年产446;0万吨碳酸钾蒸发车间设计.docx

1、河北工业大学毕业设计说明书姓名：学号：院系：专业： 过程装备与控制工程题目：年产4.0 万吨碳酸钾蒸发车间设计指导教师：评阅者：年 月 日毕业设计中文摘要题目：年产4.0 万吨碳酸钾蒸发车间设计摘要：碳酸钾是一种重要地无机基础化工原料，主要用于电视玻壳、化肥脱碳、电焊条、制药、双氧水、电影胶片、搪瓷、印染、钾玻璃等行业 .目前国内碳酸钾生产地主要方法是离子交换法 .本文介绍了碳酸钾地国内外生产和需求简况.然后，介绍了本次设计地工艺流程和工艺计算.此外，原料及动力地消耗、车间布置以及节能环保地设计等也是本次设计地重要组成部分 .关键词：碳酸钾；离子交换法；工艺计算；毕业设计外文摘要Title ：

2、 Evaporation workshop design of potassium carbonate producing 4.0X107kg/yAbstractPotash carbonate was an important foundation of inorganic chemical raw materials, mainly for the TV glass-shells, chemical, pharmaceutical, decarburization, wire hydrogen peroxide, film, enamel, printing and dyeing, pot

3、assium glass etc. At present domestic potash production main methods are ion exchange. This design has introduced the potash production and demand at home and abroad and also introduced existing production processes and equipment of the main trend.Then, the design has introduced the technological pr

4、ocess and craft calculation.In addition, the raw material and power consumption, workshop layout and energy-saving design is an important part of the design.Keywords ： potassium carbonate ； ion exchange； Process calculation ；目次1、引言41.1 碳酸钾简况51.2 碳酸钾地生产现状61.3 本次工艺设计流程及设备简介72、 工艺流程描述112.1 离子交换法生产碳酸钾简介

5、112.2 碳酸钾地生产工艺流程113、 蒸发工段物料衡算与热量衡算123.1 物料衡算123.2 热量衡算134、 蒸发器加热室结构设计及强度计算174.1 加热室中换热管地排布及壳体直径地计算174.2 效加热室强度计算185、 蒸发器分离室结构设计及强度计算245.1 效分离室尺寸地确定及强度计算245.2 效分离室尺寸地确定及强度计算295.3 效分离室尺寸地确定及强度计算356、 蒸发器有关接管管径地计算396.1 效蒸发器有关接管直径地计算396.2 效蒸发器有关接管直径地计算426.3 效蒸发器有关接管直径地计算447、 预热器地设计467.1 第一预热器地设计467.2 第二预

6、热器地设计478、 大气冷凝器地设计488.1 根据需要选用多孔板冷凝器488.2 所需冷却水量地求取488.3 冷凝器直径D 地求取498.4 多孔淋水板地设计498.5 冷凝器地安装要求509、 泵地选型51设计总结52参考文献：53致 谢541、引言20世纪 90年代，随着世界范围内电视机特别是家用计算机需求地迅猛增加，刺激和推动了碳酸钾生产与市场持续走强，世界各地掀起了新建或扩建碳酸钾装置地热潮.1995年世界碳酸钾生产能力约为50万吨，产量约30万吨； 2000年生产能力约为72万吨，产量 5万吨左右.目前世界碳酸钾主要生产国家和地区为美国、西欧、中国、日本和韩国.主要进口国有英国、

7、荷兰、比利时、意大利等；主要出口国有德国、西班牙、韩国、美国等.其中美国现有生产能力达到 18.5万 t/a,开工率在 90%以上；日本碳酸钾总生产能力达到8万 t/a但仍不能满足国内需求 ,每年需从国外大量进口；韩国和我国台湾近几年也扩大了碳酸钾生产能力；欧洲地区（主要国家为法国、德国、比利时、意大利、西班牙等）碳酸钾总生产能力已增加到15万 t/a,基本能够满足该地区需求增长.美国碳酸钾最大市场是用作电视机和计算机显示器阴极射线管玻璃中地钾离子源和其它特种玻璃 ,此两项约占总消费量地50%,用于制造钾类化合物占14%,橡胶助剂占 10%,食品、医药各占 6%,其它 14%；日本碳酸钾60%

8、以上用于阴极射线管,10% 20%用于食品 ,其它用于生产钾类化合物、医药、农药等,近几年新开发地应用领域是高浓缩洗衣粉,用量增长幅度将会逐年增大 .我国碳酸钾生产起步于20世纪 50年代，当时采用地是草木灰法，这种方法由于受到原料地限制，产品质量差，成本高；60年代发展成为吕布兰法，但其存在工艺流程长，产品质量差等缺点；随后地电解法能耗又非常高；直到70年代初，为了适应中国化肥等工业地迅速发展，才由山东鲁南化肥厂和山东曲埠师范学院在我国首创了原料易得、工艺流程短、产品纯度高地离子交换技术，并于1975年 4月建成中国第一套工业装置.1978年，该技术荣获全国科技大会奖.该技术地开发成功大大推

9、动了我国碳酸钾行业地发展.到1995年我国碳酸钾生产能力为7万吨， 2000年增加到 15万吨，年均增长率碳酸钾生产工艺中离子交换过程地实验研究高达16.5，超过日本成为亚洲最大地碳酸钾生产国.目前主要生产厂家有山东鲁南化学工业集团(1万 t/a)、山西文通钾盐有限责任公司（10万 t/a）、成都化工股份有限公司(1.2万 t/a)、浙江大洋化工厂(2.5万 t/a)、河北眺山化工厂（2.5万 t/a）、河北辛集化工集团（1万 t/a）、郑州方泰化工有限责任公司（1万 t/a）、天津大港远景化工福利厂（ 0.5万 t/a）等 11.1.1 碳酸钾简况1.1.1 碳酸钾性质碳酸钾属于单斜晶系，分

10、子式为K2CO3 ，白色粉末状、细颗粒状结晶或圆型小球，相对密度 2.428，熔点 891，易溶于水，其水溶液呈碱性，不溶于乙醇和醚，有很强地吸湿性，易结块，长期与空气接触易吸收二氧化碳而成碳酸氢钾.1.1.2 碳酸钾用途碳酸钾是一种重要地无机基础化工原料，主要用于电子行业电视机显像管玻壳、化肥行业原料气脱碳、橡胶行业地防老化.此外，其在石油炼制、泡花碱、印染、胶片、显影、陶瓷、钾玻璃、农药、医药、味精、食品等行业地应用也越来越普遍12. 近年来，随着国民经济地发展，特别是电子计算机和彩色电视机生产线地不断引进，碳酸钾地需求量与日俱增，其发展有着广泛、良好地前景13.1.2 碳酸钾地生产现状从

11、 1950年代至今，世界碳酸钾生产工艺依次经历了草木灰法、路布兰法、电解法、有机胺法、离子交换法和离子膜电解 碳化法 .前 4种方法因产品质量差、工艺复杂、能耗高、不适应大规模工业化生产等因素，于1970年代初即被淘汰 .后两种工艺是目前普遏采用地方法，我国主要采用离子交换法，国外主要采用离子膜电解 碳化法 .1.2.1 离子交换法1970年代初开发成功，对我国碳成钾行业地发展具有重要作用.目前除了成都化工股份有限公司以外，国内碳酸钾生产厂全部采用该法.主要工艺流程为 :以氯化钾为原料配制精盐水，以氨水、二氧化碳为原料制备碳胺液，二者通过阳离子交换树脂床进行交换，收集液经蒸发浓缩、碳化结晶、离

12、心分离、锻烧热解、干操即可制得符合标准地碳酸钾产品.主要优点是工艺流程简单，投资少，产品质量好，技术成熟可靠，能够充分利用合成氮生产过程中地过剩氨水和多余放空地二氧化碳气，氨厂联产，成本较低.缺点是碳酸钾母液浓度低，蒸发浓缩能耗较高。二是生产过程中产生大量副产品氯化铵废水，因浓度太低无法全部回收利用，不符合清洁生产要求.随着环保法规地越来越严格，生产厂必须增建氯化氮回收装置，但因其溶液浓度较低，腐蚀性较强，对回收设备要求高，回收成本高，再加上氯化按产品市场不好，生产厂积极性不高.目前除了山西文通、鲁化厂进行了氯化铵回收外，其它厂未见有回收地报道 .离子交换法经过几十年地技术改造，工艺流程得以不

13、断改进，各项工艺指标基本达到最优化，进一步挖潜降耗地幅度较小14.1.2.2 离子膜电解 碳化法该法是世界发达国家普遍采用地技术.1990年，成都化工股份有限公司从美国引进10kt/a组氯化钾(可产 12kt/a碳酸钾)地离子膜电解装置，并采用日本流化床碳化干操技术，建成我国第一套也是目前唯一一套离子膜电解 碳化法碳酸钾生产装置.其工艺流程为:将精制为超纯盐水地氯化钾溶液泵至电解槽通电电解，分别得到氯气、氢气，在阴极生产32%一35% 地氢氧化钾，流至碱液循环槽，大部分碱液用泵循环并加人无离子水后再进人电解槽阴极室，成品碱液送至蒸发工段浓缩至48%，在流化床内与高温(650 )二氧化碳反应生成

14、碳酸钾，经降温、结晶即为成品.该法优点是产品质量稳定，杂质容易控制，松密度高，流程短，生产自动化程度高，三废少，维护检修简单，易于操作，适合大型工业化生产.主要缺点是投资大，需要引进国外技术和设备15.1.2.3 国内新工艺开发我国现行碳酸钾生产工艺中，无论是国内自主开发、普遍采用地离子交换法，还是引进地所谓具有国际先进水平地离子膜电解 碳化法，在实际生产中均表现出比较明显地缺点或不足，不适应该行业地快速发展5.1.3 本次工艺设计流程及设备简介1.3.1 蒸发器地选择蒸发是浓缩溶液地单元操作，是使含有不挥发溶质地溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从而使溶灌中溶质浓度提高地单元操作.蒸发所采用地设备为蒸

15、发器.蒸发操作广泛应用于化工、轻工、食品、制药、原子能及冶金、电子等工业中.蒸发器地种类很多，常见地有中央循环管式蒸发器、悬筐式蒸发器和外加热式蒸发器等，新式地蒸发器又有L 型蒸发器 .其中，降膜蒸发器以其独有地优越性，在食品、医药、海水淡化及化工地各个行业中具有广泛地应用前景 .降膜蒸发是溶液在重力、离心力、界面剪力地作用下，沿管内壁呈膜状向下流动，在流动过程中溶剂吸热汽化从而使溶液浓缩地单元操作，相应地设备就是降膜蒸发器类型地蒸发器相比，降膜蒸发器具有以下显著特点: 16 17 18.同其它1、有较高地传热系数.由于溶液沿管壁旱传热效果较好地膜状流动，液膜很薄且有波动性，有利于液膜与管壁间

16、地传热.2、传热温差损失小.因为降膜蒸发器没有因液位静压引起地沸点升高而带来地温差损失，且料液是在热交换管内流动过程中而被逐渐蒸浓地，一般情况下料液一次性通过管子即可达到蒸浓地要求，因此溶液沸点升高引起地温并损失较小 .在总推动力不变地前提下，使有效传热温差变大 .3、易于实现多效操作.降膜蒸发器传热温差损失小，提高了总有效传热温差。另外降膜蒸发传热系数高，在传热量及传热面积不变地情况下，所需地传热温差就较低，因而易于实现多效蒸发.4、易于处理热敏性物料.溶液往往一次通过加热室即可达到要求，停留时间短，特别适合于处理牛奶、果汁、抗生素、医药中间体等热敏性物料.5、适用于处理易起泡地物料.降膜蒸

17、发器汽化表面很大，因而二次蒸汽中地雾沫夹带少.6、不适于处理易结晶、结垢和粘度很大地溶液.发生上述情况时将破坏溶液在管内成膜，从而使传热效率大大降低.而且，对于管内蒸发地竖管降膜蒸发器，所用管子往往内径不大，而管长很长，因而清洗困难.7、必须安装料液成膜装置.为了使料液对每根换热管均匀分配，并使料液在管内可均匀布膜，蒸发管顶部必须安装液体分布器和料液成膜装置.同时必须严格控制蒸发管地垂直度.本次设计拟采用将膜蒸发器.二次汽料液进口生蒸汽料液出口1.3.2 蒸发效数地确定多效蒸发受如下因素制约，使其效数受到一定限制：1、设备投资与设备折旧费地限制，设备投资几乎与效数成正比增加，而能耗地下降（蒸汽

18、耗量与水耗量地减少）却与效数成反比，当因节能而省下地开支不足以补偿设备折旧费地增加时，增加效数失去经济价值，在投资有限时，其效数也受限制.2、随着效数增加，温度差损失加大.有些溶液地蒸发，若设计效数过多，还可能出现总温度差损失等于甚至大于总理论温度差地极端情况.3、随着效数地增加，蒸发强度下降，设备投资费用增大：而且加热蒸汽地经济性提高地幅度降低 .4、对于自然循环蒸发器来说，当有效温差过小时，不能维持自然循环，一般要求大于57，因此限制了效数地增加.本次设计拟采用三效蒸发装置.1.3.3 三效蒸发系统流程地选择在多效蒸发中，可选用溶液地顺流、逆流、平流和混流操作19 20. 流程地选择，应根

19、据溶液地特性、操作方便及经济程度来定19.采用顺流流程是最常见地流程.因为后一效地压力低，溶液地沸点也低，当溶液由前一效进入后一效时，会有因过热而自行蒸发，称为闪蒸.因而后一效有可能比前一效产生更多地二次蒸汽 .同时由于效间压差地存在，效间地过料不需用泵，可一节约电能消耗，其缺点是对于粘度随浓度迅速增加地溶液不能适用.对于逆流操作，料液从末效加入，依次由泵送入前一效 .后一效地溶液进入前一效时，其温度低于该效地沸点，溶液浓度加大，蒸发地温度升高 .因此各效地粘度差别不会很大，传热系数人致相同.但是各效之间都要用泵，设备较复杂，且增加了能耗.同时由于溶液从后一效进到前一效时，液温低于送入效地沸点

20、，有时需要补充加热，否则产生地二次蒸汽量将逐级减少.该流程适用于粘度随温度变化较大地物料，但不适用于热敏性物料.从理论上讲 ,三效逆流比三效顺流更合理,因为逆流过程中地余热利用较方便.但是实践发现 : 在逆流流程中, 由于第效是在温度、压力和浓度都较高地恶劣环境下运行, 设备腐蚀速度较快 ,而第、效地设备腐蚀不大.为了减轻第效蒸发器地腐蚀状况, 宜采用三效顺流工艺流程 ,这样就使得第效在高温、低浓度下运行, 而末效则在低温、高浓度下运行, 从而缓解了对设备地腐蚀.所以 ,碳酸钾溶液地蒸发宜采用三效顺流工艺流程.1.3.4 工艺流程简图三效顺流蒸发工艺流程示意图2、 工艺流程描述2.1 离子交换

21、法生产碳酸钾简介连续离子交换技术是80年代开发地完全革新地分离工艺技术,经过不断地改进和完善,目前已成功地应用在医药、化工、化肥等不同产业领域中.与传统地离子交换柱相比,其设备紧凑、系统简化、管道缩减并且占地面积少。与固定床相比,树脂消耗量减少(50 90)%, 再生剂、冲洗水消耗降低。由于非间断操作下地连续运转,产品地成分、浓度保持基本稳定。具有良好地操作弹性,可根据生产负荷地变化自动调节旋转速度。在生产过程中基本无三废排放.离子交换法目前为国内大部分碳酸钾生产企业所采用，其主要工艺流程为:以氯化钾为原料配制精盐水,以氨水、二氧化碳为原料制备碳铵溶液,二者通过阳离子交换树脂床进行交换,收集液

22、经蒸发浓缩、碳化结晶、离心分离、煅烧热解、干燥即可制得符合标准地碳酸钾产品 .反应（式中 R为树脂分子骨架部分）如下KR+NH4HCO3 NH4R+KHCO3NH4R+KCl KR+NH4Cl2KHCO3 K2CO3+CO2 +H2O这种方法地主要优点是工艺流程简单,投资少 ,产品质量好 ,技术成熟可靠,成本较低 .缺点一是碳酸钾母液浓度低,蒸发浓缩能耗较高；二是生产过程中产生大量氯化铵废水,因浓度太低全部回收利用困难,不符合清洁生产要求.2.2 碳酸钾地生产工艺流程用离子交换完成液预热后，在解吸塔中分解挥氨，然后进入三效蒸发单元，蒸发完成液进入二氧化碳吸收塔，碳酸钾全部被碳酸化为碳酸氢钾.碳

23、酸化所用地二氧化碳气来自煅烧石灰石，解吸塔分解地氨气被氨吸收塔吸收为氨水做配液循环使用.再将生产出来地碳酸氢钾进行重结晶，经分离机离心分离，进入沸腾床干燥，最后经包装便可得到产品.离子交换法流程简图目前国内碳酸钾生产地主要方法是离子交换法.这种方法工艺流程简单,技术成熟可靠 ,投资少 ,产品质量好 ,成本较低 .3、 蒸发工段物料衡算与热量衡算3.1物料衡算已知条件：年产碳酸氢钾 4万吨，除去大修、停车时间，假设设备地年工作日为 300 天，即工作时间数为 7200小时，则年产量 M 5555.56kg/h .经离子交换工段生成浓度约为10%地碳酸氢钾溶液，进入蒸发工段，则碳酸氢钾溶液F0M5

24、555.56x 055555.6kg / h地初始浓度 x0=10% ，故原料处理量0.1.根据经验数据，经三效蒸发后碳酸氢钾浓度为x3=58% ，故三效总蒸水量W总F0 1 x 055555.6 10.145977.05kg / hx 30.3.3.2热量衡算3.2.1 初算各效传热面积(1) 总有效传热温差地计算根据生产经验及指导老师建议，并考虑到锅炉压力、管道腐蚀等，确定效加热生蒸汽压强为 P1=500kPa（绝压，以下同），温度为 151.7，考虑到管道传热损失，确定效生蒸汽温度为 T1=151 .根据生产经验，确定效二次蒸汽压强为 P3=15 kPa，温度为 T3=53.5 ；确定原

25、料液经预热后预热到 t0=90 后，进入蒸发器 .蒸发器内溶液地沸点升高为式中 由于不挥发溶质地存在引起地沸点升高， 由于液柱静压力引起地沸点升高， 由于管道流动阻力引起地沸点升高，由于本设计选用降膜蒸发器，故'' 可忽略不计；由于三效蒸发器间隔距离较近，管道流动阻力较小，' ''可忽略 .根据生产经验，初步估算各效因不挥发溶质存在造成地沸点升高为'12'23'315'231520''''''200020t有效T0T1总有效传热温差为151 53.5 20 77.5(2) 总

26、有效温差在各效地预分配按等传热温差原则近似分配各效温差，取t125.5t225.5t326.5计算各效汽、液相温度公式如下：tiTitiT 'iTi 1tiT 'i'i i 1,2,3 T1 151 t 0 90t1T1t115125.5125.5't11T2125.52T1123.5t 2T2t2123.525.598't22T3983T295t3T3t39526.568.5't3368.5 15T353.5通过查阅相关数据，汇总各效二次蒸汽相关物性数据如下表二次蒸汽绝对压力（ kPa）温度（）汽化热 r (kJ/kg)效数0（生蒸汽）500.

27、0151.02113.2223.7123.52195.585.795.02273.915.053.52370.0 由热量衡算求各效水分蒸发量因为蒸发器中碳酸钾分解热较小，故在热量衡算中忽略不计.由方程组Q1Dr0W1r '1 Fc p 0 t1t0Q2W1r '1W2r '2Fcp 0W1cpw t2t1Q3W2r '2 W3r '3Fcp 0W1cpwW2c pw t3 t 2W1W2W3 W计算各效蒸水量W1、W2、W3 及效加热蒸汽消耗量 D .由于没有查到有关不同碳酸氢钾溶液比热容确定地资料和公式，此处暂用水地比热容代替，即cpo cpw 4.1

28、9kJ/ kg 将表中物性数据代入上方程组得2113.2D2195.5W1277804.19125.5902195.5W12273.9W24.1927780W198125.52273.9W22370.0W34.1927780W1W268.5 98W1W2W345977.05解此方程组得D18460.16 kghW114004.28 kg hW215627.16 kghW316345.61 kgh 计算各效蒸发器传热面积根据生产经验初定各效传热系数为K11500W / m2 、K 21000W / m2 、 K3800W / m2 .有上述数据计算各效蒸发器传热面积如下：AQ1Dr 018460

29、.162113.21032283.29m1K1t1K1 t13600 1500 28AQ2W1r '114004.282195.5103334.9m22K 2t2K 2 t236001000 28AQ3W2r '215627.162273.9103465.6m23K 3t3K3 t33600800 28.5因各效传热面积相差较大，故进行重新计算.3.2.2 复算各效传热面积(1) 重新分配总有效传热温差AA1 t1A2 t2A3 t3t1t2t 3283.2925.5334.925.5465.626.577.5362.6m2t'A1t1283.2925.519.9220

30、1A362.6'A2t2334.925.523.5523.5t2A362.6t3'A3t3465.6 26.534.0334A362.6(2) 重新计算各效汽液相温度根据重新分配地各效温差计算各效气液相温度如下：t1T1t115120131't11T21312T1129t2T2t212923.5105.5't22T3105.53 102.5T2t3T3t3102.534 68.5't3368.515T353.5通过查阅相关数据，汇总各效二次蒸汽相关物性数据如下表二次蒸汽绝对压力 (kPa)温度()汽化热 r （ kJ/kg ）效数0（生蒸汽）500.01

31、51.02113.2262.11292173.6110.72102.52249.015.053.52370.0(3) 由热量衡算重新各效水分蒸发量同理，由如下方程组Q1Dr0W1r '1 Fc p 0 t1t0Q2W1r '1W2r '2Fcp 0W1cpw t2 t1Q3W2r '2 W3r '3Fcp 0W1cpwW2c pw t3 t 2W1W2W3 W解得D18637.10 kghW113728.39 kghW215255.25 kg hW316993.41 kgh(4) 复算各效蒸发器传热面积传热系数同上复算计算各效蒸发器传热面积如下：A1Q1

32、Dr 018637.102113.21032K1t1K1 t13600 1500 20364.7mA2Q2W1r '113728.392173.6103352.7m2K 2t2K 2 t236001000 23.5A3Q3W2r '215255.252249.0103350.4m2K 3t3K3 t33600800 34因各效传热面积比较接近，故取传热面积为A360m2(5) 核算各效传热系数核算各效蒸发器传热系数如下K1Q1Dr018637.102113.21031519.4W / m2A1t1A1 t13600360 20K 2Q2W1r '113728.39217

33、3.6103979.8W /m2A2t2A2 t 23600360 23.5K 3Q3W2r '215255.252249.0103778.6W /m2A3t3A3 t33600360 34各效传热系数经核算后与原估计值相差很小，故计算结果可取.4、 蒸发器加热室结构设计及强度计算4.1加热室中换热管地排布及壳体直径地计算本设计采用换热管为38×3.、0全管长 6M 地不锈钢换热管.考虑到上下管板各自厚度大约为 0.04m，以及换热管突出下管板地长度约为3mm，故换热管地有效换热长度为：l60.00320.045.917m .每根换热管地有效传热面积为：a d0 l0.038

34、 5.917 0.706m2A360n509.9 510根所需换热管总数约为：a0.706本蒸发器中换热管按正六边形排列，通过查GB151 并为了获得较大地操作弹性，选择所需管子总数最大为 517根地排列方式，其正六边形地数目为 12，对角线上换热管数为 25，六角形内管数为 469根据标准，查得38地换热管中心距t48mm .最外层管子地中心到壳体内壁地距离e取 38m .壳体内径Dit n1 （11.5）e4825 1 （11.5） 381190 1209mm根据标准，圆整后取DN1400mm.4.2效加热室强度计算4.2.1 效加热室壁厚计算及水压实验校核(1) 加热室设计条件效加热室设

35、计条件如下名称管程壳程工作介质碳酸氢钾混合溶液蒸汽，冷凝水工作压力KPa0500进口90工作温度151出口131设计压力KPa550550设计温度150150传热面积360(2) 蒸发器壁厚计算及水压实验校核蒸发器筒体、封头及所有附件、管道组成件地材料均选择为不锈钢0Cr18Ni10Ti 筒体壁厚计算内压筒体厚度计算式为pcD it2pc式中：计算厚度mmpc ：计算压力MP a：焊接接头系数此处取=1t： 设 计温 度 下 地 材 料 许用 应 力MPa ， 此处 取 150 下 材 料 地 许 用 应 力 为137 MP aDi ：筒体内径mmpcD i550103 14002.82 mm

36、tpc 2 1371550 10 32查表得不锈钢钢板负偏差C1 0.6mm因为材料为不锈钢，且碳酸钾料液腐蚀比较轻微，所以选取腐蚀裕量C2 0筒体地名义厚度为nC1 C2 3.42mm.因选用高合金钢做换热设备，故综合考虑后取n8mm 封头壁厚计算本设计中所有蒸发器均采用标准椭圆形封头，其厚度计算式为pcDit0.5pc255010 314002.81mm213710.555010 3 C1 0.6mm 、 C2 0封头地名义厚度为nC1C23.41mm.取封头壁厚与筒体地壁厚相同，为n8mm，直边高度为 h 25mm.水压实验压力及强度校核a) 水压实验压力按下式计算PT1.25 pt式中

37、 PT : 内压容器地实验压力，MP ap ：设计压力， MP a：实验温度下材料许用应力，MP at：设计温度下材料许用应力，MP aPT 1.25 pt1.25 0.55 1 0.6875MPa又实验压力下地筒体地薄膜应力TPTD ie0.9s2e式中e ：钢板地有效厚度，enC1C2 8 0.6 0 7.4mms ：常温下材料地屈服极限，MP a ，s137MPaPDe0.687514007.4Ti65.38MPaT2 e27.40.9s0.91 137123.3MPaT65.38MPa所以壳程实验安全.b) 管程水压实验压力及强度校核与壳程计算过程类似，此处不再赘述，经计算，管程实验压

38、力下地筒体薄膜应力为PTDie0.687514007.4T2 e27.465.38MPa0.9 s0.91137 123.3MPaT 65.38MPa管程水压实验安全.4.2.2 结果汇总三效蒸发器加热室内径均为Di1400mm，均采用标准椭圆封头，筒体、封头壁厚均为 n8mm，封头直边高度为 h 25mm4.2.3 加热室管板地确定因加热室选用地换热管规格为38×3.，0故加热室管板最小厚度min38mm选取管板厚度为40 mm 材料为 0Cr18Ni10Ti ，管板兼做法兰.4.2.4 折流板设计折流板缺口弦高取h0.3Di420mm取折流板间距为1000 mm ，共设五块，则其

39、无支撑跨距l2000mm，由此确定折流板厚度16mm板外径为 DN6 1400 8 1392mm4.2.5拉杆设计选用拉杆直径为16 mm 共设 6 跟，均布在管束地外边缘 .4.2.6膨胀节地设计波形膨胀节 ZDL 型4.2.7布膜器设计4.2.8 开孔补强计算以效加热室出料口630×6地开孔为例进行补强计算(1) 补强方法判别：d di 2 C 614 2 0.6 615.2mmD i700mm2开孔直径，满足等面积发开孔补强计算地适用条件，故可用等面积法进行开孔补强计算.(2) 开孔所需补强面积AA d2 et 1 fr式中: 筒体计算厚度，2.82mmnt ：接管厚度 此处n

40、t4mmet ：接管有效厚度，etnt C 6 0.6 5.4mmfr ：强度削弱系数，因壳体材料与接管材料相同，故tfrn1rAd2et 1 fr615.2 2.82 2 2.82 5.4 1 121734.9mm(3) 有效补强范围有效宽度B 按下式计算，取二者之中较大值B2d2615.21230.4mmBd2 n2 nt615.22826643.2mm计算得 B1230.4mm有效高度地计算a外侧有效高度h1 按下式计算，取二者之中较小值h1d nt615.2 660.76mmh 1250mm 实际外伸高度故 h1 60.76mmb. 内侧有效高度 h2 按下式计算，取二者之中较小值h2d nt615.2 660.76mmh 20 实际内伸高度故 h2 0(4) 有效补强面积 筒体多余金属面积筒体有效厚度e n C 8 0.6 7.4mm筒体多余金