三乙胺刮膜中试装置试验总结2.docx
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三乙胺刮膜中试装置试验总结2
AKD生产工艺研究项目
三乙胺刮膜中试装置试验总结
聚银公司·聚氨酯研究所
二零一五年二月
1、试验背景
三乙胺刮膜蒸发技术是“AKD生产工艺研究”项目主要研究内容之一，项目旨在为年产2万吨AKD工程化设计提供技术支撑。
为更好的研究项目，特建立中试试验装置，在2014年的试验过程中暴露出了一系列工艺及设备结构方面的问题，具体表现为：
刮膜蒸发器的蒸发深度不够，蒸发能力未达到；
系统的出料有中断、桥架和堵塞现象，系统稳定性差；
每次试验消耗的原料多，废料及废水处理难度大；
现场操作环境恶劣，三乙胺的燃爆及中毒隐患不好防护。
2、试验改造方案
针对以上出现的问题，以及突发的未知因素，技术组与各专家进行多次讨论并最终形成了改造意见。
主要对设备的内部结构及工艺流程的调整，改造方案如下所示：
1、
对刮板蒸发器结构及附属设备的改造
1）为解决高粘物料挂壁及堵塞情况，将刮板形式改为螺旋状结构。
如下所示：
2）为防止刮板蒸发器底部物料堵塞，将设备底部的螺旋推料器螺带与转轴贴合。
3）为保证试验过程的连续化及密闭性，增加一台搅拌釜。
搅拌釜与刮板蒸发器直接连接，搅拌釜转动设部件计为偏心结构。
刮板蒸发器与搅拌釜的连接示意图：
2、对中试装置进行改造
需要对原中试装置工艺流程进行改造，增加一台搅拌釜和一台齿轮泵，满足试验过程的连续化操作，且保证物料体系的密闭性，改善现场环境及提高试验过程的安全性。
3、试验具体考察内容
3.1考察采用螺旋式刮板蒸发器对于高粘度、高含固液体连续蒸发溶剂的可行性及可靠性；
3.2探究采用刮膜蒸发装置来实现对缩合物料中三乙胺循环利用的可行性工艺条件及蒸发效果，为工程化设计提供参考；
3.3研究刮膜蒸发试验的主要控制因素，优化操作条件，为工程化设计提供理论数据。
试验分析数据表
编号
进料温度
℃
进料流量
Kg/h
刮膜搅拌
rpm
胺含量%
蒸发能力Kg/h
备注
001
60
300
100
002
60
500
100
003
60
400
200
004
60
600
200
005
70
400
100
006
70
500
200
007
70
600
200
008
70
700
200
备注：
根据现场实际情况，可适当增加采用数量。
4、试验数据分析
4.1试验原始数据
试验分析结果数据表
序号
进料流量
kg/h
进料温度
℃
刮板转速
prm
胺含量
%
备注
1
250
50
100
20.05
2.4日数据
2
250
50
200
14.17
3
110
50
200
14.44
4
110
55
100
15.13
5
200
70
100
17.58
2.5日数据
6
250
70
200
17.22
7
200
70
50
28.39
8
550
70
50
28.43
9
520
67
100
20.53
10
300
76
200
16.18
11
300
76
100
18.12
12
200
76
200
15.01
13
200
76
100
17.59
14
140
78
100
17.60
15
140
78
200
16.62
16
70
78
200
14.97
17
70
78
100
15.75
18
650
80
100
21.81
19
650
82
200
17.36
20
440
85
200
17.28
21
440
85
100
16.50
4.2试验数据分析
4.2.1刮板蒸发器刮板转速对蒸发效果的影响
由图可知，随着刮板转速的增加，刮板蒸发器的效果明显增加。
刮板转速增加，蒸发器内流体总速度增大。
高速使得液膜能够完全均匀化，薄膜的混合程度增大，这提高了蒸发器的传热效率。
因此保证蒸发器理想操作的必要条件是物料在筒内呈现高速湍动状态。
4.2.2进料量对刮板蒸发器蒸发效果的影响
进料量的情况直接影响到传热的性能。
进料量太小，容易出现干斑，发生“干涸”，使传热面积减小，给热系数降低。
增加进料量，加热面的利用率提高，湍动程度增强，传热速度和效率得到提高。
但是，进料量过大会导致“溢流”现象，导致传热恶化。
一般情况下，蒸发器对于一种物料，存在一个最佳的进料量使得传热效率达到最大。
4.2.3进料温度对刮板蒸发器蒸发效果的影响
物料在接近沸点的情况下进入蒸发器中能够有效的利用换热面积；反之，若进料温度过低，则需要一部分热量用于预热物料，相当于降低了其工作的效率。
一般来说，进料温度高则可得到更大的给热系数，但是，当进料温度远大于沸点时，会产生闪蒸的现象，造成泡沫夹带现象，严重影响分离效果。
所以，在实际生产中考虑能源消耗、工作效率等多方面因素。
（4）物料粘度的影响
图3-4给出来了物料粘度与筒体内侧给热系数之间的关系。
由图分析，可知物料粘度与给热系数之间为近似的线性关系，随着物料粘度的增加，给热系数减小。
本次实验中，假定物料粘度始终不变，但是在实际生产中粘度随温度而变化，并随着蒸发的进行，粘度逐渐增大，所以在实际工业生产中粘度与给热系数之间的关系是十分复杂的。
模拟结果表明,粘性料液速度分布与水存在差
异,粘性料液液膜厚度内没有形成明显的传递边界
层。
对高粘度料液而言,基于碱液蒸发浓缩开发的
薄膜蒸发器结构从动量热量传递角度而言
结论：
1、
2、
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