49600字硕士毕业论文电解质多效蒸发的计算机模拟

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：49600字

论点：蒸发,分离,电解液

论文概述：

本文使用MATLAB来模拟氯碱工业中含氯化钠盐的碱液的蒸发浓缩，通过使用MATLAB中的工具箱程序来求解非线性方程组，对三效顺流蒸发过程、三效逆流蒸发过程、复杂三效顺流蒸发过程以及三效

论文正文：

第一章简介

化工生产装置主要由分离设备、反应设备、换热设备、各种泵等设备组成。分离操作提供化学反应所需的原料，去除对反应有害的杂质和对反应不利的杂质，减少副反应产物，提高产物收率。同时，它还起到了纯化反应产物以获得合格纯度的产物和再利用未反应反应物的作用。分离过程在生产过程中起着不可或缺的作用。
分离过程是化工生产中常见的单元操作过程。分离过程基本上可以分为两种类型:平衡分离过程和速率分离过程。平衡分离过程依靠热能或溶剂使均匀混合物成为两相体系，然后以混合物中各组分的不均匀分布为基础，从而实现分离效果。然而，速率分离是在浓度差、温度差或压力差的作用下，或在选择性渗透膜的配合下，通过每种组分的分散速度的差异实现的组分之间的分离。
分离过程可分为机械分离和传质分离。机械分离通常是一种非均相混合物，可以使用简单的机械方法进行分离。如离心分离、沉淀分离等。传质分离过程主要用于均质混合物的分离。它的主要特征是相间传质和能量传递。传统的分离单元操作主要分为萃取、蒸馏、吸附、吸收等操作。
蒸发是工业生产中常见的分离工艺。蒸发是加热和煮沸非挥发性物质的稀溶液以蒸发溶剂并浓缩溶液以获得浓缩液的过程。蒸发的常见应用有:
1)使用蒸发工艺浓缩产品。例如，氯碱工业电解液中的稀氢氧化钠溶液经过浓缩得到浓氢氧化钠溶液。在盐碱溶液蒸发过程中，原蒸汽进入蒸发器加热浓碱液。溶液中的水被加热形成二次蒸汽。前一种效果的二次蒸汽作为加热蒸汽进入下一种效果的蒸发器，节省了原蒸汽的使用，降低了能耗。多个蒸发器结合形成多效蒸发系统。
电解质蒸发有许多工艺流程，它们被广泛使用。通常，它可以分为下游和上游系统。顺流可分为三效顺流、四效或多效顺流、三效四体和四体三效蒸发过程。逆流可分为三效逆流和四效逆流。所有工艺过程都经历了电解液的蒸发和冷却。过滤和成品。在各种工艺中，氯化钠和其他盐的能耗和杂质去除是生产的关键。由于结晶过程的复杂性，如果氯化钠结晶不能通过细则完全去除，碱液质量是主要问题，也成为制约氯碱工业的瓶颈。
2)蒸发的溶剂被冷凝以除去非挥发性物质，这通常用于制备纯溶剂。例如，海水淡化被用来生产淡水。我国海水淡化大多采用反渗透和低温多效蒸发。低温多效蒸发在低水平热能和水电联产中具有很大优势，因此低温多效蒸发也是目前最有前途的海水淡化技术之一。低温多效蒸发是海水淡化系统的重要方法，具有经济效益高、能耗低的特点。在过去20年左右的时间里，世界上许多国家和地区，如美国和东非，都提供了日产水能力为2万立方米的低温多效蒸发设备。以色列海水淡化公司是最早开发低温多效工艺的公司之一。公司主要开发水平管降膜蒸发技术。经过多次蒸发和冷凝后，公司在低温低压条件下运行，因此需要从一定量的蒸汽输入中获得大量蒸馏水。就蒸发过程而言，蒸发和冷凝也包括热量回收。主要用于解决城市北部平均温度和热量问题以及蒸汽价格与投资之间的最佳调整点。蒸发效应的数量主要取决于海水和蒸汽之间的温差以及每个效应的允许最低温度。
根据不同的材料性能和工艺要求，蒸发操作可以采用不同的操作条件和方法。根据工作压力，可分为大气蒸发和减压蒸发。大气蒸发是指冷凝器和蒸发器溶液一侧的压力等于或高于大气压力。真空蒸发意味着冷凝器和蒸发器溶液侧的压力低于大气压力。真空蒸发的目的是降低溶液的沸点。与大气蒸发相比，它的优点是:溶液的沸点相对较低，因此可以在相对较低的温度下蒸发。用于蒸发的加热气体可以是废热蒸汽或低压蒸汽。溶液的低沸点也导致蒸发器的平均温差较大，因此所需的热交换面积相对较小。低沸点材料在蒸发热敏性材料方面具有很大优势，在蒸发过程中不易变质。低蒸发温度也减少了系统的热量损失。

第三章电解质的多效蒸发.......23-34
3.1电解质的多效蒸发.......23-26
3.1.1蒸发器中溶液的沸点.......23-25
3.1.2氯化钠沉淀.......25
3.1.3将出现电解液粘度.......25
3.1.4电解液有腐蚀.......25-26
3.2主要蒸发.......26-28
3.2.1蒸发器.......26
3.2.2蒸发加热.......26-27 [/BR/] 3.2.3温差损失和有效.......27-28[/比尔/] 3.3多效蒸发模型建立.......28-34[/比尔/] 3.3.1基本假设.......28-29[/溴/] 3.3.2经验公式的编制.......29
3.3.3物料平衡.......29-31
3.3.4热平衡.......31-34
第4章电解质的多效蒸发.......34-39
第5章电解质多效蒸发.......39-58
5.1三效并流蒸发工艺.......39-45
5.1.1三效并流工艺.......39
5.1.2模拟计算.......39-45

结论
本文用MATLAB模拟氯碱工业中含氯化钠盐碱液的蒸发和浓缩。利用MATLAB工具箱程序求解非线性方程，对三效并流蒸发过程、三效逆流蒸发过程、复杂三效并流蒸发过程和三效四体蒸发过程进行了模拟计算。对四种蒸发过程的模拟结果进行了比较，结果表明三效四体系统经济性最好，其次是复杂并流、三效逆流和三效并流。同时，将三效下游过程的模拟结果与文献2中的文献计算数据和实际工厂数据进行了比较。对比表明，本文编写的程序得到的结果与文献计算数据和实际工厂生产数据吻合较好。
本文的模拟是一个运算计算模拟。与ProII、ASPEN等过程模拟软件相比，它更有针对性，对条件的依赖性更小。获得的数据也更加直观和详细。例如，每个效应的沸点上升不能由通用过程模拟软件直接计算。本文采用的方法可以直接计算和获得这些数据。对实际蒸发生产操作有较好的理论指导作用。

参考
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