【2萬噸每年氯化鈉和氯化銨廢液蒸發(fā)工藝探究及設(shè)備設(shè)計9700字（論文）】

16萬噸每年氯化鈉和氯化銨廢液蒸發(fā)工藝研究及設(shè)備設(shè)計目錄TOC\o"1-2"\h\u175732萬噸每年氯化鈉和氯化銨廢液蒸發(fā)工藝研究及設(shè)備設(shè)計 0105121引言 1186241.1產(chǎn)品性質(zhì) 1178041.2碳酸氫鈉的生產(chǎn)及廢液處理 253212工藝流程設(shè)計 69963②在蒸發(fā)時取壓力為0.04MPa； 6266922.1工藝流程 6122673設(shè)備的設(shè)計 774453.1機械控制設(shè)計 750323.1.1各類泵控制設(shè)計 857403.1.2用于蒸發(fā)設(shè)備的控制設(shè)計 8144854過程中物料衡算 8309584.1蒸發(fā)操作物料衡算 843084.2NaCl離心過程物料衡算 956284.3濾液濃縮過程中的物料衡算 9227614.4NH4Cl離心操作物料衡算 10118145過程中熱量的衡算 11217135.1蒸發(fā)器熱量的衡算 11113605.2加熱蒸汽消耗量的計算 12181605.3預(yù)熱器的熱量衡算 13183555.4NH4Cl濃縮的熱量衡算 13305975.5NH4Cl在結(jié)晶時熱量衡算 13100976設(shè)備的設(shè)計與選型 1462596.1清液儲罐設(shè)計 14179946.2NaCl離心母液儲罐設(shè)計 14288376.3冷凝器的設(shè)計 15293496.4預(yù)熱器的設(shè)計 16213446.5參考離心機參數(shù)并選型 16325596.6參考數(shù)據(jù)對離心泵進行選型 1619251結(jié)論 173202參考文獻 18摘要：本次設(shè)計為處理年產(chǎn)２萬噸含氯化銨和氯化鈉廢液的蒸發(fā)工藝以及設(shè)備設(shè)計。本次設(shè)計我們運用了二效蒸發(fā)處理廢液工藝而且是在真空狀態(tài)下，能夠把第二次蒸汽氣和冷凝水余熱回收利用起來，同時把生產(chǎn)成本降了下來，而且次工藝能夠從廢液中回收純度為94%以上的氯化鈉和氯化銨。在確定生產(chǎn)工藝之后對整個過程進行物料衡算、熱量衡算，根據(jù)計算結(jié)果完成了各設(shè)備的設(shè)計和選型。同時我們對清夜儲罐、氯化鈉離心母液儲罐、冷凝器、預(yù)熱器進行計算設(shè)計，以及進行離心機和離心泵的計算選型。關(guān)鍵詞：氯化鈉；氯化銨；廢液蒸發(fā)；設(shè)備；設(shè)計1引言在食品工業(yè)中NaHCO3是一種最基本的無機化工產(chǎn)品，NaHCO3在碳酸飲料中用于二氧化碳產(chǎn)生和發(fā)酵【1】。NaHCO3是弱堿性產(chǎn)品，可作為飼料添加劑，作用是維持動物體內(nèi)的酸堿平衡，提高動物對食物的攝入量，可以提高飼料的使用率【2】。NaHCO3具有弱堿性意味著它具有去污的效果，所以它可以作為洗潔精、牙膏、洗發(fā)水等日用品的添加劑【3】。NaHCO3在環(huán)保方面也大有用處，比如在處理含硫煙氣方面，NaHCO3可以起到固硫的效果，而且對產(chǎn)生廢物的處理方便易處理【4】。干粉滅火劑的主要成分是NaHCO3，主要用于b類和c類滅火和救援【5】。NaHCO3還被用于制藥工業(yè)，主要是用來作為泡騰佐料和和抗酸劑的添加劑【6】。近些年我國NaHCO3工業(yè)的快速發(fā)展，伴隨著產(chǎn)生含和氯化鈉氯化銨的大量廢液。如果這些廢液不經(jīng)過處理直接排放，那么將會對我國環(huán)境造成極大損失所以，我們迫切需要摸索處一條能夠處理這些廢液的工藝。1.1產(chǎn)品性質(zhì)1.1.1物理性質(zhì)氯化鈉：氯化鈉為白色結(jié)晶粉末。熔點801℃，沸點1465℃，微溶于乙醇、丙醇、丁烷，在和丁烷互溶后變?yōu)榈入x子體，易溶于水，水中溶解度為35.9g（室溫）。當(dāng)氯化鈉分散在酒精中時，它可以形成膠體。由于氯化氫的存在，其在水中的溶解度降低，所以幾乎不溶于濃鹽酸。無味咸，易潮解。我們不容易溶于水或甘油，但不容易溶于乙醚。氯化銨：呈無色立方結(jié)構(gòu)分析晶體或者是白色可以進行研究結(jié)晶氯化銨，味道有些咸且泛苦。相對密度為1.527。氯化銨極易溶于水、易溶于液氨，微溶于乙醇。氯化銨加熱到100℃時開始揮發(fā)，加熱到337.8℃時分解為氨氣和氯化氫（氣體），氯化銨遇到冷空氣之后又重新生成顆粒非常小的氯化銨固體并且呈白色濃煙1.1.2化學(xué)性質(zhì)氯化鈉：氯化鈉的晶體是立體結(jié)構(gòu)對稱的。氯化鈉結(jié)構(gòu)，其中稍大的氯離子排列成立方體并密集排列，稍小的鈉離子填充氯離子之間的空間。每個離子被另外六個離子包圍。這種結(jié)構(gòu)也存在于許多其他化合物中，我們稱之為石鹽結(jié)構(gòu)或氯化鈉類型結(jié)構(gòu)。氯化銨：水溶液酸性較弱，加熱時酸性更高。據(jù)了解氯化銨對黑色作為金屬有腐蝕性，現(xiàn)在，國內(nèi)主要有兩種生產(chǎn)工藝：一種是由我國有名科學(xué)家侯德榜發(fā)明的，一起生產(chǎn)碳酸鈉和氯化銨產(chǎn)品。第二是生產(chǎn)鉀鹽的副產(chǎn)品，如碳酸鉀。氯化銨容易硬塊，通常采用加防結(jié)塊劑的方式來阻止企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)【7】.將氨水和氯化氫混合會產(chǎn)生白色煙霧稱為氯化銨。受熱易分解，化學(xué)方程式是一個NH3Cl，NH3，HCl和可逆癥狀。氨和氯化氫將同時重新結(jié)合形成氯化銨。1.2碳酸氫鈉的生產(chǎn)及廢液處理1.2.1碳酸氫鈉的生產(chǎn)工藝（1）合成：合法又名純堿法蘇打碳化?，F(xiàn)在，國內(nèi)外合成高山制造工藝裝置基本上都是用純堿裝置建成的，這樣我們就可以在此過程中通過煅燒系統(tǒng)開發(fā)的高溫純堿直接加速母液液化堿工藝，為后續(xù)管理操作提供合格的堿液。為保證母液的過度分解，減少堿液輸送步驟中結(jié)晶堵塞的發(fā)生，要在整個操作過程中保持較高的物料體溫。因此，常被稱作高溫制堿工藝。（2）天然制堿法：天然制堿法又稱天然堿碳化法。中國有豐富的天然堿資源。碳化法（嚴格稱之為碳化法）是中國主要的天然堿加工技術(shù)之一。天然堿碳化法生產(chǎn)小蘇打在中國占主要地位。將天然堿在堿桶中用雜水堿化，澄清除渣，清液經(jīng)過生物濾器進行過濾技術(shù)得到關(guān)于堿水。（3）碳銨法鹽水（氯化鈉溶液）與碳酸氫銨反應(yīng)形成碳酸氫鈉和氯化銨。碳酸氫鈉用相圖原理直接與液分離，濕重堿（碳酸氫鈉用水）用離心分離。癥狀式為：NH4HCO3，氯化鈉，NaHCO3，NH4CL水洗，離心分離氣流干，流態(tài)化冷卻包裝后生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的副產(chǎn)品1.2.2廢液的產(chǎn)生及處理工藝（1）廢液的產(chǎn)生近些年我國NaHCO3工業(yè)的快速發(fā)展，伴隨著產(chǎn)生含氯化鈉和氯化銨的大量廢液。廢液成分主要有：氯化銨、碳酸鈉、碳酸氫鈉等。現(xiàn)階段，這些廢液處理方法要求很高，例如生產(chǎn)馬尼特羅和蘇打（碳酸）的混合物，產(chǎn)生氯化鈉和氯化銨廢液（2）廢液的處理工藝常用的氨氮廢水處理方法有生化法、吹脫法、吹脫法、膜分離法、離子交換法、折點氯化法和圖沉淀法。目前對于我國國內(nèi)市場經(jīng)濟管理研究分析方法主要存在問題我們可以通過采用生化法和蒸汽提取法，國外主要采用生化法和磷酸銨鎂沉淀法。蒸汽配方主要用于處理中、高濃度、大流量氨氮廢水。汽提后氨氮可回收利用，但易結(jié)垢，低溫氨氮去除率高，汽提時間長，二次污染大，出水氨氮濃度高。闡明了社會影響汽提方法的關(guān)鍵技術(shù)因素，提高了氨氮的去除率。控制氨氮處理成本和水污染，對實現(xiàn)我國城市的可持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新發(fā)展具有重要意義。（Ⅰ）吹脫法處理高氨氮廢水a(chǎn).吹脫原理：汽提的基本原理是利用污水中氨氮等揮發(fā)物的實際濃度與平衡濃度之間的差值，在堿性條件下隨空氣蒸發(fā)，因為在此期間氣體是連續(xù)排放的。剝離過程，通風(fēng)。最后，溶解在廢水中的氨通過氣液界面設(shè)計進行一個連續(xù)不斷提高流動，使氨氮一般我們可以同時通過分析研究空氣去除廢水。作為載體，氨是一個傳質(zhì)研究過程。其驅(qū)動力主要來源于空氣中氨氮分壓與污水中氨氮平衡分壓之差。液位中氣體進行組分的分壓和液體中的濃度是否符合亨利定律即比例之間關(guān)系。這種教學(xué)方法也被稱為“氨分析”。分析數(shù)據(jù)速率取決于溫度傳感器和氣液比。汽提法的根本準則是氣液均衡發(fā)展理論和傳質(zhì)反應(yīng)速度進行理論。廢水中的NH3-N通常以銨態(tài)（NH4+）和游離氨（NH3）的形式存在.NH3-N主要以銨離子（NH4+）的形式存在時pH為中性。NH3-N主要處于游離氨（NH3）的狀態(tài)存在時pH為堿性時。汽提技術(shù)是在沸水中加堿調(diào)節(jié)pH值。該值為堿性，廢水中的NH4+首先轉(zhuǎn)化為NH3，然后通過蒸汽或空氣解析，將廢水中的NH3轉(zhuǎn)化為氣相，從而從水中除去NH3-N。常用空氣或水蒸氣可以作為一個載體進行空氣，前者稱為中國空氣吹氣，后者稱為蒸汽吹氣。b.優(yōu)缺點：優(yōu)點：該工藝程序簡短，辦特效穩(wěn)定，基礎(chǔ)建設(shè)成本低，運營成本低。缺點：進出水需要調(diào)整PH，如果我們沒有酸吸收吹出氨氣與空氣可以進入我國大氣環(huán)境造成二次污染，高硬度的廢水污染嚴重。c.影響因素：汽提方法研究通?？梢允褂闷渌麅煞N不同類型的設(shè)備：吹脫罐（又稱曝氣池）和吹脫塔。但由于廢水池面積大，容易對周邊環(huán)境引起污染，故采用塔式設(shè)備排放有毒氣體。塔系統(tǒng)設(shè)備中填料汽提塔的主要發(fā)展特征是塔內(nèi)設(shè)置一定高度的填料層，使填料塔表面積大，充分實現(xiàn)氣液接觸。常見的填料是紙蜂窩，拉西環(huán)，聚丙烯球環(huán)、聚丙烯具有中空多面球等。廢水被提高到一個灌裝塔的頂部（Ⅱ）膜分離技術(shù)利用膜法選擇一種滲透法去除氨氮的教學(xué)研究方法。該方法操作簡單，氨氮回收率高，無二次污染。例如：氣水分離膜消除氨氮。氨氮在水中主要存在可以解離以及平衡。例如：氣水分離膜消除氨氮。氨氮在水中存在解離平衡。隨著PH的增加，水中氨的含量提高。在一定的體溫和高壓下，NH3的氣態(tài)和液態(tài)達到平衡。根據(jù)化學(xué)平衡移動的原理，也就是查德里的原理（A．L．LEChatelier）。本質(zhì)上，所有的平衡都是暫時的或者相對的。化學(xué)平衡只有在一定的社會經(jīng)濟環(huán)境下，我國才能保持平衡。如果影響管理信息系統(tǒng)條件平衡的因素之一發(fā)生變化，例如濃度，壓力或溫度，平衡就會被削弱。在這個過程中，我們可以改變改變的方向和改變的方向。根據(jù)這一原理，膜的一側(cè)是高濃度氨氮廢水，另一側(cè)是酸性水溶液或水，根據(jù)這一原理，膜的設(shè)計思路是：膜的一側(cè)是高濃度氨氮廢水，另一側(cè)是酸性水溶液或水。當(dāng)左側(cè)溫度大于20，PH1大于9，P1大于P2，且壓差保持在一定水平時，廢水中的游離氨變成NH3，并通過料液側(cè)界面擴散到膜表面。在膜表面分壓差的作用下，通過膜孔進入企業(yè)吸收液，與酸溶液可以迅速發(fā)展反應(yīng)過程中生成銨鹽。（Ⅲ）MAP沉淀法它主要使用以下化學(xué)反應(yīng)：鎂離子、銨離子、磷酸離子化合生成磷酸銨鎂。理論上，在高濃度氨氮廢水中按一定比例加入磷鹽和鎂鹽，當(dāng)［Mg2+］［NH4+］［PO43-］＞2.5乘以10減去13時，可產(chǎn)生磷酸銨鎂（MAP）去除廢水中的氨氮。同時，磷酸銨在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也可以作為復(fù)合肥使用，也可以作為醫(yī)藥原料使用。Chimenos等【8】對高濃度染料污水進行了處理，去除率的氨氮含量達到90％以上。梁建華【9】發(fā)現(xiàn)當(dāng)用MgCI，+Na，HPO的組合，pH=9.0時用于處理焦化癥狀高濃度含氨廢水時，氨氮去除率可達99％。李曉萍【10】采用兩步沉淀法對氨氮去除率能夠達到99％以上。MAP法對廢液中氨氮去除率高，易于實際操作，工藝研究設(shè)計方法簡單，反應(yīng)速度快等。此外，我們可以通過這種簡單的機械加工，將產(chǎn)生的沉淀物用作一種藥物和醫(yī)藥制劑。但是這種方法成本高難以負擔(dān)，所以很難推廣。其經(jīng)濟效益有待于今后探索。（Ⅳ）折點氯化法一種可以使用強氧化劑將氨氮直接氧化為一個氮氣進行去除的方法。氯化苯是利用氨在水和氯的反應(yīng)中產(chǎn)生氨脫氨。在反應(yīng)過程中，加入一定量的含氯氧化物，廢液中無氯含量最低，而廢液氨氮全部氧化，此時氯化過程稱為斷點氯化。其反應(yīng)方程式為：2NH4+3HCLO=N2↑+3H20+5H2+3Cl-。這種教學(xué)方法也可以開發(fā)出來發(fā)揮殺菌技術(shù)的作用，但是我們產(chǎn)生的余氯會對經(jīng)濟魚類產(chǎn)生影響，所以必須配備去除余氯的設(shè)施。（Ⅴ）汽提法其提法是廢水中的游離氨被蒸汽轉(zhuǎn)化為不同氨氣具有溢出的過程，即當(dāng)PH值較高時，廢水和氣體緊密接觸，從而可以降低廢水中的氨濃度。氣體中氨的分壓與廢水中氨的平衡分壓之差是傳質(zhì)的驅(qū)動力。通過延長氣水接觸的工作時間和與社會接觸的密切關(guān)聯(lián)度，可以提高氨氮處理的教學(xué)效果，使用填料塔可以滿足這一要求。塔的充填可以增加塔的浸沒表面積，在整個塔上形成小液滴或形成薄膜，從而延長氣水接觸時間。汽提法保有祛除率97％以上的氨氮。（Ⅶ）生化法a.吹脫－缺氧－好氧工藝：A-O的內(nèi)循環(huán)生物脫氮工藝，即缺氧，好氧工藝，其主要工藝路線是先缺氧，后好氧，泥漿和水單獨回流，缺氧池為高山，好氧池為硝化，廢水先經(jīng)過缺氧池后進好氧池。由于a-0工藝技術(shù)只有這樣一個企業(yè)污泥循環(huán)管理系統(tǒng)，好氧異養(yǎng)菌、反硝化菌和硝化細菌都處于缺氧－好氧交替的環(huán)境中，可以使學(xué)生對于不同菌屬在不同國家經(jīng)濟社會條件下可以充分發(fā)揮他們各自的優(yōu)勢。先對廢液進行吹脫處理，可以去除廢水中60%以上的氨氮，經(jīng)缺氧-好氧生物處理后氨氮和一氧化碳去除率均大于89%。b.生物活性炭流化床：生物流化床是一種用于提高生物處理效率的生物膜工藝以沙（或無煙煤，活性炭等）為填料，作為生物膜的載體，廢水自下而上通過砂床，成為流動資產(chǎn)狀態(tài)下的載體層，為了提高廢水單位時間的接觸建筑面積和充足氧氣，采用不同填料沸騰狀態(tài)的強化生物技術(shù)處理污水的發(fā)展過程結(jié)構(gòu)。以石灰絮凝沉淀氣體作為預(yù)處理方法，改善滲濾污水的可生物降解性，并在其后的好氧生化處理池加入粉狀活性炭和沸石作為吸附劑。結(jié)果表明，當(dāng)吸附劑用量為0～5g/L時，隨著吸附劑濃度的增加，化學(xué)需氧量和氨氮的去除率增加?；钚蕴康男Ч麤]有沸石的去除作用效果明。2工藝流程設(shè)計經(jīng)多次數(shù)據(jù)進行分析試驗方法研究不斷探索出廢液中氯化鈉、氯化銨最佳運分離條件為:①在72％左右蒸發(fā)量合適，可回收純度在96%以上的氯化鈉含量60%以上；②在蒸發(fā)時取壓力為0.04MPa；③氯化銨的結(jié)晶溫度控制在30攝氏度左右，可以得到純度較高的產(chǎn)品。母液可以重復(fù)使用多次，可以得到純度較高的NH4Cl,回收率也較為可觀，能滿足規(guī)模較大的投產(chǎn)【11】。2.1工藝流程（1）含NaCl和NH4Cl的原液需要注入沉降罐進行分析和沉降數(shù)據(jù)處理，使污泥雜質(zhì)和上清液的整個教學(xué)過程在室溫下進行。（2）物料流經(jīng)方向物料經(jīng)過預(yù)沉降用蒸汽冷凝水與二效冷凝液進行預(yù)加熱，然后在蒸發(fā)器管側(cè)蒸發(fā)，再用一個蒸汽-液體可以分離。溶液循環(huán)濃縮到一定濃度后排出。通過離心操作后分離得到氯化鈉，再將濾液濃縮至氯化銨達到飽和狀態(tài)，再冷卻至30攝氏度，再離心得到氯化銨，同時回收氯化銨母液。（3）工業(yè)蒸汽的流向蒸汽先通過第一效加熱器進行換熱和冷凝。加熱器內(nèi)的溶液受到工業(yè)蒸汽的影響而蒸發(fā)，之后進入一效分離器后產(chǎn)生二次蒸汽。二效加熱器管內(nèi)溶液通過受熱蒸發(fā)，進入二效應(yīng)分離器后同時又產(chǎn)生二次蒸汽，之后在被通入到冷凝器中，并進一步冷卻到40攝氏度以下。（4）冷凝水流向一效加熱器殼側(cè)的凝結(jié)水經(jīng)熱交換器預(yù)熱至進料，然后收集至冷凝水箱回用。通過二效加熱器的冷凝水與凝液集中在一個冷凝液罐內(nèi)，企業(yè)回收進行直接套用。圖1工藝流程圖3設(shè)備的設(shè)計3.1機械控制設(shè)計3.1.1各類泵控制設(shè)計各類泵的控制程序主要時控制泵在出口時的流量。選擇使用兩臺泵連續(xù)系統(tǒng)運行，一臺設(shè)備運行，一臺作為備用。在其中泵的進水管上可以選取安全截止閥，也可以使用球閥。在出口管路選取關(guān)閉閥門和壓力表，用于進行調(diào)節(jié)流速。3.1.2用于蒸發(fā)設(shè)備的控制設(shè)計蒸發(fā)設(shè)備由蒸發(fā)器、冷凝器、冷凝水收集罐等工具構(gòu)成。蒸發(fā)器使用不同的蒸汽加熱材料，直到它們沸騰。蒸汽來自外界，可以通過連接加熱器來使用。蒸汽進行冷凝通過疏水閥流入凝結(jié)水儲罐。在蒸發(fā)分離室我們?yōu)槠渑溆袃?nèi)視鏡，它能監(jiān)控液位的上限和下限。同時，它與企業(yè)排放閥互鎖。當(dāng)液位過低或者過高時它會發(fā)出相應(yīng)的報警信號，同時相應(yīng)的閥門會打開機器對應(yīng)運作。離開蒸發(fā)器后，二次蒸汽依次進入凝汽器和預(yù)熱器，管路中沒有截止閥。冷凝器需要用循環(huán)水冷卻。為了能夠保證系統(tǒng)冷卻作用療效，我們在出料管中安裝一個溫度計，以便監(jiān)測出料口溫度。在溫度過高或著過低時，可以隨時控制循環(huán)水量的加減。4過程中物料衡算4.1蒸發(fā)操作物料衡算處理2萬噸每年含氯化鈉和氯化的銨廢液蒸發(fā)，每年360天按300天工作也就是7200個小時來計算，不間斷生產(chǎn)。所以物料的進料流量F=20000×1000÷7200=2778(kg/h)。廢水的組成成分有水、氯化鈉、氯化銨和可溶解性雜質(zhì)，含量分別為85%、6%、8%、1%，流量分別為2661.3kg/h、166.68kg/h、222.24kg/h、27.78kg/h。經(jīng)上述實驗數(shù)據(jù)，此次采取在絕對壓李為0.04MPa下進行減壓濃縮，水的蒸發(fā)率為72％。二次蒸汽流量m(水)=2778x0.72=2000.16(kg／h)。表1蒸發(fā)過程的物料平衡成份料進料出出料液出料蒸汽kg/h%kg/h%kg/h%水2661.385360.9246.42000.16100氯化鈉166.686166.4621.4--氯化銨222.248222.4628.6--異物27.78128.003.6--總計2778100777.841002000.161004.2NaCl離心過程物料衡算從實驗數(shù)據(jù)可知NaCl析出的量大概為62%，純度大概在95.4%左右，NaCl的含水量大概在4%左右，NaCl濕基的含量測量在91.5%左右。離心過程得到的NaCl質(zhì)量流量m(氯化鈉)=166.68x0.62=103.34（kg／h）濕料的質(zhì)量流量m（總）=103.34÷0.915=112.94(kg／h)濕料中水的質(zhì)量流量m（水）=112.94x0.04=4.52(kg／h)濕料中NH4Cl的質(zhì)量流量m（NH4Cl）=4.52×28.6÷46.4=2.78(kg／h)濕料中雜質(zhì)的質(zhì)量流量m（雜質(zhì)）=112.94-103.34-4.53-2.78=2.3(kg／h)表2NaCl離心過程的物料平衡構(gòu)成成分料進料出過濾干基過濾液kg/h%kg/h%kg/h%水360.9246.44.524.0356.453.6氯化鈉166.4621.4103.3491.563.129.5氯化銨222.4628.62.782.4219.6833異物28.003.62.32.025.73.8總計777.84100112.94100664.91004.3濾液濃縮過程中的物料衡算將NaCl離心的濾液進行濃縮到NH4Cl濃度36％時，NH4Cl濃度趨近飽和。得到濃縮液的質(zhì)量流量m（總）=219.68÷0.362=606.8(kg／h)濃縮二次蒸汽的質(zhì)量流量m（水）=664.9-606.8=58.1(kg／h)表3濃縮過程的物料平衡見下表組成成分料進料出出料液出料蒸汽kg/h%kg/h%kg/h%水356.453.6298.349.158.1100氯化鈉63.129.563.1210.4氯化銨219.6833219.6836.2異物25.73.825.74.2總計664.9100606.810058.11004.4NH4Cl離心操作物料衡算NH4Cl濃縮之后，離心采用多次母液循環(huán)收率為92.1％，純度為96.1％，含水量為4％，氯化銨濕基含量為92.2％。單次結(jié)晶收率為70％，排放量為20％。氯化銨中：m（氯化銨）=219.68×92.1％=202.3kg／hM（總）=202.3÷92.2％=219.4kg／hm（水）=219.4×4％=8.7kg／hm（氯化鈉）=8.7×10.4÷49.1=1.8kg／hm（雜質(zhì)）=219.4-202.3-8.7-1.8=6.6kg／h循環(huán)母液中：m（水）=298.3-8.7=289.6kg／hm（氯化銨）=219.68-202.3=17.3kg／hm（雜質(zhì)）=25.7-6.6kg／h=20.9kg／hm（氯化鈉）=63.12-1.8=56.3kg／h表4氯化銨離心操作物料平衡構(gòu)成成分料進料出出料液出料蒸汽kg/h%kg/h%kg/h%水298.349.18.74.0289.674.7氯化鈉63.1210.41.80.961.3215.9氯化銨219.6836.2202.392.217.384.5異物25.74.26.62.919.14.9總計606.8100219.4100387.4100由此可知母液循環(huán)量為排放廢液的4倍，即1549.6kg／h，循環(huán)母液組成份與排放液組成成份相同。5過程中熱量的衡算5.1蒸發(fā)器熱量的衡算條件：由上可知進料流量為2778kg／h，進料溫度為55℃，生蒸汽溫度為133℃，蒸發(fā)量為2000.16kg／h。（1）各效溶液沸點和有效傳熱溫差的估計設(shè)蒸汽壓力按等壓降分配，則各效平均壓力差：△p=(p0+0.103-p2)/2式中：△p—平均壓力差MPa：Po—熱蒸汽壓力MPa：P2—冷凝器絕對壓力MPa。翻閱文獻得到△p的值為0.11065MPa由于要考慮蒸汽管道的阻力，如果溫度低于一次效應(yīng)的二次蒸汽溫度1℃，則按以下公式計算各效應(yīng)的蒸汽壓力。p=p+△p式中：p—修正后各效蒸氣壓MPaP—加熱蒸汽壓力MPa△p—平均壓力差MPa。表5一效和二效在蒸發(fā)器中的分配5.2加熱蒸汽消耗量的計算供熱蒸汽消耗量根據(jù)以下熱平衡公式計算：由上述公式可求得第i效的蒸發(fā)量。如果在進行熱量衡算式中加入其他溶液的濃縮熱和蒸發(fā)器的熱損失，尚需要我們考慮熱利用相關(guān)系數(shù)η。一般解的蒸發(fā)熱利用系數(shù)η。第i效的蒸發(fā)量Wi的公式：式中：Di—為第i效加熱蒸汽量kg／h；ri—為第i效加熱蒸汽量的汽化潛能kJ／；ri—為笫i效二次蒸汽量的汽化潛能kJ／h；Cp0—為原料液的比熱容kJ／(kg℃)；Cpw—為水的比熱容kJ／(kg·℃)；t、ti-1—分別為第i效和i-1效溶液的溫度℃；ηi—為第i效的熱利用系數(shù)。式中ri/ri=2168／2248．4=0.964值為蒸發(fā)器蒸發(fā)系數(shù).(ti-1-ti)/ri=-0.0208的值為自然蒸發(fā)系5.3預(yù)熱器的熱量衡算此次設(shè)計共設(shè)計了兩個預(yù)熱器其第一預(yù)熱器是用一效的冷凝水來升溫加熱的，能夠讓原料液從26℃加熱到46℃，之后第二預(yù)熱器加熱再用生蒸汽升溫加熱，使混合液從46℃加熱到56℃。第一預(yù)熱器熱負荷計算：Q=cp×F×△t=4.2×2778×（46-26）=65kW第二預(yù)熱器熱負荷計算：Q=cp×F×△t=4.2×2778×（56-46）=32.5kW5.4NH4Cl濃縮的熱量衡算（1）在計算蒸發(fā)過程中，我們把熱量轉(zhuǎn)換成二次蒸汽的焓值，其中熱損失按照2％來計算。在蒸發(fā)時的熱負荷Q=Wr=36.3kw。（2）我們把工業(yè)蒸汽用量的計算按照0.3MPa的工業(yè)蒸汽進行濃縮，工業(yè)蒸汽的流量為60.8kg／h。5.5NH4Cl在結(jié)晶時熱量衡算（1）在熱負荷的結(jié)晶與計算過程中，我們用冷卻水來冷卻材料，熱量損失按我們按照5%來計算。側(cè)在降溫時的熱負荷Q=cp×F×△t為31.2kW。（2）對使用冷凍水量的計算：我們把冷凍水注入時溫度設(shè)定為6℃，流出時溫度設(shè)定為11℃，所以需要冷凍水量F=Q/cp×△t=5.3t/h6設(shè)備的設(shè)計與選型6.1清液儲罐設(shè)計清液流量為2778kg／h，密度為p=1043kg／m3，清液體積流量為2.66m3／h。我們以十小時持續(xù)工作來設(shè)計清液儲罐，側(cè)需26.6m3左右，設(shè)計清液儲罐容積為30m3由于要考慮到清液組分的化學(xué)性質(zhì)和濃度，所以在對錐型封頭和儲罐圓筒壁材料的選型時，我們均選用Q235-A內(nèi)加防腐材料，局部探傷φ=0.85【12】。我們選取設(shè)計壓力為0.1MPa，選取口為2600mm，得到圓筒壁計算厚度δ==1.36mm儲罐錐形封頭厚度δ==1.36（假設(shè)錐形頂板與水平面之間的夾角取=15°）按圓筒壁厚度來計算（圓筒壁計算厚度與封頭壁計算厚度相近）所以以圓筒壁為例討論名義厚度取值?？紤]到厚度偏差和腐蝕量C1為±0.8mm、C2為2mm。圓筒壁名義厚度δn=1.36+0.8+2=4.16mm圓筒壁最小厚度氏δmin=5-2=3mm碳素鋼板的δ最小值3mm，與此文所得結(jié)果相符，所以此文計算求得的錐頂封頭和圓筒壁厚度均符合要求為5mm。表6清液儲罐設(shè)計參數(shù)設(shè)計參數(shù)值設(shè)計壓力MPa0.1簡體長度mm5654設(shè)計溫度℃25全容積m330筒體公稱直徑mm2600筒體及封頭壁厚mm56.2NaCl離心母液儲罐設(shè)計我們根據(jù)物料衡算的結(jié)果為氯化鈉離心母液流量為664.9kg／h密度為1150kg／m3氯化鈉母液體積流量1.04m3／h。以實際生產(chǎn)為準，靜滯時間為2天，所以要維持2天運營的廢液體積為27.7m3。所以本次設(shè)計氯化鈉離心母液儲罐容積為30m3。由于要考慮氯化鈉溶液化學(xué)性質(zhì)以及濃度，因此對儲罐圓筒壁和錐頂封頭材料均選用Q235-A內(nèi)襯防腐，取雙面焊，局部探傷δ=O．85。選取設(shè)計壓力O．1MPa，選取Di=2600mm圓筒壁計算厚度δ=儲罐錐形封頭厚度δ==1.36（假設(shè)錐形頂板與水平面之間的夾角取=15°）按圓筒壁計算厚度計算（圓筒壁計算厚度與封頭壁計算厚度相近）所以以圓筒壁為例討論名義厚度取值。鋼板厚度偏差C1=±0.8mm，腐蝕裕量C2=2mm。圓筒壁名義厚度δn=1.36+0.8+2=4.16mm圓筒壁最小厚度氏δmin=5-2=3mm碳素鋼板的δmin3mm，與此文所得結(jié)果相符，所以此文計算求得的錐頂封頭和圓筒壁厚度均符合要求為5mm。表7清液儲罐設(shè)計參數(shù)設(shè)計參數(shù)值設(shè)計壓力MPa0.1簡體長度mm5654設(shè)計溫度℃25全容積m330筒體公稱直徑mm2600筒體及封頭壁厚mm56.3冷凝器的設(shè)計本次設(shè)計我們用蒸汽流速為uv=15m／s，取冷卻水的流速為2.5m／s，蒸汽注入時的速度為70m／s，依據(jù)物料衡算參數(shù)代入的冷凝器直徑D=［（W×v）/(π/4×uv×3600)］=0.485m取D=0.6m；我們?nèi)∽⑺谥睆綖?.067m；取蒸汽注入口直徑為0.225m。我們選取四塊冷凝板，板與板之間的間距從下到上如下:L0=D+0.20-0.8m；L1=O.7L0=0.56m；L2=O.7L1=0.40m；L3=O.7L2=0.28m。6.4預(yù)熱器的設(shè)計第1預(yù)熱器K=800W／(m2·K)，按照公式S=計算換熱面積【13】。計算出S=4.6m2。依據(jù)JB／T4715-92能找到與條件符合的換熱器及對應(yīng)參數(shù)表8第一換熱器參數(shù)第2預(yù)熱器K=1000W／(m2·K)，按照公式S=計算換熱面積得S=19m2。依據(jù)JB／T4715-92可查詢符合條件的換熱器各參數(shù)表9第二換熱器參數(shù)6.5參考離心機參數(shù)并選型由上述可知NaCl的析出量為109.2kg／h，NH4Cl的析出量為213.2kg／h，NaCl和NH4Cl的堆積密度為1.00t／m3，所以我們選取LLW350型離心機，其工作強度為1-2m3／h。這種離心機是一種可連續(xù)運行的臥式螺桿沉降設(shè)備。當(dāng)它全力工作下，能連續(xù)進料、分離、洗滌和卸料并且經(jīng)濟結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊、連續(xù)操作能力而且需要維修管理方便。6.6參考數(shù)據(jù)對離心泵進行選型(1）流量的確定流量為4.79m3／h，取5％富裕量5m3／h。(2）揚程的確定進口管為DN50，管內(nèi)流速u=0.71m／s。出口管DN40，管內(nèi)流速1.1m／s根據(jù)公式得p1=p2=l00kPa，z1=O.3m，z2=15m，u1=0，u2=1m/s，考慮到直管段阻力損失Hf。對于閥門、管件等，應(yīng)換算成相應(yīng)的等效長度進行計算表1