日处理10000吨冷海水吸收塔的设计【文献综述】

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1、毕业设计文献综述化学工程与工艺日处理10000吨冷海水吸收塔的设计[前言]21世纪,水资源问题已经成为困扰世界各国社会发展和经济的一个最主要的制约因素。目前世界大约有80多个国家和地区严重缺水,占了地球陆地面积的60%,20亿人得不到安全的用水,有15亿人缺少饮用水。虽然地球上70.8%的面积被水覆盖,但其中97.5%的水是海水,不能被直接利用,而在其的2.5%淡水中,可被利用的淡水资源仅仅占地球总水量的0.26%。到现在为止常用的缺水解决方案有地下取水、远程调水、建造水库等,但是长期使用这些方法造成了水资源枯竭、地面下沉、破坏生态、浪费土地等许多弊端,

2、而且都属于淡水存量的调整,不能从根本上解决淡水危机。还有雨水的收集与利用、废水的回用和加强水资源的立法管理等措施也可以缓解部分地区的淡水短缺问题。然而,海水淡化作为一种开辟新水源的相对比较成熟的技术,已经成为世界上公认的解决缺水的问题的最佳方案[1]。[正文]热法海水淡化方法分析用填料塔作为换热器处理冷海水是热法海水淡化的一种应用。热法海水淡化技术非常多,最常见的蒸馏方法有多效蒸馏、多级闪蒸和蒸汽压缩等一系列技术[2]。1.1多级闪蒸(MSF)多级闪蒸是一个利用闪蒸原理对海水进行淡化的工艺过程，于20世纪60年代初成熟，是现在最常用的海水淡化技术的一种，

3、多级闪蒸海水淡化技术的原理是将原来的海水加热到一定温度后引入到闪蒸室中,由于闪蒸室中的压力比进入的海水的饱和蒸汽压低，所以热海水进入到闪蒸室后马上就有部分汽化,变成淡水,而海水本身的温度也随着汽化而下降,汽化部分就是我们所需要的淡水了[3]。多级闪蒸就是根据这个原理,设计了多个闪蒸室,每个闪蒸室的压力都比前一个低,这样海水依次通过这几个闪蒸室,在每个闪蒸室中都有部分海水气化形成淡水,这样就可以使汽化的淡水增加[4]。1.2多效闪蒸多效闪蒸的原理是：在第一效反应中，海水由蒸发器上面的喷嘴在管束的外表面喷淋而出。盐水从一排管子向更低一排的管子落下，在每一根管

4、子上都形成降膜。加热的蒸汽通过管内的时候，温度稍微高一点的蒸汽在管内凝结，而盐水就在管外蒸发形成二次蒸汽[5]。前一个蒸发器蒸发的蒸汽作为下一个蒸发器的热源，并凝结成淡水，以此类推，蒸发和凝结过程重复进行。在多效闪蒸过程中，蒸发器按照系列式进行布置，以确保热水蒸发侧的压力可以成功地维持在一个较低的值。在一个蒸发器中凝结蒸汽成倍的增加，是多效蒸发过程的标志[6]。1.3多级闪蒸（MSF）和多效闪蒸（MED）的比较多级闪蒸技术已经非常成熟，单台规模较大，使用寿命较长，出水品质较好，换热效率较高；但是投资规模较大，比较适合严重缺水的地区应用，和电厂联合成水电联

5、产会更具有竞争优势。多效闪蒸的运行较稳定可靠，维护费用也较低廉，耗电量较小，淡化水水质较高，适用于电厂水电联产；但是单台规模较小，投资较大[7]。目前热法海水淡化制取的淡水成本还较高，其中能源和设备的成本是最关键的。目前淡化能力投资成本（以单位水量计）一般低于7000元/吨。运行成本方面，蒸馏法主要有蒸汽费用、电力费用等。由于成本过高，所以需要采取组合技术降低成本。用热法进行海水淡化关键是热量的利用率，所以设计一个好的换热器是解决海水淡化问题一条出路。1.4填料塔直接换热常见的换热器有直接接触式、蓄热式、间壁式三种。蓄热式和间壁式是间接换热,直接接触与间

6、接接触相比,具有腐蚀较小、没有结垢、换热效率较高、传热温差较小等优点,它已经在海水淡化、地热利用、空调等方面得到了广泛的应用,目前随着直接接触式换热在蓄冷方面应用研究的深入,这种较新型的换热方式必定会在蓄冷方面得到广泛的应用,目前直接接触换热最大的两个障碍就是两种工质的分离和润滑油的分离[8]。直接接触式换热器是一种两种流体通过直接混合实现热量交换的换热器。在工艺上，在允许气液两种流体互相混合的情况下，这是一种比较方便和有效的方法，而且它的结构比较简单。所以选择直接接触式换热比较适合。本实验就是利用空气和冷海水直接混合进行换热。填料塔是直接接触换热的一种

7、常见的应用。填料塔最早出现在十九世纪中期，1881年被应用于精馏操作。填料塔的塔体横截面形状有圆形，矩形和多边形等等，但是绝大部分都是圆形的。塔体的材料种类也很多，有碳钢，聚氯乙烯，不锈钢，玻璃钢等等。塔内堆积着填料。填料的种类也很多，用来制造填料的材料有碳钢、陶瓷、不锈钢、聚丙烯等。由于填料和塔体的取材面很广，所以很容易解决物料腐蚀的问题。填料在填料塔操作中起着非常重要的作用。液体润湿的填料表面使气液接触面积大大增加，填料层的多孔性不仅仅促使气流均匀的分布，而且促进了气相的湍动程度。直接接触式换热是一个两种介质直接接触进行换热的过程,两种介质可以是相同

8、的,也可以是不同的[9]。利用水和空气进行热质交换来实现蒸发冷却技术和冷却干燥技