真空制盐工艺设计毕业论文

四川理工学院毕业设计85kt/a真空制盐工艺设计学 生：青勇权学 号：07031010314专 业：化学工程与工艺班 级：2007.3指导教师：向群四川理工学院材料与化学工程系二 O一一年六月四川理工学院本科毕业设计 中文摘要 I85kt/a真空制盐工艺设计摘要制盐工业在国民经济中占有重要的经济地位，是国民经济的重要组成部分，本设计主要是针对中小型企业制盐生产。真空制盐蒸发工序生产，是以卤水为原料采用四效蒸发、平流进料、顺流排盐及外加热强制循环蒸发器制得粗盐。其中采用闪发器，充分利用蒸汽冷凝后的余热，让冷凝水在压差作用下闪发出蒸汽。设计主要进行蒸发器各效物料衡算、热量衡算及设备设计和选型，并绘制带控制点工艺流程图和蒸发器装配图。关键词：真空；蒸发；四效平流；强制循环；闪发器四川理工学院本科毕业设计 英文摘要IIProcess Design Of 85kt/a Vacuum Evaporation AbstractThe salt industry in the national economy has important economic status，is an important part of the national economy，this design is mainly aimed at small and medium enterprise salt productionEvaporation process production device for raw material with brine，by four effect evaporation，PingLiu feeding，downstream row salt and exterior heating made compulsory recycling evaporator buriedUse among them，make full use of flash hair device after steam condensate of waste heat，let the condensate on the pressure difference out under the action of flash steamDesign major evaporator each effect material calculation， heat calculation and equipment design and selection，and draw with flow chart and evaporator assembly pointsKey words： vacuum；evaporation；four effect；PingLiu forced circulation；flash hair device四川理工学院本科毕业设计 目录i目 录第一章 绪论 .11.1 盐的特性 .11.2 盐业的发展概况 .1第二章 卤水的蒸发 .42.1 概述 .42.2 蒸发过程的特点 .42.3 真空制盐工艺流程的选择 .4第三章 工艺计算 .63.1 计算基础数据 .63.2 总物料衡算 .63.3 总物料进料表 .73.4 热量衡算 .83.4.1 参数计算 .83.4.2 热量衡算过程 .103.4.3 热量衡算结果 .133.4.4 蒸发器热量平衡表 .153.5 迭代计算 .173.5.1 重新分配 .173.5.2 热量衡算过程 .183.5.3 热量衡算结果 .213.5.4 蒸发器热量平衡表 .233.6 各效物料衡算 .253.6.1 物料衡算结果 .253.6.2 物料衡算平衡表 .26第四章 设备设计和选型 .285.1 蒸发器 .285.1.1 加热室 .285.1.2 蒸发室 .335.2 传热系数的校核 .355.2.1 I 效传热系数的校核 .35四川理工学院本科毕业设计 目录ii5.2.2 II 效传热系数的校核 .375.2.3 III 效传热系数的校核 .395.2.4 IV 效传热系数的校核 .405.3 附属设备 .425.3.1 循环泵 .425.3.2 闪发桶和平衡桶 .425.3.3 除沫器 .435.3.4 支座的设计 .445.3.5 弯头 .455.3.6 折流挡板 .465.4 主要设备一览表 .46第五章 环境保护与安全 .475.1 环境保护 .475.1.1 真空制盐三废的来源 .475.1.2 三废的治理方法 .475.2 蒸发过程安全操作 .47设计评述 .49参考文献 .50致 谢 .51附 图 .52四川理工学院本科毕业设计 第一章 绪论1第一章 绪论1.1 盐的特性盐，无色立方结晶或白色结晶，易溶于水、甘油，微溶于乙醇、液氨，不溶于盐酸。在空气中微有潮解性，用于制造纯碱和烧碱及其他化工产品，矿石冶炼。食品工业和渔业用于盐腌，还可用作调味料的原料和精制食盐。食盐是人类生活中必不可少的营养剂，又是若干化学工业的基本原料。因此，制盐工业在各国的国民经济中，均占有重要的地位。盐有各种分类法，以不同原料而言，可分为海盐、湖盐、井盆和矿盆；以制取方法而言，可分为真空盐( 包括再制盐) 、乎锅盐、日晒盐和粉碎盐；以盐的纯度和用途而言，可分为一般食用盐、餐桌盐、精盐和工业盐等。此外，大多数化工厂直接使用卤水作原料，称为液体盐 1。1.2 盐业的发展概况盐对于人类生活之必需为人所共知，它是生命不可缺少的一部分，人需要它，其它生命也需要它。可以说，没有盐就没有生命，没有人类。早在旧石器时代( 距今约五千年) ，我们的祖先已经懂得了用盐加食。古代，食盐作为极其珍贵的礼品用予奉员，作为物质交换的媒介，起着货币的作用，甚至用于支付工资。如我国西藏和内蒙古，就格盐块充当流通的货币，罗马帝国军队的薪水也用盐来支付，叫“盐钱” ，英语的盐字(Salt)即由此演变而来。在历史上，有些国家还因盐的生产和销售而爆发了激烈的战争。盐在古希腊被誉为神圣的东西，对于表现不好的人被斥为“没有吃盐资格的人”而受鄙弃。盐对于城镇的形成和人口的集居起着特殊的作用，据说，最早的村落建于盐溅丰富的死海北岸约旦河河口。在宙代，盐如此珍贵而重要，以致古罗马帝国派出了精锐的部队守卫在运盐道路上，以确保运盐的安全。在我国一些朝代，盐还和铁、农业一起，成为国民经济二大支柱，起着稳定经济、巩固政权的作用。近代，盐用途越来越广，除食用外，还是化学丁业的重要原料。在工业发达国家，化工用盐可占 90以上。据估计，盐和轮的衍牛构，全世界有一万五千种之多。纯碱、烧碱、合成盐酸、氯气、合成橡胶、塑料、合成纤维、农药、四川理工学院本科毕业设计 第一章 绪论2医药等，盐都是必不可少的基本原料。而这些化工产品又相应地影响着其它工业的发展。盐还广泛用于溶化道路冰雪以及皮革、台 FR、水处理、冷冻、防冻，甚至火箭用的固体燃料也离不开制盐工业。此外，农业、畜牧业、渔业等领域里用途亦甚广。制盐工业的副产物，如硼、钾、谊、碘、锤、锯、钡、镁、钙、铆、钓等盐类或其单质，都是极其重要的化工产品。冶金、染料、油漆、玻璃、造纸、化肥、照相、军工都程度不同地依赖于这些化工产品。因此，从某种意义上讲，没有发达的制盐工业，就不可能有发达的化学工业，也就不可能有国民经济的全面发展。制盐工业是历史悠久的工业。蒸发卤水制盐的初始阶段是日晒制盐，相传我国尧舜时期己始，欧洲的意大利也在安卡斯，马特斯时期开始日晒制盐。制盐工业的第二阶段是敞口祸直接火加热，此法历史悠久，一直沿用至今。真空制盐是蒸发制盐发展的第三阶段，一般是多效加压和真空并用蒸发制盐的简称。单效真空蒸发器，一八一二年由霍华德(Howa)在英国利物浦(一家制糖厂初建。直至一八八七年，单效真空蒸发耀才由约瑟夫M 邓肯) 于纽约州银泉首次用于制盐工业。第一套多效蒸发脂于一八三四年已用于制盐工业，但直至一八九九年多效蒸发才在美国曼尼斯蒂(Man55to) 首次用于制盐工业。其它国家则使用更晚，一九年以后，多效真空蒸发制盐才得到大力发展。只不过在下列诸方面不断地改进而已。(1)发展商子交换膜浓缩海水，使淡化与制盐相结合。迄今日本采用离子交换膜制盐(卤)的已有八家公司，年生产能力已占日本总产量的五分之一。在国外，已有二十个日产四千吨以上的海水淡化厂，有十几个国家的一百多个单位在研究海水谈化和综合利用问题。(2)设备大型化、操作自动化。目前，国外最大的真空制盐厂建于意大利的希罗马纳里“卡拉布虫亚，产盐量为每年一百五十万吨，每班定员仅三人。美国计划建立最大的制盐藕友耀直径为十五求，每个超有 PU 台加热室，每台加热面积二千六百平方米，饱和卤水制盐的年生产能力约四百万吨。美国里特曼盐场，从卤水进罐到成品盐包装，完全是自动化操作，每班定员仅二人。(3)采用体积小、效能高的单元设备。罗马尼亚佛尔情化工联合企业氯碱车间制盐工段采用瑞士埃切维斯制造的离心机，转鼓直径五百毫米，生产能力高达每小时二十二吨。对于蒸发设备也在不断改进，力求提高生产强度。(4)努力提高热经济。国外真空制盐厂普遍采用供热式发电机组和真空蒸发制盐配套，利用背压蒸汽，作制盐蒸发蹈的加热蒸汽，使蒸汽二次使用，提高四川理工学院本科毕业设计 第一章 绪论3热利用率，降低生产成本。(5)解决严重的腐蚀问题。卤化物在高温下腐蚀严重，目前，世界上一般采用耐腐蚀性强的金 j8 或合金作加热管和设备衬里材料，如铜、钢镍合金、钦材等。(6)重视卤水净化，以提高盐质和产盐量，并结合卤水净化，发展综合利用。我国制盐工业有着悠久的历史，据文书所敦，早在两千多年以前就有“有盐池，积薪以齐，水灌而后焚之成盐”之说，开始了用火加热熬盐的制盐工业。而真空制盐在我国则是近代才出现，解放以后才逐步发展起来的。一九五八年，我国制盐工作者在青岛首建一座中央循环管式四效蒸发罐真正开始了我国真空制盐历史。一九六四年，四川省盐务局没计研究所，一九六六年三月四川五迥桥盐厂，一九六六年五月云南一平狼盐矿，一九六七年五月云南磨黑盐矿，一九六七年四川贡井盐厂分别建成中央循环管式四效蒸发罐。此后，湖北、湖南、四川、云南、新姻。东北以及上海、天淬陆续新建许多真空制盐厂。制盐工艺不断革新，制盐设备不断改进，自控水平不断发展，生产强度不断提高，我国真空制盐像雨后春笋蓬勃地发展，我国的制盐技术正向世界先进水平迈进。四川理工学院本科毕业设计 第二章 卤水的蒸发 4第二章 卤水的蒸发2.1 概述蒸发是真空制盐的主要过程。卤水由于蒸汽的加热而在蒸发罐内沸腾，一部分水被汽化，氯化钠则因水分的不断蒸发而从溶液中结晶析出。蒸发是一热过程，它必须靠热能的不断供给和二次蒸汽的不断排除(冷凝)才能进行。 2.2 蒸发过程的特点传热性质：传热壁面一侧为加热蒸汽冷凝另一侧进行沸腾，故属于壁面两侧流体均有相变化的恒温传热过程。溶液性质:有些溶液蒸发过程中有晶体析出、易结垢和生泡沫、高温下易分解或聚合；溶液的粘度在蒸发过程中逐渐增大，腐蚀性逐渐增强。溶液沸点的改变:含有不挥发溶质的溶液其蒸发压较同温度下溶剂的较低，即在相同压强下，溶液的沸点高于纯水的沸点，故当加热蒸汽一定时，蒸发溶液的传热温度差要小于蒸发水的温度差。溶液的浓度越高这种现象越明显。泡沫夹带:二次蒸汽中夹带大量的液沫冷凝前必须设法除去，否则不但损失物料，而且要污染冷凝设备。能源利用:蒸发时产生大量的蒸汽，如何合理利用它的潜热是蒸发操作中要考虑的问题。2.3 真空制盐工艺流程的选择真空制盐一般是对多效正压和真空(负压)蒸发并用的制盐装置的简称。真空蒸发制盐是根据卤水沸点随压力减低而下降的规律，在压力递减的多效蒸发罐组中，用生蒸汽（新鲜蒸汽）加热一效罐的卤水，使之沸腾蒸发，产生二次蒸汽用作次效罐的热源，并按所设效数依次传递，多次利用二次蒸汽，使各效罐的卤水蒸发析盐。 真空蒸发制盐的主要设备是蒸发罐，由加热室和蒸发室组成。加热室的壳体中，有上下花板和固定在花板间的加热管束。加热蒸汽经管道进入壳体，卤水由下而上在加热管中循环，通过加热管壁的热交换，使卤水温度升高，并进入蒸发室。国内采用的生产工艺流程，多位四效蒸发，解决罐盐浆增稠、离心脱水、干燥即制得成品盐，各厂流程的不同之处主要表现在蒸发部分，一般分为四种：四川理工学院本科毕业设计 第二章 卤水的蒸发 5（1）平流进料、顺流排盐。（2）平流进料、分效排盐。（3）平流进料、一效转二效、二效转三效、三效排盐。（4）四效进料、四效转一效、一效转二效、二效转三效、三效排盐。现在顺流排盐和平流排盐比较通行，各有优劣。本设计采用平流进料、顺流排盐生产工艺流程如下：原料卤水经预热分别进入各效蒸发罐，一效罐的盐浆转入二效罐；二效盐浆转入三效