Аннотация

Пояснительная записка дипломного проекта по специальности Оборудование химических производств и предприятий строительных материалов на тему: «Проект реконструкции отделения "белой фильтрации" производительностью 1,7 т/ч для ЗАО «Крымский Титан». Состоит из 8 - ми разделов.

Производится литературный обзор по фильтрам, описывается технологическая схемафильтрации гидратированной двуокиси титана.

Производятся расчеты:

• технологический расчет по заданной производительности;

• расчет на прочность несущих конструкций;

• расчет привода;

• расчет вспомогательного оборудования для технологической схемы;

Приведена схема с элементами автоматизации;

Представлен проектный раздел:

• строительная часть;

• механизация (расчет электротали);

• расстановка оборудования;

В экономической части рассчитана стоимость мельницы и затраты на её изготовление.

В разделе охрана труда предложены мероприятия по охране труда, электро и пожарной безопасности. Выполнен расчет контура заземления.

В разделе экология разработаны мероприятия по охране окружающей среды.

Пояснительная записка состоит из листов, содержит рис. ,

литературных источников, приложений

Графическая часть состоит из 9 листов формата А - 1.

Введение

Наличие развитой химической промышленности, которая создает материальную основу функционирования экономики с высокой эффективностью общественного производства, является одним из определяющих признаков научно-технического и экономического развития государства.

В Украине доминирующим является потребление продукции основной химии, которая составляет 65,0% в отраслевом производстве. Эта подотрасль имеет широкую номенклатуру товарной продукции (аммиак, минеральные удобрения, сера, серная кислота, сода и др.) [(1) стр. 4]

Химическая и нефтехимическая промышленность Украины относится к наиболее экспортоориентированным отраслям промышленности, уровень ее экспортабельности в течение последних лет был стабильно высоким и не опускался ниже 75% от общего выпуска товарной продукции. Именно экспортная ориентация отрасли сыграла решающую роль в замедлении темпов спада объемов производства и стала важным буфером в условиях нарастающего развития кризиса спроса на отечественную химическую продукцию на внутреннем товарном рынке. Экспортные поставки позволили удержать на многих действующих химических производствах приемлемый уровень загрузки производственных мощностей и сохранить рабочие места.

В импорте химической продукции в Украину преобладают продукты конечного производства, а в собственном выпуске полупродукты. Наиболее весомыми в импорте являются такие группы товаров, как пластмассы и изделия из них -21,2%, каучук и резиновые изделия — 19,2%, фармацевтические продукты 18,3%, красители и лакокрасочные материалы — 6,3%, мыло и моющие средства — 3%.

В экспорте отечественной химической промышленности наибольший удельный вес составляет продукция основной химии-51,1%,т.е. большей частью энергоемкие и многотоннажные производства [(1)стр.5].

Особого внимания заслуживает вопрос сырьевого обеспечения отрасли. В химической промышленности, как сырье, используются природные залежи различных руд и соединений, продукты переработки нефти и коксохимии, газ, собственные химические продукты, которые производятся отраслью (внутреннее отраслевое потребление).

Собственной сырьевой базой для химического комплекса Украины являются месторождения серных и калийных руд Прикарпатья, хлорида натрия и карбонатов Донбасса и Крыма, брома Сивашского залива, ильменитов на Житомирщине. Природный газ (сырье для производства азотных удобрений) и апатитовый концентрат (сырье для фосфорных удобрений) импортируются из России, фосфориты — из Северной Африки.

Позитивные результаты работы химического комплекса Украины за 9 мес. 2003 г. Характеризуются не только ростом объема товарного производства, но и улучшением финансово- экономических показателей работы химических предприятий. Позитивная динамика товарного производства в химической промышленности впервые за два последних года обусловила улучшение финансовых результатов роботы в химическом комплексе Украины, что в основном обусловлено улучшением работы предприятий - производителей минеральных удобрений за счет отказа от работы по заданным схемам. Так, высокие производственные показатели удерживают Североданецкое ГПП «Объединение «Азот», Одесский государственный припортовый завод, ВАТ «ДнепроАзот»,, г. Днепродзержинск, ГАК «Титан», г. Армянск. В августе производство диоксида титана в Украине увеличилось на 44,6%, или на 2,54 тыс. тонн по сравнению с августом 2004 года - до 8,24 тыс. тонн.

Крымский "Титан" увеличил производство двуокиси титана увеличилось на на 67,3% до 5,02 тыс. тонн. "Сумыхимпром" также увеличил производство на 19,3% - до 3,22 тыс. тонн. Всего за восемь месяцев производство диоксида титана увеличилось на 6,4%, или на 3,55 тыс. тонн по сравнению с январем-августом прошлого года - до 51,82 тыс. тонн [1) стр. 5].

1.Литературный обзор

1.1. Общие сведения

Фильтрация находит широкое применение в технике как универсальный метод разделения суспензий грубых и тонких, особенно в тех случаях, когда разделение суспензий должно происходить без потерь, или когда взвешенные частицы плохо оседают, а также, если требуется получение осадка с минимальным содержанием влаги. Фильтрацию используют в химической, целлюлозно-бумажной, пищевой, силикатной, горной и других отраслях промышленности.

Аппараты, в которых происходит процесс фильтрации, называ­ются фильтрами. Производительность фильтра характеризуется скоростью фильтрации, которая определяется количеством фильтрата (жидкости), прошедшего через единицу поверхности пористой перегородки в единицу времени. Скорость фильтрации зависит от величины давления при фильтрации, толщины, структуры и свойств получающегося осадка, а также от вязкости жидкости — фильтрата.

Для очистки осадка от остатков жидкости суспензии производится промывка его чистой жидкостью. Промывка следует за фильтрацией и производится в том же фильтре. После промывки в ряде случаев производят просушку осадка путем просасывания через него воздуха, а потом разгружают фильтр от осадка. После этого цикл работы повторяется [(2)стр. 186].

Современные фильтры по принципу своего действия могут быть подразделены на фильтры периодического действия и фильтры непрерывного действия, по давлению — на фильтры, работающие под давлением, и фильтры, работающие под разрежением [(3)стр. 60].

Конструкции фильтрующих перегородок могут быть цилиндрическими и плоскими. Как те, так и другие фильтрующие перегородки могут быть образованы несвязанными (волокнистыми или зернистыми) и связанными элементами ткани. Перегородки, как правило, являются проницаемыми для фильтрата (жидкой фазы и непроницаемыми для твердых частиц). Однако мельчайшие коллоидные частицы (размером 1—3 мк) проходят через фильтр. Для их задержания применяют полунепроницаемые пленки.

Для изготовления фильтрующих перегородок применяют следующие материалы: бязь, шлаковую и стеклянную вату, бумагу, картон. Хлопчатобумажные ткани являются щелочеупорными, но малостойкими в кислотах, для повышения кислотоупорности их нитруют (обрабатывают) смесью H₂ SO₄ + HNO₃. Шерстяные ткани являются кислотоупорными, но не стойкими к щелочам. Тканевые фильтрующие перегородки являются маложесткими и требуют каркаса жесткой конструкции. Наиболее стойкими к химическим реагентам являются перегородки из асбеста, шлаковой и стеклянной ваты, керамические плиты и сетки из нержавеющей стали или бронзы.

В качестве зернистых и волокнистых фильтрующих перегородок применяют песок, инфузорную землю, кокс, уголь, целлюлозу и др.

Эти перегородки должны иметь проницаемое основание из перфорированных металлических, керамических или деревянных пластин или листов. Они применяются для суспензий с малым содержанием твердых частиц, в том случае, когда осадки не используются. Коллоидные пленки изготовляются из нитроцеллюлозы.

1.2. Конструкции фильтров

1.2.1. Фильтры периодического действия

Аппаратами периодического действия являются нутч-фильтры, фильтрпрессы, листовые фильтры и сгустители [(3)стр. 61].

Нутч-фильтры представляют собой цилиндрические резервуары с расположенной у дна пористой фильтрующей перегородкой (рис. 1). Работают такие фильтры под гидростатическим давлением, под вакуумом и под давлением жидкости, создаваемым насосом.

По своей конструкции они бывают открытые (рис. 1, а) и закрытые

(рис. 1,6). Фильтрующая перегородка может быть изготовлена из пористых керамических плит или тканей, уложенных на решетке.

Достоинства нутч-фильтров — возможность хорошей промывки осадков, легкость защиты от коррозии, простота конструкции; нутч-фильтры, работающие под давлением, характеризуются значительной скоростью фильтрации и возможностью фильтрации жидкостей, выделяющих ядовитые или огнеопасные пары.

Недостатки - ручная выгрузка осадка, малая производительность, так как вакуум не превышает 0,75ата для открытых фильтров, и давление не более 3ати – для закрытых[(2)стр. 199]. .

Рис.1.- Схемы нутч-фильтров: а- нутч-фильтр, работающий под вакуумом.; б- нутч-фильтр работающий, под давлением.

Фильтрпрессы являются весьма распространенными фильтрами периодического действия. Различают рамные и камерные фильтрпрессы.

Рамные фильтрпрессы (рис. 2) состоят из опорных стоек 1 и 10; на первой укреплена упорная плита 2, на второй — механизм зажима плиты и стойки 7.

Стойки, связанные между собой прогонами 6, опирающимися на шпренгельные фермы 11. Шток зажимного механизма упирается в зажимную плиту 5, которая свободно подвешена на прогонах. Кронштейны плиты для облегчения перемещения ее по прогонам снабжены роликами. Между упорной и зажимной плитами располагаются плиты 3 и рамы 4, образующие камеры фильтрпресса.

Рис.2.- Рамный фильтрпресс: а- конструкция фильтра; 1 и 10 опорные стойки; 2- упорная плита; 3- фильтровальные плиты; 4- фильтровальные рамы; 5- зажимная плита; 6- прогоны; 7- механизм зажима плит; 8- штуцер для подвода суспензии; 9- кран для отвода фильтрата; 11- шпренгельная ферма; б- схема фильтрации; в- схема промывки на рамном фильтрпрессе.

Плиты представляют собой плоские пластины, имеющие внутреннюю рифленую с обеих сторон поверхность.

Рифление плит имеет целью создание каналов для стока фильтрата и выполняется в виде вертикальных борозд, в виде усеченных пирамидок и наклонных борозд, сходящихся к выгрузочному отверстию. Кроме прямоугольных плит, применяются круглые плиты. Их габаритные размеры несколько больше, чем у квадратных, но для их зажима требуется меньшее усилие, так как при прочих равных условиях можно получить меньшую площадь контакта между плитой и рамой. Зажимные приспособления бывают механические (винтовые) и гидравлические.

Гидравлический зажимной механизм (Рис.3) состоит из цилиндра 1. и плунжера 2.

Рис. 3.- Гидравлическое зажимное устройство фильтрпресса

В цилиндр насосом подается вода под давлением 100 ат, которая заставляет перемещаться плунжер и связанную с ним зажимную плиту, осуществляя этим сжатие плит. Для разгрузки цилиндра от давления во время длительного рабочего периода служат два боковых винта с гайками в виде храповых колес с трещотками. Для обратного отвода зажимной плиты после окончания фильтрации и отхода от нее штока плунжера служат грузы 3, подвешенные на тросах 4, закрепленных одним концом к зажимной плите и перекинутые через блоки 5, оси которых запрессованы на приливах гидравлического цилиндра.

Работа фильтрпресса происходит следующим образом. Плиты покрываются с двух сторон фильтровальной тканью (салфеткой). В ней прорезаются отверстия соответственно отверстиям в плитах и рамах. После этого плиты и рамы сжимаются с помощью зажимного приспособления. В правые питательные каналы подается фильтруемая жидкость (рис. 2, б), которая поступает через отверстия рам в камеры, образованные плитами и рамами. Под давлением жидкость проникает через ткань и через нижнее отверстие, и краник стекает в корыто. Фильтрация продолжается до заполне­ния осадком пространства между плитами.

После фильтрации происходит промывка. Промывная жидкость поступает в левый канал, из которого через наклонные отверстия в плитах с противоположной стороны к осадку поступает в пространство между салфеткой. Пройдя через салфетку и слой осадка, краников вытекает в желоб. После промывки производят просушку осадка сжатым воздухом, который нагнетается в канал для промывки. Затем отпускается зажим, производится разборка плит и рам и снятие осадка с салфеток. Затем цикл работы фильтра повторяется. Камерный фильтрпресс состоит из одних только плит, имеющих питательные отверстия большого размера в центре и выгрузочные — внизу плит. Эти фильтрпрессы применяются для фильтрации суспензий с большой концентрацией твердых частиц, которые могут забивать малые по сечению каналы рамных фильтрпрессов.

Отечественные машиностроительные заводы выпускают автоматизированный фильтрпресс оригинальной конструкции ФПАК (Рис. 4). Этот фильтрпресс состоит из горизонтально расположенных друг над другом фильтрующих плит. Расстояние между ними составляет 25—30 мм. Они расположены между двумя опорными плитами фильтра. Между плитами через ролики протянута бесконечная лента фильтрующей ткани, натяжение которой осуществляется грузами.