毕业设计75ktanaoh溶液三效蒸发装置设计内蒙古工业大学化工原理课程设计说明书.doc

第一章 设计方案的确定 1.1蒸发操作条件的确定 1.11 加热蒸汽压强的确定 因加热是必须考虑加热温度的上限和下线，被蒸发的溶液有一上限值，超过温度上限值，会使得物料变质，导致失去本有的物性，这是一个重要的指指标，也是确定物料加热蒸汽压强的依据，蒸发是一个消耗大量加热蒸汽而又产生大量二次蒸汽的过程。在化工生产中，大多数蒸发器都是利用饱和水蒸汽作为加热介质，因而蒸发器中热交换的一方是饱和水蒸汽冷凝，另一方是溶液的沸腾，所以传热的关键在于料液沸腾一侧。 1.尽量保证较大的传热系数，满足生产工艺的要求； 2.生产能力大，能完善分离液沫，尽量减慢传热面上垢层的生成； 3.构造简单，操作维修和清洗方便，造价低，使用寿命长； 4.能适应所蒸发物料的一些工艺特性（如粘度，起泡性，热敏性，结垢性，腐蚀性等）。 具体的选择要考虑实际情况而定的，在不同情况下要求不同，因而选择的蒸发方式也不径相同，即要看情况而定。 此次设计采用中央循环管式蒸发器。中央循环管式蒸发器结构紧凑，制造方便，操作可靠，故在工业上应用广泛，有所谓标准蒸发器。但设备的清洗和检修不够方便。 所以无限制增加效数已无实际意义，最适宜的效数应使设备费和操作费二者之和为最小。技术上的限制是指效数过多，蒸发操作难于进行。一般工业秤中加热蒸汽压强和冷凝器操作压强都有一定限制，因此在一定操作条件下，蒸发器的理论总温度差为一定值。在效数增加时，由于各效温差损失之和的增加，使总有效温差减小，分配到各效的有效温差小到无法保证各效发生正常的沸腾状态时，蒸发操将无法进行下去。 多效蒸发的操作流程根据加热蒸汽与料液的流向不同，可分为并逆流法溶液溶液的流向与蒸汽的流向相反，即加热蒸汽从第一效加入，料液从最后一效加入。 逆流法的优点是：随溶液的组成沿着流动方向的增高，其温度也随之升高。因此因组成增高使黏度增大的影响大致与因温度升高使黏度降低的影响相抵，故各效溶液的黏度较为接近，各效的传热系数也大致相同。 平流法即各效都加入料液。此法除可用于有结晶析出的料液外，还可用于同时浓缩两种以上的不同水溶液。 本设计蒸发流程采用并流模式。 操作简单采用沸点进料多效蒸发工艺计算的主要项目有：加热蒸汽消耗量，各效水分（或溶剂）蒸发量及各效的传热面积。算的已知参数为：流液的流量，温度和浓度，最终完成液的浓度，加热蒸汽压强和冷凝器中的压强等。 计算常采用试差法，其计算步骤如下：根据工艺要求及溶液的性质， 确定蒸发的操作条件，蒸发器的形式，流程和效数根据生产经验算据，初步估计各效蒸发量和各效完成液的浓度 （3）根据经验假设蒸汽通过各效的压强降相等，估算各效溶液沸点和有效总温差 （4）根据蒸发器的焓衡算，求各效的蒸发量和传热量 （5）根据传热速率方程计算各效的传热面积。若法语得的各效传热面积不相等则应按下面介绍的方法重新分配有效温度差，重复（3）～（5），直到所求得的各效传热面积为止 本设计的 操作条件是： （1）水溶液处理量kt/a，原料液的浓度为1%。完成液浓度为%；用三效并流蒸发装置，每小时将kg浓度为1%的浓缩为%，原料液温度为第I效的沸点。 （2）加热蒸汽压强为0 ，℃ 汽化潜热 =2071.5kJ/kg冷凝器的压强为 （3）各效蒸发器的总传热系数=1800 W/（·℃=1200 W/（·℃）=800 W/（·℃）F=75×103×103÷8000＝ W=F×（1－）－假设各效蒸发量， 即：=1：1：1 W1+W2+W3=W ===6250/3=2083.33 kg/h 因而初估各效完成液的浓度为xi＝－－－…－第I效完成液的浓度＝－－第II效完成液的浓度＝－－＝－－＝第III效完成液的浓度＝为求各效溶液沸点,需假定压强一般加热蒸汽压强和冷凝器操作压强是已知的其他各效二次蒸汽的压强可按各效间蒸汽压强降相等的假设来确定即各效加热蒸汽压强与二次蒸汽压强之差为； ＝－＝＝； ＝＝0－＝ ； ＝＝0－＝。 将各效二次蒸汽的压力、附录中查到相应的二次蒸汽的温度和二次蒸汽的汽化潜热列于中效次 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 二次蒸汽的压力，二次蒸汽的温度,℃ 2.2 温度差损失 2.2.1 因溶液蒸汽压而引起的温度差损失 当x1=12.86% ，查出溶液沸点为104.2℃,同理，可以得到其他浓度和T下沸点温度，如表 2-2所示。 表2-2 沸点温度 效次 Ⅰ Ⅱ Ⅲ ℃ 104.2 106.8 117.5 又f=0.0162×（+273)/i 所以f1=0.0162×（149.6+273）/2119.7=1.3647 f2=0.0162×（126.5+273）/2186.7=1.1826 f3=0.0162×（60.1+273）/2853.9=0.62