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1、2.4t/h蒸发编号(SJ110930) 第( 1 )版 项目： 河北诺达化工设备有限公司2012.32.0t/h蒸水量蒸发方案计算书河北省石家庄市和平东路688号联系电话： 13933883977Email： 一、设备简介:设备选择方案介绍（1） 废水沉降过滤；（2） 废水蒸发；（3） 废水蒸发结晶；（4） 晶体的分离、干燥。1多效蒸发法应用最为广泛，是目前主要的生产方法。多效蒸发结晶系统一般采用二至四效，因通常有数效蒸发器处于负压状态操作，又称作“多效真空蒸发法”， 2，蒸汽压缩法（热泵法）目前对有结晶和比较复杂的物系不适合。一、 水的澄清、过滤及脱气原料卤水经化学处理，杂质盐转化为难溶的
2、固体颗粒，与泥沙等不溶性杂质一起悬浮于卤水中，要通过沉淀、过滤等处理才能获得澄清的溶液。澄清通常在沉降器或沉淀池中进行，分为连续和间歇两种形式。化学处理生成的沉淀物质一般粒度很小，为改善沉降分离性能，常使用絮凝剂，使细小的颗粒凝聚为较大的颗粒团而具有较大的沉降速度。制盐工业及两碱工业中卤水处理常用絮凝剂主要为聚丙烯酰胺（PAM），使用量一般为25ppm。沉降处理主要分离力度相对较大的颗粒，其完成液还带有少量细微的悬浮固体颗粒，通常使用过滤的方法进一步净化。脱气：多效蒸发流程在单效蒸发器中每蒸发1kg的水要消耗比1kg多一些的加热蒸汽。在工业生产中，蒸发大量的水分必须消耗大量的加热蒸汽。为了减少
3、加热蒸汽消耗量，可采用多效蒸发操作。多效蒸发时，要求后效的操作压强和溶液的沸点均较前效为低，因此可以引入前效的二次蒸汽作为后效的加热介质，即后效的加热室成为前效二次蒸汽的冷凝器，仅第一效需要消耗生蒸汽。一般多效蒸发装置的末效或后几效是在负压（真空）条件下操作由于各效（末效除外）的二次蒸汽都作为下一效蒸发器的加热蒸汽，故提高了生蒸汽的利用率，即经济性。表3-3列出了最小的（D/W）min。表中：D 生蒸汽量W 蒸发水量表3-3 单位蒸汽消耗量效 数单效双效三效四效五效（D/W）min1.10.570.40.30.27真空盐多效蒸发系统通常由45台蒸发器及真空系统组成，按蒸汽流向，依次为I效，II
4、效，III效蒸发器。锅炉蒸汽（生蒸汽）通入首效（I效）蒸发器的加热室，通过加热管与卤水进行热交换。加热蒸汽释放热量被冷凝为液态水，由加热室下部排出，返回锅炉。蒸发器内的卤水则在加热室被加热至过热状态后进入蒸发室。过热的卤水在蒸发室内急剧沸腾汽化。卤水部分汽化，产生的蒸汽称作“二次蒸汽”，引入II效蒸发器的加热室，作为热源使II效蒸发器内的卤水被加热，部分汽化，产生II效“二次蒸汽”，用作III效的热源，依次类推直至末效蒸发器。末效二次蒸汽则有真空系统引出。按加料方式不同，常见的多效蒸发操作流程有以下几种：1） 并流（顺流）加料法图3-14 并流加料的四效蒸发装置流程示意图并流（顺流）加料蒸发流
5、程的原料液与蒸汽的流向相同，都由第一效顺序流至末效。原料液进入第一效，浓缩后排入第二效，依次流过后面各效，被不断浓缩。完成液由末效取出。并流加料的四效蒸发装置流程见图3-14。 当蒸发过程中有晶体析出时，根据具体情况，晶体可与料液一起输送流动，依次进入后面各效，也可以在每一效蒸发室底部设置排盐脚，分效排出。并流加料法的优点为：由于后效蒸发室的压强比前效低，料液在效间输送可利用效间压差，不必另外用泵。此外，由于后效料液的沸点较前效为低，故前效料液进入后效时，会因过热而自动蒸发（自蒸发或闪发），因而可以多产生一部分二次蒸汽。并流加料的缺点为：由于后效料液的浓度较前效高，温度又较低，所以沿料液流动方
6、向的浓度、黏度等物性参数逐渐增高，致使传热系数逐渐降低。这种情况在后二效中尤为明显。2） 逆流加料法图3-15 逆流加料的四效蒸发装置流程示意图图3-15为四效逆流加料流程。原料液有末效进入，用泵依次输送至前效，完成液由第一效取出。加热蒸汽的流向仍是由首效依次流向末效。因蒸汽和料液流动方向相反，故称为逆流加料法。逆流加料法蒸发流程的主要优点是溶液的浓度沿流动方向不断提高，同时温度也逐渐上升，因此各效溶液的粘度较为接近，使各效传热系数差异减小。缺点是各效间料液需用泵输送，能量消耗较大。且因各效进料温度均低于沸点，与并流加料法相比，产生的二次蒸汽量较小。3） 平流加料法图3-16 平流加料的四效蒸
7、发装置流程示意图平流加料法多效蒸发流程如图3-16所示。原料液分别加入各效中，完成液也分别自各效取出。蒸汽的流向仍是由第一效流至末效。此种流程适用于处理蒸发过程中有结晶析出的溶液，可避免夹带晶体的料液在效间输送。一、 多效蒸发的计算在多效蒸发计算中，一般来说，已知条件是：原料液的流量、浓度和温度；加热蒸汽的压强；冷凝器的真空度；完成液的浓度等。需要求算的项目是：生蒸汽的消耗量；各效的蒸发量；各效的传热面积。有时需求算各效浓缩率。解决上述问题的方法是采用蒸发系统的物料衡算、热量衡算和传热速率方程式。建立多元方程组求解。多效蒸发系统中，效数越多，变量（未知数）的数目也就越多。若将描述多效蒸发过程的
8、方程组，用手算联立求解则是很繁琐和困难的。为此，经常先作一些合理的简化和假定，然后进行计算。以下举例说明多效蒸发的设计计算方法。1 确定计算条件：1） 生产能力及工作时间l 生产能力，即建设规模，由建设方提出要求而定；1） 工作时间：对于真空盐装置，一般可按每年运行300320天，每天工作24小时计。液组成由原料情况、产品质量要求而定。2 系统工艺计算采用物料衡算热量衡算结合的系统工艺计算可确定蒸发系统各效、预热器、闪发器等设备的物料流量及热传递量。1） 设定操作条件：（1） 压差分配：首先确定首效加热蒸汽压强P0和末效二次蒸汽压强P4，然后进行压差或温差分配。制盐工业中常采用压差分配对各效操
9、作参数作初步配置，再通过各效有效温差调整。压差分配常采用下列经验参数：一效生蒸汽压强 MPa 根据实际情况选定。式中：P 各效二次蒸汽压强 MPa下标表示效数。由于除了多组分卤水原料外，制盐生产蒸发系统中各效温差损失相差不大，在压差分配后，可根据各效间温差加以调整。（2） 温差损失制盐蒸发器温差损失主要由料液沸点升造成，此外静压差、料液过热、管路阻力等也是造成温差损失的因素。 工艺计算书:蒸发水量为2000，设定进料溶液的温度为30-40，经冷凝水预热器升温15 出料温度：60-70, 冷却水进口温度： 32 冷却水出口温度：45 由于第一效溶液浓度比较低，一般不容易产生结壁的现象，为了降低设
10、备费用可采取自然循环蒸发器。 2、工作原理 稀溶液由泵输送到一效蒸发器自然循环浓缩，溶液在加热管中被加热并有一部分水分被蒸发，被加热的溶液在进入分离室后闪蒸，二次蒸汽排出，一部分溶液继续在蒸发器中通过循环管循环浓缩，浓缩液则从一效进入到二效蒸发器循环继续浓缩；同时二效浓缩液进入直接冷凝器冷凝，不凝气体由真空泵排出。见流程图。 设备占地空间尺寸为长宽高：3512m。设备参数1、各效温度分配：生蒸汽压力：0.4MPa，末效真空度：-0.08MPa。一效二效加热室温度135100分离室溶液温度10065以上温度仅供参考，实际温度可能会有所出入。2、冷凝水预热器换热面积5m2真空水环泵：抽气量600m
11、3/h。蒸发系统的真空装置多效蒸发系统为维持其蒸发室压强逐效降低，保持必要的温差，其末效必须与真空装置相联。真空装置性能的好坏，对整个蒸发系统的总温差影响极大。一、 蒸发系统真空装置工作原理水蒸汽与液态水的比容相差极大。真空盐蒸发系统末效蒸发室的压强大致在10KPa以下，在此条件下的蒸汽比容（单位质量物质的体积）为14.71m3/kg，而液态水的比容为0.001m3/kg，两者相比，差1.471104倍。当处于密闭容器中的，压强为10KPa的水蒸汽突然遇冷冷凝为液态水时，其体积在瞬间缩小14700多倍，这样，就在容器中形成很大的负压，即真空状态。在水蒸汽冷凝时，并非所有的蒸汽都凝结成液态水，在
12、液态水的表面上仍存留一定数量的水蒸汽分子。这些水蒸汽分子产生一定的压强，即所谓的“饱和蒸汽压”。饱和蒸汽压与体系的温度有关。温度越低，饱和蒸汽压越小。100时，水的饱和蒸汽压为1大气压（101.33KPa），80时为47.38KPa，60时19.92KPa，40时7.38KPa。10KPa 时，对应的饱和温度为45.3 。真空装置所能创造的真空度，取决于冷却介质，通常是冷却水，的温度。所能达到的的真空度的极限，是冷却水温度下所对应的饱和蒸汽压。当使用机械式或蒸汽喷射式真空泵为辅助设备时，真空度还可以高一些。实际使用的真空系统由于冷却水及二次蒸汽中含有少量不凝性气体，设备的气密性等原因，真空装置
13、的真空度比理论值要低一些。二、 冷凝器真空系统中完成二次蒸汽冷凝的设备称作冷凝器，是真空系统中的主要设备。按其传热方式可分成两大类：表面式冷凝器和混合式冷凝器。1） 表面式冷凝器；在表面式冷凝器中，二次蒸汽与冷却介质，通常为水，通过传热壁面进行热交换，使蒸汽在传热面上放热，冷凝成液态水。实际上，多效蒸发系统中，效以后各效的加热室都是前一效的冷凝器。表面式冷凝器在需要回收冷凝水或防止二次蒸汽中有害物质散逸于环境时采用。由于这类冷凝器工作时需要维持一定的传热温差，传热效率较低，设备造价也叫混合式冷凝器高。常见的表面式冷凝器有列管式、板式等形式。2） 混合式冷凝器：在混合式冷凝器中，温度较高的二次蒸
14、汽与温度较低的冷却水直接接触并进行混合式传热，蒸汽放热冷凝成液态水，并与因吸热而升温的冷却水充分混合后排出。在混合冷凝器中，热交换的强度与水汽接触时间，水汽接触表面面积，水汽初始温差等因素相关。为使水汽接触时间加长，接触面积加大，混合式冷凝器通常采用塔状结构，内部也为有利于液相分散的结构。冷却水可成膜状、帘状、柱状或液滴状由上而下流动。其中膜状流动的水汽接触面积最小，液滴状流动的水汽接触面积最大。实际生产中综合考虑传热效率，操作及设备费用等因素，常以柱状流动方式为主。混合冷凝器对冷却水的水质要求不高，普通地表水、地下水、海水等度可以使用。但水温与真空度有极大的影响，应尽量使用温度较低的冷却水源，以获得较高的真空度。在混合式冷凝器内，二次蒸汽温度T与冷凝器排出的冷却水温度t2之差称作“冷凝器最终温差”，记作t。不同条件下，最终温差一般在38。常用的混合冷凝器有气压式冷凝器、水喷射式冷凝器等。气压式混合冷凝器使用最为广泛。下图为一种气压式冷凝器的示意图。 四、主要操作条件:项目效效加热室温度（）12095汽相温度（）9560各效蒸发量（kg/h）10001000各效面积（m2）4040分离室尺寸（H）m1.221.22生蒸汽耗量（t/h）1.2汽耗比（汽水）0.6冷却水消耗量（m3/h）80五、设备报价序号货物名称规格
