 %, thì lượng bột nhẹ vào thiết bị tháp phun... đánh giá chất luợng sản phẩm CTPT ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CaCO3 Trang 11 SVTH: VÕ MẠNH HOANH GVHD: PHAN ĐÌNH TUẤN tên gọi carbonat canxi tên gọi khác bột nhẹ biểu hiện bột màu trắng phân tử gam 100 g/mol tổng hàm lượng CaCO3 Độ kèm tính theo CaO ≥ 98 % ≤ 0,15 % Độ ẩm ≤ 0,5 % Hàm lượng chất không tan trong HCl ≤ 0, 25 % Độ mịn qua sàng 0.125 mm ≥ 0,98 % 2 NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BỘT NHẸ 2.1 Nguyên liệu... TUẤN 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘT NHẸ 1.1 Vai trò và ứng dụng Bột nhẹ (CaCO3 kết tủa) là một chất phụ liệu quan trọng của nhiều ngành công nghiệp khác nhau được sử dụng ở dạng tinh khiết và dạng kém tinh khiết tùy theo nhu cầu và mục đích sử dụng cụ thể Bột nhẹ là một tên gọi thông thường trên thị trường của hợp chất carbonat caxi (CaCO3) Trên thị trường nó được bán dưới dạng bột ở nhiều kích cỡ khác nhau... thiết bị phản ứng hiệu suất là 100% CO2 được phản ứng, lượng Ca(OH)2 dùng dư 20% khối lượng so với lượng Ca(OH)2 tham gia phản ứng thì lượng Ca(OH)2 dùng cho thiết bị phản ứng là 80,72 Kg/h Giả sử hiệu suất hòa tan CaO vào H2O ở 25 oC là 80% thì lượng CaO cần là 76,34 Kg/h Giả sử hiệu suất lò nung đạt 90 % thì lượng đá vôi cần là 151,11 Kg/h Như vậy để sản xuất 1 tấn sản phẩm cần 1,81 m3 đá vôi 3 TÍNH... ngoài lùa vào nhiều Như vậy, qua tính toán sự cháy của quá trình nung thấy rằng nếu nhiệt độ của không khí đưa vào lò càng tăng thì nhiệt độ ngọn lửa càng cao, nếu duy trì nhiệt độ ngọn lửa không đổi thì nhiệt hao phí sẽ giảm 1.2 Quá trình làm sạch khí thải lò nung Việc sản xuất vôi thường đi đôi với sản xuất bột nhẹ (CaCO3 tạo thành do phản ứng giữa sữa vôi với CO2), một sản phẩm quan trọng Người ta tận... lò bằng cách qua thiết bị phối trộn khói thải và không khí bên ngoài trước khi đưa khói thải vào thiết bị rửa bụi Dựa vào các phương trình cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng chúng ta sẽ xác định được lượng nước cần thiết để giải nhiệt cho khí thải Ta biết rằng để phản ứng sản xuất bột nhẹ của chúng ta đạt hiệu quả chúng ta cần làm nguội CO2 xuống nhiệt độ mà ở nhiệt độ đó, khả năng hòa tan của... nung vôi để sản xuất bột nhẹ Tuy nhiên do hỗn hợp khí thải của nung vôi chứa khá nhiều tạp chất cơ học như tro, bụi than, và một hàm lượng SO2 Ngoài ra nhiệt độ của khí thải cũng rất lớn vào khoảng 800 oC đến 900 oC Vì vậy trước khi dẫn CO2 vào thiết bị phản ứng thì khí thải phải được làm sạch và làm nguội Mặt khác, trong qui trình sản xuất chúng ta cần sấy vật liệu nên cũng có thể sử dụng năng lượng . **************************** ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ Đề tài: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT BỘT NHẸ (CaCO3) NĂNG SUẤT TẤN/NGÀY THẦY HD: PHAN ĐÌNH TUẤN. thành việc thiết kế nhà máy sản xuất bột nhẹ với năng suất 2 tấn/ngày. Tuy đã hết sức cố gắng, nhưng vì đây là lần đầu tiên thiết kế một nhà máy hoàn chỉnh
