1. Nevyhnutnosť
Počas procesu odparovania je teplota predohrevu elektrolytu jednou z hlavných prevádzkových podmienok procesu, čo je obzvlášť dôležité. Pri výpočte, vždy, keď sa teplota elektrolytu zvýši o 10 ℃, môže spotreba vykurovacej pary ušetriť 170 kg / t, čo predstavuje asi 5% z celkovej spotreby. Vo všeobecnom postupe, keď sa elektrolyt privádza do odparovania, je teplota iba asi 75 ° C. Používa sa trojfázová štvorkroková dvojstupňová súbežná odparovacia operácia. Teplota varu Ⅰ efektového roztoku je 145 ℃, to znamená, že elektrolyt sa musí zohriať na teplotu varu. Zvýšenie teploty dosiahne 70 ° C. Ak je úplne zahrievaná surovou parou, spotreba pary použitá iba na predhrievanie elektrolytu je 1190 kg / t · zásady. Ak je teplota predhrievania blízko bodu varu efektu prívodu I, bude to veľmi prospešné pre stabilnú prevádzku odparovacieho zariadenia a zníženie množstva vykurovacej pary. Všeobecne je elektrolyt predhrievaný pomocou citlivého tepla odparenej kondenzovanej vody. V dôsledku nedokonalého predhrievacieho procesu a zariadenia je teplota elektrolytu po predhriatí často oveľa nižšia ako teplota varu privádzanej kvapaliny vo výparníku, ktorá nevyhnutne pokračuje v predohrievaní vo výparníku a spotrebúva časť vykurovacej pary. Podľa údajov z údajov je teplota väčšiny elektrolytov z elektrolytov alkalických chloridov po predhriatí o 45 až 50 ° C nižšia ako bod varu účinnosti napájania, čo spôsobuje zvýšenie spotreby pary o 0,7 až 0,9 t / t · 100% NaOH. pre celkovú spotrebu odparenej pary 25% až 30% by sa preto mali prijať opatrenia na zvýšenie teploty predohrevu elektrolytu, aby sa ušetrila para.
２ Zavedenie spoločného predhrievača elektrolytov
2.1 Trubkový výmenník tepla
Rúrkové predhrievače elektrolytu sa bežne používajú, horizontálne, v potrubí elektrolytu, medzi rúrkami kondenzátu, v protiprúdovom režime, aby sa zvýšila prietoková rýchlosť obidvoch tekutín, na strane rúrky sú priechody a strana škrupiny Počet priechodov rúr je obvykle 4 až 6 priechodov a priechodný priechod je nastavený v intervaloch 30 až 50 cm v priechode škrupiny. Koeficient prestupu tepla predhrievača elektrolytov pomocou kondenzovanej vody nie je vysoký, okolo 600 ～ 1000 kJ / m2 · h · ℃. Výhody rúrkového výmenníka tepla: jednoduchá konštrukcia, ľahká údržba a nízka cena; nevýhody sú tiež výrazné: nízky koeficient prestupu tepla, veľký objem a viac kovových materiálov.
2.2 špirálový doskový výmenník tepla
Predhrievač špirálovej dosky je vyrobený z dvoch rovnobežných tenkých oceľových dosiek. Má dva špirálové kanály oddelené jeden od druhého. V strede predhrievača je centrálna prepážka. Strana je vybavená dýzami a tekutina vstupujúca do týchto dvoch dýz sa môže zavádzať do dýz na ľavej a pravej strane vonkajšej vrstvy chladiča dvoma rôznymi kanálmi pozdĺž špirálovej línie. Pri predhrievaní elektrolytu pomocou predhrievača so špirálovými doskami odovzdáva elektrolyt a kondenzát teplo cez spoločné povrchy stien na oboch stranách príslušných kanálov. Pretože v predhrievači špirálovej dosky sú prietoky elektrolytu a kondenzovanej vody oveľa vyššie ako v predhrievači rúrok a koeficient prestupu tepla môže dosiahnuť 2400 ~ 3500 kJ / m2 · h · ℃. Výhody predhrievača špirálových dosiek: vysoký koeficient prenosu tepla, malý pôdorys a vynikajúci výkon; Nevýhodou je, že korózia elektrolytického alkalického roztoku spôsobuje, že predhrievač špirálovej dosky je náchylný k alkalickému krehnutiu a údržba úniku je obtiažna.
3 Použitie špirálového predhrievača elektrolytu
3.1 Úvod do procesu odparovania
Výrobná škála hydroxidu sodného v určitom závode je 100 000 t / rok, špecifikácia dizajnu produktu je 30% tekutého hydroxidu sodného a je prijatý trojstupňový štvorstupňový postup toku po prúde. Zriedená zásada z elektrolýzy sa predhrieva v dvoch stupňoch na odparovač. Potom, čo sa elektrolyt odparí časť vody v odparovači efektov, vstupuje do odparovača efektov, pokračuje v odparovaní a vyzráža nejakú soľ a potom vstupuje do odparovača efektov. Keď sa koncentrácia alkálie zvýši na 19%, väčšina soli vykryštalizuje a vyzráža sa. Lúh a vyzrážané kryštály NaCl sa spolu zmiešajú a prečerpajú do hydrocyklónu na oddelenie solí a zásad. Číra tekutina z prepadovej rúrky vstupuje do medziľahlej alkalickej nádrže a spodného prúdu kalovej soli. Po prúdení do vysokokapacitnej nádrže sa soľ a zásada ďalej separujú odstredivkou. Oddelená alkalická kvapalina sa čerpá do medziproduktovej alkalickej nádrže. Alkalická kvapalina v medziľahlej alkalickej nádrži vstupuje do odparovača s nútenou cirkuláciou s nútenou cirkuláciou, aby sa pokračovalo v odparovaní. Keď koncentrácia hydroxidu sodného dosiahne 30%, použije sa čerpadlo. Po vyčírení sa číra kvapalina prečerpáva chladičom a nepretržite sa chladí studenou vodou. Keď teplota klesne na (40 ± 5) ° C, vstupuje do číriacej nádrže. Číra kvapalina sa privádza do koncentrovanej skladovacej nádrže na zásadité látky a pripravuje sa ako kvalifikovaná alkalická látka na predaj.
Odparovač s efektom heated sa zahrieva parou približne 14 MPa, sekundárna para z odparovača s efektom is sa používa ako zdroj tepla pre odparovač s efektom and a odparovač s koncentrovaným efektom a sekundárna para z odparovača s efektom is sa používa ako zdroj tepla, Ⅲ efekt, koncentrovaný efekt sú vákuové odparovanie. Výroba v priebehu rokov ukázala, že bod varu roztoku s efektom I je 145 ° C, účinok II je 125 ° C, účinok III je 75 ° C a koncentračný účinok je 85 ° C.
3.2 Ovládanie procesu a zariadenia na predhrievač elektrolytu
(1) Situácia v oblasti priemyselnej kontroly
Predhrev elektrolytu využíva dvojstupňové predhrievanie, v prvom stupni sa používa kondenzát s efektom II a v druhom stupni sa používa kondenzát s efektom I. Po predhriatí kondenzát tečie do nádrže na horúcu vodu a potom sa privádza do soľanky, aby sa premyl soľný kal.
(2) Prevádzka zariadenia
V súčasnosti existujú 4 sady predhrievačov špirálových platní z uhlíkovej ocele s F=45 m2, 2 sady v skupine A respektíve B. V dôsledku „alkalického krehnutia“ pôsobenia zásady na zariadenie z uhlíkovej ocele je počas prevádzky tohto zariadenia náchylné ku korózii a praskaniu zvarovej zóny. Životnosť predhrievača elektrolytov z uhlíkovej ocele so špirálovými doskami je v zásade približne jeden rok a najkratšia doba je len za 8 mesiacov. Je potrebné zariadenie aktualizovať najmenej raz ročne. Bez špeciálneho vybavenia na údržbu nemôže byť starý predhrievač špirálových dosiek opravený, takže musí byť zošrotovaný a strata je veľká.
3.3 Analýza nízkej teploty predhrievania elektrolytu
Priemyselný regulačný index teploty predhrievania elektrolytu je 115 ℃. Po dvojstupňovom predhrievaní je skutočná teplota iba 100 ℃, čo je 45 ℃ od účinného bodu varu I. Dôvodom nízkej teploty predhrievania je ① oblasť predhrievača nestačí. Konštrukčná stupnica je 100 000 t / a (100% NaOH), skutočná pracovná doba je len asi 300 dní v roku po odpočítaní doby umývania a udržiavania nádrže, proces odparovania by mal vytvárať lúh sodný 14,3 t / h, používať elektrolyt 118m3 / h, podľa materiálu 1. Výpočet tepelnej bilancie pomocou kondenzátu,, Ⅱ a koncentrovaného efektu na predohrev elektrolytu od 75 ℃ do 115 ℃ v dvoch stupňoch predhrievania, plocha špirálového predhrievača potrebuje 360 m2, z čoho prvá úroveň je 240 m2, druhá úroveň 120 m2 (Koeficient prestupu tepla predhrievača špirálových dosiek je 3344 kJ / m2 · h · ℃). ② Množstvo kondenzátu nie je dostatočné. V procese odparovania nášho závodu sa sekundárna para z efektu Ⅰ používa na ohrevný efekt Ⅱ a koncentrovaný efekt. Teplota kondenzovanej vody s účinkom Ⅱ a koncentrovaným účinkom je asi 140 ° C. Obidve môžu byť použité na predhrievanie elektrolytu. Kondenzát s efektom used sa používa v predhrievači prvej úrovne a kondenzát s koncentrovaným efektom sa vypúšťa priamo do nádrže na teplú vodu, čo vedie k nedostatočnej horúcej vode v predhrievači prvej úrovne. Stručne povedané, predhrievač musí byť upravený a riadenie procesu musí byť posilnené, aby sa teplota elektrolytu po predhriatí zvýšila na 115 ° C.
4 Opatrenia na zlepšenie
4.1 Výber a výpočet predhrievača
4.1.1 Výber
Pokiaľ sa predhrievač špirálových dosiek bude naďalej používať, jeho celková plocha by mala dosiahnuť 300 m2. Pre proces úzkeho vyparovania v lokalite by sa toto miesto nemalo používať a mal by sa zvoliť iný typ.
Podľa relevantných informácií má nový doskový výmenník tepla vysokú mieru využitia tepelnej energie a koeficient prestupu tepla je 3 až 5-krát vyšší ako u špirálového doskového výmenníka tepla. Výber doskového výmenníka tepla má nasledujúce výhody: ① šetrí plochu na prenos tepla, malé vybavenie, malú inštalačnú plochu a hmotnosť je menšia ako výmenník tepla na základe rovnakého tepelného zaťaženia, čo znižuje základné investície; ② ľahko rozoberateľná a pohodlná údržba. Dosky doskového tepelného výmenníka môžu byť zostavené na mieste, počet doštičiek sa môže ľubovoľne zväčšovať alebo zmenšovať a akýkoľvek poškodený kus vo výmenníku tepla sa môže kedykoľvek odstrániť a čas údržby je krátky. IghVysoká tepelná účinnosť. Pri prijatí protiprúdového prenosu tepla, úplne turbulentného, môže byť miera rekuperácie tepla až 94 - 98%. Atmosfére je vystavená iba hrana a tepelné straty sú zanedbateľné.
4.1.2 Výpočet plochy
① Výkon 100 000 t / a (100% NaOH)
② Ročný výrobný čas je 300 dní (7200 h)
③ Elektrolyt suroviny ρ=1,193 g / l, obsahujúci NaOH 10,47%
Loss Strata alkálie Samotný proces odparovania stráca 2%. Na základe koncentrovanej straty z odparovania stratí výroba 1 až 100% NaOH 20 kg, regenerovaná soľanka odoberie 14 kg alkálie a celková alkália stráca 34 kg;
⑤ Výroba 1 100% NaOH vyžaduje elektrolyt (1 000 + 34) / 10147% = 9877 kg;
Production výroba alkálie 1034 × 106/6200=14,3 t / h;
⑦ Doskový výmenník tepla K trvá 1 000 kJ / m2 · h · ℃ (materiál: všetok titán) elektrolyt C trvá 3185 kJ / kg · ℃
⑧ Výpočet používa proces predhrievania
Je to rovnaké ako v pôvodnom procese. Prvý stupeň používa kondenzát s efektom and a koncentrovaný efekt a druhý stupeň používa kondenzát s efektom Ⅰ. Podľa výpočtu tepelnej bilancie je množstvo kondenzátu s efektom 4 4 000 kg / t, a celkové množstvo kondenzátu s efektom and a koncentrovaného efektu je 2 800 kg / t;
⑨ Výpočet dvojstupňového predhrievača
Endotermický elektrolyt 14,3 x 9877 x 3,85 × (115-ti) kJ / h
Uvoľňovanie kondenzovaného tepla 4000 x 14,3 × (65541-46016)=11107079 kJ / h
t1=94.5℃
Δ T = 2312K
F2 = Q/K · Δ T = 48m2
⑩ Výpočet prvého stupňa predhrievača
Kondenzát 140 ℃ t2
Q put=2800 × 14,3 × 4,18 × (140-t2)
Elektrolyt absorbuje teplo 14,3 × 9877 × 3,85 × (94,5-75) t2=76,6 ° C
Nájdite A=13,1 kB
F1 = Q/K · Δ T = 80m 2
4.2.2 Výber materiálu predhrievača
Predhrievač osobitne preteká alkalickou tekutinou a kondenzovanou vodou, ktorá má určitú žieravosť. Výber materiálov vyžaduje antikoróznu ochranu. Podľa špecifických podmienok zariadenia sa vyberie doskový výmenník tepla vyrobený z titánu.
4.3 Opatrenia a účinky na zlepšenie
(1) Opatrenia na zlepšenie
Pôvodný jeden nečinný výmenník tepla s titánovou doskou F=240m2 v továrni sa spracovaním a nákupom niektorého príslušenstva zmenil na štyri doskové výmenníky tepla F=40m2, ktoré nahradili pôvodné dvojstupňové a jednostupňové špirálové predhrievače resp. Ohrievač, proces sa nezmenil. 2 jednotky na stupeň (odparenie je rozdelené do dvoch skupín A a B). Proces je zlepšený a pôvodný priamy kondenzovaný kondenzát pary je pripojený k predhrievaču prvej úrovne, aby sa zvýšilo množstvo predhrievacej vody prvej úrovne.
(2) Účinok
Operácia po zlepšení ukazuje, že teplota predohrevu elektrolytu stúpne na 112 ° C, čo je o 12 ° C vyššia ako teplota pred zlepšením, a je zrejmý efekt šetrenia parou.