无水硫酸钠多效蒸发工艺计算.docx
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无水硫酸钠多效蒸发工艺计算
无水硫酸钠多效蒸发工艺计算.txt41滴水能穿石,只因为它永远打击同一点。
42火柴如果躲避燃烧的痛苦,它的一生都将黯淡无光。
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无
机
盐
工
业
无水硫酸钠多效蒸发工艺计算
刘丕训穗冯佩言■
以硫酸铀多效蒸发为倒,列出工艺计算的主要过程和结果,对提高生产能力有益
一
、
前售
e情硝藏避鼍强度为5C?
平栽加辑-?
0
教科书中常常以顺流或逆流为例做多效
蒸发的工艺计算,而实际生产中实测数据与
设l
1.符号l
D——生燕^量（叠斤）
S--精硝藏总量（叠斤）
典型计算有不小距离为了使工艺计算准确
地指导工艺、设备设计和生产管理,推荐一
S?
S,S,Sl2?
r一进各教{硝量（l|莹斤）W——盛燕发球置C盛斤）WI,W:
.WW?
a,——各教燕寰术tC叠斤）D1.I.i.3——各教挣鼍水量（WWW盛斤）M——离心母椎（莹斤）A——增橱后孟{总量（公斤）字攘
个多效蒸发工艺计算的实饲。
该方法的特征
是根据拟定的工艺流程,除确实已知的参数外,均设为未知数,通过各工序物料热量平
衡原理,列出对应数目的方程式。
通过解联立方程式可以比较准确地算出所需要的工艺数据,从而避免了为简化工艺计算假设许多工艺条件,使计算结果与实际差距较大的弊
端。
A1A2A3A?
...——各效增稠后蓉浮掖量（斤）公
B--离心后湿硝量（叠斤）
2.离心母液温度等于末效沸点,其余热量作为分离过程热损耗。
3.蒸发热损失前两效分别撩各教加热蒸汽热量2计算,后两效分别按.1%计。
查得数据:
该方法简单明了容易掌握,把工艺计算变成了一个解联立方程的过程。
若有条件将
组联立方程输入计算机则可以很快算出各
种给定条件下的结果。
这对优化工艺设计和指导改进生产是十分有利的。
下面以硫酸钠多效蒸发为例,列出工艺计算的主要过程和
结果。
1.无水硫酸钠2'5￣C热容量为3.5O4卡/
克分子?
℃
（15）1=0
’
2aS..NO结晶热为1.千卡/斤12公
=,计算基准1.按10公斤10N8S000%O‘（以重2量%计,以下同）为计算基准
在以上相屙条件下分别计算了四效三效及双效蒸发的蒸发量,蒸赣和传热面
积等主要工艺参数,并作技术经济对比。
现仅列出四效具体计算。
三、四效薰发工艺计算
2.热量平衡以0℃为计算基准给定条件t
1产量:
I万吨/.罕2滞礤藏中N‘￥a=2.O83怼硝古水e.4离心母注古NlS4=3.|O%55增稠后蠹浮藏奇N‘S?
7:
|O?
0（宴蔼）（实蔼）（麦蔼）（控矗）
工艺流程图如图l（蒸发量的计算一）
10公斤产品硫酸钠需蒸发水分和清硝00
液需用量计算如表1。
6-首城加热燕压力:
●/mzk,￣r.幕教=欢藏^压力:
2E/m’t,c
（蠢压）（蕾压）
（总有效温度整的诗舞二）
1.总温度差（见表2）
.
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笫5期
先
机
盐
工
业
图1四效蒸发器I艺流福圈
1,2,8-4——丹别为l~‘散蒸发器5,8,7.8——分剐为1~I散增稠器
袁1
名称
L
2.各效温度损失（表3）见
’
号
替
式
计算塘幂（替斤）
37.35I4
说嚼:
1）{审升高备敢相差太,均取舟8‘溶|i点C。
清
硝
藏
S
x￣/?
Baoo2
‘）擞蒸汽管路损失蔑蔫量宣用蒜祖度损失每散取2二
2‘C。
舟育后置硝
薰盎木分
B
W
I￣/?
4ooo9
S-B
16-938
‘静压强射起的沸点开高计算值此椿藏在加膏宣的8）}l韫升（睁过热度）大（别是兰,四散太的褪参）.实舞特际生产中静藏盈度布可能选蓟曲●压强计葬曲棒点,所以
裹2
名荐矗对压力温度茸蔓度差
授聪过热度目趋舳墨度捐吏计算■可,I理墒宴荫加热主上
下花板■誉一麓不超过4’C.蘸一度抿失取其平均事为
2’C。
首散加热燕^4kf￣g/m柬散=擞蒸汽o2g,m.kft
l29C4.’5.‘9C
3.总有效温度差
8.’32C=厶t2C一2’=8.‘6C=52C.‘
袁3
项目每散损完
l
（）效沸点估算三各各效按等温度差分配计算过程l结果如及表4（包括有关热力学羲据）。
四散共揖先
藩蒗靠点升高
=擞蒜汽管蘑捐失落}热度损失瞳过总温度损失I
8‘C
2’C2‘C
I’2C
8’C8‘C2’6C
（）硝液、母液及增搿后悬浮液比热四清计算可认为溶液的比热和所含溶质的浓度呈
加成关系。
C=C’（1一X
C一蒋藏的比热C?
藩捆的比热一
+Cd0
‘—r一”
维普资讯
无
机
盐
土
业
A=A-+A4+A,+A?
=B+M
Of=OjM+n9B.A.5.‘
19燕90
（9）（1O）
表4
由各效热平衡列出:
Ds,xSwI等w.r85lI+9￣=-D01.
+04tAf.5l
（11）
。
BIⅢ5wI昔×1{.wfgi喝zt+I2I.w
+04tA{?
5t（12）
9285|WI+×1wwr×0=普I2{】s.
+o4tA.53（13）
。
9tt+07×5s+07.=-百8?
9￣I8Ⅱl?
2七MwIJ5l2
×1?
W?
.tA?
12+Ⅱ?
Cr一瓣质的出热X。
溶质的独虞（重量百分出）一C?
tl千卡,斤‘甚C（14）式中:
r,¨r为备教加热蠢潜热l|
I,I,h,I为备教=欢蠢汽热婚。
1I?
以上十四个方程式职立求解计算结果汇
总于表5。
表5
生产奠力
C
笋=J4十吁C一01f,‘42
千卡/斤?
C甚’
故:
C清=（1—02.8）xl+D24×0207?
148o?
B
NiS计1万吨,5万吨,20‘年‘年’
10盐斤00
C母=（1—035）×l+Ⅱ24o?
14×D3=0?
5?
52J
f,替?
C
Ct=（1—0i）×l+024x07=04.?
】4?
?
5D
疆^吨时时/小
’
千/替?
C‘
151.1
55
（蒸汽消耗量计算五）已知量}SW,B,
未知量tD,Wl,W2W3Ⅵ,,
,,S2S,S,A1A”A3A?
M,3‘
.
WiWtWI66B3.1
120,01D1?
9091.1E5g4.3085.7605?
‘603?
9‘56?
543T?
6
S,l
W-
M
A
7042.8
II7.6
2.eB口
58?
4
I354?
共有十四个未知数,按工艺流程图列出十四个物料及热量平衡方程式,由各效物料
平衡列出下式。
Si=WJ+^JS=W2+A22S3tW,+A3S-=W+A一M4
（1）
（2）（8）（毒）AjAl
5570.6
0B6.O.0日9.7
‘0.33‘?
0
A|
A-
067?
0
O.7钉
30?
4
3?
8B
S1
S2
l5.274
2.I02
168.9
1?
B00
8?
4
S3S?
g524.8Ie0?
2
l59?
1D4l?
8
75.D24.2
由各效硫酸钠平衡列出:
0。
S071.8lAJO2S.8l;07AlJ0z￥.B3=O13Ao025..M=074.8+0轴Ao（5）（e）（）（8）
吨。
往:
雌年按S0生产日计葬。
l万吨,0暑年基模每小
时生产奠力为16.吨。
5万嚏,檀曩●毒时生产t出为日年
由分离工序物料平衡可列出;
（）热面积计算六传
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第5期
无
机
盐
工
业
31
为制造方便,各效传热面积取等值,由传热方程式Q=KFAt出;得
At△tl:
2:
At3:
△=
.
’
四,多效蒸发技术经济比较
按照四效蒸发工艺计算方法,在尽可能相同工艺条件下对三效、双效蒸发工艺进行同样的计算,并与四效进行对比（见表7）。
计算基准为单位时间内无水硫酸钠的产量。
表7多效蒸发技术经济对比
Q1.Q.QQ3.
’。
’
按每小时生产一吨NaSO.计算各效Q值,由经验数据取K值则可求出△t和传热面积F,其过程和结果列于表6。
表6
项目单位1效2效8效4效
萎1目I四『I效藿项单位}三双效效
公斤,产品聘吨汽,木吨
l
0.目5O.73
各效加热盛斤/时日445.666595小4?
7756a.16.24燕汽量加热燕汽潜热|强503513.51】.5-58825.
1/吨时地木,汽吨
皿l
2B21.5—6
23?
219?
8
O
K
千卡/小时4la4I3335
千卡/01010】0米?
Ⅱ20310
小时
131?
5.571
10D0
OKt
△t。
C
33?
e1.21.27.4Ⅱ618D33a43
】.7】2】4l54594.3-453.
燕汽耗量
单台传热面积
吨t小时
来0
15】8.1.57
3.2】6713.8
F（1窖0/J
小时）
米j
米米0
2.2.2.3232322?
3Z
313.31.1.731.
10自簋持热面朝.,/时总传热面积比
米
】84.44.85092
.
1
1T3?
F1（i万吨,年）F;（5万吨/年）
蔫曼强崖叠斤永t2o022704.2米l小时I?
1568.】561568.】568.8.
薹^耗量
1/吨时单台恃热面荦{
吨/,A时
米
J.557
I8.15B
1.827
l73
以上仅列出十四个方程式解得十四个未
知数,若进一步探讨给定条件的变化规律,可再设其它未知数,多列几个方程式求解。
比如各效沸点和二次蒸汽温度是按等温差分配计算的,实际生产中不可能是等温差的,而M为求得准确沸点需要多列四个方程式。
再如
总持热面积
米
l247.4
237
五、站论
通过实例计算,不仅看到了随着效数增加,汽耗下降,传热面积增大和设备投资增）等利弊,也对比了不同效数的有效温度1Ⅱ差,蒸发器热经济性,蒸发强度等主要技术经济参数。
还计算出各效的=次蒸汽量、完成液量和给料量等中间参数。
尤其是扩大或变更未知条件,对联立方程代入不同的给定条件,计算出且组数据后,便可定量的描述工艺过程的每个环节,准确地把握、指导和改进工艺设备及操作。
这些计算,特别是在
各效完成液中主成份含量也不会是相等的,通过列方程也可求得各效主成份含量,只是方程多了,联解麻烦。
通过计算可以看到各敖的沸点,二次蒸汽温度和完成渡中主成份
含量是受蒸发器特征（热面积、传热系数）传
和两个端点温度（由生蒸汽压力和末效真空度来决定）控制的。
这是根据生产条件自动调节、而不能任意指定。
为了简化计算需要假定或取经验数据时更要明白其内在的制约关系。
生产第一线,通过现有生产装置有针对性的
反复计算和多次实践,对提高生产能力是很
有实际益处的。
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无水硫酸钠多效蒸发工艺计算
刘丕训穗冯佩言■
以硫酸铀多效蒸发为倒,列出工艺计算的主要过程和结果,对提高生产能力有益
一
、
前售
e情硝藏避鼍强度为5C?
平栽加辑-?
0
教科书中常常以顺流或逆流为例做多效
蒸发的工艺计算,而实际生产中实测数据与
设l
1.符号l
D——生燕^量（叠斤）
S--精硝藏总量（叠斤）
典型计算有不小距离为了使工艺计算准确
地指导工艺、设备设计和生产管理,推荐一
S?
S,S,Sl2?
r一进各教{硝量（l|莹斤）W——盛燕发球置C盛斤）WI,W:
.WW?
a,——各教燕寰术tC叠斤）D1.I.i.3——各教挣鼍水量（WWW盛斤）M——离心母椎（莹斤）A——增橱后孟{总量（公斤）字攘
个多效蒸发工艺计算的实饲。
该方法的特征
是根据拟定的工艺流程,除确实已知的参数外,均设为未知数,通过各工序物料热量平
衡原理,列出对应数目的方程式。
通过解联立方程式可以比较准确地算出所需要的工艺数据,从而避免了为简化工艺计算假设许多工艺条件,使计算结果与实际差距较大的弊
端。
A1A2A3A?
...——各效增稠后蓉浮掖量（斤）公
B--离心后湿硝量（叠斤）
2.离心母液温度等于末效沸点,其余热量作为分离过程热损耗。
3.蒸发热损失前两效分别撩各教加热蒸汽热量2计算,后两效分别按.1%计。
查得数据:
该方法简单明了容易掌握,把工艺计算变成了一个解联立方程的过程。
若有条件将
一
组联立方程输入计算机则可以很快算出各
种给定条件下的结果。
这对优化工艺设计和指导改进生产是十分有利的。
下面以硫酸钠多效蒸发为例,列出工艺计算的主要过程和
结果。
1.无水硫酸钠2'5￣C热容量为3.5O4卡/
克分子?
℃
（15）1=0
’
2aS..NO结晶热为1.千卡/斤12公
=,计算基准1.按10公斤10N8S000%O‘（以重2量%计,以下同）为计算基准
在以上相屙条件下分别计算了四效三效及双效蒸发的蒸发量,蒸赣和传热面
积等主要工艺参数,并作技术经济对比。
现仅列出四效具体计算。
三、四效薰发工艺计算
2.热量平衡以0℃为计算基准给定条件t
1产量:
I万吨/.罕2滞礤藏中N‘￥a=2.O83怼硝古水e.4离心母注古NlS4=3.|O%55增稠后蠹浮藏奇N‘S?
7:
|O?
0（宴蔼）（实蔼）（麦蔼）（控矗）
工艺流程图如图l（蒸发量的计算一）
10公斤产品硫酸钠需蒸发水分和清硝00
液需用量计算如表1。
6-首城加热燕压力:
●/mzk,￣r.幕教=欢藏^压力:
2E/m’t,c
（蠢压）（蕾压）
（总有效温度整的诗舞二）
1.总温度差（见表2）
.
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笫5期
先
机
盐
工
业
图1四效蒸发器I艺流福圈
1,2,8-4——丹别为l~‘散蒸发器5,8,7.8——分剐为1~I散增稠器
袁1
名称
L
2.各效温度损失（表3）见
代
’
号
替
式
计算塘幂（替斤）
37.35I4
说嚼:
1）{审升高备敢相差太,均取舟8‘溶|i点C。
清
硝
藏
S
x￣/?
Baoo2
‘）擞蒸汽管路损失蔑蔫量宣用蒜祖度损失每散取2二
2‘C。
舟育后置硝
薰盎木分
B
W
I￣/?
4ooo9
S-B
16-938
‘静压强射起的沸点开高计算值此椿藏在加膏宣的8）}l韫升（睁过热度）大（别是兰,四散太的褪参）.实舞特际生产中静藏盈度布可能选蓟曲●压强计葬曲棒点,所以
裹2
名荐矗对压力温度茸蔓度差
授聪过热度目趋舳墨度捐吏计算■可,I理墒宴荫加热主上
下花板■誉一麓不超过4’C.蘸一度抿失取其平均事为
2’C。
首散加热燕^4kf￣g/m柬散=擞蒸汽o2g,m.kft
l29C4.’5.‘9C
3.总有效温度差
8.’32C=厶t2C一2’=8.‘6C=52C.‘
袁3
项目每散损完
l
（）效沸点估算三各各效按等温度差分配计算过程l结果如及表4（包括有关热力学羲据）。
四散共揖先
藩蒗靠点升高
=擞蒜汽管蘑捐失落}热度损失瞳过总温度损失I
8‘C
2’C2‘C
I’2C
8’C8‘C2’6C
（）硝液、母液及增搿后悬浮液比热四清计算可认为溶液的比热和所含溶质的浓度呈
加成关系。
C=C’（1一X
C一蒋藏的比热C?
藩捆的比热一
+Cd0
‘—r一”
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机
盐
土
业
A=A-+A4+A,+A?
=B+M
Of=OjM+n9B.A.5.‘
19燕90
（9）（1O）
表4
由各效热平衡列出:
Ds,xSwI等w.r85lI+9￣=-D01.
+04tAf.5l
（11）
。
BIⅢ5wI昔×1{.wfgi喝zt+I2I.w
+04tA{?
5t（12）
9285|WI+×1wwr×0=普I2{】s.
+o4tA.53（13）
。
9tt+07×5s+07.=-百8?
9￣I8Ⅱl?
2七MwIJ5l2
×1?
W?
.tA?
12+Ⅱ?
Cr一瓣质的出热X。
溶质的独虞（重量百分出）一C?
tl千卡,斤‘甚C（14）式中:
r,¨r为备教加热蠢潜热l|
I,I,h,I为备教=欢蠢汽热婚。
1I?
以上十四个方程式职立求解计算结果汇
总于表5。
表5
生产奠力
C
笋=J4十吁C一01f,‘42
千卡/斤?
C甚’
故:
C清=（1—02.8）xl+D24×0207?
148o?
B
NiS计1万吨,5万吨,20‘年‘年’
10盐斤00
C母=（1—035）×l+Ⅱ24o?
14×D3=0?
5?
52J
f,替?
C
Ct=（1—0i）×l+024x07=04.?
】4?
?
5D
疆^吨时时/小
’
千/替?
C‘
151.1
55
（蒸汽消耗量计算五）已知量}SW,B,
未知量tD,Wl,W2W3Ⅵ,,
,,S2S,S,A1A”A3A?
M,3‘
.
WiWtWI66B3.1
120,01D1?
9091.1E5g4.3085.7605?
‘603?
9‘56?
543T?
6
S,l
W-
M
A
7042.8
II7.6
2.eB口
58?
4
I354?
共有十四个未知数,按工艺流程图列出十四个物料及热量平衡方程式,由各效物料
平衡列出下式。
Si=WJ+^JS=W2+A22S3tW,+A3S-=W+A一M4
（1）
（2）（8）（毒）AjAl
5570.6
0B6.O.0日9.7
‘0.33‘?
0
A|
A-
067?
0
O.7钉
30?
4
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S1
S2
l5.274
2.I02
168.9
1?
B00
8?
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S3S?
g524.8Ie0?
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l59?
1D4l?
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75.D24.2
由各效硫酸钠平衡列出:
0。
S071.8lAJO2S.8l;07AlJ0z￥.B3=O13Ao025..M=074.8+0轴Ao（5）（e）（）（8）
吨。
往:
雌年按S0生产日计葬。
l万吨,0暑年基模每小
时生产奠力为16.吨。
5万嚏,檀曩●毒时生产t出为日年
由分离工序物料平衡可列出;
（）热面积计算六传
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无
机
盐
工
业
31
为制造方便,各效传热面积取等值,由传热方程式Q=KFAt出;得
At△tl:
2:
At3:
△=
.
’
四,多效蒸发技术经济比较
按照四效蒸发工艺计算方法,在尽可能相同工艺条件下对三效、双效蒸发工艺进行同样的计算,并与四效进行对比（见表7）。
计算基准为单位时间内无水硫酸钠的产量。
表7多效蒸发技术经济对比
Q1.Q.QQ3.
’。
’
按每小时生产一吨NaSO.计算各效Q值,由经验数据取K值则可求出△t和传热面积F,其过程和结果列于表6。
表6
项目单位1效2效8效4效
萎1目I四『I效藿项单位}三双效效
公斤,产品聘吨汽,木吨
l
0.目5O.73
各效加热盛斤/时日445.666595小4?
7756a.16.24燕汽量加热燕汽潜热|强503513.51】.5-58825.
1/吨时地木,汽吨
皿l
2B21.5—6
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10自簋持热面朝.,/时总传热面积比
米
】84.44.85092
.
1
1T3?
F1（i万吨,年）F;（5万吨/年）
蔫曼强崖叠斤永t2o022704.2米l小时I?
1568.】561568.】568.8.
薹^耗量
1/吨时单台恃热面荦{
吨/,A时
米
J.557
I8.15B
1.827
l73
以上仅列出十四个方程式解得十四个未
知数,若进一步探讨给定条件的变化规律,可再设其它未知数,多列几个方程式求解。
比如各效沸点和二次蒸汽温度是按等温差分配计算的,实际生产中不可能是等温差的,而M为求得准确沸点需要多列四个方程式。
再如
总持热面积
米
l247.4
237
五、站论
通过实例计算,不仅看到了随着效数增加,汽耗下降,传热面积增大和设备投资增）等利弊,也对比了不同效数的有效温度1Ⅱ差,蒸发器热经济性,蒸发强度等主要技术经济参数。
还计算出各效的=次蒸汽量、完成液量和给料量等中间参数。
尤其是扩大或变更未知条件,对联立方程代入不同的给定条件,计算出且组数据后,便可定量的描述工艺过程的每个环节,准确地把握、指导和改进工艺设备及操作。
这些计算,特别是在
各效完成液中主成份含量也不会是相等的,通过列方程也可求得各效主成份含量,只是方程多了,联解麻烦。
通过计算可以看到各敖的沸点,二次蒸汽温度和完成渡中主成份
含量是受蒸发器特征（热面积、传热系数）传
和两个端点温度（由生蒸汽压力和末效真空度来决定）控制的。
这是根据生产条件自动调节、而不能任意指定。
为了简化计算需要假定或取经验数据时更要明白其内在的制约关系。
生产第一线,通过现有生产装置有针对性的
反复计算和多次实践,对提高生产能力是很
有实际益处的。
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