《3萬噸年固體氯化鋇項(xiàng)目的蒸發(fā)工段的工藝設(shè)計(jì)》8800字（論文）

萬噸年固體氯化鋇項(xiàng)目的蒸發(fā)工段的工藝設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u4308引言 29791第一章概述 3238861.1蒸發(fā)簡介 339981.2蒸發(fā)操作的分類 3312051.3蒸發(fā)操作的特點(diǎn) 4246711.4蒸發(fā)設(shè)備 4562第二章蒸發(fā)方案設(shè)計(jì) 534302.1蒸發(fā)生產(chǎn)流程簡述 521652.2蒸發(fā)操作條件的確定 5136192.2.1加熱蒸汽壓強(qiáng)的確定 5146952.2.2冷凝器操作壓強(qiáng)的確定 684342.3多效蒸發(fā)效數(shù)的確定 650082.4蒸發(fā)器的類型及其選擇 6283922.5多效蒸發(fā)流程的選擇 6303262.6進(jìn)料溫度的選擇 1014712第三章蒸發(fā)過程工藝計(jì)算結(jié)果 1212319第四章蒸發(fā)器主要結(jié)構(gòu)工藝尺寸的設(shè)計(jì) 14263854.1中央循環(huán)管式蒸發(fā)器 1491444.2蒸發(fā)器主要結(jié)構(gòu)計(jì)算 1529376第五章蒸發(fā)裝置輔助設(shè)備的設(shè)計(jì) 17149435.1除沫器 17149215.2蒸汽冷凝器 1759935.2.1冷凝器主要類型 1715085.2.2冷凝器參數(shù) 1950105.3泵的選型 1924318第六章AspenPlues流程模擬 2126613第七章DCS自動控制 2521688第八章安全與環(huán)保 27261408.1職業(yè)衛(wèi)生安全 2743378.1.1概述 27228808.1.2安全隱患及解決方案 27131788.2環(huán)境保護(hù) 2882988.2.1概述 28265178.2.2環(huán)境污染因素及解決方案 2810512第九章經(jīng)濟(jì)分析 297384結(jié)論 3024906參考文獻(xiàn) 31摘要本文研究設(shè)計(jì)了，3萬噸/年固體氯化鋇項(xiàng)目的蒸發(fā)工段。在全流程設(shè)計(jì)中，原材料選用毒重石，采用鹽酸酸化工藝，并選用了三效并流蒸發(fā)工藝。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，首先，進(jìn)行了原料和生產(chǎn)方案的選擇。第二步，進(jìn)行物料衡算及熱量衡算，并完成設(shè)備計(jì)算和選型。第三步，完成PFD、PID、設(shè)備布置圖、首頁圖和設(shè)備一覽表。第四步，對蒸發(fā)工段進(jìn)行環(huán)保優(yōu)化。最后，編寫完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。在蒸發(fā)過程的設(shè)計(jì)中，要確定操作條件和流程。在設(shè)計(jì)計(jì)算中，通過查閱關(guān)于毒重石及氯化鋇的文獻(xiàn)資料，得到兩者的物性參數(shù)，并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)對三效蒸發(fā)過程進(jìn)行計(jì)算。得出結(jié)果后，最終完成蒸發(fā)器及輔助設(shè)備的計(jì)算和設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：氯化鋇；蒸發(fā)；三效蒸發(fā)引言氯化鋇的生產(chǎn)在無機(jī)鹽工業(yè)中有著重要的地位，相比于世界其他國家我國的鋇礦資源儲量極大，據(jù)探測總儲量大于10億噸[1]，且品質(zhì)好。我國的鋇礦的儲量和產(chǎn)量一直處于全球第一，高儲量高質(zhì)量的鋇礦，對于相關(guān)鋇鹽的生產(chǎn)是巨大的優(yōu)勢。近年來在國內(nèi)的工業(yè)生產(chǎn)中，大部分生產(chǎn)廠選擇使用鹽酸酸化的工藝方法制氯化鋇，原料選擇毒重石或重晶石。在陜西和四川地區(qū)，有著大量的毒重石礦，品質(zhì)較高。所以，以毒重石為原料通過鹽酸酸化法制氯化鋇，已經(jīng)由一項(xiàng)新起的工藝，發(fā)展成為工業(yè)制氯化鋇的主流方法。經(jīng)過眾多專業(yè)研究機(jī)構(gòu)的優(yōu)化和多家企業(yè)單位的實(shí)際生產(chǎn)改進(jìn)，該工藝已經(jīng)十分成熟。所生產(chǎn)產(chǎn)品的品質(zhì)，已經(jīng)位于世界前列。我國已經(jīng)成為工業(yè)氯化鋇的重要出口國之一。由于毒重石制取氯化鋇法操作流程簡單、經(jīng)濟(jì)效益高，使得其產(chǎn)生的市場效應(yīng)高。勢必在未來氯化鋇工業(yè)的發(fā)展中，毒重石法會越來越普及。完整的毒重石生產(chǎn)固體氯化鋇項(xiàng)目分為酸化、過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶、干燥五個工段，本文主要研究設(shè)計(jì)了蒸發(fā)工段。在此次總設(shè)計(jì)中，我們組以工段劃分，將任務(wù)分為三組：（一）3萬噸/年固體氯化鋇項(xiàng)目酸化工段設(shè)計(jì)；（二）3萬噸/年固體氯化鋇項(xiàng)目蒸發(fā)工段設(shè)計(jì)；（三）3萬噸/年固體氯化鋇項(xiàng)目結(jié)晶和干燥工段設(shè)計(jì)。概述1.1蒸發(fā)簡介在一些涉及到化工的行業(yè)領(lǐng)域，在獲得固體產(chǎn)品之前，都需要將含產(chǎn)品溶質(zhì)的溶液進(jìn)行濃縮處理[2]，從溶液中提取出來，這樣對于后續(xù)的結(jié)晶、干燥會有很大的幫助，從而得到更好的產(chǎn)品。濃縮的方法有很多種，但根據(jù)效率、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)來考慮，工業(yè)生產(chǎn)中最為廣泛使用的是蒸發(fā)。蒸發(fā)的操作較為簡單，只需將溶液通過蒸發(fā)器加熱，使得溶液沸騰，這樣就可以除去其中的雜質(zhì)，從而提高溶液濃度，完成濃縮。在化學(xué)品制取工業(yè)中的蒸發(fā)的主要目的[3]:（1）得到高濃度的溶液產(chǎn)品；（2）獲取高濃度的溶液產(chǎn)品，通過冷卻結(jié)晶等方式，最終生產(chǎn)出固體產(chǎn)品；（3）將溶液中的雜質(zhì)除去，生產(chǎn)所需產(chǎn)品或半成品。1.2蒸發(fā)操作的分類表1-1蒸發(fā)操作的分類表區(qū)分條件蒸發(fā)操作方式操作方式間歇式連續(xù)式操作壓力常壓蒸發(fā)加壓蒸發(fā)減壓蒸發(fā)二次蒸汽利用單效蒸發(fā)多效蒸發(fā)加料方式并流法逆流法平流法1.3蒸發(fā)操作的特點(diǎn)下面是蒸發(fā)操作的幾個主要特點(diǎn)[4]:沸點(diǎn)升高；當(dāng)溶液進(jìn)行蒸發(fā)時，如果溶液中含有非揮發(fā)性的溶質(zhì)，那么當(dāng)壓力和溫度相同時，溶液的沸點(diǎn)則會明顯變大。原料液的濃度越高，這種現(xiàn)象越明顯。物料特性；不同的原料有不同的物性，所以在選擇合適的流程和設(shè)備時，要依據(jù)實(shí)際原料的物性進(jìn)行比選。節(jié)能減排；蒸發(fā)過程需要用到巨額體積的加熱蒸氣，設(shè)計(jì)人員必須考慮到熱量是否被全部利用，是否有能量被浪費(fèi)，是否真正的經(jīng)濟(jì)合理這些問題。1.4蒸發(fā)設(shè)備作為一個蒸發(fā)工段中最重要的設(shè)備，蒸發(fā)器主要由加熱室、蒸發(fā)室組成。輔助蒸發(fā)的設(shè)備，主要有除去霧沫和液滴的除沫器、將二次蒸汽冷卻為液體的冷凝器、把原料加熱的預(yù)熱器，冷凝器和預(yù)熱器其本質(zhì)就是換熱器。以下是間壁傳熱式蒸發(fā)器的分類：（1）循環(huán)型蒸發(fā)器該類蒸發(fā)器主要有以下五種：中央循環(huán)管式蒸發(fā)器[5]、懸筐式蒸發(fā)器、外熱式蒸發(fā)器、列文式蒸發(fā)器、強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器[6]。前四種為自然循環(huán)蒸發(fā)器。（2）單程型蒸發(fā)器[7]此類蒸發(fā)器主要有:升膜式蒸發(fā)器、降膜式蒸發(fā)器、刮板式蒸發(fā)器。第二章蒸發(fā)方案設(shè)計(jì)2.1蒸發(fā)生產(chǎn)流程簡述本設(shè)計(jì)的蒸發(fā)工段，采用三效并流的蒸發(fā)工藝，年運(yùn)行時間為330天，每天24小時不間斷生產(chǎn)，實(shí)行倒班制。該工段與小組成員的酸化、結(jié)晶、干燥，共同組成為固體氯化鋇生產(chǎn)這一完整項(xiàng)目，年產(chǎn)固體氯化鋇3萬噸。經(jīng)過物料衡算，蒸發(fā)工段每小時處理原料量為：83370.8kg/h。蒸發(fā)工段的生產(chǎn)流程為：原料液由酸化工段的液體成品池通過管線，首先送入預(yù)熱器（E0101），預(yù)熱至Ⅰ效沸點(diǎn)后，送入到Ⅰ效蒸發(fā)器（E0102）進(jìn)行蒸發(fā)。然后，Ⅰ效完成液經(jīng)原料進(jìn)料泵（P0101），打入到Ⅱ效蒸發(fā)器（E0103），進(jìn)行第二次的蒸發(fā)。完成蒸發(fā)的Ⅱ效完成液，通過進(jìn)料泵（P0102）打入到Ⅲ效蒸發(fā)器（E0104），完成最后一次蒸發(fā)。蒸發(fā)完成后，最終完成液，由Ⅲ效蒸發(fā)器（E0104）流入到完成液儲罐（V0101），作為下一個工段的原料。來自熱電廠的加熱蒸汽，先進(jìn)入到預(yù)熱器（E0101），對原料完成預(yù)熱后，產(chǎn)生的液體經(jīng)由管路，最后回到儲水槽（V0102）。來自熱電廠的加熱蒸汽，吹入到Ⅰ效蒸發(fā)器（E0102）的加熱室，Ⅰ效產(chǎn)生的冷凝水，進(jìn)入到儲水槽（V0102）。然后，從Ⅰ效吹出的二次蒸汽，進(jìn)入到Ⅱ效蒸發(fā)器（E0103）的加熱室，Ⅱ效產(chǎn)生的冷凝水，進(jìn)入到儲水槽（V0102）。而后，從Ⅱ效吹出的二次蒸汽，進(jìn)入到Ⅲ效蒸發(fā)器（E0104）的加熱室，Ⅲ效產(chǎn)生的冷凝水，進(jìn)入到儲水槽（V0102），Ⅲ效產(chǎn)生的二次蒸汽，進(jìn)入到冷凝器（E0105）進(jìn)行冷凝后，液體直接進(jìn)入到儲水槽（V0102）。儲水槽（V0102）中的水可以為酸化工段提供用水，也可以作為廠區(qū)內(nèi)的灌溉用水。2.2蒸發(fā)操作條件的確定2.2.1加熱蒸汽壓強(qiáng)的確定加熱蒸汽壓強(qiáng)的選擇，對于整個蒸發(fā)工段來說是很重要的。在工業(yè)生產(chǎn)的整個流程中，蒸發(fā)工段是蒸汽耗費(fèi)最多的工段，同樣也是產(chǎn)生蒸汽最多的工段。所以在現(xiàn)實(shí)工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，對于生產(chǎn)中產(chǎn)生的余熱，都會通過一系列的操作將其回收加以二次利用，這樣既減少了鍋爐的蒸汽耗費(fèi)量，同樣也減少了蒸發(fā)末端冷凝器對于二次蒸汽的處理量。不僅實(shí)現(xiàn)了原料的最大程度的利用，也實(shí)現(xiàn)了環(huán)保節(jié)能減排，降低了成本。實(shí)際生產(chǎn)中加熱蒸汽壓力在400-600kPa之間，此次設(shè)計(jì)的加熱蒸汽壓強(qiáng)選用500kPa。2.2.2冷凝器操作壓強(qiáng)的確定這次研究設(shè)計(jì)的加熱蒸汽壓強(qiáng)比較大，故用加壓蒸發(fā)，假設(shè)當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?2kPa，通常，冷凝器的最大真空為80-90kPa，預(yù)選真空度為72kPa。因此，冷凝器工作壓力選用20kPa。2.3多效蒸發(fā)效數(shù)的確定根據(jù)氯化鋇溶液在蒸發(fā)過程中，沸點(diǎn)升高較大的特性；和對經(jīng)濟(jì)及設(shè)備合理性分析，最終確定采用三效蒸發(fā)。三效蒸發(fā)的優(yōu)點(diǎn)是，前效的二次蒸汽可以被后效使用，這樣就減少了加熱蒸汽的消耗。但也并不是效數(shù)越多越好，如果效數(shù)過多，設(shè)備費(fèi)用會升高且末效蒸發(fā)效果不好；如果蒸發(fā)過程的效數(shù)過于少，那么很可能出現(xiàn)所分離的產(chǎn)品達(dá)不到要求或耗損能量過高這種情況。2.4蒸發(fā)器的類型及其選擇表2-1間壁式換熱蒸發(fā)器類型分類間壁式換熱蒸發(fā)器類型循環(huán)型中央循環(huán)管式懸筐式外加熱式列文式強(qiáng)制循環(huán)式非循環(huán)型升降式降膜式升降膜式刮板式根據(jù)氯化鋇溶液的物性，以及三效蒸發(fā)的特點(diǎn)，通過對上述蒸發(fā)器的比選，查詢得出中央循環(huán)管內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡易，工作運(yùn)行穩(wěn)定，熱量傳遞損耗小，費(fèi)用低，經(jīng)優(yōu)化后蒸發(fā)效果好[8]。所以，最終選用中央循環(huán)管式蒸發(fā)器[9]。.2.5多效蒸發(fā)流程的選擇經(jīng)過下述四種方法的比選，此設(shè)計(jì)采用并流模式。以下四種方法為多效蒸發(fā)的四種不同的進(jìn)料方式。并流法（如圖2-1）其工作原理是：液汽流向一致，從開始的第一效直流到最后一效為止。這種方法的優(yōu)點(diǎn)有兩個，一個是不需要泵。第二個優(yōu)點(diǎn)是，效之間存在自行蒸發(fā)，這是由于每一效的上一效溶液的沸點(diǎn)都更高而出現(xiàn)的現(xiàn)象，各效蒸發(fā)的溶液都比上一效多。其缺點(diǎn)是，傳熱系數(shù)會變小。該現(xiàn)象在末效和倒數(shù)第二效最明顯，這樣會使整個蒸發(fā)工段的生產(chǎn)力減小。所以，要實(shí)際根據(jù)原材料本身的物性來選擇并流法。圖2-1三效蒸發(fā)并流加料流程圖（2）逆流法（如圖2-2）逆流法的工作方式與并流法相比，其本質(zhì)就是原料液與加熱蒸汽的逆向流動。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，蒸發(fā)時溶液年度不會過大，傳熱系數(shù)不會過小。缺點(diǎn)是，除了最后一效外，其它效都需要用泵進(jìn)行輸送溶液。而且，二次蒸汽產(chǎn)生量較少。圖2-2三效蒸發(fā)逆流加料流程圖（3）平流法（如圖2-3）平流加料法的工作方式是：每一效分別填液，每一效的蒸發(fā)器都可以取出完成液。蒸汽的流向與之前的兩種方法一致都是是由第一效流到最后一效。結(jié)晶體難以在蒸發(fā)各效間進(jìn)行轉(zhuǎn)移，所以當(dāng)遇到類似溶液時，就可以采用平流進(jìn)料法。若要詳細(xì)了解可參考氯化鈉水溶液蒸發(fā)[10]。圖2-3三效蒸發(fā)平流加料流程圖（4）錯流法錯流法的工作原理是：在整個蒸發(fā)工段的各效之間既有并流法，也有逆流法。這樣的工作方式是為了將并流法和逆流法的優(yōu)點(diǎn)得以全部利用，將倆種方法帶來的負(fù)面影響降到最小。同樣將兩種方法結(jié)合后的操作和控制是非常困難的，所以錯流法在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用很少。2.6進(jìn)料溫度的選擇為減少加熱蒸汽用量，增大加熱蒸汽熱量的利用率。所以對進(jìn)入到蒸發(fā)器的原料液體提前通過預(yù)熱器進(jìn)行預(yù)熱，使其在進(jìn)入到蒸發(fā)器時的溫度加熱到沸點(diǎn)左右，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。此設(shè)計(jì)采用沸點(diǎn)進(jìn)料[11]。第三章蒸發(fā)過程工藝計(jì)算結(jié)果對固體氯化鋇生產(chǎn)進(jìn)行工藝計(jì)算，主要計(jì)算內(nèi)容有：加熱過程中蒸汽的消耗量、各效水分的蒸發(fā)量、各效蒸發(fā)器的傳熱作用面積[12]。本次設(shè)計(jì)為三效蒸發(fā)，所涉及的變量較多，處理量較大，計(jì)算的工作量大。但是，其計(jì)算的基本原則仍與普通蒸發(fā)一樣，物料及熱量衡算[13]也是如此。此次設(shè)計(jì)的操作條件如下：氯化鋇溶液的處理量：83370.8kg/h，濃度20.15％，溫度30?C。完成液含氯化鋇濃度28.28％。通過計(jì)算，得到以下結(jié)果表。表3-1三效蒸發(fā)重要數(shù)據(jù)結(jié)果匯總表效次ⅠⅡⅢ冷凝器加熱蒸汽溫度，℃158.7139.9114.760.1操作壓力，kPa3401802020溶液溫度，℃151.4127.477.2——完成液濃度，%22.825.528.9——蒸發(fā)量，kg/h5232.47456.811278.5——蒸汽消耗量，kg/h5626.3——————傳熱面積，m2208.7209.1203.8——通過上表可以知道三效蒸發(fā)面積，如此便可以求出平均蒸發(fā)面積：計(jì)算結(jié)果合理，平均傳熱面積為S=227.92m表3-2物料衡算表物料進(jìn)口Kg/h出口Kg/hBaCl216797.416797.4CaCl25193.85193.8溶液含水61379.637411.9蒸發(fā)水——23967.7總計(jì)83370.883370.8第四章蒸發(fā)器主要結(jié)構(gòu)工藝尺寸的設(shè)計(jì)4.1中央循環(huán)管式蒸發(fā)器如下圖所示中央循環(huán)管式蒸發(fā)器。該設(shè)備的主要組成部分是加熱室與分離室，圖中2號部位為加熱室，由若干豎直直立的加熱管排列組成。加熱管束中間有一根直徑明顯較大的管，被稱為中央循環(huán)管如圖中3號部位。原料液經(jīng)管口進(jìn)入到圖中4號部位，也就是蒸發(fā)室進(jìn)行蒸發(fā)。其產(chǎn)生的蒸汽含二次蒸汽及霧沫，通過5號設(shè)備除沫器過濾，從蒸發(fā)器上口通入到下一效。而其余的原料液則經(jīng)過下口經(jīng)泵，進(jìn)入到下一效。圖4-1中央循環(huán)管式蒸發(fā)器圖4.2蒸發(fā)器主要結(jié)構(gòu)計(jì)算蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)由計(jì)算，列出下表4-1；表4-1蒸發(fā)器主要結(jié)構(gòu)工藝尺寸蒸發(fā)器的尺寸加熱管Φ57×3.5mm加熱管高度4m加熱管個數(shù)327根循環(huán)管Φ820×9mm加熱室直徑Φ1500×12mm分離室直徑2100mm分離室高度4100mm接管尺寸溶液進(jìn)出口管Φ133×6mm加熱蒸汽進(jìn)口管Φ820×6mm二次蒸汽出口管Φ820×6mm冷凝水出口管Φ38×3.5mm第五章蒸發(fā)裝置輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)5.1除沫器在蒸汽運(yùn)行過程中，分離室分離出的蒸汽中仍含有大量液體。所以通過設(shè)置除沫器，除去蒸汽里夾帶的液體。除沫器種類繁多，要根據(jù)實(shí)際情況來選擇合適的除沫器[14]。本設(shè)計(jì)選用慣性式除沫器。表5-1除沫器尺寸項(xiàng)目尺寸除沫器外殼直徑Φ1640×10mm除沫器總高度1616mm除沫器內(nèi)管頂部與器頂?shù)木嚯x363.6mm除沫器外罩管的直徑Φ1240×10mm除沫器內(nèi)管的直徑Φ820×6mm5.2蒸汽冷凝器5.2.1冷凝器主要類型本設(shè)計(jì)選用水噴射式冷凝器。參照表5-2其工作原理是：冷凝水通過泵加壓后通過噴嘴霧化讓二次蒸汽得以冷凝，不凝的汽也隨著冷凝水通過排出管排出[15]。表5-2多種形式冷凝器的性能表項(xiàng)目形式多層多孔板車單層多孔板式水簾式填充塔式水噴射式水氣接觸面積大較小較大大最大壓強(qiáng)降，Pa1067-2000小1333-3333較小大塔徑范圍大小均可不宜過大≤350mm≤100mm二次蒸汽量≤2t/h結(jié)構(gòu)與要求較簡單簡單較簡單，安裝有一定要求簡單不簡單，加工有一定要求水量較大較大較大較大最大其他孔易堵塞————適于腐蝕性蒸汽——表5-3噴射冷凝器的射流長度與噴嘴直徑關(guān)系噴嘴直徑，mm噴射水流長度，mm16~201500~200012~151200~15005~8200~500所以根據(jù)上表得，噴嘴直徑17mm，噴射水流長度1800mm。5.2.2冷凝器參數(shù)表5-4蒸汽冷凝器尺寸項(xiàng)目尺寸噴嘴個數(shù)28個噴嘴直徑17mm文氏管喉管長度131.7mm文氏管收縮口直徑73.7mm文氏管收縮段長度104.3mm文氏管收縮角度12°文氏管擴(kuò)散段直徑78.1mm文氏管擴(kuò)散段長度262.9mm文氏管擴(kuò)散段角度4°5.3泵的選型在這次蒸發(fā)工段的設(shè)計(jì)中，全工段所需兩個進(jìn)料泵，分別為二效蒸發(fā)器和三效蒸發(fā)器打入原料。兩泵的作用都是進(jìn)行原料液的輸送。根據(jù)附錄中的計(jì)算結(jié)果選出兩泵型號，現(xiàn)將兩泵型號及參數(shù)列表如下；一效蒸發(fā)器與二效蒸發(fā)器之間的泵（P0101），選用：IS100-80-125型號轉(zhuǎn)速r/min流量m3/h效率%電動機(jī)功率kw揚(yáng)程m重量kgIS100-80-1252900100781120113表5-5IS100-80-125泵的技術(shù)參數(shù)表二效蒸發(fā)器與三效蒸發(fā)器之間的泵(P0102),選用：IS100-80-160型號轉(zhuǎn)速r/min流量m3/h效率%電動機(jī)功率kw揚(yáng)程m重量kgIS100-80-160290060701536179表5-6IS100-80-160泵的技術(shù)參數(shù)表AspenPlues流程模擬AspenPlues軟件的應(yīng)用對于現(xiàn)代化工設(shè)計(jì)有著重要幫助，在這次設(shè)計(jì)中，本小組通過查取文獻(xiàn)資料[16]，在也對項(xiàng)目全流程進(jìn)行了模擬優(yōu)化[17]。下圖為設(shè)計(jì)總流程的Aspen模擬；圖6-1全流程Aspen模擬下圖為蒸發(fā)工段的Aspen模擬；圖6-2三效蒸發(fā)Aspen模擬圖6-3一效質(zhì)量流量圖6-4一效質(zhì)量分率圖6-5二效質(zhì)量流量圖6-6二效質(zhì)量分率圖6-7三效質(zhì)量流量圖6-8三效質(zhì)量分率DCS自動控制DCS的全稱是DistributedControlSystem，國內(nèi)稱為集散控制系統(tǒng)[18]。DCS的主要特點(diǎn)就是：分散控制集中管理。DCS控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)榫哂幸韵绿攸c(diǎn)[19]：（1）采用智能技術(shù)；（2）采用分級遞階結(jié)構(gòu)；（3）具有豐富的功能軟件包；（4）采用局部網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)；（5）具有強(qiáng)大的人機(jī)接口功能；（6）采用高可靠性技術(shù)。因?yàn)樯鲜鰞?yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)也在一些危險、關(guān)鍵性部位采用了這種控制方法。下圖為蒸發(fā)過程中用到的自動控制；圖7-1原料預(yù)熱器處的反饋控制圖7-2冷凝器處對冷卻水的反饋控制安全與環(huán)保8.1職業(yè)衛(wèi)生安全8.1.1概述在化工工業(yè)生產(chǎn)中，由于涉及到的化學(xué)產(chǎn)品種類繁多，使得生產(chǎn)存在著有毒、有害、易燃易爆、工作人員連續(xù)作業(yè)等特征[20]。生產(chǎn)過程中存在的危害因素更是數(shù)不勝數(shù)。所以，現(xiàn)將本車間生產(chǎn)中的安全隱患和解決方案歸結(jié)如下。8.1.2安全隱患及解決方案（1）工業(yè)危險性物料本設(shè)計(jì)不含有具有爆炸性和可燃性的化學(xué)物品。氯化鋇雖然對人體有毒有害[21]，但是操作人員不與原料液和完成液發(fā)生接觸，所以不會發(fā)生人員氯化鋇中毒事件。燃燒與爆炸本工段的車間沒有易燃易爆的特點(diǎn)，但是為防止特殊情況的發(fā)生，仍需在車間內(nèi)4角放置滅火器，并且安裝煙霧報警器和溫度報警器，并配備相關(guān)的灑水噴淋系統(tǒng)[22]。噪聲危害與解決措施本工段車間的主要噪聲是工業(yè)噪聲[23]。在蒸發(fā)車間中噪聲主要來源于各個設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時，內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)的摩擦、撞擊聲；加熱蒸汽進(jìn)入蒸發(fā)器時，產(chǎn)生的空氣氣流擾動聲。解決措施：①在設(shè)備選擇時，優(yōu)先選擇噪聲低的設(shè)備，或者配備消聲降噪裝置；②對一些高噪聲設(shè)備，放置于特殊的隔音室內(nèi)；③操作人員在工作時佩戴耳塞或降噪設(shè)備；④選用多方面，多層次的系統(tǒng)降噪，通過設(shè)置隔音降噪控制室，避免讓工作人員直接暴露在高分貝的噪聲中；⑤對管道和閥門進(jìn)行合理的規(guī)劃，防止噪聲的產(chǎn)生；⑥在廠區(qū)周圍合理有規(guī)劃的種植樹木，不僅起到綠化美觀的效果，還可以作為隔音帶，可以有效的吸收，減弱噪聲，避免噪聲對工廠周邊產(chǎn)生影響。設(shè)備腐蝕在工業(yè)生產(chǎn)中，設(shè)備的腐蝕是不可避免的，化學(xué)腐蝕一般發(fā)生在高溫氣體中，電化學(xué)腐蝕則是發(fā)生了電化學(xué)反應(yīng)從而導(dǎo)致的。腐蝕雖然是一個緩慢的過程，但是，對于生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量和廠區(qū)安全的影響是很大的。所以，在設(shè)備選擇時，要選擇防腐蝕設(shè)備.此外，也要增加一些防腐蝕的措施，比如：在設(shè)備表面涂裝防腐蝕材料、對設(shè)備采取電化學(xué)保護(hù)、加入緩腐蝕技術(shù)等等[24]。8.2環(huán)境保護(hù)8.2.1概述對于環(huán)境保護(hù)應(yīng)該結(jié)合廠區(qū)實(shí)地情況，要切實(shí)考慮到廠區(qū)范圍內(nèi)居民生活區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、文物古跡、飲用水源、水廠取水口等。還應(yīng)考慮到建廠初期、廠區(qū)運(yùn)行及原料和產(chǎn)品在運(yùn)輸時產(chǎn)生的對環(huán)境不利的影響。在建廠及運(yùn)行過程中，要嚴(yán)格執(zhí)行國家的相關(guān)規(guī)定，完全遵守國家相關(guān)環(huán)保法律。選擇合適的工藝流程、生產(chǎn)設(shè)備。在保護(hù)環(huán)境的前提下實(shí)現(xiàn)綠色經(jīng)濟(jì)。最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益最大化。在生產(chǎn)發(fā)展過程中加入綠色化工環(huán)保技術(shù)[25]。8.2.2環(huán)境污染因素及解決方案蒸發(fā)過程中出現(xiàn)的三廢及解決方案如下：廢液的產(chǎn)生及處理本工段產(chǎn)生的廢液主要來自：原料預(yù)熱器產(chǎn)生的水、三效蒸發(fā)器蒸發(fā)時一效、二效、三效產(chǎn)生的冷凝水；蒸發(fā)工段尾端，冷凝器用于二次蒸汽冷凝的水。上述所產(chǎn)生的廢水并未參與化學(xué)反應(yīng)，所以并未受到污染。故將其收集在儲罐中進(jìn)行循環(huán)利用，可以作為酸化工段的潤洗水，也可以作為綠化用水使用。廢氣的產(chǎn)生及處理本工段產(chǎn)生的廢氣主要三效蒸發(fā)后產(chǎn)生的二次蒸汽，二次蒸汽溫度高且含有大量水，不能直接排放。故經(jīng)過冷凝器冷凝后，將水和上述產(chǎn)生的水一并收集在儲罐中，用途相同。廢固的產(chǎn)生及處理由于蒸發(fā)過程中不存在化學(xué)反應(yīng)沒有新物質(zhì)的產(chǎn)生，且只是對來自酸化工段的氯化鋇溶液進(jìn)行了蒸發(fā)濃縮，所以，并未產(chǎn)生廢固。經(jīng)濟(jì)分析本設(shè)計(jì)是3萬噸/年固體氯化鋇項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，蒸發(fā)工段的設(shè)計(jì)。結(jié)合小組其他兩位成員設(shè)計(jì)的酸化工段、結(jié)晶和干燥工段共四個工段，共同組成了完整的氯化鋇生產(chǎn)項(xiàng)目。本項(xiàng)目以毒重石為原料，通過鹽酸酸化工藝制取固體氯化鋇。廠區(qū)每年工作330天，24小時不間斷生產(chǎn)，工作人員實(shí)行“四班三倒”的工作方式。該工藝流程簡單，原料資源豐富，經(jīng)濟(jì)效益高。該項(xiàng)目已經(jīng)成為氯化鋇生產(chǎn)的主流方式，生產(chǎn)工藝仍然在不斷進(jìn)步，未來市場發(fā)展可觀。表9-1原料和產(chǎn)品單價表物料價格噸/元氯化鋇4000毒重石680鹽酸120表9-2費(fèi)用估算表序號內(nèi)容費(fèi)用萬元/年1原料及輔助物料44492公用工程20003三廢處理1004人員工資272.85設(shè)備維修3006銷售費(fèi)用5007安全設(shè)施48總計(jì)7661.8年產(chǎn)氯化鋇3萬噸，銷售額為：1200千萬，除去上述費(fèi)用，年利潤為4338.2千萬。本經(jīng)濟(jì)核算未考慮納稅及一些實(shí)際問題，所以最終的利潤要比計(jì)算所得要低。結(jié)論本設(shè)計(jì)對年產(chǎn)3萬噸/年固體氯化鋇項(xiàng)目蒸發(fā)工段進(jìn)行了研究設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)之初，查閱資料文獻(xiàn)，對各種不同的蒸發(fā)工藝進(jìn)行了了解及匯總，并選擇了三效蒸發(fā)及中央管式循環(huán)器；并通過物料衡算和熱量衡算結(jié)果，計(jì)算出蒸發(fā)器和輔助蒸發(fā)設(shè)備相關(guān)參數(shù)，最終完成設(shè)備選型；根據(jù)HG/T20688－2000標(biāo)準(zhǔn)繪制物料流程圖，根據(jù)HG20519-2009編寫設(shè)備一覽表，PID和相應(yīng)的布置圖；最后在老師的指導(dǎo)下，整理并編寫完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我切實(shí)明白了這不僅僅只是我們的最后一課，更是對個人大學(xué)學(xué)成果的一次檢驗(yàn)。在設(shè)計(jì)過程中不斷探索、改進(jìn)和學(xué)習(xí)，讓我知道到了自己的不足，仍需繼續(xù)學(xué)習(xí)。我深刻明白自己的知識層面仍然存在著缺陷，對于一些設(shè)計(jì)內(nèi)容也僅僅局限于，從書本或網(wǎng)絡(luò)資料中獲取相關(guān)的知識點(diǎn)。并未親身實(shí)地的去工廠中，了解在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，蒸發(fā)工段可能面臨的實(shí)際問題。所以，在畢業(yè)之后的工作中，我一定將所學(xué)知識與實(shí)際情況相結(jié)合。由于個人能力有限，設(shè)計(jì)中一定存在著錯誤和缺陷。老師們給予的批評和建議，我將牢記于心并全力改正。參考文獻(xiàn)[1]閆秀華,李世揚(yáng).毒重石法生產(chǎn)固體氯化鋇[J].氯堿工業(yè),2007(S1):16-17.[2]柴誠敬,賈紹義.化工原理上冊[M].北京：高等教育出版社.2016.12：317-321.李淑芬,王成揚(yáng),張毅民．現(xiàn)代化工導(dǎo)論[M]．北京：化工工業(yè)出版社．2016.1：17-20.[4]呂斌如,毛友紅,孫愛平,賀才勇.液體氯化鋇工業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用[J].氯堿工業(yè),2001(07):5-8.[5]李秀忠,霍雷霆.蒸發(fā)濃縮工藝處理高鹽廢水的原理與應(yīng)用[J].湖南電力,2021,41(01):71-74.[6]王生輝,黃曉宇,王波,張惠平.蒸發(fā)系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].河南科技,2011(06):69-70.[7]周長征，江漢美，李春花，李學(xué)濤．制藥工程原理與設(shè)備[M].中國醫(yī)藥科技出版社.2015.03：112-113.[8]侯麗新，儲則中.化工生產(chǎn)單元操作（第二版）[M].北京：化工工業(yè)出版社．2018.2：114.[9]魏宗勝.標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器中央循環(huán)管結(jié)構(gòu)的改進(jìn)[J].氯堿工業(yè),1986(06):19-22.[10]趙軍鋒,張雨霏,傅毅愷,白雪俠.強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的設(shè)備設(shè)計(jì)及制造[J].醫(yī)藥工程設(shè)計(jì).2012,33(03):1-3.[11]劉郁,張傳梅,饒珍.化工單元操作（上）[M]．北京：化工工業(yè)出版社．2018.9：277-285.[12]ChenYujia,YangJongmin,LiuYingzhengetal.Heattransferenhancementinapoiseuillechannelflowbyusingmultiplewall-mountedflexibleflags[J].InternationalJournalofHeatandMassTransfer,2020,163.[13]夏清,陳常貴.化工原理（上冊）[M].天津大學(xué)出版社.2005.1：154-156.[14]劉殿宇.蒸發(fā)器的預(yù)熱問題[J].中國乳業(yè),2019(11):81-82.[15]高俊.化工原理課程設(shè)計(jì)[M].內(nèi)蒙古大學(xué)出版社.2010.12：3-15.[16]黃英.化工設(shè)計(jì)[M].北京：科學(xué)出版社.2011.6：46-84.[17]KaziSwaleha，UmaleSudhakar，VenkateshM.，NeveVinay.Applicationofvariouscorrelationsfordesignofdemisterstostudytheeffectofgeometricalpara