进行闪蒸结晶器设计,对含硝酸钾(13.7t/h)、氯化铵(7.28t/h)的原料溶液进行浓缩结晶,完成3.29吨/小时的蒸发任务,并得到产品晶体.
根据(客户)公司提供参数要求,可以得到本次设计的结晶器需要符合以下几点要求:
(1). 蒸发量:3290kg/h(负压闪蒸)
(2). 进料组成:硝酸钾(13.7/45.9),氯化铵(7.28/45.9),温度60℃
(3). 能耗状况:电耗和能耗总体要求节能
(4). 公用工程:公用供水工程、公用供电工程、自备蒸汽工程
二、工艺特点
1、工艺流程
根据原料结晶过程中的特殊性,我公司采用四级闪蒸结晶系统。
2、设备工艺介绍
本套系统采用四级连续真空结晶器,原料依次进入四级结晶器内,结晶器内维持在一定的负压,溶液进入结晶器后由于搅拌作用向上流动,使得母液晶体悬浮于此液流中,粒度较大的晶体富集于底层,与降液管中流出的过饱和度最大的溶液接触,得以长的更大。结晶后固液混合物进入下一级工序继续处理。
3.凝结水的收集
气相经冷凝器冷凝后,不凝气由真空泵排放。冷凝后的液体进入冷凝水罐。
三、设备情况
1.结晶器
设备容积为57m3,材质为瑞典产316L。上一级结晶器到下一级结晶器用泵给料。
我公司根据DTB结晶器国标设计如下:
蒸发段直径:3.8m,高度:1.8m;结晶段直径:3.0m,高度:2.4m;过渡段高度:0.7m;
内导流筒直径:1.96m,高度:1.82m;搅拌叶直径:1.93m;
结晶器壁厚的设计(以最大负压计):
四级结晶器蒸发温度为20℃,结晶器内绝压为0.00238MPa,负压约为-0.096MPa。
假设,取结晶器壁厚为12mm,除去余量后壁厚为10mm。
蒸发段:高径比为1.8/3.8=0.474,径厚比为3.8/0.01=380,
查表得:A=0.00035,B=45MPa,
许用压力[P]=B/厚径比=45/380=0.12MPa略大于0.096MPa;
结晶段:高径比为2.4/3.0=0.8,厚径比为3.0/0.01=300,
查表得:A=0.00035,B=45MPa,
许用压力[P]=B/厚径比=45/300=0.15MPa略大于0.096MPa;
总结以上计算过程得:结晶器壁厚取12mm较为适合。
2.冷凝器
经我公司热量核算,一级冷凝器换热面积为450m2,冷却水消耗量约为134.3t/h,进水温32℃,出水温38℃,高度为6m,直径1.4m材质为316L不锈钢;二级冷凝器换热面积为100m2,冷却水消耗量约为94t/h,进水温7℃,出水温12℃,高度为6m,直径0.75m材质为316L不锈钢;三级冷凝器换热面积为100m2,冷却水消耗量约为67.8t/h,进水温7℃,出水温12℃,高度为6m,直径00.75m材质为316L不锈钢;四级冷凝器换热面积为100m2,冷却水消耗量约为55.1t/h,进水温7℃,出水温12℃,高度为6m,直径0.75m材质为316L不锈钢;设备形式为立式。
四、工艺计算
1、技术参数
1) 型号:SYQZ-3000
2) 进料量:45.9t/h
3) 蒸发量:3.29t/h
4) 出料温度:20℃
5) 出料量:42610kg/h
项 目 | 结 果 | |||
物料流向 | I→II→III→IV | |||
原料处理量kg/h | 45900 | |||
总蒸发水量t/h | 3.29 | |||
一级 | 二级 | 三级 | 四级 | |
进料量:kg/h | 45900.000 | 44481.073 | 43667.103 | 43082.783 |
排盐量:kg/h | 44481.073 | 43667.103 | 43082.783 | 42610.040 |
物料温度(进)℃ | 60 | 40 | 30 | 24 |
物料温度(出)℃ | 40 | 30 | 24 | 20 |
蒸发水量:kg/h | 1418.927 | 813.970 | 584.320 | 472.743 |
3、冷凝器工艺计算结果一览表
项 目 | 结 果 | |||
一级 | 二级 | 三级 | 四级 | |
冷却水温进℃ | 32 | 7 | 7 | 7 |
冷却水温出℃ | 38 | 12 | 12 | 12 |
二次蒸汽热量kj/h | 3374351.166 | 1963783.015 | 1419897.655 | 1153491.796 |
冷却水量t/h | 134.3 | 93.8 | 67.8 | 55.1 |
温差℃ | 5 | 20.5 | 18 | 10.5 |
换热系数kW/(m2·K) | 500 | 400 | 400 | 400 |
换热面积m2 | 450 | 100 | 100 | 100 |