NaOH水溶液三效并流加料的蒸发装置.doc

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1、化工原理课程设计《蒸发》单元操作设计任务书班级精化082姓名金玲敏一、设计题目：NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计二、设计任务及操作条件1、处理能力：12000kg/hNaOH水溶液2、物料条件NaOH水溶液的原料液（初始）浓度：X0=12%(w)；浓缩（完成）液浓度：Xn=40%(w)；加料温度：沸点。（原料液温度为第一效沸点温度）3、操作条件加热蒸汽压强：510kPa冷凝器压强：16kPa各效蒸发器的总传热系数：K1=1600W/（m2·℃)，K2=1000W/（m2·℃)，K3=600W/（m2·℃)。各效加热蒸汽的冷凝液均在饱和

2、温度下排出。假设各效传热面积相等，并忽略热损失。各效蒸发器中料液液面高度为：1.5m。每年按300天计，每天24小时连续运行。厂址：宁波地区。三、设备型式蒸发器：中央循环管式蒸汽冷凝器：水喷射式冷凝器四、设计项目(说明书格式)1、封面、任务书、目录。2、设计方案简介：对确定的工艺流程及蒸发器型式进行简要论述。3、蒸发器的工艺计算：确定蒸发器的传热面积。4、蒸发器的主要结构尺寸设计。5、主要辅助设备选型：物料泵、蒸汽冷凝器及气液分离器（除沫器）等选型。6、绘制NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的流程图及蒸发器设备工艺简图。7、对本设计进行评述。

3、8、参考文献成绩评定指导教师杨春风、王志强2011年6月8日2.设计方案简介2.1设计方案论证多效蒸发的目的是：通过蒸发过程中的二次蒸汽再利用，以节约蒸汽的消耗，从而提高蒸发装置的经济性。目前根据加热蒸汽和料液流向的不同，多效蒸发的操作流程可以分为平流、逆流、并流和错流等流程。本设计根据任务和操作条件的实际需要，采用了并流式的工艺流程。下面就此流程作一简要介绍。并流流程也称顺流加料流程（如图1），料液与蒸汽在效间同向流动。因各效间有较大的压力差，液料自动从前效流到后效，不需输料泵；前效的温度高于后效，料液从前效进入后效呈过热状态，过料时有闪蒸

4、出现。此流程有下面几点优点：①各效间压力差大，可省去输料泵；②有自蒸发产生，在各效间不必设预热管；③由于辅助设备少，装置紧凑，管路短，因而温度损失小；④装置操作简便，工艺条件稳定，设备维修工作减少。同样也存在着缺点：由于后效温度低、浓度大，因而料液的黏度增加很大，降低了传热系数。因此，本流程只适应于黏度不大的料液。2.２蒸发器简介随着工业蒸发技术的发展，蒸发设备的结构与型式亦不断改进与创新，其种类繁多，结构各异。根据溶液在蒸发中流动情况大致可分为循环型和单程型两类。循环型蒸发器可分为循环式、悬筐式、外热式、列文式及强制循环式等；单程蒸发器包括

5、升膜式、降膜式、升－降膜式及刮板式等。还可以按膜式和非膜式给蒸发器分类。工业上使用的蒸发设备约六十余种，其中最主要的型式仅十余种。本设计采用了中央循环管式蒸发器，下面就其结构及特点作简要介绍。中央循环管式蒸发器（如图2）又称标准蒸发器。其加热室由一垂直的加热管束（沸腾管束）构成，管束中央有一根直径较大的管子叫做中央循环管，其截面积一般为加热管束截面积的４０％～１００％。加热管长一般为１～２m，直径２５～７５mm，长径比为２０～４０。其结构紧凑、制造方便、操作可靠，是大型工业生产中使用广泛且历史长久的一种蒸发器。至今在化工、轻工等行业中广泛被采

6、用。但由于结构上的限制，其循环速度较低（一般在０.５m/s以下）；管内溶液组成始终接近完成液的组成，因而溶液的沸点高、有效温差小；设备的清洗和检修不够方便。其适用于结垢不严重、有少量结晶析出和腐蚀性较小的溶液。3.三效并流蒸发设计计算3.1　估计各效蒸发量和完成液浓度Fx0=（F-W）x3……………………………………………（1）其中F—每小时的进料量，Kg/hW—每小时的水份蒸发总量，Kg/h　W＝F（1－）＝12000×（1－）＝8400Kg/h因并流加料，存在着自蒸发，又蒸发中无额外蒸气引出，可取W1：W2：W3＝1:1.1:1.2因为W

7、=W1+W2+W3计算出各效的蒸发量WiW1==2545.45Kg/hW2=1.1×2545.45=2800Kg/hW3=1.2×2545.45=3054.55Kg/h由（1）式得…………………………………（2）由（2）式得计算出各效的浓度x1===0.1523x2===0.2164x3=0.40３.２　估计各效液的沸点和有效总温差设各效间压力降相等，则总压力差为kPa各效间的平均压力差为Δpi===164.67kPa由各效压力差可求得各效蒸发室的压力，即=P1-ΔPi=510–164.67=345.33kPa=P1-2ΔPi=510-2×1

8、64.67=180.66kPa==16kPa表1有关资料列表效数ⅠⅡⅢ二次蒸气压力,kPa345.33180.6616二次蒸气温度Ti＇，℃(即下一效加热蒸汽温度)