氯化铝2效蒸发及冷却结晶
概述
每天40吨原液，氯化铝含量10%，盐酸酸度1%。
- 蒸汽价格：200元/吨
- 电价：0.8元/度
注意问题：
- 原液有强腐蚀性。
- 浓缩后，三氯化铝浓度为40波美度时温度低于70度会结晶。
- 考虑溶液沸点随着浓度提高，沸点也越来越高，采用0.5~0.6MPa（表压）饱和蒸汽作为热源。
- 需要浓缩到可以冷却后结晶浓度。
设计处理量：设计进料量按 Q=1670KG/H 计算。
溶液特点
三氯化铝（六水）
- 中文别名：六水合氯化铝、结晶氯化铝、六水氯化铝、六水三氯化铝、聚合氯化铝
- 英文名称：Aluminum chloride hexahydrate
- 分子式：H12AlCl3O6 或 AlCl3·6H2O
- 分子量：241.43
- 性状：无色斜方晶系结晶，工业品为淡黄色或深黄色
- 相对密度：2.398
- 溶解性：溶于水、乙醇、乙醚，水溶液呈酸性，微溶于盐酸
- 溶解性：477 g/L（20℃）
不同水合物的浓度
| 水合物 | 分子量计算 | 三氯化铝浓度 |
|---|---|---|
| 六水 AlCl3·6H2O | 133+108=241 | 55.2% |
| 五水 AlCl3·5H2O | 133+90=223 | 59.6% |
| 四水 AlCl3·4H2O | 133+72=205 | 64.9% |
| 三水 AlCl3·3H2O | 133+54=187 | 71.2% |
设备说明
石墨蒸发器
石墨蒸发器采用蒸汽加热，通常情况下选用圆块孔式石墨蒸发器较为合适。圆块孔式石墨蒸发器是由石墨气腔、石墨上下封头、石墨换热块、碳钢外壳、压力弹簧组成。石墨换热块上钻有横孔和纵孔，两者不相通，纵孔走腐蚀性物料，横孔走蒸汽。两个石墨换热块间以聚四氟乙烯密封件密封。
蒸发分离室
蒸发分离室是物料被加热并汽化的主要场所。
工艺流程
*图1：氯化铝2效蒸发及冷却结晶工艺流程图*
工艺流程说明
- 第一步：先采用一效的冷凝水作为热源，将过滤液预热至70度左右。
- 第二步：采用蒸发浓缩工艺，将原液中的部分水分蒸发，采用0.4MPa蒸汽作为热源，将原液初步浓缩。
- 第三步：氯化铝放入结晶器，冷却出来氯化铝固液混合物。
- 第四步：放入离心机，母液进入母液罐。
- 第五步：包装。
工程投资预算
每日40吨氯化铝2效蒸发设备表（预热+2效蒸发+冷却结晶全套装置）
| 类别 | 序号 | 位号 | 名称 | 规格型号 | 材料 | 数量 | 价格万元 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 原料工段 | 1 | V-0101 | 原料罐 | V=60m³ | 1 | |||||||||
| 合计 1 | 8 | |||||||||||||
| 2 二效浓缩及结晶工段 | 1 | E-0104 | 一效冷凝水预热器 | YKB-5m² | 石墨 | 1 | 0.615 | |||||||
| 2 | E-0105 | 二效冷凝水预热器 | YKB-5m² | 双相石墨 | 1 | 0.765 | ||||||||
| 3 | F-0101 | 一效蒸发室 | Φ1200蒸发室 | 特种复合树脂 | 1 | 11 | ||||||||
| 4 | E-0101 | 一效加热器 | 换热面积：80m² | 石墨 | 1 | 10 | ||||||||
| 5 | F-0102 | 二效蒸发室 | Φ1400 | 特种复合树脂 | 1 | 15 | ||||||||
| 6 | E-0102 | 二效加热器 | 换热面积：80m² | 双相石墨 | 1 | 12 | ||||||||
| 9 | E-0103 | 系统冷凝器 | 换热面积：100m² | 石墨 | 1 | 12.3 | ||||||||
| 10 | V-0101 | 蒸发冷凝水罐 | V=2m³ | PP | 1 | 1 | ||||||||
| 12 | F-0103 | 冷却结晶器 | 搪瓷夹套搅拌罐；V=8m³ | 搪瓷 | 1 | 10 | ||||||||
| 13 | F-0104 | 离心机 | PP | 1 | 20 | |||||||||
| 14 | V-0102 | 母液罐 | V=5m³ | PP | 1 | 2 | ||||||||
| 15 | 吨袋 | 自备 | ||||||||||||
| 16 | 叉车 | 自备 | ||||||||||||
| 合计 2 | 94.68 | |||||||||||||
| 3 冷却水系统 | 1 | 凉水塔 | 120m³/h；自备 | 1 | ||||||||||
| 2 | 冷却水泵 | 自备 | 2 | |||||||||||
| 合计 3 | 6 | |||||||||||||
| 4 泵类 | 1 | P-0101 | 进料泵 | Q=3m³/H；一开一备 | 四氟 | 2 | 1 | |||||||
| 2 | P-0102 | 出料泵 | Q=3m³/H；一开一备 | 四氟 | 2 | 1 | ||||||||
| 3 | P-0103 | 冷凝水泵 | Q=3m³/H；一开一备 | 四氟 | 2 | 1 | ||||||||
| 4 | P-0104 | 真空系统 | 闭路真空系统，内冷却 | 四氟 | 2 | 2.5 | ||||||||
| 5 | P-0105 | 母液泵 | Q=3m³/H；一开一备 | 四氟 | 2 | 1 | ||||||||
| 合计 4 | 6.5 | |||||||||||||
| 5 阀门类 | 1 | 截止阀 | 1套 | |||||||||||
| 2 | 单向阀 | 1套 | ||||||||||||
| 3 | 疏水阀 | 1套 | ||||||||||||
| 4 | 球阀 | 1套 | ||||||||||||
| 5 | 电动调节阀 | 包含1效、2效、生蒸汽3个电动阀 | 1套 | |||||||||||
| 合计 5 | 3 | |||||||||||||
| 6 仪表类 | 1 | 温度变送器 | 7个 | 1 | ||||||||||
| 2 | 液位变送器 | 3个 | 2 | |||||||||||
| 3 | 压力表 | 2个 | 0.2 | |||||||||||
| 4 | 流量计 | 1个 | 0.4 | |||||||||||
| 合计 6 | 3.6 | |||||||||||||
| 7 自控 | 1 | PLC自控柜 | 西门子PLC，昆龙通泰15寸触摸屏 | 1 | 8 | |||||||||
| 合计 7 | 1 | 8 | ||||||||||||
| 8 安装类 | 1 | 管道及法兰 | 1 | 12 | ||||||||||
| 2 | 配件 | 螺栓等 | 1 | 1 | ||||||||||
| 3 | 配电 | 含电缆及桥架 | 1 | 1 | ||||||||||
| 4 | 安装施工 | 系统安装 | 1 | 12 | ||||||||||
| 5 | 调试 | 1 | 2 | |||||||||||
| 6 | 保温 | 自购（含保温材料） | 1 | 3 | ||||||||||
| 7 | 框架结构 | 乙方负责设计，甲方自购含框架安装 | 1 | 25 | ||||||||||
| 8 | 防雷接地 | 自备 | 1 | 1 | ||||||||||
| 9 | 地基基础 | 自备；乙方负责设计 | 1 | 1 | ||||||||||
| 10 | 围堰地面处理 | 自备；乙方负责设计 | 1 | 1 | ||||||||||
| 11 | 水池 | 自备；乙方负责设计 | 1~2 | 1 | ||||||||||
| 合计 8 | 60 | |||||||||||||
| 9 工程设计 | 1 | 设计 | ||||||||||||
| 合计 9 | 3 | |||||||||||||
| 10 运输 | 1 | 运输 | ||||||||||||
| 合计 10 | 3 | |||||||||||||
| 总合计 | 195.78 | |||||||||||||
水电汽消耗表
| 项目 | 数量 | 费用（元） | 备注1（单价元） | 备注2 |
|---|---|---|---|---|
| 耗电（千瓦） | 10 | 7 | 0.7 | 系统装机功率：20KW（不含冷却水系统） |
| 耗蒸汽（吨） | 0.85 | 170 | 200 | 公用工程 |
| 耗冷却水（吨） | 100 | 20 | 0.2 | 公用工程；电0.7元 |
| 总处理费用（元） | 197 | |||
| 总处理水量（吨/h） | 1.67 | |||
| 蒸发水量（吨/h） | 1.2 | |||
| 吨水处理费用（元） | 118 |
每日处理40吨氯化铝原液，总处理费用197元/小时，折合每吨水处理费用118元。