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1、六效逆流管式降膜蒸发工艺分析 宋治林( 沈阳铝镁设计研究院有限公司，辽宁 沈阳 110001)摘 要: 以工程实际数据为条件并借助 EXCEL，计算了九个六效管式降膜蒸发流程的物料和热量平衡，对比分析出直接预热器和两段出料等因素对流程的影响，同时也校核了三水铝石拜耳法蒸发与一水硬铝石选矿拜耳法蒸发工艺指 标，取得了较好的结果。关键词: 逆流; 管式降膜蒸发; 直接预热器; 两段出料中图分类号: TQ028 6 + 1 文献标识码: B 文章编号: 1002-1752( 2011) S2-122-05Contrastive analysis of six effect countercurren
2、t pipe falling film evaporationSONG Zhi lin( Shenyang Aluminium and Magnesium Engineering and Research Institute Co，Ltd，Shenyang 110001，China)Abstract: This text according to engineering practice data，calculated nine materials and heat balbances of six effect countercurrent pipe falling film evap ra
3、tion by EXCEL，analyzed some factors like direct pre heater and two section discharge influence on process flow，and then checked the process target gibbsite Bayer process evaporation and disasporic Bayer process evaporation ，obtaining better resultsKey words: countercurrent; pipe falling film evapora
4、tion; direct pre heater; two section discharge随着我国氧化铝工业不断发展，管式降膜蒸发器越来越多的应用在氧化铝生产中，其都采用六效 逆流蒸发，取代了老式的四效外加热自然循环蒸发。 六效逆流管式降膜蒸发有汽耗低、传热系数大、回水 比大等特点。目前设计采用的六效逆流管式降膜蒸发流程在 一些细节上存在差异，主要表现在流程中是否带直 接预热器，是否分两段出料等。为了让人们了解这 些因素对该流程影响的大小，同时核算一下三水铝石拜耳法蒸发与一水硬铝石选矿拜耳法蒸发指标的差异，本人以工程实际数据为条件并借助 EXCEL 计算了这些流程的物料和热量平衡，其结果供大
5、家参考1工艺流程选择为了简化计算，本次讨论的所有流程都按三级自蒸发考虑。新蒸汽冷凝水和二次蒸汽冷凝水分开逐级闪蒸。流程 a。工艺流程图 1。图 1流程 a本流程的特点: 一段出料，一到五效蒸发器带直流程 e。工艺流程见图 5。图 2流程 b图 3流程 c图 4流程 d图 5流程 e本流程的特点: 两段出料，蒸发器全不带直接预热器，三级自蒸发器二次汽不进入溶液。流程 f。工艺流程见图 6。图 6流程 f本流程的特点: 两段出料，仅一效蒸发器有直接预热器，三级自蒸发器二次汽不进入溶液。本次计算选择以上六个工艺流程，再组合不同的 工艺条件来计算各种因素对六效逆流管式降膜蒸发 的影响。表 1工艺条件原
6、液温度新蒸汽温度 新蒸汽压力( 绝压) 末效二次汽温度 末效二次汽压力( 绝压) 平均传热系数 三级自蒸发出料浓度 器组蒸水量 MPa MPakJ / ( m2h )g / Lt / h851581 6500 013 54002502202工艺计算条件各流程工艺计算条件见表 1。由于三水铝石与一水硬铝石对拜耳法工艺条件表 2蒸发原液浓度影响很大，从而蒸发原液浓度差别也很大。表 2 中蒸发原液浓度为我院参与设计的两个拜耳法氧化铝项 目工程实际采用的数据。Al2O3，g / LNa2OK，g / LNa2OC，g / L其它数据 1数据 278 5799 00126 80179 199 8617
7、710 600 78表 3 计算结果项目原液量两段混合浓度汽耗总传热面积平均蒸发强度序号Na2Ok，g / Lm2kg / ( m2h)单位kg / ht 汽 / t 水1234567流程 a + 数据 1流程 b + 数据 1 流程 c + 数据 1 流程 d + 数据 1 流程 e + 数据 1 流程 f + 数据 1 流程 a + 数据 2 流程 c + 数据 2941699 981211004 571208124 95518006 10231 43231 570 3000 3060 3160 3060 2540 2580 22714519145981482117823146511471
8、71387311 0412 5418 3715 1312 4413 5014 2380 2361399217 889流程 a + 数据 11175060 502320 336149439 30注: 序号 9 为校核当出料浓度为两段混合浓度时，采用序号 1 流程的计算结果。不合理。( 2) 采用两段出料，汽耗将减少，平均蒸发强 将增加，总传热面积略有增加。六效都不带预热4结果分析通过对六效逆流管式降膜蒸发的物料和热平衡计算结果分 析，各因素变化而引起汽耗、总 传 热 面积、平均蒸发强度的变化见表 4。时，两段出料与一段出料 比 较，汽 耗 减 少 15. 33%总 传 热 面 积 增 加 0.
9、91% ，平 均 蒸 发 强 度 增 12. 68% 。( 3) 三水铝石拜耳法氧化铝蒸发较一水硬铝 拜 耳法蒸发指标 好，一 段 出 料 时，其 汽 耗 减24. 33% ，总传热面积减少 4. 45% ，平均蒸发强度 加 28. 89% 。通过对以上九个六效逆流管式降膜蒸发流程 物料和热平衡对比分析可以看出，最节能的流程 蒸发器都不带直接预热器，并采用两段出料的工 流程，其节能效果明显。同时增加一级自蒸发器采用四级自蒸发，其汽耗还会降低。表 4 比较结果表( 表示增加)汽耗变化百分数，%总传热面积变化百分数，%平均蒸发强度变化百分数，%比较结果1 与 2 比较1 与 3 比较1 与 5 比
10、较1 与 7 比较1 与 9 比较2 与 3 比较3 与 4 比较3 与 8 比较5 与 6 比较7 与 8 比较 2 00 5 3315 3324 33 16 00 3 273 1625 32 1 57 3 96 0 54 2 08 0 914 45 14 57 1 53 20 265 59 0 45 0 86 13 59 66 39 12 68 28 8925 91 46 4917 642 67 8 52 25 655节能分析节能分析主要比较的是一水硬铝石拜耳法蒸两段出料六效都不带直接预热器和一段出料六效带直接预热器的汽耗比较，由于水、电的变化不大从上表可以看出直接预热器、两段出料等因素对
11、六效管式降膜蒸发流程还是有一定的影响，主要 表现为:( 1) 采用直接预热器，汽耗、总传热面积和平均蒸发强度将增加。六效都带预热器与六效全不带预 热器比较，汽耗将增加 5 33% ，总传热面积增加 208% ，平 均 蒸 发 强 度 增 加 66 39% 。 在 有 关 文献1 2中也提出了流程中采用直接预热器热量利用可忽略其影响，其汽耗分别为 0. 254 t 汽 / t 水0. 316t 汽 / t 水。则每年节约新蒸汽量为:220 ( 0. 136 0. 254 ) 8760 0. 93111122. 4( 吨)式中: 220器组的蒸水能力，t / h8760为年运转时间，h0. 93为
12、器组的运转率从计算可以看出，其节能效果比较明显，每年将 节约 111122. 4 吨新蒸汽，折标准煤 10443. 9 吨。在工程设计或改造时，选择合适的工艺流程很 重要，如果流程选择合理，节能效果也比较明显，也 符合现行国家的节能减排的政策。发较一水硬铝石拜耳法蒸发指标好。因此在以后工程设计或老厂改造中，六效逆流管式降膜蒸发优选方案建议为采用两段出料，蒸发器都不带直接预热器，四级自蒸发工艺流程。参考文献:1阮奇，黄诗煌，叶长 燊 复 杂 逆 流 多 效蒸发系统常规设计 的 模 与算法J 化工学报，2001，52( 7) 2彭小奇，宋国辉，宋彦 坡，张 建 智，刘 振 国 氧化铝生产蒸 发 工 的火用分析J 中南大学学报( 自然科学版) ，2011，42( 3) ( 责任编辑 张文军结 语通过对六效逆流管式降膜蒸发流程物料和热平 衡的计算，对比分析出直接预热器和两段出料因素 对蒸发工艺指标影响很大，同时三水铝石拜耳法蒸6