Дипломный проек по сгущению хлористого калия

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1. Выбор и обоснование конструктивных и технологических решений

1.1. Сущность реконструкции

1.2. Литературный обзор

1.3. Расчётное обоснование реконструкции

2. Технологические расчёты

2.1. Описание технологической схемы обесшламливания

2.2. Материальный баланс

2.3. Расчёт плотности суспензии

2.4. Расчет динамического коэффициента вязкости суспензии

2.5. Расчёт основных конструктивных размеров аппарата

3. Прочностные расчёты

3.1. Расчёт корпуса сгустителя на прочность в рабочих условиях

3.2. Расчёт краевых напряжений в месте соединения цилиндрической и конической частей корпуса сгустителя

3.4. Расчёт консольного вала сгустителя

3.5. Расчёт опорных стоек

4. Раздел КИПиА

4.1. Введение

4.2. Описание схемы контроля и регулирования технологического процесса

4.3. Обоснование выбора точек контроля и регулирования

4.4. Обоснование выбора средств автоматизации

4.5. Описание действия контура регулирования

5. Технико-экономические расчёты

5.1. Расчет производственной мощности главного производственного отделения флотационной обогатительной фабрики БКПРУ-3 ОАО «Уралкалий»

5.2. Планирование инвестиций

5.3. Расчёт себестоимости продукции производства и реализации флотационного хлористого калия

5.4. Ценовая политика ОАО «Уралкалий»

5.5. Расчёт экономических показателей деятельности БКПРУ-3 ОАО «Уралкалий»

5.6. Расчёт эффективности инвестиций

6. Безопасность производственной деятельности

6.1. Охрана труда в Российской федерации

6.2. Опасные и вредные производственные факторы

6.3. Свойства сырья и готовых продуктов

6.4. Классификация производственного здания по взрывопожарной и пожарной безопасности

6.5. Мероприятия по технике безопасности при эксплуатации производства хлористого калия

6.6 Система освещения

6.7. Система вентиляции

6.8. Противопожарные мероприятия

6.9. Оценка социально-экономической эффективности мероприятий по улучшению условий труда

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ

1 выбор и обоснование конструктивных и технологических решений

1.1 Сущность реконструкции

Сущность реконструкции аппаратурнотехнологической схемы обесшламливания в производстве флотационного хлорида калия на БКПРУ3, заключается в методах устранения недостатков, которые непосредственно оказывают отрицательное влияние на нормальное протекание технологического процесса. Ниже приведем узкие места технологического процесса и предложения по их устранению.

Одним из этих мест является достаточно высокое содержание нерастворимого остатка (глинистых шламов) в исходной руде, что при отсутствии дополнительных технологических операций по обесшламливанию сильвинита перед основной сильвиновой флотацией неизбежно приведёт к высокой слеживаемости готового продукта, а также к затруднению процесса флотации.

Предварительная операция обесшламливания суспензии руды чрезвычайно важна, так как применяемый для флотации сильвина реагент-собиратель-амин чувствителен к присутствию глинистых шламов в исходной для флотации суспензии. Нерастворимые шламы адсорбируют на своей развитой поверхности амины и снижают эффективность флотации сильвина и резко увеличивают расход реагента.

Для устранения вышеприведённых, негативных для нормального протекания технологического процесса, факторов необходимо осуществить процесс предварительного удаления глинисто-карбонатных шламов из суспензии руды. В силу особенностей протекания процесса обесшламливания задачу лучше осуществить в две стадии:

I стадия - механическое обесшламливание ;

II стадия - шламовая флотация.

Для оптимального протекания I стадии процесса обесшламливания в сгустителе необходимо выдерживать плотность осадка в разгрузке равной 1274,5кг/м3.

Существующая в настоящее время аппаратурнотехнологическая схема обесшламливания включает в себя: механическое обесшламливание в гидроциклонах ГЦ710 и сгустителе Ц15, шламовую флотацию в механических флотомашинах ФКМ6,3. Узким местом в приведённом перечне аппаратов является сгуститель Ц15 в силу физического износа, а также морально устаревшей конструкции не позволяющей произвести автоматизацию технологического процесса.

Для преодоления вышеперечисленных недостатков предлагаю произвести модернизацию аппаратурнотехнической схемы обесшламливания в производстве флотационного хлорида калия на БКПРУ3 путём: а) замены сгустителя Ц15 диаметром 15м на сгуститель OUTO KUMPU, б) автоматизации процесса обесшламливания.

2 технологические расчёты

2.1 Описание технологической схемы обесшламливания

Процесс предварительного удаления глинисто-карбонатных шламов из измельченной сильвинитовой пульпы осуществляется в две стадии:

I стадия - механическое обесшламливание в гидроциклонах диаметром 710 мм (ГЦ710);

II стадия - шламовая флотация.

Назначение I стадии обесшламливания - обеспечить наибольшее извлечение нерастворимого остатка при минимальном выходе его в слив гидроциклонов. Минимальный поток слива гидроциклона обеспечивает оптимальную скорость восходящего потока пульпы в сгустителе, предназначенном для разделения глинистых и солевых частиц.

Пульпа из зумпфа поз.11 насосом поз.12 перекачивается на гидроциклоны поз13. Слив гидроциклонов самотеком подаются в сгуститель поз.22, а сгущённый осадок поступает в зумпф поз.23 и являются исходным питанием шламовой флотации.

По схеме предусмотрено 2 батареи гидроциклонов (1-я рабочая, 2-я резервная). Каждая батарея состоит из 4-х гидроциклонов. Все гидроциклоны футерованы каменным литьем.

Разделение пульпы в гидроциклонах происходит по фракции 0,2 мм. Производительность одного гидроциклона 200350 м3/час. При нагрузке на секцию по исходной руде (220±20) т/ч оптимальные показатели узла механического обесшламливания достигаются при выдерживании следующих параметров:

· плотность исходного питания - Ж : Т = 4:1

· диаметр пескового насадка - 80-90 мм;

· диаметр сливного патрубка - 150 мм;

· давление пульпы на входе в гидроциклон (0,1±0,04) МПа

(1,0±0,4 кгс/см2);

· число работающих гидроциклонов - 3 шт.

Слив гидроциклонов с плотностью Ж : Т = 19,3:1 самотеком поступает в сгуститель поз.22 диаметром 15 м. В сгустителе происходит отделение глинистых шламов от солевых частиц.

Для снижения выноса солевых частиц в слив сгустителя (вследствие высоких скоростей восходящего потока пульпы) плотность разгрузки сгустителя необходимо поддерживать Ж : Т = 12,0.

Солевая часть (сгущённый осадок) удаляется из нижней конусной части сгустителя в зумпф поз.23, откуда насосом поз.24 возвращается в голову основной шламовой флотации через зумпф поз. 14.

Разделение пульпы в сгустителе происходит по фракции 0,1 мм. Слив сгустителя поступает в зумпф поз.25, откуда насосом поз.26 перекачивается в пульподелитель поз.27.

Пески гидроциклонов поз.13 плотностью Ж:Т = 0,8 . вместе с разгрузкой сгустителя поз.9 подаются на основную шламовую флотацию в пульподелитель поз.14 и распределяются по двум 10тикамерным флотомашинам ФКМ63 поз. 15.1 и 15.2.

II стадия обесшламливания – шламовая флотация:

Удаление глинисто-карбонатных шламов из сильвинитовой пульпы на IIй стадии обесшламливания осуществляется методом флотации шламов.

В качестве реагентафлокулянта (образования флокул) шламов используется (0,08±0,01) % раствор полиакриламида (ПАА). Реагентами-собирателями для шламовой флотации являются деэмульгатор нефтяных эмульсий (ОЖК), используемый в виде (10±1) % раствора или его заменитель (7±1) % раствор неонола.

Сильвинитовая пульпа крупностью – до 1мм через пульподелитель поз.14 поступает на основную шламовую флотацию, осуществляемую в механических флотационных машинах ФКМ63 поз.15.1, 15.2. На каждой секции установлено по 2 десятикамерные машины с кипящим слоем, имеющие горизонтальную решетку, разделяющую камеру на 2 отделения: нижнее отделение аэрации и диспергации, верхнее - минерализации и флотации.

Создание кипящего или взвешенного слоя над поверхностью решетки обеспечивается непрерывной подачей аэрированных потоков жидкости из зоны аэрации и диспергирования. Вместимость одной камеры 6,3 м3. Плотность питания основной шламовой флотации 13601375 кг/м3.

Флотомашина оснащена загрузочными и разгрузочными карманами, шибером для регулирования уровня пульпы в камере, клапанами для аварийной разгрузки машины.

Время шламовой флотации в машинах ФКМ63 составляет 8,3 минуты. Пенный продукт основной шламовой флотации самотеком направляется в пульподелитель поз.21, из которого на перечистную операцию шламов в четырехкамерную флотомашину ФКМ63 поз.17.

Время перечистной флотации шламов 10 минут. Плотность питания перечистной флотации Ж:Т=8,8.

Из 4-х-камерной флотомашины поз.17 пенный продукт направляется самотеком в зумпф поз.25.

4 раздел кипиа

4.1 Введение

Калийная обогатительная фабрика больше, чем другие фабрики, перерабатывающие горно-химические руды, нуждается в автоматическом контроле и управлении технологическим процессом, поскольку флотация осложняется процессами растворения и кристаллизации минералов, а глинистые шламы резко ухудшают работу фабрик. Обстоятельством, усложняющим применение различных датчиков, является необходимость их работы в концентрированных растворах солей.

Для того, чтобы обеспечить выпуск необходимого количества продукции при высоком её качестве, необходимо выбрать наиболее правильный режим ведения производственного процесса и строго его придерживаться. Для непрерывного и точного контроля технологических процессов используются контрольно-измерительные приборы.

На основе последних достижений фундаментальных и прикладных наук, теории автоматического регулирования и управления на базе вновь разрабатываемых приборов и регуляторов создаются системы автоматизации /16/. Такие системы позволяют выполнять следующие функции: контроль параметров технологических процессов, обработку информации, автоматическое регулирование параметров, дистанционное и автоматическое управление машинами и агрегатами и сигнализацию их состояния, обеспечение безопасной эксплуатации технологического оборудования, оптимизацию технологических процессов.

На фабрике флотационной обогатительной БКПРУ3 ОАО “Уралкалий” внедрена автоматизированная система управления Ломиконт110 с выводом параметров технологического процесса в ПЭВМ. Внедрение автоматизированной системы управления технологическим процессом позволило перейти к качественно новому, более совершенному, этапу в организации управления объектом. Применение ПЭВМ в автоматизированной системе управления позволяет эффективно решать задачи оптимального управления технологическим процессом, используя его математические модели, реализовать задачи автоматизированного пуска и остановки производства.

4.2 Описание схемы контроля и регулирования технологического процесса

Эксплуатация стадии механического обесшламливания суспензии является довольно сложным производственным процессом из-за наличия прямых и обратных связей между регулируемыми и регулирующими параметрами процесса.

Наибольшая эффективность процесса механического обесшламливания достигается при оптимизации таких параметров процесса, как давление питания гидроциклонов поз.13, плотность разгрузки сгустителя поз.22.

Стадия механического обесшламливания подразделяется на: обесшламливание в гидроциклонах ГЦ710 и обесшламливание в сгустителе OUTO KUMPU.

Участком, требующим наибольшего контроля, является обесшламливание в сгустителе OUTO KUMPU.

В сгустителе OUTO KUMPU происходит отделение глинистых шламов от солевых частиц, то есть обесшламливание.

Для снижения выноса солевых частиц в слив сгустителя вследствие высоких скоростей восходящего потока пульпы необходимо поддерживать в разгрузке сгустителя плотность сгущённого осадка в заданных значениях.

Солевая часть удаляется из нижней конусной части сгустителя в зумпф поз.23, откуда насосом поз.24 возвращается на основную шламовую флотацию через пульподелитель поз.14.

Разделение суспензии в сгустителе происходит по фракции 0,1 мм. Слив сгустителя поступает в зумпф поз.25, откуда насосом поз.26 перекачивается в пульподелитель поз.27, а затем самотеком поступает в сгуститель диаметром 30 м с периферическим приводом, который предназначен для сгущения шламов.

Пески гидроциклонов поз. 13 вместе с сгущённым осадком сгустителя поз.22 подаются на основную шламовую флотацию и через пульподелитель поз.14 распределяются по двум десятикамерным флотомашинам поз. 15.1 и 15.2.

4.3 Обоснование выбора точек контроля и регулирования

Произведем анализ технологической схемы стадии механического обесшламливания с точки зрения управления технологическим процессом. Ранее, при описании технологической схемы, были выявлены два основных аппарата, в которых протекают технологические процессы, подлежащие контролю и регулированию.

Основным аппаратом, в котором необходимо контролировать процесс является сгуститель поз.22. Точка контроля и регулирования – плотность сгущённого осадка в разгрузке сгустителя. Для оптимального протекания технологического процесса плотность сгущённого осадка должна быть равна 1274,5 кг/м3. Суспензия сгущается в аппарате путём осаждения твёрдых частиц под действие силы тяжести. Регулирование плотности сгущённого осадка в разгрузке сгустителя, осуществляется автоматически с помощью плотномера, регулятора, исполнительного механизма и регулирующего органа.

4.4 Обоснование выбора средств автоматизации

Позиция по схеме 19а, 19б:

ENDRESS + HAUSER MYpro ЦЛМ431 – двухпроводной кондуктометрический преобразователь уровня. Диапазон измерения от 4 до 20 мА. Класс точности 0,5.

Кондуктометрический преобразователь уровня – предназначен для измерения плотности жидких сред и выработки электрического сигнала для дистанционной передачи данных.

Плотномеры кондуктометрические ENDRESS + HAUSER MYpro ЦЛМ431 используют на предприятиях горнохимической промышленности, к которому относится БКПРУ3 ОАО Уралкалий.

Преимуществом данного плотномера является компактность, простота монтажа, надёжность, точность, а также выработка сигнала для дистанционной передачи данных в электрической форме для дальнейшей обработки логическим микропроцессорным контроллером Ломиконт110 и ПЭВМ.

Позиция по схеме 19в:

ЭПП-0020 – электропневматический преобразователь. Входной сигнал электрический – 420 мА, выходной сигнал пневматический- 20-100кПа.

Электропневматический преобразователь предназначен для преобразования электрического сигнала в пневматический.

Позиция по схеме 19г:

МИП-320 – механизм исполнительный пневматический. Давление управляющего сигнала 20100 кПа. Давление воздуха питания 0,6 МПа. Ход штока 320мм.

Механизм исполнительный пневматический выполняет поступательное движение штока. Предназначен для управления регулирующим органом /18/.

Позиция по схеме 19д:

КШ 13 НЖ Ду200 – кран шаровой Ду200, фланцевый.

Кран шаровой, предназначенный для регулирования потока жидких сред, представляет собой дроссельное устройство с изменяющейся площадью проходного сечения.

Ломиконт 110 – логический микропроцессорный контроллер, класс точности 1.

Ломиконт 110 осуществляет обработку данных о состоянии технологического процесса, поступающих от средств измерения, а также реализует логическое управление технологическим процессом. Кроме этого технические возможности контроллера Ломиконт 110 позволяют производить индикацию, регистрацию данных, сигнализировать об аварийном или предаварийном состоянии оборудования.

Преимуществами логического микропроцессорного контроллера Ломиконт 110 перед контроллерами на релейных элементах являются: а) высокая надёжность из-за малого количества электрических цепей и контактов, вследствие чего устранены залипания контактов и электромагнитные помехи; б) использование в алгоритме сигнализации и блокировок дополнительных параметров, вырабатываемых самим Ломиконтом 110, для более точной диагностики предаварийного и аварийного состояния оборудования.