万吨重铬酸钠强制循环蒸发器工艺计算研讨.pdf

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28 INORGANIC CHEMICALS INDUSTRY
无机盐工业
999-7.31t4)
经验交流
万吨重铬酸钠强制循环蒸发器工艺计算研讨
张国庆
义
冶钢集团黄石无机盐厂、湖北黄石435uD1)
摘要对万吨重酸钠一次蒸发工序强制循环蒸发器中的加热器的静压头、加热管的加热面积、循环泵压头
及流量、闪蒸室汽液分离高度进行工艺计算及选型
关词重路酸钠一次热发き发避工と算
目前,在我国铬盐行业中,一次蒸发工序采用的设置-一段垂直管。前一种方法要在加热器出口至闪
设备大部分为自然循环式列文蒸发器·与强制循环蒸室进口间构成一段收缩段、以装孔板或门,这样
装发器相比,其蒸发强度低、能耗高、生产操作不迎会增加泵的能耗,经济上不合理:实际生产中采用第
贯:在这里,作者在一些参考文献的基础上,对万吨二种方法的比较多,因为在一定的范围内增加一段
重铬酸钠一次蒜发工序强制循环蒸发器进行工艺选垂直管还是比较容易的,但垂直管过长会增加厂房
型计算,以供参考,有待于实际生产中进行檢验。
高度,在经济上也不合理
效加热器进出口液温升的确定与静压头计算1.2.2温升和静压头
1.1确定温升的依据
a-Cr22H:)饱和溶液的蒸汽压见表
在一定的操作压力下,1.48g/cm3液的蒸汽压
表LNa(r!J-?2H:O饱和溜液的蒸汽压
随温度的升高而升高。在浓缩操作中,1.48g/cmi
液在加热器中的温升决定了维持加热器内不产生沸
温度30
腾的静压头。因此?经济合理的静压头就是
Pp:Pe2.2713.:108.0,121.3011.510
1.48g/cm'液温升的依据
在20C和常压下、a:Cr(;?2H:)的溶解度
1.2温升的选择
为26.7g/100g水,其饱和溶液百分含量为
由于1.48g/cm液浓缩法生产在国内不很成72.73,由于1.48g/cm'液Na:Cr:):·2HO含
熟,因而温升对静压头影响及温升的选取没有太多
量为45.06,并含有部分芒硝,其蒸汽压可近似于重
数据可供参考,在设计中以现有一次蒸发工序的操
铬酸钠饱和溶液的蒸汽压
作情况以及前苏联出版的《络化合物工艺学中的有
由 Antoine方程lnP=1ーB(T+(',代入
关数据作依据。
P=2.65~10Pa,P:=1.11'Pa,P:=6.70
1.2.1防止加热管内沸腾的方法
1びPa,求得:A=19.35,B=2115.81,C
从国际、国内浓缩重铬酸钠二次蒸发液的设备
150.77。由InP=19.35-2115.81/(T+150.77
布置来看,绝大多数采取加热器的垂直布置,为了达方程可以计算出各沸点下1、488/Cm'液的蒸汽压,
到一定的静压头,在设计中可以采用两种方法:D在
按照换热器入口温度60C(效情况),计算出温度
加热器出口管上设置一个阻力;の在加热器出口管与静压头的关系列入表2。
表2各温度下的静丘头
△T
10
11
16?111.22<1041.27?1041.34?1U1.39~1051.46?1041.52、141,75、1012,64、12.6],104
静压头m液柱
0.04
,07
0.11
1.16
0.19
24
D.28
作者简介张国庆、工程师,エ学学士。已发表论文2篇。
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199907,314
张国庆
万哋重铬酸钠强制備环蒸发器工艺计算研讨29
根据计算,在温升为50C时静压头为4.34m
加川热管材质选用锅炉用管
液柱,这样要把闪装室布置得太高显然不合理。根据
21效加热器计算
目前列文蒸发器(45m)操作情况看,温升△T
与效加热器的计算方法相同,进料液含重铬
10C,其静压头为0.44m液柱但在实际生产中为酸钠45.0%、密度1.48g/cm2,出料液含重馅酸钠
工艺可靠,设置的静压头要高待多、如我厂45m63.6u%、密度1.73g/cm,71=110C、T2=
列文蒸发器静压头为1.7m液柱,参照南京化学工130C?△T=20て,加热蒸汽温度150
业公司磷酸浓縮装置及山西运城盐化局元明粉浓缩0.5MPa)、△Tm=30C,K=400.93
装置,选取Ⅱ效加热器静压头为1.7m液柱?而实kJ/m2?h?C,Q=4511265.75kJ/h,计算换热
际操作中温升为6~10?说明此设计比较适中
面积为37.59m2,选择与I效加热器相同加热面积
2加热器的计算
为42m2,其它选型亦与Ⅱ效相同。
2.1Ⅱ效加热器计算
循环量的计算
2.1.1换热面积计算
レ=3600??ェ?(/4
I效进料液含重铬酸钠27.%356g/L),密
式中:V为循环量m3/h:a为换熱管内流速
度为1.32g/cm';出料液含重铬酸钠45.056m/s;d为换热管内径mn为换热管根数。此时流
(66g,L),密度为1.48g/cm3,根据物料衡算
量为:
效传热量为46418919.00kIh,査有关资料知:C
=3600×、88、3.14~(0.032)4~2.5
2.27kJ/kgC由于NaSO,影响,参照70%红
636.64m/h
矾钠溶液),P=1.48kgm,x=2.4~10
选循环泵流量为65m/h。
kg/m?s(由于NaS(O)影响,参照706紅矾钠溶4换热管内流速计算
液)、d=n.032mn、E=5?1-m,a=2.5rn/s
z=650/《0,78536U0、0,0322?88≈
e/d=0).0156,Re=dw/a=4.85~10、査摩擦因
55
素与Re、e/d的关系曲线图、得λ
此时流速比较合理
0.055Wm。C
循环管的计算
C:/A=
按我厂铬盐生产经验,参照运城盐化局蒸发设
2.27?1U2.44~10/0.05
备·循环管截面积一般为加热管总截面积的1.2~
lu.71
1.5倍。则循环管径为
a=0.023(A/a)Re'aPr4=
D=√O.785、0.032?1.25>88/0.785
14U2.50Wm-?C==
0.34m
5047.38kJ/m?h?C
取Dg400mm,此时流速为
K=0.7いa=3533,17kJ
a==650/(0.785·0.42、3600)=1.44m/s
加热器人口温度T1=60(,出口温度で=此流速较低,阻力减小,减小了循环泵的负荷
70(、△T-10C,加热蒸汽压0.1MPa(绝对时6循环泵压头的计算
饱和温度100C
6.1换热器阻力
△7m=「100-70-(100-60〉1
1〉管长直管4m,换热器管进口当量长度
lnL100-70)(100-60)]
0.5m,换热器管出口当量长度1m,合计5.5m。
34.72C
2〕阻力
A=QK△Tm〉=37.9m
h1=A(l/)(x/2g)=3.3