年产28万吨烧碱蒸发工段工艺设计(附件)
隔膜法电解制得到的11% 的碱液，采用三效四体顺流蒸发使碱液浓度达到32%的要求。这个设计通过对整个蒸发过程进行总物料衡算，各设备进出物料衡算，热量衡算，并进行多次;迭代后达到一定的误差要求后算得各效的传热面积。用物料计算的结果并综合考虑能耗和总费用等问题，对工艺过程进行一定的改进和优化后，再对设备的主要工艺尺寸进行计算，以达到设计的要求，对辅助设备进行设计选型，选出适合的设备。最后绘制出带控制点的工艺流程图，见附图。关键字 蒸发器，三效四体顺流，烧碱蒸发目录
1 概述 1
1.1 烧碱的物理性质 1
1.2 氯碱工业生产的特点 1
1.3 我国氯碱工业存在的问题 1
2 烧碱蒸发工艺 2
2.1 蒸发 2
2.2 蒸发操作的分类 2
2.3 蒸发操作的特点 3
2.4 蒸发设备 3
2.5 蒸发工段各工艺流程简介 7
2.5.1 双效顺流流程 7
2.5.2 三效顺流 8
2.5.3 三效逆流流程 9
2.5.4 三效四体顺流两段蒸发流程 10
3. 烧碱蒸发工艺流程的确定 11
3.1 工艺流程的选定 11
3.2影响因数 12
4 工艺路线的论证 12
5 本设计相关要求，要完成任务 13
6 工艺计算 13
6.1 计算依据 13
6.2 物料衡算 14
6.3 各设备进出物料衡算 16
7 热量衡算 20
7.1 计算依据 20
7.2 蒸汽耗估算 21
7.3 Ⅰ效蒸发器热量衡算 21
7.4 Ⅱ效蒸发器热量衡算 23
7.5 Ⅲ效蒸发器热量衡算 24
8 主要设备介绍 27
8.1蒸发器 27
8.2 蒸发器的确定 27
9 蒸发器的设计 27
9.1 工艺参数的确定与选材 27
9.1.1 工艺参数的确定 27
9.1.2 选材 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
算 21
7.4 Ⅱ效蒸发器热量衡算 23
7.5 Ⅲ效蒸发器热量衡算 24
8 主要设备介绍 27
8.1蒸发器 27
8.2 蒸发器的确定 27
9 蒸发器的设计 27
9.1 工艺参数的确定与选材 27
9.1.1 工艺参数的确定 27
9.1.2 选材 28
9.2 工艺参数的确定与选材 28
9.2.1 I效蒸发加热器传热系数的计算 28
9.2.2 用传热方程计算传热面积 29
9.3 蒸发器的基本尺寸的计算 30
9.3.1 蒸发室内径的计算 30
9.3.2 蒸发室汽相空间的高度的计算 31
9.3.3 加热蒸汽进口管内径的计算 31
9.3.4 二次蒸汽出口管的内径的计算 32
10 影响蒸发装置经济运行的其他因素 33
11 经济核算与人员安排 33
11.1 经济核算 33
11.2效益估算 34
11.2.1 生产消耗 34
12 车间设备布置说明 34
12.1 车间布置设计的意义 34
12.2 车间布置的原则 35
12.3 车间设备布置 35
12.4 车间布置的任务 35
12.5 设备布置设计注意的问题 36
12.5.1 露天化布置与室内布置 36
12.5.2 生产流程化布置 36
12.5.3 集中化布置 36
12.5.4 操作、安装与检修要求 37
12.5.5 设备布置与厂房建筑 37
12.5.6 设备布置与安全卫生 37
12.6 车间设备布置的方法与步骤 38
结 论 39
致 谢 40
参考文献 41
1 概述
烧碱是一种重要的基本化工原料，在国民经济各个领域用途都极为广泛，在工农业生产及人民生活中占有十分重要的地位。烧碱广泛用于造纸、化工、轻纺、印染、医药及橡胶等行业，是国家重点发展的基础产业之一。目前我国氯碱生产企业200余家。至2003年底，国内烧碱总生产能力已达1100万t/a左右，居世界第二位，平均规模为5.5万t/a。2004年上半年氯碱行业仍保持较快增长势头，尤其是离子膜烧碱产量增长较快。2004年随着原料价格等因素上涨影响，烧碱价格继续走高，保持较高价位运行，呈现良好发展态势[1]。
1.1 烧碱的物理性质
表1.1 烧碱的物理性质
分子式
NaOH
溶解度
15℃时为26.4g/L
分子量
39.999
溶解热
10.10千卡/克分子
比重
2.13（20℃）
外观
白色羽毛状
沸点
1399℃
生成热
101.99千卡/克分子
1.2 氯碱工业生产的特点
氯碱工业的生产特点，除原料易得、生产流程较短外，还有二个突出特点[2]。
（1）能源消耗大，主要是用电量大
氯碱生产的耗电量仅次于电解法生产铝，电能是氯碱工业的重要原料之一。各国始终把降低能耗作为电解法的核心问题。通过运用先进设备，提高电解槽的电能效率和碱液蒸发热能的利用率，来降低烧碱生产的电耗和蒸汽消耗。因此开辟节约能源新途径，具有重要意义。
（2）腐蚀和污染
氯碱产品如烧碱、盐酸等具有强腐蚀性，在生产过程中使用的原材料如石棉、汞、含氯废气等都可能对环境造成污染，因此防止腐蚀和环境污染也一直是氯碱工业努力革新的方向。
1.3 我国氯碱工业存在的问题?
（1）规模、技术问题??目前我国烧碱每套装置的平均规模在40?kt/a左右。只有24家企业达到了100 kt/a规模，布局分散，规模小，与国外大型烧碱企业差距大，国外氯碱企业的集中度相对较高。生产工艺与国外相比相对落后，再加
1 概述 1
1.1 烧碱的物理性质 1
1.2 氯碱工业生产的特点 1
1.3 我国氯碱工业存在的问题 1
2 烧碱蒸发工艺 2
2.1 蒸发 2
2.2 蒸发操作的分类 2
2.3 蒸发操作的特点 3
2.4 蒸发设备 3
2.5 蒸发工段各工艺流程简介 7
2.5.1 双效顺流流程 7
2.5.2 三效顺流 8
2.5.3 三效逆流流程 9
2.5.4 三效四体顺流两段蒸发流程 10
3. 烧碱蒸发工艺流程的确定 11
3.1 工艺流程的选定 11
3.2影响因数 12
4 工艺路线的论证 12
5 本设计相关要求，要完成任务 13
6 工艺计算 13
6.1 计算依据 13
6.2 物料衡算 14
6.3 各设备进出物料衡算 16
7 热量衡算 20
7.1 计算依据 20
7.2 蒸汽耗估算 21
7.3 Ⅰ效蒸发器热量衡算 21
7.4 Ⅱ效蒸发器热量衡算 23
7.5 Ⅲ效蒸发器热量衡算 24
8 主要设备介绍 27
8.1蒸发器 27
8.2 蒸发器的确定 27
9 蒸发器的设计 27
9.1 工艺参数的确定与选材 27
9.1.1 工艺参数的确定 27
9.1.2 选材 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
算 21
7.4 Ⅱ效蒸发器热量衡算 23
7.5 Ⅲ效蒸发器热量衡算 24
8 主要设备介绍 27
8.1蒸发器 27
8.2 蒸发器的确定 27
9 蒸发器的设计 27
9.1 工艺参数的确定与选材 27
9.1.1 工艺参数的确定 27
9.1.2 选材 28
9.2 工艺参数的确定与选材 28
9.2.1 I效蒸发加热器传热系数的计算 28
9.2.2 用传热方程计算传热面积 29
9.3 蒸发器的基本尺寸的计算 30
9.3.1 蒸发室内径的计算 30
9.3.2 蒸发室汽相空间的高度的计算 31
9.3.3 加热蒸汽进口管内径的计算 31
9.3.4 二次蒸汽出口管的内径的计算 32
10 影响蒸发装置经济运行的其他因素 33
11 经济核算与人员安排 33
11.1 经济核算 33
11.2效益估算 34
11.2.1 生产消耗 34
12 车间设备布置说明 34
12.1 车间布置设计的意义 34
12.2 车间布置的原则 35
12.3 车间设备布置 35
12.4 车间布置的任务 35
12.5 设备布置设计注意的问题 36
12.5.1 露天化布置与室内布置 36
12.5.2 生产流程化布置 36
12.5.3 集中化布置 36
12.5.4 操作、安装与检修要求 37
12.5.5 设备布置与厂房建筑 37
12.5.6 设备布置与安全卫生 37
12.6 车间设备布置的方法与步骤 38
结 论 39
致 谢 40
参考文献 41
1 概述
烧碱是一种重要的基本化工原料，在国民经济各个领域用途都极为广泛，在工农业生产及人民生活中占有十分重要的地位。烧碱广泛用于造纸、化工、轻纺、印染、医药及橡胶等行业，是国家重点发展的基础产业之一。目前我国氯碱生产企业200余家。至2003年底，国内烧碱总生产能力已达1100万t/a左右，居世界第二位，平均规模为5.5万t/a。2004年上半年氯碱行业仍保持较快增长势头，尤其是离子膜烧碱产量增长较快。2004年随着原料价格等因素上涨影响，烧碱价格继续走高，保持较高价位运行，呈现良好发展态势[1]。
1.1 烧碱的物理性质
表1.1 烧碱的物理性质
分子式
NaOH
溶解度
15℃时为26.4g/L
分子量
39.999
溶解热
10.10千卡/克分子
比重
2.13（20℃）
外观
白色羽毛状
沸点
1399℃
生成热
101.99千卡/克分子
1.2 氯碱工业生产的特点
氯碱工业的生产特点，除原料易得、生产流程较短外，还有二个突出特点[2]。
（1）能源消耗大，主要是用电量大
氯碱生产的耗电量仅次于电解法生产铝，电能是氯碱工业的重要原料之一。各国始终把降低能耗作为电解法的核心问题。通过运用先进设备，提高电解槽的电能效率和碱液蒸发热能的利用率，来降低烧碱生产的电耗和蒸汽消耗。因此开辟节约能源新途径，具有重要意义。
（2）腐蚀和污染
氯碱产品如烧碱、盐酸等具有强腐蚀性，在生产过程中使用的原材料如石棉、汞、含氯废气等都可能对环境造成污染，因此防止腐蚀和环境污染也一直是氯碱工业努力革新的方向。
1.3 我国氯碱工业存在的问题?
（1）规模、技术问题??目前我国烧碱每套装置的平均规模在40?kt/a左右。只有24家企业达到了100 kt/a规模，布局分散，规模小，与国外大型烧碱企业差距大，国外氯碱企业的集中度相对较高。生产工艺与国外相比相对落后，再加
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