开题报告(赵金妮).doc

毕业设计（论文）开题报告书课 题 名 称 年产5000吨钛白粉生产工艺的初步设计-煅烧炉设计 学 生 姓 名 赵 金 妮 学 号 0840922058 系、年级专业 生物与化学工程系2008级化学工程与工艺 指 导 教 师 戴云信 2012年02月21日一、课题的来源、目的、意义（包括应用前景）、国内外现状及水平1课题来源结合生产实习，由指导老师给定。2目的、意义（包括应用前景）钛白粉被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料，广泛用于涂料、塑料、橡胶、油墨、纸张、化纤、陶瓷、日化、医药、食品等行业。 钛白粉(二氧化钛)化学性质稳定，在一般情况下与大部分物质不发生反应。在自然界中二氧化钛有三种结晶：板钛型、锐钛和金红石型。板钛型是不稳定的晶型，无工业利用价值，锐钛型(Anatase)简称A型，和金红石型(Rutile)简称R型，都具有稳定的晶格，是重要的白色颜料和瓷器釉料，与其他白色颜料比较有优越的白度、着色力、遮盖力、耐候性、耐热性、和化学稳定性，特别是没有毒性。 钛白粉应用前景：1、涂料行业是钛白粉的最大用户，特别是金红石型钛白粉，大部分被涂料工业所消耗。用钛白粉制造的涂料，色彩鲜艳，遮盖力高，着色力强，用量省，品种多，对介质的稳定性可起到保护作用，并能增强漆膜的机械强度和附着力，防止裂纹，防止紫外线和水分透过，延长漆膜寿命。 2、塑料行业是第二大用户，在塑料中加入钛白粉，可以提高塑料制品的耐热性、耐光性、耐候性，使塑料制品的物理化学性能得到改善，增强制品的机械强度， 延长使用寿命。 3、造纸行业是钛白粉第三大用户，作为纸张填料，主要用在高级纸张和薄型纸张中。在纸张中加入钛白粉，可使纸张具有较好的白度，光泽好，强度高，薄而光滑，印刷时不穿透，质量轻。造纸用钛白粉一般使用未经表面处理的锐钛型钛白粉，可以起到荧光增白剂的作用，增加纸张的白度。但层压纸要求使用经过表面处理的金红石型钛白粉，以满足耐光、耐热的要求。 4、钛白粉还是高级油墨中不可缺少的白色颜料。含有钛白粉的油墨耐久不变色，表面润湿性好，易于分散。油墨行业所用的钛白粉有金红石型，也有锐钛型。 5、纺织和化学纤维行业是钛白粉的另一个重要应用领域。化纤用钛白粉主要作为消光剂。由于锐钛型比金红型软，一般使用锐钛型。化纤用钛白粉一般不需表面处理，但某些特殊品种为了降低二氧化钛的光化学作用，避免纤维在二氧化钛光催化的作用下降解，需进行表面处理。总之，由于钛白粉应用广泛，对钛白粉的性能、规格、用途掌握 以及生产工艺的初步设计很是重要。3国内外钛白粉的研究现状及水平全球钛白粉用量达550万吨，中国的钛白粉用量约占全球的四分之一。目前中国的城市化率只有45%53%，与世界平均城市化率65%和发达国家90%的城市化率有很大差距，而中国的国情决定了中国必须走城市化的道路，从而带动钛白粉用量的增长。 全球钛白粉用量达550万吨，中国的钛白粉用量约占全球的四分之一。目前中国的城市化率只有45%53%，与世界平均城市化率65%和发达国家90%的城市化率有很大差距，而中国的国情决定了中国必须走城市化的道路，从而带动钛白粉用量的增长，因此，中国钛白粉市场发展前景巨大，未来5年中国钛白粉的需求量将以两位数的速度保持增长。同时中国在此次经济危机中首先恢复，钛白粉行业又是国民经济的晴雨表，必定会带动带动钛白粉市场的快速发展。 随着行业的发展，国内钛白粉市场的竞争更加激烈，可喜的一面是钛白粉供应商的服务质量得到进一步提高，存在的问题依然是品质不够稳定，钛白粉生产企业的环境问题有待进一步关注。 高端钛白粉生产的技术问题依然是制约我国钛白粉行业发展的瓶颈，国际品牌的钛白粉依然牢牢占据我国高端钛白粉市场。 黄山新力油墨有限公司总经理汪建中先生在谈到国内钛白粉行业存在的问题时表示：“目前国内钛白粉生产企业的主要问题还是品质的稳定性，我们新力油墨在很多的时候还是采用国外品牌的钛白粉产品，就是因为国内生产的钛白粉在质量稳定性方面与进口钛白粉存在着差距。我们新力油墨2009年的产量为4000吨，每年消耗钛白粉600吨。大约有200吨钛白粉需要进口，国内钛白粉在后处理工艺方面跟不上。” 其它的油墨企业也有类似的情况，2009年洋紫荆桐乡油墨有限公司的钛白粉用量为3000吨，其中有五分之一是采用进口的钛白粉。 随着市场的发展，国内钛白粉企业的服务变得更快捷了，这是十分难能可贵的。新力油墨的汪总补充说到：“国内钛白粉市场竞争激烈，以前出口形势好的时候，像龙蟒等钛白粉企业处于缺货状态，经济危机以后，龙蟒等企业也把销售市场转向国内，立足国内，国内钛白粉市场竞争更加激烈。一些钛白粉贸易商已经把办事处设在了用户公司的附近，通过更快捷的服务争取客户。” 国内钛白粉市场竞争激烈，扩张迅速。上海颜钛实业公司销售总监蒋彬先生说：“中国钛白行业的扩张速度，以及非规模竞争，将导致钛矿的盲目开采和相对吃紧，目前中国钛白粉企业的产能已达130万吨，金红石钛白粉的产能仍在增加：如攀钢集团规划10万吨氯化法、8万吨硫酸法，四川龙蟒新增4万吨，云南泽昌钛业新增5万吨，西昌瑞康4万吨，江西添光4万吨，武汉方园4万吨，山东道恩8万吨，广西金龙5万吨，济南裕兴新建厂、中核华原新建厂。一旦这些厂满负荷生产，将会对钛白粉市场进行较大的冲击。” 我国钛白粉生产工艺多为硫酸法，产品档次不高，很少有氯化法生产金红石型钛白粉，但是很多钛白粉生产商都在跃跃欲试。 传统硫酸法的最大问题是三废多且较难处理。生产1吨钛白粉要产生3.4吨硫酸亚铁，8-10吨20%废硫酸，200-300kg残渣，以及大量6%-20%的稀硫酸和二氧化硫气体。尤其是酸性废水和扬尘给生态环境造成很大危害，治理费用高、环保投入大，一般都在数百万元以上。环保运行费用高，每吨钛白粉高达700元以上。目前钛白粉产能达到5万吨以上的企业，环保基本达标。无论是硫酸法还是氯化法工艺所带来的环境污染为题，国内外对钛白粉行业的环保要求越来越高，美国关闭了两家钛白粉生产厂。 4.关于煅烧炉（1）岗位任务通过转窑煅烧，将合格的盐处理偏钛酸经高温脱水、脱硫，并转化成为具有优异颜料性能的锐钛型或金红石型二氧化钛半成品。（2）设备的维护保养方法和要求序号设备名称台数设备型号维护保养方法1转窑122800*552300*36严格按升温曲线、降温2冷却炉3托轮轴承用钙基脂润滑，每周加油一次3一、二次风机129-26-4.5启动前人工盘车数转轴承用钙基脂润滑运行中轴承温度不得高于65度，运行时声响必须正常4燃烧器3定期清洗油路过滤防止堵塞定期清洗风壳，清除积炭煅烧炉，是一种用于高温处理，以天然气、油和电作能源，用于炼铁，回收稀有金属，催化剂生产，改善环境，生产特种化工品的设备。煅烧器炉用直接或间接的热源，可用中温和高温连续处理批量材料，可保证加工过程中热源和产品隔离。在工业生产（如催化剂生产，烃加工，化工品生产）中，煅烧炉的保温很重要，且有很大价值。煅烧一般用于处理很小的材料，对氧化、燃烧、爆炸和热敏感的材料，也处理有可能造成污染的材料，用煅烧炉处理的往往是些特殊产品，包括密封料斗进料系统或加压槽车，可张式防尘密封圈，特种加工气、集尘系统。每种煅烧炉按特殊的需要和独特的规格设计，可用电或天然气作热源，炉中有热区，有独立的控制区，冷却器可使产品在出炉前冷却。应用领域：煅烧炉主要应用于冶金、化工、钢铁、等行业。 锻烧炉主要用于化纤、无纺布行业的纺丝工件的煅烧清洗之用，也适用于温度低于600的工件回火、调质处理之用。 煅烧炉外框采用型钢和钢板制作，工作室内壁采用耐热钢板或耐热不锈钢制造，外壳与工作室之间填充优质硅酸铝棉隔热保温，不锈钢“U”型电热管安装在炉内壁两侧，顶部没有可调节排气口，炉内根据煅烧工件规格需要配置工件搁架。使用范围： 锂离子电池材料、稀土材料、化工催化剂材料、磁性材料、粉末冶金材料、有色金属材料及高岭土非金属矿物材料的粉体或颗粒的干燥、煅烧、高温反应、热处理、碳化。 产品特点： 1、物料品质均匀。物料在炉内的运动状态为动态的窜动和翻转，受热均匀，确保了物料的充分反应。 2、加热效率高。由于物料的运动增大了物料的受热面积，增强了热传导和热辐射的作用，缩短了物料的烧成周期；而且，炉体保温材料采用了纤维轻质材料圆形结构，升温快，蓄热低，热损失大为减少，热能被充分利用。 3、优良的气密性。由于采用特殊的密封结构，可密封达炉内压力0.5kPa。 4、气氛性能好。由于气密性的提高，炉内空间既能保持氧化气氛（空气中）和中性气氛（氮或二氧化碳等），还能通入还原性气体。 5、完善的自动化控制。设备整体采用标准化的PID智能控制系统，保证了系统的可操作性、可靠性和先进性，加热系统可根据各种工艺要求设置不同的加热曲线。5.尾气净化岗位操作法一 岗位任务通过文氏管、泡沫塔、电除雾装置除去转窑煅烧尾气中的有害物质酸雾、粉尘、使废气达到国家排放标准。二 工艺控制指标1.文氏管气体出口温度：95度2.填料塔气体出口65度3.除雾效果90%序号设备名称台数设备型号维护保养方法及要求1文氏管3保持喷嘴畅通保持夹套水的稳定保持温度的稳定2填料塔21检查塔体完好3风机2229-26-9D9-26-10D9-28N.15轴承用钙基脂润滑、每班添加一次4电除雾器3保证气体分布板完好不允许杂物撞击壳体5循环水泵18开车前人工盘车数转再启动停泵前先关泵的进出口阀参考文献：1姚玉英化工原理天津科学技术出版社，20092化学化工物性数据手册化学工业出版社，20023董大勤化工设备机械基础化学工业出版社，20064周大军化工工艺制图.化学工业出版社，2005 二、课题研究的主要内容、主要目的、基本要求1主要目的、内容目的：毕业设计是大学教育中一个非常重要的实践环节，它能够结合工业实际进行设计，锻炼学生查阅资料和综合运用知识能力，为更好更快的适应实际工作奠定良好基础。主要内容：对年产5000吨钛白粉生产工艺的初步设计及煅烧炉设计。包括以下具体内容：(1)工艺流程的设计原材料的性能以及规格标准，产品的性能以及规格、用途、工业状况及未来的发展前景进行概括和总结，进行技术路线和 工艺流程的选择和比较、绘制带控制点的工艺流程图，对流程进行简述。（2）工艺设计选择工艺参数，对单个设备作出衡算示意图，进行物料衡算、热量衡算，以表格形式表达衡算结果，其中的数据（非给定数据）及计算公式（经验公式）必须交代来源（即何种参考书目，并在参考文献中列出）。（3）设备设计和计算对任务设备（煅烧炉）进行选型和设计计算，对其他设备进行选型。绘制任务设备装置图，编写设备一览表。（4）编写技术规程（包括开车、停车及正常运转）（5） 用CAD绘制完整的工艺流程图及设备装置图。（6）编制初步设计说明书。 三、课题研究已具备的条件（包括实验室、主要仪器设备、参考资料）1、已经对设计项目进行了为期半个月的认真扎实的生产实习，对工厂的工艺、设备对生产控制都有了相当详细而清楚的了解，有了设计所必须的工艺设计参数。2、设计资料齐全，有专门的化学工程设计手册及化工工艺设计手册。3、在校期间进行了多次课程设计，包括化工原理、分离工程、反应工程等课程设计，有了很好的基础。4、指导老师具有较为丰富的工厂经验及指导设计的经验四、总的工作任务，进度安排以及预期结果2工作任务（1）必须在熟悉各种生产方法的基础上选择适合本地要求的工艺方法和流程；（2）计算过程数据来源清楚、可靠、计算过程清楚、采用方法及公式正确；（3）设备设计要求设计理念先进，要参考其他厂家先进设备的设计；（4）严格按照化工图纸绘制要求进行流程图及设备图的绘制 ；（5）编制设计说明书严格按照邵阳学院论文编写指导书进行，论文不少于15000，必须包括以下内容 ：封面 、设计任务书、中英文摘要和关键词、目录、前言、正文、结论、参考文献、致谢、附工程图纸、封底2进度安排2012年12月10日12月30日：下达毕业设计任务书2012年01月01日02月20日：查阅收集资料