【導讀】75Kt/a燒堿蒸發(fā)工段工藝設(shè)計

　　

【正文】 F/ X1 Xs1 = =核算堿液濃度： X1＇ =F/（ F0W1 Ws1 W1＇） =（ +） = 假設(shè)相對誤差 Z=，若︳ X1＇ X1 ︳ /X1〉 Z，則重新設(shè) X1= X1＇，代入上式 復上述計算，直至誤差在允許范圍內(nèi)為止，算得三效的濃度和析鹽量。 計算結(jié)果：得 X1= 則 F1=F/X1=其 中 ： NaOH Fa1= = kg/h畢業(yè)設(shè)計 蒸發(fā)過程工藝計算 18 NaCl Fs1 = = kg/h H2O Fw1 = = kg/h 析鹽量 Ws1=Fs Fs1== kg/h 蒸發(fā)水量 W1= FwFw1+ W1＇ =+= 表 37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 洗滌水量 蒸發(fā)水量 析鹽量 合計 合計 （ 2）第二效進行物料衡算： 估算第二效的堿液的濃度為 X2=F/（ F1W2+ W2＇） =（ +） = 則可由下列關(guān)聯(lián)式算出 NaOH的濃度： 由于其溶液的沸點〉 75 ℃ ，則采用： Xs2=++ 則 X2= 由于在蒸發(fā)過程中 NaCl在溶液中始終處于飽和狀態(tài)，所以析鹽量為： Ws2= Fs1F/X2Xs2 = =核算堿液濃度： X2＇ =F/（ F1W2Ws2+W2＇） =（ +） = 假設(shè)相對誤差 Z=，若︳ X2＇ X2 ︳ /X2〉 Z，則重新設(shè) X2= X2＇，代入 上式重復上述計算，直至誤差在允許范圍內(nèi)為止，算得二效的濃度和析鹽量。 計算得：則 X2= F2=F/X2=其中 NaOH Fa2 = = NaCl Fs2 == kg/h H2O Fw2 = （ ） =則 蒸 發(fā) 水 量 為 ：畢業(yè)設(shè)計 蒸發(fā)過程工藝計算 19 W2=Fw1Fw2+ W2＇ =+ = kg/h 第二效列物料平衡表 ： 表 38第二效的物料平衡 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 洗滌水量 蒸發(fā)水量 析鹽量 合計 合計 （ 3）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： 其中： NaOH kg/h NaCl kg/h H2O 蒸發(fā)水量為： W3=+= kg/h 析鹽量為： Ws3== kg/h 第三效的物料平衡如表： 畢業(yè)設(shè)計 蒸發(fā)過程工藝計算 20 表 39第三效的物料平衡 (單位： kg/h) 進入蒸發(fā)系統(tǒng) 出蒸發(fā)系統(tǒng) 電解堿液 電解堿液 NaOH NaOH NaCl NaCl H2O H2O 洗滌水量 蒸發(fā)水量 析鹽量 合計 合計 （ 4）溫差損失計算： ①估算各效二次蒸汽壓力： 根據(jù)《化工原理》查得 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 : 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＇ =℃ ③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=℃ （ 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 η1= η2=η3=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] η 2 Wl3=[ Wl2R2/R3 + （ FCp0/X0Cpw Wl1 Wl2+ W3 ˊ） Cpw N3] η 3畢業(yè)設(shè)計 蒸發(fā)過程工藝計算 21 由于 R0/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=（ 5）熱量衡算： ①蒸發(fā)水量 對于第一效進行熱量衡算。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） /（ H1CPWt1） = RD/R1 （ T0t1） /（ H1CPWt1） =（ T0t1） / R1=N1 同理 ： （ H1CPWt1） /（ H2CPWt2） = R1/R2 （ H2CPWt2） /（ H3CPWt3） = R2/R3 ②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： 畢業(yè)設(shè)計 蒸發(fā)過程工藝計算 22 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 設(shè)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。 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 ︳ /P 1Z1 , ︳ 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 。 由于︳ P1＇ P1 ︳ /P 1Z1 所以進行重新計算 .則重新設(shè) P1=P1＇ , P2=P2＇ , W1=Wl1,W2=Wl2, W3=WL3 代入前面式開始重復上述計算。 （ 1）物料計算結(jié)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)