XX市某化工有限公司
硫酸銨三效順流蒸發(fā)選型計(jì)算書
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XX化工機(jī)械有限公司
2012年X月X日
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一、流程簡介：
硫酸銨溶液量每小時(shí)有5噸。蒸發(fā)量較大，使用單效蒸發(fā)器的話設(shè)備運(yùn)行消耗非常大，所以采用三效硫酸銨蒸發(fā)結(jié)晶裝置。
硫酸銨蒸發(fā)工序采用國內(nèi)已應(yīng)用較多的三效順流蒸發(fā)工藝，16%的硫酸銨稀溶液，經(jīng)電磁流量計(jì)計(jì)量后，進(jìn)入一效蒸發(fā)器，將硫酸銨溶液濃縮到一定濃度后，通過一效與二效壓力差從一效壓入至二效蒸發(fā)器，進(jìn)入二效蒸發(fā)器繼續(xù)蒸發(fā)濃縮，然后通過轉(zhuǎn)料泵由二效蒸發(fā)器進(jìn)入三效蒸發(fā)器，在三效蒸發(fā)器內(nèi)繼續(xù)濃縮到固含量達(dá)到10%----20%后，通過出料泵進(jìn)入旋流器增濃，增濃后的45%固含量的硫酸銨溶液進(jìn)入稠厚器結(jié)晶長大，然后出料至離心機(jī)分離，離心后的母液進(jìn)入母液池，母液由液下泵返回到三效蒸發(fā)器繼續(xù)蒸發(fā)。
加熱用0.1MPa飽和蒸汽，先緩慢通入一效蒸發(fā)器加熱室，使硫酸銨溶液蒸發(fā)產(chǎn)生二次蒸汽送入二效加熱室加熱溶液蒸發(fā)，二效蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽做為三效加熱室的加熱蒸汽，對三效進(jìn)行加熱蒸發(fā)。三效蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽則送入間接冷凝器冷凝后，進(jìn)入冷凝水罐，由冷凝水泵排出。
一效加熱室的不凝氣壓力較高，直接排放到外界，二效三效加熱室的不凝氣壓力較低，通過管路排放到真空管路，然后經(jīng)真空泵排放到外界。
間接冷凝器考慮使用傳熱效果好列管換熱器，冷凝器后設(shè)置一個氣液緩沖罐，分離出多余的水分。蒸發(fā)器主體材質(zhì)選用選用316L不銹鋼。
二、設(shè)計(jì)條件與參數(shù)：
主要含物料名稱：硫酸銨溶液
（1）
生產(chǎn)能力：每小時(shí)廢水量為5噸。
（2）進(jìn)料濃度：16%
（4）原料溫度：20℃
一、工藝參數(shù)
進(jìn)料流量
㎏/h
5000
進(jìn)料濃度
﹪
出料濃度
﹪
進(jìn)料溫度
℃
加熱蒸汽壓強(qiáng)Mpa(絕)
0.2
生蒸汽溫度
℃
120.24
冷卻水上水溫度℃
冷卻水回水溫度℃
蒸發(fā)量
kg/h
4200
二、工藝計(jì)算表
三效順流蒸發(fā)流程（自然循環(huán)+強(qiáng)制循環(huán)）
1效
2效
3效
加熱蒸汽壓強(qiáng)MPa(絕)
0.2
0.12
0.07
加熱蒸汽溫度
℃
120.24
加熱蒸汽汽化熱kJ
/㎏
2201.7
2243.4
2282.7
原料溫度℃
二次蒸汽壓強(qiáng)MPa(絕)
0.12
0.07
0.02
二次蒸汽溫度℃
二次蒸汽汽化熱kJ
/㎏
2243.4
2282.7
2357.5
二次蒸汽密度㎏/m3
0.704274949
0.423441734
0.130724081
二次蒸汽比容m3
/㎏
1.4199
2.3616
7.6497
液相密度㎏/m3
1100
1100
1300
液相溫度℃
沸點(diǎn)升高℃
管路損失℃
0
0
靜液柱損失℃
0
0
溫度差損失℃
有效溫差℃
13.24
各效進(jìn)料量㎏/h
5000
3600
3768.174887
各效出料量㎏/h
3600
2168.174887
2386.526751
母液量kg/h
1600
各效蒸水量㎏/h
1400
1431.825113
1381.648137
各效飽和濃度
%
47.8
各效總含量
%
22.22222222
36.89739258
63.55679858
各效結(jié)晶析出說明
未析出
未析出
析出
各效析出鹽量
㎏/h
800
末效含固量%
33.52151824
各效面積
㎡
分離室外形尺寸￠
m
1.5
1.5
1.8
理論生蒸汽耗量
t/h
1.80174447
理論汽耗比
t汽/t水
0.427615025
理論冷卻水耗量
t/h
三、工藝計(jì)算
1、一效蒸發(fā)器
設(shè)一效蒸水量
㎏/h
1400
原料升溫需蒸汽
㎏/h
322.7506018
蒸發(fā)需蒸汽
㎏/h
1426.515874
共需蒸汽量
㎏/h
1801.74447
汽耗比
t汽/t水
0.4276150252、二效蒸發(fā)器
物料閃蒸量㎏/h
98.88290183
一效提供二次汽蒸水㎏/h
1375.896964
二效蒸水量㎏/h
1431.8251133、三效蒸發(fā)器
物料閃蒸量㎏/h
84.57491523
二效提供二次汽蒸水kg/h
1386.395412
冷凝水閃蒸量kg/h
37.23435843
母液升溫耗蒸汽kg/h
85.10710498
三效蒸水量㎏/h
1381.648137
總蒸水量㎏/h
4213.473249
偏差
%
0.3207916533、各效面積
K
W/㎡·℃
1200
1000
900
蒸發(fā)面積
㎡
69.3552926
67.11025641
63.0483639
取
704、各效分離室
允許氣速
m/s
0.671637707
0.866293045
1.695200074
分離室直徑(算法1)
m
1.023385557
1.17524839
1.485334846
分離室直徑(算法2)
m
0.565451653
0.737480835
1.303837628
選取直徑
m
1.2
1.5
1.85、間接冷凝器的計(jì)算
進(jìn)冷凝器二次汽㎏/h
1381.648137
有效溫差
23.7761073
傳熱系數(shù)
600
面積
61.41179499
余量系數(shù)1.3
79.83533348
選取
806、冷卻水消耗量t/h
94.31483858
四、選型
1、蒸發(fā)室
各效面積㎡
管子規(guī)格
mm
壁厚
mm
管長
m
計(jì)算管數(shù)
97.72672111
97.72672111
97.72672111
三、設(shè)備規(guī)格一覽表
序號
貨物名稱
規(guī)格、型號
數(shù)量
備 注
一效加熱室
㎡
1臺
管316L殼碳鋼
一效分離室
Φ1200×3000
1臺
316L不銹鋼
二效加熱室
㎡
1臺
316L不銹鋼
二效分離室
Φ1500×3000
1臺
316L不銹鋼
三效加熱室
70㎡
1臺
316L不銹鋼
三效分離室
Φ1800×3000
1臺
316L不銹鋼
冷凝器
㎡
1臺
碳鋼
稠厚器
5m3
7.5KW
1臺
搪瓷
母液池
m3
1臺
水泥
上料泵
Q=7.5m3/h
H=22m
W=4kw
2臺
氟塑料
二效軸流泵
Q=520m3/h
H=4m
W=15kw
1臺
接觸物料部分材質(zhì)為2205
三效軸流泵
Q=520m3/h
H=4m
W=15
kw
1臺
接觸物料部分材質(zhì)為2205
出料泵
Q=7.5m3/h
H=30m
W=4kw
2臺
316L
轉(zhuǎn)料泵
Q=7.5m3/h
H=30m
W=4kw
2臺
316L
母液泵
Q=2m3/h
H=18m
W=2.2kw
2臺
316L
冷凝水泵A/B
Q=7.5m3/h
H=18m
W=4
kw
2臺
氟塑料
真空泵
排氣量：400m3/h
W=11
kw
1臺
碳鋼
離心機(jī)
吊帶離心機(jī)15kw
1臺
316L不銹鋼
四、本裝置能耗
采用本套設(shè)備生蒸汽理論耗量約1.801噸汽／小時(shí)，理論汽耗比0.427汽
/t水,裝機(jī)總?cè)萘?1.7kw,理論循環(huán)水耗量約100t/h。
五、設(shè)計(jì)說明
1、在設(shè)計(jì)過程中做以下設(shè)定循環(huán)水上水溫度為32℃，回水溫度為40℃。
2、在設(shè)計(jì)過程中物料的沸點(diǎn)按常規(guī)鹽計(jì)算，應(yīng)以客戶提供物料所測實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。
3、循環(huán)水進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)的壓力不低于0.4MPaG，客戶提供的飽和蒸汽必須保證流量、壓力均穩(wěn)定。
4、出料與過料管道配備沖洗水，或蒸汽吹掃，以應(yīng)對突然發(fā)生的堵管問題。
5、晶槳的固含量控制比例低，通過旋流器增濃，三效固含量控制不超過20%。
6、稠厚器加裝攪拌裝置。管道彎頭盡量減少。
六、附工藝流程圖
流程圖無
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