【正文】 Ⅰ效溶液沸點： t1=T0△ t1==156℃ Ⅰ 效二次蒸汽溫度： T1=t1△ 1＇ △ 1＇＇ ==℃ Ⅱ 效溶液沸點： t2=T11△ t2==℃ Ⅱ 效二次蒸汽溫度： T2=t2△ 2＇ △ 2＇＇ ==℃ Ⅲ 效溶液沸點： t3=T21△ t3==℃ 相應的二次蒸汽壓強查《化工原理》得 P1＇ = P2＇ = 由于第三效的二次蒸汽的壓力知為 ，溫度為 ℃ 誤差條件：︳ P1＇ P1 ︳ /P1Z1 , ︳ P2＇ P2 ︳ /P2Z1 , ︳ WL1W1 ︳ /W1Z2 , ︳WL2W2 ︳ /W2Z2 , ︳ WL3W3 ︳ /W3Z2 ,Z、分別為計算精度，可以是 ，也可以是 。 進入蒸發(fā)器熱量： 新鮮蒸汽帶入熱量： D0H0 料液帶進熱量： （ FCp0Cpw/X0Cpw） T0 洗滌水帶入熱量： WCpwT0 Cpo、 Cpw分別為料液、水的定壓比熱容， kJ/（ kg. ℃） Cpo、 Cpw查《化工工藝手冊》分別為 kJ/（ kg. ℃）、 kJ/（ kg. ℃） 出蒸發(fā)器的熱量： 二次蒸汽帶出熱量： Wl1H1 蒸汽冷凝水帶出熱量： D0CPW T0 出料液帶出熱量： （ FCp0/X0CpwWl1+W1ˊ） Cpwt1 根據(jù)熱量平衡，進入蒸發(fā)器的等于離開蒸發(fā)器的熱量，則有 D0H0+（ FCp0/X0Cpw+W1ˊ ） Cpw T0= Wl1H1 +（ FCp0/X0CpwWl1+W1ˊ ） Cpw T0+D0CPW T0 則 W1=D0（ H0CPWT0） /（ H1CPWt1） +（ FCp0/X0Cpw+W1ˊ ） Cpw（ T0t1） /（ H1CPWt1） 16 令： （ H0CPWT0） /（ H1CPWt1） = RD/R1 （ T0t1） /（ H1CPWt1） =（ T0t1） / R1=N1 同理： （ H1CPWt1） /（ H2CPWt2） = R1/R2 （ H2CPWt2） /（ H3CPWt3） = R2/R3 （ t1t2） / R2=N2 （ t2t3） / R3 =N3 考慮熱損失，溶液濃縮熱等都記入熱損失中，故取熱利用系數(shù)為 [3]η =～：取經(jīng)驗值為η 1= η 2=η 3=η = 一效蒸發(fā)水量為： Wl1=[D RD/R1 +（ FCp0/X0Cpw+W1ˊ） Cpw N1] η1 同理二、三效蒸發(fā)水量為： Wl2=[ Wl1R1/R2 +（ FCp0/X0CpwWl1+W2ˊ） Cpw N2] η2 Wl3=[ Wl2R2/R3 +（ FCp0/X0Cpw Wl1 Wl2+ W3ˊ） Cpw N3] η3 由于 RD/R1= R1/R2=R2/R3=沸點進料 N1=0 N2=（ ） /= N3=（ ） /= 將其數(shù)代入前面的式子得： Wl1= Wl2=[ Wl1R1/R2 +（ FCp0/X0Cpw+W1ˊ） Cpw N2] η 2 Wl3=[ Wl2R2/R3 +（ FCp0/X0Cpw Wl1 Wl2+ W3ˊ） Cpw N3] η 3 解之上述方程組的： D= Wl1= Wl2=Wl3= 總的有效溫差及其在各效的分配 （ 1）總有效溫差等于新鮮蒸汽與三效二次蒸汽的溫差與總的溫差損失之差，即 ∑△ t=T0TK∑△＇ ∑△＇＇ ∑△＇＇＇ = =℃ （ 2）各效傳熱量： 一效： Q1= = = 二效： Q2== = 三效： Q3== = （ 3）蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)取經(jīng)驗數(shù)據(jù) [2]： K1=1745W/（ m2K） K2=1163W/（ m2K） K3=930W/（ m2K） 由于 ∑△ t=Q1/K1A1+Q2/K2A2+Q3/K3A3 17 設三效的傳熱面積相等比其 A1=A2=A3 則 ∑△ t=（ Q1/K1+Q2/K2+Q3/K3） /A 解之得： △ t1=℃ △ t2=℃ △ t3=℃ （ 4）各效溶液的沸點及各效的二次蒸汽溫度。 （ 3）真空度 真空度是一項重要控制指標。 同樣，加熱蒸汽壓力也受到蒸發(fā)發(fā)過程不穩(wěn)定因素的影響而波動，如進料濃度大、溫度高，使生蒸汽壓力將由于耗熱量少而升高。為滿足工藝要求，本 設計采用三效順流蒸發(fā)流程。 生產(chǎn) 50%液堿，一般采用三效或四效逆流或錯流 流程， Swenson 和 Zaremba 是液堿蒸發(fā)的兩大類蒸發(fā)技術，它們各有特點 [3]。 電解堿液蒸發(fā)，由于起沸點升高較大，一般取 3— 4 效。 假設原料液在沸點下進入蒸發(fā)室，并忽略熱損失、各種溫度差損失，以及不同壓強下汽化潛熱的差別時，則理論上，在多效蒸發(fā)裝置中，每蒸發(fā) 1 公斤水需要 1/n 公斤的加熱蒸汽 [2]。刮板有固定式和轉子式兩種，前者與殼體內(nèi)壁的間隙為 ～ ，后者與器壁的間隙隨轉子的轉數(shù)而變。須注意的是，如果從料液中蒸發(fā)的水量不多，就難以達到上述要求的汽速，即升膜式蒸發(fā)器不適用于較濃溶液的蒸發(fā)它對粘度很大，易結晶或易結垢的物料也不適用。但它的明顯缺點是 能量消耗大，每平方米加熱面積約需 ～ 。加熱室中的溶液因受到沸騰室液柱附加的靜壓力的作用而并不在加熱管內(nèi)沸騰，直到上升至沸騰室內(nèi)當其所受壓力降低后才能開始沸騰，因而溶液的沸騰汽化由加熱室移到了沒有傳熱面的沸騰室，從而避免了結晶或污垢在加熱管內(nèi)的形成。加熱室懸掛在蒸發(fā)器殼體的下部，并且以加熱室外壁與蒸發(fā)器內(nèi)壁之間的環(huán)形孔道代替中央循環(huán)管。這種作用有利于蒸發(fā)器內(nèi)的傳熱效果的提高。若對產(chǎn)生的二次蒸汽不再利用，而是直接送往冷凝器被除去，為單效蒸發(fā)；若把在高壓下的蒸發(fā)器內(nèi)的二次蒸汽直接送往另一壓力較低的蒸發(fā)器中作 為加熱蒸汽，如此類推，把多個操作壓力大小不同，并按順序排列的蒸發(fā)器連接起來，可組成多效蒸發(fā)。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。 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。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。 最后繪制出帶控制點的工藝流程圖，見附圖。 關鍵字 ： 蒸發(fā)器，三效順流，燒堿蒸發(fā) 2 Abstract Diaphragm electrolysis was 11% of the lye, the use of threeeffect evaporation of the alkali concentration downstream 32% of the requirements. The design of the evaporation process by the total mass balance, the effective material balance, temperature loss calculations, heat balance, and multiple iterations required to achieve a certain degree of error is considered after the effective heat transfer area. The calculated results with the material and considering issues such as energy consumption and total cost of process improvement and optimization of a certain, then the main process on the size of the device calculated to meet the design requirements。 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。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)設備 蒸發(fā)設備的作用是使進入蒸發(fā)器的原料液被加熱，部分氣化，得到濃縮的完成液，同時需要排出二次蒸氣，并使之與所夾帶的液滴和霧沫相分離。本設計采用的是三效并流蒸發(fā)。 為了使溶液有良好的循環(huán)，中央循環(huán)管的截面積一般為其它加熱管總 5 截面積的 40～ 100%；加熱管高度一般為 1～ 2m；加熱管直徑在 25～ 75mm之間。溶液沿加熱管中央上升，而后循著懸筐式加熱室外壁與蒸發(fā)器內(nèi)壁間的環(huán)隙向下流動而構成循環(huán)。另外，這種蒸發(fā)器的循環(huán)管的截面積約為加熱管的總截面積的 2～ 3 倍 ，溶液循環(huán)速度可達 至 3 m/s 以上，故總傳熱系數(shù)亦較大。 （ 2）單程型蒸發(fā)器 特點：溶液以液膜的形式一次通過加熱室，不進行循環(huán)。 b. 降膜式蒸發(fā)器 ： 降膜式蒸發(fā)器和升膜式蒸發(fā)器的區(qū)別在于，料液是從蒸發(fā)器的頂部加入，在重力作用下沿管壁成膜狀下降，并在此過程中蒸發(fā)增濃，在其底部得到濃縮液。料液由蒸發(fā)器上部沿切線方向加入（亦有加至與刮板同軸的甩料盤上的）。但在實際蒸發(fā)內(nèi)由于存在上述因素，則多效蒸發(fā)時，便達不到上述的經(jīng)濟性。從基建投資、能耗以及維修等綜合比較，裝置規(guī)模在日產(chǎn)燒堿 450 噸以上時才采用四效 。 逆流加料流程的主要優(yōu)點是 ： 隨著溶液的濃度逐效提高，溶液的溫度也在不斷的提高，因此各效的粘度比較接近，各效的傳熱系數(shù)也大致相同。 三效順流流程 流程介紹 電解液 經(jīng)預熱后進入一效蒸發(fā)器，自然循環(huán)加熱蒸發(fā)，濃縮后的堿液靠壓差順次過料到下一效，由三效出料至濃堿液貯槽 ，然后再 進行 冷 卻澄清。反之，則降低。由于真空度的逐步提高，二次蒸汽飽和溫度的降低幅度變大，因此，提高真空度能增加總有效溫度差。 Ⅰ效溶液沸點： t1=T0△ t1==158℃ Ⅰ效二次蒸汽溫度： T1=t1△ 1＇ △ 1＇＇ ==℃ Ⅱ效溶液沸點： t2=T11△ t2==℃ Ⅱ效二次蒸汽溫度： T2=t2△ 2＇ △ 2＇＇ ==℃ Ⅲ效溶液沸點： t3=T21△ t3==℃ 相應的二次蒸汽壓強查《化工原理》得 P1＇ = P2＇ = 由于第三效的二次蒸汽的壓力知為 ，溫度為 ℃ 誤差條件：︳ P1＇ P1 ︳ /P1Z1 , ︳ P2＇ P2 ︳ /P2Z1 , ︳ WL1W1 ︳/W1Z2 , ︳ WL2W2 ︳ /W2Z2 , ︳ WL3W3 ︳ /W3Z2 ,Z、分別為計算精度，可以是 ，也可以是 。現(xiàn)在定為 。進入蒸發(fā)器熱量： 新鮮蒸汽帶入熱量： D0H0 料液帶進熱量： （ FCp0Cpw/X0Cpw） T0 洗滌水帶入熱量： WCpwT0 Cpo、 Cpw 查《化工工藝手冊》分別為 kJ/（ kg. ℃ ）、 kJ/（ kg. ℃ ） 出蒸發(fā)器的熱量： 二次蒸汽帶出熱量： Wl1H1 蒸汽冷凝水帶出熱量： D0CPW T0 出料液帶出熱量： （ FCp0/X0CpwWl1+W1ˊ ） Cpwt1 根據(jù)熱量平衡，進入蒸發(fā)器的等于離開蒸發(fā)器的熱量，則有： D0H0+（ FCp0/X0Cpw+W1ˊ ） Cpw T0= Wl1H1 +（ FCp0/X0CpwWl1+W1ˊ ） Cpw T0+D0CPW T0 則 W1=D0（ H0CPWT0） /（ H1CPWt1） +（ FCp0/X0Cpw+W1ˊ ） Cpw（ T0t1） /（ H1CPWt1） 令： （ H0CPWT0） /