湖南瑞翔新材料股份有限公司分析实验室设计方案

专业课程设计 湖南瑞翔新材料股份有限公司分析实验室设计方案 学院： 化学化工学院 专业：化学工程与工艺 班级：化工0901学号： 学生姓名： 指导教师： 完成日期： 2012.6.182012.6.29 课程设计任务书 题目： 湖南瑞翔新材料股份有限公司分析实验室设计方案 姓名 学院 化工 专业 化学工程与工艺 班级 化工 学号 指导老师 教研室主任 教学主管院长 一、课程设计内容和要求根据所给题目，结合一个企业、事业单位、科研院所等的厂房建筑、生产特点设计各种分析实验室:1.本方案预算资金100万元（老板一分钱也不会多给），你可以寻找一个匹配企业（这一点很重要），先根据生产特点和产品种类拟定分析检测项目，再进行实验室设计。资金全部用于仪器设备采购，水电、通风、实验台面、装修等另有预算。2.你所采购的仪器要能满足公司的分析需求，保持生产的正常运转。这需要你全面考虑企业的产品种类和生产规模，为你的预算资金设定最佳匹配的分析项目。你还需有一点超前意识，考虑企业的长远可持续发展。分析项目不是越多越好，也不是越少越好，而是适合预算资金的优化方案。如果从你的分析项目看出你所在的企业产品结构合理，你的设计方案可加分；反之，你的分析项目只一、两个，产品单一落后，你的企业没有竞争力，很可能会淘汰，你的设计方案也淘汰了！3.你需要到图书馆、资料室和互联网上去查找相关资料，设计时要考虑：（1）实验室的建设规划和基本程序，实验室建筑的组成及总体布局，实验室的结构与楼面荷，实验室的造价。（2）供水、供电、供气、通风系统、空气净化、安全措施、环境保护等基础设施和基本条件要求及设计，实验室工程管网综合设计和实验室的安全防护设施要求。（3）化学实验室和仪器分析实验室的特点及要求。（4）分析仪器、设备的特点、适用范围，生产厂家、型号、性能与主要技术指标。（5）分析实验室的平立面布置图及设备图的绘制4.你必须及时上交符合课程设计要求的设计报告或说明书。设计报告应至少应包括：（1）简洁的文字说明，含公司背景介绍、生产经营、产品、分析项目等；（2）实验室总体设计图和各分室的平面设计、布置图（画图提倡用CAD或其它绘图软件）；（3）仪器设备性能以及选购方案、理由。5.课程设计要求报告格式参照学院毕业论文格式（学院网页可下载），装订顺序为：封面-任务书-正文-附件（如果有的话）-设计评语-评分标准。正文最多使用三级标题，字数5000以上，多者不限。6.本课程设计你必须独立自主完成，若有雷同，不属巧合，一律重修！二、时间分配表（仅供参考）序 号内 容时间分配（天）备 注1设计准备1其中讲授0.5天2资料查找2-43方案设计64中途检查、汇报15方案整理修改，书写报告2-3合 计12三、成绩评定 知识水平：30%；设计论文质量：50%；平时：20% 化学工程与工艺教研室2012.6.181、 公司背景介绍 公司是集上游原材料冶炼加工到下游产品研发生产为一体的高新技术企业，从铜钴合金的分离到四氧化三钴的制作，再到锂离子电池正极材料的生产，公司在各个环节都拥有独特的专业技术和国家发明专利，并产业化批量生产。 公司产品追求“新能源、绿色环保”新理念，目前公司已形成以钴酸锂为主导产品的锂离子电池正极材料产品群，主要产品包括钴酸锂、锰酸锂、锂镍锰钴氧( 三元材料)等，产品出口韩国、日本等多个国家和地区。2、 产品介绍 产品三元材料锰酸锂磷酸亚铁锂钴酸锂项目标准标准标准标准粒度Dmin(m)1.01-0.03D10(m)5.07.5-9.512D50(m)9.0-15.017.5-21.52.5-5.06.5-9.5D90(m)13.0-23.030-4019Dmax(m)50 7650振实密度(g/cc)2.31.9-2.50.82.1-2.9比表面积(m2/g)0.1-0.40.3-0.8160.4-0.75水分(%)0.080.080.080.05Ni+Co+Mn(%)58.0-63Ni:0.01-Co:60.00.5Li(%)3.8-4.53.8-4.54.0-4.56.8-7.2pH8.0-11.08.0-11.08.0-11.09.5-11.5Fe(%)0.010.0532.5-34.50.02K(%)0.010.010.01-Na(%)0.050.050.050.02Ca(%)0.050.050.050.05SO4(%)0.60.050.06-2、 分析项目 公司主要以锂矿石磷酸亚铁锂碳酸锂锰酸锂、纯碱等原材料来生产产品。其主要的分析项目包括各种金属元素(如，锂镍钴锰铬铁钾钠镁钙等)，部分非金属元素（如，磷碳硫），以及部分物理性质（如，振实密度比表面积pH值粒度及水分等）。（1） 碳硫的测定1. 原理 样品经高频炉加热，通氧燃烧，使碳硫分别转化为二氧化碳和二氧化硫，并随氧气流经红外池时产生红外吸收。根据它们各自特定波长的红外吸收与其浓度的关系，经微机运算处理，测定样品中碳硫含量。2. 仪器 高频红外碳硫分析仪：HW2000B； 高频炉功率：大于2.5KW； 高频炉振荡频率： 20MHz。（2） 粒度的测定1. 原理 激光粒度仪是根据粒度能使激光产生散射这一物理现象测试粒度分布的，其工作原理是基于夫朗和费衍射和米氏散射理论，由物理光学推论颗粒对于入射的衍射服从经典的米氏理论。2. 仪器 激光粒度仪：MS2000； 测试范围：0.022000um； 扫描速度：1000次/S。(3） 比表面积的测定1. 原理 比表面积的测定原理是让一种吸附质分子吸附在待测粉末样品（吸附剂）表面，根据吸附量的多少来计算待测粉末样品的比表面积的大小。2. 仪器 比表面积仪:SA3100； 滤纸 : 采用符合国标的中速定量滤纸； 分析天平: 分度值为1mg； 计时秒表: 精确读到0.5s。（4） 振实密度的测定1. 原理 将定量的样品粉末装在振动容器中，在规定条件下进行振动，直到样品粉末的体积不再减小，测得样品粉末的振实体积，然后用样品粉末的质量除以振实后样品粉末的体积，从而得到粉末的振实密度。2. 仪器 振实密度仪：M78210； 分析天平： 分度值为1mg； 玻璃量筒： 00ml和25ml。（5) 钾钠的测定1. 原理 该仪器依据发射光谱分析方法进行工作。被分析物质在火焰能量作用下，使分析物质中的钾和钠元素激发辐射出该元素的特征光谱，再通过滤色片照射到光电转换元件上，将谱线光能转换成电能，再经直流放大，由微电表指示，发射的特征光谱作为钾钠元素的定性依据，其强度则作为定量分析的依据。2. 仪器 火焰光度计：AP1402； 容量瓶： 50mL； 烧杯：50mL，8个； 刻度移液管：2mL、5mL各一支。(6） 低含量金属元素的测定1. 原理 原子吸收光谱法是利用气态原子可以吸收一定波长的光辐射，使原子中外层的电子从基态跃迁到激发态的现象而建立的。由于各种原子中电子的能及不同，将有选择性地共振吸收一定波长的辐射光，这个共振吸收波长恰好等于该原子受激发后发射的波长，因此可作为元素定性的依据，而吸收辐射可作为定量的依据。即在温度吸收光程，进样方式等实验条件固定时，样品产生的待测元素相基态原子对作为锐线光源的该元素的空心阴极灯所辐射的单色光产生吸收，其吸光度（A）与样品中该元素的浓度（C）成正比。即 A=KC 式中，K为常数。据此，通过测量标准溶液及未知溶液的吸光度，又已知标准溶液浓度，可作标准曲线，求得未知液中待测元素浓度。该法主要适用样品中微量及痕量组分分析。即可以测定产品中镉、铜、镁、锌等微量元素。2. 仪器 原子分光光度计：4530； 乙炔钢瓶：供给助燃气； 容量瓶：50mL 7个； 刻度移液管：5mL 10mL各一支； 烧杯:200mL 500mL各一个； 量筒：25mL。（7） 高含量元素的测定1.P含量的测定 原理：采用磷钼酸喹啉容量法来测定磷的含量，在含有柠檬酸的酸性溶液中，磷酸根与钼酸钠、喹啉生成磷钼酸喹啉沉淀，将沉淀溶于氢氧化钠标液中，用盐酸标准溶液回滴过量的碱，从而计算出磷的含量。2.Ni含量的测定 原理：采用重量分析法，在含有酒石酸的氨性介质中，以丁二酮圬为沉淀剂，与金属镍离子形成螯合物。3.Co含量的测定 原理：采用重量分析法，所选的沉淀剂是1-亚硝基-2-萘酚，在HAc介质中，1-亚硝基-2-萘酚与金属钴离子形成具有配合键的螯合物。4.Mn含量的测定 原理：以络黑T为指示剂，用EDTA标准溶液进行络合滴定，但在三元体系材料中，镍和钴离子会对络黑T产生封闭作用，应以KCN作掩蔽剂来消除封闭现象。仪器：电子分析天平， 酸、碱式滴定管， 试剂瓶， 锥形瓶， 滴定台， 移液管。3、 仪器选购（1） 原子吸收分光光度计 1.选购方案 生产厂家：杭州汇尔仪器 规格型号：4530 价 格：18万 2.技术指标 波长范围：190nm900nm； 光谱带宽：0.1nm、0.2nm、0.4nm、1.0nm、2.0nm自动切换； 波长示值误差：0.15nm； 波长重复性：0.04nm； 基线稳定性：0.002A/30min； 特征浓度：（Cu）0.02g/ml/1%； 检出限：（Cu）0.004g/ml； 重复性：0.5%； 燃烧器：全金属钛燃烧器； 喷雾器：高效玻璃雾化器； 一体化悬浮式光学平台设计，使得光路系统抗震能力明显改善，即使长期使用光信号依然能保持稳定； 光栅刻线条数：1800条/mm； 八灯架自动切换，同时预热8元素灯自动切换，自动点火，自动优化空心阴极灯的工作条件； 位置调节：火焰燃烧器最佳高度及前后位置自动设定； 全自动波长扫描及寻峰； 完善的安全连锁保护装置：系统对燃烧头的连续不正确、对燃气泄漏、空气欠压、异常熄火等具有报警和自动安全保护功能； 氘灯、自吸收背景校正； 数据处理：超强的数据库，具有多达500个以上数据自存储及断电存储功能，分析结果以EXCEL电子表 格形式保存，测试方法与结果可随时调用具有测土配方施肥专用软件，有符合土壤测试标准（FERTREC）通讯要求的通信模块； 测量方法：火焰吸收法、火焰发射法； 结果打印：参数打印、数据结果打印，图形打印。3.选购理由 该仪器是完全由PC控制操作，可以灵活选配火焰、石墨炉原子化器的高度自动化的原子吸收分光光度计。具有独特的光学机械设计，安全方便的火焰系统，先进的石墨炉温控技术，可选择的扣背景技术，以及由工作站提供的各项方便功能，适应对精确测定结果的要求。该仪器比较简单，其灵敏度也很高，且准确性好，分析速度快，操作方便等优点，在仪器分析中运用较广泛。（二）激光粒度仪1. 选购方案 规格型号：MS2000 生产厂家：马尔文公司 价 格：34万。2.产品简介 Mastersizer 2000 激光粒度仪的开发是为了满足业界对实验室结果的全面可比性、可追溯性、规范符合性和高效率的日益需求。随着 Mastersizer 2000 粒度仪的推出，马尔文使粒度分析变成一项简单、直观的日常工作。3.技术性能及指标 粒度测试范围：0.02-2000微米； 光源：高稳定466nm固体蓝光光源和633nm氦-氖激光器； 量程采用激光衍射法，采用单一透镜实现0.02-2000微米的测量,仪器无须校准； 采用完全米氏理论和弗朗霍夫理论，具有一般物质光学指数及测试结果数据库； 光路采用反傅立叶透镜的光学设计； 测量速度:数据采集速度为1000次/秒, 该速度在软件上有具体显示；用户可自由设置测量时间； 重复性误差0.5%， 准确性误差1%； 检测器：采用非均匀交叉面积补偿扇形排列技术，辅以前向、侧向、大角度和背向三维立体检测器，使物理检测角度达到0135； 仪器的光学测量系统（主机）与样品分散系统完全独立。样品槽采用插拔式设计，便于样品池清洁和不同样品分散系统之间的转换； 能同时提供中、英文版本的应用软件及中、英操作说明书。能提供用户友好图形界面和所有测量、数据输出和存储方面需要的功能。具有SOP(标准操作规程)操作功能，计算方法采用完全米氏理论和弗朗霍夫理论。具有一般物质光学指数及测试结果数据库，有检索寻找功能； 符合ISO13320激光衍射粒度分析国际标准； 工作条件：220V10%，50Hz，温度1540, 湿度20-70%（不凝结）。4. 选购理由该仪器的准确性高、重复性好，有广泛的测量范围及样品类型的多样性。且该仪器是全自动，使用简单，能消除不同用户的可变性，减少对新用户的培训要求，并充分发挥熟练人员的潜力。该型号仪器有较强的灵活性，具有多种样品分散装置，通过自动配置，快速地切换样品分散装置。（3） 高频红外碳硫分析仪1.选购方案 产品型号：HW2000B 生产厂家：无锡英之诚高速分析仪器有限公司 价 格：11万2. 主要用途 适用于钢铁、有色金属、水泥、矿石、玻璃、陶瓷及其它金属、非金属材料中碳硫两元素质量分数的测定。本仪器采用高频感应加热炉燃烧样品，红外线吸收法测试样品中碳硫两元素质量分数。3.技术参数及指标 测量范围 ：碳 (C)0.0001% 10.000% （可扩至99.999%）硫 (S)0.0001% 3.5000% （可扩至99.999%）； 测量误差： 碳符合 ISO9556 标准 ；硫符合 ISO4935 标准； 分析时间： 25 60s 可调，一般在 35s 左右； 测量池： 测碳一 池体 （根据用户需要可增加低碳池）， 测硫一池体； 高频炉 振荡频率： 20MHz ， 输出功率： 大于 2.5KVA； 电子天平 称量范围： 0 100 g ，读数精度 ： 0.001g； 计算机： 联想计算机： 80G 硬盘 256M 内存 3.5 寸软驱 光驱 17 寸纯屏显示器； 打印机： Hp 喷墨打印机； 工作环境： 室内温度： 10 30 相对湿度：小于 75%。4. 选购理由 该仪器是用红外检测系统，对测定结果的准确度高。仪器外观是台面结构，美观大方，操作适宜，且该仪器有一套独立的高频红外分析软件，有强大的数据处理及统计功能，增强了整机的可靠性及抗干扰能力，使故障率低。由于内设氧气净化有利于低含量分析。在碳硫分析中有广泛的运用。（4） 比表面积仪1. 选购方案 产品型号：SA3100 生产厂家：美国贝克曼库尔特公司 价 格：15万2. 仪器介绍 比表面积仪应用气体吸附原理测量材料或催化剂的比表面积、孔径分布及孔体积等的分析仪，是同类产品中操作较简便，最容易掌握使用的仪器。S采用“并发投气专利技术、氦气标定死体积、参比管等精密设计方案，确保数据精确和运行快捷。3.技术参数及指标 比表面积分析范围：0.01平方米/克以上 ； 孔径分布分析范围：20埃以上； 重复性误差： 小于2% ； 比表面积分析时间：小于30分钟(包括氦气死体积校定) ； 脱气温控范围：40350 。4.选购理由 该仪器是触摸显示屏实时显示，可以人机对话控制仪器操作过程；二级真空机械泵安置在仪器内，干净美观；且具有四个压力传感器。该仪器是同类产品中操作较简单，最容易掌握使用的仪器。 （五）可见分光光度计 1.选购方案 产品型号：722G 生产厂家：杭州科晓化工仪器设备公司 价 格：0.35万2.技术参数及指标 波长范围：340nm1000nm（721G） 325nm1000nm（722G）； 波长准确度：2nm； 波长重复性：1nm； 透射比准确度：0.5%（T）； 透射比重复性：0.2%（T）； 光谱带宽：5nm； 杂散光：0.5%（T）（在360nm处，以NaNO2测定）。3. 选购理由 该仪器具有背光式LCD显示屏，读数清晰明暸。采用先进的全息闪耀光栅C-T式单色器，具有波长精度高，单色性好，杂散光低等优点；采用微机测量系统，T-A转换精度高，并有自动调整0%（T）和调整100%（T），浓度直读、浓度因子设定，并可选择串行数据打印机进行数据打印功能；测量读数准确性高，重现性和稳定性佳；且该仪器在分析样品含量中有广泛应用，选用这款型号的仪器主要是考虑到性价比不错，且操作方便，产品质量高。（六）电子分析天平 1.选购方案 产品型号：BSA124S 产生厂家：四川中浪科技有限公司 价 格：1万2.技术参数及指标 量 程：120g； 精 度：0.1mg； 校对方式：内校； 秤盘尺寸：90； 外型尺寸：477mm216mm298mm； 净 重：9Kg； 电源/功率：220V/50Hz1Hz/15W。3.选购理由 该仪器采用防静电涂层玻璃防风罩能有效地屏蔽外界静电荷的干扰；自动内外校准（内校时间4档设定）；定时自动内校准，清除测量误差；积分时间可调；背光显示；任何环境读数清晰；灵敏度可调；响应时间快；故障报警；多种应用程序、悬挂称量；内置RS232串行接口；去皮重；操作简单；累计称量；称量单位转换（克、克拉、盎司）；计数功能。电子分析天平是分析实验室必备的仪器，选择该仪器是由于它的配置比较好，使用方便。（七）振实密度仪1.选购方案 产品型号：M78210 生产厂家：北京中西远大科技有限公司 价 格：0.7万 2.技术参数及指标 测量装置：双筒； 振动频率：0-300次/分钟，连续可调； 振 幅：30.1mm和140.1mm； 振动次数：0-29700次连续可调； 电源电压：220V/50Hz； 电机功率：25W/25W/40W； 输出装置：液晶显示屏,40列微型打印机； 量筒容量：25ml/50ml/100ml/250ml； 预设重量：50g/200g/500g； 工作模式：两种； 测试误差：1%。3.选购理由 该仪器关键部件采用进口产品，运转平稳，噪音低，使用寿命长；仪器采用大功率、高精度调速电机，功率储备大，速度控制精确；仪器自带键盘、调速控制器、LED显示屏、打印机等装置，可独立于其他设备单独工作，输入方便灵活，输出手段完备，方便了用户操作、使用。（8） 火焰分光光度计1. 选购方 产品型号：AP1402 生产厂家：上海傲谱 价 格：3.2万2. 技术参数及指标 线性化处理：包括在软件里，可提供2种元素中的任一种。可提供单点校正； 进样速率：4-6ml/min； 仪器的最佳测试范围：K：0-100ppm;Na:0-100ppm；Li:0-100ppm;Ba:0-3000ppm； 重复性：3%； 检测性：K:0.01ppm;Na:0.01ppm; Li:0.025;Ba:10ppm； 时间稳定性：少于15秒（当样品被送入火焰燃烧后）； 漂移型：3%（当仪器稳定30分钟后）； 线性：好于最佳结果的中间值的2%（单点校正）。3.选购理由 该仪器可保存校正曲线，也可外接电脑或打印机，当外接电脑时可通过软件操作控制器；熄火检测，并且有自动关机功能，启动自动例行检查功能；可设置自诊断功能，诊断结果可以在显示器上显示。（9） 微量水分测定仪1. 选购方案 产品型号：WS-2 生产厂家：淄博库仑分析仪器有限公司 价 格：2.8万2.技术参数及指标 测定方式：卡尔费休库仑（电量）法； 显 示：4位LED数字显示； 读出单位：gH2O； 电解电流：0300mA自动控制； 测定范围：5g-80mg（H2O）； 灵敏阈：1gH2O； 准确度：（不含进样误差）5g1mgH2O不大于0.3%；1mg以上H2O不大于0.5%； 电 源：AC220V10% ； 50Hz5%； 消耗功率：不大于40W； 使用环境温度：540； 使用环境湿度：85%； 外形尺寸：320mm310mm160mm； 重 量：约7.3kg。3.选购理由 该仪器室采用卡尔费休库仑（电量）法测定样品中的水分；该仪器采用了先进的自动控制电路和大电解电流及电流自动控制技术；外型结构新颖，工作更可靠，使用更方便；分析速度快，操作简单，精度高，自动性强；分析低含量样品，灵敏度高。非常适合分析实验室的使用。4、 购买仪器清单 序号名称型号规格厂家单价（元/个）数量1原子吸收分光光度计4530190nm900nm杭州汇尔仪器/台12激光粒度仪MS20000.02-2000m马尔文公司/台13高频红外碳硫分析仪HW2000B20MHz 2.5KVA无锡英之诚高速分析仪器有限公司/台14比表面积仪SA3100 0.01平方米/克以上 美国贝克曼库尔特公司/台15可见分光光度计722G325nm1000nm杭州科晓化工仪器设备有限公司3500/台26电子分析天平BSA124S477216298四川中浪科技有限公司10000/台27粉碎机GJ-1450450465南京联创分析仪器制造有限公司4200/台18火焰分光光度计AP14024-6ml/min上海傲谱32000/台19振实密度仪M78210220V/50Hz北京中西远大科技有限公司7000/台110微量水分测定仪WS-2320310160杭州科博仪器有限公司28000/台111酸度计pHS-818-4545上海沪粤明科学仪器有限公司2000/台212打印机81m-IPR-001150字符/秒西化仪（北京）科技有限公司2500/个313数显恒温水浴锅HH-S230018090常州国华电器有 限公司11000/台114马弗炉XL-2000540x605x680鹤壁三和仪器有限公司12000/台115磁力搅拌器85-21500rmp常州国华600.0/台316电热恒温干燥箱202-OA上海将来实验设备有限公司9800/台117蒸馏水机1T-HR380V 5KW上海知帮水处理设备有限公司10000/台118电热套ZNCL-TS130W-2100W上海卫凯仪器设备有限公司2000/台419水循环真空抽气泵2KJ-1180W 15L上海嘉鹏1368.0/台120通风橱15060cm宜兴市扬子江环保设备有限公司10000/个121量筒 100ml 2000ml武强县建新仪表厂3.0/个4.0/个5522烧杯 25ml 100ml 500ml 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环境要求：由于化验工作中常常会产生有毒或易燃的气体，因此化验室要有良好的通风条件；化验室的建筑应耐火或用不易燃的材料建成，隔断和顶棚也要考虑到防火性能，因此可采用水磨石地面，窗户要能防尘，室内采光要好；室内应配备专用的给水和排水系统。 面积：10m12m； 配备：酸、碱滴定管， 电热套，锥形瓶，滴定台，XL-2000马弗炉，电热恒温干燥箱等各种化学分析所需仪器