氯化鈉和氯化銨廢液蒸發工藝研究及設備設計目錄TOC\o"1-3"\h\u181811引言 5222111.1產品性質 6323271.1.1物理性質 6209151.1.2化學性質 6202181.2碳酸氫鈉的生產及廢液處理 6123351.2.1碳酸氫鈉的生產工藝 66061.2.2廢液的產生及處理工藝 7265222工藝流程設計 11115182.1流程簡述 1192693設備控制設計 12134003.1設備控制設計 12324513.1.1泵的控制方案 12231583.1.2蒸發裝置的控制方案 13215554物料衡算 13182864.1.蒸發操作物料衡算 13306164.2氯化鈉離心操作物料衡算 1420364.3濃縮操作物料衡算 14309794.4氯化銨離心操作物料衡算 15290205熱量衡算 16204675.1蒸發器熱量衡算 161185.2加熱蒸汽消耗量的計算 1751355.3預熱器的熱量衡算 1884105.4氯化銨濃縮的熱量衡算 18216685.5氯化銨結晶的熱量衡算 18225216設備的設計與選型 18108316.1清液儲罐設計 18135646.2氯化鈉離心母液儲罐設計 1930346.3冷凝器的設計 20283516.4預熱器的設計 21273916.5離心機選型 21136016.6進料離心泵選型 212438總結 224964參考文獻 23摘要：本次設計為年處理２萬噸含氯化鈉和氯化銨廢液的蒸發處理以及設備設計工藝，運用真空二次效應蒸發處理廢液技術可以充分利用二次蒸汽和冷凝余熱，降低了生產成本，該工藝可分別回收氯化鈉廢液和氯化銨廢液，產品純度在95%以上。在確定生產工藝后，對整個過程進行物料平衡和熱平衡，并根據物料和熱平衡參數進行設備設計和選型。對夜間儲液罐、氯化鈉離心母液儲罐、冷凝器和預熱器進行了計算和設計，并對離心機和離心泵進行了計算和選擇。關鍵詞：氯化鈉；氯化銨；廢液蒸發；設備；設計1引言碳酸氫鈉是一種具有重要的基本無機化工企業產品。在食品工業中，碳酸氫鈉用于碳酸飲料的烘焙發酵和二氧化碳產生【1】。碳酸氫鈉具有堿性調節弱的作用，畜牧業用于添加飼料，調節動物酸堿平衡，增加畜禽攝入量，提高飼料利用率【2】。應用以及碳酸氫鈉的弱堿性去污處理功能，在日化企業行業中，用于中國洗發、護理、牙膏作為添加劑及清潔劑等【3】。在環保行業，用碳酸氫鈉處理含硫煙氣可以固硫，廢液廢渣的處理收集簡單有效【4】。碳酸氫鈉也被用作滅火劑:碳酸氫鈉是干粉滅火劑的主要滅火劑，主要用于b類和c類滅火和救援【5】。此外，碳酸氫鈉廣泛應用于制藥企業工業，在藥品安全生產生活中最主要可以用于進行生產抗酸劑和泡騰輔料【6】。隨著我國碳酸氫鈉工業的快速發展，將產生大量含氯化鈉和氯化銨的廢液。廢液的直接排放不僅導致水體富營養化，而且造成嚴重的環境污染和資源浪費。因此，探索一條對含氯化鈉、氯化銨廢液科學技術合理有效處理的工藝發展具有非常重要的意義。1.1產品性質1.1.1物理性質氯化鈉：氯化鈉為白色結晶粉末。熔點801℃，沸點1465℃，微溶于乙醇、丙醇、丁烷，在和丁烷互溶后變為等離子體，易溶于水，水中溶解度為35.9g（室溫）。當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：呈無色立方結構分析晶體或者是白色可以進行研究結晶氯化銨，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，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化學性質氯化鈉：氯化鈉的晶體是立體結構對稱的。氯化鈉結構，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。這種結構也存在于許多其他化合物中，我們稱之為石鹽結構或氯化鈉類型結構。氯化銨：水溶液酸性較弱，加熱時酸性更高。據了解氯化銨對黑色作為金屬有腐蝕性，現在，國內主要有兩種生產工藝：一種是由我國有名科學家侯德榜發明的，一起生產碳酸鈉和氯化銨產品。第二是生產鉀鹽的副產品，如碳酸鉀。氯化銨容易硬塊，通常采用加防結塊劑的方式來阻止企業產品的生產【7】.將氨水和氯化氫混合會產生白色煙霧稱為氯化銨。受熱易分解，化學方程式是一個NH3Cl，NH3，HCl和可逆癥狀。氨和氯化氫將同時重新結合形成氯化銨。1.2碳酸氫鈉的生產及廢液處理1.2.1碳酸氫鈉的生產工藝（1）合成：合法又名純堿法蘇打碳化。現在，國內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開發的高溫純堿直接加速母液液化堿工藝，為后續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晶堵塞的發生，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之一。天然堿碳化法生產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，清液經過生物濾器進行過濾技術得到關于堿水。（3）碳銨法鹽水（氯化鈉溶液）與碳酸氫銨反應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，流態化冷卻包裝后生產過程中出現的副產品1.2.2廢液的產生及處理工藝（1）廢液的產生近年來，隨著研究我國使用碳酸氫鈉工業社會經濟的快速健康發展，合成堿的產量和碳酸氫鈉排放的廢液也與日俱增。廢液成分主要有：氯化銨、碳酸氫鈉、氯化鈉、碳酸鈉、硫酸鈉。目前，這些廢液處理方法要求很高，例如生產馬尼特羅（硫酸鈉）和蘇打（碳酸）的混合結晶和回收燒堿，產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。目前對于我國國內市場經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鍵技術因素，提高了氨氮的去除率。控制氨氮處理成本和水污染，對實現我國城市的可持續發展和創新發展具有重要意義。（Ⅰ）吹脫法處理高氨氮廢水a.吹脫原理：汽提的基本原理是利用污水中氨氮等揮發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，因為在此期間氣體是連續排放的。剝離過程，通風。最后，溶解在廢水中的氨通過氣液界面設計進行一個連續不斷提高流動，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，氨是一個傳質研究過程。其驅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系。這種教學方法也被稱為“氨分析”。分析數據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展理論和傳質反應速度進行理論。廢水中的NH3-N通常以銨態（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）的狀態存在時pH為堿性時。汽提技術是在沸水中加堿調節pH值。該值為堿性，廢水中的NH4+首先轉化為NH3，然后通過蒸汽或空氣解析，將廢水中的NH3轉化為氣相，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.優缺點：優點：該工藝程序簡短，辦特效穩定，基礎建設成本低，運營成本低。缺點：進出水需要調整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：汽提方法研究通常可以使用其他兩種不同類型的設備：吹脫罐（又稱曝氣池）和吹脫塔。但由于廢水池面積大，容易對周邊環境引起污染，故采用塔式設備排放有毒氣體。塔系統設備中填料汽提塔的主要發展特征是塔內設置一定高度的填料層，使填料塔表面積大，充分實現氣液接觸。常見的填料是紙蜂窩，拉西環，聚丙烯球環、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）膜分離技術利用膜法選擇一種滲透法去除氨氮的教學研究方法。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的氣態和液態達到平衡。根據化學平衡移動的原理，也就是查德里的原理（A．L．LEChatelier）。本質上，所有的平衡都是暫時的或者相對的。化學平衡只有在一定的社會經濟環境下，我國才能保持平衡。如果影響管理信息系統條件平衡的因素之一發生變化，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。根據這一原理，膜的一側是高濃度氨氮廢水，另一側是酸性水溶液或水，根據這一原理，膜的設計思路是：膜的一側是高濃度氨氮廢水，另一側是酸性水溶液或水。當左側溫度大于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，通過膜孔進入企業吸收液，與酸溶液可以迅速發展反應過程中生成銨鹽。（Ⅲ）MAP沉淀法它主要使用以下化學反應：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［Mg2+］［NH4+］［PO43-］＞2.5乘以10減去13時，可產生磷酸銨鎂（MAP）去除廢水中的氨氮。同時，磷酸銨在農業生產中也可以作為復合肥使用，也可以作為醫藥原料使用。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】發現當用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】在各向同性氨合的高濃度含氨廢水中先后采用兩步沉淀法，使去除率的氨氮達到99％以上。MAP沉淀法氨氮廢液分析處理具有氨氮去除效率高，易于提高學生實際操作，工藝研究設計方法簡單，反應速度快等優點。此外，我們可以通過這種簡單的機械加工，將產生的沉淀物用作一種藥物和醫藥制劑。但是這種方法也需要大量的鎂鹽和磷酸鹽導致成本高，難以大規模推廣。在氨氮廢液的實際處理中很少使用，其經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中產生氨脫氨。在反應過程中，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。其反應方程式為：2NH4+3HCLO=N2↑+3H20+5H2+3Cl-。這種教學方法也可以開發出來發揮殺菌技術的作用，但是我們產生的余氯會對經濟魚類產生影響，所以必須配備去除余氯的設施。（Ⅴ）汽提法其提法是廢水中的游離氨被蒸汽轉化為不同氨氣具有溢出的過程，即當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的驅動力。通過延長氣水接觸的工作時間和與社會接觸的密切關聯度，可以提高氨氮處理的教學效果，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的內循環生物脫氮工藝，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，廢水先經過缺氧池后進好氧池。由于a-0工藝技術只有這樣一個企業污泥循環管理系統，好氧異養菌、反硝化菌和硝化細菌都處于缺氧－好氧交替的環境中，可以使學生對于不同菌屬在不同國家經濟社會條件下可以充分發揮他們各自的優勢。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，成為流動資產狀態下的載體層，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的強化生物技術處理污水的發展過程結構。以石灰絮凝沉淀氣體作為預處理方法，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。結果表明，當吸附劑用量為0～5g/L時，隨著吸附劑濃度的增加，化學需氧量和氨氮的去除率增加。活性炭的效果沒有沸石的去除作用效果明。2工藝流程設計經多次數據進行分析試驗方法研究不斷探索出廢液中氯化鈉、氯化銨作為一個分離的方案：在一定發展要求真空度下蒸發至使用氯化鈉最大量析出。過濾后，過濾液進行繼續濃縮到氯化銨飽和，一定環境溫度可以用于控制冷卻結晶，氯化銨結晶。最佳運行條件為:①72％時為較為合適的蒸發量，氯化鈉的回收率為62％，純度95％以上；②蒸發操作壓力控制在0.04MPa（絕對壓力）為宜；③在30℃時進行冷卻結晶，氯化銨的結晶率為70％，純度達到95％。母液循環套用4次，所得氯化銨純度在95％以上，回收率92.1％，可以滿足大規模生產的要求【11】。2.1流程簡述（1）含氯化鈉和氯化銨的廢液需要注入沉淀池工藝進行分析和沉降數據處理，使污泥雜質和上清液的整個教學過程在室溫下進行。（2）物流流向物料經預沉降后，分別用雙效凝結水和蒸汽通過凝結水進行預熱，然后在蒸發器管側蒸發，再用一個蒸汽-液體可以分離。溶液循環濃縮到一定濃度后排出。離心，分離氯化鈉，濾液濃縮至氯化銨飽和，冷卻至30℃，離心得到氯化銨，回收氯化銨母液。（3）蒸汽流向工業蒸汽可以進入一效加熱器殼側進行換熱和冷凝。一效加熱器管程內的溶液處理系統受熱影響蒸發，進入一效分離器后產生問題進行研究二次開發利用蒸汽。二效加熱器管側面的溶液通過加熱蒸發，進入二效應分離器并產生二次蒸汽，凝結到冷凝器中，并進一步冷卻到40攝氏度以下。（4）冷凝水（液）流向一效加熱器殼側的凝結水經熱交換器預熱至進料，然后收集至冷凝水箱回用。二效加熱器殼程的冷凝液與冷凝器的凝液收集到需要一個系統冷凝液罐，回收企業進行直接套用。圖1工藝流程圖3設備控制設計3.1設備控制設計3.1.1泵的控制方案泵的控制程序主要控制泵的出口流量。這個設計涉及到很多泵，大部分是離心泵。選擇使用兩臺泵連續系統運行，一臺設備運行，一臺備用。泵的進水管上可以設置安全截止閥，也可以使用球閥。出口管路依次布置，關閉閥門和壓力表。流量計與出口線的調節閥塊鏈條，用于進行調節經濟流速。3.1.2蒸發裝置的控制方案蒸發控制裝置由蒸發器(加熱室、分離室)、冷凝器、預熱器、冷凝水回收箱等信息設備系統組成。加熱室使用不同的蒸汽加熱材料，直到它們沸騰。蒸汽來自外管廊，可通過連接加熱器使用。蒸汽進行冷凝液通過疏水閥流入以及凝結水箱。分離蒸發室配有視鏡，分別指示液位的上限和下限。同時設置在線監控等級計和報警，指示級別的上下限值。同時，它與企業排放閥互鎖。當液位過低時，會發出低液位報警，關閉進行排放閥，提示通過進料。當液位過高時，發出高液位報警，打開排液閥。離開分離室后，二次蒸汽依次進入凝汽器和預熱器，管路中沒有截止閥。冷凝器用循環水冷卻。為了能夠保證系統冷卻作用效果，在出料管中設置一個溫度計，監測出料口溫度。當溫度過高時，應增加循環水量，當溫度過低時，應適當減少循環水量。預熱器設計采用蒸汽二次利用預熱料液，料液在殼側頂部開啟，可與真空管理系統連接，排出未凝結氣體，蒸汽冷凝液二次流入冷凝罐。4物料衡算4.1.蒸發操作物料衡算年處理2萬噸／年含氯化鈉、氯化銨廢液蒸發，每年360天按300天工作也就是7600小時計算，連續生產。因此，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，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。經上述實驗數據，此次采取絕壓0.04MPa壓力下減壓濃縮，蒸水率為72％。二次蒸汽流量m(H20)=2778x0.72=2000.16(kg／h)。表1蒸發過程的物料平衡組分進料出料濃縮液二次蒸汽質量流量質量分數質量流量質量分數質量流量質量分數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--雜質27.78128.003.6--總計2778100777.841002000.161004.2氯化鈉離心過程物料衡算根據實驗數據氯化鈉析出分量為62%，純度為95.4%，氯化鈉含水量為4%，氯化鈉濕基的含量檢測為91.5%。離心過程得到的氯化鈉質量流量m(NaCl)=166.68x0.62=103.34（kg／h）濕料的質量流量m（總）=103.34÷0.915=112.94(kg／h)濕料中水的質量流量m（水）=112.94x0.04=4.52(kg／h)濕料中氯化銨的質量流量m（氯化銨）=4.52×28.6÷46.4=2.78(kg／h)濕料中雜質的質量流量m（雜質）=112.94-103.34-4.53-2.78=2.3(kg／h)表2氯化鈉離心過程的物料平衡組分進料出料濾餅濾液質量流量質量分數質量流量質量分數質量流量質量分數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雜質28.003.62.32.025.73.8總計777.84100112.94100664.91004.3濃縮過程物料衡算氯化鈉離心的濾液進行濃縮至氯化銨濃度36％時，氯化銨濃度趨近飽和。濃縮操作得到濃縮液的質量流量m（總）=219.68÷0.362=606.8(kg／h)濃縮二次蒸汽的質量流量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分進料出料濃縮液二次蒸汽質量流量質量分數質量流量質量分數質量流量質量分數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雜質25.73.825.74.2總計664.9100606.810058.11004.4氯化銨離心操作物料衡算氯化銨濃縮之后，離心采用多次母液循環收率為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）=219.4-202.3-8.7-1.8=6.6kg／h循環母液中：m（水）=298.3-8.7=289.6kg／hm（氯化銨）=219.68-202.3=17.3kg／hm（雜質）=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組分進料出料濃縮液二次蒸汽質量流量質量分數質量流量質量分數質量流量質量分數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雜質25.74.26.62.919.14.9總計606.8100219.4100387.4100由此可知母液循環量為排放廢液的4倍，即1549.6kg／h，循環母液組成份與排放液組成成份相同。5熱量衡算5.1蒸發器熱量衡算條件：進料流量2778kg／h，進料溫度55℃，生蒸汽溫度133℃，蒸發量2000.16kg／h。（1）各效溶液沸點和有效傳熱溫差的估計設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—各效間平均壓力差MPa：Po—力Ⅱ熱蒸汽壓力MPa：P2—羚凝器絕對壓力MPa。查相關資料可得：△p=0.11065MPa由于要考慮蒸汽管道的阻力，如果溫度低于一次效應的二次蒸汽溫度1℃，則按以下公式計算各效應的蒸汽壓力。p=p+△p式中：p—修正后各效蒸氣壓MPaP—加熱蒸汽壓力MPa△p—修正后各效間平均壓力差MPa。表5蒸發器一二效分配參數1效2效加熱蒸汽壓強MPa（絕）0.240.08加熱蒸汽溫度℃129112加熱蒸汽汽化熱kJ/kg2188.32282.8原料溫度℃55.00二次蒸汽壓強MPa（絕）0.080.04二次蒸汽溫度℃11290二次蒸汽汽化熱kJ/kg2282.82357.5二次蒸汽密度kg/m30.4230.131二次蒸汽比熱容m3/kg2.34567.6497液相密度kg/m310431180液相溫度℃10890沸點升高℃47靜液柱損失℃11溫度差損失℃58有效溫差℃12145.2加熱蒸汽消耗量的計算供熱蒸汽消耗量根據以下熱平衡公式計算：由上述公式可求得第i效的蒸發量。如果在進行熱量衡算式中加入其他溶液的濃縮熱和蒸發器的熱損失，尚需要我們考慮熱利用相關系數η。一般解的蒸發熱利用系數η。第i效的蒸發量W1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。式中ri/ri=2168／2248．4=0.964值為蒸發器蒸發系數.(ti-1-ti)/ri=-0.0208的值為自然蒸發系5.3預熱器的熱量衡算此次設計設置了兩個預熱器其1利用一效的冷凝水給第一預熱器加熱，能夠讓原料液從26℃加熱到46℃，之后利用生蒸汽給第二預熱器加熱，使混合液從4℃加熱到56℃。第一預熱器熱負荷計算：Q=cp×F×△t=4.2×2778×（46-26）=65kW第二預熱器熱負荷計算：Q=cp×F×△t=4.2×2778×（56-46）=32.5kW5.4氯化銨濃縮的熱量衡算（1）在計算蒸發過程中，我們把熱量轉換成二次蒸汽的焓值，其中熱損失按照2％來計算。則蒸發過程熱負荷Q=Wr=36.3kw。（2）我們把工業蒸汽用量的計算按照0．3MPa的工業蒸汽進行濃縮，工業蒸汽的流量為60.8kg／h。5.5氯化銨結晶的熱量衡算（1）在熱負荷的結晶與計算過程中，我們用冷卻水來冷卻材料，熱量損失按我們按照5%來計算。側降溫過程中熱負荷Q=cp×F×△t為31.2kW。（2）冷凍水用量的計算：冷凍水進口溫度初定為6℃，出口溫度初定為11℃，所以所需冷凍水量F=Q/cp×△t=5.3t/h6設備的設計與選型6.1清液儲罐設計清液流量為2778kg／h，密度為p=1043kg／m3，清液體積流量為2.66m3／h。我們以維持10小時運營來設計清液儲罐的大小為26.6m3，設計廢液沉降罐容積為30m3由于要考慮到清液組分的化學性質和濃度，所以對錐型封頭和儲罐圓筒壁材料，我們均選用Q235-A內加防腐材料，局部探傷φ=0.85【12】。我們選取設計壓力為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清液儲罐設計參數設計參數值設計壓力MPa0.1簡體長度mm5654設計溫度℃25全容積m330筒體公稱直徑mm2600筒體及封頭壁厚mm56.2氯化鈉離心母液儲罐設計我們根據物料衡算的結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性質以及濃度，因此對儲罐圓筒壁和錐頂封頭材料均選用Q235-A內襯防腐，取雙面焊，局部探傷δ=O．85。選取設計壓力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清液儲罐設計參數設計參數值設計壓力MPa0.1簡體長度mm5654設計溫度℃25全容積m330筒體公稱直徑mm2600筒體及封頭壁厚mm56.3冷凝器的設計本設計取蒸汽在冷凝器底部橫截面積上的流速為uv=15m／s，冷卻水流速2.5m／s，蒸汽進氣速度70m／s，依據物料衡算參數代入的冷凝器直徑D=［（W×v）/(π/4×uv×3600)］=0.485m取D=0．6m；進水口直徑為0.067m；蒸汽進直徑為0.225m。冷凝器板的數量為4塊，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預熱器的設計第1預熱器K=800W／(m2·K)，按照公式S=計算換熱面積【13】。得到S=4.6m2。依據JB／T4715-92可查詢符合條件的換熱器各參數表8第一換熱器參數公稱直徑mm公稱壓力MPa管程數NP管子規格管子根數n管子流通面積m2換熱管長度mm換熱面積m227311Φ25×2320.06520004.8第2預熱器K=1000W／(m2·K)，按照公式S=計算換熱面積得S=19m2。依據JB／T4715-92可查詢符合條件的換熱器各參數表9第二換熱器參數公稱直徑mm公稱壓力MPa管程數NP管子規格管子根數n管子流通面積m2換熱管長度mm換熱面積m245011Φ45×21350.0424200020.16.5離心機選型由上述可知氯化鈉結晶量為109.2kg／h，氯化銨結晶量為213.2kg／h，兩者的堆積密度為1.00t／m3，所以我們選用LLW350型離心機，處理能力：1-2m3／h。這種離心機是一種可連續運行的臥式螺桿沉降設備。這種離心機在全速運轉下，能連續進料、分離、洗滌和卸料并且經濟結構設計緊湊、連續操作能力而且需要維修管理方便。6.6進料離心泵選型(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，管內流速u=0.71m／s。出口管DN40，管內流速1.1m／s根據公式得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，應換算成相應的等效長度進行計算表10各管件參數摩擦系數長度m流速m/s數量直管DN500.03250.710