Проектирование однокорпусной вакуум-выпарной установки для выпаривания раствора Na2SO4

Санкт-Петербургский Государственный Технологический институт

(Технический университет)

Кафедра процессов и аппаратов химической технологии

Пояснительная записка

к курсовому проекту по процессам и аппаратам на тему:

Проектирование однокорпусной вакуум-выпарной установки для выпаривания раствора Na2SO4

Проектировал студент  

Руководитель проекта

Проект защищен с оценкой____________________

Санкт-Петербург

2025

Оглавление

Введение…………………………………………………………………………2

1. Аналитический обзор. Обзор и обоснование выбора

конструкции выпарного аппарата……….……………………..…………….…3

2.Основная часть………………………………………………..…………….….8

2.1. Описание технологической схемы выпарной установки…………………8

2.2. Описание технологической схемы………………………………………....11

2.3. Расчет и выбор по каталогам выпарного аппарата, холодильника концентрированного раствора, подогревателя исходного раствора, барометрического конденсатора с барометрической трубой, вакуум-насоса...13

2.4 Материальный баланс………………………………………………………...13

2.5 Температуры и давления в выпарной установке……………………………15

2.6. Тепловой баланс выпарной установки……………………………………...19

2.7 Расчет барометрического конденсатора……………………………………23

2.8. Итерационный расчет площади теплообменной поверхности

кипятильной камеры        ……………………………………………………….….27

2.9. Расчет холодильника раствора        ………………………………..……………29

2.10 Расчете подогревателя        ……………………………………………………33

Литература        ………………………………………………………………………...34

Введение

Выпариванием называют процесс концентрирования растворов практически нелетучих или малолетучих веществ в жидких летучих растворителях. Процесс выпаривания широко используется в химической, пищевой и смежных отраслях промышленности. Выпариванию подвергают растворы твердых веществ, а также высококипящие жидкости, обладающие при температуре выпаривания малым давлением пара (минеральные и органические кислоты, спирты и др.). Иногда выпаривание применяют для выделения растворителя в чистом виде (опреснение морской воды). Получение высококонцентрированных растворов, практически сухих и кристаллических продуктов облегчает и удешевляет их транспортировку и хранение. [1]

Чтобы нагреть выпариваемый раствор до температуры кипения чаще всего используют водяной пар. Его называют греющим, или первичным паром, а пар, который образуется при выпаривании кипящего раствора, называется вторичным.

Обычно через стенку, отделяющую теплоноситель от раствора, подводится тепло для выпаривания. Но в некоторых производствах концентрирование растворов осуществляется при непосредственном соприкосновении выпариваемого раствора с топочными газами или другими газообразными теплоносителями.

Выпаривание происходит под вакуумом, при повышенном и атмосферном давлениях. При выборе давления смотрят на свойства выпариваемого раствора и на возможность использования вторичного пара в качестве теплоносителя.

1. Аналитический обзор. Обзор и обоснование выбора конструкции выпарного аппарата

В химической технологии распространены выпарные аппараты поверхностного типа, а именно вертикальные трубчатые выпарные аппараты с паровым обогревом непрерывного действия.

Наш раствор: сульфат натрия (Na2SO4)

Кристаллизация сульфата натрия при выпаривании его раствора в аппаратах, обогреваемых паром, затруднена зарастанием поверхности нагрева коркой сульфата. Особенно сильно инкрустируются греющие поверхности при выпарке сульфатных растворов, загрязненных примесями, вызывающими коррозию стальных кипятильников. Греющие поверхности выпарных аппаратов должны изготовляться из хромистых или хромоникелевых сталей, наиболее устойчивых в условиях выпарки сульфатного раствора.