Проект реконструкции отделения "белой фильтрации" для ЗАО "Крымский Титан" (стр. 6 из 18)
3.Технологический раздел
3.1. Расчёт площади фильтрации
Исходные данные:
фильтруемая суспензия – гидротированная двуокись титана
1. содержание твердой фазы в фильтруемой суспензии С1=0,17 кг/кг
2. содержание твердой фазы во влажном осадке С2=0,68 кг/кг
3. плотность жидкой фазы суспензии ρф=1,8·103 кг/м3
4. плотность твердой фазы суспензии ρс=2,9·103 кг/м3
5. динамическая вязкость фильтрата µ=0,67·10-6 кгс·мин/ м3
6. динамическая вязкость промывной жидкости µпр=0,685·10-6 кгс·мин/ м3
7. производительность фильтрата Q=1,7т/час, Q=0,0098 м3/мин
8. константы удельного сопротивления фильтрующей перегородки Ro=51,75·1010
9. удельное сопротивление осадка rm=0,58·1012
10. давление фильтрации и промывки р=рпр=600 кгс/ м2
11. толщина влажного осадка ГДТ h2=0,035 м
12. необходимое количество промывной жидкости на 1 кг влажного осадка в м3 αо=0,0005 м3/кг
Расчет
1. плотность влажного осадка[(3) стр. 58]:
2. количество сухого осадка на единицу объёма фильтрата[(3) стр.58]:
3. объём влажного осадка в 1м3 фильтрата[(3) стр. 79]:
4. константы уравнений фильтрации[(3) стр.80]:
V`0=
V`=
5. время фильтрации[(3) стр. 59]:
6. константа уравнения промывки[(3) стр. 81]:
7. время промывки[(3) стр. 60]:
8. общая продолжительность рабочего цикла[(3) стр. 81]:
τ0=τ+τ`пр=10670+1499=12169 мин
9. полная поверхность фильтрации[(3) стр. 77]:
10. плотность суспензии[(3) стр. 81]:
11. количество суспензии, подаваемой на фильтр[(3) стр. 81]:
12. объём суспензии, поступающей в ванну[(3) стр.82]:
13. полезный объём ванны фильтра[(3) стр. 82]:
Vв=Qсус·τo=0,00021 ·12169=2,56 м3
Выбираем установку фильтрации на листовых вакуум – фильтрах с площадью фильтрации F=192м2.Фильтрование на них производится в две стадии.
3.2. Расчёт производительности фильтра
3.2.1. Первая стадия фильтрации
Исходные данные:
поверхность фильтрования, F - 192м2
толщина осадка ГДТ, δ - 35мм
плотность влажного осадка , ρ0 - 1437кг/м3
влажность отфильтрованного
осадка , W - 69%
время цикла фильтрования, τц - 3,5 ÷ 5,75ч
Масса влажного осадка, отлагающегося на единице поверхности фильтрования за время фильтрования[(4) стр. 37]:
тос= ρ0 ∙ δ = 1437 ∙ 0,0035 = 50,3кг/м2
Удельная производительность фильтра по сухому осадку[(4) стр. 37]:
Qос=
Qос1=
Qос2=
Qос=2, 71 ÷ 4, 45 кг/м2ч
Согласно исходным данным в 1кг пасты ГДТ содержится 0,81кг TiO2.
Тогда удельная производительность фильтра по TiO2 будет равна:
Qос TiO2= Qос∙0.81 = 2.2 ÷ 3.6 кг/м2ч
Часовая производительность цеха по TiO2 равна 1700кг/ч.
Необходимое количество фильтровальных пакетов (в зависимости от времени фильтровального цикла) [(4) стр. 38]:
n1 =
n2 =
3.2.2. Вторая стадия фильтрации
Исходные данные:
поверхность фильтрования, F - 192м2
толщина осадка ГДТ, δ - 35мм
плотность влажного осадка , ρ0 - 1330кг/м3
влажность отфильтрованного
осадка , W - 68%
время цикла фильтрования, τц - 3,3 ÷ 5,25ч
Масса влажного осадка, отлагающегося на единице поверхности фильтрования за время фильтрования:
тос= ρ0 ∙ δ = 1330 ∙ 0,0035 = 46,55кг/м2
Удельная производительность фильтра по сухому осадку:
Qос=
Qос1=
Qос2=
Qос=2, 84 ÷ 4, 5 кг/м2ч
Согласно исходным данным в 1кг пасты ГДТ содержится 0,81кг TiO2.
Тогда удельная производительность фильтра по TiO2 будет равна:
Qос TiO2= Qос∙0.81 = 2.3 ÷ 3.65 кг/м2ч
Часовая производительность цеха по TiO2 равна 1700кг/ч.
Необходимое количество фильтровальных пакетов (в зависимости от времени фильтровального цикла):
n1 =
n2 =
3.2. Выбор конструкционного материала
В химическом машиностроении в качестве конструкционных материалов применяют черные металлы и сплавы (стали, чугуны). Цветные металлы и сплавы, неметаллические материалы (пластмассы, материалы на основе каучука, керамику, углеграфитовые и силикатные материалы).
Специфические условия эксплуатации химического оборудования, характеризуемые широким диапазоном давлений и температур при агрессивном воздействии среды, определяют следующие требования к конструкционным материалам:
высокая химическая и коррозионная стойкость материалов агрессивных средах при рабочих параметрах;
высокая механическая прочность при заданных рабочих давлениях, температуре и дополнительных нагрузках, возникающих при гидравлических испытании и эксплуатации аппаратов;
хорошая свариваемость материалов с обеспечением высоких механических свойств сварных соединений;
низкая стоимость и недефицитность материалов.
Стали имеют наибольшее применение в химическом машиностроении, так как они лучше других материалов удовлетворяют перечисленным требованиям.
Для изготовления сосудов и аппаратов рекомендуется применять сталь, выплавленную в мартеновских и электрических печах, а в отдельных случаях - сталь кислородно-конверторного производства.
По химическому составу и механическим свойствам материалы должны удовлетворять требованиям ГОСТов, ТУ и ОСТ 26-291-71. Качество и характеристики материалов должны быть подтверждены заводом-поставщиком в соответствующих сертификатах. При проектировании аппаратов необходимо проверить соответствие качества выбранного материала требованиям ОСТ 26-291—71.
Сталь углеродистая обыкновенного качества поставляется по
ГОСТ 380-71 (сортовая, фасонная, листовая, широкополосная, трубы, поковки, ленты, проволока и т. д.) и применяется при изготовлении обечаек, днищ, фланцев, люков, лазов, патрубков и других деталей аппаратов, работающих в интервале температур от -20 до +425°С и давлении до
5 МПа.
В зависимости от назначения и гарантируемых характеристик сталь подразделяется на три группы:
А -поставляемую по механическим свойствам;
Б -поставляемую по химическому составу;
В -поставляемую по механическим свойствам и химическому составу.
Кроме того, по группе А введены три, по группе Б - две и по группе В - шесть категорий стали.
Стали изготовляют следующих марок:
группы А -СтО; Ст1, Ст2,..., Ст6;
группы Б -БСтО, БСт1,..., БСт6;
группы В -ВСт1, ВСт2,..., ВСт5.
Сталь всех групп с номерами марок 1, 2, 3, 4 по степени раскисления изготовляют кипящей (кп), полуспокойной (пс), спокойной (сп), а с номерами 5 и 6 - полуспокойной и спокойной.
В обозначениях марок сталей буквы «Ст» означают «сталь», цифры от 0 до 6 -условный номер марки в зависимости от химического состава и механических свойств; буквы Б и В перед обозначением марки означают группу стали (в обозначении марки стали группы А букву А не указывают). Для обозначения степени раскисления к обозначению марки стали после номера марки добавляют индексы: кп, сп, пс.
Для обозначения категории стали к обозначению марки, добавляют в конце номер соответствующей категории. Например, СтЗсп2, БСтЗкп2, ВСтЗпс2, ВСтЗспб. Первую категорию в обозначении марки не указывают (например, ВСт2сп).
Стали качественные углеродистые конструкционные ГОСТ 1050-74 и 5520-69 применяют для изготовления сварных эмалированных аппаратов, корпусов, днищ, трубных пучков теплообменников, змеевиков и других элементов аппаратов, работающих в интервале температур от -20 до +475°С при давлении до 10 МПа с неагрессивными и малоагрессивными средами.
По ГОСТ 1050-74 изготовляют стали: 05кп; 08кп; 08пс; 08; 10кп; 10пс; 10; 15кп; 15пс; 15; 20кп; 20пс; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 55; 58; 60; 65; 70; 75; 80; 85; 60Г; 65Г; 70Г.
Рекомендуется применять стали марок 10, 15, 20
(ГОСТ 1050-74) и 12К, 15К, 16К, 18К, 20К (ГОСТ 5520-69) для изготовления аппаратов и сосудов, работающих под давлением при температуре от -20 до +475° С.