文档介绍：摘要
将含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽,从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发。在实际生活、生产过程中存在着大量的蒸发操作。工业生产中,蒸发操作的目的是制取浓缩的液体产品、纯净溶剂、制备浓缩溶液和回收溶剂。通常采用加热的方式使大量溶剂汽化。为充分利用热能,减少能耗损失,实际生产中普遍采用多效蒸发。
本文设计课题为73kt/a NaOH溶液三效蒸发装置设计,根据课题内容确定选择工艺流程,查取相关工艺数据,,确定加热蒸汽的用量、蒸发器的传热面积及蒸发装置结构尺寸等参数。
根据满足工艺条件要求和经济效益、节能降耗等原则,结合实际进行综合考虑,确定了此次蒸发方案和蒸发设备,选择中央循环管式蒸发器,采用并流操作流程。
关键词:蒸发;中央循环管式蒸发器;气液分离器
目录
第一章设计方案的确定 1
蒸发操作条件的确定 1
1
冷凝器操作压强的确定 1
进料温度的选择 1
蒸发器类型的确定 1
蒸发效数的确定 2
蒸发流程的确定 2
设计条件总述 3
第二章多效蒸发的工艺计算 4
各效蒸发量和完成液组成的估算 4
5
6
6
7
8
计算各效蒸发量和传热量 9
: 12
13
13
14
加热蒸汽用量及各效蒸发量 16
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第三章蒸发器主要结构工艺尺寸的设计 19
加热管的选择和管束的初步估计 19
循环管直径的选择 19
加热室直径及加热管数目的确定 20
分离室直径与高度的计算 21
接管尺寸的确定 22
溶液进出口管 22
加热蒸汽与二次蒸汽接管 22
冷凝水出口管 24
第四章蒸发装置辅助设备的设计 25
气液分离器 25
蒸汽冷凝器 26
: 26
: 27
设计结果汇总 30
对本设计的评述 32
参考文献 33
第一章设计方案的确定
蒸发操作条件的确定
蒸发是消耗大量加热蒸汽且产生大量二次蒸汽的过程。被蒸发溶液存在允许范围内的最高温度,根据节能原理,应充分利用二次蒸汽,作为后续过程的热源。所以在加热蒸发中应采用较高温度的饱和蒸汽,通常所用饱和蒸汽温度不超过180℃,超过时,设备费用和操作费用都会相应增加。所以加热蒸汽压强在400-550kpa范围之内。本设计加热蒸汽压强选择为450kPa(绝)。
冷凝器操作压强的确定
若一效采用较高压强的加热蒸汽,则末效采用常压或加压蒸发,此时末效产生的二次蒸汽具有较高温度,可全部利用。各效操作温度高时,溶液粘度低,传热效果好。若一效加热蒸汽压强低,末效采用真空操作,各效二次蒸汽温度低,进入冷凝器冷凝消耗大量冷却水,溶液粘度大,传热差。故冷凝器操作压强为20kpa(绝)。
进料温度的选择
进蒸发器料液温度的高低直接影响蒸发器的传热情况和传热面积的大小,在实际生产中通常为了节约蒸汽用量和提高传热效果,在进入蒸发器之前利用可回收的低温热源将料液预热到接近或者达到沸点状态,得以实现节能。
所以本设计选择沸点进料。
蒸发器类型的确定
蒸发器类型较多,根据以下原则进行选择:
保证蒸发过程具有较大的传热系数,满足生产工艺的要求;
生产能力大,能完善分离液沫,减缓传热壁面污垢形成;
结构简单,操作、维修和清洗方便,造价低,寿命长;
适应蒸发物料的特殊工艺特性。
根据以上原则与本次设计条件,选择中央循环管式蒸发器。加热室由垂直的加热管束构成,管束中央直径较大的管子,称中央循环管,其截面积为加热管束总截面积的40%-100%。当壳程的管间通入蒸汽加热时,加热管内单位体积的受热面积大于中央循环管,所以两管内液体形成密度差,加热管内蒸汽的抽吸作用,使溶液在中央循环管下降,在加热管内上升连续自然流动。管内的密度差越大,管子越长,循环速度越大。溶液的循环流动提高了沸腾表面传热系数,增强蒸发过程。该蒸发器结构紧凑,传热较好,操作可靠,所以本设计选择中央循环管式蒸发器。