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1、氧化铝蒸发系统的模拟优化第32卷第2期文章编导:10064148f2001)024)01103氧化铝蒸发系统的模拟优化郭海燕(辽阳石油化工高等专科学校辽阳111003)摘要以某氧化铝厂蒸发系统的实际操作数据为依据,建立数学模型,进行计算机模拟,提出两项改造方案.进行了比较,评价.关键词蒸发系统,模拟,节能,改造I丽菁蒸发是重要的化工单元操作之一.在工业蒸发操作中,往往要蒸发大量的水分,消耗大量的水蒸汽,因此提高加热蒸汽的利用率,是节能的关键问题.在氧化铝生产中.需要耗费大量热能,蒸发除去溶液中的水.例如,拜耳法氧化铝厂,1吨氧化铝的平均热
2、能为15.5～15.9x1焦耳,其费用相当于氧化铝成本的13%～14%.用烧结法处理霞石的氧化铝厂,热耗约为8.36~109焦耳/吨,其费用相当于成本的7～10%,因此降低氧化铝生产的热耗是降低氧化铝生产成本的主要途径.2模拟计算2.1氧化铝蒸发系统操作参数及物性数据进人蒸发系统原料液体积流量为90.1m/h,质量流量为112.625吨/h,进料温度为60℃,其它操作参数如下:以NaOH溶液浓度为基准(质量百分率)原料液进料浓度Bo=01393原料液出料浓度BJ=0.2508原料液体积流量V=90.1mVh原料液质量流量Go=ll2.62
3、5吨/h原料液的温度t~=609C新蒸汽的温度s1155.1℃新蒸汽的压力=5.934kgf/cm℃末效的二次蒸汽温度ST㈥=64.99C末效的二次蒸汽压力P=0.254kgf/em2新蒸汽的汽化潜热Rc=2102.8kJ/kg2.2数学模型的建立收稿日期:2oo1--o5~17作者筒彳r:韩海燕,(1968一).女.黑龙江人.jI石油化工高等々科{杖化工系.实验师,从事实验教学和科研工作.(1)总蒸发水量W(t)=Go(I～lk/B∞)(2)各效蒸发水量为了假设各效的蒸发水量,可以根据错流流程特点.假设各效蒸水量相同Wf.):W./N0
4、=1,N)(3)各效浓度对各效作溶质的物料衡算,得各效完成液的浓度BI.FB/(E—¨'～w【卜I}～w1)(4)各效溶液拂点及有效温度差④各效蒸发有效传热总温差由下式计算∑△L:{-T3)～∑△其中∑△为各效总的温度差损失∑△=∑△+∑△∑△各效总的温度损失△l{{～0.0464B6j+0.4398Bli))×(32+1.8STm+(23.422Bm～110.685BI.f))②各效传热温差'Kr～各效的传热系数③液室温度及加热蒸汽温度l1.I-At(I1l=tO～At(¨(5)热利用系数和自蒸发系数热利用系数"rli=0.98～07(
5、Bi-8~)自蒸发系数B(～ti)^(6)各效蒸发水量对各效进行热量衡算.得出如下关系式:l2浙江化工2001年N=3(效)w㈦=(Dj+G.一cp,)】w:.={DG—C-cwB2J.w..【D『+(G广cn.B1】lII]+1w2=D,wl【'+wf21w(,IwI求解以上线性方程组即可求得各效的蒸发水量.(7)各效传热速率和有效温度差Qc=DfRLtw¨】.本多效蒸发装置各效面积Am:l100m2.故根据传热速率方程式求各效的传热温差.At…=DI.R_/A…At【.--wl,R㈣/K…AfL)(8)加热蒸汽的汽化潜热和蒸发系数计算
6、(￡球出各效加热蒸汽温度ST(i:1,N)根据ro~=2521.096-2.6656326ST(i)②蒸发系数,..:—(l,N),):——J,)(9)初值的复核和初步计算结果的校正在求得各效蒸发水量和有效温度荼后,就需要从末效出发,对末效前各效沸点的初值复核,若复核所得的各效沸点和原定的初值相差较多,则需重新计算.此时可以用复核所得的数据作为新的初值,来求各效的自蒸发系数.然后求加热蒸汽消耗量合各效蒸发水量,以及有效温度差,并重新复核沸点.(1o)传热系数K的确定传热系数K以原Ⅲ一I一Ⅱ流程工艺计算中的各效传热系数为计算依据,则K【:1
7、.518kw/m2qC,K=0.695kw/m2~C,KⅢ.350kw/moc预热器的传热系数由公式IdmbKdOhodhh0023.k/dRPho=10000(11)各效加热蒸汽的计算w/GCpoCpw._BDr,F～———一——2.3计算框图2.4模拟计算结果及优化方案2.4.1模拟计算结果分析蒸发器的加热热源除第1效使用新蒸汽之外其它各效均为前一效的二次蒸汽.目W㈩B¨TST.1数\吨/h吨/h质量%℃℃Ⅲ16510116337664I229302215145130Ⅱ105877251121l0蒸发水兽量W.=5008(吨/h)
8、加热蒸汽总量=3705(吨/h)第32卷第2期浙江化工在Ⅲ一I一Ⅱ生产流程中.蒸汽5OO7吨/h,每吨水蒸汽耗量074吨/h,从计算中可以发现I效二次蒸汽有浪费现象.I效产生的22.98吨/h
