強烈推薦】NaOH水溶液三效并流加料蒸發(fā)裝置的設計_化工原理畢業(yè)論文

1、（此文檔為word格式，下載后您可任意編輯修改?。㎞aOH水溶液三效并流加料蒸發(fā)裝置的設 計設計單位:設計者：設計日期:i設計任務書設計題目NaOH水溶液三效并流加料蒸發(fā)裝置的設計設計任務及操作條件1. 處理能力2.5X 104噸年NaOH水溶液2. 設備形式蒸發(fā)器3. 操作條件a. NaOH水溶液的原料液濃度為 10%(wt)，溫度為35C, 用預熱器加熱至第一效沸點溫度，再送進蒸發(fā)器；完成液濃度 為 40%(wt)。b. 加熱蒸汽壓強為 500kPa (絕壓)，末效為真空，壓力為 15.5kPa (絕壓)。c. 各效傳熱系數(shù)分別為：K仁3000 W(m2 C )2K2=1500 W(m C

2、 )2K3= 750W(m C )d. 各效蒸發(fā)器中的液面高度：1.5-2.5m。e. 各效加熱蒸汽的冷凝液均在飽和溫度下排出。假設各效傳熱面 積相等，并忽略熱損失。f. 每年按330天計，每天24小時連續(xù)運行。設計項目1設計方案簡介：對確定的工藝流程及蒸發(fā)器型式進行簡要論述。2蒸發(fā)器的工藝計算：確定蒸發(fā)器的傳熱面積。3蒸發(fā)器的主要結(jié)構(gòu)尺寸設計。4主要輔助設備選型，包括預熱器、汽液分離器及蒸汽冷凝器。5繪制NaOH水溶液三效并流加料蒸發(fā)裝置的流程圖及蒸發(fā)器總 裝配圖。目錄1. 概述 11.1 蒸發(fā)操作的特點 11.2 蒸發(fā)設備及蒸發(fā)器 51.3 三效蒸發(fā)工藝流程 102. 工藝計算及主體結(jié)構(gòu)計

3、算 112.1三效蒸發(fā)工藝計算 112.1.1 三效蒸發(fā)器設計流程 112.1.2 設計計算 132.2蒸發(fā)器主要結(jié)構(gòu)計算 233. 蒸發(fā)裝置輔助設備選型 304. 探索使用Aspen Plus設計蒸發(fā)器方法 335. 后記 3531、概述1.1蒸發(fā)操作的特點蒸發(fā)是將非揮發(fā)性物質(zhì)的稀溶液加熱沸騰，使溶劑氣話，溶液濃縮得 到濃溶液的過程。1.1.1蒸發(fā)的基本流程蒸發(fā)過程的兩個必要組成部分是加熱溶劑使水蒸氣汽化和不斷除去 汽化的水蒸氣，前一部分在蒸發(fā)器內(nèi)進行，后一部分在冷凝器完成。蒸發(fā) 器實質(zhì)上是一個換熱器，由加熱室和分離室兩部分組成，加熱室通常用飽 和水蒸氣加熱，從溶液中蒸發(fā)出來的水蒸氣在分離室

4、分離后從蒸發(fā)器引出, 為了防止液滴隨蒸汽帶出，一般在蒸發(fā)器頂部設有氣液分離用的除沫裝置 從蒸發(fā)器蒸出的蒸汽稱為二次蒸汽，在多效蒸發(fā)中，二次蒸汽用于下一效 的物料加熱。冷卻水從冷凝器頂加入，與上升的蒸汽接觸，將它冷凝成水 從下部排出，不凝氣體從頂部排出。通常不凝氣體來源有兩個方面，料液 中溶解的空氣和系統(tǒng)減壓操作時從周圍環(huán)境中漏入的空氣。料液在蒸發(fā)器中蒸濃達到要求后稱為完成液，從蒸發(fā)器底部放出，是 蒸發(fā)操作的產(chǎn)品。1.1.2蒸發(fā)的操作方法根據(jù)各種物料的特性和工藝要求，蒸發(fā)過程可以采用不同的操作條件 和方法。常壓蒸發(fā)和減壓蒸發(fā)根據(jù)操作壓力不同，蒸發(fā)過程可以分為常壓蒸發(fā)和減壓蒸發(fā)，常壓蒸 發(fā)是指冷凝

5、器和蒸發(fā)器溶液側(cè)的操作壓力為大氣壓或略高于大氣壓，此時 系統(tǒng)中的不凝氣依靠本身的壓力從冷凝器排出。減壓蒸發(fā)冷凝器和蒸發(fā)器 溶液側(cè)的操作壓力低于大氣壓，此時系統(tǒng)中的不凝氣需用真空泵抽出。減壓蒸發(fā)較常壓蒸發(fā)具有如下優(yōu)點： 在加熱蒸汽壓強相同的情況下，減壓蒸發(fā)時溶液的沸點低，傳 熱溫差可以增大，當傳熱量一定時，蒸發(fā)器的傳熱面積可以相應地減??； 可以蒸發(fā)不耐高溫的溶液； 可以利用低壓蒸汽或廢氣作為加熱劑； 操作溫度低，損失于外界的熱量也相應地減小。但是，減壓蒸發(fā)也有一定的缺點，這主要是由于溶液沸點降低，黏度 增大，導致總的傳熱系數(shù)下降，同時還要有減壓裝置。單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)根據(jù)二次蒸汽是否用來作為另一

6、蒸發(fā)器的加熱蒸汽，蒸發(fā)過程分為單 效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)。單效蒸發(fā)中加熱蒸汽在冷凝器中用水冷卻排出。多效 蒸發(fā)中，第一個蒸發(fā)器蒸出的二次蒸汽用作第二個蒸發(fā)器的加熱蒸汽，第 二個蒸發(fā)器蒸出的二次蒸汽用作第三個蒸發(fā)器的加熱蒸汽，以此類推，串 聯(lián)蒸發(fā)器的個數(shù)稱為效數(shù)。多效蒸發(fā)的經(jīng)濟性多效蒸發(fā)時，除末效外，各效的二次蒸汽都作為下一效蒸發(fā)器的 加熱蒸汽加以利用，因而和單效相比，相同的生蒸汽量 D可蒸發(fā)更多的水 量W亦即提高了生蒸汽的經(jīng)濟性 WD如前所述，在若干假定條件下，單 效時的WD勺為1。同理，雙效時約為2,三效時約為3,等等?？紤]實際 情況，根據(jù)經(jīng)驗，不同效數(shù)時生蒸汽的經(jīng)濟性大致如下表：表1-1生蒸汽經(jīng)

7、濟性WD勺經(jīng)驗值效數(shù)單效雙效三效四效五效WD0.911.752.53.333.70正由于多效蒸發(fā)時生蒸汽的經(jīng)濟性較高，所以在蒸發(fā)大量水分時廣泛采用多效蒸發(fā)。但上表也說明，當效數(shù)增加時，WDS雖然增加，但并不和效數(shù)成正比。多效蒸發(fā)的代價首先，多效蒸發(fā)時需要多個蒸發(fā)器，為便于制造和維修，各蒸發(fā)器的 傳熱面積常相同，此時，多效蒸發(fā)的設備費近似和效數(shù)成正比。因此，多 效蒸發(fā)時生蒸汽經(jīng)濟性的提高是以設備費為代價的。其次，當生蒸汽的壓力（溫度）和冷凝器的壓力（溫度）給定時，不論單效或多效蒸發(fā)，其理論傳熱溫度差均為 tr=T- T 。這里，T和T 分別為加熱蒸汽和冷凝器處二次蒸汽的溫度。換句話說，理論傳熱溫

8、差與 效數(shù)無關，多效蒸發(fā)只是將上述傳熱溫度差按某種規(guī)律分配至各效。而且,多效蒸發(fā)的每一效都存在沸點上升或傳熱溫度差損失，因而各效有效傳熱 溫度差之和一一總有效傳熱溫度差必然小于單效時的有效傳熱溫度差，結(jié) 果導致多效時的生產(chǎn)能力小于單效。間歇蒸發(fā)和連續(xù)蒸發(fā)間歇蒸發(fā)有兩種操作方法： 一次進料，一次出料 連續(xù)進料，一次出料工業(yè)上大規(guī)模的生產(chǎn)過程通常采用的是連續(xù)蒸發(fā)。1.1.3蒸發(fā)器的生產(chǎn)強度與蒸汽的經(jīng)濟性（一）蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力與生產(chǎn)強度1、蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力可用單位時間內(nèi)蒸發(fā)的水分量來表示。由于蒸發(fā)水分量取決于傳熱量的大小，因此其生產(chǎn)能力也可表示為4、一蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力， kg Plu

9、s設計蒸發(fā)器方法設計思路：在Aspen Plus中，閃蒸器模型可以達到氣液分離的效果， 所以考慮使用FLASH2模型模擬三效蒸發(fā)器。根據(jù)已知條件，很容易確 定進料流量，進料壓強和蒸出量 W，由于是沸點進料，所以進料物流條 件容易確定，F(xiàn)LASH2模塊的限制條件選擇壓強和氣相分數(shù)，且氣相分 數(shù)的數(shù)值應為蒸出率。根據(jù)以上思路，建立模型如下：BHMB0|_步驟實施:1輸入組份，水、氫氧化鈉，通過電解質(zhì)向?qū)Т_定電離反應以及粒 子相互作用關系；確定計算模型，由于有電解質(zhì)的存在，所以我選擇的 計算模型是ENRTL-RK 。2、建立如上的流程圖。3、輸入進料物流。Flash Type:Temperature

10、PressurEState variablftsTemperature140,2cVPressure:346kPaVapor fradtiaii:Total flow basisMassTotalrate：3157kg/hr*Solvent* Specific alignsConn positionT gtal: 1由于是沸點進料，溫度可由查表確定，也可以通過AspenPlus組件確定。4、輸入模型參數(shù)，以第一效為例：Flash specificationsFlash TypePressure Vapor fraction -TernpefatuireCPressure:33SL5kPa-Du

11、ty:Gcal/hrVapor f raction:0.2273Vlid ph礙Vapor-Liquid利用第一步試差計算出的數(shù)據(jù)，三相參數(shù)分別為：338.5kpa, 0.2273;仃7kpa，0.3235； 15.5kpa，0.5455。5、啟動計算，以第一效為例，結(jié)果如下:Block results summaryOutlet temperature141.889C”O(jiān)utlet pressure：338.5kPaVapor fraction:02273Heat duty1.57654e*06U/hrTNet duty:kJ/hr1st liqui吐 / Total liquid:16、 根據(jù)熱負荷(Heat duty)計算蒸汽用量和換熱面積：D=Qr ,S=QK to7、根據(jù)重新計算出的D,W重復以上步驟。5、后記參考文獻1、 清華大學，化工原理M，北京：清華大學出版社，2009年。2、 華南理工大學編寫組，化工過程及設備設計M，廣州：華南理工大學出版社，佃86年。3、 方利國等，化工制圖 AutoCAD實戰(zhàn)教程與開發(fā)M，