Технико-коммерческое предложение по модернизации производства сульфата алюминия

Смысл данного предложения в том, что гранулы сульфата алюминия, остывая, передают проточной охлаждающей воде часть своей тепловой энергии, нагревая ее до 50-60 оС. При этом потребуются незначительные изменения существующей схемы.
Так, охлаждающая вода, имеющая температуру 60 oС на выходе из трубопроводной системы конвейера, должна подвергаться дополнительному нагреванию и переводу в пар с температурой порядка 120 оС. Безусловно, такая схема более выгодна, чем исходная. Для осуществления данного предложения необходимо установить дополнительную систему трубопроводов от точки выхода промывной воды с конвейерной ленты гранулятора.
Затраты на генерацию дополнительного количества пара складываются из затрат на испарение циркулируюшей воды. Однако в рассматриваемом случае дополнительные затраты практически равны нулю, так как используются те же объемы воды, что и в немодернизированной схеме. В расчете на 1 тонну готовой продукции потребляется 220 кг водяного пара. Образовавшийся пар отводится в барабанный гранулятор для поддержания необходимой температуры, затем конденсируется в специально установленном конденсаторе, и часть образовавшейся воды направляется на промывку системы. Следовательно, при производительности завода 70000 тонн сульфата алюминия в год, потребуется перевести в пар:
m(воды) = m1(пара).mсумм(Al2(SO4)3) = 0,22.70000 = 15400 т, (4)
где m(воды) – масса испаряемой воды за год работы производства, т;
m1(пара) – масса пара, наобходимая для производства 1 т. Al2(SO4)3, т/т;
mсумм(Al2(SO4)3) – объем производства Al2(SO4)3 в год, т.

Рассчитаем необходимое количество теплоты для нагревания испарения воды и нагревания пара до 120 ºС при использовании нагретой до 60 ºС циркулирующей конвейерной воды (вода испаряется при 100 ºС):
, (5)
где C= 4,18 - теплоемкость воды, кДж/(кг .ºС) = 4,18 МДж/(т .ºС);
Δt1 = 100 – 60 = 40 - разность конечной и начальной температурами воды, ºС;
G = расход воды на парообразование в год, равный 15400 т;
ΔН - теплота испарения воды, 2258 кДж/кг = 2258 МДж/т;
Δt2 = 120 – 100 = 20 - разность конечной и начальной температурами пара, ºС;
С = теплоемкость пара, равная 1,91 кДж/(кг .ºС) = 1,91 МДж/(т .ºС).
(6)


Рассчитаем по формуле (5) количество теплоты, необходимое, для испарения поступающей водопроводной воды с начальной температурой 25.ºС, изменив значение Δt1, и оставив неизменными значения всех остальных параметров:
(7)


Как видно из сравнения Q’ и Q, в модернизированной схеме экономится значительное количество тепловой энергии, в отличие от немодернизированной технологической схемы.
Посчитаем экономический эффект в год от модернизации производства, за счет использования воды, нагретой гранулами Al2(SO4)3 до 60º:
(8)
где Sтепла - стоимость одной Гкал, равная 1000 руб.

Конденсация пара, частично передавшего свою тепловую энергию барабанному гранулятору, происходит в том же конденсаторе, что и для неподогретой в начале циркуляции воды в исходной схеме, поэтому расходы энергии на конденсацию в немодернизированной и модернизированной схемах сопоставимы.
Суммарный экономический эффект модернизации в год без учета капитальных затрат равен:

Рассмотрим модернизированную технологическую схему:

Рис. 5. Модернизированная технологическая схема получения сульфата алюминия. Пунктиром в нижней части схемы отмечены изменения в направлении циркуляции охлаждающей воды. 17 – добавленный после модернизации электростатический фильтр
Заключение
В данной работе выбор сделан в силу указанной технологии производства , Al2(SO4)3 , так как она, во-первых, является хорошо известной и повсеместно распространенной на соответствующих промышленных предприятиях России и стран СНГ, а во-вторых с помощью указанной технологии можно получать сернокислый глинозем из сырья практически напрямую без дополнительной подготовки. Рассматриваемый технологический процесс непрерывен, однако отдельные его узлы работают периодически.
В работе были рассмотрены технологическая, операторная, функциональная и граф-схема производства. Также был проведен расчет экономической выгоды от модернизации предприятия, составившей (без учета капитальных затрат) 572244,5 руб.
Список использованных источников
Вассерман И.М. Производство минеральных солей - Л.: Госхимиздат, 1962. – 467 с.
Запольский А.К., Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. - Л.: Химия, 1987. – 208 с.
Запольскнй А.К. Производство сернокислотного алюминия и коагулянтов на его основе //Химия и технология воды. 1979. №1. С 72-78.
Иванов Д.Л., Кириленко И.А., Селин A.И. Свойства концентрированных водных растворов сульфата алюминия. Неорганическая химия, №4, 1987. С 1052-1056.5
Позин М.Е. Технология минеральных солей. Т.1. - Л.: Химия, 1971.- 695с.
Чупалов В.С. Методические обоснования по выполнению курсовой работы по дисциплине «Промышленная экология» - СПб, 2010. – 12 с.


Позин М.Е. Технология минеральных солей. Т.1. - Л.: Химия, 1971. С. 633.
Запольскнй А.К. Производство сернокислотного алюминия и коагулянтов на его основе //Химия и технология воды. 1979. №1. С 72-78.
Вассерман И.М. Производство минеральных солей - Л.: Госхимиздат, 1962. – С. 26.
Запольский А.К., Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. - Л.: Химия, 1987 – 208с.
Вассерман И.М. Производство минеральных солей - Л.: Госхимиздат, 1962. – С. 49.

Вассерман И.М. Производство минеральных солей - Л.: Госхимиздат, 1962. – С. 49.
Позин М.Е. Технология минеральных солей. Т.1. - Л.: Химия, 1971. С. 646.
Чупалов В.С. Методические обоснования по выполнению курсовой работы по дисциплине «Промышленная экология» - СПб, 2010. – С. 10.












5



Загрузка сырья (Al2O3.3H2O)

Образование водной пульпы

Синтез сульфата алюминия

Перемешивание смеси в среде «острого» пара

Разделение взвешенного Al2(SO4)3 и газообразных веществ в циклонах

Подача сырья (100% H2SO4)

Подача промывной воды

Разделение жидкой (плава) и газообразной (пара со взвешенными частицами Al2(SO4)3) фаз в КС

Охлаждение плава Al2(SO4)3 до 95-105 оС

Al2(SO4)3(к) в гранулах
(готовый продукт)

Конденсация и очистка воды

Разделение взвешенного Al2(SO4)3 и газообразных веществ в циклонах

Подача воды в репульпатор

Загрузка сырья (Al2O3.3H2O)

Подготовка сырья

Химическое превращение

Выделение продукта

Гранулирование Al2(SO4)3

М7

М5

М2

М1















М3

М4

М8

М11

М9

М10

М13

М12

М14

М16

М19

М18

М20

М21

М22

3

2

4

1

5

7

6

М17

М6

8

10

11

12

9

13

М15

М'7

i

6

7

10

S’’’

S’’

S’

g2

g1

g3

g4

g5

g5

Подача сырья (100% H2SO4)

Загрузка сырья (Al2O3.3H2O)

Подача сырья (100% H2SO4)

Подача воды

Подача воды

Выброс газов в атмосферу

Циркуляция охлаждающей воды

Готовый продукт

1

2

3

4

5

6

7

Подача воды

9

10

11

12

13

14

15

16

Пар

8

Подача воды

Выброс газов в атмосферу

1

2

3

4

5

6

7

9

10

11

12

13

14

15

16

8

17