开题报告-模板G.
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1.根据所给的工艺条件和要求，查找相关文献资料。
2.查阅完相关文献后，确定本次设计的工艺流程。
3.模拟现有的硫酸法生产钛白粉产业化技术，对年产1万吨钛白粉酸解水解
工段设计的主要设备结构、操作工艺条件等按照事先确定的流程进行物料衡算。
4.运用所得的物料衡算数据对主要设备进行工艺计算。
5.根据主要设备的工艺参数绘制图纸。
工艺计算：物料衡算和热量衡算、反应釜的设备计算及其他主要设备选型和一览表。
消耗排出一览表：工段原料消耗一览表、工段能量消耗一览表、工段物料排出综合表。
设计图纸：带控制点的工艺流程图、主要设备图(手绘)、车间布置图。
1.5设计主要工作内容：
1．对生产钛白粉的酸解工段提出流程设计；
2.对生产钛白粉的水解工段提出流程设计；
我国在钛白粉生产工艺的道路上，还有许多难题需要攻克。
1.2设计目的：
（1）学会工艺设计的基本思路和方法，包括查阅文献、选择课题、设计工艺流程、进行工艺计算、撰写设计报告等工作。
（2）了解硫酸法钛白粉合成工艺技术的现状和存在的问题。
（3）学会工艺选择和设计、物料衡算、设备计算和选型。
（4）培养开展基本设计能力，提高分析并解决问题的能力，培养设计的协作意识和能力；养成独立思考的习惯，养成严谨、求实、进取、踏实的工作作风。
[3]蒲灵,田犀,陈钢.硫酸法金红石型钛白粉生产中重金属分布研究[J].无机盐工业.2011(09)
[4]魏孔,杨利红.浅议钛白粉的工业应用[J].科技致富向导.2010(11)
[5]吴晓晖,吴锁林.氯化法钛白粉工艺的进展[J].氯碱工业.1994(05)
[6]唐振宁.钛白粉的生产与环境治理[M].北京:化学工业出版社,2000(3),64～65.
二氧化钛在自然界有三种结晶形态：金红石型、锐钛型和板钛型。板钛型属斜方晶系，是不稳定的晶型，在650℃以上即转化成金红石型，因此在工业上没有实用价值。锐钛型在常温下是稳定的，但在高温下要向金红石型转化。其转化强度视制造方法及煅烧过程中是否加有抑制或促进剂等条件有关。一般认为在165℃以下几乎不进行晶型转化，超过730℃时转化得很快。金红石型是二氧化钛最稳定的结晶形态，结构致密，与锐钛型相比有较高的硬度、密度、介电常数与折光率。金红石型和锐钛型都属于四方晶系，但具有不同的晶格，因而X射线图象也不同，锐钛型二氧化钛的衍射角位于25.5o，金红石型的衍射角位于27.5°。金红石型的晶体细长，呈棱形，通常是孪晶；而锐钛型一般近似规则的八面体。金红石型比起锐钛型来说，由于其单位晶格由两个二氧化钛分子组成而锐钛型却是由四个二氧化钛分子组成，故其单位晶格较小且紧密，所以具有较大的稳定性和相对密度，因此具有较高的折射率和介电常数及较低的热传导性。二氧化钛的三种同分异构体中只有金红石型最稳定，也只有金红石型可通过热转换获得。天然板钛矿在650℃以上即转换为金红石型，锐钛矿在915℃左右也能转变呈金红石型。
6.经过修改、整理后，撰写设计报告。
7.翻译一篇英文文献。
三、毕业设计（论文）预期成果及创新
1.通过本次设计，掌握各种典型的化工单元操作，了解化工工艺流程的设计过程。
2.由于本次设计比较系统、具体，设计结果可作为化工厂设计的参考。
3.通过本次设计锻炼查找文献资料的能力以及独立分析、研究解决问题的能力。
武汉工程大学邮电与信息工程学院
毕业设计（论文）开题报告
课题名称年产1万吨硫酸法制钛白粉的工艺设计
使用专业10化学工程与工艺05
开题教师汤璐
职称讲师
2014年3月21日
武汉工程大学邮电与信息工程学院
2014届毕业设计（论文）开题报告
毕业设计（论文）题目
年产1万吨硫酸法制钛白粉的工艺设计
学生姓名
龚翰章
专业班级
稀释后硫酸浓度
88%
氧化锑(98 %Sb2O3)加量
为矿粉量的0.2 %
硫化亚铁(FeS﹥70 %)加量
为矿粉量的0.3%
铁屑(Fe﹥85 %)加量
固相物用废酸用量与浸取水量比
水解率
为矿粉量的5.5 %
1:6
97%
废酸浓度
100g/t9.5%
钛液组成
沉降净化收率
TiO2浓度为150 g/L，三价钛离子含量为3 g/L，稳定性≥400
10化学工程与工艺05
指导教师姓名
职称
教授/讲师
一、课题背景:
1.1设计背景
二氧化钛俗称钛白，它不但物理性质十分稳定，而且还具有良好的光学、电学性能和卓越的颜料特性，是当前一种最佳的白色颜料。它的一些其它特性也使它在现代工业、现代农业、现代国防和现代科学技术方面得到越来越广泛的应用。
二氧化钛（或称钛白粉）广泛用于各类结构表面涂料、纸张涂层和填料、塑料及弹性体，其他用途还包括陶瓷、玻璃、催化剂、涂布织物、印刷油墨、屋顶铺粒和焊剂。钛白粉既可用钛铁矿制取，也可用钛渣制取。钛白粉生产工艺有两种：即硫酸盐工艺和氯化物工艺，硫酸盐法的技术比氯化法更完善。
[8]龚家竹.钛白粉生产工艺技术进展[J].无机盐工业,2012-08-10.
[9]刘宏，陈文娟，戴建军.钛白粉生产工艺优化与设备改进[J].无机盐工业, 2009-10
[10]黄庆，蒲灵，天犀.全钛渣原料硫酸法钛白粉生产工艺环境评价[J].无机盐工艺,2013-03-10.
二、毕业设计方案或毕业论文研究方案。
98.5%
1.7设计依据：
1．中盐珠化钛白粉厂生产经验数据；
2．硫酸法《钛白粉生产工艺》；
3．《无机盐工艺学》钛白粉章节；
参考文献：
[1]赵小红,梁柏林,韦学丰,谢复清.钛白粉生产中的污染问题与防治研究进展[J].贺州学院学报.2008(01)
[2]钟红梅,侯德顺.硫酸法钛白粉质量差的原因及解决办法[J].无机盐工业.2010(06)
（2）计算标准：以每吨100% TiO2计。
（3）操作条件和控制指标
钛铁矿的组成（%）
TiO2
FeO
Fe2O3
MgO
SiO2
Al2O3
50
34
13
1
1
1
2.工艺条件控制项目及参数
工艺条件控制项目
工艺参数
钛铁矿与硫酸(100% H2SO4)的质量配比
1.0:1.58
酸解率
95%
稀释前硫酸浓度
92.5 %
学部审核意见
学科部主任（签字）年月日
注：此表中的一、二、三项，由学生在教师的指导下填写。
我国钛白粉生产始于50年代，70年代初南京油脂化工厂利用化工部涂料工业的研究所的技术，开始生产金红石型的钛白粉，为了综合利用我国攀枝花的矾钛磁铁矿资源，1981年化工部涂料工业研究所与化工部第三设计院和现江苏太白集团合作，在该厂进行的认攀矿为原料生产500吨涂料用金红石型硫酸法钛白粉中间试验，获得了用攀矿生产涂料用金红石型钛白粉的技术基础。自70年代开放以来，钛白粉行业与国外同行接触频繁，发现我国钛白粉生产与国外差距很大。因此引进先进技术以加快提高我国钛白粉生产工业水平，到80年代初，全国约有30多家钛白粉生产单位。
我国主要应用硫酸法生产钛白粉。其中，硫酸法是以钛铁矿为原料用硫酸分解，然后除铁后经水解而制得。氯化法是以金红石或高钛渣为原料，经氯化生产四氯化钛，然后在高温下氧化而制得。目前世界上47%的工厂采用硫酸工艺生，53%的工厂采用盐酸工艺生产。
硫酸法是挪威在1916年首次实现工业化的。主要步骤：二氧化钛原料用硫酸酸解；沉降"将可溶性硫酸氧钛从固体杂质中分离出来；水解硫酸氧钛以形成不水解产物或称偏钛酸；煅烧除去水分，生产干燥的纯二氧化钛；后处理：进行无机物和有机物包膜主要流程是：研磨→酸解→沉降→洗渣→结晶→钛液压滤→浓缩→水解→水洗→漂白→盐处理→煅烧→粉碎和包装。
氯化法是将天然金红石或高钛渣原料与焦炭或石油焦混合后进行高温氯化，生成四氯化钛，再经高温氧化生成二氧化钛，最后经过滤、水洗、干燥和粉碎而得到钛白粉的。
有关钛白粉的制备和性能的研究，始于1824年。由于提取的困难和寻求适当的用途，直到1910年在钛元素发现100年后，才分别由挪威的杰布森与法鲁普，法国的罗西和美国的巴顿共同完成了用硫酸法及熔融法从钛铁矿中制备二氧化钛的生产工艺研究。1916年在挪威的菲特烈斯得建成了世界上第一个年产1000吨含25％的二氧化钛的复合颜料厂。1918年美国的钛颜料公司在尼亚加拉瀑布成功建厂，并于1919年开始生产二氧化钛复合颜料。在此期间，由于一战和当时硫酸法工艺存在缺陷，使得二氧化钛工业的发展速度非常缓慢。1921—1923年，法国的布卢姆菲尔德首创采用稀释法晶种对钛的硫酸盐溶液水解制备水合二氧化钛的工艺进行了重大改革，由法国的塞恩—兹公司于1923年采用并生产出含有96％—99％ TiO2的颜料钛白。至于纯的 Tio2的生产，是由美国的国家铅业公司在1925年完成的。1930麦克伦1堡采用外加碱中和晶种，对硫酸盐水解法制备钛白的工艺作了又一次改革，接着硫酸法的工艺从各方面得到不少改进，更趋完善，促使钛白粉的成本不断降低而产品质量大幅度提高，远远超越了其它白色颜料，至1951年加拿大魅北克铁钛公司开始认高品位高钛渣为硫酸法钛白的颜料，为钛白生产减少了废副产品，并提供了新的原料路线。
3．对该工艺流程进行物料衡算；
4．对该工艺流流程图；
1.6设计条件：
（1）生产周期：300天∕年（24小时∕天）。
年操作日：根据设计任务，钛白粉的年生产能力为10000吨每年，开工因子=生产装置时间/年自然时间，为了充分利用设备，开工因子应取的较大，接近1，但又不能等于1，因为还要考虑到设备的检修以及开停车等情况，开工因子一般取为0.8～0.9，全年365天，则年生产300～330天；因此除去季保养、月保养、修理、放假等总计65天，则年工作日为（365～65）天=300天，定昼夜生产为三班。
[7]T. Ginsberg, M. Modigell.Dynamic modelling of a rotary kiln for calcination of titanium dioxide white pigment [J].Computers & Chemical Engineering.2011,4
2.查阅完相关文献后，确定本次设计的工艺流程。
3.模拟现有的硫酸法生产钛白粉产业化技术，对年产1万吨钛白粉酸解水解
工段设计的主要设备结构、操作工艺条件等按照事先确定的流程进行物料衡算。
4.运用所得的物料衡算数据对主要设备进行工艺计算。
5.根据主要设备的工艺参数绘制图纸。
工艺计算：物料衡算和热量衡算、反应釜的设备计算及其他主要设备选型和一览表。
消耗排出一览表：工段原料消耗一览表、工段能量消耗一览表、工段物料排出综合表。
设计图纸：带控制点的工艺流程图、主要设备图(手绘)、车间布置图。
1.5设计主要工作内容：
1．对生产钛白粉的酸解工段提出流程设计；
2.对生产钛白粉的水解工段提出流程设计；
我国在钛白粉生产工艺的道路上，还有许多难题需要攻克。
1.2设计目的：
（1）学会工艺设计的基本思路和方法，包括查阅文献、选择课题、设计工艺流程、进行工艺计算、撰写设计报告等工作。
（2）了解硫酸法钛白粉合成工艺技术的现状和存在的问题。
（3）学会工艺选择和设计、物料衡算、设备计算和选型。
（4）培养开展基本设计能力，提高分析并解决问题的能力，培养设计的协作意识和能力；养成独立思考的习惯，养成严谨、求实、进取、踏实的工作作风。
[3]蒲灵,田犀,陈钢.硫酸法金红石型钛白粉生产中重金属分布研究[J].无机盐工业.2011(09)
[4]魏孔,杨利红.浅议钛白粉的工业应用[J].科技致富向导.2010(11)
[5]吴晓晖,吴锁林.氯化法钛白粉工艺的进展[J].氯碱工业.1994(05)
[6]唐振宁.钛白粉的生产与环境治理[M].北京:化学工业出版社,2000(3),64～65.
二氧化钛在自然界有三种结晶形态：金红石型、锐钛型和板钛型。板钛型属斜方晶系，是不稳定的晶型，在650℃以上即转化成金红石型，因此在工业上没有实用价值。锐钛型在常温下是稳定的，但在高温下要向金红石型转化。其转化强度视制造方法及煅烧过程中是否加有抑制或促进剂等条件有关。一般认为在165℃以下几乎不进行晶型转化，超过730℃时转化得很快。金红石型是二氧化钛最稳定的结晶形态，结构致密，与锐钛型相比有较高的硬度、密度、介电常数与折光率。金红石型和锐钛型都属于四方晶系，但具有不同的晶格，因而X射线图象也不同，锐钛型二氧化钛的衍射角位于25.5o，金红石型的衍射角位于27.5°。金红石型的晶体细长，呈棱形，通常是孪晶；而锐钛型一般近似规则的八面体。金红石型比起锐钛型来说，由于其单位晶格由两个二氧化钛分子组成而锐钛型却是由四个二氧化钛分子组成，故其单位晶格较小且紧密，所以具有较大的稳定性和相对密度，因此具有较高的折射率和介电常数及较低的热传导性。二氧化钛的三种同分异构体中只有金红石型最稳定，也只有金红石型可通过热转换获得。天然板钛矿在650℃以上即转换为金红石型，锐钛矿在915℃左右也能转变呈金红石型。
6.经过修改、整理后，撰写设计报告。
7.翻译一篇英文文献。
三、毕业设计（论文）预期成果及创新
1.通过本次设计，掌握各种典型的化工单元操作，了解化工工艺流程的设计过程。
2.由于本次设计比较系统、具体，设计结果可作为化工厂设计的参考。
3.通过本次设计锻炼查找文献资料的能力以及独立分析、研究解决问题的能力。
武汉工程大学邮电与信息工程学院
毕业设计（论文）开题报告
课题名称年产1万吨硫酸法制钛白粉的工艺设计
使用专业10化学工程与工艺05
开题教师汤璐
职称讲师
2014年3月21日
武汉工程大学邮电与信息工程学院
2014届毕业设计（论文）开题报告
毕业设计（论文）题目
年产1万吨硫酸法制钛白粉的工艺设计
学生姓名
龚翰章
专业班级
稀释后硫酸浓度
88%
氧化锑(98 %Sb2O3)加量
为矿粉量的0.2 %
硫化亚铁(FeS﹥70 %)加量
为矿粉量的0.3%
铁屑(Fe﹥85 %)加量
固相物用废酸用量与浸取水量比
水解率
为矿粉量的5.5 %
1:6
97%
废酸浓度
100g/t9.5%
钛液组成
沉降净化收率
TiO2浓度为150 g/L，三价钛离子含量为3 g/L，稳定性≥400
10化学工程与工艺05
指导教师姓名
职称
教授/讲师
一、课题背景:
1.1设计背景
二氧化钛俗称钛白，它不但物理性质十分稳定，而且还具有良好的光学、电学性能和卓越的颜料特性，是当前一种最佳的白色颜料。它的一些其它特性也使它在现代工业、现代农业、现代国防和现代科学技术方面得到越来越广泛的应用。
二氧化钛（或称钛白粉）广泛用于各类结构表面涂料、纸张涂层和填料、塑料及弹性体，其他用途还包括陶瓷、玻璃、催化剂、涂布织物、印刷油墨、屋顶铺粒和焊剂。钛白粉既可用钛铁矿制取，也可用钛渣制取。钛白粉生产工艺有两种：即硫酸盐工艺和氯化物工艺，硫酸盐法的技术比氯化法更完善。
[8]龚家竹.钛白粉生产工艺技术进展[J].无机盐工业,2012-08-10.
[9]刘宏，陈文娟，戴建军.钛白粉生产工艺优化与设备改进[J].无机盐工业, 2009-10
[10]黄庆，蒲灵，天犀.全钛渣原料硫酸法钛白粉生产工艺环境评价[J].无机盐工艺,2013-03-10.
二、毕业设计方案或毕业论文研究方案。
98.5%
1.7设计依据：
1．中盐珠化钛白粉厂生产经验数据；
2．硫酸法《钛白粉生产工艺》；
3．《无机盐工艺学》钛白粉章节；
参考文献：
[1]赵小红,梁柏林,韦学丰,谢复清.钛白粉生产中的污染问题与防治研究进展[J].贺州学院学报.2008(01)
[2]钟红梅,侯德顺.硫酸法钛白粉质量差的原因及解决办法[J].无机盐工业.2010(06)
（2）计算标准：以每吨100% TiO2计。
（3）操作条件和控制指标
钛铁矿的组成（%）
TiO2
FeO
Fe2O3
MgO
SiO2
Al2O3
50
34
13
1
1
1
2.工艺条件控制项目及参数
工艺条件控制项目
工艺参数
钛铁矿与硫酸(100% H2SO4)的质量配比
1.0:1.58
酸解率
95%
稀释前硫酸浓度
92.5 %
学部审核意见
学科部主任（签字）年月日
注：此表中的一、二、三项，由学生在教师的指导下填写。
我国钛白粉生产始于50年代，70年代初南京油脂化工厂利用化工部涂料工业的研究所的技术，开始生产金红石型的钛白粉，为了综合利用我国攀枝花的矾钛磁铁矿资源，1981年化工部涂料工业研究所与化工部第三设计院和现江苏太白集团合作，在该厂进行的认攀矿为原料生产500吨涂料用金红石型硫酸法钛白粉中间试验，获得了用攀矿生产涂料用金红石型钛白粉的技术基础。自70年代开放以来，钛白粉行业与国外同行接触频繁，发现我国钛白粉生产与国外差距很大。因此引进先进技术以加快提高我国钛白粉生产工业水平，到80年代初，全国约有30多家钛白粉生产单位。
我国主要应用硫酸法生产钛白粉。其中，硫酸法是以钛铁矿为原料用硫酸分解，然后除铁后经水解而制得。氯化法是以金红石或高钛渣为原料，经氯化生产四氯化钛，然后在高温下氧化而制得。目前世界上47%的工厂采用硫酸工艺生，53%的工厂采用盐酸工艺生产。
硫酸法是挪威在1916年首次实现工业化的。主要步骤：二氧化钛原料用硫酸酸解；沉降"将可溶性硫酸氧钛从固体杂质中分离出来；水解硫酸氧钛以形成不水解产物或称偏钛酸；煅烧除去水分，生产干燥的纯二氧化钛；后处理：进行无机物和有机物包膜主要流程是：研磨→酸解→沉降→洗渣→结晶→钛液压滤→浓缩→水解→水洗→漂白→盐处理→煅烧→粉碎和包装。
氯化法是将天然金红石或高钛渣原料与焦炭或石油焦混合后进行高温氯化，生成四氯化钛，再经高温氧化生成二氧化钛，最后经过滤、水洗、干燥和粉碎而得到钛白粉的。
有关钛白粉的制备和性能的研究，始于1824年。由于提取的困难和寻求适当的用途，直到1910年在钛元素发现100年后，才分别由挪威的杰布森与法鲁普，法国的罗西和美国的巴顿共同完成了用硫酸法及熔融法从钛铁矿中制备二氧化钛的生产工艺研究。1916年在挪威的菲特烈斯得建成了世界上第一个年产1000吨含25％的二氧化钛的复合颜料厂。1918年美国的钛颜料公司在尼亚加拉瀑布成功建厂，并于1919年开始生产二氧化钛复合颜料。在此期间，由于一战和当时硫酸法工艺存在缺陷，使得二氧化钛工业的发展速度非常缓慢。1921—1923年，法国的布卢姆菲尔德首创采用稀释法晶种对钛的硫酸盐溶液水解制备水合二氧化钛的工艺进行了重大改革，由法国的塞恩—兹公司于1923年采用并生产出含有96％—99％ TiO2的颜料钛白。至于纯的 Tio2的生产，是由美国的国家铅业公司在1925年完成的。1930麦克伦1堡采用外加碱中和晶种，对硫酸盐水解法制备钛白的工艺作了又一次改革，接着硫酸法的工艺从各方面得到不少改进，更趋完善，促使钛白粉的成本不断降低而产品质量大幅度提高，远远超越了其它白色颜料，至1951年加拿大魅北克铁钛公司开始认高品位高钛渣为硫酸法钛白的颜料，为钛白生产减少了废副产品，并提供了新的原料路线。
3．对该工艺流程进行物料衡算；
4．对该工艺流流程图；
1.6设计条件：
（1）生产周期：300天∕年（24小时∕天）。
年操作日：根据设计任务，钛白粉的年生产能力为10000吨每年，开工因子=生产装置时间/年自然时间，为了充分利用设备，开工因子应取的较大，接近1，但又不能等于1，因为还要考虑到设备的检修以及开停车等情况，开工因子一般取为0.8～0.9，全年365天，则年生产300～330天；因此除去季保养、月保养、修理、放假等总计65天，则年工作日为（365～65）天=300天，定昼夜生产为三班。
[7]T. Ginsberg, M. Modigell.Dynamic modelling of a rotary kiln for calcination of titanium dioxide white pigment [J].Computers & Chemical Engineering.2011,4
