1. Nepieciešamība
Iztvaikošanas procesa laikā elektrolīta uzsildīšanas temperatūra ir viens no galvenajiem procesa darbības apstākļiem, kas ir īpaši svarīgi. Veicot aprēķinus, katru reizi, kad elektrolīta temperatūra paaugstinās par 10 ℃, sildīšanas tvaika patēriņš var ietaupīt 170 kg / t, kas veido apmēram 5% no kopējā patēriņa. Vispārējā procesā, kad elektrolīts tiek iztvaicēts, temperatūra ir tikai aptuveni 75 ℃. Tiek izmantota trīs efektu četrkāpu divpakāpju līdzstrāvas iztvaikošanas darbība. Ⅰ efekta šķīduma viršanas temperatūra ir 145 ℃, tas ir, elektrolīts jāuzsilda līdz viršanas temperatūrai. Temperatūras paaugstināšanās sasniedz 70 ° C. Ja to pilnībā silda ar neapstrādātu tvaiku, tvaika patēriņš, ko izmanto tikai elektrolītu uzsildīšanai, ir 1190 kg / t · sārma. Ja priekšsildīšanas temperatūra ir tuvu barošanas I efekta viršanas temperatūrai, tas būs liels ieguvums stabilai iztvaikošanas ierīces darbībai un samazinās sildīšanas tvaika daudzumu. Parasti elektrolītu uzkarsē, izmantojot iztvaicēta kondensēta ūdens saprātīgu siltumu. Nepilnīgā priekšsildīšanas procesa un aprīkojuma dēļ elektrolīta temperatūra pēc priekšsildīšanas bieži ir daudz zemāka par padeves šķidruma viršanas temperatūru iztvaicētājā, kas neizbēgami turpina uzsildīt iztvaicētājā un patērē daļu sildīšanas tvaika. Saskaņā ar datu ziņojumiem lielākajai daļai hlora-sārmu augu elektrolītu temperatūra pēc priekšsildīšanas ir par 45 līdz 50 ° C zemāka par padeves efektivitātes viršanas temperatūru, izraisot tvaika patēriņa palielināšanos par 0,7 līdz 0,9 t / t · 100% NaOH, grāmatvedība kopējam iztvaicētā tvaika patēriņam no 25% līdz 30%, tāpēc, lai ietaupītu tvaiku, jāveic pasākumi, lai palielinātu elektrolītu uzsildīšanas temperatūru.
Common Parastā elektrolīta uzsildītāja ieviešana
2.1. Caurules siltummainis
Cauruļveida elektrolīta uzsildītājus parasti izmanto, parasti horizontāli ievietojot elektrolīta caurulē, starp kondensāta caurulēm, pretstrāvas režīmā, lai palielinātu divu šķidrumu plūsmas ātrumu, caurules pusē ir caurbraukšanas starplikas un čaulas puse Cauruļu caurlaidību skaits parasti ir no 4 līdz 6, un korpusa caurlaidē ar intervālu no 30 līdz 50 cm tiek iestatīta caurlaide. Elektrolīta priekšsildītāja, izmantojot kondensētu ūdeni, siltuma caurlaidības koeficients nav augsts, apmēram 600 ～ 1000kJ / m2 · h · ℃. Cauruļu siltummaiņa priekšrocības: vienkārša struktūra, ērta apkope un zema cena; ievērojami ir arī trūkumi: zems siltuma caurlaidības koeficients, liels tilpums un vairāk metāla materiālu.
2.2. Spirālveida plākšņu siltummainis
Spirālveida plākšņu sildītājs ir izgatavots no divām paralēlām plānām tērauda plāksnēm. Tam ir divi spirālveida kanāli, kas atdalīti viens no otra. Priekšsildītāja centrā ir centrālais nodalījums. Sānu nodrošina ar sprauslām, un šķidrumu, kas nonāk šajās divās sprauslās, var ievadīt sprauslās dzesētāja ārējā slāņa kreisajā un labajā pusē caur diviem dažādiem kanāliem gar spirāles līniju. Uzkarsējot elektrolītu ar spirālveida plākšņu sildītāju, elektrolīts un kondensāts pārnes siltumu caur kopējām sienas virsmām attiecīgo kanālu abās pusēs. Tā kā spirālveida plākšņu priekšsildītājā elektrolīta un kondensāta ūdens plūsmas ātrumi ir daudz augstāki nekā caurules priekšsildītājā, un siltuma caurlaidības koeficients var sasniegt 2400 ~ 3500kJ / m2 · h · ℃. Spirālveida plākšņu sildītāja priekšrocības: augsts siltuma caurlaidības koeficients, mazs pēdas nospiedums un lieliska veiktspēja; trūkums ir tas, ka elektrolītiskā sārma šķīduma korozija padara spirālveida plāksni priekšsildītāju tendētu uz sārmu trauslumu, un noplūdes uzturēšana ir sarežģīta.
3 Spirālveida elektrolīta sildītāja lietošana
3.1. Ievads iztvaikošanas procesā
Kaustiskās soda ražošanas apjoms noteiktā uzņēmumā ir 100 000 t / gadā, produkta dizaina specifikācija ir 30% šķidrā kaustiskā soda, un tiek pieņemts trīs efektu četrkorpusu divpakāpju pakārtotais plūsmas process. Elektrolīzes laikā iegūtā atšķaidītā sārma divos posmos tiek uzkarsēta līdz efekta iztvaicētājam. Pēc tam, kad elektrolīts iztvaicē daļu ūdens efekta iztvaicētājā, tas nonāk efekta iztvaicētājā, turpina iztvaikot un izgulsnē nedaudz sāls, un pēc tam nonāk efekta iztvaicētājā. Kad sārmu koncentrācija tiek palielināta līdz 19%, lielākā daļa sāls tiek izkristalizējusies un nogulsnējusies. Kausējumu un izgulsnējušos NaCl kristālus sajauc kopā un iesūknē hidrociklonā sāls un sārmu atdalīšanai. Caurplūdes caurules dzidrais šķidrums nonāk sārmu starpposma tvertnē un sāls vircas apakšējā straumē. Pēc ieplūšanas augsta līmeņa tvertnē sāli un sārmu tālāk atdala ar centrifūgu. Atdalītais sārmu šķidrums tiek iesūknēts sārmu starpposma tvertnē. Sārmu šķidrums starpposma sārmu tvertnē nonāk koncentrētā spēka piespiedu cirkulācijas iztvaicētājā, lai turpinātu iztvaikošanu. Kad sārmu koncentrācija NaOH sasniedz 30%, tiek izmantots sūknis. Pēc dzidrināšanas caurspīdīgo šķidrumu izsūknē caur dzesētāju un nepārtraukti atdzesē ar aukstu ūdeni. Pēc tam, kad temperatūra pazeminās līdz (40 ± 5) ° C, tā nonāk dzidrināšanas tvertnē. Dzidro šķidrumu nosūta uz koncentrēto sārmu uzglabāšanas tvertni un sagatavo pārdošanai kā kvalificētu sārmu.
Efekta iztvaicētāju silda ar tvaiku aptuveni 14 MPa, sekundāro tvaiku no efekta iztvaicētāja izmanto kā siltuma avotu efekta iztvaicētājam un koncentrētu efekta iztvaicētāju, un sekundāro tvaiku no efekta iztvaicētāja izmanto kā siltuma avots, Ⅲ efekts, koncentrēts efekts ir vakuuma iztvaikošana. Produkcija gadu gaitā ir parādījusi, ka I efekta šķīduma viršanas temperatūra ir 145 ° C, II iedarbība ir 125 ° C, III iedarbība ir 75 ° C un koncentrācijas iedarbība ir 85 ° C.
3.2. Elektrolītu uzsildīšanas procesa vadība un aprīkojums
(1) Rūpniecības kontroles situācija
Elektrolītu uzsildīšana notiek divpakāpju priekšsildīšana, pirmajā posmā tiek izmantots II efekta kondensāts, bet otrajā - I efekta kondensāts. Pēc priekšsildīšanas kondensāts ieplūst karstā ūdens tvertnē un pēc tam tiek nosūtīts uz sālsūdens procesu, lai mazgātu sāls dūņas.
(2) Iekārtas darbība
Pašlaik ir 4 oglekļa tērauda spirālveida plākšņu sildītāju komplekti ar F=45m2, attiecīgi 2 komplekti A un B grupā. Sakarā ar sārmu “sārmu nestabilitāti” uz oglekļa tērauda iekārtām, šīs iekārtas darbības laikā ir raksturīga metināšanas zonas korozija un plaisāšana. Oglekļa tērauda spirālveida plākšņu elektrolīta priekšsildītāja kalpošanas laiks būtībā ir aptuveni viens gads, un īsākais laiks ir tikai 8 mēnešos, aprīkojums ir jāatjaunina vismaz reizi gadā. Bez īpaša tehniskās apkopes aprīkojuma veco spirālveida plākšņu priekšsildītāju nevar labot, tāpēc tas ir jāizlauž un zaudējumi ir lieli.
3.3. Elektrolītu uzsildīšanas zemās temperatūras analīze
Elektrolīta uzsildīšanas temperatūras rūpnieciskās kontroles indekss ir 115 ℃. Pēc divpakāpju priekšsildīšanas faktiskā temperatūra ir tikai 100 ℃, kas ir 45 ℃ attālumā no faktiskās I viršanas temperatūras. Zemas uzsildīšanas temperatūras iemesls ir ① ar priekšsildītāja platību nepietiek. Projektētā skala ir 100 000 t / a (100% NaOH), faktiskais darba laiks ir tikai apmēram 300 dienas gadā pēc tvertnes mazgāšanas un apkopes laika atskaitīšanas, iztvaikošanas procesam vajadzētu radīt kaustisko soda 14,3t / h, izmantot elektrolītu 118m3 / h, pēc materiāla 1. Siltuma bilances aprēķins, izmantojot Ⅰ efekta, Ⅱ efekta un koncentrēta efekta kondensātu elektrolīta uzsildīšanai no 75 ℃ līdz 115 ℃ caur diviem priekšsildīšanas posmiem, spirāles priekšsildītāja laukumam ir nepieciešami 360m2, no kuriem pirmais līmenis ir 240m2, otrais līmenis 120m2 (spirāles plātnes priekšsildītāja siltuma caurlaidības koeficients ir 3344kJ / m2 · h · ℃). ② Nepietiek ar kondensāta daudzumu. Mūsu iekārtas iztvaikošanas procesā sildīšanas efektam concentrated un koncentrētam efektam tiek izmantots sekundārais tvaiks no ietekmes Ⅰ. Efekta Ⅱ un koncentrētā efekta kondensācijas ūdens temperatūra ir aptuveni 140 ℃. Abas no tām var izmantot elektrolīta uzsildīšanai. Ⅱ efekta kondensāts tiek izmantots pirmā līmeņa priekšsildītājā, un koncentrētais efekta kondensāts tiek tieši izvadīts karstā ūdens tvertnē, kā rezultātā pirmā līmeņa priekšsildītājā karstā ūdens daudzums ir nepietiekams. Rezumējot, iepriekšējs sildītājs ir jāmaina un jāpastiprina procesa vadība, lai pēc priekšsildīšanas elektrolīta temperatūra paaugstinātos līdz 115 ° C.
4 Uzlabošanas pasākumi
4.1. Priekšsildītāja izvēle un aprēķins
4.1.1. Atlase
Ja spirālveida plākšņu priekšsildītāju turpina izmantot, tā kopējai platībai vajadzētu sasniegt 300m2. Vietnes šaurajam iztvaikošanas procesam to nevajadzētu izmantot, un jāizvēlas cits tips.
Saskaņā ar atbilstošo informāciju jaunajam plākšņu siltummainim ir augsts siltumenerģijas izmantošanas līmenis, un siltuma caurlaidības koeficients ir 3 līdz 5 reizes lielāks par spirālveida plākšņu siltummaini. Plākšņu siltummaiņa izvēlei ir šādas priekšrocības: ① ietaupa siltuma pārneses laukumu, nelielu aprīkojumu, nelielu uzstādīšanas laukumu, un masa ir mazāka nekā siltummaiņa, pamatojoties uz to pašu siltuma slodzi, kas samazina pamata ieguldījumus; ② viegli izjaucami un ērta apkope. Plākšņu siltummaiņa plāksnes var salikt uz vietas, plākšņu skaitu var palielināt vai samazināt pēc vēlēšanās, un visus siltummaiņa bojātos gabalus var noņemt jebkurā laikā, un apkopes laiks ir īss. Augsta siltuma efektivitāte. Pieņemot pilnīgi turbulentu pretplūsmas siltuma pārnesi, siltuma reģenerācijas ātrums var sasniegt 94-98%. Atmosfēra ir pakļauta tikai malām, un siltuma zudumi ir niecīgi.
4.1.2. Platības aprēķins
① Jauda 100 000 t / gadā (100% NaOH)
Production Gada ražošanas laiks ir 300 dienas (7200h)
③ Izejvielu elektrolīts ρ=1,193g / L, kas satur 10,47% NaOH
KalAlkali zaudējumi Pats iztvaikošanas process zaudē 2%. Balstoties uz koncentrētiem iztvaikošanas zudumiem, 1t100% NaOH iegūšana zaudē 20 kg, atgūtais sālījums atņem 14 kg sārmu, bet kopējais sārms zaudē 34 kg;
⑤ Ražošanai 1t100% NaOH nepieciešams elektrolīts (1000 + 34) / 10147% = 9877 kg;
⑥ sārmu ražošana 1034 × 106/6200=14,3t / h;
Plākšņu siltummainis K aizņem 1000kJ / m2 · h · ℃ (materiāls: viss titāns) elektrolīta C uzņem 3185kJ / kg · ℃
⑧ Aprēķinos tiek izmantots priekšsildīšanas process
Tas ir tāds pats kā sākotnējais process. Pirmajā posmā izmanto Ⅱ efekta un koncentrētā efekta kondensātu, bet otrajā posmā Ⅰ efekta kondensātu. Saskaņā ar siltuma bilances aprēķinu Ⅰ efekta kondensāta daudzums ir 4000 kg / t, bet Ⅱ efekta un koncentrēta efekta kondensāta kopējais daudzums ir 2 800 kg / t;
Two Divpakāpju priekšsildītāja aprēķins
Endotermiskais elektrolīts 14,3 × 9877 × 3,85 × (115-t1) kJ / h
Kondensāta siltuma izdalīšanās 4000 × 14,3 × (65541-46016)=11107079kJ / h
t1=94.5℃
Δ T = 2312K
F2 = Q/K · Δ T = 48m2
⑩ Pirmās pakāpes priekšsildītāja aprēķins
Kondensāts 140 ℃ t2
Q likts=2800 × 14,3 × 4,18 × (140-t2)
Elektrolīts absorbē siltumu 14,3 × 9877 × 3,85 × (94,5–75) t2=76,6 ° C
Atrodiet Δ T=13,1K
F1 = Q/K · Δ T = 80m 2
4.2.2. Sildītāja materiāla izvēle
Priekšsildītājs atsevišķi plūst caur sārmu šķidru un kondensētu ūdeni, kam ir noteikta kodīgums. Materiālu izvēlei nepieciešama pretkorozija. Atbilstoši auga īpašajiem apstākļiem tiek izvēlēts plākšņu siltummainis, kas izgatavots no titāna.
4.3. Uzlabošanas pasākumi un ietekme
(1) Uzlabošanas pasākumi
Rūpnīcas sākotnējais viena tukšgaitas F=240m2 titāna plākšņu siltummainis tika pārveidots četros F=40m2 plākšņu siltummaiņos, apstrādājot un iegādājoties dažus piederumus, aizstājot oriģinālos divpakāpju un vienpakāpes spirālveida sildītājus, attiecīgi, sildītāju, process nav mainīts , 2 vienības vienā posmā (iztvaikošanu sadala divās A un B grupās). Process tiek uzlabots, un sākotnējais tiešās līnijas koncentrēts tvaika kondensāts tiek savienots ar pirmā līmeņa sildītāju, lai palielinātu pirmā līmeņa ūdens uzsildīšanas daudzumu.
(2) efekts
Operācija pēc uzlabošanas parāda, ka elektrolīta uzsildīšanas temperatūra paaugstinās līdz 112 ° C, kas ir par 12 ° C augstāka nekā pirms uzlabošanas, un tvaika taupīšanas efekts ir acīmredzams.