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硝酸鉀四級連續閃蒸DTB結晶器工藝設計方案

作者:圣學科技來源:未知瀏覽: 時間:2013-12-01 04:02
一、工藝要求
進行閃蒸結晶器設計,對含硝酸鉀(13.7t/h)、氯化銨(7.28t/h)的原料溶液進行濃縮結晶,完成3.29噸/小時的蒸發任務,并得到產品晶體.
根據(客戶)公司提供參數要求,可以得到本次設計的結晶器需要符合以下幾點要求:
(1). 蒸發量:3290kg/h(負壓閃蒸)
(2). 進料組成:硝酸鉀(13.7/45.9),氯化銨(7.28/45.9),溫度60℃
(3). 能耗狀況:電耗和能耗總體要求節能
(4). 公用工程:公用供水工程、公用供電工程、自備蒸汽工程
 
二、工藝特點
    1、工藝流程
根據原料結晶過程中的特殊性,我公司采用四級閃蒸結晶系統。
    2、設備工藝介紹
    本套系統采用四級連續真空結晶器,原料依次進入四級結晶器內,結晶器內維持在一定的負壓,溶液進入結晶器后由于攪拌作用向上流動,使得母液晶體懸浮于此液流中,粒度較大的晶體富集于底層,與降液管中流出的過飽和度最大的溶液接觸,得以長的更大。結晶后固液混合物進入下一級工序繼續處理。
   3.凝結水的收集
氣相經冷凝器冷凝后,不凝氣由真空泵排放。冷凝后的液體進入冷凝水罐。
 
三、設備情況
1.結晶器
設備容積為57m3,材質為瑞典產316L。上一級結晶器到下一級結晶器用泵給料。
我公司根據DTB結晶器國標設計如下:
蒸發段直徑:3.8m,高度:1.8m;結晶段直徑:3.0m,高度:2.4m;過渡段高度:0.7m;
內導流筒直徑:1.96m,高度:1.82m;攪拌葉直徑:1.93m;
結晶器壁厚的設計(以最大負壓計):
四級結晶器蒸發溫度為20℃,結晶器內絕壓為0.00238MPa,負壓約為-0.096MPa。
假設,取結晶器壁厚為12mm,除去余量后壁厚為10mm。
蒸發段:高徑比為1.8/3.8=0.474,徑厚比為3.8/0.01=380,
查表得:A=0.00035,B=45MPa,
許用壓力[P]=B/厚徑比=45/380=0.12MPa略大于0.096MPa;
結晶段:高徑比為2.4/3.0=0.8,厚徑比為3.0/0.01=300,
查表得:A=0.00035,B=45MPa,
許用壓力[P]=B/厚徑比=45/300=0.15MPa略大于0.096MPa;
總結以上計算過程得:結晶器壁厚取12mm較為適合。
2.冷凝器
經我公司熱量核算,一級冷凝器換熱面積為450m2,冷卻水消耗量約為134.3t/h,進水溫32℃,出水溫38℃,高度為6m,直徑1.4m材質為316L不銹鋼;二級冷凝器換熱面積為100m2,冷卻水消耗量約為94t/h,進水溫7℃,出水溫12℃,高度為6m,直徑0.75m材質為316L不銹鋼;三級冷凝器換熱面積為100m2,冷卻水消耗量約為67.8t/h,進水溫7℃,出水溫12℃,高度為6m,直徑00.75m材質為316L不銹鋼;四級冷凝器換熱面積為100m2,冷卻水消耗量約為55.1t/h,進水溫7℃,出水溫12℃,高度為6m,直徑0.75m材質為316L不銹鋼;設備形式為立式。
 

四、工藝計算
1、技術參數
1) 型號:SYQZ-3000
2) 進料量:45.9t/h
3) 蒸發量:3.29t/h
4) 出料溫度:20℃
5) 出料量:42610kg/h
項  目 結  果
物料流向 I→II→III→IV
原料處理量kg/h 45900
總蒸發水量t/h 3.29
  一級 二級 三級 四級
進料量:kg/h 45900.000 44481.073 43667.103 43082.783
排鹽量:kg/h 44481.073 43667.103 43082.783 42610.040
物料溫度(進)℃ 60 40 30 24
物料溫度(出)℃ 40 30 24 20
蒸發水量:kg/h 1418.927 813.970 584.320 472.743
2、結晶器工藝計算結果一覽表
 
3、冷凝器工藝計算結果一覽表
項  目 結  果
  一級 二級 三級 四級
冷卻水溫進℃ 32 7 7 7
冷卻水溫出℃ 38 12 12 12
二次蒸汽熱量kj/h 3374351.166 1963783.015 1419897.655 1153491.796
冷卻水量t/h 134.3 93.8 67.8 55.1
溫差℃ 5 20.5 18 10.5
換熱系數kW/(m2·K) 500 400 400 400
換熱面積m2 450 100 100 100
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