יישום מחליף חום צלחות מסוג חדש בייצור אידוי

1. הכרח

בתהליך האידוי, טמפרטורת התחממות האלקטרוליט היא אחד מתנאי ההפעלה העיקריים של התהליך, וזה חשוב במיוחד. באמצעות חישוב, בכל פעם שטמפרטורת האלקטרוליט עולה ב- 10 ℃, צריכת אדים חימום יכולה לחסוך 170 ק"ג / ט. מהווה כ -5% מכלל הצריכה. בתהליך הכללי, כאשר האלקטרוליט נשלף לאידוי, הטמפרטורה היא רק כ 75 ℃. נעשה שימוש בניתוח אידוי דו-שלבי בעל שני אפקטים דו-שלביים. נקודת הרתיחה של תמיסת אפקט is היא 145 ℃, כלומר יש לחמם את האלקטרוליט לנקודת הרתיחה. עליית הטמפרטורה מגיעה ל -70 מעלות צלזיוס. אם הוא מחומם לחלוטין עם אדים גולמיים, צריכת הקיטור המשמשת רק לחימום חשמלי של אלקטרוליט היא 1190 ק"ג / ט · אלקלי. אם הטמפרטורה שחוממת מראש היא קרובה לנקודת הרתיחה של אפקט ההזנה I, זה יועיל מאוד לפעולה היציבה של מכשיר האידוי ולהפחית את כמות אדי החימום. באופן כללי, האלקטרוליט מחומם מראש באמצעות חום הגיוני של מים מרוכזים שהתאדו. בגלל תהליך החימום והציוד הבלתי-מושלם, הטמפרטורה של האלקטרוליט לאחר התחממות מוקדמת לעיתים קרובות נמוכה בהרבה מנקודת הרתיחה של נוזל ההזנה במאייד, מה שממשיך בהכרח להתחמם במאייד וצורך חלק מאדים החימום. על פי דוחות נתונים, הטמפרטורה של מרבית האלקטרוליטים בצמח כלור-אלקאלי לאחר התחממות מוקדמת נמוכה בין 45 עד 50 מעלות צלזיוס מנקודת הרתיחה של יעילות ההזנה, וגורמת לצריכת הקיטור לעלות ב- 0.7 ל- 0.9 ט '/ t · 100% NaOH. לצריכת הקיטור המאודה הכוללת של 25% עד 30%, על מנת לחסוך בקיטור, יש לנקוט בצעדים להגדלת טמפרטורת החימום של האלקטרוליט.

２ הצגת מחמם אלקטרוליט נפוץ

2.1 מחליף חום צינור

מחממים מקדימים אלקטרוליטים צינוריים משמשים בדרך כלל, בדרך כלל מונחים אופקית, בצינור האלקטרוליט, בין צינורות העיבוי, במצב זרם נגדי, על מנת להגדיל את קצב הזרימה של שני הנוזלים, ישנם מרווחי מעבר בצד הצינור ובצד. צד קליפה מספר מעבר הצינור הוא בדרך כלל 4 עד 6 מעברים, ומרווח מעבר נקבע במרווחים של 30 עד 50 ס"מ במעבר הקליפה. מקדם העברת החום של מחמם אלקטרוליט באמצעות מים מרוכזים אינו גבוה, בערך 600 600 1000kJ / m2 · h · ℃. היתרונות של מחליף חום צינור: מבנה פשוט, תחזוקה קלה ומחיר נמוך; החסרונות בולטים גם הם: מקדם העברת חום נמוך, נפח גדול וחומרים מתכתיים יותר.

2.2 מחליף חום צלחת ספירלית

תנור החימום של לוחית הספירלה עשוי משני לוחות פלדה דקים מקבילים. יש לו שני תעלות ספירליות המופרדות זו מזו. במרכז המחמם יש מחיצה מרכזית. הצד מסופק עם חרירים, וניתן להכניס את הנוזל הנכנס לשני חרירים אלה אל החרירים שבצד שמאל וימין של השכבה החיצונית ביותר של הצידנית דרך שני תעלות שונות לאורך קו הספירלה. כאשר מחממים את האלקטרוליט באמצעות מחמם מראש עם צלחת ספירלה, האלקטרוליט והעיבוי מעבירים חום דרך משטחי הקיר המשותפים משני צידי התעלות המתאימות. מכיוון שבמחמם הקדמי של צלחת הספירלה, שיעורי הזרימה של מים אלקטרוליטים ומעבה הם הרבה יותר גבוהים מאשר במחמם הקדמי של הצינור, ומקדם העברת החום יכול להגיע ל 2400 ~ 3500kJ / m2 · h · ℃. היתרונות של מחמם צלחת הספירלה: מקדם העברת חום גבוה, טביעת רגל קטנה וביצועים מעולים; החיסרון הוא שקורוזיה של הפיתרון האלקולי האלקטרוליטי הופכת את לוחית הספירלה לחימום טרום מועבר לבלימת אלקלי, ותחזוקה של דליפות קשה.

3 שימוש במחמם אלקטרוליט ספירלה

3.1 מבוא לתהליך האידוי

סולם הייצור של סודה קאוסטית במפעל מסוים הוא 100,000 ט / לשנה, מפרט עיצוב המוצר הוא 30% סודה קאוסטית נוזלית, ואומץ את תהליך הזרימה בת שני השלבים בעלי ארבעה גופני במורד הזרם. האלקלי המדולל מהאלקטרוליזה מחומם מראש בשני שלבים למאייד האפקט. לאחר שהאלקטרוליט מתאדה חלק מהמים במאייד האפקט, הוא נכנס לאידוי האפקט, ממשיך להתאדות ומשליך מעט מלח, ואז נכנס למאייד האפקט. כאשר גדל ריכוז האלקלי ל -19%, מרבית המלח מתגבשת ומשקעים. הפשטידה וגבישי ה- NaCl המוזזים מעורבבים זה בזה ונשאבים להידרוציקלון להפרדת מלח ואלקלי. הנוזל הצלול של צינור הצפה נכנס למכל האלקלי הביניים ולזרם התחתון של גרגירי המלח לאחר שזרם למיכל ברמה הגבוהה, מופרדים המלח והאלקלי עוד יותר על ידי צנטריפוגה. נוזל האלקלי המופרד נשאב למכל האלקלי הביניים. נוזל האלקלי במיכל האלקלי הבינוני נכנס לכוח המאייד בכוח המרוכז להמשיך באידוי. כאשר ריכוז האלקלי NaOH מגיע ל -30% משתמשים במשאבה. לאחר ההבהרה נוזל הנוזל הצלול דרך הצידנית ומקורר ברציפות במים קרים. לאחר שהטמפרטורה יורדת ל (40 ± 5) מעלות צלזיוס, היא נכנסת למכל ההבהרה. הנוזל הצלול נשלח למכל האחסון האלקלי המרוכז ומוכן כאלקלי מוסמך למכירה.

מאייד אפקט is מחומם על ידי קיטור של בערך 14MPa, הקיטור המשני מאידת אפקט Ⅰ משמש כמקור החום למאייד אפקט ev ומאייד האפקט המרוכז, והקיטור המשני מאייד אפקט is משמש כ מקור חום, אפקט,, אפקט מרוכז הם אידוי ואקום. הייצור לאורך השנים הראה שנקודת הרתיחה של פתרון I היא 145 מעלות צלזיוס, השפעה II היא 125 מעלות צלזיוס, השפעת III היא 75 מעלות צלזיוס ואפקט הריכוז הוא 85 מעלות צלזיוס.

3.2 בקרת תהליכים וציוד לטרום חימום חשמלי

(1) מצב בקרה תעשייתית

התחממות אלקטרוליט מאמצת התחממות דו-שלבית, השלב הראשון עושה שימוש בעיבוי II והשלב השני משתמש ב- I effect condensate. לאחר התחממות מוקדמת זורם העיבוי למיכל המים החמים ואז נשלח לתהליך מי מלח לשטוף את בוצה המלח.

(2) הפעלת ציוד

קיימים כיום 4 סטים של מחממי צלחת ספירלה מפלדת פחמן עם F=45m2, 2 קבוצות בקבוצה A ו- B בהתאמה. בשל ההשפעה ה"בריחה אלקלית "של אלקלי על ציוד פלדת פחמן, קורוזיה ופיצוח אזור הריתוך מועדים להתרחש במהלך פעולת ציוד זה. חיי השירות של מחמם אלקטרוליט פלדת פחמן פלדת פחמן הם בעצם כשנה, והזמן הקצר ביותר הוא רק בעוד 8 חודשים, יש לעדכן את הציוד לפחות פעם בשנה. ללא ציוד תחזוקה מיוחד, לא ניתן לתקן את מחמם הלוח הקדמי של צלחת הספירלה, ולכן יש לשרוט אותו וההפסד הוא גדול.

3.3 ניתוח הטמפרטורה הנמוכה של התחממות אלקטרוליט מראש

מדד הבקרה התעשייתי של טמפרטורת התחממות האלקטרוליט הוא 115 ℃. לאחר התחממות דו-שלבית, הטמפרטורה בפועל היא 100 100 בלבד, המרוחקת 45 from מנקודת הרתיחה האפקטיבית של I. הסיבה לטמפרטורת ההתחממות הנמוכה היא ① שטח החימום הקדמי אינו מספיק. סולם העיצוב הוא 100,000 t / a (100% NaOH), זמן העבודה בפועל הוא רק כ -300 יום בשנה לאחר ניכוי זמן הכביסה והתחזוקה של הטנק, על תהליך האידוי לייצר סודה קאוסטית 14.3 t / h, השתמש באלקטרוליט 118m3 / ח ', על פי החומר .1 חישוב איזון החום, באמצעות אפקט Ⅰ, אפקט and ואפקט מרוכז, מתעבה כדי לחמם את האלקטרוליט מ 75 ℃ עד 115 ℃ דרך שני שלבים של התחממות, האזור של מחמם הספירלה צריך 360 מ 2, מתוכם המפלס הראשון הוא 240m2, המפלס השני 120m2 (מקדם העברת החום של דוד הלוח הקדמי מראש הוא 3344kJ / m2 · h · ℃). ② כמות העיבוי אינה מספיקה. בתהליך האידוי של המפעל שלנו, הקיטור המשני מאפקט Ⅰ משמש לחימום אפקט Ⅱ ואפקט מרוכז. הטמפרטורה של מי העיבוי של השפעה Ⅱ וההשפעה המרוכזת היא כ 140 ℃. ניתן להשתמש בשניהם כדי לחמם את האלקטרוליט מראש. השימוש בעיבוי אפקט in משמש במתחם החימום ברמה הראשונה, והעיבוי האפקט המרוכז מוזרם ישירות למיכל המים החמים, וכתוצאה מכך אין מספיק מים חמים במתחם החימום הראשון. לסיכום, יש לשנות את מחמם החימום ולחזק את בקרת התהליך על מנת להעלות את טמפרטורת האלקטרוליט ל 115 מעלות צלזיוס לאחר התחממות מראש.

4 אמצעי שיפור

4.1 בחירה וחישוב של preheater

4.1.1 בחירה

אם ממשיכים להשתמש ב preheater של צלחת הספירלה, השטח הכולל שלה צריך להגיע ל 300m2. לתהליך האידוי הצר של האתר, אין להשתמש בו ויש לבחור סוג אחר.

על פי מידע רלוונטי, מחליף החום לפלטות החדש הנו בעל ניצול גבוה של אנרגיית החום, ומקדם העברת החום הוא פי 3 עד 5 מזה של מחליף החום לפלטות הספירלה. לבחירת מחליף החום לפלטות היתרונות הבאים: ① חוסך שטח העברת חום, ציוד קטן, שטח התקנה קטן, והמסה קטנה יותר ממחלף החום על בסיס אותו עומס חום, מה שמפחית את ההשקעה הבסיסית; ② קל לפירוק ותחזוקה נוחה. ניתן להרכיב את הלוחות של מחליף החום לפלטות באתר, את מספר הצלחות ניתן להגדיל או לצמצם כרצונכם, וכל חתיכה פגומה במחליף החום ניתנת להסרה בכל עת וזמן התחזוקה קצר. Efficiency יעילות תרמית גבוהה. אימוץ העברת זרם נגדי, סוער לחלוטין, קצב התאוששות החום יכול להיות גבוה ככל 94-98%. רק הקצוות חשופים לאווירה, ואובדן החום אפסי.

4.1.2 חישוב שטח

① תפוקה 100,000 t / a (100% NaOH)

Production זמן הייצור השנתי הוא 300 יום (7200 שעות)

Electr אלקטרוליט חומר גלם ρ=1.193 גרם / ליטר, המכיל NaOH 10.47%

Loss אובדן אלקאלי תהליך האידוי עצמו מאבד 2%. בהתבסס על אובדן האידוי המרוכז, ייצור NaOH של 1t100% מאבד 20 ק"ג. מי מלח מתאוששים מוציאים ממנו 14 ק"ג אלקלי, והסכום הכללי מאבד 34 ק"ג;

⑤ ייצור 1T100% NaOH דורש אלקטרוליט (1000 + 34) / 10147% = 9877 kg;

Production ייצור אלקאלי 1034 × 106/6200=14.3 ט"ש;

⑦ מחליף חום צלחת K לוקח 1000kJ / m2 · h · ℃ (חומר: כל טיטניום) אלקטרוליט C לוקח 3185kJ / kg · ℃

⑧ החישוב משתמש בתהליך חימום מקדים

זהה לתהליך המקורי. השלב הראשון משתמש באפקט Ⅱ ועיבוי אפקט מרוכז, ובשלב השני נעשה שימוש בעיבוי אפקט Ⅱ. על פי חישוב מאזן החום, כמות העיבוי של אפקט is היא 4,000 ק"ג / ט. הסכום הכולל של אפקט and ועיבוי אפקט מרוכז הוא 2,800 ק"ג / ט;

⑨ חישוב של מחמם דו-שלבי

אלקטרוליט אנדותרמי 14.3 × 9877 × 3.85 × (115-t1) kJ / h

שחרור חום מעובה 4000 × 14.3 × (65541-46016)=11107079kJ / h

t1=94.5℃

Δ T = 2312K

F2 = Q/K · Δ T = 48m2

⑩ חישוב מחמם הקדמי בשלב הראשון

עיבוי 140 ℃ t2

Q שים=2800 × 14.3 × 4.18 × (140-t2)

האלקטרוליט סופג חום 14.3 × 9877 × 3.85 × (94.5-75) t2=76.6 מעלות צלזיוס

מצא Δ T=13.1K

F1 = Q/K · Δ T = 80m 2

4.2.2 בחירת חומרים מקדימים

התנור הקדמי זורם בנפרד בנוזל אלקלי ובמים מרוכזים, שיש להם קורוזיביות מסוימת. בחירת החומרים מצריכה אנטי קורוזיה. על פי התנאים הספציפיים של הצמח, מחליף חום צלחת העשוי מטיטניום נבחר.

4.3 אמצעי שיפור והשפעות

(1) אמצעי שיפור

מחליף חום צלחת טיטניום מקורית F=240m2 של מפעל הוסב לארבעה מחליפי חום צלחת F=40m2 על ידי עיבוד ורכישת אביזרים, והחלפת מחממי ספירלה דו-שלביים ושלביים מקדימים בהתאמה. התנור אינו משתנה , 2 יחידות לשלב (האידוי מחולק לשתי קבוצות A ו- B). התהליך משופר, ועיבוי האדים המקורי המרוכז בקו ישר מחובר לחימום המחמם ברמה הראשונה כדי להגדיל את כמות המים המתחממים מראש.

(2) השפעה

מהפעולה לאחר השיפור עולה כי טמפרטורת חימום האלקטרוליט עולה ל 112 מעלות צלזיוס, שהיא 12 מעלות צלזיוס מזו שלפני השיפור, והאפקט החוסך בקיטור ברור.