无水硫酸钠多效蒸发工艺计算.doc

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机
盐
工
业　
无 水 硫酸 钠多 效 蒸发 工 艺 计 算　
刘 丕 训　 穗　 冯 佩 言　 ■　
以硫 酸铀 多效蒸 发 为倒 ，列 出工 艺计 算的 主要 过程和 结果 ，对 提 高生 产能 力有 益　
一
、
前 售　
ｅ 情 硝 藏 避 鼍 强 度 为５　Ｃ? 平 栽 加 辑 － ? ０ 　
教科书 中常 常 以顺 流或逆 流为例做 多效　
蒸发 的工 艺计算 ，而实 际生产 中实测数据与　
设ｌ 　
１ ．符 号 ｌ 　
Ｄ—— 生燕＾ 量 （ 叠斤 ） 　
Ｓ－ － 精 硝 藏 总 量 （叠 斤 ） 　
典型计算有不小 距离　 为 了使 工艺计 算准确　
地 指 导 工 艺 、设 备设 计 和 生 产 管理 ， 推荐 一　
Ｓ ?Ｓ ，Ｓ ，Ｓ ｌ 　 ２ ? ｒ一 进各 教｛ 硝　 量 （ ｌ ｜ 莹斤 ） 　 Ｗ —— 盛 燕发球置 Ｃ 盛斤 ） 　 ＷＩ ，Ｗ ： ．Ｗ　 Ｗ ? ａ ， —— 各教 燕寰术 ｔ　 Ｃ叠斤 ） 　 Ｄ１ ． Ｉ ． ｉ ． ３ —— 各教 挣鼍水 量 （ 　 Ｗ 　Ｗ 　 Ｗ 　 盛斤 ） 　
Ｍ — — 离 心 母 椎 （莹 斤 ） 　 Ａ —— 增 橱 后 孟 ｛ 总 量 （公 斤 ） 字攘 　
个多效蒸发工 艺计算 的实饲。该方 法的特征　
是 根 据 拟 定 的工 艺 流程 ， 除 确 实 已 知 的参 数　 外 ， 均 设 为 未 知 数 ， 通过 各 工 序 物 料 热量 平　
衡 原理，列 出对应数 目的方程式 。通过解 联　 立方程式可 以比较 准确地算 出所需要 的工 艺　 数据，从而避免 了为简化工 艺计算假设许多　 工艺 条件 ，使 计算结果 与实 际差 距较大的弊　
端。 　
Ａ１ Ａ２ Ａ ３ Ａ? ．　 　 ． ． —— 各效增 稠后蓉 浮掖 量 （ 斤 ） 公 　
Ｂ－ － 离 心后 湿 硝 量 （叠 斤 ） 　
２ ．离心母液温 度等 于末效 沸点，其 余　 热量作为分 离过 程热损耗。 　 ３ ．蒸 发热损失前两 效分别撩各 教加热　 蒸汽热量 ２ 计算 ，后两 效分别按． 　 １％计。 　
查得数据 ： 　
该 方法简单明 了容易掌握 ，把工艺计算　 变成 了一个解联立方程的过程 。若有条件将　
一
组 联立方程输入计算机则 可以很快算出各　
种给定条 件下的结果 。这对优化工 艺设 计和　 指 导改进 生产是十分有 利的 。下面 以硫酸钠　 多 效蒸 发为例，列 出工艺计算 的主要过 程和　
结果。 　
１ ．无水硫酸钠 ２ ＇ ５ ￣ Ｃ热容量为３ ．５ 　 Ｏ ４ 卡／
克分子 ? ℃　
（１ ５ ） １＝ ０ 　
’ 　
２ ａＳ ． ．Ｎ 　 Ｏ 结晶热为１ ．千卡／ 斤　 １２ 公
＝，计算基准　 １ ．按 １ ０ 公 斤 １ ０ Ｎ８Ｓ 　０ ０ ０％ 　 Ｏ‘（以重 　 ２
量 ％计 ， 以 下 同 ）为计 算 基 准　
在 以上相 屙条件 下分别计算 了四效　 三　 效 及双 效蒸发的蒸发量 ，蒸　 赣和传热 面　
积等主要工 艺参 数，并作技术经 济对比。现　 仅列出四效具体计算 。 　 三 、 四 效 薰 发 工 艺计 算　
２ ．热量平 衡 以 ０ ℃为计算基准　 给定条件 ｔ 　
１ 产 量 ： Ｉ万 吨 ／ ． 罕　 ２ 滞礤 藏 中Ｎ‘ ￥ ａ ＝２　 ． 　 Ｏ　 　 ８ ３ 怼硝 古水 ｅ ． 　 ４ 离 心 母 注 古 Ｎ ｌ Ｓ ４ ＝３　 ． ｜ Ｏ　 ％ ５ ５ 增 稠 后 蠹 浮 藏 奇 Ｎ‘ Ｓ 　 ?７ 　 ： ｜ Ｏ? ０ （宴 蔼 ） 　 （实 蔼 ） 　 （麦 蔼 ） 　 （控 矗 ） 　
工 艺流程 图如 图 ｌ 　 （ 蒸发量 的计算　 一）
１ ０ 公斤产品 硫酸钠需 蒸发水分和清 硝　 ００
液需用量计算如 表 １。 　
６ －首城 加热燕　 压力 ：● 　／ ｍｚ ｋ ， 　 ￣ ｒ ．幕教 ＝欢藏 ＾压力 ： ２ Ｅ／ ｍ’ 　 ｔ，ｃ 　
（ 蠢压 ） 　 （ 蕾压 ） 　
（ 总有效温度整的诗舞　 二）
１ ．总 温 度 差 （见 表 ２ ） 　
． 　
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笫 ５期　
先
机
盐
工
业　
图 １ 四 效 蒸 发 器 Ｉ 艺 流 福 圈　 　
１， ２， ８－ ４—— 丹 别 为 ｌ～ ‘散 蒸 发 器 ５， ８， ７． ８ —— 分 剐 为 １～ Ｉ散 增 稠 器　
袁 １ 　
名　 称　
Ｌ 　
２ ．各效温度损失 （ 表 ３ ） 见 　
代　
’　
号　
替　
式　
计算 塘幂　 （替 斤 ） 　
３ ７ ．３ ５ Ｉ ４　
说嚼 ： 　
１） ｛ 审 升 高 备 敢 相 差　 太 ， 均 取 舟 ８‘ 　 溶 ｜ｉ 点 Ｃ。
清
硝
藏　
Ｓ 　
ｘ￣／ ?Ｂ ａ ｏ ｏ ２　
‘ ） 擞蒸汽 管路 损失蔑 蔫量宣 用蒜 祖 度损失 每 散 取　 ２二
２‘ 　 Ｃ。
舟育 后置硝　
薰 盎 木 分　
Ｂ 　
Ｗ　
Ｉ￣ ／ ? ４ ｏ ｏｏ９　
Ｓ－ 　 Ｂ
１ ６ －　 ９ ３８
‘ 静压 强 射起 的沸点 开高计算 值此 椿藏 在加膏 宣的 ８） ｝ ｌ 　 韫升 （睁 过热 度 ） 大 （ 别是兰， 四散太 的褪 参 ）．实　 舞 特 际生产 中静藏 盈度布 可能选 蓟曲 ●压 强计 葬 曲棒 点， 所 以 　
裹 ２ 　
名　 荐　 矗对压力　 温　 度 　 茸蔓 度差　
授 聪过热 度目趋舳 墨度捐吏 计算■可 ， Ｉ 理墒 宴荫加 热主上　
下 花 板 ■ 誉 一麓 不 超 过 ４’ Ｃ． 蘸 一 度 抿 失 取 其 平 均 事 为　
２’ 　 Ｃ。
首散加 热燕＾　 ４ｋ ｆ￣ 　ｇ ／ ｍ　 柬散＝ 擞蒸汽　 ｏ ２ ｇ ， ｍ　 ．ｋ ｆｔ
ｌ２ ９ Ｃ ４ ．’ 　 ５ ．‘ 　 ９ Ｃ 　
３ ．总 有 效 温 度 差　
８ ． ’　 ３２Ｃ ＝厶ｔ 　 ２ Ｃ 一２ ’ ＝８ ． ‘ ６ Ｃ＝５ ２ Ｃ 　． ‘ 　
袁 ３ 　
项　 目 　 每 散 损 完　
ｌ 　
（ ） 效沸点估算　 三 各 各 效按 等温 度差 分配计算过程ｌ结果 如　 及 表 ４（ 包括 有关热力学羲据 ） 　 。
四散共揖先　
藩蒗 靠点 升高　
＝ 擞蒜 汽 管 蘑 捐 失 　 落｝ 热度损失　 瞳过 总 温 度 损 失　 Ｉ 　
８‘ 　 Ｃ
２’ 　 Ｃ ２‘ 　 Ｃ
Ｉ’ 　 ２Ｃ
８’ 　 Ｃ ８‘ 　 Ｃ ２’ ６ Ｃ　
（ ） 硝液、母液及增搿后悬浮 液 比热　 四 清 计 算　 可认 为溶 液的比热和所含溶质 的浓度呈　
加成关 系。 　
Ｃ＝Ｃ’（ １ 一Ｘ　
Ｃ一 蒋 藏 的 比 热　 Ｃ? 藩 捆 的 比 热　 一
＋Ｃｄ 　 ０ 　
‘ —　ｒ一 ” 　
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土
业　
Ａ ＝Ａ－＋Ａ　 ４＋Ａ ， ＋Ａ ? ＝Ｂ＋Ｍ　
Ｏ ｆ ＝Ｏ ｊ Ｍ ＋ｎ ９ Ｂ　 ．Ａ ．５ ．‘
１ ９燕　 ９０
（９） 　 （１ 　 Ｏ）
表 ４ 　
由各效 热平衡列 出： 　
Ｄｓ ， ｘ Ｓ ｗＩ 等 　 ｗ　 ． ｒ 　８５ｌ Ｉ＋ ９ ￣ 　 ＝ － Ｄ ０ １
． 　
＋０ ４ ｔ Ａｆ ．５ ｌ 　
（１ 　 １）
。ＢＩ Ⅲ ５ ｗＩ 昔 ×１ ｛ ．ｗｆ ｇ ｉ 　 喝ｚ ｔ ＋ Ｉ２ 　 Ｉ ． ｗ
＋０ ４ ｔ Ａ｛ ? ５ｔ 　 （１ 　 ２）
９２ ８５｜ＷＩ＋ ×１ｗ ｗｒ ×０＝ 　 普 Ｉ２｛ 】 　 　 ｓ ．　
＋ｏ ４ ｔ Ａ　 ．５ ３ （１ 　 ３）
。 ９ ｔ ｔ ＋０ ７ ×５ ｓ ＋０ ７　 ． ＝ － 　 百 ８ ?９￣ Ｉ 　 ８ Ⅱ ｌ ? ２ 七Ｍ ｗ Ｉ Ｊ ５ ｌ ２　
×１ ?Ｗ ? ． ｔ Ａ? １２ ＋Ⅱ　 ? 　 Ｃ ｒ一瓣 质 的 出 热　 Ｘ。 溶 质 的 独 虞 （重 量 百 分 出 ） 一 　 Ｃ? 　 ｔ ｌ千 卡 ， 斤 ‘ 甚 Ｃ　 （１ 　 ４）
式 中： ，ｒ ， ¨ ｒ 为备教加热 蠢　 潜 热　 　 ｌ 　 ｜
Ｉ，Ｉ，ｈ，Ｉ为备教＝欢 蠢汽 热婚 。 １ Ｉ ? 　
以上 十四个 方程式职 立求解计 算结 果汇　
总 于表 ５。 　
表 ５ 　
生 产 奠 力　
Ｃ 　
笋 ＝Ｊ４ 十 吁Ｃ 一 ０１ｆ ， ‘ 　４ 　 　 ２
千卡／ 斤 ?Ｃ 甚 ’　
故 ： Ｃ清 ＝ （ １ —０ ２ ． ８）ｘ ｌ ＋Ｄ ２ ４ ×０ ２ 　 ０ ７ 　 　 ? １４ 　 ８ ｏ ?　 Ｂ
Ｎｉ Ｓ 计　 １万 吨， 　 ５万吨， 　 ２ ０‘ 年‘ 年’
１０ 盐 斤　 ００
Ｃ母 ＝ （ １ —０ ３ 　 ５）× ｌ ＋Ⅱ ２ ４ ｏ ? １ ４×Ｄ ３ ＝ ０ ？ ５ ? ５ 　 ２　 Ｊ
ｆ　 ， 替　 ? Ｃ 　 　
Ｃｔ ＝ （ １ —０ ｉ）× ｌ ＋０ ２ ４ ｘ ０ ７＝０ ４　 ． ? 】 ４ 　? ?　 ５
Ｄ　
疆　 ＾ 　 吨 时 　时 ／ 　 小
’　
千　／ 替　 ?Ｃ ‘　
１ ５１　 ． １
５ ５　
（ 蒸汽消 耗量 计算　 五） 已知量｝Ｓ Ｗ， Ｂ ， 　
未知量 ｔ 　Ｄ，Ｗ ｌ ，Ｗ ２ Ｗ ３ Ⅵ ， ， 　
， ， ， Ｓ２ Ｓ ， Ｓ ， Ａ １ Ａ ” Ａ ３ Ａ ? Ｍ　 ， ３ ‘
．
Ｗ ｉ 　 Ｗｔ 　 Ｗ Ｉ 　 ６ ６ Ｂ　 ３ ．１
１２ ０ ，０　 １ Ｄ１　 ? ９ ０９ １ ． １　 Ｅ ５ ｇ　 ４．３ ０８ ５ ． ７　
６０５ ?‘　 ６ ０３ ? ９　 ‘５ ６ ? ５　 ４ ３Ｔ ? ６　
Ｓ， ｌ 　
Ｗ － 　
Ｍ　
Ａ　
７ ０４　 ２ ．８
Ｉ Ｉ７ ． ６　
２． ｅ 　 Ｂ口
５ ８　 ?４
Ｉ ３５ ４? 　
共有 十四个未 知数，按工艺 流程 图列出　 十四个 物料 及热量平衡方程式 ， 由各效物料　
平 衡 列 出下 式 。 　
Ｓ ｉ＝Ｗ Ｊ ＋＾Ｊ 　 Ｓ ＝Ｗ ２＋Ａ　 　 ２ ２ 　 Ｓ３ 　ｔＷ ， 　 ＋Ａ３ 　 Ｓ－ ＝Ｗ 　＋Ａ　一Ｍ　 ４ （１ ） 　 （２ ） 　 （８ ） 　 （毒） 　
Ａｊ 　 Ａｌ 　
５５７　 ０ ．６
０ Ｂ６ ． Ｏ　 ． ０日９ ． ７　
‘ ０　 ．　 ３ ３‘　 ?０
Ａ｜ 　
Ａ－ 　
０６ ７ ?０ 　
Ｏ． ７ 钉 　
３ ０　 ?４
３? ８ Ｂ　
Ｓ１ 　
Ｓ２ 　
ｌ ５ ．　 ２ ７４
２． Ｉ　 ０２
１６８ ．９　
１? Ｂ 　 ０　 ０
８? 　 ４
Ｓ３ 　 　 Ｓ? 　
ｇ５２ ４ ．　 ８Ｉｅ　 ０ ?２
ｌ５９ ? １　 Ｄ ４ｌ ? ８　
７５　 ．　 Ｄ ２４　 ．２
由各效硫酸钠平衡列 出： 　
０ 。 Ｓ　 ０ ７ １ ．８ ｌ 　 Ａ 　 Ｊ Ｏ ２Ｓ ． ８ ｌ；０ ７ 　 　 Ａｌ Ｊ ０ ｚ￥ ． Ｂ ３＝Ｏ １ ３ 　 Ａ　 ｏ 　 ０ ２ ５． ． Ｍ ＝０ ７ ４ ． ８ ＋０ 轴 　Ａ 　 ｏ （５ ） 　 （ｅ ） 　 （ ） 　 　 （８ ） 　
吨。 　
往：雌 年按Ｓ０ 生产 日计葬 。 ｌ万吨， ０暑 年基 模每 小　
时生产 奠力 为 １６ ． 吨。 ５万嚏， 檀曩●毒 时生 产ｔ 出 为 日 年 　
， 　
由分 离工 序 物 料 平 衡 可 列 出； 　
（ ） 热 面 积 计 算　 六 传
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业　
３　 １
为 制 造 方 便 ， 各 效传 热 面 积 取 等 值 ， 由　 传 热 方 程式 Ｑ ＝ＫＦＡｔ 出 ； 得 　
Ａｔ △ｔ ｌ： ２：Ａｔ ３：△　 ＝ 　
．　
’ 　
四 ， 多 效 蒸 发 技 术 经 济 比较　
按照 四效蒸发工艺计算 方法 ，在尽可能　 相 同工艺条 件下对三效 、双 效蒸发工 艺进行　 同样 的计 算，并与四效进行 对 比 （ 见表７）。 　 计算基 准为单 位时间 内无水硫 酸钠 的产 量。 　
表 ７ 多 效 蒸 发技 术 经 济 对 比　 　
Ｑ１． Ｑ　 ． Ｑ　 Ｑ　 ３．
’ 　 。 　 ’ 　
按 每 小 时 生 产 一 吨ＮａＳ 　 Ｏ．计 算 各 效 Ｑ 　 值 ， 由 经 验 数 据 取 Ｋ值 则 可 求 出 △ｔ 和传 热 面　 积 Ｆ， 其 过 程 和 结果 列 于表 ６。 　
表 ６ 　
项　 目 　 单 位　 １效　 ２效　 ８效　 ４ 效　 　
萎 １　目Ｉ 　 四 『 Ｉ效 藿项 　 单位 ｝ 三 双　 效 效
公 斤 ， 产 品　 聘 吨 汽 ， 木　 吨
ｌ 　
０． 目 ５　 Ｏ． 　 ７３
各 效 加 热　 盛 斤／ 时　日 ４ ４　５ ．　６ ６ ６　５ ９ ５ 　 小 ４ ? ７７ ５ ６　ａ ． １ ６ ． ２ ４ 燕 汽 量　 加 热 燕 汽　 潜 热　 ｜ 强　 ５ ０ ３ 　５ １ ３ ．　 ５ １　 】 ．　５ －　５ ８ ８ ２ ５．
１ ／ 吨 时　 地 木 ， 汽　 吨
皿 ｌ 　
２ Ｂ　 ２ １　 ．５ —６
２３? ２　 １９? 　 ８
Ｏ 　
Ｋ　
千 卡／ 小时　４ ｌ ６　９ ７ ７ ４ ０　 １３ ８ ８ ９ ３ ６ ８　 　 ０　ａ ４ Ｉ　 ３ ３３ ５
千 卡 ／ ０　 １０ 　 １ ０　 】０　 米 ? 　 Ⅱ ２０ ３ １０
小 时　
１ ３ 　　 １? ５ ． ５７ １　
１ ０　 　　 Ｄ０
Ｏ Ｋ　 ｔ
△ｔ 　 。 Ｃ　
３　 　 　３ ?ｅ １ ． ２ １ ．２ ７ ． ４ Ⅱ ６　 １ ８ Ｄ ３ ３ 　ａ ４ ３　
】 ． ７ 】 ２ 　 】 ４ 　 ｌ ５４ ５ ９ 　 ４．　 ３－ ４ ５ ３． 　
燕汽 耗量 　
单 台 传 热 面 积　
吨ｔ 小时　
来０ 　
１５　 】８ 　 ． １ ． ５　 ７
３ ．２ 】 ６　 ７ １　３ ． ８
Ｆ （１窖　 ０ 　 ／ Ｊ
小时 ） 　
米ｊ 　
米　 米０ 　
２ ． ２ ．　 ２ ． ３ ２ ３ ２ ３ ２ ２ ?　 　 　 ３Ｚ
３ １ ３ ．　 ３ １ 　．　 　 １ 　．　 ７ ３１ 　．　
１０ 自 　 簋持热 面朝　 ．，／ 时　总 传 热 面 积 比　
米　
】 ８ ４　 ． ４ ４ ．８ ５ ０ 　 ９ ２
．　
１ 　
１ Ｔ３ ? 　
Ｆ １（ ｉ万 吨， 　 年 ） 　 Ｆ；（ ５万 吨／ 　 年 ） 　
蔫曼强 崖　 叠斤永ｔ 　 ２ｏ０ ２２　 ７ ０　４ ． ２ 米 ｌ小 时Ｉ ? 　
１５ ６ ８ ．　 】５ ６ １ ５ ６ ８ ．　】 ５ ６ ８ ．　 ８ ．　
薹＾耗量　
１ ／ 吨 时　单 台 恃 热 面 荦　 ｛
吨／ ， Ａ时
米　
Ｊ ．５ 　 ５ ７ 　
Ｉ８ ．　 １５Ｂ
１．８ ２７　
ｌ７ ３　
以上仅列 出十 四个 方程式 解得十 四个未　
知 数 ， 若 进 一步 探 讨 给 定 条 件 的 变 化 规 律 ， 　 可 再 设 其 它 未 知 数 ，多 列 几 个 方 程式 求 解 。 　 比如 各 效 沸 点 和 二 次蒸 汽 温 度是 按 等 温 差 分　 配 计 算 的 ， 实际 生产 中 不 可 能 是 等 温 差 的 ， 而 　 Ｍ 　 为 求 得 准 确 沸 点 需 要 多 列 四 个 方 程式 。 再 如　
总 持热面 积　
米　
ｌ ２４ ７ ．　 　 ４
２３ ７　
五 、 站 论　
通过实例计算，不 仅看 到了随着 效数增　 加 ，汽 耗下降，传热面积增 大和设 备投资增　 ） 等利弊，也对 比了不 同效 数的 有 效 温 度　 １ Ⅱ 差 ， 蒸 发 器 热 经 济 性 ，蒸 发 强 度 等 主要 技 术　 经济参数 。还 计算出各效 的＝ 次蒸汽量 、完　 成液量和 给料 量等 中间参数 。尤其是 扩大或　 变更未知 条件，对联立方程代入不 同的给 定　 条 件，计算 出且组数据后，便可定量 的描述　 工 艺过 程 的每个 环节 ，准确地把握 、指导 和　 改 进工艺设 备及 操作。这些计算，特 别是 在　
各效完成 液中主成 份含量也不会是 相等的， 　 通过 列方程也可求得各效主成 份含 量，只是　 方程 多 了，联解麻 烦。通过计 算可以看 到各　 敖的 沸点， 二次蒸汽温度和完成渡 中主成 份　
含 量是 受 蒸 发 器 特征 （ 热 面积 、传 热 系 数 ） 传 　
和 两个 端点温度 （ 由生蒸汽压力和末 效真空　 度 来决定 ） 控制 的。这是 根据生产条 件 自动　 调节 、而 不能 任意指定 。为 了简 化计算需要　 假定或取经 验 数据 时更 要明 白其内在的制约　 关系。 　
生产第一线 ，通过 现有 生产 装置 有针对性 的　
反复计算和多 次实践，对提 高生产能 力是 很　
有 实 际益 处 的 。 　
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无 水 硫酸 钠多 效 蒸发 工 艺 计 算　
刘 丕 训　 穗　 冯 佩 言　 ■　
以硫 酸铀 多效蒸 发 为倒 ，列 出工 艺计 算的 主要 过程和 结果 ，对 提 高生 产能 力有 益　
一
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前 售　
ｅ 情 硝 藏 避 鼍 强 度 为５　Ｃ? 平 栽 加 辑 － ? ０ 　
教科书 中常 常 以顺 流或逆 流为例做 多效　
蒸发 的工 艺计算 ，而实 际生产 中实测数据与　
设ｌ 　
１ ．符 号 ｌ 　
Ｄ—— 生燕＾ 量 （ 叠斤 ） 　
Ｓ－ － 精 硝 藏 总 量 （叠 斤 ） 　
典型计算有不小 距离　 为 了使 工艺计 算准确　
地 指 导 工 艺 、设 备设 计 和 生 产 管理 ， 推荐 一　
Ｓ ?Ｓ ，Ｓ ，Ｓ ｌ 　 ２ ? ｒ一 进各 教｛ 硝　 量 （ ｌ ｜ 莹斤 ） 　 Ｗ —— 盛 燕发球置 Ｃ 盛斤 ） 　 ＷＩ ，Ｗ ： ．Ｗ　 Ｗ ? ａ ， —— 各教 燕寰术 ｔ　 Ｃ叠斤 ） 　 Ｄ１ ． Ｉ ． ｉ ． ３ —— 各教 挣鼍水 量 （ 　 Ｗ 　Ｗ 　 Ｗ 　 盛斤 ） 　
Ｍ — — 离 心 母 椎 （莹 斤 ） 　 Ａ —— 增 橱 后 孟 ｛ 总 量 （公 斤 ） 字攘 　
个多效蒸发工 艺计算 的实饲。该方 法的特征　
是 根 据 拟 定 的工 艺 流程 ， 除 确 实 已 知 的参 数　 外 ， 均 设 为 未 知 数 ， 通过 各 工 序 物 料 热量 平　
衡 原理，列 出对应数 目的方程式 。通过解 联　 立方程式可 以比较 准确地算 出所需要 的工 艺　 数据，从而避免 了为简化工 艺计算假设许多　 工艺 条件 ，使 计算结果 与实 际差 距较大的弊　
端。 　
Ａ１ Ａ２ Ａ ３ Ａ? ．　 　 ． ． —— 各效增 稠后蓉 浮掖 量 （ 斤 ） 公 　
Ｂ－ － 离 心后 湿 硝 量 （叠 斤 ） 　
２ ．离心母液温 度等 于末效 沸点，其 余　 热量作为分 离过 程热损耗。 　 ３ ．蒸 发热损失前两 效分别撩各 教加热　 蒸汽热量 ２ 计算 ，后两 效分别按． 　 １％计。 　
查得数据 ： 　
该 方法简单明 了容易掌握 ，把工艺计算　 变成 了一个解联立方程的过程 。若有条件将　
一
组 联立方程输入计算机则 可以很快算出各　
种给定条 件下的结果 。这对优化工 艺设 计和　 指 导改进 生产是十分有 利的 。下面 以硫酸钠　 多 效蒸 发为例，列 出工艺计算 的主要过 程和　
结果。 　
１ ．无水硫酸钠 ２ ＇ ５ ￣ Ｃ热容量为３ ．５ 　 Ｏ ４ 卡／
克分子 ? ℃　
（１ ５ ） １＝ ０ 　
’ 　
２ ａＳ ． ．Ｎ 　 Ｏ 结晶热为１ ．千卡／ 斤　 １２ 公
＝，计算基准　 １ ．按 １ ０ 公 斤 １ ０ Ｎ８Ｓ 　０ ０ ０％ 　 Ｏ‘（以重 　 ２
量 ％计 ， 以 下 同 ）为计 算 基 准　
在 以上相 屙条件 下分别计算 了四效　 三　 效 及双 效蒸发的蒸发量 ，蒸　 赣和传热 面　
积等主要工 艺参 数，并作技术经 济对比。现　 仅列出四效具体计算 。 　 三 、 四 效 薰 发 工 艺计 算　
２ ．热量平 衡 以 ０ ℃为计算基准　 给定条件 ｔ 　
１ 产 量 ： Ｉ万 吨 ／ ． 罕　 ２ 滞礤 藏 中Ｎ‘ ￥ ａ ＝２　 ． 　 Ｏ　 　 ８ ３ 怼硝 古水 ｅ ． 　 ４ 离 心 母 注 古 Ｎ ｌ Ｓ ４ ＝３　 ． ｜ Ｏ　 ％ ５ ５ 增 稠 后 蠹 浮 藏 奇 Ｎ‘ Ｓ 　 ?７ 　 ： ｜ Ｏ? ０ （宴 蔼 ） 　 （实 蔼 ） 　 （麦 蔼 ） 　 （控 矗 ） 　
工 艺流程 图如 图 ｌ 　 （ 蒸发量 的计算　 一）
１ ０ 公斤产品 硫酸钠需 蒸发水分和清 硝　 ００
液需用量计算如 表 １。 　
６ －首城 加热燕　 压力 ：● 　／ ｍｚ ｋ ， 　 ￣ ｒ ．幕教 ＝欢藏 ＾压力 ： ２ Ｅ／ ｍ’ 　 ｔ，ｃ 　
（ 蠢压 ） 　 （ 蕾压 ） 　
（ 总有效温度整的诗舞　 二）
１ ．总 温 度 差 （见 表 ２ ） 　
． 　
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笫 ５期　
先
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工
业　
图 １ 四 效 蒸 发 器 Ｉ 艺 流 福 圈　 　
１， ２， ８－ ４—— 丹 别 为 ｌ～ ‘散 蒸 发 器 ５， ８， ７． ８ —— 分 剐 为 １～ Ｉ散 增 稠 器　
袁 １ 　
名　 称　
Ｌ 　
２ ．各效温度损失 （ 表 ３ ） 见 　
代　
’　
号　
替　
式　
计算 塘幂　 （替 斤 ） 　
３ ７ ．３ ５ Ｉ ４　
说嚼 ： 　
１） ｛ 审 升 高 备 敢 相 差　 太 ， 均 取 舟 ８‘ 　 溶 ｜ｉ 点 Ｃ。
清
硝
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Ｓ 　
ｘ￣／ ?Ｂ ａ ｏ ｏ ２　
‘ ） 擞蒸汽 管路 损失蔑 蔫量宣 用蒜 祖 度损失 每 散 取　 ２二
２‘ 　 Ｃ。
舟育 后置硝　
薰 盎 木 分　
Ｂ 　
Ｗ　
Ｉ￣ ／ ? ４ ｏ ｏｏ９　
Ｓ－ 　 Ｂ
１ ６ －　 ９ ３８
‘ 静压 强 射起 的沸点 开高计算 值此 椿藏 在加膏 宣的 ８） ｝ ｌ 　 韫升 （睁 过热 度 ） 大 （ 别是兰， 四散太 的褪 参 ）．实　 舞 特 际生产 中静藏 盈度布 可能选 蓟曲 ●压 强计 葬 曲棒 点， 所 以 　
裹 ２ 　
名　 荐　 矗对压力　 温　 度 　 茸蔓 度差　
授 聪过热 度目趋舳 墨度捐吏 计算■可 ， Ｉ 理墒 宴荫加 热主上　
下 花 板 ■ 誉 一麓 不 超 过 ４’ Ｃ． 蘸 一 度 抿 失 取 其 平 均 事 为　
２’ 　 Ｃ。
首散加 热燕＾　 ４ｋ ｆ￣ 　ｇ ／ ｍ　 柬散＝ 擞蒸汽　 ｏ ２ ｇ ， ｍ　 ．ｋ ｆｔ
ｌ２ ９ Ｃ ４ ．’ 　 ５ ．‘ 　 ９ Ｃ 　
３ ．总 有 效 温 度 差　
８ ． ’　 ３２Ｃ ＝厶ｔ 　 ２ Ｃ 一２ ’ ＝８ ． ‘ ６ Ｃ＝５ ２ Ｃ 　． ‘ 　
袁 ３ 　
项　 目 　 每 散 损 完　
ｌ 　
（ ） 效沸点估算　 三 各 各 效按 等温 度差 分配计算过程ｌ结果 如　 及 表 ４（ 包括 有关热力学羲据 ） 　 。
四散共揖先　
藩蒗 靠点 升高　
＝ 擞蒜 汽 管 蘑 捐 失 　 落｝ 热度损失　 瞳过 总 温 度 损 失　 Ｉ 　
８‘ 　 Ｃ
２’ 　 Ｃ ２‘ 　 Ｃ
Ｉ’ 　 ２Ｃ
８’ 　 Ｃ ８‘ 　 Ｃ ２’ ６ Ｃ　
（ ） 硝液、母液及增搿后悬浮 液 比热　 四 清 计 算　 可认 为溶 液的比热和所含溶质 的浓度呈　
加成关 系。 　
Ｃ＝Ｃ’（ １ 一Ｘ　
Ｃ一 蒋 藏 的 比 热　 Ｃ? 藩 捆 的 比 热　 一
＋Ｃｄ 　 ０ 　
‘ —　ｒ一 ” 　
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无
机
盐
土
业　
Ａ ＝Ａ－＋Ａ　 ４＋Ａ ， ＋Ａ ? ＝Ｂ＋Ｍ　
Ｏ ｆ ＝Ｏ ｊ Ｍ ＋ｎ ９ Ｂ　 ．Ａ ．５ ．‘
１ ９燕　 ９０
（９） 　 （１ 　 Ｏ）
表 ４ 　
由各效 热平衡列 出： 　
Ｄｓ ， ｘ Ｓ ｗＩ 等 　 ｗ　 ． ｒ 　８５ｌ Ｉ＋ ９ ￣ 　 ＝ － Ｄ ０ １
． 　
＋０ ４ ｔ Ａｆ ．５ ｌ 　
（１ 　 １）
。ＢＩ Ⅲ ５ ｗＩ 昔 ×１ ｛ ．ｗｆ ｇ ｉ 　 喝ｚ ｔ ＋ Ｉ２ 　 Ｉ ． ｗ
＋０ ４ ｔ Ａ｛ ? ５ｔ 　 （１ 　 ２）
９２ ８５｜ＷＩ＋ ×１ｗ ｗｒ ×０＝ 　 普 Ｉ２｛ 】 　 　 ｓ ．　
＋ｏ ４ ｔ Ａ　 ．５ ３ （１ 　 ３）
。 ９ ｔ ｔ ＋０ ７ ×５ ｓ ＋０ ７　 ． ＝ － 　 百 ８ ?９￣ Ｉ 　 ８ Ⅱ ｌ ? ２ 七Ｍ ｗ Ｉ Ｊ ５ ｌ ２　
×１ ?Ｗ ? ． ｔ Ａ? １２ ＋Ⅱ　 ? 　 Ｃ ｒ一瓣 质 的 出 热　 Ｘ。 溶 质 的 独 虞 （重 量 百 分 出 ） 一 　 Ｃ? 　 ｔ ｌ千 卡 ， 斤 ‘ 甚 Ｃ　 （１ 　 ４）
式 中： ，ｒ ， ¨ ｒ 为备教加热 蠢　 潜 热　 　 ｌ 　 ｜
Ｉ，Ｉ，ｈ，Ｉ为备教＝欢 蠢汽 热婚 。 １ Ｉ ? 　
以上 十四个 方程式职 立求解计 算结 果汇　
总 于表 ５。 　
表 ５ 　
生 产 奠 力　
Ｃ 　
笋 ＝Ｊ４ 十 吁Ｃ 一 ０１ｆ ， ‘ 　４ 　 　 ２
千卡／ 斤 ?Ｃ 甚 ’　
故 ： Ｃ清 ＝ （ １ —０ ２ ． ８）ｘ ｌ ＋Ｄ ２ ４ ×０ ２ 　 ０ ７ 　 　 ? １４ 　 ８ ｏ ?　 Ｂ
Ｎｉ Ｓ 计　 １万 吨， 　 ５万吨， 　 ２ ０‘ 年‘ 年’
１０ 盐 斤　 ００
Ｃ母 ＝ （ １ —０ ３ 　 ５）× ｌ ＋Ⅱ ２ ４ ｏ ? １ ４×Ｄ ３ ＝ ０ ？ ５ ? ５ 　 ２　 Ｊ
ｆ　 ， 替　 ? Ｃ 　 　
Ｃｔ ＝ （ １ —０ ｉ）× ｌ ＋０ ２ ４ ｘ ０ ７＝０ ４　 ． ? 】 ４ 　? ?　 ５
Ｄ　
疆　 ＾ 　 吨 时 　时 ／ 　 小
’　
千　／ 替　 ?Ｃ ‘　
１ ５１　 ． １
５ ５　
（ 蒸汽消 耗量 计算　 五） 已知量｝Ｓ Ｗ， Ｂ ， 　
未知量 ｔ 　Ｄ，Ｗ ｌ ，Ｗ ２ Ｗ ３ Ⅵ ， ， 　
， ， ， Ｓ２ Ｓ ， Ｓ ， Ａ １ Ａ ” Ａ ３ Ａ ? Ｍ　 ， ３ ‘
．
Ｗ ｉ 　 Ｗｔ 　 Ｗ Ｉ 　 ６ ６ Ｂ　 ３ ．１
１２ ０ ，０　 １ Ｄ１　 ? ９ ０９ １ ． １　 Ｅ ５ ｇ　 ４．３ ０８ ５ ． ７　
６０５ ?‘　 ６ ０３ ? ９　 ‘５ ６ ? ５　 ４ ３Ｔ ? ６　
Ｓ， ｌ 　
Ｗ － 　
Ｍ　
Ａ　
７ ０４　 ２ ．８
Ｉ Ｉ７ ． ６　
２． ｅ 　 Ｂ口
５ ８　 ?４
Ｉ ３５ ４? 　
共有 十四个未 知数，按工艺 流程 图列出　 十四个 物料 及热量平衡方程式 ， 由各效物料　
平 衡 列 出下 式 。 　
Ｓ ｉ＝Ｗ Ｊ ＋＾Ｊ 　 Ｓ ＝Ｗ ２＋Ａ　 　 ２ ２ 　 Ｓ３ 　ｔＷ ， 　 ＋Ａ３ 　 Ｓ－ ＝Ｗ 　＋Ａ　一Ｍ　 ４ （１ ） 　 （２ ） 　 （８ ） 　 （毒） 　
Ａｊ 　 Ａｌ 　
５５７　 ０ ．６
０ Ｂ６ ． Ｏ　 ． ０日９ ． ７　
‘ ０　 ．　 ３ ３‘　 ?０
Ａ｜ 　
Ａ－ 　
０６ ７ ?０ 　
Ｏ． ７ 钉 　
３ ０　 ?４
３? ８ Ｂ　
Ｓ１ 　
Ｓ２ 　
ｌ ５ ．　 ２ ７４
２． Ｉ　 ０２
１６８ ．９　
１? Ｂ 　 ０　 ０
８? 　 ４
Ｓ３ 　 　 Ｓ? 　
ｇ５２ ４ ．　 ８Ｉｅ　 ０ ?２
ｌ５９ ? １　 Ｄ ４ｌ ? ８　
７５　 ．　 Ｄ ２４　 ．２
由各效硫酸钠平衡列 出： 　
０ 。 Ｓ　 ０ ７ １ ．８ ｌ 　 Ａ 　 Ｊ Ｏ ２Ｓ ． ８ ｌ；０ ７ 　 　 Ａｌ Ｊ ０ ｚ￥ ． Ｂ ３＝Ｏ １ ３ 　 Ａ　 ｏ 　 ０ ２ ５． ． Ｍ ＝０ ７ ４ ． ８ ＋０ 轴 　Ａ 　 ｏ （５ ） 　 （ｅ ） 　 （ ） 　 　 （８ ） 　
吨。 　
往：雌 年按Ｓ０ 生产 日计葬 。 ｌ万吨， ０暑 年基 模每 小　
时生产 奠力 为 １６ ． 吨。 ５万嚏， 檀曩●毒 时生 产ｔ 出 为 日 年 　
， 　
由分 离工 序 物 料 平 衡 可 列 出； 　
（ ） 热 面 积 计 算　 六 传
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第 ５期　
无
机
盐
工
业　
３　 １
为 制 造 方 便 ， 各 效传 热 面 积 取 等 值 ， 由　 传 热 方 程式 Ｑ ＝ＫＦＡｔ 出 ； 得 　
Ａｔ △ｔ ｌ： ２：Ａｔ ３：△　 ＝ 　
．　
’ 　
四 ， 多 效 蒸 发 技 术 经 济 比较　
按照 四效蒸发工艺计算 方法 ，在尽可能　 相 同工艺条 件下对三效 、双 效蒸发工 艺进行　 同样 的计 算，并与四效进行 对 比 （ 见表７）。 　 计算基 准为单 位时间 内无水硫 酸钠 的产 量。 　
表 ７ 多 效 蒸 发技 术 经 济 对 比　 　
Ｑ１． Ｑ　 ． Ｑ　 Ｑ　 ３．
’ 　 。 　 ’ 　
按 每 小 时 生 产 一 吨ＮａＳ 　 Ｏ．计 算 各 效 Ｑ 　 值 ， 由 经 验 数