氯化铵溶液结晶分离工艺及设备设计
根据氯化铵溶液特性以及结晶分离的优缺点，本设计运用MVR蒸发结晶工艺对氯化铵溶液进行蒸发结晶，完成了工艺计算（物料衡算和热量衡算）和主要设备计算。MVR蒸发工艺具有高效节能减排的优点，目前已得到了广泛的推广与应用。大多数化工对氯化铵废水今本上没有回收利用，原因是废水中氯化铵含量低，而传统的蒸发工艺回收氯化铵成本很高，因此本设计的优点显而易见。该工艺会在氯化铵之类的废液回收中得到广泛应用。本设计分别选取了原料储罐进行了机械设计。用AutoCAD绘画出了工艺流程图、主要设备图（结晶器和气液分离器）、设备布置图。关键词 氯化铵，蒸发结晶工艺，节能减排，工艺计算，MVR，AutoCAD
目录
1总述 5
1.1设计依据及设计方案 5
2 发展评述 6
2.1生产方法的选择及论证 6
2.2多种工艺方案对比 6
2.3 MVR技术的发展简述 7
3 工艺叙述 8
3.1物料组成 8
3.2 氯化铵溶液物的性质 8
3.3 产品方案——MVR工艺的选用 8
3.4设计工艺参数： 9
3.5 MVR工艺过程 10
4 工艺计算算 11
4.1 物料衡算 11
4.2 热量衡算 11
5.主要设备的工艺计算 16
5.1原料储罐 16
5.2原料液泵 16
5.3预热器 17
5.4蒸发器 18
5.5压缩机 20
5.6气液分离器 21
5.7工艺设备一览表 22
6 原料液储罐的机械设计 24
6.1 设计依据 24
6.2 壁厚的计算 24
6.3 材质的选择 25
6.4 标准件的选择 26
7.安全技术与环保 26
7.1物料性质 26
7.2MVR蒸发器节能性简述 27
7.3MVR蒸发工艺操作的安全性 27
8.技术经济概算 27
致 谢 29
参 考 文 献 30 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
1总述
1.1设计依据及设计方案
在稀土生产过程中和化肥工业中都会产生大量的氯化铵废水,由于氯化铵废水中有氨氮和氯等一些离子的存在,若把氯化铵废进行直接排放,不仅会造成水体和土质的污染,且随着污染量的不断增长,污染程度也会不断加大 ，进而破坏生态，影响人们的生活环境。而如何对氯化铵废水进行处理又是很大的难题。采用传统的蒸发浓缩工艺对氯化铵溶液进行蒸发回收，蒸汽消耗高，设备费高，并且氯化铵溶液对材质也有非常大的腐蚀性[1]。
传统多采用多效蒸发的蒸发工艺来对氯化铵废液进行处理。近年来，随着环保要求的提高以及蒸汽价格的急速上涨，传统的蒸发过程已经不能满足人们的要求，使得化工企业的经济负担和环保压力也与日俱增。因此，高效节能的蒸发技术备受人们青睐，寻找新的蒸发工艺也显得非常迫切[2]。基于此，本设计根据MVR工艺的特点，对氯化铵废水处理工艺进行了深入研究，提出了新一代氯化铵溶液MVR蒸发工艺的理念，采用MVR蒸发工艺，做到了对资源的重新利用与环境的保护。
本设计通过了江苏乐科节能科技股份有限公司的技术测试，本设计主要适合于产生大量氯化铵废液的工厂，为配套设施，或者是工厂原有的蒸发改进设备，不需要进行厂址的选择与设计。
2 发展评述 2.1生产方法的选择及论 蒸发（或蒸馏法）是一种古老的物质提纯的方法，随着科学技术不断地发展，该法，蒸发工艺也有了很大的改变。至今蒸发仍是浓缩或制淡水的主要方法。蒸发过程的实质就是水蒸气的形成过程，其原理就是利用加热的方法,使溶液中溶剂不断挥发而析出溶质（晶体）的过程[3]。根据所用能源、设备、流程的不同，蒸发主要可分多效蒸发、多级闪急蒸发、蒸汽压缩蒸发（MVR）等。
2.2多种工艺方案对比 2.2.1多效蒸发技术
在多级闪蒸工艺的诞生以前，多效蒸发工艺一直是蒸发、浓缩的主导。多效蒸发是由多个单效蒸发组成的。其原理是，将前一蒸发器产生的二次蒸汽引入下一蒸发器作为加热蒸汽，并在下一效蒸发器中冷凝成蒸馏水，如此依次进行[4]。与多级闪蒸比较而言多效蒸发技术优点有以下几点：（1）换热过程是冷凝传热和沸腾，是相变传热，所以传热系数很高。总的来说多效蒸发所用的传热面积比较少。（2）蒸发器所需的动力消耗较少，多效蒸发是一次通过式的蒸发。但是多效蒸发器的缺点是一般只适用于低温蒸发。
2.2.2多级闪蒸技术
闪蒸的原理是指一定温度的水在环境压力低于该温度所对应的饱和蒸汽压时发生的骤然蒸发[5]。闪蒸后，水温的温度降低以使其饱和蒸汽压与环境的压力相互平衡。
多级闪蒸技术（ＭＳＦ）就是灵活运用了闪蒸的原理，物料被加热到一定温度，然后在一系列压力下逐渐降低的容器中闪蒸汽化，进而料液得到蒸发，蒸汽冷凝后得到淡化。多级闪蒸技术的优点是减少了污垢的形成，因此常应用于低浓度料液的浓缩中。然而多级闪蒸技术不可避免地存在一些缺点:（1）大量的水循环和流体的输送，从而使操作成本大大升高；（2）与多效蒸馏法相比，闪蒸技术需要更大的热传面积。
2.2.3连续式多效蒸发结晶工艺
多效蒸发结晶是多次利用二次蒸汽的汽化和冷凝，进而使结晶料液在减压、常压或加压条件下加热蒸发浓缩而产生过饱和度，得到晶体的过程。 虽然该工艺节能经济且结晶方法能避免冷却结晶的发生，但该工艺的局限是仅适用于低温浓缩。
2.2.4蒸汽压缩蒸发（MVR）
MVR（Mechanical Vapor Recompression）即机械蒸汽再压缩，原理是将结晶器里蒸发过程产生的二次蒸汽用压缩机进行机械压缩，提高其温度、压力[6]。压缩后的二次蒸汽重新作为热源加热需要被蒸发的物料，从而达到循环利用蒸汽的目的，使蒸发过程不再需要外加蒸汽进行加热；即使用少量的电能产生所需的热能，从而减少系统对外界能源需求的一项新的高效节能蒸发工艺。
目录
1总述 5
1.1设计依据及设计方案 5
2 发展评述 6
2.1生产方法的选择及论证 6
2.2多种工艺方案对比 6
2.3 MVR技术的发展简述 7
3 工艺叙述 8
3.1物料组成 8
3.2 氯化铵溶液物的性质 8
3.3 产品方案——MVR工艺的选用 8
3.4设计工艺参数： 9
3.5 MVR工艺过程 10
4 工艺计算算 11
4.1 物料衡算 11
4.2 热量衡算 11
5.主要设备的工艺计算 16
5.1原料储罐 16
5.2原料液泵 16
5.3预热器 17
5.4蒸发器 18
5.5压缩机 20
5.6气液分离器 21
5.7工艺设备一览表 22
6 原料液储罐的机械设计 24
6.1 设计依据 24
6.2 壁厚的计算 24
6.3 材质的选择 25
6.4 标准件的选择 26
7.安全技术与环保 26
7.1物料性质 26
7.2MVR蒸发器节能性简述 27
7.3MVR蒸发工艺操作的安全性 27
8.技术经济概算 27
致 谢 29
参 考 文 献 30 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
1总述
1.1设计依据及设计方案
在稀土生产过程中和化肥工业中都会产生大量的氯化铵废水,由于氯化铵废水中有氨氮和氯等一些离子的存在,若把氯化铵废进行直接排放,不仅会造成水体和土质的污染,且随着污染量的不断增长,污染程度也会不断加大 ，进而破坏生态，影响人们的生活环境。而如何对氯化铵废水进行处理又是很大的难题。采用传统的蒸发浓缩工艺对氯化铵溶液进行蒸发回收，蒸汽消耗高，设备费高，并且氯化铵溶液对材质也有非常大的腐蚀性[1]。
传统多采用多效蒸发的蒸发工艺来对氯化铵废液进行处理。近年来，随着环保要求的提高以及蒸汽价格的急速上涨，传统的蒸发过程已经不能满足人们的要求，使得化工企业的经济负担和环保压力也与日俱增。因此，高效节能的蒸发技术备受人们青睐，寻找新的蒸发工艺也显得非常迫切[2]。基于此，本设计根据MVR工艺的特点，对氯化铵废水处理工艺进行了深入研究，提出了新一代氯化铵溶液MVR蒸发工艺的理念，采用MVR蒸发工艺，做到了对资源的重新利用与环境的保护。
本设计通过了江苏乐科节能科技股份有限公司的技术测试，本设计主要适合于产生大量氯化铵废液的工厂，为配套设施，或者是工厂原有的蒸发改进设备，不需要进行厂址的选择与设计。
2 发展评述 2.1生产方法的选择及论 蒸发（或蒸馏法）是一种古老的物质提纯的方法，随着科学技术不断地发展，该法，蒸发工艺也有了很大的改变。至今蒸发仍是浓缩或制淡水的主要方法。蒸发过程的实质就是水蒸气的形成过程，其原理就是利用加热的方法,使溶液中溶剂不断挥发而析出溶质（晶体）的过程[3]。根据所用能源、设备、流程的不同，蒸发主要可分多效蒸发、多级闪急蒸发、蒸汽压缩蒸发（MVR）等。
2.2多种工艺方案对比 2.2.1多效蒸发技术
在多级闪蒸工艺的诞生以前，多效蒸发工艺一直是蒸发、浓缩的主导。多效蒸发是由多个单效蒸发组成的。其原理是，将前一蒸发器产生的二次蒸汽引入下一蒸发器作为加热蒸汽，并在下一效蒸发器中冷凝成蒸馏水，如此依次进行[4]。与多级闪蒸比较而言多效蒸发技术优点有以下几点：（1）换热过程是冷凝传热和沸腾，是相变传热，所以传热系数很高。总的来说多效蒸发所用的传热面积比较少。（2）蒸发器所需的动力消耗较少，多效蒸发是一次通过式的蒸发。但是多效蒸发器的缺点是一般只适用于低温蒸发。
2.2.2多级闪蒸技术
闪蒸的原理是指一定温度的水在环境压力低于该温度所对应的饱和蒸汽压时发生的骤然蒸发[5]。闪蒸后，水温的温度降低以使其饱和蒸汽压与环境的压力相互平衡。
多级闪蒸技术（ＭＳＦ）就是灵活运用了闪蒸的原理，物料被加热到一定温度，然后在一系列压力下逐渐降低的容器中闪蒸汽化，进而料液得到蒸发，蒸汽冷凝后得到淡化。多级闪蒸技术的优点是减少了污垢的形成，因此常应用于低浓度料液的浓缩中。然而多级闪蒸技术不可避免地存在一些缺点:（1）大量的水循环和流体的输送，从而使操作成本大大升高；（2）与多效蒸馏法相比，闪蒸技术需要更大的热传面积。
2.2.3连续式多效蒸发结晶工艺
多效蒸发结晶是多次利用二次蒸汽的汽化和冷凝，进而使结晶料液在减压、常压或加压条件下加热蒸发浓缩而产生过饱和度，得到晶体的过程。 虽然该工艺节能经济且结晶方法能避免冷却结晶的发生，但该工艺的局限是仅适用于低温浓缩。
2.2.4蒸汽压缩蒸发（MVR）
MVR（Mechanical Vapor Recompression）即机械蒸汽再压缩，原理是将结晶器里蒸发过程产生的二次蒸汽用压缩机进行机械压缩，提高其温度、压力[6]。压缩后的二次蒸汽重新作为热源加热需要被蒸发的物料，从而达到循环利用蒸汽的目的，使蒸发过程不再需要外加蒸汽进行加热；即使用少量的电能产生所需的热能，从而减少系统对外界能源需求的一项新的高效节能蒸发工艺。
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