【文章內(nèi)容簡介】 為蒸發(fā)過程是一個將高溫位的熱源換取低溫位蒸汽的過程，所以蒸發(fā)過程的節(jié)能也是必須考慮的重要問題。 蒸發(fā)操作可以在加壓、常壓和真空條件下進行。當需要保持產(chǎn)品生產(chǎn)過程中整個系統(tǒng)具有一定的壓力時，蒸發(fā)要在加壓狀態(tài)下進行。而對于熱敏性物料及常壓下溶液沸點過高的物料，為保證產(chǎn)品質(zhì)量或保證操作的經(jīng)濟性，則需要采用真空操作以降低溶液的沸點。但由于溶液的沸點降低后其粘度增大，而且為形成真空需增加設(shè)備投資和動力消耗費用。因此，若無特殊要求，一般采用常壓蒸發(fā)是比較適宜的。蒸發(fā)操作的特點主要有以下幾方面：蒸發(fā)設(shè)備內(nèi)傳熱壁面的一側(cè)為加熱蒸汽冷凝，另一側(cè)為溶液沸騰汽化，屬于壁面兩側(cè)流體均有相變的傳熱過程。蒸發(fā)過程中常有結(jié)晶過程出現(xiàn)，加熱表面也有結(jié)垢和氣泡的現(xiàn)象。有些溶液在高溫的條件下還會分解或聚合，溶液的粘度在蒸發(fā)過程中隨著濃度的增大而增大，其流動性也會降低，而腐蝕性會增加。溶液的這些性質(zhì)對蒸發(fā)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和蒸發(fā)操作提出了特殊的要求。溶液的沸點不同于溶劑的沸點。含有不揮發(fā)的溶質(zhì)的溶液，其蒸汽壓較同溫度下的純?nèi)軇┑姆悬c要低，即在相同外壓下，溶液的沸點高于純?nèi)軇┑姆悬c。在進行蒸發(fā)的過程中，溶液的濃度會不斷提高，沸點也會不斷提高。因此在加熱蒸汽壓一定的條件下，蒸發(fā)溶液的傳熱溫差會不斷的變化。這點也使蒸13 / 54發(fā)設(shè)備的計算比一般的換熱設(shè)備的計算要復(fù)雜。蒸發(fā)過程中蒸汽中常帶有大量的液滴，在排出蒸汽之前要設(shè)法除去。否則不僅要損失物料，而且污染后面的加熱器和冷凝器。在蒸發(fā)過程中只有溶劑是揮發(fā)性的，在不斷的蒸發(fā)中溶質(zhì)的量是不會變的。這是物料衡算的依據(jù)。蒸發(fā)過程中大量溶劑汽化，需要消耗大量的熱能，節(jié)約熱能是在蒸發(fā)操作中要注意的問題。蒸發(fā)操作可以在加壓、常壓或減壓下進行。減壓下的蒸發(fā)為真空蒸發(fā)，分為間歇蒸發(fā)和連續(xù)蒸發(fā)兩種方式。料液達到終止沸點后一次性排空料液的方法稱為間歇式蒸發(fā)，多采用強制循環(huán)降膜式蒸發(fā)器。料液達到終止沸點后連續(xù)進料、連續(xù)排料的方法稱為連續(xù)式蒸發(fā)，多采用強制循環(huán)蒸發(fā)器。將制溴廢液預(yù)熱后打入蒸發(fā)器，調(diào)節(jié)蒸發(fā)器內(nèi)真空度達到 ，當液面達到要求時，關(guān)閉進料閥門，停進鹵泵，開循環(huán)泵，緩慢開啟蒸汽閥門用生蒸汽對原料進行加熱，壓力逐步加大到~，同時放出加熱室內(nèi)冷凝水和不凝氣體。料液達到終止沸點135~137℃后調(diào)節(jié)好進料量和排料量，在確保排料溫度的前提下進行生產(chǎn)。本設(shè)計中就是采用上述連續(xù)蒸發(fā)方法，在真空下進行蒸發(fā)。真空蒸發(fā)有其優(yōu)缺點。優(yōu)點：在減壓下溶液的沸點升降低，使蒸發(fā)器的傳熱推動力增大，可以節(jié)約蒸發(fā)器的傳熱面積。蒸發(fā)操作的熱源可以采用低壓蒸汽或廢熱利用，有利于實現(xiàn)多效蒸發(fā)。適用于處理熱敏性溶液。缺點：由于操作溫度降低，使料液的粘度增大，導致總傳熱系數(shù)下降。需要有造成負壓的裝置，并消耗一定的熱量。在本工藝中采用的是真空蒸發(fā)，在生產(chǎn)氯化鎂過程中因為它的特殊性質(zhì)要求使用這種方法，因為氯化鎂在高溫下會水解，而在常溫下容易吸水而變的潮濕，真空下蒸發(fā)的溶液的沸點降低，有利于處理熱敏性的物質(zhì)，也可以利用低壓蒸汽或廢氣作為熱源來降低成本；溶液的沸點隨設(shè)備的操作壓降低而降低，故對相同壓強加熱蒸汽，當溶液在負壓下沸騰時，設(shè)備的傳熱溫差會提高。 二、真空蒸發(fā)效數(shù)的確定真空蒸發(fā)裝置的經(jīng)濟性隨效數(shù)增多而增大，但是效數(shù)確定是有條件的。對MgCl2而言，由于蒸發(fā)時沸點上升較大，在常壓下沸點為 163℃ 以上，這就需要 兆帕以上表壓的飽和蒸汽來加熱，使用過高壓力蒸汽對鍋爐熱效率是14 / 54不經(jīng)濟的。同時 MgCl2溶液產(chǎn)生的二次蒸汽中含有 HCl，易腐蝕加熱器。這些基本條件限制了效數(shù)的增大。因此本設(shè)計采用單效蒸發(fā)。三、蒸發(fā)終止沸點的確定不論采用常壓、真空、加壓法蒸發(fā)濃縮制溴廢液，都是在沸騰狀態(tài)下將水汽化，料液中 MgCl2含量濃縮到技術(shù)指標要求的濃度時就終止蒸發(fā)。終止蒸發(fā)時料液的沸騰溫度，稱為蒸發(fā)終止沸點。生產(chǎn)相同 MgCl2含量的產(chǎn)品，因采用的原料鹵組成不同，蒸發(fā)終止沸點也不同。它的確定原則是：通過實驗做出各種蒸發(fā)終止沸點與產(chǎn)品含 MgCl2的關(guān)系曲線，從中找出滿足技術(shù)標準規(guī)定 MgCl2含量時的沸點。本設(shè)計中原料為制溴廢液，蒸發(fā)完成溫度為 137℃.四、蒸發(fā)的操作及控制（一） 、檢查水、設(shè)備、蒸汽符合生產(chǎn)條件后，蒸發(fā)造真空后，方能生產(chǎn)。（二） 、先開啟進料泵，后開蒸汽閥，要求緩慢的開啟。（三） 、刷罐時，先關(guān)蒸汽閥，使設(shè)備中溫度低于 100℃后再給水，同時加熱水在 80℃時可以回收利用。（四） 、每半小時放一次不凝汽，每次一分鐘左右。（五） 、若排料管堵塞，不能用東西敲打，應(yīng)該用料液或高溫蒸汽沖洗。（六） 、由于加熱壁過熱而造成結(jié)垢，會影響傳熱系數(shù)，這時要停車刷罐。停車刷罐順序：停止往加熱室送氣、停止進料、停止往混合冷凝器送冷卻水、破除管內(nèi)真空、排出蒸發(fā)濃縮液、加清水刷罐。五、蒸發(fā)操作時候的注意事項:（一） 、維持液面的高度：維持蒸發(fā)器內(nèi)的液面的合理高度是正常操作必要條件。它的好處是：液面穩(wěn)定對保證產(chǎn)品的質(zhì)量有利。液面降低會導致傳熱面結(jié)垢而使傳熱系數(shù)降低，使循環(huán)泵的排液量減少，循環(huán)速度降低，傳熱面積減少，因此，在操作中要注意維持排液量，調(diào)節(jié)料液加入量，保持等液面的原則。（二） 、定時排放加熱室內(nèi)的冷凝水：加熱室內(nèi)的冷凝水不及時的排放，會使加熱室內(nèi)的有效的傳熱面積減少，使設(shè)備的生產(chǎn)能力降低。特別在開工初期，蒸汽管道和設(shè)備內(nèi)冷凝水一直富集在加熱室，更應(yīng)注意及時排放。（三） 、除不凝氣體：在蒸發(fā)過程中有一些不凝氣體，如空氣、二氧化碳等，不凝氣體比水輕，凝聚在加熱室上部，它本身是不良導體，在加熱室中存在，使傳熱速率降低 50%。因此必須排除。排除的方法是在加熱室的上部在蒸汽入口較遠的地方設(shè)置不凝氣排出閥，定期的排出不凝氣。（四） 、定期刷罐：隨著蒸發(fā)水量的增大，有些物質(zhì)析出而使壁面上結(jié)垢使厚度加大，傳熱速率降低。清除的方法可以用料液來沖刷。15 / 54（五） 、防止發(fā)泡溢料：氯化鎂溶液的粘度和表面張力較大，在蒸發(fā)濃縮時，尤其在接近沸點時會產(chǎn)生氣泡，沿著蒸發(fā)器的壁面上升，不易破碎，攜帶鹵液進入二次蒸汽管道，從混合冷凝器流出。使用鐵鍋蒸發(fā)時則將料液溢出鍋外，既損失料液又會傷害人身。預(yù)防的方法有：①將液面適當降低。 ②當發(fā)泡激烈時可添加動植物油脂、肥皂水、脂肪酸于溶液中，可立即消泡。常用植物油脂價廉且無毒無臭。油脂消泡是因其比重小，浮于鹵液上，生成薄膜吸附在氣泡表面，它的表面張力較小，使氣泡易破裂，不能連成一體。（六） 、定期清洗管垢：廢液中的硫酸鎂，隨著溫度上升到 100℃以上，溶解度會逐漸的減少，會結(jié)垢，它的厚度增大，傳熱效率減小。六、蒸發(fā)中不正?，F(xiàn)象和處理（一） 、加熱蒸汽壓力正常，濃縮鹵沸點不增或極緩慢；二次蒸汽壓力小；耗氣量低。 原因：刷罐不徹底，加熱管結(jié)垢。 處理：不凝氣未未排出或管路堵塞。（二） 、加熱室蒸汽壓力迅速增加，耗氣量小。 原因：1 疏水器有故障，冷凝水未排盡。2 不凝氣未排出或管路堵塞。 處理：1 檢查故障排出冷凝水。2 檢查排不凝氣鋼閥，排盡不凝氣。（三） 、耗氣量正常，濃縮鹵沸點上升慢，二次蒸汽增多。 原因：1 加熱管漏，蒸汽和冷凝水進入濃縮鹵中2 混合冷凝器中冷卻水反流入蒸發(fā)室。3 原料鹵被雨水稀釋。 處理：1 檢查更換加熱管。2 檢查二次蒸汽管是否傾斜；混合冷凝器出水口是否被堵。3 測量原料鹵濃度。（四） 、加熱室冷凝水經(jīng)化驗，含氯根增加。 原因：加熱管穿孔或管板脹口漏鹵。 處理：更換加熱管；管板脹口補脹或補焊。（五） 、蒸發(fā)室真空度波動，冷凝器搖擺。 原因：1 冷卻水太少，水溫過高。2 淋水板堵塞或脫落。 處理：1 增加冷卻水。2 停產(chǎn)檢修。（六） 、混合冷凝器排出的冷卻水帶鹵。16 / 54原因：1 蒸發(fā)室液面過高。2 發(fā)泡溢鹵。3 混合冷凝器內(nèi)部故障。 處理：1 降低液面。2 加油脂消泡。3 檢查冷凝器內(nèi)部。 七、勞動保護和安全技術(shù)車間的工人必須穿保護服高溫的設(shè)備和保溫的管道一定要保溫，一方面要減少熱量損失，另一方面要能防止操作崗位的溫度過高而影響工人的健康樓梯和操作平臺要有防護欄傳動設(shè)備、皮帶等要加保護罩，防止發(fā)生事故蒸發(fā)罐和泵在操作時要防止震動對各種的閥門和儀表要加強檢修，保證靈活運用對傳動設(shè)備要加強維修，及時的加油，保證設(shè)備的正常的運轉(zhuǎn)蒸發(fā)車間和鍋爐車間雙方的信號要保持一致，若信號裝置有毛病要及時的檢修有的地溝要加蓋，保證安全生產(chǎn)八、生產(chǎn)設(shè)備材料選擇因為氯化鎂具有腐蝕性，所以在選擇材料的時候有特殊的要求?，F(xiàn)在的鹽工業(yè)的設(shè)備材料選擇，尤其對具有腐蝕性的溶液，基本上大都用鈦材。因為它具有很強的抗腐蝕性并且使用壽命比不銹鋼的使用壽命長。鈦材的性能特點：金屬鈦以它獨有的優(yōu)異性能，被廣泛地應(yīng)用到各個領(lǐng)域。鈦的比重比較小，比強度高。而且鈦合金耐高溫，耐低溫。工業(yè)純鈦在多種化學介質(zhì)中，尤其是氧化性和中性介質(zhì)中，其腐蝕性遠遠的超過不銹鋼，在海水中的耐腐蝕性能與白金相媲美。對流速比較大的海水和含晶體的料漿物料所造成的沖刷性腐蝕，鈦的抗腐蝕能力也很強。它之所以有這樣的抗腐蝕性是因為在鈦的表面很容易產(chǎn)生一層附著力很強的惰性氧化膜，這種膜由于具備很強的自愈和修復(fù)能力，即使在受到機械破壞時，在氧化性的介質(zhì)中會重新的生產(chǎn)，而且相當穩(wěn)定。鈦的這一特性使它在化工、石油、電力、冶金、海洋、能源、輕工業(yè)以及醫(yī)療器械等各個領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。所以在蒸發(fā)器、循環(huán)管的材料選鈦材為設(shè)備的制作材料。九、設(shè)備防腐蒸發(fā)器防腐蝕：氯化鎂生產(chǎn)中不論采用的是哪種蒸發(fā)器，普遍存在設(shè)備17 / 54腐蝕。腐蝕對產(chǎn)量、質(zhì)量、經(jīng)濟效益和安全都不利。腐蝕部位主要是蒸發(fā)器內(nèi)壁液面以上，二次蒸汽排出管道，加熱室等，造成腐蝕的原因主要是制溴廢液中含有對金屬起化學反應(yīng)的物質(zhì)，有氯氣和溴。為了減輕腐蝕，設(shè)備選型力求做到減少暴露面積（暴露于氣體中的面積，稱為暴露面積） 。蒸發(fā)器為鋼板焊接的殼體，液面以上的空間都是暴露面積。選擇蒸發(fā)器的徑高比要適宜。其他設(shè)備的防腐：對于其他的設(shè)備，大都是槽體，所以在防腐方面一般采用的是涂料。在設(shè)備的表面涂上防腐的涂料，這樣可以達到較好的防腐性能。而且用涂料可以較好的和設(shè)備連接，并且有較好的附著力，又方便施工。十、凝堵和預(yù)防凝堵：是由于濃縮液的凝固點較高，最容易出現(xiàn)在設(shè)備和管道內(nèi)凝固產(chǎn)生堵塞。一旦發(fā)生，會影響生產(chǎn)、損壞設(shè)備、傷害人身。造成凝堵的原因，主要是不正常操作使?jié)饪s液溫度下降引起的，有以下幾種：突然斷電，引起強制循環(huán)蒸發(fā)器的循環(huán)泵停止。蒸發(fā)器內(nèi)真空度過大，引起濃縮液沸點低，與凝固點差距小。蒸發(fā)中沸點偏高，結(jié)晶成型時，喂料溫度偏低。保溫不好，管道過長，彎管過多，也容易積料。閥門結(jié)構(gòu)不合適，保溫不佳。預(yù)防：斷電的時候，首先要關(guān)閉蒸發(fā)閥，停止供氣，或是把所有的濃縮液全部排出。發(fā)生真空度過大，可以加入少量冷卻水，不要在高度真空度下進行。當蒸發(fā)終止沸點偏高時，喂料溫度也要相應(yīng)提高。加上一定的溫差。避免在中途凝固。管道保溫，采取料管外加夾套。不應(yīng)采用一般的閥門，要用氯化鎂專用的閥門，一般的閥門容易存料、難保溫、易堵塞。第二節(jié) 其他車間簡介一、保溫沉降蒸發(fā)完成液經(jīng)轉(zhuǎn)料泵送至保溫沉降器。保溫沉降器外有蒸汽加熱夾套層，使料液溫度保持在 120℃以上，若溫度低于 117℃，六水氯化鎂開始凝固結(jié)晶。沉降器的另一個作用是使完成液中的雜質(zhì)鹽沉降排出，如硫酸鎂、氯化鈉等鹽18 / 54在高溫下溶解度小于氯化鎂，在蒸發(fā)過程中結(jié)晶析出，而六水氯化鎂在高溫下為液態(tài)，可以達到分離雜質(zhì)的目的。 第四章 物料衡算及熱量衡算第一節(jié) 生產(chǎn)條件及要求一、　計算條件的確定（一）　生產(chǎn)能力及年生產(chǎn)時間年產(chǎn)量 12 萬噸氯化鎂鹵粉，全年工作 6600 小時。（二）　進料提溴廢液組成如下表 41。表 41 提溴廢液組成表化學組成 MgCl2 KCl NaCl MgSO4 Be含量 g/l 395 3 7 26 35（三）　產(chǎn)品質(zhì)量 產(chǎn)品質(zhì)量要求(按 QB 26052022 標準)。第二節(jié) 物料衡算一、氯化鎂量計算每小時產(chǎn)粒狀氯化鎂量： ? （41）二、提溴廢液量每小時提溴廢液消耗量：Fhρ 提= *10 3Kg/m3對氯化鎂，回收率為 96% （445%%GV???提2）19 / 54V 提= ==???提 提 （43）三、產(chǎn)品含水量： （42410g6735%54%??????4）所以，鹵片含水量為 %四、每小時蒸發(fā)水量：W 每升提溴廢液質(zhì)量為 含水量為 ???所以 389/82/CgLkgm?水 （4=+VG?提 水 含 水 量5）%6/Wth?第三節(jié) 熱量衡算每小時生蒸汽消耗量 D20 / 54 生蒸氣T0=℃排料 137℃t1預(yù)熱器蒸發(fā)罐水WT1=100℃ 回鍋爐鹵水 t0=30℃圖 41 生產(chǎn)簡圖加熱蒸汽壓力 P 表=