尿素浓缩课件.doc

一、何谓蒸发?尿素蒸发为何采用真空蒸发? 1. 负压蒸发: (a) 水泵( b) 汞蒸汽(c) 蒸汽 B 常压蒸发: 加氮冲压必须具备以下条件:(1 )不断供给热能。(2 )不断排除液体转化成气体。 2 .真空蒸发:即减压蒸发。它与常压蒸发相比,有以下优点: (1) 在减压条件下,液体沸点降低。(2) 可使加热蒸汽与沸腾液之间的温差增大。(降低设备制造难度,降低费用)。(3) 减少传热面积。(设备设计就可减小) (4) 可利用低压蒸汽创造条件。(5) 降低缩二脲,有利减少尿素水解损失。缺点:由于液体汽化所需的热量随汽化温度的降低而增加,因此在真空蒸发中,蒸发相同的液体所消耗的加热蒸汽较常压力下消耗的略多。但因其优点多得多,所以被广泛采用。二、蒸发为何采用二段蒸发? 为得到含水量低的产品,送反应器前尿液应浓缩到 0 ﹪。为达到这样高的浓度,气相水蒸汽分压应降得很低。如当温度为 140 ℃时,水蒸汽分压应不超过 25 毫米汞柱,这就决定了最终蒸发应在很低的绝压下进行。蒸发前尿液浓度约为 74﹪, 压力为常压。直接减压到 25 毫米汞柱绝压, 则尿液在低于结晶温度条件下蒸发而析出结晶。尿液中析出固体物后,将影响蒸发传热,甚至引起堵塞, 而使蒸发过程不能正常进行。从经济角度考虑, 稀尿液一开始就在这样低的压力下蒸发大量水分是不经济的。因这样低的压力下二段蒸汽的冷凝很困难,且隋性气体压缩排出需要较大的动力,因此,尿液蒸发必须分二段进行。第一段蒸发的目的是在较高压力下初步提浓, 蒸去大部分的水, 再在第二段蒸发中进一步提浓达到合格要求 ﹪。图一:尿素浓度、重量﹪表一:尿素的沸点温度和压力关系压力( mmHg ) 毫米汞柱第一沸点 K 1 第二沸点 K 2 温度℃尿液浓度﹪(重量) 温度℃尿液浓度﹪(重量) 系统的组成 温度-密度-溶液蒸汽压溶液密度温度℃最低共溶点(冰+固相) 结晶线固相区液相区 40 60 80 100 120 130 21 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 三、如何确定一、二段蒸发的工艺条件? 根据经济核算, 工业化成本角度考虑, 尿液的提浓有这样的特点: 如在较低的压力下蒸发, 则随着蒸发的进行,尿液浓度达到一定时,就会析出结晶而形成固液混合物(这就容易造成管道堵塞,影响进料)。以我厂尿液浓度为例, 当尿液浓度为 70 ﹪时, 所对应饱和蒸汽压( 绝压)在 ( 有二个沸点)。沸点温度在 59℃时, 尿液就成为饱和溶液, 继续蒸发则尿液就会析出晶体, 我们称达到饱和溶液的这一点温度为尿液第一沸点,对析出结晶的尿液继续加热蒸发,到某一较高温度及浓度时, 尿液中结晶就消失, 这点称为尿液的第二沸点。随着压力升高, 第一沸点与第二沸点互相接近, 在压力为 绝对大气压时两点重合。为了防止尿液中析出结晶( 影响生产连续性), 一段蒸发应在略高于 绝压的压力下进行( 200mmHg 表压, ) 先蒸掉大量的水(G 线图) 使尿液浓度达到 95﹪, 95 ﹪的尿液饱和温度为 120 ℃,实际