【氯化钠和氯化铵废液蒸发工艺分析及设备设计10000字（论文）】

氯化钠和氯化铵废液蒸发工艺研究及设备设计目录TOC\o"1-3"\h\u181811引言 5222111.1产品性质 6323271.1.1物理性质 6209151.1.2化学性质 6202181.2碳酸氢钠的生产及废液处理 6123351.2.1碳酸氢钠的生产工艺 66061.2.2废液的产生及处理工艺 7265222工艺流程设计 11115182.1流程简述 1192693设备控制设计 12134003.1设备控制设计 12324513.1.1泵的控制方案 12231583.1.2蒸发装置的控制方案 13215554物料衡算 13182864.1.蒸发操作物料衡算 13306164.2氯化钠离心操作物料衡算 1420364.3浓缩操作物料衡算 14309794.4氯化铵离心操作物料衡算 15290205热量衡算 16204675.1蒸发器热量衡算 161185.2加热蒸汽消耗量的计算 1751355.3预热器的热量衡算 1884105.4氯化铵浓缩的热量衡算 18216685.5氯化铵结晶的热量衡算 18225216设备的设计与选型 18108316.1清液储罐设计 18135646.2氯化钠离心母液储罐设计 1930346.3冷凝器的设计 20283516.4预热器的设计 21273916.5离心机选型 21136016.6进料离心泵选型 212438总结 224964参考文献 23摘要：本次设计为年处理２万吨含氯化钠和氯化铵废液的蒸发处理以及设备设计工艺，运用真空二次效应蒸发处理废液技术可以充分利用二次蒸汽和冷凝余热，降低了生产成本，该工艺可分别回收氯化钠废液和氯化铵废液，产品纯度在95%以上。在确定生产工艺后，对整个过程进行物料平衡和热平衡，并根据物料和热平衡参数进行设备设计和选型。对夜间储液罐、氯化钠离心母液储罐、冷凝器和预热器进行了计算和设计，并对离心机和离心泵进行了计算和选择。关键词：氯化钠；氯化铵；废液蒸发；设备；设计1引言碳酸氢钠是一种具有重要的基本无机化工企业产品。在食品工业中，碳酸氢钠用于碳酸饮料的烘焙发酵和二氧化碳产生【1】。碳酸氢钠具有碱性调节弱的作用，畜牧业用于添加饲料，调节动物酸碱平衡，增加畜禽摄入量，提高饲料利用率【2】。应用以及碳酸氢钠的弱碱性去污处理功能，在日化企业行业中，用于中国洗发、护理、牙膏作为添加剂及清洁剂等【3】。在环保行业，用碳酸氢钠处理含硫烟气可以固硫，废液废渣的处理收集简单有效【4】。碳酸氢钠也被用作灭火剂:碳酸氢钠是干粉灭火剂的主要灭火剂，主要用于b类和c类灭火和救援【5】。此外，碳酸氢钠广泛应用于制药企业工业，在药品安全生产生活中最主要可以用于进行生产抗酸剂和泡腾辅料【6】。随着我国碳酸氢钠工业的快速发展，将产生大量含氯化钠和氯化铵的废液。废液的直接排放不仅导致水体富营养化，而且造成严重的环境污染和资源浪费。因此，探索一条对含氯化钠、氯化铵废液科学技术合理有效处理的工艺发展具有非常重要的意义。1.1产品性质1.1.1物理性质氯化钠：氯化钠为白色结晶粉末。熔点801℃，沸点1465℃，微溶于乙醇、丙醇、丁烷，在和丁烷互溶后变为等离子体，易溶于水，水中溶解度为35.9g（室温）。当氯化钠分散在酒精中时，它可以形成胶体。由于氯化氢的存在，其在水中的溶解度降低，所以几乎不溶于浓盐酸。无味咸，易潮解。我们不容易溶于水或甘油，但不容易溶于乙醚。氯化铵：呈无色立方结构分析晶体或者是白色可以进行研究结晶氯化铵，味道有些咸且泛苦。相对密度为1.527。氯化铵极易溶于水、易溶于液氨，微溶于乙醇。氯化铵加热到100℃时开始挥发，加热到337.8℃时分解为氨气和氯化氢（气体），氯化铵遇到冷空气之后又重新生成颗粒非常小的氯化铵固体并且呈白色浓烟1.1.2化学性质氯化钠：氯化钠的晶体是立体结构对称的。氯化钠结构，其中稍大的氯离子排列成立方体并密集排列，稍小的钠离子填充氯离子之间的空间。每个离子被另外六个离子包围。这种结构也存在于许多其他化合物中，我们称之为石盐结构或氯化钠类型结构。氯化铵：水溶液酸性较弱，加热时酸性更高。据了解氯化铵对黑色作为金属有腐蚀性，现在，国内主要有两种生产工艺：一种是由我国有名科学家侯德榜发明的，一起生产碳酸钠和氯化铵产品。第二是生产钾盐的副产品，如碳酸钾。氯化铵容易硬块，通常采用加防结块剂的方式来阻止企业产品的生产【7】.将氨水和氯化氢混合会产生白色烟雾称为氯化铵。受热易分解，化学方程式是一个NH3Cl，NH3，HCl和可逆症状。氨和氯化氢将同时重新结合形成氯化铵。1.2碳酸氢钠的生产及废液处理1.2.1碳酸氢钠的生产工艺（1）合成：合法又名纯碱法苏打碳化。现在，国内外合成高山制造工艺装置基本上都是用纯碱装置建成的，这样我们就可以在此过程中通过煅烧系统开发的高温纯碱直接加速母液液化碱工艺，为后续管理操作提供合格的碱液。为保证母液的过度分解，减少碱液输送步骤中结晶堵塞的发生，要在整个操作过程中保持较高的物料体温。因此，常被称作高温制碱工艺。（2）天然制碱法：天然制碱法又称天然碱碳化法。中国有丰富的天然碱资源。碳化法（严格称之为碳化法）是中国主要的天然碱加工技术之一。天然碱碳化法生产小苏打在中国占主要地位。将天然碱在碱桶中用杂水碱化，澄清除渣，清液经过生物滤器进行过滤技术得到关于碱水。（3）碳铵法盐水（氯化钠溶液）与碳酸氢铵反应形成碳酸氢钠和氯化铵。碳酸氢钠用相图原理直接与液分离，湿重碱（碳酸氢钠用水）用离心分离。症状式为：NH4HCO3，氯化钠，NaHCO3，NH4CL水洗，离心分离气流干，流态化冷却包装后生产过程中出现的副产品1.2.2废液的产生及处理工艺（1）废液的产生近年来，随着研究我国使用碳酸氢钠工业社会经济的快速健康发展，合成碱的产量和碳酸氢钠排放的废液也与日俱增。废液成分主要有：氯化铵、碳酸氢钠、氯化钠、碳酸钠、硫酸钠。目前，这些废液处理方法要求很高，例如生产马尼特罗（硫酸钠）和苏打（碳酸）的混合结晶和回收烧碱，产生氯化钠和氯化铵废液（2）废液的处理工艺常用的氨氮废水处理方法有生化法、吹脱法、吹脱法、膜分离法、离子交换法、折点氯化法和图沉淀法。目前对于我国国内市场经济管理研究分析方法主要存在问题我们可以通过采用生化法和蒸汽提取法，国外主要采用生化法和磷酸铵镁沉淀法。蒸汽配方主要用于处理中、高浓度、大流量氨氮废水。汽提后氨氮可回收利用，但易结垢，低温氨氮去除率高，汽提时间长，二次污染大，出水氨氮浓度高。阐明了社会影响汽提方法的关键技术因素，提高了氨氮的去除率。控制氨氮处理成本和水污染，对实现我国城市的可持续发展和创新发展具有重要意义。（Ⅰ）吹脱法处理高氨氮废水a.吹脱原理：汽提的基本原理是利用污水中氨氮等挥发物的实际浓度与平衡浓度之间的差值，在碱性条件下随空气蒸发，因为在此期间气体是连续排放的。剥离过程，通风。最后，溶解在废水中的氨通过气液界面设计进行一个连续不断提高流动，使氨氮一般我们可以同时通过分析研究空气去除废水。作为载体，氨是一个传质研究过程。其驱动力主要来源于空气中氨氮分压与污水中氨氮平衡分压之差。液位中气体进行组分的分压和液体中的浓度是否符合亨利定律即比例之间关系。这种教学方法也被称为“氨分析”。分析数据速率取决于温度传感器和气液比。汽提法的根本准则是气液均衡发展理论和传质反应速度进行理论。废水中的NH3-N通常以铵态（NH4+）和游离氨（NH3）的形式存在.NH3-N主要以铵离子（NH4+）的形式存在时pH为中性。NH3-N主要处于游离氨（NH3）的状态存在时pH为碱性时。汽提技术是在沸水中加碱调节pH值。该值为碱性，废水中的NH4+首先转化为NH3，然后通过蒸汽或空气解析，将废水中的NH3转化为气相，从而从水中除去NH3-N。常用空气或水蒸气可以作为一个载体进行空气，前者称为中国空气吹气，后者称为蒸汽吹气。b.优缺点：优点：该工艺程序简短，办特效稳定，基础建设成本低，运营成本低。缺点：进出水需要调整PH，如果我们没有酸吸收吹出氨气与空气可以进入我国大气环境造成二次污染，高硬度的废水污染严重。c.影响因素：汽提方法研究通常可以使用其他两种不同类型的设备：吹脱罐（又称曝气池）和吹脱塔。但由于废水池面积大，容易对周边环境引起污染，故采用塔式设备排放有毒气体。塔系统设备中填料汽提塔的主要发展特征是塔内设置一定高度的填料层，使填料塔表面积大，充分实现气液接触。常见的填料是纸蜂窝，拉西环，聚丙烯球环、聚丙烯具有中空多面球等。废水被提高到一个灌装塔的顶部（Ⅱ）膜分离技术利用膜法选择一种渗透法去除氨氮的教学研究方法。该方法操作简单，氨氮回收率高，无二次污染。例如：气水分离膜消除氨氮。氨氮在水中主要存在可以解离以及平衡。例如：气水分离膜消除氨氮。氨氮在水中存在解离平衡。随着PH的增加，水中氨的含量提高。在一定的体温和高压下，NH3的气态和液态达到平衡。根据化学平衡移动的原理，也就是查德里的原理（A．L．LEChatelier）。本质上，所有的平衡都是暂时的或者相对的。化学平衡只有在一定的社会经济环境下，我国才能保持平衡。如果影响管理信息系统条件平衡的因素之一发生变化，例如浓度，压力或温度，平衡就会被削弱。在这个过程中，我们可以改变改变的方向和改变的方向。根据这一原理，膜的一侧是高浓度氨氮废水，另一侧是酸性水溶液或水，根据这一原理，膜的设计思路是：膜的一侧是高浓度氨氮废水，另一侧是酸性水溶液或水。当左侧温度大于20，PH1大于9，P1大于P2，且压差保持在一定水平时，废水中的游离氨变成NH3，并通过料液侧界面扩散到膜表面。在膜表面分压差的作用下，通过膜孔进入企业吸收液，与酸溶液可以迅速发展反应过程中生成铵盐。（Ⅲ）MAP沉淀法它主要使用以下化学反应：镁离子、铵离子、磷酸离子化合生成磷酸铵镁。理论上，在高浓度氨氮废水中按一定比例加入磷盐和镁盐，当［Mg2+］［NH4+］［PO43-］＞2.5乘以10减去13时，可产生磷酸铵镁（MAP）去除废水中的氨氮。同时，磷酸铵在农业生产中也可以作为复合肥使用，也可以作为医药原料使用。Chimenos等【8】对高浓度染料污水进行了处理，去除率的氨氮含量达到90％以上。梁建华【9】发现当用MgCI，+Na，HPO的组合，pH=9.0时用于处理焦化症状高浓度含氨废水时，氨氮去除率可达99％。李晓萍【10】在各向同性氨合的高浓度含氨废水中先后采用两步沉淀法，使去除率的氨氮达到99％以上。MAP沉淀法氨氮废液分析处理具有氨氮去除效率高，易于提高学生实际操作，工艺研究设计方法简单，反应速度快等优点。此外，我们可以通过这种简单的机械加工，将产生的沉淀物用作一种药物和医药制剂。但是这种方法也需要大量的镁盐和磷酸盐导致成本高，难以大规模推广。在氨氮废液的实际处理中很少使用，其经济效益有待于今后探索。（Ⅳ）折点氯化法一种可以使用强氧化剂将氨氮直接氧化为一个氮气进行去除的方法。氯化苯是利用氨在水和氯的反应中产生氨脱氨。在反应过程中，加入一定量的含氯氧化物，废液中无氯含量最低，而废液氨氮全部氧化，此时氯化过程称为断点氯化。其反应方程式为：2NH4+3HCLO=N2↑+3H20+5H2+3Cl-。这种教学方法也可以开发出来发挥杀菌技术的作用，但是我们产生的余氯会对经济鱼类产生影响，所以必须配备去除余氯的设施。（Ⅴ）汽提法其提法是废水中的游离氨被蒸汽转化为不同氨气具有溢出的过程，即当PH值较高时，废水和气体紧密接触，从而可以降低废水中的氨浓度。气体中氨的分压与废水中氨的平衡分压之差是传质的驱动力。通过延长气水接触的工作时间和与社会接触的密切关联度，可以提高氨氮处理的教学效果，使用填料塔可以满足这一要求。塔的充填可以增加塔的浸没表面积，在整个塔上形成小液滴或形成薄膜，从而延长气水接触时间。汽提法保有祛除率97％以上的氨氮。（Ⅶ）生化法a.吹脱－缺氧－好氧工艺：A-O的内循环生物脱氮工艺，即缺氧，好氧工艺，其主要工艺路线是先缺氧，后好氧，泥浆和水单独回流，缺氧池为高山，好氧池为硝化，废水先经过缺氧池后进好氧池。由于a-0工艺技术只有这样一个企业污泥循环管理系统，好氧异养菌、反硝化菌和硝化细菌都处于缺氧－好氧交替的环境中，可以使学生对于不同菌属在不同国家经济社会条件下可以充分发挥他们各自的优势。先对废液进行吹脱处理，可以去除废水中60%以上的氨氮，经缺氧-好氧生物处理后氨氮和一氧化碳去除率均大于89%。b.生物活性炭流化床：生物流化床是一种用于提高生物处理效率的生物膜工艺以沙（或无烟煤，活性炭等）为填料，作为生物膜的载体，废水自下而上通过砂床，成为流动资产状态下的载体层，为了提高废水单位时间的接触建筑面积和充足氧气，采用不同填料沸腾状态的强化生物技术处理污水的发展过程结构。以石灰絮凝沉淀气体作为预处理方法，改善渗滤污水的可生物降解性，并在其后的好氧生化处理池加入粉状活性炭和沸石作为吸附剂。结果表明，当吸附剂用量为0～5g/L时，随着吸附剂浓度的增加，化学需氧量和氨氮的去除率增加。活性炭的效果没有沸石的去除作用效果明。2工艺流程设计经多次数据进行分析试验方法研究不断探索出废液中氯化钠、氯化铵作为一个分离的方案：在一定发展要求真空度下蒸发至使用氯化钠最大量析出。过滤后，过滤液进行继续浓缩到氯化铵饱和，一定环境温度可以用于控制冷却结晶，氯化铵结晶。最佳运行条件为:①72％时为较为合适的蒸发量，氯化钠的回收率为62％，纯度95％以上；②蒸发操作压力控制在0.04MPa（绝对压力）为宜；③在30℃时进行冷却结晶，氯化铵的结晶率为70％，纯度达到95％。母液循环套用4次，所得氯化铵纯度在95％以上，回收率92.1％，可以满足大规模生产的要求【11】。2.1流程简述（1）含氯化钠和氯化铵的废液需要注入沉淀池工艺进行分析和沉降数据处理，使污泥杂质和上清液的整个教学过程在室温下进行。（2）物流流向物料经预沉降后，分别用双效凝结水和蒸汽通过凝结水进行预热，然后在蒸发器管侧蒸发，再用一个蒸汽-液体可以分离。溶液循环浓缩到一定浓度后排出。离心，分离氯化钠，滤液浓缩至氯化铵饱和，冷却至30℃，离心得到氯化铵，回收氯化铵母液。（3）蒸汽流向工业蒸汽可以进入一效加热器壳侧进行换热和冷凝。一效加热器管程内的溶液处理系统受热影响蒸发，进入一效分离器后产生问题进行研究二次开发利用蒸汽。二效加热器管侧面的溶液通过加热蒸发，进入二效应分离器并产生二次蒸汽，凝结到冷凝器中，并进一步冷却到40摄氏度以下。（4）冷凝水（液）流向一效加热器壳侧的凝结水经热交换器预热至进料，然后收集至冷凝水箱回用。二效加热器壳程的冷凝液与冷凝器的凝液收集到需要一个系统冷凝液罐，回收企业进行直接套用。图1工艺流程图3设备控制设计3.1设备控制设计3.1.1泵的控制方案泵的控制程序主要控制泵的出口流量。这个设计涉及到很多泵，大部分是离心泵。选择使用两台泵连续系统运行，一台设备运行，一台备用。泵的进水管上可以设置安全截止阀，也可以使用球阀。出口管路依次布置，关闭阀门和压力表。流量计与出口线的调节阀块链条，用于进行调节经济流速。3.1.2蒸发装置的控制方案蒸发控制装置由蒸发器(加热室、分离室)、冷凝器、预热器、冷凝水回收箱等信息设备系统组成。加热室使用不同的蒸汽加热材料，直到它们沸腾。蒸汽来自外管廊，可通过连接加热器使用。蒸汽进行冷凝液通过疏水阀流入以及凝结水箱。分离蒸发室配有视镜，分别指示液位的上限和下限。同时设置在线监控等级计和报警，指示级别的上下限值。同时，它与企业排放阀互锁。当液位过低时，会发出低液位报警，关闭进行排放阀，提示通过进料。当液位过高时，发出高液位报警，打开排液阀。离开分离室后，二次蒸汽依次进入凝汽器和预热器，管路中没有截止阀。冷凝器用循环水冷却。为了能够保证系统冷却作用效果，在出料管中设置一个温度计，监测出料口温度。当温度过高时，应增加循环水量，当温度过低时，应适当减少循环水量。预热器设计采用蒸汽二次利用预热料液，料液在壳侧顶部开启，可与真空管理系统连接，排出未凝结气体，蒸汽冷凝液二次流入冷凝罐。4物料衡算4.1.蒸发操作物料衡算年处理2万吨／年含氯化钠、氯化铵废液蒸发，每年360天按300天工作也就是7600小时计算，连续生产。因此，进料流量F=20000×1000÷7200=2778(kg/h)。废水的组成成分有水、氯化钠、氯化铵和可溶解性杂质，含量分别为85%、6%、8%、1%，流量分别为2661.3kg/h、166.68kg/h、222.24kg/h、27.78kg/h。经上述实验数据，此次采取绝压0.04MPa压力下减压浓缩，蒸水率为72％。二次蒸汽流量m(H20)=2778x0.72=2000.16(kg／h)。表1蒸发过程的物料平衡组分进料出料浓缩液二次蒸汽质量流量质量分数质量流量质量分数质量流量质量分数kg/h%kg/h%kg/h%水2661.385360.9246.42000.16100氯化钠166.686166.4621.4--氯化铵222.248222.4628.6--杂质27.78128.003.6--总计2778100777.841002000.161004.2氯化钠离心过程物料衡算根据实验数据氯化钠析出分量为62%，纯度为95.4%，氯化钠含水量为4%，氯化钠湿基的含量检测为91.5%。离心过程得到的氯化钠质量流量m(NaCl)=166.68x0.62=103.34（kg／h）湿料的质量流量m（总）=103.34÷0.915=112.94(kg／h)湿料中水的质量流量m（水）=112.94x0.04=4.52(kg／h)湿料中氯化铵的质量流量m（氯化铵）=4.52×28.6÷46.4=2.78(kg／h)湿料中杂质的质量流量m（杂质）=112.94-103.34-4.53-2.78=2.3(kg／h)表2氯化钠离心过程的物料平衡组分进料出料滤饼滤液质量流量质量分数质量流量质量分数质量流量质量分数kg/h%kg/h%kg/h%水360.9246.44.524.0356.453.6氯化钠166.4621.4103.3491.563.129.5氯化铵222.4628.62.782.4219.6833杂质28.003.62.32.025.73.8总计777.84100112.94100664.91004.3浓缩过程物料衡算氯化钠离心的滤液进行浓缩至氯化铵浓度36％时，氯化铵浓度趋近饱和。浓缩操作得到浓缩液的质量流量m（总）=219.68÷0.362=606.8(kg／h)浓缩二次蒸汽的质量流量m（水）=664.9-606.8=58.1(kg／h)表3浓缩过程的物料平衡见下表组分进料出料浓缩液二次蒸汽质量流量质量分数质量流量质量分数质量流量质量分数kg/h%kg/h%kg/h%水356.453.6298.349.158.1100氯化钠63.129.563.1210.4氯化铵219.6833219.6836.2杂质25.73.825.74.2总计664.9100606.810058.11004.4氯化铵离心操作物料衡算氯化铵浓缩之后，离心采用多次母液循环收率为92.1％，纯度为96.1％，含水量为4％，氯化铵湿基含量为92.2％。单次结晶收率为70％，排放量为20％。氯化铵中：m（氯化铵）=219.68×92.1％=202.3kg／hM（总）=202.3÷92.2％=219.4kg／hm（水）=219.4×4％=8.7kg／hm（氯化钠）=8.7×10.4÷49.1=1.8kg／hm（杂质）=219.4-202.3-8.7-1.8=6.6kg／h循环母液中：m（水）=298.3-8.7=289.6kg／hm（氯化铵）=219.68-202.3=17.3kg／hm（杂质）=25.7-6.6kg／h=20.9kg／hm（氯化钠）=63.12-1.8=56.3kg／h表4氯化铵离心操作物料平衡组分进料出料浓缩液二次蒸汽质量流量质量分数质量流量质量分数质量流量质量分数kg/h%kg/h%kg/h%水298.349.18.74.0289.674.7氯化钠63.1210.41.80.961.3215.9氯化铵219.6836.2202.392.217.384.5杂质25.74.26.62.919.14.9总计606.8100219.4100387.4100由此可知母液循环量为排放废液的4倍，即1549.6kg／h，循环母液组成份与排放液组成成份相同。5热量衡算5.1蒸发器热量衡算条件：进料流量2778kg／h，进料温度55℃，生蒸汽温度133℃，蒸发量2000.16kg／h。（1）各效溶液沸点和有效传热温差的估计设蒸汽压力按等压降分配，则各效平均压力差：△p=(p0+0.103-p2)/2式中：△p—各效间平均压力差MPa：Po—力Ⅱ热蒸汽压力MPa：P2—羚凝器绝对压力MPa。查相关资料可得：△p=0.11065MPa由于要考虑蒸汽管道的阻力，如果温度低于一次效应的二次蒸汽温度1℃，则按以下公式计算各效应的蒸汽压力。p=p+△p式中：p—修正后各效蒸气压MPaP—加热蒸汽压力MPa△p—修正后各效间平均压力差MPa。表5蒸发器一二效分配参数1效2效加热蒸汽压强MPa（绝）0.240.08加热蒸汽温度℃129112加热蒸汽汽化热kJ/kg2188.32282.8原料温度℃55.00二次蒸汽压强MPa（绝）0.080.04二次蒸汽温度℃11290二次蒸汽汽化热kJ/kg2282.82357.5二次蒸汽密度kg/m30.4230.131二次蒸汽比热容m3/kg2.34567.6497液相密度kg/m310431180液相温度℃10890沸点升高℃47静液柱损失℃11温度差损失℃58有效温差℃12145.2加热蒸汽消耗量的计算供热蒸汽消耗量根据以下热平衡公式计算：由上述公式可求得第i效的蒸发量。如果在进行热量衡算式中加入其他溶液的浓缩热和蒸发器的热损失，尚需要我们考虑热利用相关系数η。一般解的蒸发热利用系数η。第i效的蒸发量W1的公式：式中：Di—为第i效加热蒸汽量kg／h；ri—为第i效加热蒸汽量的汽化潜能kJ／；ri—为笫i效二次蒸汽量的汽化潜能kJ／h；Cp0—为原料液的比热容kJ／(kg℃)；Cpw—为水的比热容kJ／(kg·℃)；t、ti-1—分别为第i效和i-1效溶液的温度℃；ηi—为第i效的热利用系数。式中ri/ri=2168／2248．4=0.964值为蒸发器蒸发系数.(ti-1-ti)/ri=-0.0208的值为自然蒸发系5.3预热器的热量衡算此次设计设置了两个预热器其1利用一效的冷凝水给第一预热器加热，能够让原料液从26℃加热到46℃，之后利用生蒸汽给第二预热器加热，使混合液从4℃加热到56℃。第一预热器热负荷计算：Q=cp×F×△t=4.2×2778×（46-26）=65kW第二预热器热负荷计算：Q=cp×F×△t=4.2×2778×（56-46）=32.5kW5.4氯化铵浓缩的热量衡算（1）在计算蒸发过程中，我们把热量转换成二次蒸汽的焓值，其中热损失按照2％来计算。则蒸发过程热负荷Q=Wr=36.3kw。（2）我们把工业蒸汽用量的计算按照0．3MPa的工业蒸汽进行浓缩，工业蒸汽的流量为60.8kg／h。5.5氯化铵结晶的热量衡算（1）在热负荷的结晶与计算过程中，我们用冷却水来冷却材料，热量损失按我们按照5%来计算。侧降温过程中热负荷Q=cp×F×△t为31.2kW。（2）冷冻水用量的计算：冷冻水进口温度初定为6℃，出口温度初定为11℃，所以所需冷冻水量F=Q/cp×△t=5.3t/h6设备的设计与选型6.1清液储罐设计清液流量为2778kg／h，密度为p=1043kg／m3，清液体积流量为2.66m3／h。我们以维持10小时运营来设计清液储罐的大小为26.6m3，设计废液沉降罐容积为30m3由于要考虑到清液组分的化学性质和浓度，所以对锥型封头和储罐圆筒壁材料，我们均选用Q235-A内加防腐材料，局部探伤φ=0.85【12】。我们选取设计压力为0.1MPa，选取口为2600mm，得到圆筒壁计算厚度δ==1.36mm储罐锥形封头厚度δ==1.36（假设锥形顶板与水平面之间的夹角取=15°）按圆筒壁计算厚度计算（圆筒壁计算厚度与封头壁计算厚度相近）所以以圆筒壁为例讨论名义厚度取值。钢板厚度偏差C1=±0.8mm，腐蚀裕量C2=2mm。圆筒壁名义厚度δn=1.36+0.8+2=4.16mm圆筒壁最小厚度氏δmin=5-2=3mm碳素钢板的δmin3mm，与此文所得结果相符，所以此文计算求得的锥顶封头和圆筒壁厚度均符合要求为5mm。表6清液储罐设计参数设计参数值设计压力MPa0.1简体长度mm5654设计温度℃25全容积m330筒体公称直径mm2600筒体及封头壁厚mm56.2氯化钠离心母液储罐设计我们根据物料衡算的结果为氯化钠离心母液流量为664.9kg／h密度为1150kg／m3氯化钠母液体积流量1.04m3／h。以实际生产为准，静滞时间为2天，所以要维持2天运营的废液体积为27.7m3。所以本次设计氯化钠离心母液储罐容积为30m3。由于要考虑氯化钠溶液化学性质以及浓度，因此对储罐圆筒壁和锥顶封头材料均选用Q235-A内衬防腐，取双面焊，局部探伤δ=O．85。选取设计压力O．1MPa，选取Di=2600mm圆筒壁计算厚度δ=储罐锥形封头厚度δ==1.36（假设锥形顶板与水平面之间的夹角取=15°）按圆筒壁计算厚度计算（圆筒壁计算厚度与封头壁计算厚度相近）所以以圆筒壁为例讨论名义厚度取值。钢板厚度偏差C1=±0.8mm，腐蚀裕量C2=2mm。圆筒壁名义厚度δn=1.36+0.8+2=4.16mm圆筒壁最小厚度氏δmin=5-2=3mm碳素钢板的δmin3mm，与此文所得结果相符，所以此文计算求得的锥顶封头和圆筒壁厚度均符合要求为5mm。表7清液储罐设计参数设计参数值设计压力MPa0.1简体长度mm5654设计温度℃25全容积m330筒体公称直径mm2600筒体及封头壁厚mm56.3冷凝器的设计本设计取蒸汽在冷凝器底部横截面积上的流速为uv=15m／s，冷却水流速2.5m／s，蒸汽进气速度70m／s，依据物料衡算参数代入的冷凝器直径D=［（W×v）/(π/4×uv×3600)］=0.485m取D=0．6m；进水口直径为0.067m；蒸汽进直径为0.225m。冷凝器板的数量为4块，板与板之间的间距从下到上如下:L0=D+0.20-0.8m；L1=O.7L0=0.56m；L2=O.7L1=0.40m；L3=O.7L2=0.28m。6.4预热器的设计第1预热器K=800W／(m2·K)，按照公式S=计算换热面积【13】。得到S=4.6m2。依据JB／T4715-92可查询符合条件的换热器各参数表8第一换热器参数公称直径mm公称压力MPa管程数NP管子规格管子根数n管子流通面积m2换热管长度mm换热面积m227311Φ25×2320.06520004.8第2预热器K=1000W／(m2·K)，按照公式S=计算换热面积得S=19m2。依据JB／T4715-92可查询符合条件的换热器各参数表9第二换热器参数公称直径mm公称压力MPa管程数NP管子规格管子根数n管子流通面积m2换热管长度mm换热面积m245011Φ45×21350.0424200020.16.5离心机选型由上述可知氯化钠结晶量为109.2kg／h，氯化铵结晶量为213.2kg／h，两者的堆积密度为1.00t／m3，所以我们选用LLW350型离心机，处理能力：1-2m3／h。这种离心机是一种可连续运行的卧式螺杆沉降设备。这种离心机在全速运转下，能连续进料、分离、洗涤和卸料并且经济结构设计紧凑、连续操作能力而且需要维修管理方便。6.6进料离心泵选型(1）流量的确定流量为4.79m3／h，取5％富裕量5m3／h。(2）扬程的确定进口管为DN50，管内流速u=0.71m／s。出口管DN40，管内流速1.1m／s根据公式得p1=p2=l00kPa，z1=O.3m，z2=15m，u1=0，u2=1m/s，考虑到直管段阻力损失Hf。对于阀门、管件等，应换算成相应的等效长度进行计算表10各管件参数摩擦系数长度m流速m/s数量直管DN500.03250.710