1. Keperluan
Semasa proses penyejatan, suhu pemanasan elektrolit adalah salah satu keadaan operasi proses utama, yang sangat penting. Melalui pengiraan, setiap kali suhu elektrolit meningkat 10 ℃, penggunaan wap pemanasan dapat menjimatkan 170kg / t, menyumbang kira-kira 5% dari jumlah penggunaan. Dalam proses umum, apabila elektrolit dihantar ke penyejatan, suhu hanya sekitar 75 ℃. Operasi penyejatan arus dua tahap empat-kesan dua badan digunakan. Titik didih larutan kesan 145 ialah 145 ℃, iaitu, elektrolit mesti dipanaskan hingga takat didih. Kenaikan suhu mencapai 70 ° C. Sekiranya dipanaskan sepenuhnya dengan wap mentah, penggunaan wap yang hanya digunakan untuk pemanasan elektrolit ialah 1190kg / t · alkali. Sekiranya suhu pemanasan mendekati titik didih kesan suapan I, ia akan memberi banyak faedah kepada operasi stabil alat penyejatan dan mengurangkan jumlah wap pemanasan. Secara amnya, elektrolit dipanaskan terlebih dahulu menggunakan haba air pekat yang tersejat. Oleh kerana proses dan peralatan pemanasan tidak sempurna, suhu elektrolit selepas pemanasan selalunya jauh lebih rendah daripada titik didih cecair suapan di penyejat, yang pasti akan terus memanaskan badan di dalam penyejat dan menghabiskan sebahagian wap pemanasan. Menurut laporan data, suhu kebanyakan elektrolit tumbuhan klor-alkali setelah pemanasan awal adalah 45 hingga 50 ° C lebih rendah daripada titik didih kecekapan makanan, menyebabkan penggunaan wap meningkat 0.7 hingga 0.9t / t · 100% NaOH, perakaunan untuk jumlah penggunaan wap yang disejat dari 25% hingga 30%, oleh itu, untuk menjimatkan wap, langkah-langkah harus diambil untuk meningkatkan suhu pemanasan elektrolit.
２ Pengenalan pemanasan elektrolit biasa
2.1 Penukar haba tiub
Preheaters elektrolit tiub biasanya digunakan, biasanya diletakkan secara mendatar, di dalam paip elektrolit, di antara paip kondensat, dalam mod kontra-arus, untuk meningkatkan kadar aliran kedua bendalir, terdapat spacer laluan di sisi tiub dan sisi shell Bilangan hantaran tiub biasanya 4 hingga 6 hantaran, dan spacer hantaran ditetapkan pada selang 30 hingga 50 cm di lorong shell. Pekali pemindahan haba pemanasan elektrolit menggunakan air pekat tidak tinggi, sekitar 600 ～ 1000kJ / m2 · h · ℃. Kelebihan penukar haba tiub: struktur sederhana, penyelenggaraan mudah, dan harga rendah; kelemahan juga ketara: pekali pemindahan haba rendah, isi padu besar, dan lebih banyak bahan logam.
2.2 Penukar haba plat lingkaran
Preheater plat spiral diperbuat daripada dua plat keluli nipis selari. Ia mempunyai dua saluran lingkaran yang terpisah antara satu sama lain. Di tengah-tengah pemanasan, terdapat partisi pusat. Sisi dilengkapi dengan muncung, dan cairan yang memasuki kedua muncung ini dapat dimasukkan ke dalam muncung di sisi kiri dan kanan lapisan paling luar penyejuk melalui dua saluran yang berbeza di sepanjang garis lingkaran. Semasa memanaskan elektrolit dengan pemanasan plat lingkaran, elektrolit dan kondensat memindahkan haba melalui permukaan dinding biasa di kedua-dua sisi saluran masing-masing. Kerana dalam pemanasan plat spiral, kadar aliran air elektrolit dan kondensat jauh lebih tinggi daripada pada pemanasan tiub, dan pekali pemindahan haba dapat mencapai 2400 ~ 3500kJ / m2 · h · ℃. Kelebihan pemanasan plat lingkaran: pekali pemindahan haba yang tinggi, jejak kecil, dan prestasi yang sangat baik; keburukannya adalah bahawa kakisan larutan alkali elektrolitik menjadikan pemanasan plat spiral terdedah kepada penyerapan alkali, dan penyelenggaraan kebocoran sukar dilakukan.
3 Penggunaan pemanasan elektrolit spiral
3.1 Pengenalan proses penyejatan
Skala pengeluaran soda kaustik di kilang tertentu adalah 100,000 t / setahun, spesifikasi reka bentuk produk adalah soda kaustik cair 30%, dan proses aliran dua tahap empat badan tiga-kesan diadopsi. Alkali cair dari elektrolisis dipanaskan dalam dua peringkat sehingga kesan penyejat. Setelah elektrolit menguap sebahagian air dalam kesan penyejat, ia memasuki kesan penyejat, terus menguap dan mendakan sedikit garam, dan kemudian memasuki kesan penyejat. Apabila kepekatan alkali dinaikkan hingga 19%, sebahagian besar garam dikristal dan didakan. Lye dan kristal NaCl yang dicetuskan dicampurkan bersama dan dipam ke hidroklon untuk pemisahan garam dan alkali. Cecair jernih dari paip limpahan memasuki tangki alkali perantaraan dan aliran bawah buburan garam Setelah mengalir ke tangki aras tinggi, garam dan alkali dipisahkan lebih jauh oleh empar. Cecair alkali yang dipisahkan dipam ke dalam tangki alkali perantaraan. Cecair alkali dalam tangki alkali perantaraan memasuki daya pekat yang dipaksa untuk menguap peredaran untuk meneruskan penyejatan. Apabila kepekatan alkali NaOH mencapai 30%, pam digunakan. Setelah dijelaskan, cecair jernih dipam melalui penyejuk dan disejukkan terus dengan air sejuk. Setelah suhu turun ke (40 ± 5) ° C, ia memasuki tangki klarifikasi. Cecair jernih dihantar ke tangki simpanan alkali pekat dan disediakan sebagai alkali yang berkualiti untuk dijual.
Penyejat kesan Ⅰ dipanaskan oleh wap kira-kira 14MPa, wap sekunder dari penyejat kesan used digunakan sebagai sumber haba untuk penyejat kesan and dan penyejat kesan pekat, dan wap sekunder dari penyejat kesan used digunakan sebagai sumber haba, kesan Ⅲ, kesan tertumpu adalah penyejatan vakum. Pengeluaran selama bertahun-tahun menunjukkan bahawa titik didih larutan kesan I adalah 145 ° C, kesan II ialah 125 ° C, kesan III ialah 75 ° C, dan kesan kepekatannya adalah 85 ° C.
3.2 Kawalan dan peralatan proses pemanasan elektrolit
(1) Keadaan kawalan industri
Pemanasan elektrolit menggunakan pemanasan dua peringkat, tahap pertama menggunakan kondensat kesan II, dan tahap kedua menggunakan kondensat kesan I. Selepas pemanasan, kondensat mengalir ke tangki air panas, dan kemudian dihantar ke proses air garam untuk mencuci lumpur garam.
(2) Operasi peralatan
Pada masa ini terdapat 4 set pemanas plat spiral keluli karbon dengan masing-masing F=45m2, 2 set dalam Kumpulan A dan B. Oleh kerana kesan "alkali pelekapan" alkali pada peralatan keluli karbon, kakisan dan keretakan zon kimpalan cenderung berlaku semasa operasi peralatan ini. Hayat perkhidmatan pemanas elektrolit plat lingkaran karbon pada dasarnya sekitar satu tahun, dan masa terpendek hanya dalam 8 bulan, peralatan perlu dikemas kini sekurang-kurangnya sekali setahun. Tanpa peralatan penyelenggaraan khas, preheater plat spiral lama tidak dapat diperbaiki, jadi ia harus dibuang dan kerugiannya besar.
3.3 Analisis suhu rendah pemanasan elektrolit
Indeks kawalan perindustrian suhu pemanasan elektrolit adalah 115 ℃. Selepas pemanasan dua peringkat, suhu sebenar hanya 100 ℃, yang terletak 45 ℃ dari titik didih efektif I. Sebab suhu pemanasan rendah adalah ① kawasan pemanasan tidak mencukupi. Skala reka bentuk adalah 100,000 t / a (100% NaOH), waktu kerja sebenarnya hanya sekitar 300 hari setahun setelah mengurangkan waktu mencuci dan penyelenggaraan tangki, proses penyejatan harus menghasilkan soda kaustik 14.3t / jam, gunakan elektrolit 118m3 / h, menurut bahan 1. Pengiraan keseimbangan haba, menggunakan kondensat Ⅰ kesan, Ⅱ kesan dan kesan pekat untuk memanaskan elektrolit dari 75 ℃ hingga 115 ℃ melalui dua peringkat pemanasan, kawasan pemanasan spiral memerlukan 360m2, di mana tahap pertama ialah 240m2, tahap kedua 120m2 (Pekali pemindahan haba pemanas plat spiral ialah 3344kJ / m2 · h · ℃). ② Jumlah kondensat tidak mencukupi. Dalam proses penyejatan kilang kami, stim sekunder dari kesan Ⅰ digunakan untuk kesan pemanasan Ⅱ dan kesan pekat. Suhu air pemeluwapan kesan Ⅱ dan kesan pekat adalah sekitar 140 ℃. Kedua-duanya boleh digunakan untuk memanaskan elektrolit. Kondensat kesan Ⅱ digunakan pada pemanasan tingkat pertama, dan kondensat kesan pekat disalurkan terus ke tangki air panas, sehingga air panas tidak mencukupi pada pemanasan tingkat pertama. Ringkasnya, pemanasan mesti diubah suai dan kawalan proses mesti diperkuat untuk meningkatkan suhu elektrolit hingga 115 ° C selepas pemanasan awal.
4 Langkah penambahbaikan
4.1 Pemilihan dan pengiraan pemanasan awal
4.1.1 Pemilihan
Sekiranya pemanasan plat spiral terus digunakan, luasnya hendaklah mencapai 300m2. Untuk proses penyejatan laman yang sempit, laman web ini tidak boleh digunakan, dan jenis lain harus dipilih.
Menurut maklumat yang relevan, penukar haba plat baru mempunyai kadar penggunaan tenaga haba yang tinggi, dan pekali pemindahan haba adalah 3 hingga 5 kali ganda daripada penukar haba plat lingkaran. Pemilihan penukar haba plat mempunyai kelebihan berikut: ① menjimatkan kawasan pemindahan haba, peralatan kecil, kawasan pemasangan kecil, dan jisim lebih kecil daripada penukar haba berdasarkan beban haba yang sama, yang mengurangkan pelaburan asas; ② senang dibongkar dan penyelenggaraan yang senang. Plat penukar haba plat boleh dipasang di lokasi, bilangan plat boleh ditingkatkan atau dikurangkan sesuka hati, dan apa-apa bahagian yang rosak dalam penukar haba dapat dikeluarkan pada bila-bila masa, dan masa penyelenggaraannya pendek. Efficiency Kecekapan terma yang tinggi. Mengamalkan pemindahan haba kontra, benar-benar bergelora, kadar pemulihan haba setinggi 94-98%. Hanya bahagian tepi yang terdedah kepada atmosfera, dan kehilangan haba dapat diabaikan.
4.1.2 Pengiraan luas
① Output 100,000 t / a (100% NaOH)
Production Masa pengeluaran tahunan adalah 300 hari (7200j)
Elect Elektrolit bahan mentah ρ=1.193g / L, mengandungi NaOH 10.47%
Loss Kehilangan alkali Proses penyejatan itu sendiri kehilangan 2%. Berdasarkan kehilangan penyejatan pekat, pengeluaran NaOH 1t100% kehilangan 20kg, air garam yang diambil mengambil 14kg alkali, dan jumlah alkali kehilangan 34kg;
⑤ Pengeluaran 1t100% NaOH memerlukan elektrolit (1000 + 34) / 10147% = 9877kg;
Production Pengeluaran alkali 1034 × 106/6200=14.3t / j;
⑦ Penukar haba plat K mengambil 1000kJ / m2 · h · ℃ (bahan: semua titanium) elektrolit C mengambil 3185kJ / kg · ℃
⑧ Pengiraan menggunakan proses pemanasan
Ia sama dengan proses asal. Tahap pertama menggunakan kondensat kesan and dan kesan pekat, dan tahap kedua menggunakan kondensat kesan Ⅰ. Menurut pengiraan keseimbangan haba, jumlah kondensat kesan 4 ialah 4,000 kg / t, dan jumlah keseluruhan kondensat kesan and dan kesan pekat ialah 2,800 kg / t;
⑨ Pengiraan pemanasan dua peringkat
Elektrolit endotermik 14.3 × 9877 × 3.85 × (115-t1) kJ / j
Pelepasan haba kondensat 4000 × 14.3 × (65541-46016)=11107079kJ / j
t1=94.5℃
Δ T = 2312K
F2 = Q/K · Δ T = 48m2
⑩ Pengiraan pemanasan tahap pertama
Kondensat 140 ℃ t2
Q put=2800 × 14.3 × 4.18 × (140-t2)
Elektrolit menyerap haba 14.3 × 9877 × 3.85 × (94.5-75) t2=76.6 ° C
Cari Δ T=13.1K
F1 = Q/K · Δ T = 80m 2
4.2.2 Pemilihan bahan pemanasan
Pemanasan secara berasingan mengalir melalui cecair alkali dan air pekat, yang mempunyai hakisan tertentu. Pemilihan bahan memerlukan anti karat. Mengikut keadaan khusus tanaman, dipilih penukar haba plat yang terbuat dari titanium.
4.3 Langkah dan kesan penambahbaikan
(1) Langkah penambahbaikan
Penukar haba plat titanium satu yang terbiar F=240m2 di kilang ditukar menjadi empat penukar haba plat F=40m2 dengan memproses dan membeli beberapa aksesori, menggantikan pemanas spiral dua peringkat dan satu tahap yang masing-masing Pemanas, prosesnya tidak berubah , 2 unit setiap peringkat (penyejatan dibahagikan kepada dua kumpulan A dan B). Prosesnya diperbaiki, dan kondensat wap pekat garis lurus yang asal disambungkan ke pemanasan tingkat pertama untuk meningkatkan jumlah air pemanasan tahap pertama.
(2) Kesan
Operasi selepas peningkatan menunjukkan bahawa suhu pemanasan elektrolit meningkat hingga 112 ° C, yang 12 ° C lebih tinggi daripada sebelum peningkatan, dan kesan penjimatan wap jelas.