Теплонспользующие установки промышленных предприятий

Материальный баланс многокорпусной выпарной установки

Расчет выпарных установок начинается с опре­деления материальных потоков. В зависимости от заданных параметров рассчитывают расходы исходного или упаренного раствора, выпаренной воды или' выкристаллизовавшейся соли, начальную или конечную концентрацию. Материальный баланс составляется для отдельных аппаратов и для всей выпарной установки.

При составлении материального баланса выпарной установ­ки (аппарата) необходимо исходить из следующих основных случаев упаривания солесодержащих растворов.

1. На упаривание поступает многокомпонентный раствор, содержащий кристаллизующую и некристаллизующую части. Повышение концентрации некристаллизующей части раствора приводит к изменению концентрации насыщения солей и частич­ному их выделению.

Упаривание таких растворов проводится с целью достичь необходимой концентрации некристаллизующей части раствора, очистить некристаллизующую часть раствора от растворимых солей, извлечь одну или несколько солей из раствора в качестве продукта. Например, упаривание электролитического щелока с выделением NaCl и Na2S04, упаривание содопоташного рас­твора с выводом кальцинированной соды.

2. На упаривание поступает солевой раствор не содержащий некристаллизующейся части. При этом концентрация раствора увеличивается только до достижения насыщения по соли. Даль­нейшая упарка не вызывает увеличения концентрации раствора, но приводит к выделению твердой фазы.

Задача упаривания таких растворов — выделение солей в качестве готового продукта. Например, упаривание растворов солей NaCl и Na2S04. В общем виде материальный баланс пк - корпусной выпарной установки для многокомпонентных раство­ров имеет вид

Пк

5о = s (Св»п,+ Gri) + 5К, (9.10)

(=i 1

Где i = I, 2, 3, пк — количество корпусов установки.

Если при упаривании растворов имеет место только концен­трирование без выделения твердой фазы, из уравнения (9.10) найдем

"к

“So = 2 Gounr (9.11 )

(=1

Из закона сохранения массы для некристаллизующейся части раствора

5„ = -£-°. (9.12)

К

Решая совместно зависимости (9.11), (9.12), получаем

Д 0оып( = 5о(1-^. (9.13)

Для растворов, в процессе упарки которых происходит выде­ление солей и концентрирование некристаллизующей части, ко­личество выделенной соли и кристаллизационной воды определим из следующих уравнений:

•к

У! г __ Уо VI ( ^1—1 |

М °Т; 100 а и_, А. )’

1=1

"к

(9.15)

Здесь Ь[-1—концентрация солей в растворе, поступающем в г-й корпус, %; Ьс — концентрация солей в упаренном в г-м корпусе раствора, %. При получении безводных кристаллов ^к,-= 0.

Совместное решение уравнений (9.10), (9.12), (9.14), (9.15)

Позволяет найти взаимосвязь между количеством выпаренной воды, с одной стороны, и исходным раствором, выводимой солью, — с другой:

1-7Г
'I-1 ^-1
1=	Г=1
1=1

При выпаривании двухкомпонентных насыщенных растворов (например, водный раствор соли ЫаС1) получим

(9 18)

1

Й+ЮОхД1 Мс)' РА0>

Где т = бТ(./5К(. — соотношение твердой и жидкой фаз в выводимой суспензии;

Значения концентрации насыщения Ь„ многокомпонентных растворов находятся из соответствующих таблиц или кривых совместной растворимости в зависимости от температуры кипе­ния раствора в выпарном аппарате.

При определении количества исходного раствора, выделив­шейся соли и выпаренной воды необходимо учитывать потери части продуктов (на центрифугах, фильтрах, сушилках) и не­обходимость упаривания промывных вод, образующихся после промывки технологического оборудования, трубопроводов и т. д. Обычно потери продукта и количество промывных вод состав­ляют 10—15% заданной производительности по выпаренной воде.