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【正文】 濃縮器堿液集料器，進(jìn)入最終濃縮單元，濃度約為 99%的熔融堿液膜流出濃縮器單元，經(jīng)匯流槽進(jìn)入分離器，經(jīng)分離器流入分配器 D1，并分配至片堿機(jī)F1A/B。 燒堿具有強(qiáng)烈的腐蝕性，需要選用防腐蝕的材料。由于鎳具有較強(qiáng)的耐腐蝕能力，此裝置中與熔融堿接觸的所有設(shè)備部件及管件皆選用純鎳（低碳鎳）。 考慮到產(chǎn)品產(chǎn)量可能的調(diào)整， EV2 的分離器液位通過堿排出管上的流量儀表調(diào)節(jié)。 EV1的分離器液位通過 EV2進(jìn)料管上 的流量儀表調(diào)節(jié)。二次蒸汽在混合冷凝器 C1中冷凝為堿液循環(huán)水，集中于 循環(huán) 水池；由 水池 作為水封槽以維持真空度，故其液位調(diào)節(jié)尤為重要。 EV— 2產(chǎn)出的生蒸汽冷凝水集中于冷凝水儲槽直接流入含堿冷凝水 ，其液位由控制回路調(diào)控以保持穩(wěn)定。來自 EV1 的含堿冷凝水集中于含堿冷凝水儲槽 V2， 其液位由控制回路調(diào)控以保持穩(wěn)定，過剩部分送至界區(qū)用于泵的冷卻水。 EV— EV— 2 旁路 當(dāng)流量降到一定值 , EV EV2 則在欠負(fù)荷下運(yùn)行。低于 70%，則鎳管濕潤內(nèi)壁上的液膜厚度將變得太薄，且其熱負(fù)荷過高，將導(dǎo)致鎳 管腐蝕速度加快。為防止以上現(xiàn)象，則使用 EV1 EV2 的旁路。以補(bǔ)充液體的不足，保證預(yù)濃縮最終流量恒為 100%。當(dāng)需通過旁路調(diào)節(jié)流量平衡時，可通過儀表進(jìn)行調(diào)節(jié)。 本加熱系統(tǒng)采用熔鹽作為傳熱介質(zhì)，其主要設(shè)備有：內(nèi)帶液下泵 的 融鹽儲槽，帶有燃燒器 B— 2的強(qiáng)制循環(huán)加熱器 H— 1，煙囪及鹽管系統(tǒng)。導(dǎo)熱鹽在鹽儲槽中熔化，即在操作間歇期間，保持溶鹽溫度持平使其呈熔融態(tài)。操作期間，由液下泵從底部到頂部通過加熱器 H— 1 的加熱盤管使熔鹽循環(huán)流動，通過加熱盤管，使燃燒器產(chǎn)生的熱傳遞給循環(huán)熔鹽。熔鹽從加 熱器流進(jìn)最終濃縮 EV— 3，再回流入鹽儲槽。通過最終濃縮器的循環(huán)熔鹽量由旁通閥調(diào)節(jié)，若需要，可讓部分熔鹽直接返回鹽儲槽。 由于高溫?zé)龎A溶液具有高腐蝕性所以所要選用鎳鋼管，同時由于離子膜法制燒堿的濃度很高，進(jìn)入各效的燒堿溶液的所有運(yùn)輸管道的外層都需要要用保溫層保溫，以避免高溫、高濃度的燒堿溶液冷卻堵塞管道。 D— 1 安裝于最終濃縮器下部熔堿出口處的分配器 D1，用以防止二次蒸汽進(jìn)入管路及片堿機(jī)。分配器備有伴熱熔鹽及高壓伴熱蒸汽。 攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計 2 工藝說明 15 分配器到片堿機(jī)之間管道皆 有熔鹽及高壓蒸汽伴熱，并帶一定傾度以防凝固堵管。為保證氣封，熔融堿管浸入片堿機(jī)浸入槽 ,以防氧氣進(jìn)入管道。 熔融堿由最終濃縮器流出，經(jīng)導(dǎo)熱鹽加熱的熔融堿管，至片堿機(jī)浸入槽，經(jīng)片堿機(jī)制成片堿。 含堿塵空氣經(jīng)彈性吸除掛管進(jìn)入洗滌系統(tǒng)，此系統(tǒng)由溶解槽 T11A/B 及抽風(fēng)機(jī)構(gòu)成 B4A/B 構(gòu)成。由于吸除系統(tǒng)為負(fù)壓操作，含堿塵空氣經(jīng)過溶解槽中液體吸收，使空氣得到凈化。凈化空氣由抽氣風(fēng)機(jī)抽離溶解槽，排入大氣。 主要設(shè)備的選定說明 蒸發(fā)器 多效降膜蒸發(fā)器，由于具有 濃縮比大、料液粘度范圍大、傳熱效果好、蒸汽和水的消耗量小、處理量大等優(yōu)點(diǎn)，因此選用雙效降膜式蒸發(fā)器 EV EV2。 濃縮器 降膜濃縮器 EV3 是由其降膜單元組成，每個單元均由 兩層 套管所組成，外層走熔鹽，內(nèi)層走堿液，兩種流體逆流進(jìn)行傳熱。 加熱管一般采用鎳管或超純鐵素體高鉻鋼管。當(dāng)堿液經(jīng)分配器進(jìn)入每一個單元管后，受到夾套高溫熔鹽的加熱，堿液沸騰、濃縮蒸發(fā)，然后經(jīng)底部匯總管至氣液分離器分離。 片堿機(jī)是由滾筒（帶水冷卻）、刮刀、弧形堿槽以及外殼及傳動裝置等部件組成。滾筒及弧形堿槽接 觸堿的部分是由鎳材制成，刮刀則是由特種合金制成。 片堿機(jī)內(nèi)的冷卻水供給方式采用噴淋式。 冷卻水從滾筒中心引入，至管上的噴嘴呈 120。 的扇形噴出，在滾筒內(nèi)壁形成一層持久的連續(xù)冷卻膜，從而提高了冷卻液膜的給熱系數(shù)。 片堿機(jī)的冷卻滾筒是由一個回轉(zhuǎn)的圓筒，給料方式一般采用下給料方式，這主要是它比上給料方式有更長的冷卻時間及有效的冷卻面積的緣故。此外片堿機(jī)的密封性要好，避免進(jìn)入空氣，使二氧化碳與堿反應(yīng)，從而成品中碳酸鈉含量升高，或者吸入水分，使產(chǎn)品容易潮解，影響產(chǎn)品質(zhì)量。 熔鹽爐 熔鹽爐的加熱盤管在爐內(nèi)外側(cè)， 共有兩層。燃燒的燃料由上部燃料入口進(jìn)入，燃燒后氣體經(jīng)下部燃燒氣出口導(dǎo)出，熔鹽由熔鹽入口先進(jìn)入內(nèi)盤管，加熱后進(jìn)經(jīng)外盤管從熔鹽出口導(dǎo)出 ，盤管是用 15Mo3管盤制再經(jīng)熱處理而成 。這種爐型的最大特點(diǎn)是體積小，熱利用率高。 攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計 2 工藝說明 16 生產(chǎn)能力計算 以 100%NaOH 為基準(zhǔn)的生產(chǎn)能力 表 21 單位時間各系統(tǒng)的生產(chǎn)能力 系統(tǒng) 生產(chǎn)能力 蒸發(fā)系統(tǒng)（ 30~56%） 濃縮系統(tǒng)（ 56~99%） 制片系統(tǒng) 本次設(shè)計所使用的原料來自離子膜電解工段，是參照鴻鶴化工廠選取的。 表 22 原料的技術(shù)規(guī)格 NaOH 技術(shù)規(guī)格 物質(zhì)來源 濃度 來自離子膜電槽 30%kg/L 溫度 設(shè)計 70 C? 壓力等級 (g) 表 23 產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格 NaOH 規(guī)格 含量 99%W/ W 溫度 (包裝出口處 ) 60 C? 厚度 約占 ~ 形狀 約占 ~1cm2 堆比重 約占 ~ 、動力消耗定額及消耗量 以生產(chǎn) 1 噸 100%NaOH 為基準(zhǔn)。 表 24 單位產(chǎn)量輔料、動力消耗量 動力、輔料 消耗量 蒸汽（ ） 冷卻水 (? t=10 C? ) 580Kg 90m3 電 35KWh 攀枝花學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計 2 工藝說明 17 — HTS HTS 為低共熔混合物，熔點(diǎn)為 ℃ ，是 NaNO3， NaNO2， KNO3 按比例混合的。 表 25 熔鹽物質(zhì)含量 物質(zhì) 含量 NaNO3 7% NaNO2 40% KNO3 53% S ≤% 溶液規(guī)格 30%的堿液來自離子膜電解工段，溫度為 70 ℃ ，壓力等級為 (g) 表 26 物料 主要成分 含量 NaOH（ min） 30%kg/L Fe2O3 （ max） 3PPm/Wt NaClO3 （ max） 20PPm/Wt NaCl （ max） 40PPm/Wt 表 27 加熱蒸汽規(guī)格 項目 操作指標(biāo) 操作壓力 (g) 飽和溫度 165 C? 天然氣壓力為 (G)，來自天然氣系統(tǒng)。 表 28 天然氣規(guī)格 物質(zhì) 含量 物質(zhì) 含量 CH4 92~94%Vol C2H6 — %Vol C4 碳?xì)浠衔锖投栊詺怏w — %Vol C3H8 — %Vol 硫 8001500PPmVol 攀枝花學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計 3 蒸發(fā)工 段計算過程 18 3 蒸發(fā)工段計算過程 試差計算 年產(chǎn) 30 噸固堿蒸發(fā)工序，以每年 330 天計算。 (1)料液來源：離子膜法電解液。 (2)料液組成：由于離子膜電解液的純度相當(dāng)高，可以視為原料液為純的 NaOH (3)質(zhì)量濃度 x0 =30%溶液。 (4)蒸發(fā)要求：完成液濃度 x=99%。 (5)蒸汽來源： 飽和水蒸氣 。 (6)冷空氣壓力： 20Kpa 。 (7)采用三效蒸發(fā)工藝： EV EV3 為自然循環(huán)， EV1 效為強(qiáng)制循環(huán)。 冷凝水二次蒸汽二次蒸汽二次蒸汽冷凝水30 %堿液熔融堿生蒸汽EV3EV2EV1高溫熔鹽去熔鹽循環(huán)系統(tǒng)56 %堿液48 %堿液 圖 31 工藝流程簡圖 攀枝花學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計 3 蒸發(fā)工 段計算過程 19 W=F（ 1X0/X3） （ 31） 其中 F=（ 3104） （ 1+2%） 99%/30%=105 kg/年 解出 W=105 kg/年 以每小時的蒸發(fā)量為基準(zhǔn) f=(w/330)/24= F: 年總進(jìn)料量 W: 年總蒸發(fā)量 f: 每小時總蒸發(fā)量 根據(jù) 資料得 堿液進(jìn)料濃度為： 30%，設(shè)計各效的完成液的濃度分別是： EV1：48%， EV2： 56%， EV3： 99%則各效 的蒸發(fā)量為： )0 . 480 . 31()xx1( 101 ????? Fw kg/h （ 32） )0. 560. 481()4. ()xx1()w( 2112 ????? Fw kg/h （ 33） )0 . 9 90 . 5 61()1 . 1 44 . 7 ()xx1()ww( 32213 ????? Fw kg/h （ 34） w1： 一效每小時蒸發(fā)量 kg/h w2： 二效每小時蒸發(fā)量 kg/h w3： 三效每小時蒸發(fā)量 kg/h 物量恒算： w1 +w2 +w3=++= kg/h f =+w2 +w3 為了有效的利用二次蒸汽設(shè)計了上述工藝流程 ,生蒸汽從 EV2 通入， EV3采用熔鹽作為加熱載體， EV EV3 的二次蒸汽用來加熱 EV1。 EV1 和 EV2的二此蒸汽在進(jìn)入 EV3 之前，進(jìn)入混合儲存罐 V1進(jìn)行蒸汽混合，以此來減小對 EV1 的 損害，起到保護(hù) EV1 的作用。而在 EV1 處有真空機(jī)抽取 EV1的含堿二次蒸汽，用以回收利用。 根據(jù)《氯堿工藝學(xué)》附圖 9 及《化工原理》上冊附圖 10，查出各效假設(shè)的完成液濃度其二次蒸汽的壓強(qiáng)及相關(guān)數(shù)據(jù)如下表： 攀枝花學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計 3 蒸發(fā)工 段計算過程 20 表 31 各效的二次蒸汽及生蒸汽的相關(guān)數(shù) 表 蒸汽 絕對壓強(qiáng) kPa 蒸汽焓 kJ/kg 汽化熱 kJ/kg 冷凝水的焓 kJ/kg 二次蒸汽溫度 C? 生蒸汽 700 165 一效二次蒸汽 10 2130 二效二次蒸汽 141 2840 1190 三效二次蒸汽 276 3140 各效由于溶液沸點(diǎn)而引起的溫度差損失，根據(jù)各效二次蒸汽溫度和各效完成的濃度由《化工原理》上冊燒堿溶液的杜林曲線可以查出各效溶液的沸點(diǎn)分別為： 一效： 1at =67 C? 二效： 2at =152 C? 三效： 3at =410 C? 1at ： 一效燒堿溶液溫度 2at ：二效燒堿溶液溫度 3at ：三效燒堿溶液溫度 則各效由于溶液蒸汽壓下降而引起的溫度差損失為： 一效： 39。39。 111 Tta ??? ==