Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Моделирование и разработка процесса получения сульфата алюминия-коагулянта для водоочистки на ленточном кристаллизаторе Гетманцев Виктор Степанович

Моделирование и разработка процесса получения сульфата алюминия-коагулянта для водоочистки на ленточном кристаллизаторе
<
Моделирование и разработка процесса получения сульфата алюминия-коагулянта для водоочистки на ленточном кристаллизаторе Моделирование и разработка процесса получения сульфата алюминия-коагулянта для водоочистки на ленточном кристаллизаторе Моделирование и разработка процесса получения сульфата алюминия-коагулянта для водоочистки на ленточном кристаллизаторе Моделирование и разработка процесса получения сульфата алюминия-коагулянта для водоочистки на ленточном кристаллизаторе Моделирование и разработка процесса получения сульфата алюминия-коагулянта для водоочистки на ленточном кристаллизаторе Моделирование и разработка процесса получения сульфата алюминия-коагулянта для водоочистки на ленточном кристаллизаторе Моделирование и разработка процесса получения сульфата алюминия-коагулянта для водоочистки на ленточном кристаллизаторе Моделирование и разработка процесса получения сульфата алюминия-коагулянта для водоочистки на ленточном кристаллизаторе Моделирование и разработка процесса получения сульфата алюминия-коагулянта для водоочистки на ленточном кристаллизаторе Моделирование и разработка процесса получения сульфата алюминия-коагулянта для водоочистки на ленточном кристаллизаторе Моделирование и разработка процесса получения сульфата алюминия-коагулянта для водоочистки на ленточном кристаллизаторе Моделирование и разработка процесса получения сульфата алюминия-коагулянта для водоочистки на ленточном кристаллизаторе
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Гетманцев Виктор Степанович. Моделирование и разработка процесса получения сульфата алюминия-коагулянта для водоочистки на ленточном кристаллизаторе : диссертация ... кандидата технических наук : 05.17.01 / Гетманцев Виктор Степанович; [Место защиты: Рос. хим.-технол. ун-т им. Д.И. Менделеева].- Москва, 2009.- 123 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/1515

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Литературный обзор 6

1.1. Коагулянты. Способы производства 6

1.2. Очистка воды коагулянтами 21

1.3. Процессы кристаллизации 30

1.4. Постановка задачи 38

Глава 2. Процесс сушки сульфата алюминия на ленточном кристаллизаторе 39

2.1. Ленточный кристаллизатор 39

2.2. Математическая модель процесса сушки в плоском слое 43

2.3. Определение физико-химических и теплофизических параметров математической модели 48

2.3.1. Физико-химические и теплофизические свойства 48

2.3.2. Параметры теплопереноса 49

2.3.3. Экспериментальное определение значений коэффициентов теплопроводности и теплоотдачи готового продукта-коагулянта 51

2.4. Метод решения уравнений математической модели процесса сушки в плоском слое 56

2.5. Анализ процесса сушки 60

Глава 3. Процесс кристаллизации плава сульфата алюминия 65

3.1. Математическая модель процесса кристаллизации плава в плоском слое 65

3.2. Метод решения уравнений математической модели процесса кристаллизации плава в плоском слое 68

3.3. Анализ процесса кристаллизации плава сульфата алюминия в плоском слое 78

3.4. Математическая модель процесса кристаллизации в грануле 82

3.5. Метод решения уравнений математической модели процесса кристаллизации в грануле 84

3.6. Анализ процесса кристаллизации плава сульфата алюминия в грануле 88

Глава 4. Промышленный процесс получения коагулянта для водоочистки 92

4.1. Сопоставление процессов получения коагулянта в виде сплошного слоя и гранул 92

4.2. Предложение по организации промышленного процесса получения коагулянта 99

4.3. Доставка потребителю коагулянта и его подготовка к водоочистке. Технико-экономический анализ процесса 104

Заключение 114

Выводы 115

Список литературы 117

Приложение 123

Введение к работе

Одним из важнейших факторов национальной безопасности любой страны является обеспечение населения питьевой водой. Питьевая вода — необходимый элемент жизнеобеспечения населения, от ее качества, количества и бесперебойной подачи зависят состояние здоровья людей, уровень их санитарно-эпидемиологического благополучия, степень благоустройства жилищного фонда и городской среды, стабильность работы коммунально-бытовой сферы. Также от качества воды зависит уровень развития технологий энергетики и промышленности.

В России около 90% поверхностной и не менее 30% подземной воды подвергается обработке с удалением избыточных примесей [1]. Основным технологическим приемом удаления из воды грубодисперсных примесей, находящихся во взвешенном состоянии, и коллоидных органических загрязнений, присутствующих в воде в растворенном виде, является процесс коагуляции за счет введения в воду коагулянтов.

Основным коагулянтом, используемым в России, является сульфат алюминий. Однако до последнего времени он производился не высокого качества и в неудовлетворительной товарной форме. В условиях развития технологий водоочистки, применения новых реагентов для обеззараживания воды и наметившийся переход на мембранные технологии очистки воды требуется полная автоматизация всех этапов многоступенчатого процесса водоподготовки. Для этого необходимо иметь удобный в использовании (дозировании) реагент - коагулянт. Производимый сульфат алюминий второго и первого сорта, характеризуется нестабильным, разнородным гранулометрическим составом. Поэтому создание производства сульфата алюминия высшего сорта со стабильным гранулометрическим составом для использования в системах автоматического «сухого» или, в крайнем случае, «мокрого» дозирования является весьма актуальной задачей. Эта задача

распространяется не только на процессы водоподготовки, но и на технологические процессы в производствах бумаги, картона, на процессы физико-химической очистки сточных производственных вод различных отраслей промышленности и сельского хозяйства.

Цель работы - разработка и выдача технологических параметров для проектирования процесса формования коагулянта - сульфата алюминия на движущейся стальной ленте с использованием разработанных физико-химических и динамических моделей путем последовательного решения методологических, научно-прикладных и технологических задач. Единой методической основой проведения исследований является математическое моделирование.

На защиту выносится.

Обоснование и разработка математической модели процесса кристаллизации влажного плава кристаллогидрата сульфата алюминия на стальной ленте кристаллизатора в виде сплошного слоя и в виде гранул.

Алгоритм процесса кристаллизации плава на ленте в виде сплошного слоя и гранул и, соответствующие, компьютерные программы, как рабочее место технолога для проведения инженерных расчетов.

Обоснование, на основе анализа математической модели ленточного кристаллизатора, процесса получения коагулянта высшего сорта.

Технико-экономическое обоснование по производству на ОАО «Аурат» коагулянта - кристаллогидрата сульфата алюминия с использованием получаемого эффекта, как у производителя, так и у потребителей продукции.

Определение физико-химических и теплофизических параметров математической модели

Приводим данные необходимые для решения уравнений математической модели, имеющиеся в справочной литературе [54 - 56]. Температура кристаллизации (Ткр) для кристаллогидрата сульфата алюминия 7кр = 359,5К. Теплоемкость кристаллогидрата сульфата алюминия при Т— 298,15К и Р = 0,1013 МПа: Теплоемкость влажного сульфата алюминия (А12(8С 4)з) рассчитывается по закону аддитивности: Теплота кристаллизации кристаллогидрата сульфата алюминия: Теплоемкость материала ленты - нержавеющая сталь. Для марок нержавеющей стали: Х17Н13М2Т; Х16Н25М6; ХН35ВТ взята средняя величина Ср = 0,5 —— = 0,12 Значение коэффициента теплоотдачи oti оценим как теплоперенос от верхней поверхности охлаждаемого слоя пасты в воздух за счет конвекции потока между горизонтальной нагретой поверхностью и окружающей средой. Использовали метод расчета, приведенный в справочнике [57]. Расчетная формула зависит от величины произведения критериев Рг и Gr: где g - ускорение силы тяжести; v - вязкость среды; р - коэффициент объемного расширения среды; At — температурный напор; / — наименьшая длина горизонтальной плиты. В этом же справочнике приведены значения комплекса — = 0,644 10 для условий рассматриваемого процесса. При ширине ленты 1 м и температурном напоре 50 град выполняется условие Pr-Gr 2-Ю7, при котором осі рассчитывается по формуле: Поскольку отвод тепла в воздух происходит от стороны обращенной вверх, получаемое значение осі увеличиваем на 30%.

Получаем значение cti « 7-8 ккал/(м -час-град). Коэффициент теплопередачи а2 от нижней стороны слоя охлаждаемого материала к охлаждающей воде зависит от термического сопротивления на границе «охлаждаемый материал - лента транспортера», теплопереноса через стальную ленту транспортера и теплоотдачи от ленты к охлаждающей воде. Лента орошается водой из форсунок, так что поток воды направлен перпендикулярно поверхности. Оценим значение сс2 по данным, приведенным в [57]: D3K - эквивалентный диаметр участка ленты, орошаемого водой из одной форсунки. Расчет по формуле (2.31) дает значение а « 24000 ккал/(м -час-град). Термическое сопротивление стальной ленты толщиной 5=1 мм где А,л - теплопроводность материала ленты. Термическим сопротивлением между лентой и «прилипшим» к ней плавом пренебрегаем, и определяем: В литературе отсутствуют данные по коэффициенту теплопроводности X для кристаллогидрата сульфата алюминия. Это вещество представляет собой плотную кристаллическую или, судя по внешнему виду, стеклообразную массу. Имеются данные по теплопроводности подобных твердых веществ [57]: Среднее значение X 1 - 2 ккал/(м-час-град). Значение коэффициента теплопроводности X кристаллогидрата сульфата алюминия было определено экспериментально. Образцы для проведения измерений были приготовлены непосредственно из плава, направлявшегося на кристаллизацию на заводе «Аурат». В форму в виде цилиндра (диаметром D = 7 см и высотой Н= 9 см) отобрали плав и выдержали до полного остывания. В полученный образец сульфата алюминия были вмонтированы четыре хромель-алюмелевые термопары, как показано на рис. 2.3: в центре образца (термопара 1 на рис. 2.3), на расстоянии 2 см от поверхности по оси образца (термопара 2 на рис. 2.3) и на поверхности образца (термопары 3, 4 на рис. 2.3). В качестве регистрирующего прибора был использован переносной потенциометр ПП-63. Измерения проводили при температуре окружающей среды 24С. Показания прибора (термо э.д.с, мВ) были пересчитаны при помощи градуировочной таблицы в градусы Цельсия.

Экспериментальное определение значений коэффициентов теплопроводности и теплоотдачи готового продукта-коагулянта

Термическим сопротивлением между лентой и «прилипшим» к ней плавом пренебрегаем, и определяем:

В литературе отсутствуют данные по коэффициенту теплопроводности X для кристаллогидрата сульфата алюминия. Это вещество представляет собой плотную кристаллическую или, судя по внешнему виду, стеклообразную массу. Имеются данные по теплопроводности подобных твердых веществ [57]:

Среднее значение X 1 - 2 ккал/(м-час-град). Значение коэффициента теплопроводности X кристаллогидрата сульфата алюминия было определено экспериментально.

Образцы для проведения измерений были приготовлены непосредственно из плава, направлявшегося на кристаллизацию на заводе «Аурат». В форму в виде цилиндра (диаметром D = 7 см и высотой Н= 9 см) отобрали плав и выдержали до полного остывания. В полученный образец сульфата алюминия были вмонтированы четыре хромель-алюмелевые термопары, как показано на рис. 2.3: в центре образца (термопара 1 на рис. 2.3), на расстоянии 2 см от поверхности по оси образца (термопара 2 на рис. 2.3) и на поверхности образца (термопары 3, 4 на рис. 2.3).

В качестве регистрирующего прибора был использован переносной потенциометр ПП-63. Измерения проводили при температуре окружающей среды 24С. Показания прибора (термо э.д.с, мВ) были пересчитаны при помощи градуировочной таблицы в градусы Цельсия. Боковые поверхности открытых торцевых сторон (боковая поверхность заизолирована). За процессом охлаждения следили, фиксируя изменение температуры в четырех указанных точках. Результаты измерений представлены на рис. 2.4. Охлаждение массивного образца протекает более 3-х часов. Процесс охлаждение протекает симметрично относительно центра образца -температуры торцевых поверхностей практически совпадают.

Охлаждение образца описывается уравнением нестационарной теплопроводности: краевые условия на торцевых поверхностях образца: начальные условия: где /-координатавдоль оси цилиндрического образца; L — половина высоты образца.

Начальное распределение температуры Гн(/) в образце принимали симметричным относительно центрального сечения и принимали параболическое распределение по значениям температур в центре, внутри и на поверхности в начале измерения.

Для обработки результатов измерения была использована программа, описанная в разделе 3.2. В ней исключили явление кристаллизации, т.е. рассчитывали только охлаждение образца, принимая равными условия охлаждения с двух сторон, т.е. осі = 0 = а. Значения А, и а подбирали до совпадение расчетного и измеренного изменений температуры внутри образца и на его поверхности. В самом начале процесс охлаждения стационируется после того, как образец был вынут из муфельной печи, и потому начало расчета и начальное распределение Гн(/) принимали через 30 мин после начала измерений. Все расчеты показали завышенное значение температуры по отношению к экспериментальным замерам в конце измерений. По-видимому, к этому времени (через 2 часа после начала измерений) сказывались потери тепла через боковую поверхность образца. Лучший результат дали значения X = 1 ккал/(м-час-град) и а = 13 ккал/(м -час-град) (сплошные линии на рис. 2.4) - на основном этапе охлаждения (в период измерений 30 мин - 3 часа) довольно хорошее совпадение расчетного и измеренного изменений температуры внутри образца и на его поверхности.

Кроме описанного эксперимента, были использованы данные фирмы Sandvik по кристаллизации плава на промышленном ленточном кристаллизаторе. Была известна только температура попадающего на ленту плава, примерная температура закристаллизованного продукта на выходе с ленты и время завершения процесса - время нахождения продукта на ленте. Расчет по модели процесса кристаллизации (3.7)-(3.10) с использованием разработанной программы показал, что плав закристаллизуется и охладиться со 110С до 38С за 180 с при значениях X = 5 ккал/(м-час-град) и cti = 30 ккал/(м2-час-град), что отличается от значений X и аь полученных из их непосредственного измерения или приведенных выше расчетов.

Это различие можно объяснить следующим. Паста сульфата алюминия содержит до 10% избыточной влаги. В процессе кристаллизации она удаляется. Слой кристаллизующейся пасты имеет толщину 1 см, и с 1 м2 слоя удаляется около 50 кг влаги за 180 с - время нахождения слоя на ленте кристаллизатора. Можно оценить средний тепловой поток, отводимый от поверхности слоя пасты с водяным паром, равный произведению потока водяного пара и его теплоемкости gBCB (gB - количество отводимой влаги с учетом влажности). Этот поток составляет 25 ккал/(м -час), и увеличивает значение коэффициента теплоотдачи аь т.е. можно оценить эффективное значения осі » 30 ккал/(м -час-град).

Внутри пасты эта вода испаряется и отводится из объема слоя материала к его поверхности, создавая дополнительный к теплопроводности перенос тепла по слою твердого материала. Это явление можно характеризовать эффективным коэффициентом теплопроводности твердого материала, который больше его истинного коэффициента теплопроводности. Его можно оценить следующим образом.

Метод решения уравнений математической модели процесса кристаллизации плава в плоском слое

В начале процесса охлаждения слой плава - однородная среда, охлаждение которой описывается параболическим уравнением (3.7) с начальным и граничными условиями (3.8)-(3.10). Используем разностный метод [60] решения уравнения (3.7), т.е. расчета Т(х, t). Разобьем область изменения независимых переменных х и t сеткой с равномерными шагами Ах по х и Д? по t (рис. 3.2 а).

Область изменения х = 0-ь1 разбита на п шагов, так что Ах = \1п. Обозначим переменные х, t и Т в узлах сетки: хи tk и Т,к (i = 0, 1,.. ., п; к = О, 1, 2,... -нумерация узлов сетки, соответственно, по х и t). В узлах сетки ищем приближенное решение (значения 7}ш, / = О, 1, ..., п) в момент 4+1 = 4 + Л 1-При этом предполагается, что предыдущие значения Т,к (т.е. в момент ) известны. Таким образом, зная начальное условие (3.8), т.е. Г,0 = Т0, і - О, 1, ..., и, поочередно рассчитываются значения Тк для последующих временных слоев (для &= 1, 2, 3, ...). В разностном методе дифференциальные операторы уравнений аппроксимируют разностными операторами (в виде конечных разностей). Используем неявную разностную схему, обеспечивающую устойчивое решение [59, 61] (она показана точками на рис. 3.2а). В этой схеме дифференциальный оператор д2Т/дх2 аппроксимируют разностным оператором на рассчитываемом (к+1)-м слое:

Подставив эти выражения в (3.7), получим систему линейных алгебраических уравнений (здесь и далее индекс к+\ опущен): Уравнения системы (3.13) из (w-l)-ro уравнения должны быть дополнены уравнениями граничных условий (3.9) и (3.10) в конечных разностях, чтобы определить (и+1)-е значение 7} (г = 0, 1,2, ... , л - 1, п).

Решение системы уравнений (3.13) проводим методом прогонки [59]. Суть его заключается в следующем. Граничные условия заданы на противоположных границах слоя. Метод прогонки можно условно представить как перенос граничных условий с одной границы на противоположную, после чего нахождение искомой функции (здесь 7) сводится к начальной задаче: все граничные условия дифференциального уравнения заданы на одной границе, от которой проводится численное интегрирование. Используя рекуррентные формулы, сначала вычисляем прогоночные коэффициенты Pi и Qi (прямая прогонка): а затем - искомые Tt (обратная прогонка): Найдем значения P\ и Q\ для прогонки (3.14). Граничное условие (3.9) в конечных разностях имеет вид: {Т\ — 7o)/Ax = Bii(7o - 7в). Отсюда можно получить, что формула (3.15) при х = 0: То - Р\Т\ + Q\, будет всегда выполняться, если: Для обратной прогонки (3.15) надо задать значения Тп (при х = 1). Из граничного условия (ЗЛО) в конечных разностях (Тп - Тп.{)1Ах - Ві2(Гх - Тп) и формулы (3.16) Тп.\ = РпТп + Qn получим: (3.17) Решением системы уравнений (3.15) получаем 7} (і = О, I,..., п) -распределение температуры по сечению слоя Т(х) через интервал времени At, на (/ВЛ)-м временном слое. Таким образом, рассчитывается охлаждение слоя плава до начала его кристаллизации. На некотором расчетном шаге температура одной из поверхностей слоя станет меньше температуры кристаллизации Ткр. На рис. 3.2а время начала кристаллизации при х = 0 обозначено t\. Распределение температуры Г вблизи этой поверхности в этот момент показано на рис. 3.2в. Интерполяцией значений температуры между Т0 и Т\ определяем положение начавшегося фронта кристаллизации хкрь как показано на рис. 3.2в: Аналогичное изменение вычислительного процесса будет происходить, когда начнется кристаллизация плава с другой стороны слоя (вблизи х= 1), -правая часть рис. 3.26. Появление второй области кристаллизации определяется уравнением: Полученные значения будут положениям новых, «врезанных» узлов в сетке. Нумерация узлов по х меняется (рис. 3.26). Число узлов увеличивается. В отличие от алгоритма решения уравнений математической модели процесса сушки, где использован сеточный метод с меняющимся шагом: сетки,.здесь использована врезка дополнительного переменного узла сетки-.. Поэтому с момента кристаллизации схема расчета меняется. На каждом шаге по времени используется; уравнение теплопроводности (3 .7); Появляется; дополнительное условие — на границе раздела фаз «плав-твердое»- температура фиксирована- - затвердевание: происходит прш температуре: кристаллизации Ткр. После этого рассчитывается, изменение положения границы фаз-изменение л;кр і по уравнению (3111). Положение «врезанного» узла меняется; Его новое положение (г = 1.) показано слева? на5; рис. 3.26 на; следующем за t\ временном слое. Разностная сетка становится-неравномерной с изменяющимися во времени (переменными) шагами по х. Алгоритм расчета покажем для? условий; когда; кристаллизация-протекаете двух сторонслоя; Схема сетки показана на рис. 3.3.

Предложение по организации промышленного процесса получения коагулянта

Анализ процесса формирования коагулянта на движущейся ленте необходимо делать в сравнении с существующими процессами получения кристаллического сульфата алюминия. Будем рассматривать три варианта процесса получения кристаллической формы продукта: гранулы, получаемые на стальной ленте (высший сорт); пластинки или чешуйки, получаемые дроблением продукта после кристаллизации на стальной ленте сплошного слоя (первый сорт) и куски неопределенной формы весом до 10 кг, получаемые после механического удаления со стола-кристаллизатора (второй сорт). Рассмотрим затраты электроэнергии на каждый из процессов. Для процесса получения гранул требуются следующие единицы оборудования, потребляющие электроэнергию: 1. Импеллерная мешалка для перемешивания плава сульфата алюминия в емкости подачи его на ленту с электроприводом 0,5 кВт; 2. Вращающийся барабан с системой фильер для формирования гранул с электроприводом 1,5 кВт; 3. Движущийся стальной конвейер с электроприводом 4,0 кВт; 4. Центробежный насос для циркуляции охлаждающей воды с электродвигателем 3,0 кВт; 5. Холодильник для захолаживания воды мощностью 130 кВт. Суммарная электрическая мощность для одной технологической линии производительностью 7,5 тн/час гранулированного сульфата алюминия высшего сорта составляет 139 кВт или 18,5 кВт/тн продукта. Для процесса получения пластинок (кристаллизация сплошного слоя на стальной ленте с последующим дроблением продукта) требуются следующие единицы оборудования, потребляющие электроэнергию: 1. Импеллерная мешалка для перемешивания плава сульфата алюминия в емкости подачи его на ленту с электроприводом 0,5 кВт; 2. Дозатор для подачи плава сульфата алюминия на стальную ленту с электроприводом 0,5 кВт; 3. Движущийся стальной конвейер с электроприводом 4,0 кВт; 4. Дробилка мощностью 4,5 кВт; 5.

Привод возвратного конвейера с электродвигателем 1,5 кВт; Воздушный классификатор с электроприводом воздуходувки 2,5 кВт; 6. Центробежный насос для циркуляции охлаждающей воды с электродвигателем 3,0 кВт; 7. Холодильник для захолаживания воды мощностью 130 кВт. Суммарная электрическая мощность для одной технологической линии производительностью 12,0 тн/час кристаллического сульфата алюминия первого сорта составляет 146,4 кВт или 12,2 кВт/тн продукта. Для процесса получения кусков неопределенной формы весом до 10 кг требуются следующие единицы оборудования, потребляющие электроэнергию: 1. Воздуходувка ВВН-12 для продувки воздухом слоя сульфата алюминия на столе-кристаллизаторе мощностью 40 кВт; 2. Транспортная лента для разгрузки стола-кристаллизатора с электроприводом 7,5 кВт; 3. Срезывающие машины для дробления слоя кристаллического сульфата алюминия и выгрузки его на транспортную ленту с приводом 15 кВт. Суммарная электрическая мощность для одной технологической линии производительностью 12,75 тн/час сульфата алюминия второго сорта составляет 62,5 кВт или 4,9 кВт/тн продукта. При производстве сульфата алюминия высшего и первого сортов требуется значительно больше электроэнергии, чем при производстве сульфата алюминия второго сорта. Но по потребительским свойствам сульфат алюминия второго сорта существенно проигрывает продукту высшего и первого сортов. Станции водоочистки сталкиваются со сложностями в процессе приготовления рабочих растворов коагулянта. Массивные куски сульфата алюминия второго сорта необходимо подать в растворные баки через колосниковые решетки для этого требуется дополнительная дробилка мощность 10 кВт с рукавным фильтром для улавливания пыли продукта или используется ручной труд. Если сравнивать между собой способы производства коагулянта высшего сорта, как продукта удовлетворяющего требованиям современных автоматизированных станций водоочистки, то здесь можно выделить ряд преимуществ технологии производства на стальной ленте. Во-первых, полное отсутствие ретура при производстве. В то время как, используя технологию БГС, количество ретура достигает значительной величины в 80%. Таким образом, установка работает, как бы, сама на себя, перемещая значительное количество продукта по схеме. Во-вторых, используя стальную ленту можно регулировать размер гранул продукта под определенную группу потребителей. В-третьих, производство одной тонны сульфата алюминия высшего сорта на стальной ленте более выгодно энергетически, чем производство на БГС. Производить коагулянт на стальной ленте в виде пластинок после дробления (первый сорт) энергетически более выгодно по сравнению с высшим сортом. Однако, у этой технологии есть и свои недостатки. Наличие ретура, пыль при дроблении сплошного слоя и невозможность регулировать размер продукта под определенную группу потребителей в виду неоднородности гранулометрического состава пластинок.

В таблице 4.2 представлена зависимость производительности установки по получению гранул на движущейся стальной ленте от размера гранул. Как было сказано выше, на данной установке можно выпускать коагулянт с различным размером гранул, но при этом однородного гранулометрического состава. Для этого достаточно заменить вращающийся барабан с системой фильер для формирования гранул на другой типовой барабан и изменить скорость вращения движущейся ленты исходя из времени завершения процесса кристаллизации и охлаждения коагулянта. При этом, как видно из таблицы 4.2, уменьшая размер гранул, можно хоть и незначительно, но увеличить производительность установки. Технические требования к коагулянту. Развитие технологий определяется, как правило, требованиями потребителей продукции. Кроме того, директивные органы, особенно в советский период развития нашей страны, выдвигают на основании разработок ученых и передовых производственных предприятий новые нормативные требования к товарным продуктам. Это в первую очередь касается крупнотоннажных химических производств. Исходя из этих рассуждений, представляется необходимым рассмотреть изменения требований к качеству сульфата алюминия, отраженные в нормативной документации (табл. 4.3). В этой таблице есть требования, как по химическому составу продукта, так и по форме (товарному виду) сульфата алюминия.

При содержании в продукте менее 15% AI2O3 наблюдается слеживание, что приводит к значительным затруднениям при его использовании. Существенным недостатком неочищенного алюминия сернокислого является низкое содержание основного вещества и повышенное содержание нерастворимого остатка и свободной серной кислоты. Провести грануляцию такого продукта практически невозможно, поэтому он выпускался в неудовлетворительном товарном виде по ГОСТ 5155-74 [64] и вызывал большие затруднения при подготовке к употреблению, повышенную агрессивность растворов и большие транспортные расходы. В 80-е годы XX века постоянно увеличивались требования к процентному содержанию AI2O3 в товарном продукте, изменялись требования к товарной форме ГОСТ 12966-85 [65]. Однако 90-е годы XX века, когда в нашей стране произошел значительный спад производства, технологическое отставание от развитых стран, были внесены изменения в ГОСТ 12966-85 [3], носившие, к сожалению, отрицательный характер. Было уменьшено содержание AI2O3 в высшем и первом сорте сульфата алюминия

Похожие диссертации на Моделирование и разработка процесса получения сульфата алюминия-коагулянта для водоочистки на ленточном кристаллизаторе