文档介绍：第一章绪论
第一节课题背景与物料简介
一、课题背景
CaCl2是一种用途极广的无机化工原料,广泛地用于生产多种用途的干燥剂、致冷剂、食物防腐剂、制造钙盐及某些染料的原料[3]。它主要应用于玻璃制造、电视显像管、食品添加剂等方面,还用于日用化工、陶瓷、化工脱水液、建筑行业早强剂、生产涂料的凝固剂、橡胶行业乳胶凝结剂、微生物工业和化学工业,如化工原料、脱除剂和用作单倍体育种的培养基。此外,还用作织物的防火剂、海港的消雾剂和路面的集尘剂等。在水处理、公路除雪、制冷冷藏等方面,CaCl2也有广泛的用途。
在CaCl2溶液蒸发装置系统中,形成了由水蒸汽、氯化钙溶液、晶体和惰性固体颗粒所组成的多相流工质,其中CaCl2有去除磷的作用。该蒸发装置解决了装置中的结垢问题,避免了由于结垢严重而频繁停车清洗造成的损失,提高了生产效率;具有高的传热效率,结构紧凑,容易安装与维修等优点。该系统运行稳定,实现了节能、节水、环保、降耗、增产的目的,具有明显的经济效益、社会效益和环境效益。
二、物料简介
1. CaCl2的性质
CaCl2白色晶体或块状物,无毒、无臭、味微苦,不规则颗粒或粉末状,熔点782℃,沸点1600℃,(25℃)。它在水中的溶解度很大,能形成含结晶水化合物。CaCl2吸湿性极强,暴露于空气中极易潮解;能溶于醇、丙酮和醋酸;易溶于水,同时放出大量的热,其水溶液呈微酸性,有弱腐蚀性。
2. CaCl2的用途
CaCl2是一种用途极广的无机化工产品,广泛地用于生产多种用途的干燥剂、致冷剂、食物防腐剂、制造钙盐及某些染料的原料[3]。它主要应用于玻璃制造、电视显像管、食品添加剂等方面。
CaCl2溶液是致冷工业中重要的冷冻剂。在使用过程中,会因吸收空气中的水分而使其浓度降低,通过蒸发吸热,与外界空气进行热交换,以达到制冷效果。氯化钙水溶液对设备有腐蚀性,使用时应该注意。
CaCl2是工业和实验室常用干燥剂,如用于氮气、氧气、氢气、氯化氢、二氧化硫等气体的干燥,但不能用来干燥乙醇和氨;是生产醇、酯、醚和丙烯酸树脂时用作脱水剂。在无机工业中被用作制造金属钙、氯化钡、各种钙盐(如磷酸钙等)的原料。在建筑工业中被用作防冻剂,以加速混凝土硬化和增加建筑砂浆的耐寒能力。在微生物工业中被用作单倍体育种的培养基。此外,还用作织物的防火剂、海港的消雾剂、路面的集尘剂和食品的防腐剂等。
第二节蒸发与流程概述
一、蒸发概述
蒸发装置广泛应用于化工、轻工、食品、医药、制冷、废水处理、海水淡化等工业领域,其目的是使溶液中的溶剂与溶质相互分离,其主要的几个方面:
1、浓缩稀溶液直接制取产品或将浓溶液再处理(如冷却结晶)制取固体产品,例如电解烧碱液的浓缩,食糖水溶液的浓缩及各种果汁的浓缩等;
2、由于废水中含有高浓度盐分,通过蒸发浓缩,将废水中的物质变废为宝。例如管式降膜蒸发器主要用于废水浓缩,结晶蒸发器主要用于含盐废水的结晶;
3、制冷剂吸热蒸发,降低环境的温度,有利于食品、水果和新鲜质感的保存。在冷却空气蒸发器中,有空调用翅片蒸发器、冷冻冷藏用空气空气冷却器和排管蒸发器等。
4、同时浓缩溶液和回收溶剂,例如有机磷农药苯溶液的浓缩脱苯,中药生产中酒精浸出液的蒸发等;
5、为了获得纯净的溶剂,例如,海水淡化等。其中海水淡化是实现海水资源利用的开源增量技术,可以增加淡水量;
6、蒸发器吸收室内空气中的热量,使制冷剂蒸发为气体,带走室内空气中的热量。同时将蒸发器周围流动的空气冷却产生冷凝水,达到除湿的目的。
蒸发操作实质上是在间壁两侧分别进行蒸发和溶液沸腾的传热过程,所以蒸发器也是一种传热器。然而和一般传热过程相比,蒸发操作又有以下特点:
1、蒸发物料是溶有不挥发溶质的溶液。由拉乌尔定律可知,在相同温度下,其蒸汽压较纯溶剂低,因而在相同压力下溶液的沸点比纯溶剂的沸点高,加上引起沸点升高的其他原因,当加热蒸汽温度一定时,蒸发溶液时的有效传热温差比纯溶剂时的小,溶液的浓度越大,这种影响也越显著。
2、蒸发汽化时溶剂量很大,需要消耗大量蒸汽,为有效利用能量,提高加热蒸汽经济性,可采用多效蒸发的方法。
3、蒸发物料常具有某些特性,如有些物料在浓缩时可能结垢或析出结晶,有些热敏性物料在高温下易分解变质,有些具有较高的粘度或较强的腐蚀性等等。应根据物料在特殊性和工艺要求选择适当的蒸发方法和设备。
蒸发的目的是为了使溶液中的溶剂汽化,故溶剂应具有挥发性而溶液中的溶质必须是不挥发的。由汽化产生的蒸汽在逸向空间后不予除去,则蒸汽与溶液之间将逐渐趋于平衡状态,是汽化不能继续进行,故进行蒸发的必备条件为热能的不断供给和生成蒸汽的不断的排除。
二、工艺流程概述
蒸发基本工艺流程示意图如下图1-2-1所示。
图1-2-