真空制盐蒸发结晶器的设计与实践

合集下载

高盐废水蒸发结晶设计方案

高盐废水蒸发结晶设计方案

高盐废水蒸发结晶设计方案1.设计条件:1.处理量:每小时处理量3000Kg/h。

2.湿盐产量:240Kg/h;湿盐含水量按8%计算3.设备蒸发水量:2800Kg/h。

4.蒸发出的水洁净程度能达到污水管网排放标准,可用于生产。

2.设备选型2.1 选择依据(1)溶液在蒸发过程中有结晶产生并分离出结晶。

(2)溶液从8%浓缩到饱和状态(27.3%)并结晶。

2.2 工艺及设备1.蒸发工艺:考虑到蒸发能耗大,因此选用采用并流三效蒸发工艺。

由于原料浓度较大,需要蒸发少量水份,到饱和时才能产生结晶.第二、三效采用强制外循环OSLO结晶蒸发器形式,物料经过三效蒸发,溶液在末效达到饱和并产生结晶,温度在70℃左右。

晶浆经过泵输送到结晶罐,在罐内冷却到40~45℃并进一步结晶,然后出料进入离心机进行固液分离,母液则返回蒸发器。

2.设备形式:外循环三效蒸发器,第二、三效采用强制外循环OSLO结晶蒸发器形式,出料采用泵送方式,晶浆送入结晶罐内降温结晶,然后经过离心机分离晶体和母液,母液则返回第三效蒸发器内蒸发。

3.流程:顺流(并流)方式,即原料由第一效进入,经过第二效再到第三效。

与加热蒸汽及二次蒸汽的流动方向相同。

4.预热:第三效二次蒸汽进入冷凝器之前先经过原料预热器,作为原料的第一级预热。

第一效加热蒸汽产生的冷凝水作为原料的第二级预热。

原料经过两次预热后,原料温度大约可以上升到72℃左右。

5.OSLO结晶蒸发器属于强制外循环蒸发结晶器。

操作时,料液自循环管下部加入,与离开结晶室底部的晶浆混合后,由泵送往加热室。

晶浆在加热室内升温(通常为2~3℃),但不发生蒸发。

OSLO是制盐行业中常用的一种典型的结晶器。

蒸发式OSLO结晶器是由外部加热器对循环料液加热进入真空闪蒸室蒸发达到过饱和,再通过垂直管道进入悬浮床使晶体得以成长,由OSLO结晶器的特殊结构,体积较大的颗粒首先接触过饱和的溶液优先生长,依次是体积较小的溶液;因此OSLO结晶器生产出的晶体具有体积大、颗粒均匀、生产能力大。

高盐废水蒸发结晶设计方案

高盐废水蒸发结晶设计方案

高盐废水蒸发结晶设计方案1.设计条件:1.处理量:每小时处理量3000Kg/h。

2.湿盐产量:240Kg/h;湿盐含水量按8%计算3.设备蒸发水量:2800Kg/h。

4.蒸发出的水洁净程度能达到污水管网排放标准,可用于生产。

2.设备选型2.1 选择依据(1)溶液在蒸发过程中有结晶产生并分离出结晶。

(2)溶液从8%浓缩到饱和状态(27.3%)并结晶。

2.2 工艺及设备1.蒸发工艺:考虑到蒸发能耗大,因此选用采用并流三效蒸发工艺。

由于原料浓度较大,需要蒸发少量水份,到饱和时才能产生结晶.第二、三效采用强制外循环OSLO结晶蒸发器形式,物料经过三效蒸发,溶液在末效达到饱和并产生结晶,温度在70℃左右。

晶浆经过泵输送到结晶罐,在罐内冷却到40~45℃并进一步结晶,然后出料进入离心机进行固液分离,母液则返回蒸发器。

2.设备形式:外循环三效蒸发器,第二、三效采用强制外循环OSLO结晶蒸发器形式,出料采用泵送方式,晶浆送入结晶罐内降温结晶,然后经过离心机分离晶体和母液,母液则返回第三效蒸发器内蒸发。

3.流程:顺流(并流)方式,即原料由第一效进入,经过第二效再到第三效。

与加热蒸汽及二次蒸汽的流动方向相同。

4.预热:第三效二次蒸汽进入冷凝器之前先经过原料预热器,作为原料的第一级预热。

第一效加热蒸汽产生的冷凝水作为原料的第二级预热。

原料经过两次预热后,原料温度大约可以上升到72℃左右。

5.OSLO结晶蒸发器属于强制外循环蒸发结晶器。

操作时,料液自循环管下部加入,与离开结晶室底部的晶浆混合后,由泵送往加热室。

晶浆在加热室内升温(通常为2~3℃),但不发生蒸发。

OSLO是制盐行业中常用的一种典型的结晶器。

蒸发式OSLO结晶器是由外部加热器对循环料液加热进入真空闪蒸室蒸发达到过饱和,再通过垂直管道进入悬浮床使晶体得以成长,由OSLO结晶器的特殊结构,体积较大的颗粒首先接触过饱和的溶液优先生长,依次是体积较小的溶液;因此OSLO结晶器生产出的晶体具有体积大、颗粒均匀、生产能力大。

真空制盐工艺设计

真空制盐工艺设计

真空制盐工艺设计摘要:随着人民生活水平的提高,食盐作为人们日常生活中必不可少的调味品,需求量不断增长。

为了满足日益增长的需求,提高盐产品品质,改善工艺生产环境,本文设计了一种真空制盐工艺。

该工艺可有效降低生产过程中食盐的浓度,提高盐的结晶度和纯度,节约能源消耗。

一、引言食盐作为人们日常生活中的重要调味品,用途广泛,需求量大。

此外,食盐还是一种重要的化工原料,应用于医药、化工、冶金等行业。

为了满足日益增长的需求,提高盐产品的品质,改善生产工艺,本文提出了一种真空制盐工艺设计方案。

二、工艺流程1.真空蒸发:将盐水进入真空蒸发器,通过加热和真空吸附的方式,使盐水蒸发,同时将水分和气体抽走,以提高盐水的浓度。

2.结晶:将浓缩后的盐水送入结晶槽,通过加热和冷却的交替操作,让盐水逐渐结晶,形成盐晶。

3.脱水:将结晶槽中的盐晶送入离心机,通过高速旋转离心,将盐水和残余水分分离。

4.干燥:将离心机分离出的湿盐晶送入干燥器,通过加热和通风的方式,将湿盐晶中的水分蒸发掉,使盐晶干燥。

5.粉碎:将干燥后的盐晶送入粉碎机,通过机械碾磨的方式,将盐晶粉碎成所需的粒度。

三、工艺优势1.降低浓度:真空蒸发可以有效降低盐水的浓度,减少蒸发过程中的能源消耗。

同时,通过结晶和脱水的操作,进一步提高盐的结晶度和纯度。

2.节约能源:真空制盐工艺中,通过真空蒸发和干燥器的加热操作,可有效利用热量,减少能源的消耗。

同时,通过离心机的高速旋转,将盐水和残余水分分离,减少脱水过程中的能源消耗。

3.环保健康:真空制盐工艺中,运用了真空吸附和离心分离的技术,减少了对环境的污染,提高了工艺生产环境的安全性和卫生程度。

四、工艺参数优化为了达到最佳的工艺效果,需要对工艺参数进行优化。

主要的优化参数包括加热温度、真空度、结晶温度、离心机转速和干燥温度等。

1.加热温度:加热温度是影响盐水蒸发速度和结晶效果的关键参数。

合理的加热温度可以加快水分的蒸发速度,加大盐水的浓度。

MVR蒸发结晶装置设计

MVR蒸发结晶装置设计

MVR蒸发结晶装置设计MVR蒸发结晶装置设计MVR蒸发结晶装置设计1. 进料情况:进料量30 m3/h,固含量10%以上,蒸发量26.6 m3/h。

水质情况表2. MVR蒸发结晶装置设计指标包装盐的含水率保证值小于1%wt,期望值小于0.5%wt。

3. 工艺流程描述:本工艺主要由板式换热器、降膜蒸发器、强制循环蒸发器、结晶分离器、泵组及电控组成。

由强制循环蒸发器对物料完成蒸发工序,浓缩后的晶浆经过离心机后可得到结晶。

电气与自动控制由传感器、执行机构、配电柜、变频柜、控制柜组成。

配电柜内安装有总电源开关、电度表、变频器、泵电源控制电机保护装置对现场电机进行控制和保护。

自动控制柜安装有DCS主机、离散量I/O模块、模拟量I/O模块、接线模块、中间继电器、开关电源等与现场传感器、电机、执行机构通过电缆连接对系统工艺参数进行显示、记录、控制。

工业电脑采用动画显示工艺流程图和各项工艺参数。

通过鼠标和键盘对系统进行直观的操作和自动控制。

具体工艺流程:博特环保(133-****0665)1、流量为30T/h的原料液通过进料泵加压进入系统,进料经过电磁流量计计量后把电信号传送给DCS,DCS根据操作人设定的流量调节进料泵转速使进料量恒定在设定值。

2、进料经过板式换热器与冷凝水换热使原料温度升高后进入蒸发器。

3、溶液从降膜蒸发器的顶部进入,通过布液器形成均匀的液膜,在换热管管程自上而下自然流动。

液膜在壳程蒸汽加热作用下产生蒸发,使液体在换热管内壁即使流动时间很短也能产生较大的蒸发量。

物料被浓缩后与蒸汽一同从换热管下口流出,浓缩液夹带二次蒸汽进入降膜分离器进行气液分离。

制盐蒸发器的设计选材

制盐蒸发器的设计选材

制盐蒸发器的设计选材【摘要】通过对制盐蒸发器在生产过程中腐蚀产生原因的分析,结合设计经验,从安全性、经济性、加工性能和使用效果上综合考虑,对制盐蒸发器各部分的材料,进行比较合理的选择。

【关键词】制盐蒸发器腐蚀原因选材1 制盐蒸发器选材的重要性我国50年代出现真空制盐,70年代由于燃料费用上涨,开始出现较多的真空制盐工厂。

制盐蒸发器是真空制盐的关键设备,主要由蒸发室、加热室和循环管等组成(如图所示)。

图1?制盐蒸发器结构图物料在加热室加热;在蒸发室内蒸发,同时NaCl晶体析出;循环管通过泵维持物料持续运行。

当时由于建厂投资少,制盐蒸发器选用材料价格低的碳钢材质。

制盐蒸发器加热管选用20#锅炉钢,管板选用45#钢,蒸发室、加热室壳程、循环管选用Q235普通钢制作。

制盐蒸发器的上述选材带来如下问题:(1)加热管在靠近下管板蒸汽和冷凝水交界面处,常出现严重的环形孔蚀。

有一个工厂Ⅰ效加热管仅用了9天就出现穿孔。

一般情况Ⅰ效加热管使用寿命12~18个月。

(2)加热管的穿孔腐蚀,增加了设备的维修时间,减少了制盐装置的有效运行时间。

(3)蒸发室罐壁结盐,造成加热室加热管堵塞,制盐装置刷罐周期仅有3~5天,同样减少了设备有效运行时间。

高温浓盐卤水对真空制盐重腐蚀直接影响了设备能力的发挥及安全生产和正常运行。

腐蚀造成设备频繁维修,大量的跑冒滴漏,成了一个急待解决的生产关键和技术课题。

因此正确选用适合的耐蚀材料对制盐生产显得尤为重要。

2 制盐蒸发器腐蚀产生的原因盐卤是一种腐蚀性相当大的介质。

在盐卤中除K、Na、Ca、Mg碱金属外,还含有大量的F、Cl、Br、I等卤族元素。

这些卤族元素在溶液中的活性阴离子(如氯离子)首先被吸附在金属表面某些点上,从而使金属表面钝化膜发生破坏。

一旦这层钝化膜被破坏又缺乏自钝化能力时,金属表面就发生腐蚀。

这是因为在金属表面缺陷处易漏出机体金属,使其呈活化状态,而钝化膜处仍为钝态,这样就形成了活性—钝性腐蚀电池,由于阳极面积比阴极面积小得多,阳极电流密度很大,所以腐蚀往深处发展,金属表面很快就被腐蚀成小孔,这种点蚀会使晶间腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳等加剧,在很多情况下点蚀是这些类型腐蚀的起源。

盐结晶蒸发实验报告

盐结晶蒸发实验报告

一、实验目的1. 了解盐结晶蒸发的基本原理和方法。

2. 掌握溶解、过滤、蒸发和结晶等实验操作技能。

3. 学习如何通过实验得到纯净的盐晶体。

二、实验原理盐结晶蒸发实验是基于盐类溶解度随温度变化的原理进行的。

在一定的温度下,盐的溶解度是有限的,当溶液中盐的浓度超过饱和溶解度时,多余的盐就会以晶体的形式析出。

通过加热蒸发水分,降低溶液的浓度,使盐达到过饱和状态,从而实现盐的结晶。

三、实验材料与仪器1. 实验材料:粗盐、蒸馏水、玻璃棒、烧杯、漏斗、滤纸、蒸发皿、加热器、温度计。

2. 实验仪器:天平、电子秤、温度计、量筒、烧杯、玻璃棒、滤纸、漏斗、蒸发皿。

四、实验步骤1. 称取一定量的粗盐,精确到0.01g,放入烧杯中。

2. 向烧杯中加入适量的蒸馏水,使用玻璃棒搅拌至粗盐完全溶解。

3. 将溶液过滤,去除不溶性杂质。

4. 将过滤后的溶液倒入蒸发皿中。

5. 使用加热器对蒸发皿进行加热,同时使用玻璃棒搅拌溶液,防止溶液过热。

6. 观察溶液的变化,当溶液中出现晶体时,停止加热。

7. 待溶液冷却后,用滤纸将晶体过滤出来,放入干燥的容器中。

8. 称量得到的盐晶体,记录数据。

五、实验结果与分析1. 实验结果:通过实验,成功得到了一定量的盐晶体,晶体的外观为白色,无杂质。

2. 实验分析:a. 在溶解过程中,粗盐完全溶解,说明实验过程中使用的蒸馏水纯度较高。

b. 过滤过程中,滤纸起到了很好的过滤作用,去除了溶液中的不溶性杂质。

c. 在蒸发过程中,加热器的温度控制得当,溶液中的水分蒸发,使盐达到过饱和状态,从而实现盐的结晶。

d. 实验得到的盐晶体纯净,说明实验过程中操作规范,避免了杂质的污染。

六、实验总结通过本次盐结晶蒸发实验,我们了解了盐结晶蒸发的基本原理和方法,掌握了溶解、过滤、蒸发和结晶等实验操作技能。

在实验过程中,我们要注意以下几点:1. 实验过程中使用的蒸馏水纯度要高,以保证实验结果的准确性。

2. 在过滤过程中,滤纸要选用合适的型号,以确保过滤效果。

50年蒸发结晶从业老专家的心血总结:真空制盐蒸发结晶器的设计与实践

50年蒸发结晶从业老专家的心血总结:真空制盐蒸发结晶器的设计与实践

50年蒸发结晶从业老专家的心血总结:真空制盐蒸发结晶器的设计与实践【本期内容,由上海神农冠名播出】真空蒸发制盐外热式强制逆循环轴向出料蒸发结晶器,经多个厂家生产应用实践证明是成功的,具有生命力的。

今天小七从流体力学、结晶机理角度要求,到具体工程设计参数和材质选用。

蒸发和结晶是重要的化工单元操作过程,在真空制盐行业中处于关键地位并起主导作用。

目前我们所采用的蒸发结晶器是在原始蒸发装置的基础上发展起来的,它不再是仅仅为了强化传热及蒸发能力而获得产品,同时更主要的是以提高结晶产品的质量和粒度为目的。

蒸发结晶器的沿革盐的生产主要是通过对卤水进行加热,使其蒸发浓缩结晶析出固体NaCl的过程。

随着社会发展和科学技术进步,盐作为人们食用所占比例越来越小,而是大量作为基础化学工业和其它工业部门的原料。

盐的品种由古老的雪花盐、筒盐、锅巴盐,发展到今天的各种特殊要求用途的特种盐。

制盐设备也由古老的作坊式手工操作的园锅、镶锅、小方锅、小平锅、大平锅,至近代制盐工业用的内热式强制循环(标准式)蒸发结晶器和现代外热式强制正循环(又分为切向进料和轴向进料两种)蒸发结晶器及外热式强制逆循环(分为径向出料和轴向出料两种)蒸发结晶器。

这也是目前国内制盐企业应用最多的蒸发结晶器(如图1所示)。

若为了获得粒径更大的结晶盐可在上述蒸发结晶器上增设奥斯陆(OsLo)育晶器。

D·T·B型育晶器或倒园锥型育晶器,这样可获得粒径在Imm至数毫米的结晶盐产品。

a.外热式强制正循环切向进料蒸发结晶器;b.外热式强制正循环轴向进料蒸发结晶器;c.外热式强制逆循环径向出料蒸发结晶器;d.外热式强制逆循环轴向出料蒸发结晶器。

NaCl结晶机理简介1.NaCl结晶的环境和条件NaCl结晶的环境和条件,NaCl结晶要从盐卤料液中结晶析出,料液必须从外部不断地获得热能,使料液中的水分不断蒸发浓缩,使其达到饱和和过饱和(如图2所示)。

(1)当卤水未达到饱和时NaCl不会产生结晶,当放入NaCI晶体时则会溶解。

蒸发结晶器设计

蒸发结晶器设计

蒸发结晶器设计一、蒸发结晶器,听起来就像是个高大上的名字对吧?它就是一种通过蒸发把溶液中的溶质提取出来的设备。

很多工业生产中,我们都得把溶液中的一些固体成分“提炼”出来,像是盐分、糖分或者是某些化学物质,这时候就得靠蒸发结晶器了。

简单来说,它通过加热液体,让水分蒸发掉,剩下的那些溶质就慢慢沉淀,变成结晶,哇,这个过程想起来都挺神奇的,对吧?不过别急,咱们今天就来聊聊这个结晶器是怎么回事,怎么设计,以及背后的那些故事。

二、咱们得搞清楚,蒸发结晶器到底需要啥样的设计。

其实这个设备的设计不仅仅是加个热源,搅一搅,等待它结晶这么简单。

设计者得考虑很多东西。

像是热量的传递问题,溶液的蒸发速率,结晶的速度,以及后期要怎么处理结晶。

这就像是你做一顿大餐,不仅得知道做菜的过程,还得考虑火候、时间、材料的搭配。

搞不好就会烧焦,或者煮成一团糟。

蒸发结晶器也差不多,得有合适的加热方式,不能温度过高,也不能温度太低,控制不好,结晶出来的东西就变成一坨稀烂,根本没法用。

三、别看它名字高大上,实际上,蒸发结晶器的工作原理一点都不复杂。

最简单的方式就是通过加热蒸发溶液中的水分,溶质就会在水分蒸发的过程中逐渐浓缩,最后变成结晶。

就像你煮糖水,放在锅里加热,水慢慢蒸发,糖分就浓了,最后剩下的就是白白的糖结晶。

蒸发结晶器就是借用这个原理,通过加热让溶液中的水分蒸发掉,剩下的溶质慢慢结晶,然后通过一些装置把结晶给分离出来。

简简单单,实际操作起来可是有一套讲究的呢。

四、设计的时候,要考虑的第一个问题就是热交换器。

咋说呢?简单来说,热交换器就是用来加热溶液的“火炉”,但是这火可不能烧得太猛。

咱们不是在煮锅盖,不是随便加点热量就行。

加热得均匀,不然溶液中的一些部分可能过热,导致结晶不均匀。

你看啊,做饭也是,锅底温度高了,食物容易烧焦,锅顶不够热,食物又煮不熟。

蒸发结晶器同样,得把热量合理分配,既能加速溶液蒸发,又能保持溶质的质量。

五、然后,还有搅拌的问题,搅拌的目的是为了让溶液均匀受热,避免局部温度差异大,导致结晶不均匀。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

真空制盐蒸发结晶器的设计与实践摘要:真空蒸发制盐外热式强制逆循环轴向出料蒸发结晶器,经多个厂家生产应用实践证明是成功的,具有生命力的。

这种新型结构,作为一项新技术新设备应加强研究,总结提高,推广应用,不断完善。

文章从流体力学、结晶机理角度要求,到具体工程设计参数和材质选用。

论述了该罐的特点。

关健词:真空制盆;蒸发结晶器;结晶机理;罐型结构;设计参数;材质选用1 前言蒸发和结晶是重要的化工单元操作过程,在真空制盐行业中处于关键地位并起主导作用。

目前我们所采用的蒸发结晶器是在原始蒸发装置的基础上发展起来的,它不再是仅仅为了强化传热及蒸发能力而获得产品,同时更主要的是以提高结晶产品的质量和粒度为目的。

所以说传热及蒸发是为结晶产出合格的产品创造传热、传质的条件和环境。

在传热蒸发过程中,严格控制料液的过饱和度以及晶核的形成和成长环境,产出合格的结晶产品,这是蒸发与结晶相结合的原理方面向前迈进了一大步。

2 蒸发结晶器的沿革盐的生产主要是通过对卤水进行加热,使其蒸发浓缩结晶析出固体NaCl的过程。

随着社会发展和科学技术进步,盐作为人们食用所占比例越来越小,而是大量作为基础化学工业和其它工业部门的原料。

盐的品种由古老的雪花盐、筒盐、锅巴盐,发展到今天的各种特殊要求用途的特种盐。

制盐设备也由古老的作坊式手工操作的园锅、镶锅、小方锅、小平锅、大平锅,至近代制盐工业用的内热式强制循环(标准式)蒸发结晶器和现代外热式强制正循环(又分为切向进料和轴向进料两种)蒸发结晶器及外热式强制逆循环(分为径向出料和轴向出料两种)蒸发结晶器。

这也是目前国内制盐企业应用最多的蒸发结晶器(如图1所示)。

若为了获得粒径更大的结晶盐可在上述蒸发结晶器上增设奥斯陆(OsLo)育晶器。

D·T·B型育晶器或倒园锥型育晶器,这样可获得粒径在Imm至数毫米的结晶盐产品。

a.外热式强制正循环切向进料蒸发结晶器;b.外热式强制正循环轴向进料蒸发结晶器;c.外热式强制逆循环径向出料蒸发结晶器;d..外热式强制逆循环轴向出料蒸发结晶器。

3 NaCl结晶机理简介3.1 NaCl结晶的环境和条件,NaCl结晶要从盐卤料液中结晶析出,料液必须从外部不断地获得热能,使料液中的水分不断蒸发浓缩,使其达到饱和和过饱和(如图2所示)。

3.1.1 当卤水未达到饱和时NaCl不会产生结晶,当放入NaCI晶体时则会溶解。

如图2 AB线下方的不饱和区域(稳定区)。

3.1.2 当卤水继续蒸发NaCl达到饱和,如图2中的AB线即平衡溶解度曲线进人介稳区,此时NaCl结晶和溶解处于动态平衡,溶质NaCl不会自发成核析出结晶。

若有NaCl晶核进人就能生长成晶体,即图2中AB线和CD线之间的介稳区;3.1.3 当卤水继续蒸发溶质NaCl含量超过过饱和线CD线进人过饱和区(不稳区),则会自发地产生较多NaCl晶核。

三个区域以介稳区为最重要(当料液中有晶体存在的条件下即使在介稳区中也会有晶核发生,而介稳区极易受外界影响即有无晶种、晶种大小、多少,有无搅拌、振动及杂质等等因索),晶体的成长应控制在此区域内进行。

而NaCl与其它盐类比较,其介稳区范围非常窄。

所以要获得较大粒径的晶体较难。

而溶液的过饱和度ΔC是结晶成长的推动力,是关键因素,其关系式如下:ΔC=C2-C1 (g/L) (1)式中:ΔC——溶液的过饱和度(g/L);C1 ——溶液在同一温度下的平衡饱和浓度(g/L);C2 ——溶液的实际过饱和浓度(g/L)。

要使结晶成长,必须使溶液达到过饱和,并控制在介稳区内,溶液的过饱和度完全用于晶种成长而消失。

在实际的运行过程中溶液的实际过饱和度远比其最大的过饱和浓度低。

有资料讲:最大允许过饱和度又取决于系统的性质通常为0.5~5g/L,一般情况下溶液的实际过饱和浓度ΔC值宜控制在1.50g/L左右,为最大过饱和浓度ΔCmax 的10~30%密度1.209 1.204 1.200 1.196 1.191 1.187 1.183 1.178 1.175 1.170 kg/L溶液硫酸钠的饱和溶解度温度0 10 20 30 40 60 80 1004.8 9.0 19.4 40.8 48.8 45.3 43.7 42.5 饱和溶解度g/100g水% 4.58 8.26 16.25 28.98 32.8 31.18 30.41 29.84 硫酸镁的饱和溶解度温度0 10 20 30 40 60 80 10030.9 35.5 40.8 45.5 55.1 64.2 74 饱和溶解度g/100g水% 23.6 26.2 28.98 31.27 35.53 39.1 42.53 3.2 NaCl晶核——晶体的成长根据化工单元操作普遍扩散理论分析,晶体成长与以下几个因素密切相关。

3.2.1 晶体成长的推动力是溶液的过饱和浓度差和传质速度。

过饱和溶液中溶质扩散到晶核附近的相对静止液层并穿过相对静止溶液层到达晶体表面结晶生长在其表面上,使其晶体长大,并放出结晶热,热量再依靠扩散传递到溶液中去。

如图3所示。

溶液的过饱和度亦可用下式求得:过饱和度=产盐量(g/h)/循环量(L/h)………(g/L)(2)1.5=1000000/循环量,循环量=666667L/h,(即当产盐量为1t/h,时需666.7m3/h的循环量)3.2.2 溶液的温度:在相同的时间和相同的溶液过饱和浓度差条件下,溶液的温度越高,溶液的粘度越小,溶质的扩散速度越快,晶体的成长速度也快。

因此,溶液温度高时容易得到粒径较大的产品,如图4。

3.2.3溶液中的杂质浓度及悬浮物的变化:在相同的温度条件下,溶液中杂质含量及悬浮物增加,则溶液浓度增高。

溶液粘度上升,溶液的扩散速度下降,晶体的成长速度也减小。

3.2.4 晶体在蒸发结晶器内停留时间:根据溶液中NaCl的成核速率与产品排出速率基本一致,NaCl晶体的成长速率和产品粒径的要求,从而确定晶体在蒸发结晶器内的停留时间。

据资料介绍,产品平均粒径~0.4mm时其停留时间应在1小时以上。

晶体生长速率公式如下(按球形计):Ra=(6α/β)ρV (kg/m2.s) (3)式中:Ra——晶体生长速率(kg/m2·s);α——晶体容积系数,按球形计α=1/6;R——表面积换算系数,按球形计:β=π;ρ——晶体密度(kg/m3);V——晶体平均成长系数(m/s)。

3.2.5 循环溶液流量:当加热蒸汽量一定时循环溶液流量和溶液的过饱和度成反比的函数关系,而循环流量又确定了蒸发结晶器各部位的流速大小,速度大又引起晶体之间、晶体与器壁之间的碰撞加剧,致使晶体破碎成二次晶核的可能性增大,对产品粒径影响也很大,因此要有适当的流量。

3.2.6 盐浆浓度:指参加循环料液中的晶体浓度,又叫固液比,在其它条件一定的前提下,盐浆浓度高则蒸发结晶器内晶体的保有量多。

晶体停留时间增长有利于料液过饱和度的消除和晶体成长。

但盐浆浓度过高,晶体之间、晶体与器壁之间碰撞机率增多,晶体被破碎成二次晶核的机率也多,对晶体成长也不利,所以应控制适当的晶体浓度才行,一般的固液比控制在20%左右为宜。

根据以上数据,氯化钠蒸发结晶的终点应设计为60度、43%(此时溶液含氯化钠固体量21.74%,不适合离心机的分离,需增加增稠槽。

)根据以上数据,氯化钠蒸发结晶的终点应设计为90度、40%(此时溶液含氯化钠固体量23.134%,不适合离心机的分离,需增加增稠槽。

)4 现代蒸发结晶器的设计与实践设计是科研实验和生产实践的桥梁和纽带。

工程设计不能是简单地照抄照搬前人原有的图纸、资料和成果,盲目、机械的加以缩小或放大。

设计要结合国情,是一项切合实际的创新性劳动。

创新是设计的灵魂与推动力。

要创新必须迎接风险和挑战,必须实事求是,善于总结前人的经验、有所发现、有所改进、有所提高,设计才能做到技术先进、经济合理、安全适用、达到资源合理利用、清洁生产、节能降耗、提高经济效益之目的。

我国制盐行业目前普遍采用的蒸发结晶器型型如图1所示的四种为主。

它们主要由蒸发室、加热室、上下循环管、循环泵及盐脚组成一个功能完善的罐型整体。

要求结构合理、符合流体力学原理,做到系统阻力小,动力消耗省,传热效率高,蒸发强度大,汽液分离效果好,能满足盐晶成长所需的条件和环境,产出合格的产品。

根据系统物料平衡和热量平衡计算结果及相关经验数据来确定蒸发结晶器各组成部分的相关尺寸和参数。

现分述于下。

4.1 蒸发室直径及分离室空间高度蒸发室相关尺寸设计应满足下述三点:一是能有效地减少和消除料液过饱和度,使晶体有一个良好的成长条件和环境。

二是减少料液的短路温度损失,有利于闪发和汽液分离,尽量减少液沫带出。

三是尽量使蒸发室内表面平整光洁,防止结盐垢成块成疤,确保生产正常连续运行。

4.1.1 蒸发体积强度法——即每一秒钟从每一立方米蒸发空间排出的二次蒸汽体积,当分离空间高度确定时,其蒸发室直径按下式计算。

D=√W/V.π.H (m) (4)式中:D——蒸发室直径(m);W——二次蒸汽体积流量(m3/s);V一一允许蒸发体积强度1.1~1.5m3/m3·s(有学者建议取0.8~1.3 m3/m3·s);H——汽液分离空间高度1.8~2.5m(另有建议2.5~3.0m);π——圆周率。

4.1.2 质量速度法——单位时间内单位蒸发表面积允许蒸发水量计算出蒸发室直径DD=√4W/π.V (m) (5)式中:D——蒸发室直径(m);W——蒸发室蒸发水分量(kg/h);V——允许质量速度2500~800kg/m2·h。

末效取下限;π——圆周率。

4.1.3 近似比例法——将蒸发室分离空间看作汽液分离器,分离器直径D按下式计算。

D=√U负荷/0.541Rd =√U负荷/0.54×0.44 =6.47√U负荷(m) (6)式中:D——蒸发室直径(m);U负荷=W秒√r汽/r液-r汽(m3/s);W秒——二次蒸汽体积(m3/s);R汽——二次蒸汽重度(kg/m3);r液——料液重度(kg/m);Rd——实际汽体速度与基础速度之比值(一般取0.44,若设有捕沫器可取1.15)。

4.1.4 二次蒸汽断面流速法——通过蒸发室的二次蒸汽流速(即空塔速度)设计规范确定为4~7m/s,笔者认为在多效蒸发时末效二次蒸汽速度宜控制在4m/s左右,其直径D按下式计算:D=√4GV/πW (m) (7)式中:D——蒸发室直径(m);G——二次蒸汽量(kg/h);V——二次蒸汽比容(m3/kg);W——二次蒸汽流速(m/s);π——圆周率。

4.1.5 二次蒸汽分离空间高度——指蒸发室液面上汽液分离段的有效高度。

料液经加热进入蒸发室沸腾,汽泡不断产生,穿过料液层到达液面汽泡破裂,逸出二次蒸汽时所带出的液滴和液沫,绝大部分能沉降回落的有效高度。

相关文档
最新文档