Файл: Содержание введение технологическая стадия выделения сульфата калия конструкция центрифуги 1 Конструкции центрифуг 2 Конструкция проектируемой центрифуги расчет .docx
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 143
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СТАДИЯ ВЫДЕЛЕНИЯ СУЛЬФАТА КАЛИЯ
2. КОНСТРУКЦИЯ ЦЕНТРИФУГИ
2.1 Конструкции центрифуг
2.2 Конструкция проектируемой центрифуги
3. РАСЧЕТ ЦЕНТРИФУГИ
3.1 Технологический расчет
3.2 Энергетический расчет
3.3 Прочностной расчет
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
АННОТАЦИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Калия сульфат (сернокислый калий), K2SO4 - соль; бесцветные кристаллы, плотность 2,66 г./см.3, tпл. 1074 °С. Растворимость 11,1 г. на 100 г. H2O при 20 °С, 24,1 г. при 100 °С.
Хорошо растворим в воде, не подвергается гидролизу. Не растворим в концентрированных растворах щелочей или в чистом этаноле.
Калия сульфат входит в состав природных калийных солей, например шёнита K2SO4•MgSO4•6H2O, из которых и добывается. Применяется для получения квасцов, поташа. В сельском хозяйстве
Калия сульфат используется как концентрированное бесхлорное калийное удобрение; содержит не менее 45—52 % K2O, не более 1 % MgO и не более 10% влаги.
1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СТАДИЯ ВЫДЕЛЕНИЯ СУЛЬФАТА КАЛИЯ
Основными способами получения хлорид аммония являются:
-
Переработка галургическими методами- растворением и кристаллизацией полимерных сульфат калийных руд; -
Конверсионным и ионитным способами на основе взаимодействия хлористого калия и различных сульфатных солей; -
При производстве соляной кислоты и серной кислоты или сернистого газа и хлористого калия; -
Гидротермическим методом на основе взаимодействия сульфатных солей.
При получение галургическим методом ведется по реакции:
K2SO4∙MgSO4+2KCl=2K2SO4+MgCl2
Массовая доля K2O в сухом веществе не менее 53%.
Массовая доля воды не менее 0,5%
Схема получения сульфата калия представлена на рисунке 1.
Рисунок 1. Технологическая схема стадии получения сульфата калия.
2,4, 7- насосы; 2 – растворитель; 3 – отстойник; 5 – вакуум-кристаллизатор; 6 – центрифуга; 8 – сборник маточника.
Технологическая схема, предусматривает комплексное использование сырь с получением калийных удобрений.
Породу, предварительно измельченную до-5мм, обрабатывают оборотным горячим щелоком при температуре 65-70˚С в растворителе 1. В процессе выщелачивания в щелоке растворяются каинит, сильвинит, шенит, леонит и другие легко растворимыеминералы, в отвале остаются галит, лангебейнит, полигалит и гипс. Горячий щелок насосом 2 подается в отстойник 3. Щелок осветляют от нерастворимых примесей и насосом 4 направляют на вакуум-кристаллизационную установку 5 для выделения шенита.
Для кристаллизации чистого шенита без примеси NaCl к щелоку добавляют маточные растворы, получаемые при последующем разложении шенита на сульфат калия. Кристаллизация шенита заканчивается при 20 ˚С, полученную пульпу сгущают и подвергаютфильтрации; часть маточного раствора после кристаллизации шенита возвращают в начало процесса на выщелачивание руды, другую часть подвергают выпарке для регенерации солей калия. Сгущенную пульпу сульфата калия центрифугируют на центрифуге 6. Сульфат калия промывают водой с температурой 20-50oC и отправляют на сушку. Маточный раствор после центрифугирования присоединяют к щелоку, направляемому на кристаллизацию шенита.
Технологическая схема переработки калийных руд предусматривает регенерацию солей, содержащихся в выводимых из процесса избыточных маточных щелоках. С этой целью щелока подвергают выпарке последовательно в 3-4 стадии, выделяя после первой стадии поваренную соль пищевых сортов, после второйи третьей, смешанные калийные соли (каинит, карналит), после четвертой бишофит различной сортоности.
Таким образом, по данной схеме получают удобрение в виде сульфата калия, калимагнезит.
2. КОНСТРУКЦИЯ ЦЕНТРИФУГИ
2.1 Конструкции центрифуг
Центрифугирование - процесс механического разделения жидких неоднородных систем путем осажденияв поле центробежных сил, создаваемых во вращающемся барабане центрифуги. Методом центрифугирования достигается достаточно четкое и в то же время быстрое разделение суспензий и эмульсий в центробежном поле. В центрифугах разделяют самые разнообразные жидкие неоднородные системы: сырую нефть, суспензии поливинилхлоридной смолы, смазочные и растительные масла, смеси кристаллов солей с маточными растворами, каменноугольный шлам, суспензию крахмала, дрожжевую суспензию и др.
Центрифуги делят на два основных класса - осадительные и фильтрующие [2].
Осадителъные центрифуги имеют отличительную конструктивную особенность - барабан со сплошной (неперфорированной) стенкой. Разделение суспензии в такой центрифуге происходит путем осаждения взвешенных в жидкости твердых частиц под действием центробежных сил. Осаждение частиц в центрифуге происходит так же, как в отстойнике, но со значительно большей скоростью.
Фильтрующие центрифуги имеют барабаны с перфорированной стенкой. Поверхность барабана изнутри обычно покрыта фильтровальной перегородкой (тканью или сеткой). Фильтрующие центрифуги являются по существу фильтрами, в которых движущая сила (разность давлений) создается под действием центробежных сил, действующих на вращающуюся в барабане жидкость. Такие центрифуги бывают как периодического, так и непрерывного действия.
По способу выгрузки осадка центрифуги подразделяются на центрифуги с ручной выгрузкой, пульсирующей, вибрационной, инерционной, шнековой, гравитационной и выгрузкой ножом.
По заданию предлагается к проектированию осадительная шнековая центрифуга (ОГШ), которые применяют для обезвоживания кристаллических и зернистых продуктов, классификации материалов по крупности и плотности, а также для осветления суспензий. Широкое распространение осадительных центрифуг объясняется универсальностью этих машин. Их успешно используют для разделения суспензий с размером частиц от 0,005 мм до 1 мм и объемной концентрацией от 1 до 40%.
В зависимости от назначения осадительные центрифуги подразделяют на три группы :
-
обезвоживающие -
универсальные -
осветляющие.
Обезвоживающие центрифуги предназначены для разделения высококонцентрированных суспензий с твердыми частицами размером не менее 25 мкм. Для этих машин характерна высокая производительность по осадку и сравнительно низкая влажность последнего. Фактор разделения обычно Кр < 2000, отношение длины барабана к его диаметру менее 1,7. Промывка осадка предусмотрена в конструкциях только обезвоживающих центрифуг.
Универсальные осадительные центрифуги используют для разделения суспензий малой и средней концентраций с частицами твердой фазы размером более 10 мкм. При работе этих центрифуг получают сравнительно чистый фугат и осадок с небольшой влажностью. Фактор разделения 2000 - 3000, отношение длины барабана к диаметру 1,7 - 2,2.
Осветляющие центрифуги применяют для очистки низкоконцентрированных суспензий от высокодисперсной твердой фазы. Эти машины характеризуются высоким фактором разделения (более 2500), отношением длины барабана к диаметру более 2,2, высокой производительностью по суспензии и получением чистого фугата.
В зависимости от направлений движения в роторе осадка и разделяемой суспензии различают центрифуги противоточные (осадок движется навстречу потоку суспензии) и прямоточные (направления движения осадка и суспензии совпадают). Роторы центрифуг могут быть горизонтальными или вертикальными. Горизонтальные центрифуги изготовляют преимущественно с ротором, помещенным между опорами, реже - с консольным ротором; вертикальные центрифуги имеют, как правило, верхнюю подвеску ротора.
Наиболее широко распространены горизонтальные противоточные центрифуги с цилиндроконическим ротором.
Технологический режим в центрифугах ОГШ регулируют, изменяя скорость подачи суспензии, частоту вращения ротора, диаметр сливного порога. Степень осветления фугата можно повысить, уменьшив диаметр сливного порога (увеличив длину зоны осаждения) и увеличив частоту вращения ротора, а степень просушки (влажность) осадка - увеличив диаметр сливного порога (т.е. длину зоны сушки) и частоту вращения ротора.
Всем центрифугам типа ОГШ присущи достоинства: высокая производительность при малых габаритах и непрерывность технологического процесса; отсутствие фильтрующего элемента, подверженного быстрому износу или забиванию (благодаря этому машины надежны в работе и позволяют получать продукт постоянного качества); пригодность для обработки очень тонких суспензий различной концентрации; возможность изменять концентрацию суспензии во время работы; простота обслуживания.
К недостаткам машин этого типа следует отнести невысокую степень обезвоживания осадка; невозможность качественной промывки осадка в машине; сравнительно быстрый износ шнека и ротора при обработке абразивных продуктов.
2.2 Конструкция проектируемой центрифуги
В настоящее время основным типом центрифуги для выделения сульфата калия является непрерывнодействующая осадительная горизонтальная центрифуга со шнековой выгрузкой осадка (ОГШ). НИИхиммашем разработана базовая модель центрифуги ОГШ-802К- 04, которая относится к классу универсальных [6].
Конструкция центрифуги ОГШ-802К-04 приведена на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1- Центрифуга ОГШ-802К-04
1 - планетарный редуктор; 2, 6- коренные подшипники; 3 - ротор; 4 - шнек;5 - кожух; 7 - приводные ремни; 8 - труба питания;9 - станина; 10- механизм защиты редуктора
Центрифуга имеет цилиндроконический ротор стандартной схемы осадительных центрифуг. Суспензия подается по питающей трубе во внутреннюю полость шнека, откуда через окна в обечайке шнека поступает в ротор на границе цилиндрической и конической обечаек и течет по направлению к сливным окнам. Под действием центробежных сил частицы твердой фазы осаждаются на стенки ротора и передвигаются шнеком в противоположном направлении. Соотношение между влажностью осадка хлорид аммония и содержанием его в фугате устанавливается регулируемыми по высоте заслонками в сливных окнах в торцевой стенке ротора.
Привод от электродвигателя к ротору осуществляется через гидравлическую турбомуфту, привод на шнек - через двухступенчатый планетарный редуктор, который создает небольшую разницу между скоростями вращения ротора и шнека , обеспечивающую перемещение осадка к выгрузным окнам ротора без взмучивания и репульпации твердой фазы. Шнек - двухзаходный с защитой несущей плоскости винта противоабразивной наплавкой из стеллита. Все детали, соприкасающиеся с обрабатываемым продуктом, изготовлены из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Смазка коренных подшипников - жидкая циркуляционная от маслонасосной станции, входящей в комплект машины.
Центрифуга снабжена загрузочным клапаном, который автоматически включается и выключается станцией управления через электрогидравлический золотник и маслоустановку [3].
Клапан (рис. 2.3) устанавливают на трубопроводе подачи суспензии в центрифугу.
Рисунок 2.3- Загрузочный клапан
1 - шаровой клапан; 2 - корпус; 3 - шток; 4 - верхний указатель хода; 5, 8 - корпус и крышка цилиндра; 6 - поршень; 7 - нижний указатель хода; 9 - шпиндель; 10 - гайка; 11 - рукоятка; 12 - маховичок; 13 - направляющий винт; 14 - штуцеры подвода и отвода масла; 15 - сальниковая набивка; 16 – масленка
Шпиндель 9 служит как для настройки хода клапана, так и для его закрытия вручную в случае аварии. От проворачивания его удерживает направляющий винт 13. Для облегчения установки хода и аварийного закрытия клапан снабжен маховичком 12 с рукояткой 11. Верхний указатель хода 4 показывает, на какую величину открыт клапан, а нижний указатель 7 служит для настройки хода клапана. Для обеспечения плотности прилегания шаровой металлический клапан 1 тщательно притирается к узкому пояску на корпусе 2.
В верхней части кожуха центрифуги имеются два люка для осмотра зон выгрузки (осадка и фугата), а также патрубка для отвода паров.
Конструкция ротора приведена на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4- Ротор центрифуги ОГШ – 802К - 04
Ротор состоит из трех основных частей: цилиндроконической обечайки 8 и цапф 1 и 17, скрепленных с обечайкой болтами. В цапфе, расположенной со стороны большего диаметра обечайки, имеются окна с регулировочными кольцами 3 или шайбами для слива жидкой фазы, а в противоположной цапфе – окна для выгрузки твердого осадка.