Министерство образования и науки Российской федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
Березниковский филиал
ОТЧЕТ ПО ПРАКТИКЕ
«Автоматизация процесса хлорирования титаносодержащей шихты
в цехе № 32 ПАО «АВИСМА
филиал корпорации ВСМПО-АВИСМА »
Выполнил: студент группы АТП-12в ______________ Шерстобитов С.А.
Дата сдачи «____» _________ 2017 г.
Проверил: канд. техн. наук, профессор _____________ Беккер В.Ф.
Оценка «___________________»
Дата проверки «____» _________ 2017г.
Березники, 2017
СОДЕРЖАНИЕ
2.3. Обоснование контура регулирования, подлежащего расчету 14
1. Описание технологического процесса
1.1 Назначение процесса
В дипломном проекте рассматривается автоматизация процесса хлорирования титаносодержащей шихты в цехе 32 ПАО «АВИСМА филиал корпорации «ВСМПО-АВИСМА». Хлорирование титаносодержащей шихты является одной из стадий получения губчатого титана. На этой стадии производства образуется технический тетрахлорид титана.
Возросшие требования к качеству металла и защите окружающей среды, сложность и интенсивность процесса хлорирования в металлургии повысили ответственность за управлением этим и другими процессами. Даже небольшие ошибки в управлении могут привести к большим потерям металла, электроэнергии, топлива, снизить производительность и ухудшить качество выпускаемого технического тетрахлорида титана. Роль автоматизации в производстве этого продукта очень велика. С внедрением автоматизации в процесс хлорирования титанового сырья (шлаков) повышается производительность хлораторов, снижаются расходы на сырье, улучшается качество технического тетрахлорида титана, так как нормы технологического режима выдерживаются без нарушений.
Отделение хлорирования входит в состав химико-металлургического цеха № 32, расположенного на площадке ПАО «АВИСМА». Цех хлорирования – это промежуточный этап производства титана и магния.
Основная задача работы цеха – получение очищенного тетрахлорида титана из титаносодержащей шихты. Отделение хлорирования играет большую роль при производстве титановой губки, пигментной двуокиси титана как катализатора в химической промышленности. Производство титановой губки является одним из самых значимых на предприятиях титано-магниевого производства. Она обладает уникальными химическими свойствами, важными для металлургии, является легирующим, рафинирующим и модифицирующим компонентом при производстве металлов и сплавов в цветной и чёрной металлургии. Титановая губка обладает высокой химической стойкостью к многим агрессивным средам неорганического и органического происхождения при нормальных и повышенных температурах.
1.2 Структура производства
Процесс хлорирования титаносодержащей шихты состоит из следующих этапов:
1. Взаимодействие хлора с расплавом и титановым шлаком. Для обеспечения условий теплопередачи, процесс хлорирования протекает при температуре расплава от 700 до 800 оС, при этом хлор взаимодействует с диоксидом титана по реакциям:
TiO2 + 2Cl2 + C = TiCl4 + CO2 + Q ккал
TiO2 +2Cl2 +2C = TiCl4 + 2CO + Q ккал
Кислород оксидов титаносодержащей шихты и кислород анодного хлоргаза при взаимодействии с углеродом образует окись углерода по реакции:
C + O2 = CO2 + Q ккал
Причиной образования хлора в отходящих газах могут являться вторичные реакции при взаимодействии кислорода анодного хлор газа с тетрахлоридом титана или кремния, окисляя при этом их в диоксид титана или кремния, что приводит к увеличению их содержания в «возгонах» и снижению извлечения титана на узле хлорирования:
TiCl4(газ) + O2(газ) = TiO2(тв.) + 2Cl2(газ)
SiCl4(газ) + O2(газ) = SiO2(тв.) + 2Cl2(газ)
В процессе хлорирования титаносодержащий шлак и восстановитель находятся в расплаве во взвешенном состоянии, причем наиболее легкий углеродистый восстановитель концентрируется преимущественно в верхних слоях хлоратора, а шлак распределяется равномерно по всему объему расплава. В зоне подачи хлора происходит интенсивное перемешивание расплава и газообразного хлора, преобразование газового потока в мелкие пузырьки, насыщение расплава анодным хлоргазом, процесс нагрева хлоргаза. Продолжительность процесса взаимодействия хлора с расплавом и шлаком определяется временем подъема пузырька от самого низа к поверхности расплава. Если возникает ситуация, что хлор во время подъема не вступил в реакцию, то он попадает в отходящие газы. Избыток тепла, образующегося в процессе хлорирования, отводится через водоохлаждаемые штанги, находящиеся внутри графитовых электродов, которые находятся в футеровке хлоратора, а также за счёт испарения пульпы, закачиваемой в хлоратор.
2. Охлаждение и частичная очистка ПГС в пылеосадительных камерах с плавильником возгонов, в которых происходит дохлорирование компонентов шихты, и без плавильника возгонов, где проводится более тонкая очистка от твердых хлоридов и продуктов пылеуноса.
3. Охлаждение ПГС в оросительном скруббере для частичной конденсации тетрахлорида титана в таком количестве, каком необходимо для получения транспортабельной пульпы.
4. Конденсация тетрахлорида титана в оросительном конденсаторе за счет дальнейшего охлаждения ПГС охлажденным тетрахлоридом титана.
5. Очистка отходящих газов (CO2, CO, SO2, N2, Cl2, пары TiCl4, SiCl4, HCl, COCl2,) в санитарном скруббере.
6. Охлаждение TiCl4 в теплообменниках типа «труба в трубе».
Рис. 1.1. Схема получения технического TiCl4