1. 필요성
증발 공정 동안, 전해질 예열 온도는 주요 공정 작동 조건 중 하나이며, 이는 특히 중요하다. 계산을 통해 전해질 온도가 10 ℃ 증가 할 때마다 가열 증기 소비량은 170kg / t를 절약 할 수있어 총 소비량의 약 5 %를 차지합니다. 일반적인 공정에서, 전해질이 증발 될 때, 온도는 단지 약 75 ℃이다. 3- 효과 4- 본체 2- 단계 병류 증발 작동이 사용된다. Ⅰ 효과 용액의 비점은 145 ℃, 즉 전해질을 비점으로 가열해야한다. 온도가 70 ° C에 도달합니다. 원 증기로 완전히 가열 된 경우 전해질 예열에만 사용되는 증기 소비량은 1190kg / t · 알칼리입니다. 예열 온도가 공급 물 I 효과의 비점에 근접하면, 증발 장치의 안정적인 작동 및 가열 증기의 양을 감소시키는 데 큰 이점이있을 것이다. 일반적으로, 전해질은 증발 된 응축수의 현열을 사용하여 예열된다. 불완전한 예열 공정 및 장비로 인해 예열 후 전해질의 온도는 종종 증발기의 공급 액체의 비점보다 훨씬 낮으며, 이는 증발기에서 예열을 계속하고 가열 증기의 일부를 소비합니다. 데이터 보고서에 따르면, 예열 후 대부분의 염소-알칼리 식물 전해질의 온도는 공급 효율의 비점보다 45 ~ 50 ° C 낮아 증기 소비량이 0.7 ~ 0.9t / t · 100 % NaOH 증가합니다. 총 증기 증기 소비 25 % ~ 30 %이므로 증기를 절약하기 위해 전해질 예열 온도를 높이기위한 조치를 취해야합니다.
２ 일반 전해액 예열기 소개
2.1 튜브 열교환 기
관형 전해질 예열기는 일반적으로 전해질 파이프에서 응축수 파이프 사이의 역류 모드에서 수평으로 배치되어 두 유체의 유량을 증가시키기 위해 튜브 측에 통로 스페이서가 있으며 쉘 쪽 튜브 패스 수는 일반적으로 4 ~ 6 패스이며 패스 스페이서는 쉘 패스에서 30 ~ 50 cm 간격으로 설정됩니다. 응축수를 이용한 전해액 예열기의 열전달 계수는 600 ~ 1000kJ / m2 · h · ℃ 정도로 높지 않다. 관 열교환 기의 이점 : 간단한 구조, 쉬운 정비 및 저가; 낮은 열전달 계수, 큰 부피 및 더 많은 금속 재료와 같은 단점도 두드러진다.
2.2 나선형 판형 열교환 기
나선형 판 예열기는 2 개의 평행 한 얇은 강판으로 만들어집니다. 두 개의 나선형 채널이 서로 분리되어 있습니다. 예열기 중앙에는 중앙 파티션이 있습니다. 측면에는 노즐이 제공되며, 이들 2 개의 노즐로 유입되는 유체는 나선형 라인을 따라 2 개의 상이한 채널을 통해 냉각기의 최 외층의 좌측 및 우측의 노즐로 도입 될 수있다. 나선형 판 예열기로 전해질을 예열 할 때, 전해질 및 응축 물은 각 채널의 양 측면의 공통 벽면을 통해 열을 전달합니다. 나선형 플레이트 예열기에서 전해질과 응축수의 유속은 튜브 예열기보다 훨씬 높으며 열전달 계수는 2400 ~ 3500kJ / m2 · h · ℃에 도달 할 수 있습니다. 나선형 판 예열기의 장점 : 높은 열전달 계수, 작은 설치 공간 및 우수한 성능; 전해 알칼리 용액의 부식에 의해 나선 판 예열기가 알칼리 취화되기 쉬워 져 누설 유지가 어렵다는 단점이있다.
3 나선형 전해질 예열기 사용
3.1 증발 과정 소개
특정 플랜트에서 가성 소다의 생산 규모는 연간 100,000 t / a이고, 제품 설계 사양은 30 % 액체 가성 소다이며, 3 가지 효과가있는 4-body 2 단계 다운 스트림 흐름 공정이 채택됩니다. 전기 분해로부터의 희석 된 알칼리는 효과 증발기로 2 단계로 예열된다. 전해질이 효과 증발기에서 물의 일부를 증발시킨 후, 효과 증발기로 들어가서 계속 증발하고 약간의 염을 침전시킨 다음 효과 증발기로 들어간다. 알칼리 농도가 19 %로 증가하면, 대부분의 염이 결정화되고 침전된다. and 물과 침전 된 NaCl 결정을 함께 혼합하고 염과 알칼리 분리를 위해 하이드로 사이클론으로 펌핑합니다. 오버 플로우 파이프의 투명한 액체가 중간 알칼리 탱크로 들어가고 염 슬러리의 바닥 스트림 고수준 탱크로 유입 된 후, 염과 알칼리는 원심 분리기에 의해 추가로 분리된다. 분리 된 알칼리 액체는 중간 알칼리 탱크로 펌핑된다. 중간 알칼리 탱크 내의 알칼리 액체는 농축을 강제로 순환 증발기로 들어가 증발을 계속한다. 알칼리 농도 NaOH가 30 %에 도달하면 펌프가 사용됩니다. 정화 된 후, 맑은 액체는 냉각기를 통해 펌핑되고 냉수로 연속적으로 냉각된다. 온도가 (40 ± 5) ° C로 떨어지면 정화 탱크로 들어갑니다. 투명한 액체는 농축 된 알칼리 저장 탱크로 보내지고 판매를 위해 적격의 알칼리로서 제조된다.
Ⅰ 효과 증발기는 약 14MPa의 증기에 의해 가열되고, Ⅰ 효과 증발기의 2 차 증기는 Ⅱ 효과 증발기 및 농축 효과 증발기의 열원으로 사용되고, Ⅱ 효과 증발기의 2 차 증기는 열원, Ⅲ 효과, 집중 효과는 진공 증발이다. 수년에 걸쳐 생산 된 결과 I 효과 용액의 비점은 145 ° C, 효과 II는 125 ° C, 효과 III는 75 ° C, 농도 효과는 85 ° C 인 것으로 나타났습니다.
3.2 전해질 예열기 공정 제어 및 장비
(1) 산업 통제 상황
전해질 예열은 2 단계 예열을 채택하고, 첫 번째 단계는 II 효과 응축 물을 사용하고, 두 번째 단계는 I 효과 응축 물을 사용합니다. 예열 후 응축수는 온수 탱크로 흘러 소금물 슬러지를 세척하기 위해 소금물 공정으로 보내집니다.
(2) 장비 운영
현재 F=45m2, 그룹 A 및 B에 각각 2 세트 인 탄소강 스파이럴 예열기 4 세트가 있습니다. 탄소강 장비에 대한 알칼리의 "알칼리 취성"효과로 인해이 장비 작동 중에 용접 영역의 부식 및 균열이 발생하기 쉽습니다. 탄소강 나선 판 전해액 예열기의 수명은 기본적으로 약 1 년이며 최단 시간은 8 개월 만에 최소 1 년에 한 번 장비를 업데이트해야합니다. 특별한 유지 보수 장비가 없으면 오래된 나선형 플레이트 예열기를 수리 할 수 없으므로 폐기해야하며 손실이 큽니다.
3.3 전해질 예열의 저온 분석
전해질 예열 온도의 산업 제어 지수는 115 ℃이다. 2 단계 예열 후 실제 온도는 100 ℃에 불과하며 I의 비등점에서 45 ℃ 떨어져 있습니다. 예열 온도가 낮은 이유는 ① 예열기의 면적이 충분하지 않기 때문입니다. 설계 규모는 100,000 t / a (100 % NaOH)이며, 실제 작업 시간은 탱크 세척 및 유지 보수 시간을 공제 한 후 연간 약 300 일입니다. 증발 과정은 가성 소다 14.3t / h를 생성해야하며 전해질 118m3 / h, 재료에 따라 1. 열 균형 계산, Ⅰ 효과, Ⅱ 효과 및 집중 효과 응축 물을 사용하여 전해질을 75 ℃에서 115 ℃로 예열하는 2 단계의 예열을 통해 예열하려면 나선형 예열기의 면적에 360m2가 필요합니다. 첫 번째 수준은 240m2이고 두 번째 수준은 120m2입니다 (나선 판 예열기의 열 전달 계수는 3344kJ / m2 · h · ℃입니다). ② 응축액이 충분하지 않습니다. 우리 공장의 증발 과정에서 효과 Ⅰ의 2 차 증기는 가열 효과 Ⅱ와 집중 효과에 사용됩니다. 효과 Ⅱ 및 농축 효과의 응축수의 온도는 약 140 ℃이다. 둘 다 전해질을 예열하는 데 사용할 수 있습니다. Ⅱ 효과 응축수는 1 단계 예열기에서 사용되며 집중 효과 응축수는 온수 탱크로 직접 배출되어 1 단계 예열기의 온수가 부족합니다. 요약하면, 예열 후 전해질 온도를 115 ° C로 높이려면 예열기를 수정하고 공정 제어를 강화해야합니다.
4 개선 대책
4.1 예열기 선택 및 계산
4.1.1 선택
스파이럴 플레이트 예열기를 계속 사용하는 경우 총 면적은 300m2에 도달해야합니다. 현장의 좁은 증발 공정을 위해 사용해서는 안되며 다른 유형을 선택해야합니다.
관련 정보에 따르면, 새로운 판형 열교환 기는 열 에너지의 이용률이 높고, 열전달 계수는 나선형 판형 열교환 기의 3 내지 5 배이다. 판형 열교환 기의 선택은 다음과 같은 장점이 있습니다. ① 열 전달 면적, 소형 장비, 소형 설치 면적을 절약하고 동일한 열 부하를 기준으로 열교환 기보다 질량이 작으므로 기본 투자가 줄어 듭니다. ② 분해가 쉽고 유지 보수가 편리하다. 판형 열교환 기의 판은 현장에서 조립 될 수 있고, 판의 수는 임의로 증가 또는 감소 될 수 있으며, 열교환 기의 손상된 부분은 언제든지 제거 될 수 있으며 유지 보수 시간이 짧다. ③ 열효율이 높다. 완전히 난류 인 역류 열 전달을 채택하여 열 회수율은 94-98 %까지 높을 수 있습니다. 가장자리 만 대기에 노출되며 열 손실은 무시할 수 있습니다.
4.1.2 면적 계산
① 출력 100,000 t / a (100 % NaOH)
② 연간 생산 시간은 300 일 (7200h)
③ 원료 전해질 ρ=1.193g / L, NaOH 10.47 % 함유
④ 알칼리 손실 증발 과정 자체는 2 % 손실됩니다. 농축 된 증발 손실에 기초하여, 1t100 % NaOH의 생성은 20kg을 잃고, 회수 된 염수는 14kg의 알칼리를 제거하고, 총 알칼리는 34kg을 잃고;
⑤ 생산 1t100 % NaOH는 전해질 (1000 + 34) / 10147 % = 9877kg;
⑥ 알칼리 생산 1034 × 106/6200=14.3t / h;
⑦ 판형 열교환 기 K는 1000kJ / m2 · h · ℃ (재료 : 모든 티타늄) 전해질 C는 3185kJ / kg · ℃
⑧ 예열 과정을 이용한 계산
원래 프로세스와 동일합니다. 첫 번째 단계는 Ⅱ 효과와 농축 효과 응축수를 사용하고 두 번째 단계는 Ⅰ 효과 응축수를 사용합니다. 열 균형 계산에 따르면, Ⅰ 효과 응축 물의 양은 4,000 kg / t이고, Ⅱ 효과 및 농축 효과 응축 물의 총량은 2,800 kg / t이며;
⑨ 2 단계 예열기 계산
흡열 전해질 14.3 × 9877 × 3.85 × (115-t1) kJ / h
응축수 방열 4000 × 14.3 × (65541-46016)=11107079kJ / h
t1=94.5℃
Δ T = 2312K
F2 = Q/K · Δ T = 48m2
first 1 단계 예열기 계산
응축수 140 ℃ t2
Q 풋=2800 × 14.3 × 4.18 × (140-t2)
전해질은 열을 흡수한다 14.3 × 9877 × 3.85 × (94.5-75) t2=76.6 ° C
Δ T=13.1K 구합니다
F1 = Q/K · Δ T = 80m 2
4.2.2 예열기 재료 선택
예열기는 알칼리성 액체와 응축수를 통해 별도로 흐르며, 이는 특정 부식성을 가지고 있습니다. 재료 선택에는 부식 방지가 필요합니다. 식물의 특정 조건에 따라 티타늄으로 만들어진 판형 열교환 기가 선택됩니다.
4.3 개선 조치 및 효과
(1) 개선 대책
공장의 원래 하나의 유휴 F=240m2 티타늄 판형 열교환 기는 일부 액세서리를 가공 및 구매하여 4 개의 F=40m2 판형 열교환기로 변환되었으며, 원래 2 단 및 1 단 나선형 예열기를 각각 교체했습니다. , 단계 당 2 개 단위 (증발은 두 그룹 A와 B로 나뉩니다). 공정이 개선되고, 최초의 직선 농축 증기 응축 물이 1 차 예열기에 연결되어 1 차 예열 물의 양이 증가합니다.
(2) 효과
개선 후의 작동은 전해질 예열 온도가 개선 전보다 12 ° C 높은 112 ° C로 상승하고 증기 절약 효과가 명백하다는 것을 보여준다.