40萬噸年NaCl蒸發(fā)工段設(shè)計(jì)——畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 40萬噸/年NaCl蒸發(fā)工段設(shè)計(jì)學(xué)生： 學(xué)號(hào)：專業(yè)： 班級(jí)： 指導(dǎo)老師： 四川理工學(xué)院材化學(xué)院2011年6月IV四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘要摘要本設(shè)計(jì)為真空制鹽中蒸發(fā)工段設(shè)計(jì)，涉及到流程選擇與蒸發(fā)器設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)采用四效并流真空蒸發(fā)工藝，選擇外加熱強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器。本設(shè)計(jì)主要工藝流程為原料鹵水進(jìn)入加熱室加熱，通過循環(huán)泵進(jìn)入蒸發(fā)室蒸發(fā)，排出鹽漿和母液，二次蒸汽則進(jìn)入下一效，冷凝水進(jìn)入閃發(fā)桶閃發(fā)再利用。設(shè)計(jì)中包含物料衡算熱量衡算與設(shè)備計(jì)算選型等部分，熱量衡算部分為通過每一效進(jìn)出口熱量計(jì)算得到各效之間蒸發(fā)室蒸發(fā)水量關(guān)系，再由此得到傳熱面積。選型部分包括蒸發(fā)器和平衡桶閃發(fā)桶以及接管計(jì)

2、算選型，附帶流程圖與裝配圖。關(guān)鍵詞：鹵水；蒸發(fā)； 外加熱強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器；四效并流AbstractThe design for the design of the vacuum salt in the evaporation section, related to process selection and evaporator design. Design uses four vacuum evaporation process efficiency and flow, select the external heating forced circulation evaporator. The

3、 design of the main raw material brine flow into the heating chamber to heat the circulating pump into the evaporation chamber by evaporation, and expel salt slurry and mother liquor, then the next secondary steam efficiency, condensing water into the flash in flash recycling barrel. Design contains

4、 material balance, heat balance calculations and equipment selection, and other parts, with flow and assembly drawing.朗讀顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音Keywords：Brine ; Evaporation ; Exterior heating forcefully recycling evaporator ; Four effect and flow ;四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄目錄1.緒論11.1鹽的產(chǎn)品特性11.2制鹽工業(yè)發(fā)展史11.3我國制鹽行業(yè)發(fā)展概況22.真空制鹽蒸

5、發(fā)工段32.1概述32.2蒸發(fā)過程32.3蒸發(fā)操作的分類32.4蒸發(fā)工藝流程的選擇42.5蒸發(fā)設(shè)備42.6蒸發(fā)器選型52.7四效并流強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)工藝簡述63工藝計(jì)算73.1計(jì)算依據(jù)73.2物料計(jì)算73.2.1總物料衡算73.2.2溫度損失及有效溫差計(jì)算93.3熱量衡算103.3.1各種計(jì)算參數(shù)103.3.2衡算過程103.4傳熱系數(shù)的校核203.4.1一效傳熱系數(shù)校核203.4.2二效傳熱系數(shù)的校核213.4.3三效傳熱系數(shù)的校核233.4.4四效傳熱系數(shù)的校核253.4.5各效數(shù)據(jù)計(jì)算263.5熱量與能量衡算總表274.設(shè)備的計(jì)算與選型294.1蒸發(fā)器型號(hào)294.2加熱室的設(shè)計(jì)294.2.1

6、加熱室尺寸294.2.2上循環(huán)管294.2.3下循環(huán)管304.3蒸發(fā)室的設(shè)計(jì)314.3.1蒸發(fā)器直徑D314.3.2.高度H計(jì)算314.4鹽腳尺寸的確定324.5循環(huán)泵324.6平衡桶及閃發(fā)桶計(jì)算。334.7各種管徑的計(jì)算與選擇344.7.1四效平衡桶與閃發(fā)桶間的接管344.7.2 溶液的進(jìn)出口管344.7.3冷凝水出口管徑354.7.4加熱蒸汽進(jìn)口與二次蒸汽出口管徑354.8蒸發(fā)設(shè)備參數(shù)總表36設(shè)計(jì)評(píng)述37參考文獻(xiàn)38附圖紙38致謝詞39四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 緒論1.緒論1.1鹽的產(chǎn)品特性鹽又稱作氯化鈉，物理性質(zhì)為：無色立方結(jié)晶，密度為2.165g/cm3 (25)。熔點(diǎn)800.7。沸點(diǎn)

7、1465。溶于水、甘油，微溶于乙醇、液氨，不溶于鹽酸。在空氣中微有潮解性。鹽是對(duì)人類生存具有重要意義的物質(zhì)之一。鹽是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚氖称?，每人每天需?10克鹽才能保持人體心臟的正常活動(dòng)、維持正常的滲透壓及體內(nèi)酸堿的平衡，同時(shí)鹽是咸味的載體，是調(diào)味品中用得最多的，號(hào)稱“百味之祖(王)”。放鹽不僅增加菜肴的滋味，還能促進(jìn)胃消化液的分泌，增進(jìn)食欲。鹽還是化學(xué)工業(yè)的重要源料，它可制成氯氣、金屬鈉、純堿（碳酸鈉）、重堿（碳酸氫鈉、小蘇打）、燒堿（苛性納、氫氧化鈉NaOH）和鹽酸（HCl）。這些產(chǎn)品的用途極為廣泛，它們涉及到國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門和人們的衣、食、住、行各個(gè)方面。(純堿和小蘇打都是屬于鹽

8、(酸式鹽)并不是堿不要因?yàn)檎f是純堿和重堿就以為他是堿 由鹽制鹽這種反應(yīng)稱呼為交換反應(yīng) 治金屬就會(huì)用到置換反應(yīng)比如用鐵來置換硫酸銅溶液的銅)。1.2制鹽工業(yè)發(fā)展史制鹽工業(yè)是歷史悠久的工業(yè)。蒸發(fā)鹵水制鹽的初始階段是日曬制鹽，相傳我國虞舜時(shí)期已始，歐洲的意大利也在安卡斯，馬特斯時(shí)期開始日曬制鹽。制鹽工業(yè)的第二階段是敞口鍋直接火加熱，此法歷史悠久，一直沿用至今。真空制鹽是蒸發(fā)制鹽發(fā)展的第三階段，一般是多效加壓和真空并用蒸發(fā)制鹽的簡稱。單效真空蒸發(fā)器，一八一二年由霍華德(Howard)在英國利物浦(Liverp001)一家制糖廠初建。直至一八八七年，單效真空蒸發(fā)罐才由約瑟夫·M·鄧肯

9、(JosephMDuncin)于紐約州銀泉(SilverSprings，NY)首次用于制鹽工業(yè)。第一套多效蒸發(fā)罐于一八三四年已用于制糖工業(yè)，但直至一八九九年多效蒸發(fā)罐才在美國曼尼斯蒂(Manistee)首次用于制鹽工業(yè)。其它國家則使用更晚。一九OO年以后，多效真空蒸發(fā)制鹽才得到大力發(fā)展。從真空制鹽的發(fā)明到現(xiàn)在，多效蒸發(fā)仍是主要的制鹽方法，只不過在下列諸方面不斷地改進(jìn)而已。(1)發(fā)展離子交換膜濃縮海水，使淡化與制鹽相結(jié)合。迄今日本采用離子交換膜制鹽(鹵)的已有八家公司，年生產(chǎn)能力已占日本總產(chǎn)量的五分之一。在國外，已有二十個(gè)日產(chǎn)四千噸以上的海水淡化廠，有十幾個(gè)國家的一百多個(gè)單位在研究海水淡化和綜合

10、利用問題。(2)設(shè)備大型化、操作自動(dòng)化。目前，國外最大的真空制鹽廠建于意大利的希羅·馬納里·卡拉布蟲亞，產(chǎn)鹽量為每年一百五十萬噸，每班定員僅三人。美國計(jì)劃建立最大的制鹽蒸發(fā)罐直徑為十五米，每個(gè)罐有四臺(tái)加熱室，每臺(tái)加熱面積二千六百平方米，飽和鹵水制鹽的年生產(chǎn)能力約四百萬噸。美國里特曼鹽場(chǎng)，從鹵水進(jìn)罐到成品鹽包裝，完全是自動(dòng)化操作，每班定員僅二人(3)采用體積小，效能高的單元設(shè)備。羅馬尼亞佛爾恰化工聯(lián)合企業(yè)氯堿車間制鹽工段采用瑞土埃切維斯制造的離心機(jī)，轉(zhuǎn)鼓直徑五百毫米，生產(chǎn)能力高達(dá)每小時(shí)二十二噸。對(duì)于蒸發(fā)設(shè)備也在不斷改進(jìn)，力求提高生產(chǎn)強(qiáng)度。(4)努力提高熱經(jīng)濟(jì)。國外真空制鹽廠普

11、遍采用供熱，式發(fā)電機(jī)組和真空蒸發(fā)制鹽配套，利用背壓蒸汽，作制鹽蒸發(fā)罐的加熱蒸汽，使蒸汽二次使用，提高熱利用率，降低生產(chǎn)成本。(5)解決嚴(yán)重的腐蝕問題。鹵化物在高溫下腐蝕嚴(yán)重，目前，世界上一般傾向采用耐腐蝕性強(qiáng)的金屬或合金作加熱管和設(shè)備襯里材料，如銅、銅鎳合金，鈦材等。(6)重視鹵水凈化，以提高鹽質(zhì)和產(chǎn)鹽量，并結(jié)合鹵水凈化，發(fā)展綜合利用。1.3我國制鹽行業(yè)發(fā)展概況我國是目前世界上最大的原鹽生產(chǎn)國與消費(fèi)國之一。原鹽生產(chǎn)增長幅度保持在兩位數(shù)較高水平，是世界上原鹽產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的國家。亞洲地區(qū)原鹽產(chǎn)量己經(jīng)超過7000萬噸，約占世界鹽總產(chǎn)量的30%是世界鹽業(yè)貿(mào)易交易量最活躍的地區(qū)。全球鹽業(yè)貿(mào)易的一半發(fā)生在

12、亞洲市場(chǎng)。2005年我國原鹽產(chǎn)量為4579萬噸，同比增長16.3%，加上進(jìn)口量400萬噸，共計(jì)4979萬噸，是亞洲鹽消耗量的70%， 2006年鹽產(chǎn)量也達(dá)到5403萬噸。按15%的增長速度，到2010年我國原鹽產(chǎn)量將達(dá)到7000萬噸左右。我國原鹽工業(yè)的快速發(fā)展，主要得益于快速增長的兩堿工業(yè)和聚氯乙烯工業(yè)。下游行業(yè)的強(qiáng)勁需求與良好的市場(chǎng)環(huán)境，有利地促進(jìn)了國內(nèi)原鹽工業(yè)的發(fā)展。我國原鹽不包括地方小型企業(yè)，主要生產(chǎn)廠家有172家，原鹽為海原鹽和內(nèi)陸原鹽兩大類。 現(xiàn)在我國的制鹽工業(yè)裝置能力和實(shí)際產(chǎn)量已經(jīng)是世界第一的位置。我國鹽業(yè)近幾年的快速發(fā)展主要是山于兩堿工業(yè)產(chǎn)業(yè)拉動(dòng)所至。山于近幾年離子膜氯堿裝置相繼

13、投產(chǎn)，而這類裝置對(duì)鹽質(zhì)要求較高，直接刺激了真空鹽的市場(chǎng)需求。裝置大型化使真空鹽的生產(chǎn)能力得到大幅度提高，至2006年我國真空鹽裝置將新增26套，裝置能力約為950.5萬噸/年，主要分布四川、重慶、湖北、湖南、江西、河南等傳統(tǒng)意義上的井礦鹽區(qū)，也有向海湖鹽區(qū)擴(kuò)展的趨勢(shì)，預(yù)計(jì)今后幾年還有擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃的制鹽企業(yè)約有7家，還將新增產(chǎn)能約470萬噸/年。因此，據(jù)估算僅我國真空制鹽生產(chǎn)能力將在2010年前達(dá)到2000萬噸/年。44四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 真空制鹽蒸發(fā)工段2.真空制鹽蒸發(fā)工段2.1概述鹵水蒸發(fā)是真空制鹽的主要過程。鹵水由于蒸汽的加熱而在蒸發(fā)罐內(nèi)沸騰，一部分水被汽化，氯化鈉則因水分的不斷蒸發(fā)而從

14、溶液中結(jié)晶析出。蒸發(fā)是一熱過程，它必須靠熱能的不斷供給和二次蒸汽的不斷排除(冷凝)才能進(jìn)行2.2蒸發(fā)過程以下為鹵水蒸發(fā)過程所涉及的傳熱等相關(guān)過程：傳熱性質(zhì):傳熱壁面一側(cè)為加熱蒸汽冷凝另一側(cè)進(jìn)行沸騰，故屬于壁面兩側(cè)流體均有相變化的恒溫傳熱過程。溶液性質(zhì):有些溶液蒸發(fā)過程中有晶體析出、易結(jié)垢和生泡沫、高溫下易分解或聚合；溶液的粘度在蒸發(fā)過程中逐漸增大，腐蝕性逐漸增強(qiáng)。溶液沸點(diǎn)的改變:含有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液其蒸發(fā)壓較同溫度下溶劑的較低，即在相同壓強(qiáng)下，溶液的沸點(diǎn)高于純水的沸點(diǎn)，故當(dāng)加熱蒸汽一定時(shí)，蒸發(fā)溶液的傳熱溫度差要小于蒸發(fā)水的溫度差。溶液的濃度越高這種現(xiàn)象越明顯。泡沫夾帶:二次蒸汽中夾帶大量的液沫

15、冷凝前必須設(shè)法除去，否則不但損失物料，而且要污染冷凝設(shè)備。能源利用:蒸發(fā)時(shí)產(chǎn)生大量的蒸汽，如何合理利用它的潛熱是蒸發(fā)操作中要考慮的問題。2.3蒸發(fā)操作的分類蒸發(fā)按操作的方式可以分為間歇式和連續(xù)式，工業(yè)上大多數(shù)蒸發(fā)過程為連續(xù)穩(wěn)定操作的過程。按二次蒸汽的利用情況可以分為單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)，若產(chǎn)生的二次蒸汽不加利用，直接經(jīng)冷凝器冷凝后排出，這種操作稱為單效蒸發(fā)。若把二次蒸汽引至另一操作壓力較低的蒸發(fā)器作為加熱蒸氣，并把若干個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)組合使用，這種操作稱為多效蒸發(fā)。多效蒸發(fā)中，二次蒸汽的潛熱得到了較為充分的利用，提高了加熱蒸汽的利用率。按操作壓力可以分為常壓、加壓或減壓蒸發(fā)。真空蒸發(fā)有許多優(yōu)點(diǎn)：（1

16、）、在低壓下操作，溶液沸點(diǎn)較低，有利于提高蒸發(fā)的傳熱溫度差，減小蒸發(fā)器的傳熱面積；（2）、可以利用低壓蒸氣作為加熱劑；（3）、有利于對(duì)熱敏性物料的蒸發(fā)；（4）、操作溫度低，熱損失較小。在加壓蒸發(fā)中，所得到的二次蒸氣溫度較高，可作為下一效的加熱蒸氣加以利用。因此，單效蒸發(fā)多為真空蒸發(fā)；多效蒸發(fā)的前效為加壓或常壓操作，而后效則在真空下操作2.4蒸發(fā)工藝流程的選擇鹵水的蒸發(fā)一般采用加壓與真主并用的多放蒸發(fā)，以提高熱效率，減少加熱蒸汽的消耗量，并增設(shè)鹵水預(yù)熱器(有時(shí)還增設(shè)自蒸發(fā)器)，以回收各效冷凝水的熱量。其效數(shù)的確定取決于有效溫度差，熱經(jīng)濟(jì)與設(shè)備投資費(fèi)用。制鹽生產(chǎn)巾一般加熱蒸汽為5公斤厘米，溫度15

17、末效壓力016斤厘米溫度為455，總溫而有效溫差還需減去各種溫度損失j這部分溫度損失平均約為12，傳熱推動(dòng)溫差應(yīng)大于6，則各效所需最低理論溫差為18，蒸發(fā)效數(shù)即為：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，蒸發(fā)1噸水分，所消耗的加熱蒸汽量約為下列數(shù)值：單效蒸發(fā)設(shè)備為11噸，雙效為057噸，三效為04噸，四效為03噸，五效為027噸等。由此可見，自單效改為雙效時(shí)，加熱蒸汽的節(jié)約為50，白四效改為五效時(shí)，其節(jié)約程度已降至10。效數(shù)的增加，帶添加設(shè)備費(fèi)用，增加生產(chǎn)中的動(dòng)力消耗與運(yùn)行費(fèi)用，并由于增加傳熱過程的濕度差損失，而降低整套設(shè)備的生產(chǎn)能力。因此，當(dāng)再添一效蒸發(fā)設(shè)備有效溫差的分配小于l 8或增加的設(shè)

18、備和操作費(fèi)用不能與單位產(chǎn)品所節(jié)省的加熱蒸汽的收益相抵時(shí)，即達(dá)到效數(shù)的限度。在制鹽工業(yè)中鹵水蒸發(fā)一般都采用四效加壓與真空并用的蒸發(fā)流程。2.5蒸發(fā)設(shè)備蒸發(fā)設(shè)備的作用是使進(jìn)入蒸發(fā)器的原料液被加熱，部分氣化，得到濃縮的完成液，同時(shí)需要排出二次蒸氣，并使之與所夾帶的液滴和霧沫相分離。   蒸發(fā)的主體設(shè)備是蒸發(fā)器，它主要由加熱室和蒸發(fā)室組成。蒸發(fā)的輔助設(shè)備包括：使液沫進(jìn)一步分離的除沫器，和使二次蒸氣全部冷凝的冷凝器。減壓操作時(shí)還需真空裝置。茲分述如下：  由于生產(chǎn)要求的不同，蒸發(fā)設(shè)備有多種不同的結(jié)構(gòu)型式。對(duì)常用的間壁傳熱式蒸發(fā)器，按溶液在蒸發(fā)器中的運(yùn)動(dòng)情況，大致可分為以下兩

19、大類： （1）循環(huán)型蒸發(fā)器   特點(diǎn)：溶液在蒸發(fā)器中做循環(huán)流動(dòng)，蒸發(fā)器內(nèi)溶液濃度基本相同，接近于完成液的濃度。操作穩(wěn)定。此類蒸發(fā)器主要有   a.中央循環(huán)管式蒸發(fā)器，   b.懸筐式蒸發(fā)器 c.外熱式蒸發(fā)器， d.列文式蒸發(fā)器其中，前四種為自然循環(huán)蒸發(fā)器（2）單程型蒸發(fā)器 特點(diǎn)：溶液以液膜的形式一次通過加熱室，不進(jìn)行循環(huán)。   優(yōu)點(diǎn)：溶液停留時(shí)間短，故特別適用于熱敏性物料的  蒸發(fā)；溫度差損失較小，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較大。   缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)或操作不當(dāng)時(shí)不易成膜，熱流量將明顯下降；不適

20、用于易結(jié)晶、結(jié)垢物料的蒸發(fā)。   此類蒸發(fā)器主要有:     a.升膜式蒸發(fā)器，     b.降膜式蒸發(fā)器，     c.刮板式蒸發(fā)器 d.強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器。2.6蒸發(fā)器選型本次設(shè)計(jì)采用外加熱強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器：強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器由加熱室，蒸發(fā)室和循環(huán)泵三主要部分構(gòu)成，原料液由循環(huán)泵自下而上打入，沿加熱室的管內(nèi)向上流動(dòng)。蒸汽和液沫混合物進(jìn)入蒸發(fā)室后分開，蒸氣由上部排出，流體受阻落下，經(jīng)圓錐形底部被循環(huán)泵吸入，再進(jìn)入加熱管，繼續(xù)循環(huán)。強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器用于避免在加熱面上沸

21、騰的產(chǎn)品而形成結(jié)垢或產(chǎn)生結(jié)晶。為此，管中的流動(dòng)速度必須高。當(dāng)循環(huán)液體流過熱交換器時(shí)被加熱，然后在分離器的壓力降低時(shí)部分蒸發(fā)，從而將液體冷卻至對(duì)應(yīng)該壓力下的沸點(diǎn)溫度。由于循環(huán)泵的原因，蒸發(fā)器的操作與溫差基本無關(guān)。物料的再循環(huán)速度可以精確調(diào)節(jié)。蒸發(fā)速率設(shè)定在一定的范圍內(nèi)。在結(jié)晶應(yīng)用中，晶體可以通過調(diào)節(jié)循環(huán)流動(dòng)速度和采用特殊的分離器設(shè)計(jì)從循環(huán)晶體泥漿中分離出來。設(shè)備采用泵強(qiáng)制循環(huán)，具有蒸發(fā)速率高，濃縮比重大，特別適用于濃度或粘度較高物料的蒸發(fā)。由于鹵水是高濃度液體，所以選擇外加熱強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器。2.7四效并流強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)工藝簡述根據(jù)以上資料蒸發(fā)主要工藝流程為下列過程：原料鹵水自礦區(qū)泵房送至廠區(qū)原鹵池

22、，經(jīng)原鹵系統(tǒng)送進(jìn)入各效預(yù)熱器，換熱升溫至40左右，通過真空脫氣塔脫氣除氧，脫氧后鹵水由加料泵送進(jìn)入預(yù)熱器，用下一效冷凝水預(yù)熱。為了提高進(jìn)罐鹵水溫度，亦可抽出部分二次蒸汽預(yù)熱，然后平流進(jìn)入各效蒸發(fā)罐蒸發(fā)。各效蒸發(fā)在料液蒸發(fā)后析出的固體鹽結(jié)晶長大后，沉降在沉降管(排鹽腿)底部，由閥門控制排至攪拌器通過鹽漿泵送至分離、干燥工序。加熱蒸汽自熱電站來直接進(jìn)入一效蒸發(fā)罐加熱室，蒸發(fā)室的二次蒸汽又進(jìn)入后一效的加熱室，循此下去四效蒸發(fā)器的二次蒸汽送冷凝器冷凝，不凝氣隨水排除或由真空泵抽出。為了減少各加熱室蒸汽中不凝氣含量，除采用脫氧器使鹵水中溶解氧脫除外，一二三效不凝氣應(yīng)分別排放于空中，不得為了節(jié)約蒸汽而轉(zhuǎn)去

23、下一效。采用平流進(jìn)料，集中三、四效排鹽流程，可減少熱損失改善操作條件，利于防垢和鹽粒的長成。 2.1四效真空制鹽蒸發(fā)工段四川理工設(shè)計(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 工藝計(jì)算3工藝計(jì)算3.1計(jì)算依據(jù)（1）生產(chǎn)能力：40萬噸/年；（2）工作時(shí)間：每年按310天計(jì)，每天按24小時(shí)計(jì)；（3）鹵水成分：NaCl 305g/L,CaSO4 3.85g/L,CaCl2 0.27g/L, MgCl2 0.14g/L,密度 1197kg/m3（4）總回收率 ：NaCl總回收率94%；（5）產(chǎn)品規(guī)格：符合國家一級(jí)鹽標(biāo)準(zhǔn)；（6）壓力：首效0.425MPa(絕壓)、末效真空度670mmHg3.2物料計(jì)算3.2.1總物料衡算（1）.每小

24、時(shí)產(chǎn)鹽量 (kg/h) （2）每小時(shí)耗鹵量=221090（kg/h）（3）每噸鹽耗鹵量（t鹵/t鹽）（4）每小時(shí)蒸發(fā)水量式中=305g/l，=1197-305-3.85-0.27-0.14=887.74g/l。 式中 NaCl濃度 鹵水所含水量進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)白水量，取2%； 濕鹽含水量，取3%; 成品鹽中NaCl含量（干基）取99%； 總回收率94%；則：（5）蒸發(fā)罐中需蒸發(fā)水量進(jìn)入蒸發(fā)罐中的實(shí)際鹵水量V=221090（kg/h）（6）.各效進(jìn)鹵量（kg/h）各效母液量（kg/h）各效產(chǎn)鹽量（kg/h）式中 各效蒸發(fā)室蒸發(fā)水量表3.1物料衡算初步總表每小時(shí)產(chǎn)鹽量53763（kg/h）每小時(shí)耗鹵量

25、221090（kg/h）每噸鹽耗鹵量4.11（t鹽/t鹵）每小時(shí)總蒸發(fā)水量163047.04（kg/h）進(jìn)入蒸發(fā)罐實(shí)際鹵水量221090（kg/h）各效進(jìn)鹵量（kg/h）各效母液量（kg/h）各效產(chǎn)鹽量（kg/h）根據(jù)以上數(shù)據(jù)我們可以進(jìn)行第一次能量計(jì)算，第一次計(jì)算不滿足要求，經(jīng)校核有效溫度差以后再進(jìn)行后面計(jì)算，下表為初步計(jì)算表：表3.2初步數(shù)據(jù)表項(xiàng)目、數(shù)據(jù)、效別單位效 效效效加熱蒸汽蒸汽絕壓MPa0.4250.2160.1010.038加熱蒸汽蒸汽溫度145.8122.8100.074.6加熱蒸汽蒸汽熱焓Kj/kg2741.252710.02675.72634.0加熱蒸汽蒸汽潛熱Kj/kg21

26、26.92194.82256.62321.5蒸發(fā)室蒸汽絕壓MPa0.21250.1060.0370.012蒸發(fā)室蒸汽溫度123.8101.075.649.4蒸發(fā)室蒸汽熱焓Kj/kg2711.62677.82675.82634.0蒸發(fā)室蒸汽潛熱Kj/kg2191.82253.12256.42321.53.2.2溫度損失及有效溫差計(jì)算（1）沸點(diǎn)升高：查化工原理【2】得=7式中 T二次蒸汽溫度 i二次蒸汽汽化熱 常溫下的沸點(diǎn)升高得各效料液沸點(diǎn)升高為=8.1 =7.0=6.1 =5.1（2）不平衡溫度損失?。航Y(jié)合對(duì)循環(huán)管進(jìn)料方式的改進(jìn)，?。?0.6 =0.8=1.5 =2.5（3）根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際管道阻力

27、損失取：=0.6 =0.8=1 =0（4）過熱溫度損失取，參照四川某廠的生產(chǎn)情況?。?1.1 =1.1=1.8 =1.8（5）總溫度損失：=10.4 =9.7=10.4 =9.4式中 -由于溶液的蒸汽壓下降而引起的溫度差損失，-蒸發(fā)器紅溶液的靜壓強(qiáng)而引起的溫度差損失，-由于管道流體阻力產(chǎn)生壓強(qiáng)降而引起的溫度差損失-由于進(jìn)入加熱室料液由于受熱而溫度升高，有效溫差 得：=12.2 =12.8=14.9 =15.9式中 -加熱室溫度水蒸汽溫度， -蒸發(fā)室蒸汽溫度， 3.3熱量衡算3.3.1各種計(jì)算參數(shù)1.進(jìn)罐鹵水比熱=3.39kJ/kg2.食鹽結(jié)晶熱=84.6 kJ/kg，比熱Cg=0.88 kJ/

28、kg3.排除鹽漿比熱:排放鹽漿濃度控制為1:1的固液比，1噸鹽帶出1的母液。4.查真空制鹽得排放鹽漿比熱=2.25kJ/kg5.根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際得排放母液比熱=3.39kJ/kg3.3.2衡算過程熱量衡算以蒸發(fā)器作為一個(gè)系統(tǒng)，各效的進(jìn)出蒸發(fā)器熱量如下圖表示：進(jìn)罐料液帶入熱量 排放鹽漿帶出熱量加熱蒸汽帶入熱量 排放母液帶出熱量 食 鹽 結(jié) 晶 熱 二次蒸汽帶出熱量冷凝水帶出熱量 系統(tǒng)損失熱量1.一效（單位：kj/h）進(jìn)熱：（1）進(jìn)罐料液帶入熱量=185.8式中 -進(jìn)罐鹵水量kg/h（2）加熱蒸汽帶入熱量 式中 一效二次蒸汽熱焓kj/kg 一效加熱蒸汽量kg/h（3）食 鹽 結(jié) 晶 熱 式中 一效產(chǎn)鹽

29、量kg/h 食鹽結(jié)晶熱kJ/kg 總進(jìn)熱： 出熱：（1）排放鹽漿帶出熱量 式中 一效產(chǎn)鹽量kg/h 一效料液沸點(diǎn) 排放鹽漿比熱kj/kg（2）排放母液帶出熱量式中 排放母液量kg/h 排放母液比熱kj/kg 一效料液沸點(diǎn)（3）二次蒸汽帶出熱量 式中 二次蒸汽汽化熱（4）冷凝水帶出熱量 式中 一效加熱蒸汽溫度 水的比熱kJ/kg（5）系統(tǒng)損失熱量式中 熱損失%則總出熱：根據(jù)能量守恒可得由上式可得2.二效（單位kj/h）進(jìn)熱量：(1)進(jìn)罐料液帶入熱量 =185.8式中 -進(jìn)罐鹵水量kg/h(2)一效一號(hào)閃發(fā)桶蒸汽量式中 一效加熱室溫度 二效加熱室溫度 二效加熱蒸汽潛熱（3）二效加熱蒸汽量 加熱蒸汽

30、帶入熱量 式中 二效二次蒸汽熱焓kj/kg 二效加熱蒸汽量kg/h（4）食 鹽 結(jié) 晶 熱 式中 二效產(chǎn)鹽量kg/h 食鹽結(jié)晶熱kJ/kg總進(jìn)熱：出熱：（1）排放鹽漿帶出熱量 式中 二效產(chǎn)鹽量kg/h 二效料液沸點(diǎn) 排放鹽漿比熱kj/kg（2）排放母液帶出熱量 式中 二效排放母液量kg/h 排放母液比熱kj/kg 二效料液沸點(diǎn)（3）二次蒸汽帶出熱量 式中 二次蒸汽汽化熱（4）冷凝水帶出熱量 式中 二效加熱蒸汽溫度 水的比熱kJ/kg（5）系統(tǒng)損失熱量式中 熱損失%則總出熱：根據(jù)能量守恒可得由上式可得3. 三效（單位kj/h）進(jìn)熱：(1)進(jìn)罐料液帶入熱量=185.8式中 -進(jìn)罐鹵水量kg/h(2

31、)一效二號(hào)閃發(fā)桶蒸汽量式中 二效加熱室溫度 三效加熱室溫度 三效加熱蒸汽潛熱二效一號(hào)閃發(fā)桶式中 二效加熱室溫度 三效加熱室溫度 三效加熱蒸汽潛熱（2）二效加熱蒸汽量 加熱蒸汽帶入熱量 式中 三效二次蒸汽熱焓kj/kg 二效加熱蒸汽量kg/h（4）食 鹽 結(jié) 晶 熱 式中 一效產(chǎn)鹽量kg/h 食鹽結(jié)晶熱kJ/kg總進(jìn)熱： 出熱：（1）排放鹽漿帶出熱量 式中 三效產(chǎn)鹽量kg/h 三效料液沸點(diǎn) 排放鹽漿比熱kj/kg（2）排放母液帶出熱量 式中 三效排放母液量kg/h 排放母液比熱kj/kg 三效料液沸點(diǎn)（3）二次蒸汽帶出熱量 式中 三效二次蒸汽汽化熱（4）冷凝水帶出熱量 式中 三效加熱蒸汽溫度 水

32、的比熱kJ/kg（5）系統(tǒng)損失熱量式中 熱損失%則總出熱：根據(jù)能量守恒可得由上式可得 4.四效（單位：kJ/h)進(jìn)熱:（1）進(jìn)罐料液帶入熱量=185.8式中 -進(jìn)罐鹵水量kg/h（2）二效二號(hào)閃發(fā)桶蒸汽量式中 三效加熱室溫度 四效加熱室溫度 四效加熱蒸汽潛熱三效閃發(fā)桶式中 三效加熱室溫度 四效加熱室溫度 四效加熱蒸汽潛熱（3）二效加熱蒸汽量 加熱蒸汽帶入熱量 式中 四效二次蒸汽熱焓kj/kg 四效加熱蒸汽量kg/h（4）食 鹽 結(jié) 晶 熱 式中 四效產(chǎn)鹽量kg/h 食鹽結(jié)晶熱kJ/kg 總進(jìn)熱：出熱：（1）排放鹽漿帶出熱量 式中 四效產(chǎn)鹽量kg/h 四效料液沸點(diǎn) 排放鹽漿比熱kj/kg（2）排

33、放母液帶出熱量 式中 三效排放母液量Kg/h 排放母液比熱Kj/Kg 三效料液沸點(diǎn)（3）二次蒸汽帶出熱量 式中 四效二次蒸汽汽化熱（4）冷凝水帶出熱量 式中 四效加熱蒸汽溫度 水的比熱kJ/kg（5）系統(tǒng)損失熱量式中 熱損失%則總出熱：根據(jù)能量守恒可得由上式可得 5.計(jì)算結(jié)果（1）各效蒸發(fā)水量 根據(jù)上面計(jì)算結(jié)果可得 則熱經(jīng)濟(jì)=2.66噸鹽耗氣=1.139（噸汽/噸鹽）2各效傳熱量Qn 式中 各效加熱蒸汽潛熱 各效熱利用率%3各效傳熱系數(shù)，取各效加熱系數(shù)： 4各效加熱面積由 式中 各效有效溫度差 根據(jù) 各加熱面積誤差小于10%，故合理，去各加熱面積相等：3.4傳熱系數(shù)的校核3.4.1一效傳熱系數(shù)

34、校核（1）管內(nèi)傳熱系數(shù)：定性溫度=87，查得下，原料液的相關(guān)物理性質(zhì)： 雷諾準(zhǔn)數(shù)普蘭特準(zhǔn)數(shù)式中 鹵水粘度， 導(dǎo)熱系數(shù)，W/m 鹵水密度，Kg/m3由于在強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器中，溶液在傳熱面上的沸騰受擬制，因此可以使用無相變時(shí)管內(nèi)強(qiáng)制湍流計(jì)算公式，如下：式中 加熱管內(nèi)徑，m;導(dǎo)熱系數(shù)，；（2）管間傳熱系數(shù)：由工藝計(jì)算得到水的定性溫度為145.84查得145.84下，查化工原理得水的相關(guān)物理性質(zhì)： 其中 W為冷凝液的質(zhì)量流量kg/s, b為潤濕周邊查化工原理得在飽和蒸汽膜冷凝時(shí)若膜層為湍流（Re1800）時(shí)可用巴杰爾關(guān)聯(lián)式，即 =6491式中 冷凝水密度，； 重力加速度，；導(dǎo)熱系數(shù)，；流體黏度，；雷若準(zhǔn)

35、數(shù)；查化工原理【2】得蒸汽的污垢熱阻為：RSO=，管內(nèi)污垢為熱阻為：。則：總傳熱系數(shù)： =2816（W/m²）2150（W/m²） 計(jì)算數(shù)據(jù)大于所設(shè)數(shù)據(jù) 所以假設(shè)的一效傳熱系數(shù)是合理的。3.4.2二效傳熱系數(shù)的校核（1）管內(nèi)傳熱系數(shù)：定性溫度（110.7+40）/2=75.35查得下，原料液的相關(guān)物理性質(zhì)： 1182kg/m3雷諾準(zhǔn)數(shù)普蘭特準(zhǔn)數(shù)式中 鹵水粘度， 導(dǎo)熱系數(shù)，W/ 鹵水密度，Kg/m3由于在強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器中，溶液在傳熱面上的沸騰受擬制，因此可以使用無相變時(shí)管內(nèi)強(qiáng)制湍流計(jì)算公式，如下：式中 加熱管內(nèi)徑，m; 導(dǎo)熱系數(shù)，由工藝計(jì)算得到水的定性溫度為122.76查得1

36、22.76下，查化工原理得水的相關(guān)物理性質(zhì)： 其中 W為冷凝液的質(zhì)量流量kg/s, b為潤濕周邊查化工原理【2】知飽和蒸汽膜狀冷凝時(shí)若冷凝液膜呈層流流動(dòng)（Re1800時(shí)可采用如下公式：假設(shè)壁面溫度差為9 =4491式中 冷凝水密度，； 重力加速度，；導(dǎo)熱系數(shù)，；流體黏度，；二次蒸汽汽化熱； 用璧溫公式進(jìn)行核算 其中，經(jīng)帶入計(jì)算得，與假設(shè)值符合較好，假設(shè)正確?？倐鳠嵯禂?shù)： =2347（ W/m²）1750（ W/m²） 計(jì)算數(shù)據(jù)大于所設(shè)數(shù)據(jù) 所以所設(shè)的二效傳熱系數(shù)是合理的。3.4.3三效傳熱系數(shù)的校核（1）管內(nèi)傳熱系數(shù)：定性溫度（86+40）/2=63查得下，原料液的相關(guān)物理

37、性質(zhì)： 1182kg/m3雷諾準(zhǔn)數(shù)普蘭特準(zhǔn)數(shù)式中 鹵水粘度， 導(dǎo)熱系數(shù)，W/ 鹵水密度，Kg/m3由于在強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器中，溶液在傳熱面上的沸騰受擬制，因此可以使用無相變時(shí)管內(nèi)強(qiáng)制湍流計(jì)算公式，如下：式中 加熱管內(nèi)徑，m; 導(dǎo)熱系數(shù)，由工藝計(jì)算得到水的定性溫度為100查得100下，查化工原理得水的相關(guān)物理性質(zhì)： 其中 W為冷凝液的質(zhì)量流量kg/s, b為潤濕周邊,加熱管數(shù)量為n=1116，管長為7m。查化工原理【2】知飽和蒸汽膜狀冷凝時(shí)若冷凝液膜呈層流流動(dòng)（Re1800時(shí)可采用如下公式：假設(shè)壁面溫度差為6.5 =4729式中 冷凝水密度，； 重力加速度，；導(dǎo)熱系數(shù)，；流體黏度，；二次蒸汽汽化熱；

38、用璧溫公式進(jìn)行核算 其中，帶入值得，與假設(shè)值符合較好，假設(shè)正確?？倐鳠嵯禂?shù)： =2388（W/m²）1400（ W/m²） 計(jì)算數(shù)據(jù)大于所設(shè)數(shù)據(jù) 所以假設(shè)的三效傳熱系數(shù)是合理的。3.4.4四效傳熱系數(shù)的校核（1）管內(nèi)傳熱系數(shù)：定性溫度（58+40）/2=49查得下，原料液的相關(guān)物理性質(zhì)： 1197kg/m3雷諾準(zhǔn)數(shù)普蘭特準(zhǔn)數(shù)式中 鹵水粘度， 導(dǎo)熱系數(shù)，W/ 鹵水密度，Kg/m3由于在強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器中，溶液在傳熱面上的沸騰受擬制，因此可以使用無相變時(shí)管內(nèi)強(qiáng)制湍流計(jì)算公式，如下式中 加熱管內(nèi)徑，m; 導(dǎo)熱系數(shù)，由工藝計(jì)算得到水的定性溫度為74.6查得下，查化工原理得水的相關(guān)物理

39、性質(zhì)： 其中 W為冷凝液的質(zhì)量流量kg/s, b為潤濕周邊查化工原理【2】知飽和蒸汽膜狀冷凝時(shí)若冷凝液膜呈層流流動(dòng)（Re1800時(shí)可采用如下公式：假設(shè)壁面溫度差為4.5 =5151式中 冷凝水密度，； 重力加速度，；導(dǎo)熱系數(shù)，；流體黏度，；二次蒸汽汽化熱；用璧溫公式進(jìn)行核算 其中，帶入值得，與假設(shè)值符合較好，假設(shè)正確?？倐鳠嵯禂?shù)： =2457（W/m²）1200（W/m²） 計(jì)算數(shù)據(jù)大于所設(shè)數(shù)據(jù) 所以假設(shè)的四效傳熱系數(shù)是合理的。3.4.5各效數(shù)據(jù)計(jì)算各效產(chǎn)鹽量則kg/h kg/h kg/h kg/h各效進(jìn)鹵量 kg/h kg/h kg/h kg/h各效母液量 kg/h kg

40、/h kg/hkg/h各效冷凝水閃發(fā)量效：效：效：下表為各效的計(jì)算數(shù)據(jù)總表：表3.3生產(chǎn)操作和數(shù)據(jù)表項(xiàng)目、數(shù)據(jù)、效別單位效 效效效加熱蒸汽蒸汽絕壓MPa0.4250.2160.1010.038加熱蒸汽蒸汽溫度145.8122.8100.074.6加熱蒸汽蒸汽熱焓Kj/kg2741.252710.02675.72634.0加熱蒸汽蒸汽潛熱Kj/kg2126.92194.82256.62321.5蒸發(fā)室蒸汽絕壓MPa0.21250.1060.0370.012蒸發(fā)室蒸汽溫度123.8101.075.649.4蒸發(fā)室蒸汽熱焓Kj/kg2711.62677.82675.82634.0蒸發(fā)室蒸汽潛熱Kj/

41、kg2191.82253.12256.42321.5 沸點(diǎn)上升8.17.06.15.1 各效沸點(diǎn)134.2110.786.058.8 溫度損失2.32.74.34.3 有效溫度12.212.814.915.9 熱損失%5432 蒸發(fā)水量Kg/h47565.839729.137840.137911.8 傳熱系數(shù)W/*2150175014001200 傳熱量Kw34394.529419.126951.525579.9 計(jì)算面積1308.21311.31287.31343.6 實(shí)選面積1312.61312.61312.61312.63.5熱量與能量衡算總表表3.4物料衡算總表入蒸發(fā)系統(tǒng)（kg/h）出

42、蒸發(fā)系統(tǒng)（kg/h）一效進(jìn)鹵量65165.2產(chǎn)鹽量15696.7母液量1921.9蒸發(fā)水量47565.8合計(jì)65165.2合計(jì)65184.2二效進(jìn)鹵量54429.0產(chǎn)鹽量13110.6母液量1605.0蒸發(fā)水量39792.2合計(jì)54429.0合計(jì)54444.9三效進(jìn)鹵量51841.0產(chǎn)鹽量12487.2母液量1528.7蒸發(fā)水量37810.4合計(jì)51939.3合計(jì)51856.1四效進(jìn)鹵量51939.3產(chǎn)鹽量12510.9母液量1531.6蒸發(fā)水量37911.9合計(jì)51841.0合計(jì)51954.4表3.6熱量衡算總表入蒸發(fā)系統(tǒng)（kJ/h）出蒸發(fā)系統(tǒng)（kJ/h）一效178532247.717853

43、2247.7二效120865070.2121412612.7三效100786057.599980902.8四效94780141.993970066.9總計(jì)494963517.3494995830.1四川理工設(shè)計(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 設(shè)備的計(jì)算與選型4.設(shè)備的計(jì)算與選型4.1蒸發(fā)器型號(hào)本設(shè)計(jì)采用普遍使用的外加熱強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器，此蒸發(fā)器主要由加熱室、蒸發(fā)室和循環(huán)泵三部分組成，具有生產(chǎn)能力大，循環(huán)速度高，傳熱效果好，檢修方便等特點(diǎn)。4.2加熱室的設(shè)計(jì)4.2.1加熱室尺寸加熱管用銅鎳合金管，每根管加熱面積為：橫截面積：各效總加熱面積，需加熱管根數(shù)：（根）。加熱管總截面積：(m²）實(shí)際加熱面積：(m&

44、#178;）。加熱室外殼直徑D的確定：加熱管用正三角形，取間距，則。式中：最外層管心至殼體內(nèi)壁距離，取。圓整為2900mm4.2.2上循環(huán)管上循環(huán)管高 取管內(nèi)料液流速。則每小時(shí)流量：料液比熱密度；傳熱量按效計(jì)算。液溫升高數(shù)為 效蒸發(fā)溫度123.76，壓力0.212MPa，而123.76+1.93=125.69，對(duì)應(yīng)壓力0.238 MPa，故需液壓高度 考慮液面波動(dòng)取H=3.0m，減去上循環(huán)管出口控制液高1.0m，則上循環(huán)管高h(yuǎn)=2.0（m）。上循環(huán)管直徑 取橫截面積與熱管總截面積比1.2。則圓整為1700mm，選用管道，查化工設(shè)備基礎(chǔ)選用平焊法蘭如下表4.1循環(huán)管的法蘭Dg管子 法蘭（毫米）

45、螺拴dHSDD1D2fbd重量Kg數(shù)量直徑KH180017001221602115207616862721.860M24182854.2.3下循環(huán)管下循環(huán)管直徑取管橫截面積與熱管總截面積比1.5，則 圓整為1700mm，選用管道，查化工設(shè)備基礎(chǔ)選用平焊法蘭如下表4.2循環(huán)管的法蘭Dg管子 法蘭（毫米） 螺拴dHSDD1D2fbd重量Kg數(shù)量直徑KH180017001221602115207616862721.860M2418285圖4.13.折流擋板在加熱室內(nèi)，采用圓缺形折流擋板，切去弓形高度為加熱室內(nèi)徑的25%，折流擋板的公稱直徑為705mm，厚度為12mm，兩相鄰擋板的距離去為：1000mm。4.3蒸發(fā)室的設(shè)計(jì)4.3.1蒸發(fā)器直徑D按各效蒸發(fā)器直徑一致的原則，以效條件計(jì)算，取蒸發(fā)室中蒸汽在斷面流速為u=4.5m/s。則：考慮馀量得圓整為3800mm式中G蒸發(fā)罐的蒸發(fā)量，。 R蒸發(fā)室容積蒸發(fā)強(qiáng)度，取1.3。 r二次蒸汽的比容，。4.3.2.高度H計(jì)算（1）蒸發(fā)空間高度 因蒸發(fā)空間高不能低于3到4m 取=4m（2）上下循環(huán)管間距 設(shè)循環(huán)管泵流量為，為減少溫差損失，料液在罐內(nèi)停留時(shí)間為10秒，則：（3）上循環(huán)管至液面高為避免加熱室內(nèi)料液沸