氧化铝教案.doc
- 文档编号:2275217
- 上传时间:2022-10-28
- 格式:DOC
- 页数:33
- 大小:130.50KB
氧化铝教案.doc
《氧化铝教案.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《氧化铝教案.doc(33页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
第十二章母液蒸发
教学目的:
1、掌握母液蒸发在氧化铝生产中的重要作用。
2、掌握蒸发作业的基本原理。
3、了解蒸发系统及蒸发作业流程的特点。
4、了解加热式自然循环蒸发器的构造。
5、掌握外加式自然循环蒸发器的作业流程。
6、知道各种技术条件是如何控制的。
7、了解结晶分离系统。
教学重点:
原理及流程
教学难点:
工艺条件的控制
教学方式:
讲解、提问、练习、作业等结合
课时安排:
2课时
教学过程:
复习引入:
第一节概述
一、母液蒸发在氧化铝生产中的重要作用
在氧化铝生产中,蒸发是用来保持水量平衡,使母液蒸发到符合
生产要求的浓度和排除生产过程中积累的杂质的很重要的一个生产
工序。
氧化铝生产中,水在若干生产阶段进入流程。
举例:
以烧结法厂
为例介绍并讲解。
通过分析得出:
拜耳法生产氧化铝每吨氧化铝需要
蒸发的水量更多。
设问:
为什么必须要母液蒸浓到符合生产要求的浓度?
碳分母液分直接作调整液外,其余部分均蒸浓后返回配料。
在烧
结法生产过程中,生料浆的水分过大,将影响熟料窑的操作,并使熟
料窑产能下降。
在拜耳法生产中提高循环母液苛性碱尝试,可以提高
母液的循环效率。
因此,蒸发过程必须将母液蒸浓到符合生产要求的
浓度。
设问:
母液蒸发还有哪些作用呢?
由于原、燃料中的杂质进入铝酸钠溶液,有些杂质并在生产中循
环积累。
如:
碳酸钠、硫酸钠及部分有机物等。
它们对生产的危害很
大。
对于它们的排除可以通过蒸发,利用碱浓度提高,碳酸钠、硫酸
钠溶解度降低这一特性,从而使它们结晶析出。
随着钠盐的析出,有
机物也跟着被排除。
结晶析出的碳酸钠,对拜耳法来说,经苛化处理后则可以变成苛
性碱返回配料,而联合法无须苛化便直接送烧结法系统配料。
氧化铝生产中的蒸发,都是间接加热。
加热蒸汽的凝结水是单独
排除的,可作锅炉或洗涤等用水。
因此,蒸发作业在氧化铝生产中还起到软化水站的作用。
设问:
蒸发过程的能量消耗如何?
蒸发过程消耗大量的热能,约占拜耳法蒸汽总消耗量的30—50%,
占混联法总能耗的26%左右。
这方面的蒸汽消耗、操作费用和投资费
用在氧化铝成本上也占有相当重的比例。
所以适当选择蒸发器及工艺
流程来降低热耗是蒸发工序的关键。
二、蒸发的基本原理
蒸发是靠把溶液加热,使溶液中的水分部分汽化,而使溶液浓缩
也即是使溶液的浓度升高的过程。
蒸发操作可分为沸腾蒸发和自然蒸发两种,由于沸腾蒸发的速率
远远超过自然蒸发的速率,工业上的蒸发大多采用沸腾蒸发。
为使溶液沸腾而溶剂不断汽化,就必须不断向蒸发器输入热能,
并随时排除汽化出来的溶剂蒸汽。
母液的蒸发,就是利用蒸汽把母液间接加热至沸腾使水激烈汽
化,同时将生成的水蒸汽连续地抽至冷凝器中冷却成水加以排除。
溶液的沸点和其表面的压力有关,对一定浓度的溶液来说压力降低溶
液的沸点显著下降。
为了增大加热蒸汽和溶液沸点之间的温度,以提
高蒸发能力或减少蒸汽耗量,工业上常采用抽真空的办法来进行蒸发
作业,就叫做真空蒸发。
加热溶液用的新蒸汽叫做一次蒸汽。
溶液沸腾激化所产生的蒸汽叫做二次蒸汽。
根据二次蒸汽是否被利用,蒸发
又有单效与多效蒸发之分。
多效蒸发时由于二次蒸汽得到重复利用,
可以节约新蒸汽,并且冷凝器的冷却水消耗量也将成比例下降。
三、蒸发系统及蒸发作业流程的特点
蒸发系统:
我国氧化铝厂母液的蒸发一般采用的是蒸发器多效蒸
发系统。
国外多采用升膜式蒸发器,目前又趋于降膜式蒸发器。
蒸发
母液的另一种近代蒸发系统是多级闪急蒸发,这种系统所根据的原理
和铝土矿高压溶出的逆流式热回收以及和铝酸钠溶液的自蒸发冷却
相同。
介绍课本12-1闪急蒸发式蒸发器组流程。
我国氧化铝厂现采用外加热式自然循环蒸发器蒸发种分母液。
而
碳分母液则用标准式蒸发器,一般都是采用三效真空蒸发系统。
也准
备采用外热式强制循环蒸发器三效蒸发器组与三级闪急蒸发相结合
的新系统。
2、蒸发作业的特点:
根据蒸发器中蒸汽和溶液的流向不同,可分为顺流、逆流和错流
三种不同的作业流程。
有如下的特点:
(1)顺流流程:
即加热蒸汽和待蒸发母液的流动方向一致。
优点:
过热的母液在蒸发器里自蒸发,强化了沸腾的热交换,加热蒸汽比逆流流程少。
顺流作业由于后一效蒸发室内的压力较前一效的低,故可
借助于压力差来完成各效溶液的输送,不需要用泵,可节省动力费用。
(2)逆流流程:
即加热蒸汽和待蒸发母液的流动方向相反。
优点:
溶液温度随温度升高而升高,这就保证了较高的传热强度。
溶液中氧
化铝和苛性碱浓度的增加,提高了二氧化硅的溶解度,而温度升高,
则降低二氧化硅溶解度。
故可消除前几效的含水铝硅酸钠结垢。
第二节种分母液的蒸发
种分母液的溶剂是水,溶质含有氧化铝、苛性钠以及杂质碳酸钠、
硫酸钠、氧化硅、有机物等。
我国氧铝厂,种分母液的蒸发多采用外
加热自然循环蒸发器,三效真空蒸发系统。
其杂质结晶采用沉降槽和
过滤机串联作业进行分离。
一、外加热式自然循环蒸发器的构造
如课本图12-3所示。
1、加热室
是蒸发器的主要组成部分,它是由若干条钢管组成,加热面积为
1100平方米。
由于加热管较长,溶液便可获得较大的循环速度。
加热室的上、下封头均设置有导流板,起着导流的作用,其目的
是减少溶液的阻力损失,有利于循环速度的提高。
加热室有四个蒸汽
进口,凝结水排出口和不凝性气体排出口等。
蒸汽进口一般均采用切线方向进汽,这样可以减少阻力损失,同时使蒸汽分布均匀,有利于
提高传热效率。
加热室是完成热交换的场所,用来加热的蒸汽能通过加热管传给
管内的溶液。
加热蒸汽自身放出潜热冷凝成水,而溶液便得到热能而汽化蒸
发,完成整个热交换过程。
2、沸腾室
是由钢板焊制而成的圆筒。
溶液在沸腾室内沸腾而蒸发。
顶部,
二次蒸汽出口处设有雾沫分离器。
作用是使二次蒸汽在排出之前将含
碱液滴加以回收。
沸腾室的器壁上,装有窥视目镜,便于操作人员观察室内的液面
和沸腾情况。
3、循环管
为了使溶液在蒸发器内进行多次循环,在沸腾室的下部与加热室
下部之间设有循环管。
溶液由循环管加入,经加热室加热后从连通管
进入沸腾室蒸发。
除部分溶液出料外,绝大多数溶液从此管返回加热
室,再次循环。
这样就构成了外加热式自然循环蒸发器的溶液循环路
线:
溶液从循环管加入到加热室,到连通管,到沸腾室,然后到循环
管。
二、外加热式自然循环蒸发器的作业流程
流程图如课本图12-4,种分来料进原液槽,用原液泵送到1号、
2号预热器,经预热后的溶液进入Ⅱ效蒸发器,从Ⅱ效出料自压至Ⅲ
效蒸发,由Ⅲ效出料的中间液用中间泵送到3号、4号预热器提温后
进入Ⅰ效蒸发器进行浓缩。
由Ⅰ效出料至自蒸发器进行自蒸发,然后
从自蒸发器自压至沉降槽,经一定时间后到Ⅲ→Ⅰ→Ⅱ流程。
三、技术条件的控制
1、技术条件及产品质量指标
(1)新蒸汽使用压力不大于5公斤/厘米2.
(2)末效真空不低于600毫米汞柱。
(3)一、二效液面控制在第一目镜的一半处,沸腾液而不得超过第
三目镜,三效看到循环液面即可。
(4)循环上水温度:
冬季不高于28度,夏季不高于35度,下水温
度不高于60度。
(5)新蒸汽的凝结水含碱量不大于0.01克/升,二次蒸汽凝结水含
碱量不大于0.03克/升.
(6)水冷器循环上、下水含碱差不大于0.05克/升.
(7)蒸发母液苛性碱浓度稳定在280-300克/升.以上种分母液蒸发
的技术条件,不同的氧化铝厂控制的指标不完全相同。
2、技术条件的控制
(1)使用汽压的控制
在蒸发过程中,新蒸汽的加入是蒸发作业的基本条件之一,使用
汽压越高,有效温度越磊,蒸发效率越高。
在使用汽压和水冷器一定
真空度下,蒸发器组的总温差是一定的。
使用汽压不能无限制地提高。
使用汽压与蒸汽在加热室中的传热速度有关,传热速度的快慢取决于
蒸汽与溶液间的温差和加热管之结垢。
当溶液的浓度控制在一定值
时,汽室压力便不再升高。
但随着过程的不断进行,演播室压力又逐
渐地启动上升到某一规定值时,这就是说明加热管内的结垢已达到了
严重的程度,此时便应停车洗罐。
(2)真空的调节
在多效真空蒸发过程中,系统中保持一定的真空,作用在于降低
溶液的沸点,以保持一定的有效温差,并使二次蒸汽能充分地利用和
顺利地排除。
真空度突然降低的主要有:
真空泵不正常或是突然跳闸。
水冷器
的循环上水不足或是突然停水。
使用汽压突然升高,或机组出现漏真
空的地方。
凝结水泵出问题,汽室积水过多等。
当发现真空突然降低
时,操作者务必找出原因,及时处理,使真空稳定,保证蒸发作业的
顺利进行。
(3)液面的控制
一般控制在第一目镜的一半处。
保持操作液面是蒸发器组正常运
转的标志。
液面的控制,可用进、出料量来调节。
当调节某一效液面
时,应注意其它各效液面的变化。
(4)浓度的控制
在实际操作中,一般可通过调节使用汽压和调整进、出料量来控
制出料浓度。
(5)水冷器温度的控制
在操作中,通常是调节上水的水量和上水水温来控制水冷器的出
口水温。
(6)凝结水及不凝性气体的排除
从上述的各控制可看出,稳定各技术条件的操作是特别重要的,
是正常作业的根本保证。
在操作时要做到五稳定,即汽压、真空、液
面、浓度和出口水温,是蒸发器组操作的关键。
四、结晶分离系统
种分母液在蒸发过程中结晶析出的碳酸钠和硫酸钠以及附着在
结晶表面上的有机物,需从蒸发母液中分离出来。
得到合格的种分母
液。
分离过程多采用沉降槽和过滤机串联作业。
过滤分离越彻底越好。
课堂小结课后作业
第三节碳分母液的蒸发
教学目的:
1、了解标准蒸发器的构造。
2、掌握蒸发器的作业流程和技术条件。
3、了解蒸发器结垢原因及影响。
4、知道蒸发器结垢是如何清除的。
5、了解一水碳酸钠的苛化原理及影响因素。
6、知道一水碳酸钠苛化生产工艺流程及条件。
教学重点:
2、4
教学难点:
5
教学方式:
讲解、提问、练习、作业等结合
课时安排:
2课时
教学过程:
复习引入
我国烧结法氧化铝厂,目前采用标准蒸发器三效真空蒸发系统进
行碳分母液的蒸发。
一、标准蒸发器的构造
又叫做中央循环管式蒸发器,有带搅拌和自然循环的两种。
带搅
拌的标准蒸发器如课本图12-5所示。
标准蒸发器由加热室、沸腾室、雾沫分离器以及搅拌装置所组成。
由于标准蒸发器加热管短,单靠自然循环速度太慢。
另一方面蒸
发的物料是碳分母液,所含的碳酸钠结晶较多,容易堵塞出料口,加
此,搅拌的作用,不仅可以强制溶液的循环,提高蒸发效率,而且可
以防止出料口堵塞,有利于蒸发作业的顺利进行。
二、标准蒸发器的作业流程和技术条件
1、作业流程
标准蒸发器三效顺流作业的流程如图12-6所示。
在生产上采用
顺流Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ、错流Ⅲ→Ⅰ→Ⅱ和Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅰ三种流程轮换
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 氧化铝 教案
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)