開題報告(趙金妮).doc

畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告書課 題 名 稱 年產(chǎn)5000噸鈦白粉生產(chǎn)工藝的初步設(shè)計-煅燒爐設(shè)計 學 生 姓 名 趙 金 妮 學 號 0840922058 系、年級專業(yè) 生物與化學工程系2008級化學工程與工藝 指 導 教 師 戴云信 2012年02月21日一、課題的來源、目的、意義（包括應(yīng)用前景）、國內(nèi)外現(xiàn)狀及水平1課題來源結(jié)合生產(chǎn)實習，由指導老師給定。2目的、意義（包括應(yīng)用前景）鈦白粉被認為是目前世界上性能最好的一種白色顏料，廣泛用于涂料、塑料、橡膠、油墨、紙張、化纖、陶瓷、日化、醫(yī)藥、食品等行業(yè)。 鈦白粉(二氧化鈦)化學性質(zhì)穩(wěn)定，在一般情況下與大部分物質(zhì)不發(fā)生反應(yīng)。在自然界中二氧化鈦有三種結(jié)晶：板鈦型、銳鈦和金紅石型。板鈦型是不穩(wěn)定的晶型，無工業(yè)利用價值，銳鈦型(Anatase)簡稱A型，和金紅石型(Rutile)簡稱R型，都具有穩(wěn)定的晶格，是重要的白色顏料和瓷器釉料，與其他白色顏料比較有優(yōu)越的白度、著色力、遮蓋力、耐候性、耐熱性、和化學穩(wěn)定性，特別是沒有毒性。 鈦白粉應(yīng)用前景：1、涂料行業(yè)是鈦白粉的最大用戶，特別是金紅石型鈦白粉，大部分被涂料工業(yè)所消耗。用鈦白粉制造的涂料，色彩鮮艷，遮蓋力高，著色力強，用量省，品種多，對介質(zhì)的穩(wěn)定性可起到保護作用，并能增強漆膜的機械強度和附著力，防止裂紋，防止紫外線和水分透過，延長漆膜壽命。 2、塑料行業(yè)是第二大用戶，在塑料中加入鈦白粉，可以提高塑料制品的耐熱性、耐光性、耐候性，使塑料制品的物理化學性能得到改善，增強制品的機械強度， 延長使用壽命。 3、造紙行業(yè)是鈦白粉第三大用戶，作為紙張?zhí)盍?，主要用在高級紙張和薄型紙張中。在紙張中加入鈦白粉，可使紙張具有較好的白度，光澤好，強度高，薄而光滑，印刷時不穿透，質(zhì)量輕。造紙用鈦白粉一般使用未經(jīng)表面處理的銳鈦型鈦白粉，可以起到熒光增白劑的作用，增加紙張的白度。但層壓紙要求使用經(jīng)過表面處理的金紅石型鈦白粉，以滿足耐光、耐熱的要求。 4、鈦白粉還是高級油墨中不可缺少的白色顏料。含有鈦白粉的油墨耐久不變色，表面潤濕性好，易于分散。油墨行業(yè)所用的鈦白粉有金紅石型，也有銳鈦型。 5、紡織和化學纖維行業(yè)是鈦白粉的另一個重要應(yīng)用領(lǐng)域。化纖用鈦白粉主要作為消光劑。由于銳鈦型比金紅型軟，一般使用銳鈦型?；w用鈦白粉一般不需表面處理，但某些特殊品種為了降低二氧化鈦的光化學作用，避免纖維在二氧化鈦光催化的作用下降解，需進行表面處理?？傊捎阝伆追蹜?yīng)用廣泛，對鈦白粉的性能、規(guī)格、用途掌握 以及生產(chǎn)工藝的初步設(shè)計很是重要。3國內(nèi)外鈦白粉的研究現(xiàn)狀及水平全球鈦白粉用量達550萬噸，中國的鈦白粉用量約占全球的四分之一。目前中國的城市化率只有45%53%，與世界平均城市化率65%和發(fā)達國家90%的城市化率有很大差距，而中國的國情決定了中國必須走城市化的道路，從而帶動鈦白粉用量的增長。 全球鈦白粉用量達550萬噸，中國的鈦白粉用量約占全球的四分之一。目前中國的城市化率只有45%53%，與世界平均城市化率65%和發(fā)達國家90%的城市化率有很大差距，而中國的國情決定了中國必須走城市化的道路，從而帶動鈦白粉用量的增長，因此，中國鈦白粉市場發(fā)展前景巨大，未來5年中國鈦白粉的需求量將以兩位數(shù)的速度保持增長。同時中國在此次經(jīng)濟危機中首先恢復，鈦白粉行業(yè)又是國民經(jīng)濟的晴雨表，必定會帶動帶動鈦白粉市場的快速發(fā)展。 隨著行業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)鈦白粉市場的競爭更加激烈，可喜的一面是鈦白粉供應(yīng)商的服務(wù)質(zhì)量得到進一步提高，存在的問題依然是品質(zhì)不夠穩(wěn)定，鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)的環(huán)境問題有待進一步關(guān)注。 高端鈦白粉生產(chǎn)的技術(shù)問題依然是制約我國鈦白粉行業(yè)發(fā)展的瓶頸，國際品牌的鈦白粉依然牢牢占據(jù)我國高端鈦白粉市場。 黃山新力油墨有限公司總經(jīng)理汪建中先生在談到國內(nèi)鈦白粉行業(yè)存在的問題時表示：“目前國內(nèi)鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)的主要問題還是品質(zhì)的穩(wěn)定性，我們新力油墨在很多的時候還是采用國外品牌的鈦白粉產(chǎn)品，就是因為國內(nèi)生產(chǎn)的鈦白粉在質(zhì)量穩(wěn)定性方面與進口鈦白粉存在著差距。我們新力油墨2009年的產(chǎn)量為4000噸，每年消耗鈦白粉600噸。大約有200噸鈦白粉需要進口，國內(nèi)鈦白粉在后處理工藝方面跟不上。” 其它的油墨企業(yè)也有類似的情況，2009年洋紫荊桐鄉(xiāng)油墨有限公司的鈦白粉用量為3000噸，其中有五分之一是采用進口的鈦白粉。 隨著市場的發(fā)展，國內(nèi)鈦白粉企業(yè)的服務(wù)變得更快捷了，這是十分難能可貴的。新力油墨的汪總補充說到：“國內(nèi)鈦白粉市場競爭激烈，以前出口形勢好的時候，像龍蟒等鈦白粉企業(yè)處于缺貨狀態(tài)，經(jīng)濟危機以后，龍蟒等企業(yè)也把銷售市場轉(zhuǎn)向國內(nèi)，立足國內(nèi)，國內(nèi)鈦白粉市場競爭更加激烈。一些鈦白粉貿(mào)易商已經(jīng)把辦事處設(shè)在了用戶公司的附近，通過更快捷的服務(wù)爭取客戶?！?國內(nèi)鈦白粉市場競爭激烈，擴張迅速。上海顏鈦實業(yè)公司銷售總監(jiān)蔣彬先生說：“中國鈦白行業(yè)的擴張速度，以及非規(guī)模競爭，將導致鈦礦的盲目開采和相對吃緊，目前中國鈦白粉企業(yè)的產(chǎn)能已達130萬噸，金紅石鈦白粉的產(chǎn)能仍在增加：如攀鋼集團規(guī)劃10萬噸氯化法、8萬噸硫酸法，四川龍蟒新增4萬噸，云南澤昌鈦業(yè)新增5萬噸，西昌瑞康4萬噸，江西添光4萬噸，武漢方園4萬噸，山東道恩8萬噸，廣西金龍5萬噸，濟南裕興新建廠、中核華原新建廠。一旦這些廠滿負荷生產(chǎn)，將會對鈦白粉市場進行較大的沖擊。” 我國鈦白粉生產(chǎn)工藝多為硫酸法，產(chǎn)品檔次不高，很少有氯化法生產(chǎn)金紅石型鈦白粉，但是很多鈦白粉生產(chǎn)商都在躍躍欲試。 傳統(tǒng)硫酸法的最大問題是三廢多且較難處理。生產(chǎn)1噸鈦白粉要產(chǎn)生3.4噸硫酸亞鐵，8-10噸20%廢硫酸，200-300kg殘渣，以及大量6%-20%的稀硫酸和二氧化硫氣體。尤其是酸性廢水和揚塵給生態(tài)環(huán)境造成很大危害，治理費用高、環(huán)保投入大，一般都在數(shù)百萬元以上。環(huán)保運行費用高，每噸鈦白粉高達700元以上。目前鈦白粉產(chǎn)能達到5萬噸以上的企業(yè)，環(huán)?；具_標。無論是硫酸法還是氯化法工藝所帶來的環(huán)境污染為題，國內(nèi)外對鈦白粉行業(yè)的環(huán)保要求越來越高，美國關(guān)閉了兩家鈦白粉生產(chǎn)廠。 4.關(guān)于煅燒爐（1）崗位任務(wù)通過轉(zhuǎn)窯煅燒，將合格的鹽處理偏鈦酸經(jīng)高溫脫水、脫硫，并轉(zhuǎn)化成為具有優(yōu)異顏料性能的銳鈦型或金紅石型二氧化鈦半成品。（2）設(shè)備的維護保養(yǎng)方法和要求序號設(shè)備名稱臺數(shù)設(shè)備型號維護保養(yǎng)方法1轉(zhuǎn)窯122800*552300*36嚴格按升溫曲線、降溫2冷卻爐3托輪軸承用鈣基脂潤滑，每周加油一次3一、二次風機129-26-4.5啟動前人工盤車數(shù)轉(zhuǎn)軸承用鈣基脂潤滑運行中軸承溫度不得高于65度，運行時聲響必須正常4燃燒器3定期清洗油路過濾防止堵塞定期清洗風殼，清除積炭煅燒爐，是一種用于高溫處理，以天然氣、油和電作能源，用于煉鐵，回收稀有金屬，催化劑生產(chǎn)，改善環(huán)境，生產(chǎn)特種化工品的設(shè)備。煅燒器爐用直接或間接的熱源，可用中溫和高溫連續(xù)處理批量材料，可保證加工過程中熱源和產(chǎn)品隔離。在工業(yè)生產(chǎn)（如催化劑生產(chǎn)，烴加工，化工品生產(chǎn)）中，煅燒爐的保溫很重要，且有很大價值。煅燒一般用于處理很小的材料，對氧化、燃燒、爆炸和熱敏感的材料，也處理有可能造成污染的材料，用煅燒爐處理的往往是些特殊產(chǎn)品，包括密封料斗進料系統(tǒng)或加壓槽車，可張式防塵密封圈，特種加工氣、集塵系統(tǒng)。每種煅燒爐按特殊的需要和獨特的規(guī)格設(shè)計，可用電或天然氣作熱源，爐中有熱區(qū)，有獨立的控制區(qū)，冷卻器可使產(chǎn)品在出爐前冷卻。應(yīng)用領(lǐng)域：煅燒爐主要應(yīng)用于冶金、化工、鋼鐵、等行業(yè)。 鍛燒爐主要用于化纖、無紡布行業(yè)的紡絲工件的煅燒清洗之用，也適用于溫度低于600的工件回火、調(diào)質(zhì)處理之用。 煅燒爐外框采用型鋼和鋼板制作，工作室內(nèi)壁采用耐熱鋼板或耐熱不銹鋼制造，外殼與工作室之間填充優(yōu)質(zhì)硅酸鋁棉隔熱保溫，不銹鋼“U”型電熱管安裝在爐內(nèi)壁兩側(cè)，頂部沒有可調(diào)節(jié)排氣口，爐內(nèi)根據(jù)煅燒工件規(guī)格需要配置工件擱架。使用范圍： 鋰離子電池材料、稀土材料、化工催化劑材料、磁性材料、粉末冶金材料、有色金屬材料及高嶺土非金屬礦物材料的粉體或顆粒的干燥、煅燒、高溫反應(yīng)、熱處理、碳化。 產(chǎn)品特點： 1、物料品質(zhì)均勻。物料在爐內(nèi)的運動狀態(tài)為動態(tài)的竄動和翻轉(zhuǎn)，受熱均勻，確保了物料的充分反應(yīng)。 2、加熱效率高。由于物料的運動增大了物料的受熱面積，增強了熱傳導和熱輻射的作用，縮短了物料的燒成周期；而且，爐體保溫材料采用了纖維輕質(zhì)材料圓形結(jié)構(gòu)，升溫快，蓄熱低，熱損失大為減少，熱能被充分利用。 3、優(yōu)良的氣密性。由于采用特殊的密封結(jié)構(gòu)，可密封達爐內(nèi)壓力0.5kPa。 4、氣氛性能好。由于氣密性的提高，爐內(nèi)空間既能保持氧化氣氛（空氣中）和中性氣氛（氮或二氧化碳等），還能通入還原性氣體。 5、完善的自動化控制。設(shè)備整體采用標準化的PID智能控制系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)的可操作性、可靠性和先進性，加熱系統(tǒng)可根據(jù)各種工藝要求設(shè)置不同的加熱曲線。5.尾氣凈化崗位操作法一 崗位任務(wù)通過文氏管、泡沫塔、電除霧裝置除去轉(zhuǎn)窯煅燒尾氣中的有害物質(zhì)酸霧、粉塵、使廢氣達到國家排放標準。二 工藝控制指標1.文氏管氣體出口溫度：95度2.填料塔氣體出口65度3.除霧效果90%序號設(shè)備名稱臺數(shù)設(shè)備型號維護保養(yǎng)方法及要求1文氏管3保持噴嘴暢通保持夾套水的穩(wěn)定保持溫度的穩(wěn)定2填料塔21檢查塔體完好3風機2229-26-9D9-26-10D9-28N.15軸承用鈣基脂潤滑、每班添加一次4電除霧器3保證氣體分布板完好不允許雜物撞擊殼體5循環(huán)水泵18開車前人工盤車數(shù)轉(zhuǎn)再啟動停泵前先關(guān)泵的進出口閥參考文獻：1姚玉英化工原理天津科學技術(shù)出版社，20092化學化工物性數(shù)據(jù)手冊化學工業(yè)出版社，20023董大勤化工設(shè)備機械基礎(chǔ)化學工業(yè)出版社，20064周大軍化工工藝制圖.化學工業(yè)出版社，2005 二、課題研究的主要內(nèi)容、主要目的、基本要求1主要目的、內(nèi)容目的：畢業(yè)設(shè)計是大學教育中一個非常重要的實踐環(huán)節(jié)，它能夠結(jié)合工業(yè)實際進行設(shè)計，鍛煉學生查閱資料和綜合運用知識能力，為更好更快的適應(yīng)實際工作奠定良好基礎(chǔ)。主要內(nèi)容：對年產(chǎn)5000噸鈦白粉生產(chǎn)工藝的初步設(shè)計及煅燒爐設(shè)計。包括以下具體內(nèi)容：(1)工藝流程的設(shè)計原材料的性能以及規(guī)格標準，產(chǎn)品的性能以及規(guī)格、用途、工業(yè)狀況及未來的發(fā)展前景進行概括和總結(jié)，進行技術(shù)路線和 工藝流程的選擇和比較、繪制帶控制點的工藝流程圖，對流程進行簡述。（2）工藝設(shè)計選擇工藝參數(shù)，對單個設(shè)備作出衡算示意圖，進行物料衡算、熱量衡算，以表格形式表達衡算結(jié)果，其中的數(shù)據(jù)（非給定數(shù)據(jù)）及計算公式（經(jīng)驗公式）必須交代來源（即何種參考書目，并在參考文獻中列出）。（3）設(shè)備設(shè)計和計算對任務(wù)設(shè)備（煅燒爐）進行選型和設(shè)計計算，對其他設(shè)備進行選型。繪制任務(wù)設(shè)備裝置圖，編寫設(shè)備一覽表。（4）編寫技術(shù)規(guī)程（包括開車、停車及正常運轉(zhuǎn)）（5） 用CAD繪制完整的工藝流程圖及設(shè)備裝置圖。（6）編制初步設(shè)計說明書。 三、課題研究已具備的條件（包括實驗室、主要儀器設(shè)備、參考資料）1、已經(jīng)對設(shè)計項目進行了為期半個月的認真扎實的生產(chǎn)實習，對工廠的工藝、設(shè)備對生產(chǎn)控制都有了相當詳細而清楚的了解，有了設(shè)計所必須的工藝設(shè)計參數(shù)。2、設(shè)計資料齊全，有專門的化學工程設(shè)計手冊及化工工藝設(shè)計手冊。3、在校期間進行了多次課程設(shè)計，包括化工原理、分離工程、反應(yīng)工程等課程設(shè)計，有了很好的基礎(chǔ)。4、指導老師具有較為豐富的工廠經(jīng)驗及指導設(shè)計的經(jīng)驗四、總的工作任務(wù)，進度安排以及預(yù)期結(jié)果2工作任務(wù)（1）必須在熟悉各種生產(chǎn)方法的基礎(chǔ)上選擇適合本地要求的工藝方法和流程；（2）計算過程數(shù)據(jù)來源清楚、可靠、計算過程清楚、采用方法及公式正確；（3）設(shè)備設(shè)計要求設(shè)計理念先進，要參考其他廠家先進設(shè)備的設(shè)計；（4）嚴格按照化工圖紙繪制要求進行流程圖及設(shè)備圖的繪制 ；（5）編制設(shè)計說明書嚴格按照邵陽學院論文編寫指導書進行，論文不少于15000，必須包括以下內(nèi)容 ：封面 、設(shè)計任務(wù)書、中英文摘要和關(guān)鍵詞、目錄、前言、正文、結(jié)論、參考文獻、致謝、附工程圖紙、封底2進度安排2012年12月10日12月30日：下達畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書2012年01月01日02月20日：查閱收集資料