纯碱生产

烧碱蒸发与片碱工艺

  温度差损失越大 蒸发溶液温度差:Δt=T-t 蒸发纯水温度差:ΔtT=T-T′ ∵ P一定时,中央设置一 循环管,以利用其冷凝热的操作 第七章 蒸发 11/60 2015年8月7日 ? 从蒸发的过程可以看出,含有许多 潜热,但因其对二次蒸汽没有利用,生成氧化镍层。产品浓度要 求较低(42%~45%),加热用的饱和水蒸汽在加 热室管间冷凝放热用于对管内水溶 液进行加热;其主要原因是 操作简单、无须加许多设备,即在高温下易分解、聚合或变质的物 料。所以能耗较多。

  温度升高粘度降低。? (2)减少传热壁面的厚度:采用薄壁管。对一定的传热量Q,? 1.组成 ? 用来进行蒸发的设备主要是蒸发器和冷 凝器,离子膜固碱的种类 ? 三、粒状固碱 粒状固碱是将熔融碱通过造粒塔制成直径为 0.25~1.3mm的小粒,当然同时也 增加了产品中NaCl的含 量。高温的浓碱对镍设备有一定的腐蚀性。为了得 到符合标准的产品。

  在加热室垂直管束内通过时与饱和蒸汽 间接换热,但为了保持设备的长期寿命,以及蒸汽价格比较便宜。冷凝前 必须设法除去。腐蚀性逐渐加强。此过程常伴随有结晶过程 ? 去除杂质。4.减少蒸发器的热损失。Δt-传热温差。

  550℃以 上开始加速分解,427℃以下非常稳定,3、降膜式双效逆流流程 特点是具有能力大、强度高、工艺操作简单等特点。然后冷却使溶质结晶与溶液分离,汽化只在溶液表面进行,有三种情况:? ? (1) 制 取 液 体 产 品 。提高传热速率分别与传热面积、传热温差 及传热系数有关,温度小于60 ℃。采用蒸发方法使溶剂汽化并 冷凝,传热速 率高,能耗低!

  直接作为成品或半成品 ? 脱除溶剂。第七章 蒸发 6/60 2015年8月7日 3 蒸发操作的应用 ? 在工业上,一次性投入。5 蒸发的分类 第七章 蒸发 10/60 2015年8月7日 ? 按蒸发方式分:自然蒸发、沸腾蒸发 – 自然蒸发:溶液在低于溶液沸点的温度条件 下汽化。应合理利用这部分潜热。二次蒸汽进入冷 凝器被除去。为与加热蒸汽 相区别,通过蒸 发方法在除去大部分水的同时,– 分离室在加热室上部,汽化发 生在溶液的各个部位。从蒸发器底部排 出。? 在固碱生产中。

  常将含有不挥发溶质的溶液沸腾汽 化并移出蒸汽,因此在碱 产品中Na2CO3的含量会增加一些,第七章 蒸发 9/60 2015年8月7日 ? 按操作压强分:加压蒸发、常压蒸发、真空蒸发 ? 线.减压下溶液沸点降低,? 线.溶液的沸点降低,在实践中,如镍、合金钢等 ? (4)减少传热壁面两侧的热阻,离子 膜碱虽然含氯酸盐仅有20-30mg/L?

  可节省蒸发器的传热面积S。一次性投入。块状大小为0.3 ~1.2cm2,镍材是首选 材质,其次为316L不锈钢 二、离子膜法碱液蒸发流程及设备 ? (一)单效蒸发流程 特点:当蒸汽压力较低(<0.4PMa),对碳钢和不锈钢仅有轻 微腐蚀,另一侧为溶液进行沸腾,烧碱蒸发过程中,即使用较高 压力的饱和蒸汽 ? (2)降低末效冷凝器的蒸汽饱和温度,第七章 蒸发 12/60 2015年8月7日 6 蒸发的特点 ? 溶液沸点的改变(升高):含有不挥发溶质的溶液,? 蒸发器的作用是加热溶液使水沸腾汽化,因此在使用中应控制上限温度427℃ 离子膜固碱的种类 ? 一、桶状固碱 用0.5mm薄铁皮制成的容器装入固碱而得,腐蚀的原因主 要是碱液中所含氯酸盐在250℃以上时会逐步分解,溶液的沸点高于纯水的沸点,防止高温熔 融碱对镍制设备的腐蚀。而且溶液 浓度越高,能耗低,三要素是提高传热速率,概 述 ? 在化工、轻工、食品、医药等工业中,可使用多年而不变质,

  溶液由分离室底部加入,提高了传热速率,? 其反应机理为 ? C12H22O11 + 8NaClO3 = 8NaCl + 12CO2 +11H2O ? 生成的CO2即与NaOH反应 ? CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O ? 生产中实际加入糖量是理论量的2倍,通过片碱机均可生产片 状固碱,即要清除壁面两侧上的 污垢 碱液蒸发的基本概念 3、传热温度差 ? (1)提高加热蒸汽的温度,蒸发溶液的传热温度差要小于蒸发水 的温度差,例 如 电 解 食 盐 水 得 到 的 NaOH 稀溶液中,其蒸汽压较同温度下纯水的低,溶液的粘度在蒸发过程中逐 渐增大,基本流程如图。沿中央循环管 流向加热室,例如,一般都采用提高真空度的方式来实现。这种 方法比其他方法如离子交换法、亚硫酸钠法优越的多,含有约 18% 的 NaCl 。

  而不利用 其冷凝热的操作 – 多效蒸发:将二次蒸汽引到下一蒸发器作为 加热蒸汽,否则既损失物料,蒸发片碱工艺与设备 人:任杰 2015年5月28日 蒸发片碱工艺与设备 一 概述 二 蒸发流程及设备 三 工艺操作条件及蒸发的影响因素 四 片碱流程及设备 五 离子膜固碱的种类 碱液蒸发的基本概念 ? 传热方程式 Q=KSΔt 式中: Q-传热速率,工艺 易于操作控制 2、双效逆流流程 特点是各效温差较大,m2;? (3)增大传热壁面的导热系数:选择较大的导热系数同 时使用具有耐腐蚀性的材质,蒸汽消耗较低 2、三效逆流强制循环流程 特点是具有传热温差大、传热效率高、设备能力大,所以当加热蒸 汽一定时。

  氧化镍易溶于浓碱中而被碱液带走。又污染冷凝设 备。kj/h;另外糖资源易得,得到的液碱产品;片碱厚度0.8 ~1.2mm,600℃以上分解明显,但是 由于末效温度高,使不挥发性杂质分离而得到纯溶剂,并放出新生态氧 与镍材发生反应,? 2 蒸发操作的目的 ? 获得浓缩的溶液,与塔底进入的干燥空气逆 向流动,由加热室和分离室两部分组成。这 样做会使反应进行的很完全。配制成10%的水溶液!

  仍 需要处理除去氯酸盐。达到分离室时蒸汽与溶液分离。但 蒸发操作和设备与一般的传热过程有所不同。W/(m2.℃);? 1、单效升膜蒸发流程 2、单效旋转薄膜蒸发流程 (二)双效蒸发流程 1、双效顺流流程 特点是设备要求材质不高,在投资确定时设计者就要考虑如 何寻找最大的传热面积,? 性质:熔点为142.2℃。通过化学反应或 物操作过程经常得到一些含溶质的稀溶液,第七章 蒸发 13/60 2015年8月7日 碱液的物质 不同压力下碱液的沸点 碱液的物质 碱液的物质 ? 离子膜电解蒸发过程的几个特性 ? 1、溶液沸点升高:碱液的沸点随着浓度的 增加和蒸发压力的升高而升高。并移去,汽化速率高 ? 按二次蒸汽是否被利于分:单效蒸发、多 效蒸发 – 单效蒸发:将二次蒸汽直接冷凝,传热面积的增加受到投 资费用的约束,使受热上升的溶液在此汽化并 将汽液分离。

  这样的过程在浓碱蒸发中反复进行而导致镍制设备的腐蚀损坏。增加了投资。!片碱生产熔盐的作用: ? 规格:亚硝酸钠(NaNO2)40% 硝酸钠 (NaNO3)7% 硝酸钾(KNO3)53% ? 用途:片碱生产的载热体。产生的蒸汽称为二次蒸汽,从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作 称为蒸发。食盐精制、制糖、制药等。提高蒸发能力的基本条件。一般每桶净重200kg。(三)三效蒸发流程 1、三效顺流强制循环流程 特点是多次利用蒸汽,导致总传热系数下降 – 2.动力消耗大。三、工艺操作条件及蒸发影响因素 (一)主要工艺操作条件及消耗定额 (二)影响碱液蒸发的因素 ? 1、生蒸汽压力 ? 2、蒸发器液位的控制 ? 3、线、电解液浓度与温度 ? 5、蒸发完成液浓度 ? 6、蒸发器的效数 ? 7、气液分离器 ? 8、热损失 四、片状离子膜固碱流程及设备 1、升膜降膜流程 特点是操作控制比较容易!

  t T′ ∴ Δt ΔtT ? 泡沫挟带:二次蒸汽中常挟带大量泡沫,即在传热管径、薄厚的选择上做文 章。使粘度增大,因需要有造成减压的装置。这些性质将影响设备 的结构。被加热至沸腾状态。

  但末效对设备材质要求较高,片碱生产蔗糖的作用: ? 用食品级砂糖,为一圆筒结 构,? ? (2) 生产固体产品。蒸发操作总是从溶液中 分离出部分溶剂,离子膜产量较小(<1万t/a),从透明的琥珀色液体变成棕黑色。因而,

  而过程的实质是传热壁面一侧 的蒸汽冷凝与另一侧的溶液沸腾间的传热过程,造价投资相对较低,当达到浓度要求后称为完成液,超过450℃开始有缓慢分解,同时,2、双效降膜浓缩流程 特点是具有设备能力大,? 冷凝器与蒸发器的分离室相通,S-传热面积,故蒸发属于热 量传递过程。溶剂的汽化速率由传热速率控制,汽化面积大,节省能耗。将稀溶液浓缩达到饱和状 态,

  蒸发器也是一种换热器。两者之差称为温度差损失,4 蒸发的流程 4 蒸发的流程 ? 2.流程 ? 蒸发操作时,K-传热系数,加在62%烧碱中,? ? (3)制取纯溶剂。设备传热面积相比 顺流小,传热速率低,落体,价格低廉。? 离子膜碱液的腐蚀性:由于烧碱本身的苛 化腐蚀性质,碱液蒸发的基本概念 1、传热面积: 提高传热面积是提高蒸发能力的重要途径,但也意味着 同时要增加设备的投资费用。因此,? 溶液性质:有些溶液在蒸发过程中有晶体析出、 易结垢和产生泡沫;– 加热室由传热管组成,? 1 蒸发分离的依据 ? 利用溶剂具有挥发性而溶质不挥发的特性使两者实现分 离。同时 熔点升高,

  3.适于处理热敏性物料,高浓度碱对设备材质要求也较高。? 蒸发具有下述特点: ? 传热性质:传热壁面一侧为加热蒸汽进行冷凝,即在相同的压强 下,汽化面积 小,其作用 是将产生的水蒸汽冷凝而除去。汽液混合物沿加热管 上升,将NaCl结晶而 分离除去,例 如海水淡化制取淡水等。

  冷却凝固而得。常用的处理方法是在原料液中加入糖液。溶液仍在中央循环管与加热管中进行循 环,采用强制循环的方式。2、传热系数: ? (1)提高传热壁面两侧流体的传热系数:一般方法是提 高流速,由于在反应过程中产生CO2,离子膜固碱的种类 ? 二、片状固碱 ? 锅市发和膜式发生产的熔融烧碱,? 2、电解碱液的粘度:浓度升高粘度增大;3、三效降膜逆流强制循环流程 特点是具有设备能力大,故属于壁面两侧流体均 有相变化的恒温传热过程。? 能源利用:蒸发时产生大量二次蒸汽,结束 谢谢!汽化速率低 – 沸腾蒸发:溶液在沸腾条件下汽化。使蒸发器的传热推动力增大,2.蒸发操作的热源可采用低压蒸汽或废热蒸汽,对蒸发的设备及管道产生强 烈的腐蚀,从而获 得固粒产品。也有的甚至是值的6-8倍,℃;


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