Сущность технологического процесса производства титана, выбор, обоснование оборудования, металлургический расчет. Аналитический контроль производства и автоматизация технологических процессов. Экологичность и безопасность проекта, экономика производства.
Аннотация к работе
Титан, благодаря своей высокой прочности, твердости и высокой коррозийной стойкости, нашел широкое применение почти во всех отраслях промышленности: пищевой, медицинской, авиакосмической и т.д. Современное производство титана базируется на хлорной технологии: получение тетрахлорида титана с последующим его восстановление магнием и очисткой полученной реакционной массы (титановая губка, загрязненная продуктами восстановления - магнием и хлористым магнием) методом вакуумной сепарации. Поэтому вопросы, связанные с улучшением технико-экономических показателей процесса вакуумной сепарации - уменьшение расхода электроэнергии, повышение качества титановой губки и т.д. являются на сегодняшний день наиболее актуальными.В основном, современное производство титана базируется на хлорной технологии: получение тетрахлорида титана хлорированием титаносодержащего сырья с последующим его восстановлением магнием и очисткой полученной реакционной массы (титановой губки, загрязненной продуктами восстановления - магнием и хлоридом магния) методом вакуумной сепарации. В СНГ все три предприятия - Запорожский титано-магниевый комбинат, расположенный на Украине; Березниковский титано-магниевый комбинат, расположенный в России; Усть-каменогорский титано-магниевый комбинат производят титан по хлорной технологии, используя в качестве восстановителя магний. Магниетермический способ получения титана из тетрахлорида титана оказался наиболее экономически и технологически целесообразнее только при комбинировании титанового и магниевого производств, которые обеспечивают наиболее рациональную регенерацию продуктов (магний и хлор) и переработку отходов (хлорид магния). На первых этапах развития магниетермического производства титана для очистки титановой губки от хлорида магния и магния применяли гидрометаллургический способ, который состоит в обработке реакционной массы разбавленной (однопроцентной) хлороводородной кислотой на холоду для извлечения основного количества магния и его хлорида. Для улучшения качества титана был разработан способ вакуумной отгонки (сепарации) магния и хлорида магния из реакционной массы, который в настоящее время стал доминирующим [3-5].1.1 при сепарации реакционной массы, во время процесса может происходить перегорание нагревателей, что приводит к ухудшению качества титановой губки, увеличению расхода электроэнергии, дополнительным трудозатратам и т.д. Анализ теплового баланса аппарата вакуумной сепарации показывает, что полезный расход тепла на нагрев и сублимацию магния и хлорида магния из реакционной массы составляет незначительную величину по сравнению с тепловыми потерями: 26% от израсходованного за цикл. Печи вакуумной сепарации работают в периодическом режиме и остывают между отдельными кампаниями, поэтому применение наиболее эффективных теплоизоляционных материалов позволит значительно снизить удельный расход электроэнергии. Электропечи с такой футеровкой эксплуатируются более двух лет без капитального ремонта, но они имеют сравнительно высокую теплопроводность, что не позволяет снижать температуру кожуха печи и приводит к потерям тепла и увеличению расхода электроэнергии.Исходным сырьем, перерабатываемым в отделение является реакционная массы, поступающая из отделения восстановления и представляющая собой титановую губку, пропитанную магнием и хлоридом магния. Реакционная масса поступает в отделение вакуумной сепарации в ретортах и имеет следующий состав: (50 - 70)% титановой губки; (8 - 15)% хлористого магния (25 - 37)% магния.После процесса сепарации реторта - конденсатор с магнием с хлоридом магния отправляется на процесс восстановления. Из нее сливают хлорид магния, затем добавляют магний и подают тетрахлорид титана, образуется реакционная масса после прохождения реакции восстановления, эту реторту уже называют ретортой - конденсатором. Вакуумная сепарация реакционной массы основана на различной упругости паров титана, магния и хлорида магния. Скорость испарения магния и хлорида магния из реакционной массы зависит от упругости паров, общего давления над реакционной массой и температуры. Для отвода паров магния и хлорида магния в аппарате сепарации применяют конденсатор, в котором, с помощью охлаждения, создается низкая температура, следовательно, более низкое давление паров магния и хлорида магния.Состав реакционной массы, которую перерабатывают в отделении вакуумной сепарации, находят из предварительного расчета процесса восстановления тетрахлорида титана магнием. В расчете принимается следующий состав: - состав очищенного тетрахлорида титана, %: TICL4 - 99,98; FECL3-0,003; SICL4-0.005; ALCL3 - 0.005; VOCL3-0,0034; O-0,0006. На 1000 кг титана потребуется х кг тетрахлорида титана х = 3960,54 кг тетрахлорида титана Находим количество тетрахлорида титана с примесями: 3960,54 / 0,99983 = 3961,21 кг, в том числе: FECL3: 3961,21·3·10-5 = 0,118 кг Во время процесса сепарации происходит разделение компонентов Mg, MGCL2 и Ti путем конденсации их на охлажденных стенках конденсатора.В качестве основных примес
План
Содержание
Введение
1. Аналитический обзор
1.1 Обзор технологий
2. Выбор и обоснование принимаемого в проекте технологического решения
3. Технологическая часть
3.1 Номенклатура сырья и продукции
3.2 Описание основного технологического процесса
3.3 Металлургические расчеты
4. Аналитический контроль производства
5. Контроль и автоматизация технологических процессов
6. Экологичность и безопасность проекта
6.1 Анализ вредных и опасных производственных факторов
6.2 Мероприятия по охране труда и технике безопасности
6.3 Санитарно-гигиенические мероприятия
6.4 Обеспечение спецпитанием
6.5 Общая вентиляция
6.6 Электробезопасность
6.7 Противопожарные мероприятия
6.8 Общие правила безопасности
6.9 Расчет электроосвещения в отделении сепарации
6.10 Расчет защитного заземления
6.11 Охрана воздушного бассейна от загрязнения вредными веществами
6.12 Экологическое состояние в отделении вакуумной сепарации
6.13 Проектные решения по утилизации отходов производства
7. Экономика производства
7.1 Организация производства
7.2 Планирование производства
7.3 Расчет экономической эффективности
7.4 Нахождение точки безубыточности
7.5 Технико-экономические показатели проекта
Заключение
Список литературы
Введение
металлургия титан технологический автоматизация
Титан, благодаря своей высокой прочности, твердости и высокой коррозийной стойкости, нашел широкое применение почти во всех отраслях промышленности: пищевой, медицинской, авиакосмической и т.д.
Современное производство титана базируется на хлорной технологии: получение тетрахлорида титана с последующим его восстановление магнием и очисткой полученной реакционной массы ( титановая губка, загрязненная продуктами восстановления - магнием и хлористым магнием) методом вакуумной сепарации.
Переработка реакционной массы методом вакуумной сепарации является одним из основных переделов в технологии производства титана, так как конечным продуктом переработки является получение товарной титановой губки. Этот процесс является довольно сложным и дорогостоящим, так как к качеству товарного губчатого титана предъявляются очень высокие требования.
Поэтому вопросы, связанные с улучшением технико-экономических показателей процесса вакуумной сепарации - уменьшение расхода электроэнергии, повышение качества титановой губки и т.д. являются на сегодняшний день наиболее актуальными.
Целью настоящего дипломного проекта является проектирование отделения переработки реакционной массы методом вакуумной сепарации производительностью 30000 тонн в год титановой губки..
Новизна и практическая ценность заключается в снижении удельного расхода электроэнергии, расхода воды подаваемой на охлаждение аппарата.В уменьшении потерь магния с отвальным конденсатом на 40%. Годовой экономический эффект от внедрения предлагаемых решений составит около 1000000 тыс.тенге.