氧化铝生产工艺分解母液蒸发

q=KF△t 式中： q--- 单位时间的传热量，KJ/h
K-- 传热系数。KJ/m2*h*℃ F--- 传热面积。m2 △t--- 有效温差。℃
第八章 分解母液的蒸发
传热系数的影响 传热系数是指在一小时，温差为1℃时，每1 m2加热面 积上所通过的热量。影响传热系数的因素很多，可由 下式表示：
1 + 1 + 1 + 2
第八章 分解母液的蒸发
2、逆流 溶液的流向与蒸汽的流向完全相反。其特点是：
（1）溶液温度随浓缩而升高，保证了较高的传热强 度。
（2）逆流输送，溶液的温度越来越高，浓度也越来 越大。虽然温度高，二氧化硅的溶解度降低，但浓 度又提高了二氧化硅的溶解度，因此可防止前几效 铝硅酸钠的结晶析出。
（3）由于溶液的温度和浓度同时升高，溶液对加热 管的腐蚀作用加强，从而加热管的寿命受到影响。
2．蒸发过程 借加热作用使溶液中部分溶剂汽化，从而使溶液
浓缩的过程称为蒸发过程。 蒸发的一般原理可归结为：液体分子所获的能量
超过液体分子间的吸引力之后逸出液面而成为自由 分子的过程。于是蒸发持续进行，必须具备如下条 件： 热能不断的供给。
汽化生成的蒸气不断的排除。
第八章 分解母液的蒸发
3、真空蒸发 真空蒸发的目的是降低溶液的沸点Βιβλιοθήκη Baidu增加温度差，
在氧化铝生产过程中进入流程中的水分主要有：（１） 赤泥洗水，约３～８米3／吨干赤泥；（２）氢氧化 铝洗水，约0.5～1.5米3／吨- Al(OH)3（３）蒸汽直 接加热的冷凝水；（４）原料带入的附着水和结晶水； （５）非生产用水，包括用水笼管冲洗车间地面的水、 泵密封用水以及进入的雨水。
第八章 分解母液的蒸发
第八章 分解母液的蒸发
二、蒸发器结垢的清除及预防
对于易溶解性的碳酸钠和硫酸钠的结垢，可采用： （1）原液煮罐法，即倒流程，如原作业流程为３—
１—２，经过生产一 段时间后倒为２—３—１流程， 每隔一定时间倒一次，但清除结垢不彻底 （2）水煮罐法，即在生产一定时间后结垢严重时，用 水煮罐一次，可彻 底消除结垢，但降低了设备运转 率，热损失较大。 （3）通死眼，即对结垢严重，有的加热管被大量的结 晶或其它固体物质堵塞成为死眼时，先将蒸发器进 行水煮，然后将水放掉，用具有一定温度的高压水 冲击和溶化加热管内的结垢，但劳动强度较大，工 作条件较差。
（4）由于一效出料温度较高，虽然热损失较大，但 出料顺畅。
第八章 分解母液的蒸发
3、错流 既有顺流又有逆流的作业称为错流。其特点介于
顺流和错流之间。其目的在于清洗蒸法器管内的结 疤，提高蒸发效率。
第八章 分解母液的蒸发
第三节 影响蒸发产能的因素和措施
蒸发过程实质上是一种热能传递过程，可以用传热方 程式来表示。
第八章 分解母液的蒸发
三、传热面积的影响
防止结垢的生成及及时地清理。
第八章 分解母液的蒸发
第四节 蒸发器结垢的生成及清 除
一、结垢的生成 蒸发时易形成结垢的溶质主要是碳酸钠、硫酸钠和 氧化硅等。
第八章 分解母液的蒸发
1、碳酸钠在蒸发过程中的行为 2、硫酸钠在蒸发过程中的行为 3、 氧化硅在蒸发过程中的行为
第八章 分解母液的蒸发
对于难溶性的铝硅酸钠的结垢的清除，目前普遍 采用：
（1）化学除垢 分为酸伐和碱法。 （2）机械除垢 近年来，国外采用高压水射流装置消除结垢，已
取得良好效果。如当采用压力为300～500公 斤／厘米2的高压水，清理一根（Ф36毫米和 长７米）加热管的结垢（硅渣和碳酸钠），只 需要５—７分钟。
蒸发后母液的去向：烧结法大部分碳分母液经 蒸发后去配生料浆，少部分不经蒸发去溶出铝土矿； 种分母液蒸发后加入脱硅工序，提高溶液的稳定性。
拜尔法种分母液蒸发后去溶出下一批铝土矿。
第八章 分解母液的蒸发
二、蒸发原理
１．相变过程 物质都具有三种相态：汽相、液相和固相。蒸发
过程包括加热蒸汽变成水和溶液中的水变成汽的两 种相变过程。
分解母液的蒸发
第八章 分解母液的蒸发
第一节 概述
一、蒸发目的及在氧化铝生产中的作用
拜耳法的种分母液和烧结法的碳分母液通常需要 进行蒸发，其主要目的： （1） 排除流程中多余的水分，保持循环系统中液量 的平衡。 （2）将分解母液蒸浓到到符合铝土矿溶出或配制生 料浆的浓度要求。
第八章 分解母液的蒸发
1
a1 a2 1 K2 = ------------------
a1
1 + 1 + 1+ 2
a1 a2 1 2
式中：a1 ---加热蒸气向加热管壁的给热系数 KJ/ m2 *h*℃
a2 ---加热管壁向溶液的给热系数 KJ/ m2 *h*℃
1 1
--- 加热管壁的热阻
1 + 1 + 1 + 2 a1 a2 1 2
第八章 分解母液的蒸发
多效真空蒸发作业流程 多效真空蒸发作业流程可以分为顺流、逆流和错流
三种作业流程。 1、顺流
溶液的流向与蒸汽的流向相同，即由第一效顺序流向 末效。其特点是： （1）后一效蒸发室的压力较前一效低，故可借助压力差 来完成各效溶液的输送，不需用泵，可节省动力和能耗。 （2）一效温度高，浓度低，有利于铝硅酸钠的结晶析 出，因而传热系数降低；最后一效出料温度低，热损失 小，但由于温度低，粘度大，会给出料和操作上带来困 难。
提高蒸发效率与降低蒸汽消耗。 总温度差：总使用蒸气的饱和温度与进冷凝器的二
次蒸汽温度之差。 有效温差：加热蒸气温度与溶液的沸点温度之差。
第八章 分解母液的蒸发
第二节 蒸发生产作业流程及设备
一、单效蒸发
溶液在蒸发时，所产生的二次蒸汽不再利用于本系 统的作业叫做单效蒸发。
二、多效蒸发
单效蒸发的热利用率很低，所以生产中多采用多效 蒸发。一般来说，有几级蒸发器，我们就称为几效 蒸发。蒸发器的效数不能无限增加，在多效蒸发中， 前一效的二次蒸汽被利用来作次一效的热源，所以 次一效的溶液沸点必须低于前一效的沸点。否则蒸 发无法进行。
2 ---- 垢层的热阻
2
第八章 分解母液的蒸发
二、有效温差的影响
有效温差越大，热传递越好，蒸发器的产能越高。 提高有效温差的方法如下： （1）提高加热蒸气的使用压力。 （2）提高蒸发器组系统的真空度。 （3）减少温度损失。 减少温度损失可采用：
（1）减少蒸汽管路的温度损失。 （2）减少由液柱静压导致的温度损失。