蒸发工段设计说明书.doc

1 绪论 氯碱工业是能源与资金密集型基础化工原料工业,同时也是高能耗、重污染的重化工企业。烧碱与氯气广泛用于化工、轻工、纺织、冶金、农业、医药、电子、食品等产业,在国民经济发展中起着重要作用。 蒸发工段是烧碱生产中的重要的工序，是耗能大的生产工段。蒸发所需的加热蒸汽约占烧碱综合能耗的30％左右，仅次于电解工序。因此，电解液蒸发工序运行状况和生产技术直接影响整个氯碱系统的用能水平和经济效益。我国的氯碱企业生产30％液体烧碱主要采用双效顺流、三效顺流强、三效逆流、四效顺流等流程。 2 设计的目的和主要步骤 本设计的目的就是了解各种烧碱蒸发工艺的特点，对蒸发工艺进行论，选取较佳的蒸发工艺，并进行物料衡算、能量衡算，对主要设备进行选型和计算，并设计烧碱蒸发工段的工艺流程、平立面布置。 通过烧碱蒸发工艺设计，了解蒸发工艺基本知识，并能够较好地运用化学工程专业知识完成设计工作。 3 蒸发工段工艺方案 3.1 蒸发的重要性 电解液蒸发是氯碱生产系统中的重要环节，它是一个耗能较多的工序。蒸发所需要的加热蒸汽折成等价热值，其数值约占烧碱综合能耗的30%左右，仅次于电解工序。因此电解液蒸发工序的运行情况和生产技术直接影响整个氯碱系统的用能水平和经济效益。 电解碱液的蒸发，得到一定浓度的烧碱成品，同时分离NaCl,送化盐工序回收利用。 3.2 三效四体顺流流程 3.3 工艺路线的论证 经过比较，选择三效四体顺流流程蒸发工艺，其原因如下： a)、目前国内烧碱使用量最大的为30％液体烧碱，选用生产30％烧碱的蒸发工艺。 b)、三效四体顺流工艺与双效顺流工艺十分相似，操作简便，过程容易控制。 c)、双效顺流工艺流程设备对热量的利用率较低，蒸汽消耗高，在生产30％碱时，烧碱折百后蒸汽单耗为3.5t/t左右，工艺较落后。 4 物料衡算 4.1.计算依据 1、生产能力：折百烧碱400000t/a，一年操作334天共8000小时。 每小时产量：400000/8000= 50t/h 每天产量：400000/334 = 1200t/d 2、Ⅰ效、Ⅱ效、Ⅲ效清碱液进料、出料组成、质量流量见“表4-1，表4-2”。 3、碱损：按1％成品计（只考虑在成品调配和包装损失）；盐损或略不计。 4、洗效水量：按500Kg/t计（烧碱折百），即： 50×500＝25000Kg/h = 25t/h 三效平均分配,每效洗效水量：25÷3＝8.333t/h 5、盐泥中固液比：6 ：4 6、旋液分离器分离效率为80％。 7、根据进出物质守恒定律。 表4－1 Ⅰ效、Ⅱ效、Ⅲ效清碱液进料、出料组成 效数 碱液进料组分 ％（W/W） ） NaCl H2O NaOH NaCl H2O Ⅰ效 9.72 16.83 73.45 12.3 18.2 69.5 Ⅱ效 12.3 18.2 69.5 18 13.9 68.1 Ⅲ效 18 13.9 68.1 30 5.66 64.34 冷却槽 30 5.66 64.34 成品调配槽 30 4.97 65.03 电解液 9.72 16.83 73.45 碱盐水 2g/l 260g/l 表4－2 Ⅰ效、Ⅱ效、Ⅲ效清碱液进料、出料量表 效数 清碱液进料量t/h 清碱液出料量t/h NaOH NaCl H2O NaOH NaCl H2O Ⅰ效 50.5 87.44 381.607 50.5 74.724 285.346 Ⅱ效 50.5 74.724 285.346 50.5 38.997 191.058 Ⅲ效 50.5 38.997 191.058 50.5 9.528 108.306 冷却槽 50.5 9.528 108.306 成品调配槽 50 8.283 108.383 4.2 总物料衡算 1、电解液供应量： 50÷9.72％×1.01＝519.547 t/h 其中NaOH：50×1.01＝50.5 t/h NaCl：519.547×16.83％＝87.440 t/h H2O：519.547×73.45％＝381.607 t/h 2、外加洗效水量：25t/h 3、总蒸发水量 381.607＋25－50.5÷30％×64.34％＝396.859t/h 4、三效浓缩液浓缩的水量 Ⅰ效：381.607－50.5÷12.3％×69.5％＝381.607－285.346 ＝96.261t/h Ⅱ效：285.346－50.5÷18％×68.1％＝285.346－191.058 ＝94.288 t/h Ⅲ效：191.058－50.5÷30％×64.34％＝191.058－108.306 ＝82.752