Xem mẫu
- TRƯ NG I H C QU C GIA T.P H CHÍ MINH
TRƯ NG I H C BÁCH KHOA
KHOA K THU T HÓA H C
****************************
ÁN QUÁ TRÌNH & THI T B
tài:
TÍNH TOÁN
THI T K NHÀ MÁY S N XU T
B T NH (CaCO3) NĂNG SU T T N/NGÀY
TH Y HD: PHAN ÌNH TU N
SVTH: VÕ M NH HOANH
L P: HC06MB
NGÀY N P:
Niên khóa: 2009
- SVTH: VÕ M NH HOANH GVHD: PHAN ÌNH TU N
B GIÁO D C VÀ ÀO T O C NG HÒA XÃ H I CH NGHĨA VI T NAM
TRƯ NG I H C BÁCH KHOA c l p – T do – H nh phúc
Thành ph H Chí Minh
Khoa : K Thu t Hóa H c
B môn : Máy & Thi t B
ÁN
MÔN H C : ÁN QUÁ TRÌNH & THI T B MÃ S : 605040
H và tên sinh viên : VÕ M NH HOANH MSSV : 60301636
L p : HC06MB
Ngành : Máy Thi t B
1. u án : TÍNH TOÁN THI T K NHÀ MÁY S N XU T B T NH
2. Nhi m v (n i dung yêu c u v i s li u ban u) :
1. Năng su t : 2000 kg/ngày theo s n ph m khô
2. Thông s khác : t ch n.
3. N i dung các ph n thuy t minh và tính toán
1. T ng quan
2. Cơ s lý thuy t tính toán
3. Thuy t minh qui trình công ngh
4. Tính cân b ng v t ch t và năng lư ng cho thi t b chính, ph
5. Tính kinh t d án và l a ch n a i m xây d ng nhà máy
2. Các b n v
B n v chi ti t thi t b chính 1 b n A1
B n v qui trình công ngh 1 b n A1
5. Ngày giao án: 10 / 2009
6. Ngày hoàn thành án: 12 / 2009
7. Ngày b o v và ch m án : 01/ 2010
Ngày…… tháng….năm 2009
H I NG B O V NGƯ I HƯ NG D N
(Ký và ghi rõ h tên) (Ký và ghi rõ h tên)
Đ ÁN QUÁ TRÌNH & THI T B Trang - 2 -
- SVTH: VÕ M NH HOANH GVHD: PHAN ÌNH TU N
NH N XÉT ÁN
1. Cán b hư ng d n. Nh n xét:
……………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………
i m : __________ Ch ký : __________
2. Cán b ch m án. Nh n xét:
……………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………....
i m : __________ Ch ký : __________
i m t ng k t : __________
Đ ÁN QUÁ TRÌNH & THI T B Trang - 3 -
- SVTH: VÕ M NH HOANH GVHD: PHAN ÌNH TU N
L I NÓI U
B t nh là ch t ph gia quan tr ng c a nhi u ngành công nghi p khác nhau ư c s
d ng d ng tinh khi t và kém tinh khi t. Cùng v i vi c ch t o lo i v t li u m i thì nhu c u
s d ng và yêu c u v ch t lư ng c a s n ph m b t nh n ngày càng tăng. Riêng nư c ta
h ng năm ph i nh p m t lư ng l n b t nh t nư c ngoài, vì v y vi c nghiên c u, c i ti n
quy trình s n xu t nâng cao s lư ng và ch t lư ng s n ph m b t nh trong nư c là vi c
làm chính áng và r t thi t th c
V i mong mu n áp d ng nh ng ki n th c ã h c vào th c têsanr xu t, v i s n l c
c a b n thân cùng s t n tình giúp c a các th y hư ng d n, mà sau hơn 3 tháng tìm hi u
nghiên c u sách v Tôi ã hoàn thành vi c thi t k nhà máy s n xu t b t nh v i năng su t 2
t n/ngày. Tuy ã h t s c c g ng, nhưng vì ây là l n u tiên thi t k m t nhà máy hoàn
ch nh và do th i gian có h ng cũng như s hi u bi t còn h n ch nên án không tránh kh i
thi u sót, vì v y Tôi r t mong s góp ý, nh n xét ánh giá c a quí th y cô.
Tôi xin chân thành c m ơn s nhi t tình hư ng d n c a th y PHAN ÌNH TU N,
th y HOÀNG MINH NAM ã giúp Tôi hoàn thành án này.
Ngày 01 tháng 01 năm 2010
Sinh viên
Võ M nh Hoanh
Đ ÁN QUÁ TRÌNH & THI T B Trang - 4 -
- SVTH: VÕ M NH HOANH GVHD: PHAN ÌNH TU N
M CL C
Ph n 1: T NG QUAN V B T NH
1. GI I THI U CHUNG V B T NH …………………………………………..Trang 11
1.1. Vai trò và ng d ng………………………………………………….............Trang 11
1.2. Tình hình tiêu th và s n xu t b t nh trong nư c……………………......Trang 11
1.3. Tiêu chu n qui nh ch t lư ng b t nh ……………………………...........Trang 12
2. NGUYÊN LI U S N XU T B T NH ………………………………………..Trang 13
2.1. Nguyên li u chính :…………………………………………………..............Trang 13
a. á vôi hóa ch t Thanh Ngh ........................................................................Trang 13
b. M á vôi hóa ch t Ki n Khê.......................................................................Trang 13
c. M á vôi hóa ch t Thanh Sơn....................................................................Trang 14
2.2. Các yêu c u v á vôi ......................................................................................Trang 14
2.2.1. Yêu c u v ch t lư ng............................................................................Trang 14
2.2.2. Yêu c u v kích thư c hình dáng.........................................................Trang 14
2.2.3. Ch tiêu tiêu hao á................................................................................Trang 14
3. TÍNH CH T C A CÁC CH T THAM GIA PH N NG...............................Trang 15
3.1. Carbonat canxi ( á vôi trong t nhiên).........................................................Trang 15
3.2. Oxyt canxi (vôi s ng)………………………………………………………...Trang 15
3.3. Hydroxyt canxi (vôi tôi)……………………………………………………...Trang 16
3.4. Anhydrit carbonic……………………………………………………………Trang 17
3.5. nh hư ng c a các t p ch t n s n ph m nung vôi……………………...Trang 19
4. GI I THI U NHIÊN LI U……………………………………………………...Trang 20
4.1. Thành ph n nguyên t và tính ch t………………………………………...Trang 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. m trong than (w)………………………………………………….Trang 21
4.2. Thành ph n ch t b c và c c…………………………………………………Trang 22
4.2.1. Ch t b c và tính ch t c a nó………………………………………….Trang 22
4.2.2. C c và hàm lư ng carbon c nh……………………………………Trang 22
Đ ÁN QUÁ TRÌNH & THI T B Trang - 5 -
- SVTH: VÕ M NH HOANH GVHD: PHAN ÌNH TU N
4.3. B o qu n nhiên li u………………………………………………………….Trang 23
4.4. M t s lo i than ph bi n Vi t Nam……………………………………...Trang 24
Ph n 2: CƠ S LÝ THUY T QUI TRÌNH S N XU T B T NH
1.1. Quá trình nung vôi……………………………………………………………..Trang 26
1.1.1. Quá trình nung vôi trong lò ng thông thư ng………………………...Trang 27
1.2. Quá trình làm s ch khí th i lò nung…………………………………………...Trang 27
1.3. Quá trình hòa tan CaO vào H2O………………………………………………Trang 28
1.4. Quá trình l ng b t nh …………………………………………………………Trang 29
1.5. Quá trình s y khô b t nh ……………………………………………………...Trang 29
1.6. Quá trình ph n ng t o s n ph m…………………………………………….Trang 29
1.6.1. Lý thuy t t ng quát………………………………………………………...Trang 29
1.6.2. Cơ s lý thuy t tính toán cho công ngh ………………………………Trang 31
1.6.3. c i m c a ph n ng……………………………………………………Trang 33
1.6.3.1. nh nghĩa th i gian ph n ng:…………………………………….Trang 34
1.6.3.2. Thuy t thay i b m t m i c a Higbie……………………………Trang 35
1.6.4. Gi i thi u các thi t b ph n ng dùng
cho h khí – l ng trong công nghi p………………………………………...Trang 35
1.6.4.1. Thi t b s i b t……………………………………………………….Trang 35
1.6.4.2. Thi t b khu y tr n………………………………………………….Trang 36
1.6.4.3. Thi t b phun tia……………………………………………………..Trang 36
1.6.4.4. Tháp ĩa……………………………………………………………...Trang 36
1.6.4.5. Tháp m…………………………………………………………….Trang 37
Ph n 3: THI T K PHÂN XƯ NG S N XU T B T NH
1. QUI TRÌNH S N XU T B T NH ……………………………………………Trang 38
1.1. Sơ qui trình công ngh …………………………………………………...Trang 38
1.2. Thuy t minh qui trình công ngh …………………………………………...Trang 39
CÁC THI T B CHÍNH TRONG QUI TRÌNH CÔNG NGH
I. LÒ NUNG VÔI……………………………………………………………………Trang 40
1. GIÓI THI U…………………………………………………………………...Trang 40
1.1. Các lo i lò nung vôi ……………………………………………………..Trang 40
Đ ÁN QUÁ TRÌNH & THI T B Trang - 6 -
- SVTH: VÕ M NH HOANH GVHD: PHAN ÌNH TU N
1.2. Hình dáng c u t o lò nung vôi công nghi p……………………………Trang 40
1.3. Nguyên lý ho t ng c a lò nung……………………………………….Trang 40
1.4. Các y u t nh hư ng n s n ph m…………………………………..Trang 41
1. THI T K LÒ NUNG VÔI……………………………………………………...Trang 41
2.1. Nguyên li u…………………………………………………………………..Trang 41
2.1.1. Thành ph n ban u…………………………………………………..Trang 41
2.2. CÂN B NG V T CH T - NĂNG LƯ NG CHO LÒ NUNG……………Trang 42
2.2.1. Phương trình cân b ng năng lư ng…………………………………..Trang 42
a. Tính toán t ng lư ng nhi t thu vào........................................................Trang 42
b. Tính toán t ng lư ng nhi t t a ra……………………………………..Trang 43
c. Tính toán năng su t c a không khí nh p li u cho lò nung…………..Trang 44
2.2. 2. Phương trình cân b ng v t ch t cho lò nung……………………......Trang 45
II. THI T B HÒA TAN CaO……………………………………………………...Trang 48
1. GI I THI U…………………………………………………………………...Trang 48
1.1. Hình dáng và c u t o b n khu y…………………………………….....Trang 48
1.2. Nguyên t t ho t ng……………………………………………………Trang 48
1.3. Các y u t nh hư ng…………………………………………………...Trang 49
2. THI T K B N KHU Y TR N………………………………………….....Trang 49
2.1. Nguyên li u………………………………………………………………Trang 49
2.1.2. Thành ph n nh p li u……………………………………………..Trang 49
2.1.3. Thông s tr ng thái………………………………………………..Trang 49
2.2. Cân b ng v t ch t & năng lư ng cho thi t b ………………………….Trang 49
2.3. TÍNH TOÁN CƠ KHÍ…………………………………………………..Trang 50
2.3.1. Các thông s c a thi t b b n khu y……………………………...Trang 51
2.3.2. Cánh khu y………………………………………………………...Trang 51
III. THI T B LÀM S CH KHÍ LÒ VÔI………………………………………....Trang 53
1. GI I THI U…………………………………………………………………...Trang 53
1.1. Hình dáng c u t o……………………………………………………….Trang 53
1.2. Nguyên t t ho t ng……………………………………………………Trang 53
2. THI T K THI T B X LÝ KHÓI LÒ…………………………………....Trang 54
2.1. Nguyên li u………………………………………………………………Trang 54
2.1.1. Thành ph n nh p li u……………………………………………..Trang 54
2.1.2 Thông s tr ng thái………………………………………………...Trang 54
2.2. Cân b ng v t ch t và năng lư ng………………………………………Trang 54
IV. THI T B S Y PHUN.........................................................................................Trang 56
1. GI I THI U.......................................................................................................Trang 56
Đ ÁN QUÁ TRÌNH & THI T B Trang - 7 -
- SVTH: VÕ M NH HOANH GVHD: PHAN ÌNH TU N
1.1. Hình dáng, c u t o....................................................................................Trang 56
1.2. Nguyên t t ho t ng................................................................................Trang 56
2. TÍNH TOÁN BU NG S Y...............................................................................Trang 56
2.1. Nguyên li u................................................................................................Trang 56
2.2. Thông s tr ng thái...................................................................................Trang 56
2.3. Cân b ng v t ch t & năng lư ng……………………………………….Trang 57
V. THI T B PH N NG………………………………………………………….Trang 59
1. GI I THI U……………………………………………………………….......Trang 59
1.1. Hình dáng c u t o…………………………………………………….....Trang 59
1.2. Nguyên lý ho t ng.................................................................................Trang 59
2. TÍNH TOÁN THI T K ………………………………………………….......Trang 60
2.1. Nguyên li u………………………………………………………………Trang 60
2.2. Thông s tr ng thái nh p li u.………………………………………….Trang 60
2.3. Cân b ng v t ch t và năng lư ng………………………………………Trang 60
2.3.1. Tính toán ư ng kính tháp m………………………………….Trang 60
2.3.2. Tính chi u cao tháp m……………………………………….....Trang 61
2.3.3. Tính b n cho thi t b ………………………………………………Trang 63
2.3.3.1. Ch n v t li u ch t o………………………………………...Trang 63
2.3.3.2. Tính b n cho thân thi t b …………………………………...Trang 64
2.3.3.3. Tính b n cho m i ghép bích…………………………………Trang 64
CÁC THI T B PH TRONG QUI TRÌNH CÔNG NGH
1. Ch n bơm………………………………………………………………………….Trang 65
2. Các thi t b v n chuy n trong nhà máy…………………………………………Trang 65
3. Các ti n nghi h tr s n xu t…………………………………………………….Trang 65
3.1. H th ng ư ng ng d n…………………………………………………….Trang 65
3.2. D ng c o và ki m soát quá trình………………………………………….Trang 65
3.3. Các ngu n cung c p năng lư ng cho nhà máy……………………………..Trang 65
3.4. H th ng c p thoát nư c cho nhà máy……………………………………...Trang 66
PH N 4: TÍNH KINH T CHO NHÀ MÁY
1. NGU N NHÂN L C CHO NHÀ MÁY………………………………………...Trang 67
1.1. Công nhân tr c ti p làm t i phân xư ng cho nhà máy…………………....Trang 67
1.2. Ngu n lao ng gián ti p trong nhà máy……………………………….......Trang 67
Đ ÁN QUÁ TRÌNH & THI T B Trang - 8 -
- SVTH: VÕ M NH HOANH GVHD: PHAN ÌNH TU N
1.3. Ti n lương cho ngu n lao ng trong nhà máy…………………………....Trang 68
2. V N D U TƯ…………………………………………………………………….Trang 68
2.1. V n cho xây d ng nhà máy……………………………………………….....Trang 68
2.2. V n u tư mua trang thi t b ……………………………………………....Trang 68
2.3. Chi phí nguyên nhiên li u, năng lư ng cho nhà máy……………………...Trang 68
2.4. Các kho n chi phí khác trong 1 năm……………………………………….Trang 68
3. GIÁ THÀNH S N PH M……………………………………………………….Trang 68
3.1. T ng chi phí………………………………………………………………......Trang 68
3.2. T ng doanh thu……………………………………………………………....Trang 69
PH N 5 : XÂY D NG NHÀ MÁY
1. L A CH N A I M XÂY D NG…………………………………………..Trang 70
1.1. Cơ s xác nh a i m xây d ng……………………………………....Trang 70
1.2. Các yêu c u i v i d a i m xây d ng………………………………….....Trang 70
1.2.1. Các yêu c u chung…………………………………………………….Trang 70
1.2.2. Các yêu c u v kĩ thu t xây d ng…………………………………….Trang 71
1.2.3. Qui ho ch a i m xây d ng………………………………………...Trang 72
1.2.4. Các kh i nhà chính trong nhà máy…………………………………..Trang 73
2. XÂY D NG NHÀ MÁY…………………………………………………………Trang 74
1.1. Các yêu c u khi xây d ng…………………………………………………...Trang 74
1.2. Các phương án xây d ng………………………………………………........Trang 74
1.2.1. Nhà m t t ng…………………………………………………………..Trang 74
1.2.2. Nhà nhi u t ng.......................................................................................Trang 74
1.2.3. Phân xu ng l thiên:………………………………………………......Trang 74
1.2.4. B trí hành lang..………………………………………………………Trang 74
1.2.5. B trí c u thang.……………………………………………………….Trang 74
1.2.6. B trí c a ra vào……………………………………………………….Trang 74
1.2.7. Yêu c u thông gió……………………………………………………...Trang 75
1.2.8. Yêu c u chi u sáng…………………………………………………….Trang 75
1.2.9. Ti ng n………………………………………………………………...Trang 75
1.3. Các công trình ph ……………………………………………………….......Trang 76
1.3.1. C ng nhà máy……………………………………………………….....Trang 76
1.3.3. ư ng giao thông n i b ……………………………………………...Trang 76
a. ư ng ôtô………………………………………………………………Trang 76
b. ư ng ng, cáp treo, c u ch y………………………………………..Trang 76
Đ ÁN QUÁ TRÌNH & THI T B Trang - 9 -
- SVTH: VÕ M NH HOANH GVHD: PHAN ÌNH TU N
2.3.3. B trí m ng ng công nghi p…………………………………………Trang 76
a. Các lo i m ng ng công nghi p……………………………………….Trang 76
b. Cách b trí……………………………………………………………..Trang 76
c. Nguyên t c b trí……………………………………………………….Trang 77
2.3.4. B trí cây xanh trong nhà máy……………………………………….Trang 77
a. Khu v c tr ng cây……………………………………………………..Trang 77
b. Yêu c u…………………………………………………………………Trang 77
Tài li u tham kh o......................................................................................................Trang 78
Đ ÁN QUÁ TRÌNH & THI T B Trang - 10 -
- SVTH: VÕ M NH HOANH GVHD: PHAN ÌNH TU N
Ph n 1: T NG QUAN V B T NH
1. GI I THI U CHUNG V B T NH
1.1. Vai trò và ng d ng
B t nh (CaCO3 k t t a) là m t ch t ph li u quan tr ng c a nhi u ngành công nghi p
khác nhau ư c s d ng d ng tinh khi t và d ng kém tinh khi t tùy theo nhu c u và m c
ích s d ng c th . B t nh là m t tên g i thông thư ng trên th trư ng c a h p ch t
carbonat caxi (CaCO3).
Trên th trư ng nó ư c bán dư i d ng b t nhi u kích c khác nhau. ư c s d ng
r ng rãi trong các ngành như: sơn, nh a, b t trét tư ng, dư t ph m, m ph m, th c ph m, s n
xu t th c ăn chăn nuôi và nuôi tr ng th y s n, cao su, gi y….
Ngoài ra trên th trư ng còn có s n ph m cùng lo i gi ng như b t nh cũng là b t
carbonat caxi (CaCO3) nhưng ngư i ta g i là b t n ng (b t á nghi n CaCO3), nguyên nhân
d n n s khác nhau là do chúng ư c s n xu t theo phương án khác nhau, t ó tính ch t
c a chúng cũng khác xa nhau cũng như lĩnh v c ng d ng cũng khác nhau.
1.2. Tình hình tiêu th và s n xu t b t nh trong nư c
T hơn 40 năm nay, b t nh ư c s n xu t t i Vi t Nam v i công ngh do chúng ta t
thi t k , ch t o và l p t. Tuy nhiên do m c cơ khí hóa th p, các thi t b như s y, nghi n
còn thô sơ nên ch t lư ng s n ph m chưa cao, chưa áp ng ư c nhu c u trong nư c. Năm
2001 công ty t èn và Hóa Ch t Tràng Kênh ã ưa công trình s n su t b t nh ch t lư ng
cao i vào ho t ng, s n ph m t ch t lư ng t t, c bi t là m n. Tuy nhiên giá thành l i
cao nên khó tiêu th s n ph m.
Trong khi ó, hàng năm nư c ta s n xu t hàng trăm nghìn t n b t (CaCO3) bao g m c
b t n ng và b t nh . Năm 2001 nhà máy Công Ty Hóa Chât Minh c v i năng xu t và tiêu
th 6000 t n b t nh thông d ng, s n lư ng b t nh c a Công ty Trung c 3000 t n, Công
ty t èn và Hóa Ch t Tràng Kênh là 1.200 t n.
Hi n nay nhu c u trong nư c v n r t cao, s n xu t trong nư c chưa áp ng nên
hàng năm nư c ta v n ph i nh p kh u b t nh . Theo th ng kê có lu ng s n ph m oc s
d ng trong các lĩnh v c như sau
45 % ư c s d ng cho công ngh luy n kim
30 % nguyên li u cho ngành công ngh hóa h c
10 % s d ng trong ch t d o, b o v môi trư ng
5 % s d ng ch t o v t li u ch u l a
Đ ÁN QUÁ TRÌNH & THI T B Trang - 11 -
- SVTH: VÕ M NH HOANH GVHD: PHAN ÌNH TU N
1.3. Tiêu chu n qui nh ch t lư ng b t nh
B ng 1: Tiêu chu n ánh giá ch t lu ng s n ph m
CTPT CaCO3
tên g i carbonat canxi
tên g i khác b t nh
bi u hi n b t màu tr ng
phân t gam 100 g/mol
t ng hàm lư ng CaCO3 ≥ 98 %
kèm tính theo CaO ≤ 0,15 %
m ≤ 0,5 %
Hàm lư ng ch t không tan trong HCl ≤ 0, 25 %
m n qua sàng 0.125 mm ≥ 0,98 %
Đ ÁN QUÁ TRÌNH & THI T B Trang - 12 -
- SVTH: VÕ M NH HOANH GVHD: PHAN ÌNH TU N
2. NGUYÊN LI U S N XU T B T NH
2.1. Nguyên li u chính : là t núi á vôi (CaCO3) thiên nhiên
Thành ph n ch y u c a á là CaCO3 ngoài ra còn pha l n m t ít t p ch t như
MgCO3, SiO2, Al2O3, Fe2O3 ...
Phân lo i : g m 2 lo i chính là lo i dùng cho công nghi p hoá ch t và lo i cho công
nghi p s n xu t ximăng, tùy thu c vào c ng c a á, thành ph n các ch t, màu s c mà
ngư i ta s d ng trong t ng lĩnh v c c th .
Ví d :
a. á vôi hóa ch t Thanh Ngh
á vôi hóa ch t Thanh Ngh huy n Thanh Liêm, t nh Hà Nam là khu m n m sát b
ph i sông áy, cách qu c l 1A g n 1,5km. á vôi l ra t cao 7,5- n 180 m t o ra
nh ng núi vách d c, kéo dài theo phương kinh tuy n. á vôi ây thu c h ng Giao, chia
thành 3 t ng á vôi công nghi p:
á vôi hóa ch t ( á vôi s ch):
Calcit(CaCO3) 90-98%)
ôlômít (CaCO3.MgCO3) 0-3%
CaO 55,04- 55,33%
MgO 0,41- 0,80%
SiO2 0,05-0,16%…
á vôi xi măng:
Calcit (CaCO3) 90-95%
ôlômít (carbonat magie) 3- 5%
các khoáng v t khác nh hơn 5%
CaO 53,89- 54,94%
MgO 1,16- 1,43%
SiO2 0,09- 0,20%,…
á vôi xây d ng có t l nh hơn g m các á ôlômít, ôlômít- vôi màu xám tro, xám
en; ki n trúc h t m n nh ; c u t o phân l p ho c d ng th u kính.
M có tr lư ng ti m năng 154,610 tri u t n (công nghi p hóa ch t); 59,725 tri u t n
(công nghi p xi măng); 0,337 tri u t n ( á xây d ng). ây là m t m á vôi l n.
b. M á vôi hóa ch t Ki n Khê
M á vôi hóa ch t Ki n Khê huy n Thanh Liêm là m á vôi l trong vùng ng
b ng. Di n tích ã thăm dò dài kho ng 500m, r ng 100m. ây là m á vôi công nghi p ( á
vôi s ch), màu xám, màu xanh, ho c xám tr ng có hàm lư ng Calcit > 95%.
Thành ph n g m
CaO: 54,23- 54,25%
Đ ÁN QUÁ TRÌNH & THI T B Trang - 13 -
- SVTH: VÕ M NH HOANH GVHD: PHAN ÌNH TU N
MgO: 0,61- 0,55%
Tr lư ng ti m năng c a m kho ng 2,222 tri u t n.
c. M á vôi hóa ch t Thanh Sơn
M á vôi hóa ch t Thanh Sơn huy n Kim B ng là khu m n m g n rìa tây Công ty
Xi măng Bút Sơn, v i t ng di n tích 3km2. M là d i núi á cacbonat kéo dài theo phương
b c – nam, phân b cao 70- 326m, n m trong h t ng ng Giao.
Thành ph n á vôi g m:
CaO 54,30- 55,19%
MgO 0,57- 0,85%
SiO2 0,13- 0,71%
Tr lư ng ti m năng c a m kho ng 163,084 tri u t n á cho công nghi p hóa ch t,
414,428 tri u t n cho công nghi p xi măng và kho ng 12,463 tri u t n á cho xây d ng.
2.2. Các yêu c u v á vôi
2.2.1. Yêu c u v ch t lư ng
Yêu c u ngu n nguyên li u á vôi s d ng cho ngành hóa ch t là ph i s ch, ít pha l n
t p ch t cơ h c, có hàm lư ng CaO cao, do v y xác nh thành ph n c a m u á vôi,
phương pháp chính là phân tích m u trong phòng thí nghi m.
2.2.2. Yêu c u v kích thư c hình dáng
Căn c vào ki u lò và nguyên li u t lò quy t nh kích thư c và hình d ng cho á
thích h p, như v y m i m b o lò ho t ng t t và t o ư c s n ph m chín i u. Hình d ng
viên á ph i có di n tích ti p xúc nhi t l n CO2 thoát ra nhanh và á chóng chín. Kích
thư c các viên á ph i ng i u nh m tránh hi n tư ng khi x p á t o ra khe h l n làm cho
ng n l a cháy nhanh gây ra hi n tư ng cháy lư i, ngoài ra khe h l n còn làm cho than v n
b d n xu ng áy lò gây ra hi n tư ng vôi ph n dư i lò b quá l a và vôi ph n trên lò b
s ng.
Do v y trong th c t thu n ti n cho quá trình v n hành và thu s n ph m, ngư i ta ta
thư ng dùng kích thư c h t c a nguyên li u khá l n (60 n 200 mm), t l gi a á vôi và
nhiên li u là 9:1, do v y mà nhi t c a lò phân h y CaCO3 khá cao (t 900 n 1200 oC)
2.2.3. Ch tiêu tiêu hao á
Năng su t c a nhà máy là 2000 Kg/ngày s n ph m khô b t nh . Tương ng v i 83,33
Kg/h, n u hi u su t s y là 91,67 %, thì lư ng b t nh vào thi t b tháp phun là 90,9 Kg/h, xem
thi t b ph n ng hi u su t là 100% CO2 ư c ph n ng, lư ng Ca(OH)2 dùng dư 20% kh i
lư ng so v i lư ng Ca(OH)2 tham gia ph n ng thì lư ng Ca(OH)2 dùng cho thi t b ph n
ng là 80,72 Kg/h. Gi s hi u su t hòa tan CaO vào H2O 25 oC là 80% thì lư ng CaO c n
là 76,34 Kg/h. Gi s hi u su t lò nung t 90 % thì lư ng á vôi c n là 151,11 Kg/h. Như
v y s n xu t 1 t n s n ph m c n 1,81 m3 á vôi
Đ ÁN QUÁ TRÌNH & THI T B Trang - 14 -
- SVTH: VÕ M NH HOANH GVHD: PHAN ÌNH TU N
3. TÍNH CH T C A CÁC CH T THAM GIA PH N NG
3.1. Carbonat canxi ( á vôi trong t nhiên)
Phương trình phân h y vôi 25oC (ph n ng thu nhi t)
→
CaCO3 ← CaO + CO2 – 42.50 kcal/mol
B ng 2: Tính ch t v t lý c a CaCO3
CTPT CaCO3
tên g i theo IUPAC carbonat caxi
phân t gam 100 g/mol
t tr ng, pha 2.83 g/cm3, r n
hòa tan trong nư c không tan
i m nóng ch y 825 oC (phân h y)
bi u hi n b t màu tr ng
(s li u c a b n i u ki n 25 oC, 100 Kpa)
Là m t ch t thư ng ư c s d ng trong y t như m t ch t b sung canxi hay m t ch t
kh chua. Ch t này thư ng ư c tìm th y dư i d ng á kh p nơi trên th gi i, là thành ph n
chính trong mai, v c a các loài sò, c ho c v c a c sên. Nó là nguyên nhân chính gây ra
hi n tư ng nư c c ng.
3.2. Oxyt canxi (vôi s ng)
Phương trình hòa tan 25 oC
CaO + H2O --> Ca(OH)2 + 15.6 kcal/mol
B ng 3: Tính ch t v t lý c a CaO
CTPT CaO
tên g i oxyt canxi
bi u hi n ch t r n màu tr ng
phân t gam 56 g/mol
i m nóng ch y 2572 oC
i m sôi 2850 oC
t tr ng riêng (3.3-3.4).103 kg/cm3
hòa tan ph n ng v i nư c
hút m m nh t o Ca(OH)2 ho c CaCO3
(s li u c a b n i u ki n 25 oC, 100 Kpa)
Đ ÁN QUÁ TRÌNH & THI T B Trang - 15 -
- SVTH: VÕ M NH HOANH GVHD: PHAN ÌNH TU N
Nó là ch t r n có d ng tinh th màu tr ng và là m t ch t ăn da và có tính ki m. Như là
m t s n ph m thương m i thì vôi s ng có ch a l n c oxyt magie (MgO), oxyt silic (SiO2)và
m t lư ng nh oxyt nhôm (Al2O3)và các oxyt s t.
Oxyt canxi thông thư ng ư c s n xu t b ng cách phân h y b i nhi t (nung nóng) các lo i
v t li u t nhiên như á vôi là khoáng ch t ch a cacbonat canxi (CaCO3). Nó di n ra khi v t
li u này b nung nóng t i nhi t kho ng 900°C
ng d ng
Khi cho tác d ng v i nư c nó tr thành vôi tôi (Ca(OH)2), ư c s d ng trong các lo i
v a làm tăng liên k t và c ng. Ph n ng này di n ra r t mãnh li t và t a nhi u nhi t.
Nó cũng ư c s d ng trong x lý nư c và nư c th i làm gi m chua, ư c s d ng
trong công nghi p s n xu t g m, xi măng, sơn và công nghi p th c ph m, trong ó nó ôi
khi ư c s d ng (k t h p v i nư c) làm nóng các m t hàng như ăn nhanh và cà phê.
B ng 4: hòa tan c a CaO trong H2O theo nhi t (S, g ch t khan trên 100 g
dung d ch, % kh i lư ng)
Nhi t (oC) Hàm lư ng (%)
0 0,13
10 -
20 0,123
30 0,113
40 0,104
50 0,096
60 0,086
80 0,067
100 -
(tra s tay Quá Trình & Thi t B t p 1, trang 265)
3.3. Hydroxyt canxi (vôi tôi)
Phương trình ph n ng t o ra b t nh
Ca(OH)2 + CO2 --> CaCO3 (k t t a) + H2O
Dung d ch ch a hy roxyt canxi g i chung là vôi nư c và có tính bazơ trung bình-m nh, có
ph n ng m nh v i các axít và ăn mòn nhi u kim lo i khi có m t nư c. Nó tr thành d ng s a
n u iôxít cacbon i qua ó, do s k t t a c a cacbonat canxi m i t o ra.
Đ ÁN QUÁ TRÌNH & THI T B Trang - 16 -
- SVTH: VÕ M NH HOANH GVHD: PHAN ÌNH TU N
B ng 5: Tính ch t v t lý c a Ca(OH)2
CTPT Ca(OH)2
tên g i theo IUPAC hydroxyt canxi
phân t gam 74 g/mol
t tr ng, pha 2.211 g/cm3, r n
hòa tan trong nư c 0.185 g/cm3
i m nóng ch y 580 oC (phân h y)
bi u hi n b t m m màu tr ng
(s li u c a b n i u ki n 25 oC, 100 Kpa)
Là m t ch t ng d ng r ng rãi trong công nghi p như
Ch t k t bông trong x lý nư c, nư c th i và c i t o chua c a t.
Trong công nghi p thu c da trung hòa lư ng axít dư th a.
làm s ch nư c bi n kh i các cacbonat c a canxi và magiê trong s n xu t mu i dành cho
th c ph m và dư c ph m….
Ngoài không khí nó hút m t o thành CaCO3, tan khá nhi u trong nư c v i T = 4,68.10-6 25
o o
C, 20 C là 1.65 g trong 1 l nư c, do v y nó thư ng ư c dùng dư i d ng huy n phù (s a
vôi) . Là m t bazo m nh, dung d ch Hydroxyt canxi là ch t l ng trong su t, không màu,
không mùi, h p th m nh CO2 trong không khí ng th i cho k t t a tr ng CaCO3, tan trong
nư c nóng ít hơn trong nư c l nh.
3.4. Anhydrit carbonic
B ng 6: Tính ch t v t lý c a CO2
CTPT CO2
tên g i theo IUPAC carbon dioxyt
phân t gam 44 g/mol
t tr ng, pha 1.98 k g/m3, khí
hòa tan trong nư c 1.45 kg/m3
i m nóng ch y - 57 oC
i m sôi - 78 oC
Tan r t nhi u trong nư c t o axit H2CO3, h ng s phân li pKa1 = 6.35 và pKa2 = 10.33
25 oC, Trong d ng r n, nó ư c g i là băng khô.
ng d ng:
Đ ÁN QUÁ TRÌNH & THI T B Trang - 17 -
- SVTH: VÕ M NH HOANH GVHD: PHAN ÌNH TU N
ioxyt cacbon l ng và r n là ch t làm l nh quan tr ng, c bi t là trong công nghi p
th c ph m, trong ó chúng tham gia vào quá trình lưu tr và v n chuy n các lo i kem và các
th c ph m ông l nh.
ioxyt cacbon ư c s d ng s n xu t nư c gi i khát cacbonat hóa và nư c sô a.
B t n s d ng trong các lo i bánh nư ng t o ra khí cacbonic làm cho kh i b t b phình to ra,
do t o ra các l x p ch a b t khí. Men bánh mì t o ra khí cacbonic b ng s lên men trong
kh i b t, trong khi các lo i b t n hóa h c gi i phóng ra khí cacbonic khi b nung nóng ho c
b tác d ng v i các axít.
ioxyt cacbon d p t t l a, và m t s bình c u h a, c bi t là các lo i ư c thi t k d p
cháy do i n, có ch a ioxyt cacbon l ng b nén.
iôxít cacbon l ng là m t dung môi t t cho nhi u h p ch t h u cơ, và ư c dùng lo i b
cafêin t cà phê…..
B ng 7: hòa tan c a khí CO2 vào H2O theo nhi t
Nhi t oC Th tích CO2/th Th tích
tích nư c CO2/100 g nư c
0 1,731 0,3347
1 1,646 0,3214
2 1,584 0,3091
3 1,527 0,2979
4 1,473 0,2872
5 1,424 0,2774
6 1,377 0,2681
7 1,331 0,2590
8 1,282 0,2494
9 1,237 0,2404
10 1,194 0,2319
15 1,019 0,1917
20 0,878 0,1689
25 0,759 0,1450
30 0,665 0,1259
35 0,592 0,1106
40 0,530 0,0974
45 0,479 0,0862
50 0,436 0,0762
60 0,359 0,0577
Đ ÁN QUÁ TRÌNH & THI T B Trang - 18 -
- SVTH: VÕ M NH HOANH GVHD: PHAN ÌNH TU N
3.5. nh hư ng c a các t p ch t n s n ph m nung vôi
Do nung nhi t cao, trong nguyên li u thư ng có t p ch t là silic và các nguyên t khác
d nóng ch y, s t o thành h p ch t nóng ch y (ít nh t cũng là l p màng b c bên ngoài kh i
CaO) và làm m t ho c gi m kh năng h p nư c c a vôi s ng g i là vôi ch t
Đ ÁN QUÁ TRÌNH & THI T B Trang - 19 -
- SVTH: VÕ M NH HOANH GVHD: PHAN ÌNH TU N
4. GI I THI U NHIÊN LI U
Chúng ta có th s d ng nhi u lo i nhiên li u khác nhau như:
Nhiên li u r n: than, c i, rơm r …
Nhiên li u l ng: d u mazut, d u DO, d u FO …
Nhiên li u khí: khí thiên nhiên, khí lò cao, khí lò c c
các nư c khoa h c tiên ti n thì c ba lo i nhiên li u trên u ư c s d ng, còn nư c
ta chưa có nơi nào dùng nhiên li u khí và l ng, ch y u là than vì ây là ngu n nguyên li u r
ti n và ư c khai thác trong nư c
4.1. Thành ph n nguyên t và tính ch t
Các lo i nhiên li u r n, l ng, khí có giá tr khác nhau tùy theo nhi t lư ng khi cháy
phát ra. c trưng cho giá tr nhi t là ph n cháy ư c c a nó, còn ph n không cháy ư c
d ng r n (tro), d ng l ng (nư c), d ng khí (trơ). Nói chung ph n cháy chi m m t kh i lư ng
khá l n, tùy theo t ng lo i.
Thành ph n ch y u c a ph n cháy là hydrocarbon, oxyt carbon, lưu huỳnh, còn ph n
không cháy ư c g i là alumosilicat, m t vài lo i oxyt vô cơ (r n), nư c (l ng), và các khí trơ
như N2
ánh giá ch t lư ng c a nhiên li u c n phân tích thành ph n hóa h c c a nhiên li u.
ây s d ng nhiên li u r n là than, nên thành ph n chính c a than g m, C, H, O, S, A (tro),
w( m).
4.1.1. Carbon (C )
Là thành ph n cơ b n c a nhiên li u, khi cháy C k t v i O t a ra m t nhi t lư ng nhi t
theo các ph n ng.
Ph n ng cháy hoàn toàn
C + O2 = CO2 + 90.052 Kcal/mol
Ph n ng cháy không hoàn toàn
1
C+ O2 = CO + 26.416 kcal/mol
2
Vì v y lư ng cacbon trong nhiên li u càng nhi u thì nhi t tr (nhi t lư ng phát ra khi cháy
c a 1 kg cacbon g i là nhi t tr c a cacbon) c a nhiên li u càng cao. Tu i hình thành nhiên
li u càng già thì thành ph n cacbon càng cao, song khi y liên k t c a than càng l n nên
than càng khó cháy.
4.1.2. Hydro (H)
Hydro chi m m t lư ng nh không áng k trong nhiên li u r n (t 1 n 3%). Cháy
o
theo ph n ng 25 C
2H2 + O2 = 2H2O + 136.634 kcal/mol
4.1.3. Oxy (O)
Đ ÁN QUÁ TRÌNH & THI T B Trang - 20 -
nguon tai.lieu . vn
