六效逆流管式降膜蒸發(fā)工藝分析

1、六效逆流管式降膜蒸發(fā)工藝分析 宋治林( 沈陽鋁鎂設(shè)計研究院有限公司，遼寧 沈陽 110001)摘 要: 以工程實際數(shù)據(jù)為條件并借助 excel，計算了九個六效管式降膜蒸發(fā)流程的物料和熱量平衡，對比分析出直接預(yù)熱器和兩段出料等因素對流程的影響，同時也校核了三水鋁石拜耳法蒸發(fā)與一水硬鋁石選礦拜耳法蒸發(fā)工藝指 標(biāo)，取得了較好的結(jié)果。關(guān)鍵詞: 逆流; 管式降膜蒸發(fā); 直接預(yù)熱器; 兩段出料中圖分類號: tq028 6 + 1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: b 文章編號: 1002-1752( 2011) s2-122-05contrastive analysis of six effect countercurren

2、t pipe falling film evaporationsong zhi lin( shenyang aluminium and magnesium engineering and research institute co，ltd，shenyang 110001，china)abstract: this text according to engineering practice data，calculated nine materials and heat balbances of six effect countercurrent pipe falling film evap ra

3、tion by excel，analyzed some factors like direct pre heater and two section discharge influence on process flow，and then checked the process target gibbsite bayer process evaporation and disasporic bayer process evaporation ，obtaining better resultskey words: countercurrent; pipe falling film evapora

4、tion; direct pre heater; two section discharge隨著我國氧化鋁工業(yè)不斷發(fā)展，管式降膜蒸發(fā)器越來越多的應(yīng)用在氧化鋁生產(chǎn)中，其都采用六效 逆流蒸發(fā)，取代了老式的四效外加熱自然循環(huán)蒸發(fā)。 六效逆流管式降膜蒸發(fā)有汽耗低、傳熱系數(shù)大、回水 比大等特點。目前設(shè)計采用的六效逆流管式降膜蒸發(fā)流程在 一些細(xì)節(jié)上存在差異，主要表現(xiàn)在流程中是否帶直 接預(yù)熱器，是否分兩段出料等。為了讓人們了解這 些因素對該流程影響的大小，同時核算一下三水鋁石拜耳法蒸發(fā)與一水硬鋁石選礦拜耳法蒸發(fā)指標(biāo)的差異，本人以工程實際數(shù)據(jù)為條件并借助 excel 計算了這些流程的物料和熱量平衡，其結(jié)果供大

5、家參考1工藝流程選擇為了簡化計算，本次討論的所有流程都按三級自蒸發(fā)考慮。新蒸汽冷凝水和二次蒸汽冷凝水分開逐級閃蒸。流程 a。工藝流程圖 1。圖 1流程 a本流程的特點: 一段出料，一到五效蒸發(fā)器帶直流程 e。工藝流程見圖 5。圖 2流程 b圖 3流程 c圖 4流程 d圖 5流程 e本流程的特點: 兩段出料，蒸發(fā)器全不帶直接預(yù)熱器，三級自蒸發(fā)器二次汽不進(jìn)入溶液。流程 f。工藝流程見圖 6。圖 6流程 f本流程的特點: 兩段出料，僅一效蒸發(fā)器有直接預(yù)熱器，三級自蒸發(fā)器二次汽不進(jìn)入溶液。本次計算選擇以上六個工藝流程，再組合不同的 工藝條件來計算各種因素對六效逆流管式降膜蒸發(fā) 的影響。表 1工藝條件原

6、液溫度新蒸汽溫度 新蒸汽壓力( 絕壓) 末效二次汽溫度 末效二次汽壓力( 絕壓) 平均傳熱系數(shù) 三級自蒸發(fā)出料濃度 器組蒸水量 mpa mpakj / ( m2·h· )g / lt / h851581 6500 013 54002502202工藝計算條件各流程工藝計算條件見表 1。由于三水鋁石與一水硬鋁石對拜耳法工藝條件表 2蒸發(fā)原液濃度影響很大，從而蒸發(fā)原液濃度差別也很大。表 2 中蒸發(fā)原液濃度為我院參與設(shè)計的兩個拜耳法氧化鋁項 目工程實際采用的數(shù)據(jù)。al2o3，g / lna2ok，g / lna2oc，g / l其它數(shù)據(jù) 1數(shù)據(jù) 278 5799 00126 801

7、79 199 8617 710 600 78表 3 計算結(jié)果項目原液量兩段混合濃度汽耗總傳熱面積平均蒸發(fā)強度序號na2ok，g / lm2kg / ( m2·h)單位kg / ht 汽 / t 水1234567流程 a + 數(shù)據(jù) 1流程 b + 數(shù)據(jù) 1 流程 c + 數(shù)據(jù) 1 流程 d + 數(shù)據(jù) 1 流程 e + 數(shù)據(jù) 1 流程 f + 數(shù)據(jù) 1 流程 a + 數(shù)據(jù) 2 流程 c + 數(shù)據(jù) 2941699 981211004 571208124 95518006 10231 43231 570 3000 3060 3160 3060 2540 2580 22714519145981

8、48211782314651147171387311 0412 5418 3715 1312 4413 5014 2380 2361399217 889流程 a + 數(shù)據(jù) 11175060 502320 336149439 30注: 序號 9 為校核當(dāng)出料濃度為兩段混合濃度時，采用序號 1 流程的計算結(jié)果。不合理。( 2) 采用兩段出料，汽耗將減少，平均蒸發(fā)強 將增加，總傳熱面積略有增加。六效都不帶預(yù)熱4結(jié)果分析通過對六效逆流管式降膜蒸發(fā)的物料和熱平衡計算結(jié)果分 析，各因素變化而引起汽耗、總 傳 熱 面積、平均蒸發(fā)強度的變化見表 4。時，兩段出料與一段出料 比 較，汽 耗 減 少 15. 33

9、%總 傳 熱 面 積 增 加 0. 91% ，平 均 蒸 發(fā) 強 度 增 12. 68% 。( 3) 三水鋁石拜耳法氧化鋁蒸發(fā)較一水硬鋁 拜 耳法蒸發(fā)指標(biāo) 好，一 段 出 料 時，其 汽 耗 減24. 33% ，總傳熱面積減少 4. 45% ，平均蒸發(fā)強度 加 28. 89% 。通過對以上九個六效逆流管式降膜蒸發(fā)流程 物料和熱平衡對比分析可以看出，最節(jié)能的流程 蒸發(fā)器都不帶直接預(yù)熱器，并采用兩段出料的工 流程，其節(jié)能效果明顯。同時增加一級自蒸發(fā)器采用四級自蒸發(fā)，其汽耗還會降低。表 4 比較結(jié)果表( 表示增加)汽耗變化百分?jǐn)?shù)，%總傳熱面積變化百分?jǐn)?shù)，%平均蒸發(fā)強度變化百分?jǐn)?shù)，%比較結(jié)果1 與 2

10、 比較1 與 3 比較1 與 5 比較1 與 7 比較1 與 9 比較2 與 3 比較3 與 4 比較3 與 8 比較5 與 6 比較7 與 8 比較 2 00 5 3315 3324 33 16 00 3 273 1625 32 1 57 3 96 0 54 2 08 0 914 45 14 57 1 53 20 265 59 0 45 0 86 13 59 66 39 12 68 28 8925 91 46 4917 642 67 8 52 25 655節(jié)能分析節(jié)能分析主要比較的是一水硬鋁石拜耳法蒸兩段出料六效都不帶直接預(yù)熱器和一段出料六效帶直接預(yù)熱器的汽耗比較，由于水、電的變化不大從上表

11、可以看出直接預(yù)熱器、兩段出料等因素對六效管式降膜蒸發(fā)流程還是有一定的影響，主要 表現(xiàn)為:( 1) 采用直接預(yù)熱器，汽耗、總傳熱面積和平均蒸發(fā)強度將增加。六效都帶預(yù)熱器與六效全不帶預(yù) 熱器比較，汽耗將增加 5 33% ，總傳熱面積增加 208% ，平 均 蒸 發(fā) 強 度 增 加 66 39% 。 在 有 關(guān) 文獻(xiàn)1 2中也提出了流程中采用直接預(yù)熱器熱量利用可忽略其影響，其汽耗分別為 0. 254 t 汽 / t 水0. 316t 汽 / t 水。則每年節(jié)約新蒸汽量為:220 × ( 0. 136 0. 254 ) × 8760 × 0. 93111122. 4( 噸)式中: 220器組的蒸水能力，t / h8760為年運轉(zhuǎn)時間，h0. 93為器組的運轉(zhuǎn)率從計算可以看出，其節(jié)能效果比較明顯，每年將 節(jié)約 111122. 4 噸新蒸汽，折標(biāo)準(zhǔn)煤 10443. 9 噸。在工程設(shè)計或改造時，選擇合適的工藝流程很 重要，如果流程選擇合理，節(jié)能效果也比較明顯，也 符合現(xiàn)行國家的節(jié)能減排的政策。發(fā)較一水硬鋁石拜耳法蒸發(fā)指標(biāo)好。因此在以后工程設(shè)計或老廠改造中，六效逆流管式降膜蒸發(fā)優(yōu)選方案建議為采用兩段出料，蒸發(fā)器都不帶直接預(yù)熱器，四級自蒸發(fā)工藝流程。參考文獻(xiàn):1阮奇，黃詩煌，葉長 燊 復(fù) 雜 逆 流 多 效