无水硫酸钠多效蒸发工艺计算.docx
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无水硫酸钠多效蒸发工艺计算
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无
机
盐
工
业
无水硫酸钠多效蒸发工艺计算
刘丕训 穗 冯佩言 ■
以硫酸铀多效蒸发为倒,列出工艺计算的主要过程和结果,对提高生产能力有益
一
、
前售
e情硝藏避鼍强度为5 C?
平栽加辑-?
0
教科书中常常以顺流或逆流为例做多效
蒸发的工艺计算,而实际生产中实测数据与
设l
1.符号l
D——生燕^量(叠斤)
S--精硝藏总量(叠斤)
典型计算有不小距离 为了使工艺计算准确
地指导工艺、设备设计和生产管理,推荐一
S?
S,S,Sl 2?
r一进各教{硝 量(l|莹斤) W——盛燕发球置C盛斤) WI,W:
.W W?
a,——各教燕寰术t C叠斤) D1.I.i.3——各教挣鼍水量( W W W 盛斤)
M——离心母椎(莹斤) A——增橱后孟{总量(公斤)字攘
个多效蒸发工艺计算的实饲。
该方法的特征
是根据拟定的工艺流程,除确实已知的参数 外,均设为未知数,通过各工序物料热量平
衡原理,列出对应数目的方程式。
通过解联 立方程式可以比较准确地算出所需要的工艺 数据,从而避免了为简化工艺计算假设许多 工艺条件,使计算结果与实际差距较大的弊
端。
A1A2A3A?
. ..——各效增稠后蓉浮掖量(斤)公
B--离心后湿硝量(叠斤)
2.离心母液温度等于末效沸点,其余 热量作为分离过程热损耗。
3.蒸发热损失前两效分别撩各教加热 蒸汽热量2计算,后两效分别按. 1%计。
查得数据:
该方法简单明了容易掌握,把工艺计算 变成了一个解联立方程的过程。
若有条件将
一
组联立方程输入计算机则可以很快算出各
种给定条件下的结果。
这对优化工艺设计和 指导改进生产是十分有利的。
下面以硫酸钠 多效蒸发为例,列出工艺计算的主要过程和
结果。
1.无水硫酸钠2'5 ̄C热容量为3.5 O4卡/
克分子?
℃
(15)1=0
’
2aS..N O结晶热为1.千卡/斤 12公
=,计算基准 1.按10公斤10N8S 000% O‘(以重 2
量%计,以下同)为计算基准
在以上相屙条件下分别计算了四效 三 效及双效蒸发的蒸发量,蒸 赣和传热面
积等主要工艺参数,并作技术经济对比。
现 仅列出四效具体计算。
三、四效薰发工艺计算
2.热量平衡以0℃为计算基准 给定条件t
1产量:
I万吨/.罕 2滞礤藏中N‘¥a=2 . O 83怼硝古水e. 4离心母注古NlS4=3 .|O %55增稠后蠹浮藏奇N‘S ?
7 :
|O?
0(宴蔼) (实蔼) (麦蔼) (控矗)
工艺流程图如图l (蒸发量的计算 一)
10公斤产品硫酸钠需蒸发水分和清硝 00
液需用量计算如表1。
6-首城加热燕 压力:
● /mzk,  ̄r.幕教=欢藏^压力:
2E/m’ t,c
(蠢压) (蕾压)
(总有效温度整的诗舞 二)
1.总温度差(见表2)
.
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笫5期
先
机
盐
工
业
图1四效蒸发器I艺流福圈
1,2,8-4——丹别为l~‘散蒸发器5,8,7.8——分剐为1~I散增稠器
袁1
名 称
L
2.各效温度损失(表3)见
代
’
号
替
式
计算塘幂 (替斤)
37.35I4
说嚼:
1){审升高备敢相差 太,均取舟8‘ 溶|i点C。
清
硝
藏
S
x ̄/?
Baoo2
‘)擞蒸汽管路损失蔑蔫量宣用蒜祖度损失每散取 2二
2‘ C。
舟育后置硝
薰盎木分
B
W
I ̄/?
4ooo9
S- B
16- 938
‘静压强射起的沸点开高计算值此椿藏在加膏宣的8)}l 韫升(睁过热度)大(别是兰,四散太的褪参).实 舞特际生产中静藏盈度布可能选蓟曲●压强计葬曲棒点,所以
裹2
名 荐 矗对压力 温 度 茸蔓度差
授聪过热度目趋舳墨度捐吏计算■可,I理墒宴荫加热主上
下花板■誉一麓不超过4’C.蘸一度抿失取其平均事为
2’ C。
首散加热燕^ 4kf ̄ g/m 柬散=擞蒸汽 o2g,m .kft
l29C4.’ 5.‘ 9C
3.总有效温度差
8.’ 32C=厶t 2C一2’=8.‘6C=52C .‘
袁3
项 目 每散损完
l
()效沸点估算 三各各效按等温度差分配计算过程l结果如 及表4(包括有关热力学羲据) 。
四散共揖先
藩蒗靠点升高
=擞蒜汽管蘑捐失 落}热度损失 瞳过总温度损失 I
8‘ C
2’ C2‘ C
I’ 2C
8’ C8‘ C2’6C
()硝液、母液及增搿后悬浮液比热 四清计算 可认为溶液的比热和所含溶质的浓度呈
加成关系。
C=C’(1一X
C一蒋藏的比热 C?
藩捆的比热 一
+Cd 0
‘— r一”
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机
盐
土
业
A=A-+A 4+A,+A?
=B+M
Of=OjM+n9B .A.5.‘
19燕 90
(9) (1 O)
表4
由各效热平衡列出:
Ds,xSwI等 w .r 85lI+9 ̄ =-D01
.
+04tAf.5l
(1 1)
。
BIⅢ5wI昔×1{.wfgi 喝zt+I2 I.w
+04tA{?
5t (1 2)
9285|WI+×1wwr×0= 普I2{】 s.
+o4tA .53(1 3)
。
9tt+07×5s+07 .=- 百8?
9 ̄I 8Ⅱl?
2七MwIJ5l2
×1?
W?
.tA?
12+Ⅱ ?
Cr一瓣质的出热 X。
溶质的独虞(重量百分出)一 C?
tl千卡,斤‘甚C (1 4)
式中:
,r,¨r为备教加热蠢 潜热 l |
I,I,h,I为备教=欢蠢汽热婚。
1I?
以上十四个方程式职立求解计算结果汇
总于表5。
表5
生产奠力
C
笋=J4十吁C一01f,‘ 4 2
千卡/斤?
C甚’
故:
C清=(1—02.8)xl+D24×02 07 ?
14 8o?
B
NiS计 1万吨, 5万吨, 20‘年‘年’
10盐斤 00
C母=(1—03 5)×l+Ⅱ24o?
14×D3=0?
5?
5 2 J
f ,替 ?
C
Ct=(1—0i)×l+024x07=04 .?
】4 ?
?
5
D
疆 ^ 吨时 时/ 小
’
千 /替 ?
C‘
151 .1
55
(蒸汽消耗量计算 五)已知量}SW,B,
未知量t D,Wl,W2W3Ⅵ,,
,,,S2S,S,A1A”A3A?
M ,3‘
.
Wi Wt WI 66B 3.1
120,0 1D1 ?
9091.1 E5g 4.3085.7
605?
‘ 603?
9 ‘56?
5 43T?
6
S,l
W-
M
A
704 2.8
II7.6
2.e B口
58 ?
4
I354?
共有十四个未知数,按工艺流程图列出 十四个物料及热量平衡方程式,由各效物料
平衡列出下式。
Si=WJ+^J S=W2+A 22 S3 tW, +A3 S-=W +A 一M 4(1) (2) (8) (毒)
Aj Al
557 0.6
0B6.O .0日9.7
‘0 . 33‘ ?
0
A|
A-
067?
0
O.7钉
30 ?
4
3?
8B
S1
S2
l5. 274
2.I 02
168.9
1?
B 0 0
8?
4
S3 S?
g524. 8Ie 0?
2
l59?
1 D4l?
8
75 . D24 .2
由各效硫酸钠平衡列出:
0。
S 071.8l A JO2S.8l;07 AlJ0z¥.B3=O13 A o 025..M=074.8+0轴 A o(5) (e) () (8)
吨。
往:
雌年按S0生产日计葬。
l万吨,0暑年基模每小
时生产奠力为16.吨。
5万嚏,檀曩●毒时生产t出为日年
,
由分离工序物料平衡可列出;
()热面积计算 六传
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第5期
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盐
工
业
3 1
为制造方便,各效传热面积取等值,由 传热方程式Q=KFAt出;得
At△tl:
2:
At3:
△ =
.
’
四,多效蒸发技术经济比较
按照四效蒸发工艺计算方法,在尽可能 相同工艺条件下对三效、双效蒸发工艺进行 同样的计算,并与四效进行对比(见表7)。
计算基准为单位时间内无水硫酸钠的产量。
表7多效蒸发技术经济对比
Q1.Q .Q Q 3.
’ 。
’
按每小时生产一吨NaS O.计算各效Q 值,由经验数据取K值则可求出△t和传热面 积F,其过程和结果列于表6。
表6
项 目 单位 1效 2效 8效 4效
萎1 目I 四『I效藿项 单位}三双 效效
公斤,产品 聘吨汽,木 吨
l
0.目5 O. 73
各效加热 盛斤/时 日44 5. 666 595 小4?
7756 a.16.24燕汽量 加热燕汽 潜热 |强 503 513. 51 】. 5- 58825.
1/吨时 地木,汽 吨
皿l
2B 21 .5—6
23?
2 19?
8
O
K
千卡/小时 4l6 97740 13889368 0 a4I 3335
千卡/0 10 10 】0 米?
Ⅱ20310
小时
13 1?
5.571
10 D0
OK t
△t 。
C
3 3?
e1.21.27.4Ⅱ6 18D33 a43
】.7】2 】4 l5459 4. 3-453.
燕汽耗量
单台传热面积
吨t小时
来0
15 】8 .1.5 7
3.2】6 71 3.8
F(1窖 0 /J
小时)
米j
米 米0
2.2. 2.3232322?
3Z
313. 31 . 1 . 731 .
10自 簋持热面朝 .,/时 总传热面积比
米
】84 .44.850 92
.
1
1T3?
F1(i万吨, 年) F;(5万吨/ 年)
蔫曼强崖 叠斤永t 2o022 70 4.2米l小时I?
1568. 】561568. 】568. 8.
薹^耗量
1/吨时 单台恃热面荦 {
吨/,A时
米
J.5 57
I8. 15B
1.827
l73
以上仅列出十四个方程式解得十四个未
知数,若进一步探讨给定条件的变化规律, 可再设其它未知数,多列几个方程式求解。
比如各效沸点和二次蒸汽温度是按等温差分 配计算的,实际生产中不可能是等温差的,而 M 为求得准确沸点需要多列四个方程式。
再如
总持热面积
米
l247. 4
237
五、站论
通过实例计算,不仅看到了随着效数增 加,汽耗下降,传热面积增大和设备投资增 )等利弊,也对比了不同效数的有效温度 1Ⅱ差,蒸发器热经济性,蒸发强度等主要技术 经济参数。
还计算出各效的=次蒸汽量、完 成液量和给料量等中间参数。
尤其是扩大或 变更未知条件,对联立方程代入不同的给定 条件,计算出且组数据后,便可定量的描述 工艺过程的每个环节,准确地把握、指导和 改进工艺设备及操作。
这些计算,特别是在
各效完成液中主成份含量也不会是相等的, 通过列方程也可求得各效主成份含量,只是 方程多了,联解麻烦。
通过计算可以看到各 敖的沸点,二次蒸汽温度和完成渡中主成份
含量是受蒸发器特征(热面积、传热系数)传
和两个端点温度(由生蒸汽压力和末效真空 度来决定)控制的。
这是根据生产条件自动 调节、而不能任意指定。
为了简化计算需要 假定或取经验数据时更要明白其内在的制约 关系。
生产第一线,通过现有生产装置有针对性的
反复计算和多次实践,对提高生产能力是很
有实际益处的。
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以硫酸铀多效蒸发为倒,列出工艺计算的主要过程和结果,对提高生产能力有益
一
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e情硝藏避鼍强度为5 C?
平栽加辑-?
0
教科书中常常以顺流或逆流为例做多效
蒸发的工艺计算,而实际生产中实测数据与
设l
1.符号l
D——生燕^量(叠斤)
S--精硝藏总量(叠斤)
典型计算有不小距离 为了使工艺计算准确
地指导工艺、设备设计和生产管理,推荐一
S?
S,S,Sl 2?
r一进各教{硝 量(l|莹斤) W——盛燕发球置C盛斤) WI,W:
.W W?
a,——各教燕寰术t C叠斤) D1.I.i.3——各教挣鼍水量( W W W 盛斤)
M——离心母椎(莹斤) A——增橱后孟{总量(公斤)字攘
个多效蒸发工艺计算的实饲。
该方法的特征
是根据拟定的工艺流程,除确实已知的参数 外,均设为未知数,通过各工序物料热量平
衡原理,列出对应数目的方程式。
通过解联 立方程式可以比较准确地算出所需要的工艺 数据,从而避免了为简化工艺计算假设许多 工艺条件,使计算结果与实际差距较大的弊
端。
A1A2A3A?
. ..——各效增稠后蓉浮掖量(斤)公
B--离心后湿硝量(叠斤)
2.离心母液温度等于末效沸点,其余 热量作为分离过程热损耗。
3.蒸发热损失前两效分别撩各教加热 蒸汽热量2计算,后两效分别按. 1%计。
查得数据:
该方法简单明了容易掌握,把工艺计算 变成了一个解联立方程的过程。
若有条件将
一
组联立方程输入计算机则可以很快算出各
种给定条件下的结果。
这对优化工艺设计和 指导改进生产是十分有利的。
下面以硫酸钠 多效蒸发为例,列出工艺计算的主要过程和
结果。
1.无水硫酸钠2'5 ̄C热容量为3.5 O4卡/
克分子?
℃
(15)1=0
’
2aS..N O结晶热为1.千卡/斤 12公
=,计算基准 1.按10公斤10N8S 000% O‘(以重 2
量%计,以下同)为计算基准
在以上相屙条件下分别计算了四效 三 效及双效蒸发的蒸发量,蒸 赣和传热面
积等主要工艺参数,并作技术经济对比。
现 仅列出四效具体计算。
三、四效薰发工艺计算
2.热量平衡以0℃为计算基准 给定条件t
1产量:
I万吨/.罕 2滞礤藏中N‘¥a=2 . O 83怼硝古水e. 4离心母注古NlS4=3 .|O %55增稠后蠹浮藏奇N‘S ?
7 :
|O?
0(宴蔼) (实蔼) (麦蔼) (控矗)
工艺流程图如图l (蒸发量的计算 一)
10公斤产品硫酸钠需蒸发水分和清硝 00
液需用量计算如表1。
6-首城加热燕 压力:
● /mzk,  ̄r.幕教=欢藏^压力:
2E/m’ t,c
(蠢压) (蕾压)
(总有效温度整的诗舞 二)
1.总温度差(见表2)
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先
机
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工
业
图1四效蒸发器I艺流福圈
1,2,8-4——丹别为l~‘散蒸发器5,8,7.8——分剐为1~I散增稠器
袁1
名 称
L
2.各效温度损失(表3)见
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说嚼:
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