1. Необхідність
Під час процесу випаровування температура попереднього нагрівання електроліту є однією з основних умов роботи процесу, що особливо важливо. За допомогою розрахунку, щоразу, коли температура електроліту збільшується на 10 ℃, споживання нагрівальної пари може зекономити 170 кг / т, що становить близько 5% від загального споживання. У загальному процесі, коли електроліт направляється на випаровування, температура становить лише близько 75 ℃. Використовується триступенева двоступенева операція випаровування зі струмом чотирьох корпусів. Температура кипіння розчину Ⅰ ефекту 145 ℃, тобто електроліт повинен бути нагрітий до температури кипіння. Підйом температури сягає 70 ° C. Якщо він повністю нагрівається сирою парою, витрата пари, що використовується лише для попереднього нагрівання електроліту, становить 1190 кг / т · лугу. Якщо температура попереднього нагрівання буде близькою до температури кипіння подачі I, це матиме велику користь для стабільної роботи пристрою випаровування та зменшення кількості нагрівальної пари. Як правило, електроліт попередньо нагрівають за допомогою чутливого тепла випареної конденсованої води. Через недосконалий процес попереднього нагрівання та обладнання, температура електроліту після попереднього нагрівання часто значно нижча за температуру кипіння живильної рідини у випарнику, яка неминуче продовжує нагріватися у випарнику і споживає частину нагрівальної пари. Згідно з даними звітів, температура більшості електролітів хлорно-лужних рослин після попереднього нагрівання на 45–50 ° C нижча за температуру кипіння ефективності подачі, внаслідок чого споживання пари зростає на 0,7 до 0,9 т / т · 100% NaOH, облік для загального споживання випареної пари від 25% до 30%, тому для економії пари слід вжити заходів щодо підвищення температури попереднього нагріву електроліту.
２ Введення загального електронагрівача
2.1 Трубний теплообмінник
Трубчасті електронагрівачі зазвичай використовуються горизонтально, в трубі для електроліту, між трубами конденсату, в режимі протитоку, щоб збільшити швидкість потоку двох рідин, на стороні трубки є прокладки сторона оболонки Кількість проходів трубки зазвичай становить 4 - 6 проходів, а проміжок проходу встановлюється з інтервалами від 30 до 50 см у проході оболонки. Коефіцієнт тепловіддачі нагрівача електроліту з використанням конденсованої води не високий, близько 600 ～ 1000kJ / m2 · h · ℃. Переваги трубного теплообмінника: проста конструкція, легке обслуговування та низька ціна; Недоліки також помітні: низький коефіцієнт тепловіддачі, великий об'єм та більше металевих матеріалів.
2.2 Спіральний пластинчастий теплообмінник
Спірально-пластинчастий підігрівач виконаний з двох паралельних тонких сталевих пластин. Він має два спіральних канали, відокремлених один від одного. У центрі підігрівача є центральна перегородка. Сторона забезпечена форсунками, і рідина, що надходить до цих двох форсунок, може бути введена в форсунки з лівої та правої сторони самого зовнішнього шару кулера через два різні канали по лінії спіралі. Під час попереднього нагрівання електроліту за допомогою спірально-пластинчастого нагрівача електроліт та конденсат передають тепло через загальні поверхні стінок з обох боків відповідних каналів. Оскільки в нагрівачі спіральної пластини витрата електроліту та води конденсату набагато вище, ніж у трубці попереднього нагрівача, а коефіцієнт тепловіддачі може досягати 2400 ~ 3500 кДж / м2 · год · год. Переваги спірального попереднього підігрівача: високий коефіцієнт тепловіддачі, невеликий слід і чудові показники; недоліком є те, що корозія електролітичного лужного розчину робить нагрівач спіральної пластини схильним до лущення, а утримання витоків утруднене.
3 Використання спірального підігрівача електроліту
3.1 Вступ до процесу випаровування
Шкала виробництва каустичної соди на певному заводі становить 100 000 т / рік на рік, специфікація продукту - 30% рідка каустична сода, а також прийнято триступеневий двоступеневий двоступеневий процес вниз за течією. Розведений луг від електролізу попередньо нагрівають у два етапи до випарника. Після того, як електроліт випаровує частину води у випарнику ефекту, він надходить на випарник ефекту, продовжує випаровуватись і осідає трохи солі, а потім надходить у випарник ефекту. Коли концентрація лугу збільшується до 19%, більша частина солі кристалізується і осідає. Кристали лугу і осаджені кристали NaCl змішуються між собою і перекачуються в гідроциклон для поділу солі та лугу. Прозора рідина з переливної труби надходить у проміжний резервуар лугу та донний потік сольової суспензії. Після надходження в резервуар високого рівня сіль та луг далі відокремлюють центрифугою. Виділена лужна рідина закачується в проміжний резервуар лугу. Лужна рідина в проміжному резервуарі лугу надходить в концентровану силу випарника з примусовою циркуляцією для продовження випаровування. Коли концентрація лугу NaOH досягає 30%, використовується насос. Після уточнення прозору рідину прокачують через кулер і безперервно охолоджують холодною водою. Після того як температура опуститься до (40 ± 5) ° C, вона потрапляє в освітлювальний бак. Прозору рідину направляють у концентрований резервуар для лугу та готують як кваліфікований луг для продажу.
Випарник Ⅰ ефекту нагрівається парою близько 14 МПа, вторинна пара з випарника ефекту використовується як джерело тепла для випарника ефекту та концентрованого ефекту, а вторинна пара з випарника ефекту джерело тепла, Ⅲ ефект, концентрований ефект - вакуумне випаровування. Виробництво протягом багатьох років показало, що температура кипіння розчину ефекту I становить 145 ° C, ефект II - 125 ° C, ефект III - 75 ° C, а ефект концентрації - 85 ° C.
3.2 Контроль та обладнання процесу нагрівача електроліту
(1) Ситуація промислового контролю
Електролітове попереднє нагрівання приймає двоступеневе попереднє нагрівання, на першому етапі використовується конденсат II ефекту, а на другому етапі використовується конденсат I дії. Після попереднього нагрівання конденсат стікає в резервуар з гарячою водою, а потім направляється на розсольний процес для промивання сольового шламу.
(2) експлуатація обладнання
В даний час є 4 комплекти спіральних нагрівачів із спіральної пластини з вуглецевої сталі з F=45 м2, 2 групи в групах A і B відповідно. Завдяки ефекту «лужної розсипання» лугу на обладнання з вуглецевої сталі, корозія та розтріскування зони зварного шва, як правило, виникають під час експлуатації цього обладнання. Термін служби електролітового нагрівача спіральної пластини з вуглецевої сталі в основному становить близько одного року, а найкоротший час - лише через 8 місяців обладнання потрібно оновлювати не рідше одного разу на рік. Без спеціального обладнання для технічного обслуговування старий спіральний нагрівач пластини неможливо відремонтувати, тому його доводиться брати в обмін і великі втрати.
3.3 Аналіз низької температури попереднього нагрівання електроліту
Індекс промислового контролю температури попереднього нагрівання електроліту становить 115 ℃. Після двоступеневого попереднього нагрівання фактична температура становить лише 100 ℃, що знаходиться на відстані 45 ℃ від ефективної температури кипіння I. Причиною низької температури попереднього нагрівання є ① площа попереднього нагрівача недостатня. Проектна шкала - 100 000 т / год (100% NaOH), фактичний робочий час становить лише приблизно 300 днів на рік після вирахування часу миття та обслуговування бака, процес випаровування повинен виробляти каустичну соду 14,3 т / год, використовувати електроліт 118м3 / год, згідно з матеріалом 1. Розрахунок теплового балансу, використовуючи конденсат "ефект", "конденсат" для попереднього нагрівання електроліту від 75 ℃ до 115 ℃ через два етапи попереднього нагрівання, площа спірального підігрівача потребує 360 м2, з яких перший рівень - 240 м2, другий - 120 м2 (Коефіцієнт тепловіддачі грілки спіральної пластини - 3344 кДж / м2 · год · год). ② Кількість конденсату недостатня. У процесі випаровування нашої установки вторинна пара з ефектом Ⅰ використовується для нагрівального ефекту Ⅱ та концентрованого ефекту. Температура води конденсації ефекту Ⅱ та концентрованого ефекту становить близько 140 ℃. І те і інше можна використовувати для попереднього нагрівання електроліту. Конденсат з Ⅱ ефектом використовується в попередньому підігрівачі першого рівня, а конденсат із зосередженим впливом безпосередньо виводиться в резервуар з гарячою водою, внаслідок чого в попередньому нагрівачі першого рівня є гаряча вода. Підсумовуючи, попередній нагрівач повинен бути модифікований та посилений контроль процесу, щоб підвищити температуру електроліту до 115 ° C після попереднього нагрівання.
4 Заходи з удосконалення
4.1 Вибір та розрахунок підігрівача
4.1.1 Вибір
Якщо попередній нагрівач спіральної пластини продовжує використовуватись, її загальна площа повинна досягати 300 м2. Для вузького процесу випаровування ділянки його не слід використовувати, а слід вибрати інший тип.
Відповідно до відповідної інформації, новий пластинчастий теплообмінник має високий коефіцієнт використання теплової енергії, а коефіцієнт тепловіддачі в 3–5 разів більший від спірального пластинчастого теплообмінника. Вибір пластинчастого теплообмінника має такі переваги: ① економить площу передачі тепла, невелике обладнання, невелику площу установки та масу менше, ніж теплообмінник на основі того ж теплового навантаження, що зменшує основні інвестиції; ② легко розбирати та зручне обслуговування. Пластини пластинчастого теплообмінника можна збирати на місці, кількість пластин можна збільшувати або зменшувати за бажанням, а будь-який пошкоджений шматок у теплообміннику можна видалити в будь-який час, а час обслуговування короткий. IghВисокий тепловий ККД. Якщо прийняти протиточний тепловіддача, повністю турбулентний, коефіцієнт рекуперації тепла може становити 94-98%. В атмосферу потрапляють лише краї, а втрати тепла незначні.
4.1.2 Розрахунок площі
Вихід 100 000 т / а (100% NaOH)
② Річний час виробництва - 300 днів (7200 год)
Electro сиролітний електроліт ρ=1,193г / л, що містить 10,47% NaOH
Loss Втрати лугу Сам процес випаровування втрачає 2%. Виходячи з концентрованих втрат на випаровування, при виробництві 1т100% NaOH втрачається 20 кг, відновлений розсіл забирає 14 кг лугу, а загальний луг втрачає 34 кг;
⑤ Для виробництва 1т100% NaOH необхідний електроліт (1000 + 34) / 10147% = 9877 кг;
Production Видобуток лугу 1034 × 106/6200=14,3 т / год;
⑦ Пластинчастий теплообмінник K приймає 1000 кДж / м2 · год · ℃ (матеріал: весь титан) електроліт C приймає 3185 кДж / кг · ℃
⑧ Розрахунок використовує процес попереднього нагрівання
Це те саме, що і вихідний процес. На першому етапі використовується конденсат з ефектом та концентрованим ефектом, а на другому - конденсат з ефектом. Згідно з розрахунком теплового балансу, кількість конденсату Ⅰ ефекту становить 4000 кг / т, а загальна кількість конденсату з ефектом and та концентрованого впливу - 2800 кг / т;
⑨ Розрахунок двоступеневого підігрівача
Ендотермічний електроліт 14,3 × 9877 × 3,85 × (115-t1) кДж / год
Випуск тепла конденсату 4000 × 14,3 × (65541-46016)=11107079 кДж / год
t1=94.5℃
Δ T = 2312K
F2 = Q/K · Δ T = 48m2
⑩ Розрахунок підігрівача першого ступеня
Конденсат 140 ℃ t2
Q put=2800 × 14,3 × 4,18 × (140-t2)
Електроліт поглинає тепло 14,3 × 9877 × 3,85 × (94,5–75) t2=76,6 ° C
Знайдіть Δ T=13,1K
F1 = Q/K · Δ T = 80m 2
4.2.2 Вибір матеріалу нагрівача
Підігрівач окремо протікає через лужну рідину та конденсовану воду, яка має певну корозійність. Підбір матеріалів вимагає антикорозійної дії. Відповідно до конкретних умов заводу вибирається пластинчастий теплообмінник з титану.
4.3 Заходи та ефекти вдосконалення
(1) Заходи з удосконалення
Первісний типовий пластинчастий теплообмінник F=240м2 на заводі був перетворений на чотири пластинчасті теплообмінники F=40м2 шляхом обробки та придбання деяких аксесуарів, замінивши оригінальні двоступінчасті та одноступінчасті спіральні нагрівачі відповідно нагрівачами, процес не змінився , 2 одиниці на стадію (випаровування поділяють на дві групи А і В). Процес удосконалюється, і вихідний прямолінійний концентрований паровий конденсат підключається до попереднього нагрівача першого рівня для збільшення кількості води попереднього нагріву першого рівня.
(2) Ефект
Операція після поліпшення показує, що температура попереднього нагрівання електроліту підвищується до 112 ° C, що на 12 ° C вище, ніж до покращення, і ефект економії пари очевидний.