年產(chǎn)40萬噸碳酸鉀蒸發(fā)車間設(shè)計(jì)

年月日畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書名：馬宏偉 專業(yè)：過程裝備與控制工程 題目：年產(chǎn)4.0萬噸碳酸鉀蒸發(fā)車間設(shè)計(jì) 碳酸鉀是一種重要的無機(jī)基礎(chǔ)化工原料，主要用于電視玻殼、化肥脫碳、電焊條、制藥、雙氧水、電影膠片、搪瓷、印染、鉀玻璃等行業(yè)。目前國內(nèi)碳酸鉀此外，原料及動(dòng)力的消耗、車間布置以及節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)等也是本次設(shè)計(jì)的重要Title：Evaporationworkshopdesignofpotassiumcarbonateproducing4.0X107kg/yAbstractPotashcarbonatewasanimportantfoundationofinorganicchemicalrawmaterials,mainlyfortheTVglass-shells,chemical,pharmaceutical,decarburization,wirehydrogenperoxide,film,enamel,printinganddyeing,potassiumglassetc.Atpresentdomesticpotashproductionmainanddemandathomeandabroadandalsointroducedexistingproductionprocessesandequipmentofthemaintrend.Then,thedesignhasintroducedthetechnologicalprocessandcraftlationnKeywords：potassiumcarbonate；ionexchange；Processcalculation；酸鉀的生產(chǎn)現(xiàn)狀6次工藝設(shè)計(jì)流程及設(shè)備簡介72.1離子交換法生產(chǎn)碳酸鉀簡介11產(chǎn)工藝流程123、蒸發(fā)工段物料衡算與熱量衡算134、蒸發(fā)器加熱室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算184.1加熱室中換熱管的排布及殼體直徑的計(jì)算185、蒸發(fā)器分離室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算245.2Ⅱ效分離室尺寸的確定及強(qiáng)度計(jì)算305.3Ⅲ效分離室尺寸的確定及強(qiáng)度計(jì)算356、蒸發(fā)器有關(guān)接管管徑的計(jì)算396.2Ⅱ效蒸發(fā)器有關(guān)接管直徑的計(jì)算426.3Ⅲ效蒸發(fā)器有關(guān)接管直徑的計(jì)算44板冷凝器4920世紀(jì)90年代，隨著世界范圍內(nèi)電視機(jī)特別是家用計(jì)算機(jī)需求的迅猛增加，鉀裝a地區(qū)(主要國家為法國、德國、比利時(shí)、意大利、西班牙等)碳酸鉀總生產(chǎn)能力,近幾年新開發(fā)步工福利廠(0.5萬t/a)等[11]。為K2CO3，白色粉末狀、細(xì)顆粒狀結(jié)晶或圓型橡膠行業(yè)的防老化。此外，其在石油煉制、泡花堿、。a不足，不適應(yīng)該行業(yè)的快速發(fā)展[5]。蒸向下液膜。2、傳熱溫差損失小。因?yàn)榻的ふ舭l(fā)器沒有因液位靜壓引起的沸點(diǎn)升高而帶小。在總推動(dòng)力不變的前提下，使有效傳熱溫差變大。3、易于實(shí)現(xiàn)多效操作。降膜蒸發(fā)器傳熱溫差損失小，提高了總有效傳熱溫4、易于處理熱敏性物料。溶液往往一次通過加熱室即可達(dá)到要求，停留時(shí)抗生素、醫(yī)藥中間體等熱敏性物料。5、適用于處理易起泡的物料。降膜蒸發(fā)器汽化表面很大，因而二次蒸汽中6、不適于處理易結(jié)晶、結(jié)垢和粘度很大的溶液。發(fā)生上述情況時(shí)將破壞溶7、必須安裝料液成膜裝置。為了使料液對(duì)每根換熱管均勻分配，并使料液蒸發(fā)管的垂直度。二次汽二次汽料液進(jìn)口生蒸汽料液出口舊費(fèi)的限制，設(shè)備投資幾乎與效數(shù)成正比增加，而能理論溫度差的極端情況。3、隨著效數(shù)的增加，蒸發(fā)強(qiáng)度下降，設(shè)備投資費(fèi)用增大：而且加熱蒸汽的4、對(duì)于自然循環(huán)蒸發(fā)器來說，當(dāng)有效溫差過小時(shí)，不能維持自然循環(huán)，一本次設(shè)計(jì)擬采用三效蒸發(fā)裝置。三效順流蒸發(fā)工藝流程示意圖2、工藝流程描述年代開發(fā)的完全革新的分離工藝技術(shù),經(jīng)過不斷地改的離子交換柱相比,其設(shè)備緊湊、系統(tǒng)簡化、管道縮減并且占地面積少。與固定床相比,樹脂消耗量減少(50~90)%,再生劑、沖洗水消耗降低。由于非間斷操作下負(fù)荷的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度。在生產(chǎn)過程中基本無三廢排放。企業(yè)所采用，其主要工藝流程為:得符合規(guī)范的碳酸鉀產(chǎn)品。反應(yīng)(式中R為樹脂分子骨架部分)如下KRNHHCO→NH4R+KHCO3NH4R+KCl→KR+NH4Cl簡單,投資少,產(chǎn)品質(zhì)量好,技術(shù)成熟可靠,,蒸發(fā)濃縮能耗較高；二是生產(chǎn)過程中產(chǎn)術(shù)成熟可靠,投資少,產(chǎn)品質(zhì)量好,成本較低.年工作FM5555.5655555.6kg/h氫鉀溶液的初始濃度x0=10%，故原料處理量0x00.1。gh。總0x0.3。效加熱生蒸汽壓強(qiáng)為P1=500kPa(絕壓，以下同)，溫度為151.7℃，考慮到管道傳不揮發(fā)溶質(zhì)存在造成的沸點(diǎn)升高為'=2℃'=3℃'=15℃123123t=TtiiiT'=Tiii0112222222333333二次二次蒸汽ⅠⅡⅢ絕對(duì)壓力(kPa)溫度(℃)。(Q=Dr=Wr'+Fc(t-t)(Q=Dr=Wr'+Fc(t-t)將表中物性數(shù)據(jù)代入上方程組得為123A=Q1=Dr0=18460.162113.2103=283.29m21KtKt36001500282KtKt36001000283KtKt360080028.5At+At+AtA=11223At+At+At231A362.62A362.63A362.6111112222222333333(Q=(Q=Dr=Wr'+Fc(t-t)汽化熱汽化熱r′(kJ/kg)二次蒸汽ⅠⅡⅢ溫度(℃)122223KAt,KAt,3600人800人3433331222233334、蒸發(fā)器加熱室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算管為φ38×3.0、全管長6M的不銹鋼換熱管。考慮到上下管A360iN。N。蒸汽，冷凝水碳酸氫鉀混合溶液0進(jìn)口90出口131稱工作介質(zhì)工作壓力工作溫度設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)溫度傳熱面積Pa℃PapDc式中6：計(jì)算厚度mmpc：計(jì)算壓力MPa0：焊接接頭系數(shù)此處取0=1137MPac12c12a)水壓實(shí)驗(yàn)壓力按下式計(jì)算T26sesaPD7.4)GTie==65.38MPTaesaTab)管程水壓實(shí)驗(yàn)壓力及強(qiáng)度校核與殼程計(jì)算過程類似，此處不再贅述，經(jīng)壓力下的筒體薄膜應(yīng)力為PD7.4)GTie==65.38MPTaesaTa因加熱室選用的換熱管規(guī)格為φ38×3.0，故加熱室管板最小厚度minnnnt4.2.5拉桿設(shè)計(jì)4.2.7布膜器設(shè)計(jì)開孔直徑i2，etrhd615.2根6=60.76mm)|1b.內(nèi)側(cè)有效高度h2按下式計(jì)算，取二者之中較小值h=d6=615.2根6=60.76mm)|②接管多余金屬面積A=2h(6-6)f+2h(6-C)f③接管區(qū)焊縫面積(焊腳取6.0mm)132e123e各接管厚度相同，最大開孔不需要補(bǔ)強(qiáng)，所以所有接4.2.9支座的選取in322215、蒸發(fā)器分離室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算各效分離室筒體、封頭及所有附件、管道組成件的材料均選擇為不銹鋼0Cr18Ni10Ti各效分離室中蒸汽速度uv可按下式估算uv度mspp：溶液和蒸汽的密度vvvc0：焊接接頭系數(shù)此處取0=1137MPa圓形封頭，其厚度計(jì)算式為c2[(] Ti Tie共0.90(T26se TaesaTaD開孔直徑i2，etr2nnth=d6=521.2根5=51.45mm)|b.內(nèi)側(cè)有效高度h2按下式計(jì)算，取二者之中較小值h=d6=265.2根5=36.41mm)|21ettr2et2r21ettr2et2r③接管區(qū)焊縫面積(焊腳取6.0mm)12④有效補(bǔ)強(qiáng)范圍e3ein322211W15255.25svvc0：焊接接頭系數(shù)此處取0=1137MPa2c[(][(] Ti Tie元0.90(T26se esaTaDi2nnnt補(bǔ)強(qiáng)面積Aetr[][]h=d6=708.2根4=53.22mm)|b.內(nèi)側(cè)有效高度h2按下式計(jì)算，取二者之中較小值h=d6=708.2根4=53.22mm)|筒體多余金屬面積A1按下式計(jì)算eetereeter21ettr2et2r21ettr2et2r③接管區(qū)焊縫面積(焊腳取6.0mm)12④有效補(bǔ)強(qiáng)范圍e23e因本效蒸發(fā)器分離室中各接管厚度相同，最大開孔不需要補(bǔ)強(qiáng)，所以所有接管都in32221vvv1,2頭度33D5032ee02233aD5032a0mp(D/6)2.53人0.1人(5032/15.4)2.5c0eLmax2463i9.4eR4500222233aRaca新計(jì)算。iR450033aR4500aca∴錐體高度(含直邊)2cec3按外壓圓筒圖算法進(jìn)行校核計(jì)算cD5439c ( (D5439aL[(][(] (=Tie (=Tie共0.90(T26sesa esaTain322213.5視鏡的選擇4V由公式d2u=V亭d=s生蒸汽流速u=25m/s2kg/m3VD418637.10：d=s===VD418637.10：d=s===環(huán)4kg/m3V4F472.15V4F472.15ums為ρ=1.453kg/m3：d=s=1==0.474m：d=s=0==：d=s=01==0.1185m=119mm6.2Ⅱ效蒸發(fā)器有關(guān)接管直徑的計(jì)算進(jìn)汽口直徑取值與Ⅰ效蒸發(fā)器分離室出汽口直徑相同室冷凝水排出口直徑為：d=s=11==0.155m=155mm汽流速u=20m/s密度為ρ=0.649kg/m3：d=s=2==0.645m=645mm：d=s=012==0.091m=91mm6.3Ⅲ效蒸發(fā)器有關(guān)接管直徑的計(jì)算進(jìn)汽口直徑取值與Ⅱ效蒸發(fā)器分離室出汽口直徑相同蒸汽出汽口直徑略?。篸=s=112==0.1856m=185.6mmu976kg/m3：d=s=3==1.241m=1241mm：d=s=0