【正文】 脫除雜質(zhì)，獲得純凈的溶劑或半成品，如海水淡化。進行蒸發(fā)操作的設備叫做蒸發(fā)器。 蒸發(fā)器內(nèi)要有足夠的加熱面積，使溶液受熱沸騰。溶液在蒸發(fā)器內(nèi)因各處密度的差異而形成某種循環(huán)流動，被濃縮到規(guī)定濃度后排出蒸發(fā)器外。蒸發(fā)器內(nèi)備有足夠的分離空間，以除去汽化的蒸汽夾帶的霧沫和液滴，或裝有適當形式的除沫器以除去液沫，排出的蒸汽如不再 利用，應將其在冷凝器中加以冷凝。 蒸發(fā)過程中經(jīng)常采用飽和蒸汽間壁加熱的方法，通常把作熱源用的蒸汽稱做一次蒸汽，從溶液蒸發(fā)出來的蒸汽叫做二次蒸汽。 [13] 蒸發(fā)操作的分類 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 8 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： ① 在低壓下操作，溶液沸點較低，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。 蒸發(fā)操作的特點 從上述對蒸發(fā)過程的簡單介 紹可知，常見的蒸發(fā)時間壁兩側(cè)分別為蒸氣冷凝和液體沸騰的傳熱過程，蒸發(fā)器也就是一種換熱器。但和一般的傳熱過程相比，蒸發(fā)操作又有如下特點 : ① 沸點升高 蒸發(fā)的溶液中含有不揮發(fā)性的溶質(zhì)，在港臺壓力下溶液的蒸氣壓較同溫度下純?nèi)軇┑恼魵鈮旱?，使溶液的沸點高于純?nèi)芤旱姆悬c，這種現(xiàn)象稱為溶液沸點的升高。在加熱蒸氣溫度一定的情況下，蒸發(fā)溶液時的傳熱溫差必定小于加熱唇溶劑的純熱溫差，而且溶液的濃度越高，這種影響也越顯著。 ② 物料的工藝特性 蒸發(fā)的溶液本身具有某些特性，例如有些物料在濃縮時可能析出晶體，或易于結(jié)垢；有些則 具有較大的黏度或較強的腐蝕性等。如何根據(jù)物料的特性和工藝要求，選擇適宜的蒸發(fā)流程和設備是蒸發(fā)操作彼此必須要考慮的問題。 ③ 節(jié)約能源 蒸發(fā)時汽化的溶劑量較大，需要消耗較大的加熱蒸氣。如何充分利用熱量，提高加熱蒸氣的利用率是蒸發(fā)操作要考慮的另一個問題。 9 第 5 章 蒸發(fā)系統(tǒng)物料衡算 計算依據(jù) ① 規(guī)模： 20 萬噸 /年。 ② 年操作時間： 8000 小時，三班連續(xù)生產(chǎn)。 ③ 理論產(chǎn)量： 20 萬噸 /年 = 22831 kg/h 圖 511 流程簡圖 工藝技術(shù)指標 本設計工藝參數(shù)如下： [10]大連理工化工原理教研室《化工原理課程設計》 ① 閃 蒸 槽： 操作壓力： Mp 操作溫度： 95 ~ 100 ℃ ② 一段蒸發(fā)： 操作壓力： Mp 出口尿液濃度 96 ％ 操作溫度： 95 ~ 100 ℃ ③ 二段蒸發(fā)： 操作壓力： Mp 出口尿液濃度 ％ 操作溫度： 140 ℃ 閃蒸槽 一段蒸發(fā)器 二段蒸發(fā)器 造粒塔 產(chǎn)品 氣體 氣體 氣體 10 ① 以 22831kg/h 尿素生產(chǎn)為計算基準。 ② 進入物料。 尿素 ： kg/t km/t ％ CO2 ： kg/t km/t ％ H2O ： kg/t km/t ％ NH3 ： kg/t km/t ％ 縮二脲 ： 24 kg/t km/t ％ 總計 ： kg/t 100 ％ ③ 進料表 表 22831 kg/h 物料進料表（基準： 22831kg/h 尿素生產(chǎn)） 物料 分子量 kg/h km/h 質(zhì)量百分數(shù)％ 尿素 60 23964 CO2 44 H2O 18 NH3 17 縮二脲 103 總計 100 一段蒸發(fā)系統(tǒng)計算 操作條件 ① 操作壓力： 閃 蒸 槽： kg/cm2 一段蒸發(fā)： kg/cm2 ② 在一，二段分解系統(tǒng)總的氨基甲酸銨的分解率： ％ ③ 在 一，二段分解系統(tǒng)及閃蒸槽總的氨基甲酸銨的分解率： ％ ④ 在一，二段分解系統(tǒng)總的過量氨蒸出率： ％ ⑤ 在一，二段分解系統(tǒng)及閃蒸槽總的過量氨蒸出率： ％ 11 ⑥ 出閃蒸槽尿液濃度 76％（重）。 ⑦ 出一段蒸發(fā)器尿液濃度： 96％（重）。 ⑧ 尿液中所含的游離 NH3及 CO2通過一段蒸發(fā)后全部氣化到蒸汽中。 ⑨ 未轉(zhuǎn)化成尿素的 CO2均以氨基甲酸銨形式出塔。 計算 閃蒸槽的物料衡算 轉(zhuǎn)化成尿素的均以 CO2量為 km/t t/h = km/h ① 閃蒸槽出口氣體中的 CO2 未轉(zhuǎn)化量 蒸出率 = （ － ） = km/h ② 閃蒸槽出口氣體中的 NH3 ： = km/h ： 全部過量氨： ( ＋ ＋ ) km/t t/h = km/h 蒸出得： 過量 蒸出率 = （ － ） = km/h 總計： + = km/h ③ 閃蒸槽出口溶液組成。 a. 溶液中的 CO2 進 – 出 = 2 – = km/h b. 溶液中的 NH3 進 – 出 = – = km/h 12 c. 溶液中的尿素： km/h d. 溶液中的縮二脲： km/h e. 溶液中的水：（ 濃度 76 ％ ） 23964 24 ％ 247。 76 ％ = kg/h 等于 每小時 ④ 閃蒸槽出口氣體中的水： 進 – 出 = – = km/h ⑤ 閃蒸槽物料平衡表 表 閃蒸槽物料平衡表（基準： 22831kg/h 尿素生產(chǎn)） 收入 kg/h 支出 kg/h 分解塔來溶液 氣體 CO2 CO2 NH3 256 NH3 H2O 8200 H2O 20xx 尿素 22356 溶液 28674 縮二脲 150 CO2 NH3 H2O 尿素 20300 縮二脲 151 總計 一段蒸發(fā)器物料衡算： ① 一段蒸發(fā)器內(nèi)生成縮二尿反應的計算： 由一段蒸發(fā)器內(nèi)生成縮二尿量由物料平衡條件知： 1 kg/t = kg/h 或 km/h 13 2 2 2 2 3( NH ) C O NH C ON HCON H + N H 2 60 103 17 x 25 y???? 由上方程可得： 消耗尿素 ： x = 2 60 247。 103 = kg/h 放出 NH3 ： y = 17 247。 103 = ② 一段蒸發(fā)器內(nèi)尿素水解量由物料衡算條件知： kg/h = kg/h 由方程解之得 ： H2O消耗 ： x = 18 247。 60 = kg/h 生成 CO2 ： y = 44 247。 60 = kg/h 生成 NH3 ： z = 2 17 247。 60 = kg/h ③ 一段蒸發(fā)器蒸汽組成： 蒸發(fā)蒸汽由夾帶的尿素在冷凝后進入尾氣吸收塔并在解吸塔廢液中排出，根據(jù)物料平衡條件知該部分物料量如下： 尿素： kg/t t/h = kg/h 蒸發(fā)蒸汽中的 CO2為 ： 進入量 + 生成量 = + 或 kg/h 蒸發(fā)蒸汽中的 NH3為 ： 進入量 + 生成量 = + + = ++ = km/h=246kg/h ④ 一段蒸發(fā)后尿液組成： 14 尿液中的尿素：進入量 － 反應量 － 出量 = 22356 － － － = 尿液中的縮二尿： 進入量 ＋ 生成量 = 151 ＋ = kg/h 或 km/h 尿液中的 H2O：濃度為 96 ％： 4 247。 96 = kg/h ⑤ 一段蒸發(fā)器蒸發(fā)蒸汽中的 H2O為：進入量 － 反應量 － 出量 = － － = kg/h 表 一段蒸發(fā)器物料平衡表（ 基準： 22831kg/h 尿素生產(chǎn)） 收入項目 kg/h 支出項目 kg/h 閃蒸槽出口尿液