• / 21
  • 下载费用:5 金币  

年产5000吨阻燃性填料氧化锑的工艺设计.doc

关 键 词:
年产 5000 阻燃 填料 氧化 工艺 设计
资源描述:
本科毕业论文(设计)题 目 年 产 5000 吨 阻 燃 性 填 料 氧 化 锑 的 工 艺 设 计 学生姓名 房彩丽 专业名称 化学工程与工艺 指导教师 张孟民 2013 年 5 月 28 日教学单位 宝鸡文理学院 学生学号 200992074089 编 号 目录摘 要 ..............................................................................................................................1Abstract ..........................................................................................................................11.概述 .............................................................................................................................21.1 三氧化二锑的性质 ..................................................................................................21.2 三氧化二锑的作用及用途 ......................................................................................21.3 三氧化二锑的阻燃机理 ..........................................................................................21.4 市场需求及发展前景 ..............................................................................................31.5 三氧化二锑合成方法及简介 ..................................................................................31.5.1 直接法(辉锑矿法) .......................................................................................41.5.2 间接法 ...............................................................................................................41.5.3 水解法 ...............................................................................................................4 1.5.4 氨解法 ...............................................................................................................42.设计任务 .....................................................................................................................53 原料及产品主要技术规格 ........................................................................................54 三氧化二锑工艺介绍 .................................................................................................64.1 生产方法的选择 ......................................................................................................64.2 工艺流程的介绍 ......................................................................................................65 工艺计算 .....................................................................................................................85.1 设计生产能力 ..........................................................................................................85.2 板框压滤机的设计 ...............................................................................................105.2.1 板框压滤机的过滤过程 .................................................................................125.2.2 的计算(滤饼体积与滤液体积之比) .......................................................135.2.3 的计算(过滤介质的当量滤液体积) ......................................................14eV5.2.4 比阻 r 的计算(单位厚度滤饼的阻力) ......................................................145.2.5 值的计算(过滤常数由物料特性及过滤压强差所决定) ......................14K5.2.6 的计算(获得体积为 的滤液所需的虚拟过滤时间) ..........................14eTeV5.2.7 所需过滤面积和板框数的计算 .....................................................................155.2.8 板框压滤机的选型及材料 .............................................................................15结束语 ..........................................................................................................................16参考文献 ......................................................................................................................17谢词 ..............................................................................................................................181年产 5000 吨阻燃型填料氧化锑的工艺设计——板框压滤机的设计房彩丽 *(宝鸡文理学院 化学化工学院,陕西 宝鸡 721013)摘 要 :氧化锑亦称三氧化二锑(Sb 2O3)是无机类阻燃剂中使用最广的品种。本文综述了氧化锑的性质、用途、市场前景及合成工艺;本设计以辉锑矿(主要 Sb2S3)为原料焙烧制得粗锑白(主要 Sb2O3) ,粗锑白再经氨解法反应最终制得纯度高达 99%以上的三氧化二锑。设计了年产 5000 吨三氧化二锑的生产工艺,确定了各工段的工艺参数,并进行了主要设备框板过滤机、液体贮槽的设计、选型及工艺计算,主要确定设备的工艺参数如:过滤面积、框板层数、贮槽容积。关键词:三氧化二锑;工艺设计;焙烧;氨解法;框板过滤机;液体贮槽The Process Design Of 5,000 Tons Antimony trioxide Per Year—Frame filter designCaili Fang(Baoji University of Arts and Sciences,The Departement of Chemistry and Chemical Engineering, Shaanxi Baoji 721013)Abstract: antimony oxide also called antimony trioxide (Sb2O3 flame retardant inorganic kind) is the most widely used in varieties. The paper summarized antimony oxide properties, applications and market prospect and the synthesis process, This design with stibnite (mainl Sb2S3) as raw materials roasting system (mainly Sb2O3 coarse antimony white, white again coarse antimony) by ammonia solution reaction was finally over 99% purity of antimony trioxide. The design of5,000 tons of antimony trioxide production process, determine the parameters of the stages, and the main equipment box board filter, liquid storage tank design, selection and calculation of main equipment, process parameters determined as: filter layer board area, box, storage tank capacity.* 交稿日期:2013-05-28 指导教师:张孟民作者简介:房彩丽(1989.10),女,陕西榆林人,化学化工学院 2013 届毕业生2Keywords: antimony trioxide, Process design, Roasting, Ammonia solution, Frame board purifier, Liquid storage.1 概 述1.1 三氧化二锑的性质三氧化二锑,又名锑白;锑华;锑氧;亚锑酐;氧化锑;氧化亚锑;三氧化锑;亚锑酸酐。英文名:Antimony trioxide 。三氧化二锑分子式:Sb 2O3 分子量:291.50。理化性质:稳定的白色或灰白色结晶粉末,加热变为黄色,冷却后重新变为白色或灰色,在 570℃以下为等轴晶体,570℃以上为斜方晶体,理论上含 83.53%的三价锑,其余则为氧。三氧化二锑呈立方晶体结构,三 氧 化二 锑 的 密 度 是 5.19 g/cm3( 立 方 晶 系 ) , 5.67 g/cm3( 正 交 晶 系 ) , 熔点 656℃,沸点 1550℃(升华) ,比重 5.2,折射率 2.09,吸油性 11,有毒,其产品具有刺激性。是两性氧化物,其碱性比三氧化二砷强。能溶于盐酸、浓硫酸、浓硝酸、苛性钠、硫化钠、酒石酸,难溶于醇,不溶于水、稀硫酸、稀硝酸、醋酸。1.2 三氧化二锑的作用与用途三氧化二锑最初用于降低锐钛型二氧化钛的粉化,该颜料呈惰性,透光性差。因为它是一种很重的气体,能熄灭火焰,目前主要用于防火涂料。作为阻燃剂可广泛用于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙、工程塑料(ABS) 、橡胶、油漆、涂料、合成树脂、纸张等材料的阻燃。作为消泡剂用于熔化玻璃清除气泡、在聚酯纤维中作催化剂。用于搪瓷与陶瓷制品中作遮盖剂、增白剂。用于石油中重油、渣油、催化裂化、催化重整过程中的钝化剂、催化剂、媒染剂;织物、纸张、塑料阻燃剂;玻璃脱色剂。用于制备酒石酸锑钾,釉彩,防火剂,制造铅软化剂。用于制搪瓷、颜料、吐酒石、药物,并用作填充料。1.3 三氧化二锑的阻燃机理一般而言,有机材料进行燃烧应具备三个条件:外界热能的供应、氧气的存在和材料本身降解生成的可燃性气体。材料燃烧过程的主要反应为RH + O2 → CO + H2ORH + O2 → R· + HO·HO· + CO → CO2 + H·3H· + O2 → HO· + O·当材料受热后温度升高,一定温度后,发生热降解和氧化热降解反应,在氧的参与下生成活波性较高的羟基自由基 HO· ,它决定着燃烧的速度。接着,羟基自由基与 CO 发生反应,生成的 H·自由基与 O2 反应生成 HO· ,如此反应循环进行,具有连锁反应的特征,因此反应速度极快。由此可知,为了阻止材料燃烧,其基本方法是抑制可燃性气体的发生和阻断氧气的供应。三氧化二锑作为阻燃剂,本身并无良好阻燃效果,但与卤化物阻燃剂并用时却表现出良好的阻燃性,并超过了这两种阻燃剂中的任何一种,反映了他们之间的化学作用改变了原来的性质。三氧化二锑与卤化物并用时在高温下生成卤化锑,其反应为:Sb2O3 + 6RX → 2SbX3 + 3R2O三卤化锑沸点较高(SbCl 3 沸点 223℃,SbBr 3 沸点 288℃) ,密度大,可以长时间地在火焰区域起作用。卤化锑在聚相时,能促使聚合物—阻燃剂体系脱卤化氢和使聚合物表面炭化。同时在气态时又能捕捉自由基。这些反应都有利于阻燃。1.4 市场需求及发展前景我国锑资源极其丰富,储量占世界总储量的一半,也是锑品生产与出口大国。以锑精矿、精锑和一般锑白出口。同时又进口锑深度加工产品,因而损失大量外汇。三氧化二锑是深度加工的主要产品。用于塑料、化纤等制品中阻燃剂。随着我国合成材料工业的发展和应用领域的不断拓展,阻燃剂在化学建材、电子电器、交通运输、航天航空、日用家具、室内装饰、衣食住行等各个领域中具有广阔的市场前景。此外,煤田、油田、森林灭火等领域也促进了我国阻燃、灭火剂生产较快的发展。我国阻燃剂已发展成为仅次于增塑剂的第二大高分子材料改性添加剂,目前的生产能力 20 万 t/a 左右,年生产量在 15 万~17万 t 之间,年消费量 20 万 t 左右。我国阻燃剂生产厂 60 余家,能够生产 50 余种产品,主要为溴磷系列,三氧化二锑多与他们并用,并且随着下游市场需求的增加,所以有很好的市场前景。1.5 三氧化二锑的合成方法简介三氧化二锑的生产方法可分为湿法和火法。湿法主要是三氧化二锑的水解4法和氨解法。火法又可分为直接法和间接法,直接法是利用有害杂质很低的硫化精矿作为原料,通过直接氧化挥发生产符合要求的产品。间接法是用高品位的金属锑作为原料,通过熔化,氧化挥发,冷却,升华等步骤获得纯净的产品。间接法的锑白炉分为自热炉及外热炉两种,自热炉是利用锑液本身氧化放出的热量维持锑液的作业温度;而外热炉是靠外供热源保证过程的正常进行。工业上用的最多的是氨解法和直接法。1.5.1 直接法(辉锑矿法)将粉碎的辉锑矿精矿与焦碳以重量比为 7:1 的比例混合均匀,置于沸腾焙烧炉(或反射炉)内,于 1000℃左右氧化焙烧,将炉气冷凝,收集挥发出的三氧化二锑蒸气,此时因含较多的杂质,需将其转移至还原炉中,在焦碳存在下,用纯碱作助熔剂加热还原成金属锑。再将其放入氧化炉中用空气氧化成三氧化二锑(蒸气) ,再送入冷却器冷却收集。即得三氧化二锑含量大于 90﹪的成品。2Sb2S3 + 9O2 → 2Sb2O3 + 6CO22Sb2O3 + 3C → 2Sb + CO4Sb + O2 → 2Sb2O31.5.2 间接法以高品位的金属锑作为原料,通过熔化,经锑白炉氧化挥发出三氧化二锑蒸汽,三氧化二锑蒸汽再经冷却、升华等步骤最终获得纯净的产品。间接法的锑白炉分为自热炉及外热炉两种,自热炉是利用锑液本身氧化放出的热量维持锑液的作业温度;而外热炉是靠外供热源保证过程的正常进行。4Sb + O2 → 2Sb2O31.5.3 水解法将 SbCl3 粉晶溶于无水乙醇中,磁力搅拌使其充分溶解后,往溶液中缓慢滴入去离子水,并不断搅拌即得胶乳状白色沉淀。然后用水多次倾析,并过滤洗涤,干燥后即得三氧化二锑粉末。2SbCl3 + H2O → 2Sb2O3 + 6HCl1.5.4 氨解法以辉锑矿精矿或粗锑白(锑氧粉)为原料置于反应釜内,按重量比为 0.3:1的比例加入浓度为 30﹪的盐酸,搅拌,让其溶解,生成三氯化锑,过滤后将滤液转入水解槽进行水解。水解过程可在常温搅拌下实现。水解产物过滤后的滤5饼,由于含有水分和少量杂质,洗涤除去杂质。由于金属杂质的硝酸盐溶解度大,且稀硝酸并不会使 Sb 氧化,可用稀硝酸洗涤效果更好。净化后的滤饼放入中和槽中用氨水中和,以除去 Cl- 即生成锑白,中和时的碱度应控制在PH=7~8。太高时锑会溶解,增大损失。太低则除 Cl-不完全。碱液中和,过滤干燥即可获得三氧化二锑含量高于 99.5﹪的高质量锑白。Sb2O3 + 6HCl → 2SbCl3 + 3H2OSbCl3 + H2O → SbOCl + 2HCl4SbOCl + H2O → Sb2O3·2SbOCl + 2HCl2SbOCl + 2NH3·H2O → Sb2O3 + 2NH4Cl + H2OSb2O3·2SbOCl + 2NH3·H2O → 2Sb2O3 + 2NH4Cl + H2O2 设计任务设计项目:年产 5000 吨三氧化二锑的生产工艺设计,本工艺过程主要分为七个阶段,分别是矿石焙烧、粗锑白反应、过滤、水解、中和、洗涤和干燥。本文完成的是第三阶段过滤的工艺设计,确定生产的最佳工艺条件。已知条件:(1)按一年生产 300 天,一天生产 24 小时分 3 班生产计算(2)每批反应时间 6 小时,每批过滤时间 50 分钟3 原 料及产品的主要技术规格表 1 原料规格主要成分含量辉锑矿 Sb2S3,71.4% Sb,28.6%盐酸 30% ---氨水 pH=7~8 ---盐酸或硝酸 0.1mol∕L ---表 2 产品的主要技术规格零级品 一级品 二级品色泽 纯白 纯白 白色略带微红(Sb 2S3) ,%≥ 99.50 99 98(PbO),%≤ 0.13 0.2 0.36( As2O3) , %≤ 0.06 0.12 0.2杂质总和, %≤ 0.50 1.0 —325 目筛余量,%≤ 0.1 0.5 —100 目余量 — — 全通过4 三 氧化二锑工艺介绍目前生产三氧化二锑的方法主要有:直接法、间接法、水解法和氨解法。工业上主要应用的是直接法和氨解法。4.1 生产方法的选择生产三氧化二锑的方法分为干法和湿法。目前国内采用较多的是湿法(水解法和氨解法) ,新近制备三氧化二锑的方法还有等离子体法和胶体沉淀法等。这些方法生产三氧化二锑最大的缺点就是杂质含量过高,白度低,粉末分布不均匀,满足不了精细化生产的要求。国内一般采用火法生产三氧化二锑,俗称锑白。平均直径为 1~6 微米。颗粒愈大在产品中的分布愈不均匀,化学活性也愈低。其阻燃效率也低,用量大而成本高。本设计采用氨解法生产,产品白度好、纯度高。反应条件不苛刻,反应周期短,能耗低,设备简单,并且过量 可用水3NH吸收或用酸吸收生成铵盐。4.2 工艺流程介绍本文选用氨解法制造氧化锑,其具体的工艺流程分为以下几步:(1)焙烧 锑辉矿在 860℃左右进行焙烧为粗锑白。(2)溶解 辉锑矿焙烧得粗锑白(锑氧粉)为原料置于反应釜中,按重量比 0.3:1的比例加入浓度为 30%的盐酸,搅拌,让其充分溶解,生成三氧化锑。(3)过滤 过滤(2)中的反应液,滤液存用。(4)水解 将(3)中滤液转入水解槽进行水解,常温搅拌。注:水解完全的程度取决于水解液中剩余酸度的高低,一般水解产物控制在 Sb2O3·2SbOCl 阶段时,其相7应母液的酸度为 0.5~0.6mol/K 盐酸。这时大量杂质仍留在母液中,水解过程可在常温下搅拌实现。水解产物过滤后的滤饼,由于含有少量杂质,可用0.1mol/K 或 0.1mol/L HNO3 洗涤除去(由于金属杂质的硝酸盐溶解度大,且稀硝酸不会使 Sb3+氧化,效果更好) 。(5)中和净化后的滤饼放入中和槽,以除 Clˉ即生成锑白,中和时的碱度控制在PH=7~ 8,太高锑溶解,增大损失,太低则除 Clˉ不完全。中和时,用碱液(PH=7~8)调,在常温下搅拌进行,当 PH 稳定到 8 时,中和即完成。(6)洗涤(7)干燥中和过滤后的产品含湿量为 40%左右,在干燥箱 100~150%温度下烘干两小时,即可获得 99.5%Sb2O3 高质量锑白。(8)粉碎干燥好的产品转入粉碎机粉碎至理想粒度既得最终产品。简单工艺流程图:辉锑矿 盐酸 水水 氨水产品主要化学反应方程式:Sb2O3 + 6HCl → 2SbCl3 + 3H2OSbCl3 + H2O → SbOCl + 2HCl4SbOCl + H2O → Sb2O3·2SbOCl + 2HCl2SbOCl + 2NH3·H2O → Sb2O3 + 2NH4Cl + H2OSb2O3·2SbOCl + 2NH3·H2O → 2Sb2O3 + 2NH4Cl + H2O焙烧炉 冷凝器反应釜 过滤 水解 过滤粉碎机 干燥炉 洗涤槽 中和槽过滤
展开阅读全文
1
  金牌文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:年产5000吨阻燃性填料氧化锑的工艺设计.doc
链接地址:http://www.gold-doc.com/p-228686.html

当前资源信息

bysj

编号: 20181016170942618

类型: 共享资源

格式: DOC

大小: 604.00KB

上传时间: 2018-10-16

相关资源

  • 影响加工精度的基本因素--中英文翻译.doc影响加工精度的基本因素--中英文翻译.doc
  • 油压泵简介--中英文翻译.doc油压泵简介--中英文翻译.doc
  • 在含有稀有元素Mg–Zn–Zr的合金中,加工工艺对相变的影响(有出处)738--中英文翻译.doc在含有稀有元素Mg–Zn–Zr的合金中,加工工艺对相变的影响(有出处)738--中英文翻译.doc
  • A2∕O工艺处理某城镇污水并回用于城区绿化系统初步设计(10万人用).docA2∕O工艺处理某城镇污水并回用于城区绿化系统初步设计(10万人用).doc
  • Na2B407对铁还原条件下AZ31和AZ91镁合金的影响(有出处)709--中英文翻译.docNa2B407对铁还原条件下AZ31和AZ91镁合金的影响(有出处)709--中英文翻译.doc
  • 端铣削自适应切削力的模糊控制策略(有出处)708--中英文翻译.doc端铣削自适应切削力的模糊控制策略(有出处)708--中英文翻译.doc
  • 二十面相对挤压镁锂合金的强化作用(有出处)751--中英文翻译.doc二十面相对挤压镁锂合金的强化作用(有出处)751--中英文翻译.doc
  • 国内外轿车覆盖件模具设计概况--中英文翻译.doc国内外轿车覆盖件模具设计概况--中英文翻译.doc
  • 计算机与运筹学研究一种最佳切割方式的确定算法(有出处)703--中英文翻译.doc计算机与运筹学研究一种最佳切割方式的确定算法(有出处)703--中英文翻译.doc
  • 可机加工性--中英文翻译.doc可机加工性--中英文翻译.doc
  • 模具的发展--中英文翻译.doc模具的发展--中英文翻译.doc
  • 注塑成型优化方法(有出处)--中英文翻译.doc注塑成型优化方法(有出处)--中英文翻译.doc
  • 注射模具设计和新型注射成型技术--中英文翻译.doc注射模具设计和新型注射成型技术--中英文翻译.doc
  • AZ31和AZ61镁合金的等温板料成形(有出处)746--中英文翻译.docAZ31和AZ61镁合金的等温板料成形(有出处)746--中英文翻译.doc
  • 参数控制型腔布局设计系统(有出处)755--中英文翻译.doc参数控制型腔布局设计系统(有出处)755--中英文翻译.doc
  • 多级下料问题的建模(有出处)695--中英文翻译.doc多级下料问题的建模(有出处)695--中英文翻译.doc
  • 故障的分析、尺寸的决定以及凸轮的分析和应用--中英文翻译.doc故障的分析、尺寸的决定以及凸轮的分析和应用--中英文翻译.doc
  • 基于注塑模具钢研磨和抛光工序的自动化表面处理--中英文翻译.doc基于注塑模具钢研磨和抛光工序的自动化表面处理--中英文翻译.doc
  • 水平定向钻机孔底钻具的研究与应用--中英文翻译.doc水平定向钻机孔底钻具的研究与应用--中英文翻译.doc
  • 一种自动化夹具设计方法(有出处)728--中英文翻译.doc一种自动化夹具设计方法(有出处)728--中英文翻译.doc
  • 结构设计--中英文翻译.doc结构设计--中英文翻译.doc
  • 1
    关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
    copyright@ 2014-2018 金牌文库网站版权所有
    经营许可证编号:浙ICP备15046084号-3
    收起
    展开