【正文】 參數(shù) 一次計算 一次迭代 二次迭代 三次迭代 四次迭代 由于 〈 ，則 X2= F2=F/X2=其中 NaOH Fa2 = = NaCl Fs2 = = kg/h H2O Fw2 = （ ） = kg/h 則蒸發(fā)水量為： W2=Fw1Fw2+ W2＇ =+ = kg/h 對第二效列物料平衡表 如表 35 表 35第二效物料平衡 (單位： kg/h) 進入蒸發(fā)系統(tǒng) 出蒸發(fā)系統(tǒng) 電解堿液 蒸發(fā)堿液 NaOH NaOH NaCl NaCl H2O H2O 洗滌 水量 蒸發(fā) 水量 析鹽量 合計 合計 第三效作物料衡算 進入蒸發(fā)器的物料： 其中： NaOH kg/h NaCl H2O 洗滌水量 kg/h 離開蒸發(fā)器的堿液：X2 Xs2 Ws2 X2＇ Z 14 其中： NaOH NaCl kg/h H2O 蒸發(fā)水量為： W3=+= kg/h 析鹽量為： Ws3== kg/h 表 36第三效物料平衡 (單位： kg/h) 進入蒸發(fā)系統(tǒng) 出蒸發(fā)系統(tǒng) 電解堿液 蒸發(fā)堿液 NaOH NaOH NaCl NaCl H2O H2O 洗滌 水量 蒸發(fā) 水量 析鹽量 合計 合計 溫差損失計算 估算各效二次蒸汽壓力 估算各效二次蒸汽壓力、溫度；選定加熱蒸汽壓力 P0=（絕）和末效壓力 P3=（絕），各效以等壓差進行分配，即 △ P=（ P0P3） /3= P1=P0 △ P== P2=P0 2△ P= = P3=P03△ P= = 根據(jù)《化工原理》查得 [6] P1=(絕 ) T1＇ =℃ r1＇ =P2=(絕 ) T2＇ =℃ r2＇ =P3=(絕 ) T3＇ =℃ r3＇ =． 2 溶液中因溶質(zhì)濃度引起的溫度損失 常壓下溶液 的沸點升高為 : △ 0＇ =+ 算得 △ 01＇ = △ 02＇ = △ 03＇ = 二次蒸汽壓力下沸點升高的修正系數(shù)為 : 15 f=(T＇ +273)2/R 二次蒸汽壓力下溶液沸點升高為 : △＇ =f△ 0＇ 則 △ 1＇ =℃ △ 2＇ =℃ △ 3＇ =℃ 因溶液液柱靜壓引起溫差損失 因 溶液液柱靜壓引起溫差損失（ △＇＇）：蒸發(fā)器操作時，溶液常呈氣液混合狀態(tài)，密度比較小，理論計算結果往往偏高，故根據(jù)經(jīng)驗選用： △ 1＇＇＝ △ 2＇＇＝ △ 3＇＇＝ ℃ 各效之間管路助力引起的溫差損失 由于各效之間管路阻力引起的溫差損失：一般每兩效之間的損失可取為 1℃ 各效溶液的沸點 蒸發(fā)器內(nèi)溶液的沸點等于蒸發(fā)室二次蒸汽溫度加上沸點升高值，則 I效： tL= T1＇ +△ 1＇ +△ 1＇＇ =++2=℃ II 效： t2= T2＇ +△ 2＇ +△ 2＇＇ =++2=℃ III 效： t3= T3＇ +△ 3＇ +△ 3＇＇ =++2=℃ 熱量衡算 在蒸發(fā)過程中， NaOH 溶液濃縮熱、鹽結晶析出熱與鹽泥帶出熱與總的熱量消耗相比約為 1%左右，所以在計算時這部分熱量作為熱損失考慮。 根據(jù)不同型式的蒸發(fā)器。 但對于內(nèi)沸式蒸發(fā)器來說，當生蒸汽壓力升高到一定程度時，堿液由泡核沸騰變?yōu)槟罘序v，汽膜的存在降低了堿液的傳熱系數(shù)，使裝置能力受到影響。此外，后效較前效低，溶液自前效流入后效時，由于過熱而發(fā)生 自蒸發(fā)，從而蒸發(fā)更多的溶液。 生產(chǎn) 42%液堿，也大多采用雙效順流、三效四體兩段以及三效順流部分強制循環(huán)的流程。蒸發(fā)裝置中效數(shù)越多，溫度差損失越大，當出現(xiàn)總溫度差損失等于或大于有效總溫度差時，蒸發(fā)操作就無法進行了。在多效蒸發(fā)器中，要求后一效的操作壓強和溶液的沸點較前一效低，因此引入前一效的二次蒸汽作為加熱介質(zhì)，這樣僅第一效需要消耗生蒸汽。其主要缺點是：對進料負荷的波動相當敏感，當設計或操作不適當時不易成膜，此時，對流傳熱系數(shù)將明顯下降 。料液經(jīng)預熱后由蒸發(fā)器底部引入，在加熱管內(nèi)受熱沸騰并迅速汽化，生成的蒸汽在加熱管內(nèi)高速上升，一般常壓下操作時適宜的出口汽速為 20～ 50m/s，減壓下操作時汽速可達 100 至 160m/s 或更大些。循環(huán)速度的大小可通過泵的流量調(diào)節(jié)來控制，一般在。為使蒸發(fā)器更適用于蒸發(fā)粘度較大、易結晶或結垢嚴重的溶液，并提高溶液循環(huán)速度以延長操作周期和減少清洗次數(shù)。此外，設備的清洗和維修也不夠方便，所以這種蒸發(fā)器難以完全滿足生產(chǎn)的要求。由于中央循環(huán)管較大，其單位體積溶液占有的傳熱面，比沸騰管內(nèi)單位溶液所占有的要小，即中央循環(huán)管和其它加熱管內(nèi)溶液受熱程度不同，從而沸騰管內(nèi)的汽液混合物的密度要比中央循環(huán)管中溶液的密度小，加之上升蒸汽的向上的抽吸作用，會使蒸發(fā)器中的溶液形成由中央循環(huán)管下降、由沸騰管上升的循環(huán)流動。二次蒸汽進入冷凝器冷凝后直接排除。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。 按操作壓力可以分為常壓、加壓或真空蒸發(fā)。 蒸發(fā)器內(nèi)要有足夠的加熱面積，使溶液受熱沸騰。本設計通過對整個蒸發(fā)過程進行總物料衡算，各效物料衡算，溫差損失計算，熱量衡算，并進行多次迭代后達到一定的誤差要求后算得各效的傳熱面積。 蒸發(fā)操作廣泛用于濃縮各種不揮發(fā)性物質(zhì)的水溶液，是化工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)中較為常見的單元操作。 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)。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)軇┑姆悬c，這種現(xiàn)象稱為溶液沸點的升高。 蒸發(fā)器是由加熱室和分離室兩部分構成。對常用的間壁傳熱式蒸發(fā)器，按溶液在蒸發(fā)器中的運動情況，大致可分為以下兩大類 [1]： （ 1）循環(huán)型蒸發(fā)器 特點：溶液在蒸發(fā)器中做循環(huán)流動，蒸發(fā)器內(nèi)溶液濃度基本相同，接近于完成液的濃度。但是由于結構上的限制，循環(huán)速度不大。此外，這種蒸發(fā)器的加熱室可由頂部取出進行檢修或更換，而且熱損失也較小。此外，設備龐大，消耗的材料多，需要高大的廠房等。 缺點：設計或操作不當時不易成膜，熱流量將明顯下降；不適用于易結晶、結垢物料的蒸發(fā)。但因液 膜在管內(nèi)分布不易均勻，傳熱系數(shù)比升膜式蒸發(fā)器的較小，仍不適用易結晶或易結垢的物料。這種蒸發(fā)器是一種利用外加動力成膜的單程型蒸發(fā)器，其突出優(yōu)點是對物料的適應性很強，且停留時間短，一般為數(shù)秒或幾十秒，故可適應于高粘度（如栲膠、蜂蜜等）和 易結晶、結垢、熱敏性的物料。因此最佳效數(shù)要通過經(jīng)濟衡算決定。 堿液蒸發(fā)工藝過程。從而提高了傳熱系數(shù)，減少了設備的加熱面積，減少了投資。母液送二效蒸發(fā)器。 因此本設計選用加熱蒸汽壓力為 ，進料溫度為第一效沸點。 9 物料衡算 計算依據(jù) [5] （ 1）產(chǎn)品 75kt/a （ 100%NaOH） （ 2）年作業(yè)時間 7100 小時 （ 3）原料堿：隔膜法電解工序來的原料液 NaOH NaCl H2O及其它 溫度 11% 17% 72% 第一效沸點 （ 4）三效順流蒸出來的堿液 NaOH NaCl H2O 及其它 32% 2% 67% （ 5）加熱蒸汽壓力： （絕） （ 6）末效二次蒸汽壓力： （絕） （ 7）產(chǎn)量 75kt/a（ 100%NaOH） F=100001000/7100= 1— 3 效流程示意簡圖如 下： 圖 31 三效順流流程簡 10 總物料衡算 （ 1）以 在蒸發(fā)過程中由于堿液中的雜質(zhì)比較少可以忽略進行計算，洗水一般為 進入蒸發(fā)系統(tǒng)的堿液量： F0=F/X0= 其中： NaOH F= = NaCl Fs== kg/h H2O Fw=（ ） =（ 2）出蒸發(fā)系統(tǒng)的堿液量： F3=F/X3= 則其中的： NaOH F= = kg/h NaCl Fs3 = = kg/h H2O Fw3 = = kg/h （ 3）總蒸發(fā)水量： W=FwFw3+ =+ = （ 4）總的析鹽量為： Ws= Fs Fs3 = = kg/h （ 5）初步估計各效蒸發(fā)水量。 由于︳ P1＇ P1 ︳ /P1Z1所以進行重新計算 .則重新設 P1=P1＇ , P2=P2＇ , W1=Wl1,W2=Wl2, W3=WL3 代入前面式開始重復上述計算，直至誤差全部在允許范圍內(nèi)為止。 第二次迭代結果 （ 1）物料計算結果： 將 WL1=Wl1=代人公式算得： X1= F1=F/X1=表 310第一效的物料平衡 (單位： kg/h) 進入蒸發(fā)系統(tǒng) 出蒸發(fā)系統(tǒng) 電解堿液 蒸發(fā)堿液 NaOH NaOH NaCl NaCl H2O H2O