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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=ll2.625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/kg 2.2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=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(I1 l=tO～At(¨

(5)热利用系数和自蒸发系数 热利用系数 \～07(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.B 1】l II]+1 w2=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=DfRL