專利名稱：：含硝鹵水熱法聯(lián)堿生產(chǎn)氯化銨工藝的設(shè)計(jì)計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種以相圖為依據(jù)的鹽、堿等無機(jī)化工領(lǐng)域工程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，更具體地說，本發(fā)明涉及一種以電子相圖為依據(jù)的含硝鹵水熱法聯(lián)堿生產(chǎn)氯化銨工藝的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
：在聯(lián)堿制造工業(yè)中都需對碳化濾堿母液進(jìn)行處理，回收母液中的氯化銨和氯化鈉。蒸發(fā)處理濾堿母液生產(chǎn)氯化銨的方法被稱為"熱法"聯(lián)堿。"熱法"作為聯(lián)合制造純堿與氯化銨的一種生產(chǎn)工藝過程，是與"冷法"一起并列于聯(lián)合制造純堿與氯化銨的范圍之內(nèi)，都是為了解決氨堿法原料鹽利用率低，廢液、廢渣排放量大等問題的改進(jìn)方法。含硝鹵水制堿后的濾堿母液經(jīng)脫氨后，利用氯化銨、氯化鈉和硫酸鈉溶解度的不同，采用蒸發(fā)與冷析方法使其分離。相圖在許多鹽、堿的工藝設(shè)計(jì)中起著非常重要的作用。許多工藝流程及相關(guān)的工藝參數(shù)都是依據(jù)相應(yīng)的相圖而確立的。目前采用的工藝流程相圖計(jì)算方法，包括含硝鹵水熱法聯(lián)堿生產(chǎn)氯化銨工藝的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，大都是手工計(jì)算、手工繪圖。技術(shù)人員根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在繪圖紙上首先繪出溶解度曲線，再用手工方法將工藝過程線(如蒸發(fā)、冷析、加水、加鹽等過程)布置上去。因?yàn)楦鞑僮鼽c(diǎn)的位置及物料量此時(shí)都無法確定，所以操作線的位置只能是暫時(shí)假設(shè)的。接下來要根據(jù)工藝流程、指定的工藝參數(shù)以及產(chǎn)品來確定各操作點(diǎn)的位置，從而確定操作線。整個(gè)過程是通過手工試差法或解方程組進(jìn)行的，它必須滿足以下要求(1)要求單元操作的各點(diǎn)符合相圖的連線規(guī)則。比如兩物料兌合，兩個(gè)要參加兌合的物料點(diǎn)必須與兌合后的兌合點(diǎn)在一條直線上；又如冷析結(jié)晶，物料冷析后有固相析出，則體系點(diǎn)、固相點(diǎn)及結(jié)晶后形成的飽和液，這3點(diǎn)也必須要在同一條直線上。(2)操作線上操作點(diǎn)所代表的物料量要符合杠桿規(guī)則。比如兌合過程，兩個(gè)要參加兌合的物料量之比等于各自到兌合點(diǎn)距離的反比。每條操作線上的3個(gè)點(diǎn)都要符合這一規(guī)則。(3)因?yàn)檫@種生產(chǎn)過程常常需要循環(huán)操作，所以相圖上的始點(diǎn)與終點(diǎn)必須完全重合，就是說必須通過試差(或解方程組)找到合適的各點(diǎn)，并使得始點(diǎn)與終點(diǎn)重合。(4)操作點(diǎn)不得超出操作溫度下的某指定的區(qū)域。(5)如果是四元相圖，確定操作點(diǎn)的實(shí)際位置時(shí)還要查看水圖，這是一項(xiàng)難度相當(dāng)大的工作，尤其在干鹽圖比較復(fù)雜時(shí)更為難辦。因此，采用以往的手工方法在相圖上進(jìn)行工藝流程的計(jì)算，明顯存在以下問題(1)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。當(dāng)體系比較復(fù)雜時(shí)，待定的參數(shù)較多，試差或解方程組都較為困難。(2)準(zhǔn)確度差。因?yàn)閿?shù)據(jù)是手工從相圖上測量來的，因此，準(zhǔn)確度難以保證。(3)水圖操作困難。因?yàn)橹荒茱@示二維相圖，不能表現(xiàn)整個(gè)流程進(jìn)行的實(shí)際狀況；對于四元體系，也只能以干鹽圖配合水圖來解決。水圖上對應(yīng)點(diǎn)的確定有一定難度，尤其是較復(fù)雜的體系，更讓相圖計(jì)算者望而生畏。(4)應(yīng)對參數(shù)變化比較難。若設(shè)計(jì)過程中原始參數(shù)發(fā)生變化，就必須重新試差或計(jì)算方程組的解，使得設(shè)計(jì)周期延長；且很難通過設(shè)計(jì)某些參數(shù)將操作點(diǎn)調(diào)整到理想位置。(5)流程分析困難。在設(shè)計(jì)初期，往往需要對多個(gè)流程進(jìn)行技術(shù)分析及經(jīng)濟(jì)比較，以期找到一個(gè)既可行又經(jīng)濟(jì)的工藝流程，很明顯這對手工計(jì)算來說需要給出一個(gè)相對長的時(shí)間；即便如此，也難以給出理想的用來進(jìn)行比較的多組數(shù)據(jù)?？傊?，由于手工相圖計(jì)算存在著種種問題，給設(shè)計(jì)人員帶來諸多不便。可能有些好的流程，就是因?yàn)殡y以拿出計(jì)算結(jié)果而被擱置了。手工相圖計(jì)算之所以存在這些缺陷，其主要原因有兩個(gè)。第一，這一類工藝流程大都是循環(huán)式的，工藝參數(shù)的確定必須同時(shí)滿足多個(gè)條件。第二，對于四元相圖而言，平面相圖上的一點(diǎn)實(shí)際上是立體空間上某點(diǎn)的投影，因?yàn)槭止るy以繪出三維的圖形，所以用平面投影圖代替，至于它在立體空間的真實(shí)位置，要對照"水圖"來確定(相當(dāng)于X、Y平面上一點(diǎn)，給定一個(gè)Z值后可確定空間內(nèi)一點(diǎn)一樣)，但是由于三維相圖被很多曲面劃分為多個(gè)相區(qū)，這些區(qū)域又都是不規(guī)則形狀，該點(diǎn)是否處在要求的相區(qū)內(nèi)，判斷過程有一定難度。這兩點(diǎn)使得手工計(jì)算難于按想象的要求進(jìn)行。為了克服上述問題，發(fā)明人在不斷的探索過程中，找到了一種新的相圖計(jì)算方法，因?yàn)檫@種方法使得計(jì)算過程、參數(shù)調(diào)整、數(shù)據(jù)輸出以及圖形顯示均在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，故稱之為"電子相圖"。發(fā)明人曾在"電子相圖的制作及其在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用"(見郭鵬輝.純堿工業(yè)，2007年第2期第25-28頁)一文中，以典型的NaCl-NH4Cl-H20三元體系為例，描述了某些單元操作中三元體系電子相圖的制作及其應(yīng)用，對電子相圖制作方面有關(guān)技術(shù)問題進(jìn)行了探討或說實(shí)驗(yàn)。該文所涉及的方法尚不能解決含硝鹵水熱法聯(lián)堿生產(chǎn)氯化銨工藝的設(shè)計(jì)計(jì)算，主要表現(xiàn)在(1)文中為一個(gè)三元體系，而含硝鹵水熱法聯(lián)堿生產(chǎn)氯化銨要處理的是一個(gè)四元鹽對體系；(2)三元相圖僅用二維平面即可表示清楚，而四元鹽對相圖需要三維空間才能表達(dá)清楚，且三維相圖觀察起來很不方便，需要選擇觀察角度，即要求相圖能夠旋轉(zhuǎn)；(3)文中涉及的三元相圖無需水圖，而含硝鹵水熱法聯(lián)堿生產(chǎn)氯化銨工藝需要將第三維要表達(dá)的內(nèi)容制作成二維的水圖，將含水量與干鹽點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來，與干鹽圖繪制在一個(gè)平面上聯(lián)合使用，在一張圖上清楚地表達(dá)所有內(nèi)容；(4)文中僅涉及獨(dú)立的單元操作，而目前面臨的是實(shí)際的生產(chǎn)過程，是幾個(gè)單元操作組合在一起的循環(huán)過程，和生產(chǎn)工藝密切相關(guān)，工藝參數(shù)變動(dòng)時(shí)各個(gè)操作點(diǎn)均隨之變動(dòng)，保證在"電子相圖"上描述出的各個(gè)操作點(diǎn)以及操作線能與實(shí)際的工藝參數(shù)準(zhǔn)確地鏈接。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種利用計(jì)算機(jī)的以電子相圖為依據(jù)的四元鹽對體系，尤其是含硝鹵水熱法聯(lián)堿生產(chǎn)氯化銨工藝的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。本發(fā)明中多處出現(xiàn)術(shù)語"冷析"和"冷卻"，一般來說冷析包含冷卻，兩者可以通用。熱法生產(chǎn)氯化銨是整個(gè)含硝鹵水熱法聯(lián)堿生產(chǎn)工藝中的一個(gè)部分。含硝卣水經(jīng)精制、吸氨、碳化、濾過四個(gè)過程取出重堿，濾堿母液中主要含有NaCl、NH4Cl和Na2S04、NH3、C02及H20，在加熱條件下利用脫氨塔脫除濾堿母液中的NH3及C02，將脫氨后的脫氨液送去蒸發(fā)，通過蒸發(fā)蒸出NaCl，取出NaCl后的飽和液再經(jīng)冷析拿出NH4Cl，其飽和液繼續(xù)蒸發(fā)進(jìn)行脫硝，除硝后母液再與送來蒸發(fā)的脫氨液兌合實(shí)現(xiàn)循環(huán)操作過程。圖12給出了一種包含熱法生產(chǎn)氯化銨獨(dú)立產(chǎn)品流程的整個(gè)含硝鹵水熱法聯(lián)堿生產(chǎn)工藝的簡圖。其中的循環(huán)過程(圖12中的虛線框部分)即為本發(fā)明所談及的熱法生產(chǎn)NH4C1過程。這一過程的物料衡算完全需要依賴相圖來進(jìn)行，以此確定出循環(huán)量，各蒸發(fā)過程分別應(yīng)該蒸出的水分量以及需要的蒸汽量等，從而為選擇蒸發(fā)及冷析設(shè)備提供依'據(jù)。如果沒有相圖的指導(dǎo)，便無法確定各個(gè)過程進(jìn)行的深度，循環(huán)也就無從談起。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下。本發(fā)明提出了一種含硝鹵水熱法聯(lián)堿生產(chǎn)氯化銨工藝的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，以濾堿母液脫除氨和二氧化碳后的脫氨液為原料，用蒸發(fā)與冷析方法從脫氨液中制氯化銨，采用以電子相圖為依據(jù)的計(jì)算過程進(jìn)行氯化銨工藝流程及其工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算，所述計(jì)算過程包括如下步驟(1)收集Na+、NH4+〃C1—、S042—_H20水鹽體系的溶解度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用以將來繪制溶解度曲線以及計(jì)算時(shí)取用；(2)根據(jù)氯化銨工藝流程，依據(jù)相圖的連線規(guī)則和杠桿原理，利用解析法處理各操作點(diǎn)、操作線與物料量之間的關(guān)系，包7括需要的調(diào)整系數(shù)；(3)在計(jì)算機(jī)軟件中設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸入欄，用來接受設(shè)計(jì)人員輸入的已知數(shù)據(jù)；(4)將整理好的所有解析式輸入到計(jì)算機(jī)軟件中進(jìn)行計(jì)算；(5)根據(jù)步驟(1)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及步驟(4)的計(jì)算結(jié)果繪制出溶解度曲線和操作線，形成可三維動(dòng)態(tài)顯示的電子相(6)按工藝要求的格式輸出計(jì)算結(jié)果。本發(fā)明中設(shè)計(jì)了一些調(diào)整系數(shù)，操作人員可以通過適當(dāng)調(diào)整這些系數(shù)來改變操作點(diǎn)或線的位置，允許實(shí)際生產(chǎn)中的操作點(diǎn)有一個(gè)小的變化范圍，不至于因?yàn)楣に噮?shù)波動(dòng)而偏離設(shè)計(jì)要求的區(qū)域，比如不該出現(xiàn)結(jié)晶時(shí)出現(xiàn)結(jié)晶。一般來講，操作點(diǎn)通常都在某一特定的直線上，根據(jù)具體情況存在著一定的活動(dòng)范圍。將其活動(dòng)范圍的兩個(gè)端點(diǎn)確定，通過限定該點(diǎn)到某個(gè)端點(diǎn)的距離與兩端點(diǎn)之間的總距離之比，即可調(diào)整該點(diǎn)的位置，其比值即為該點(diǎn)的調(diào)整系數(shù)。本發(fā)明采用的計(jì)算機(jī)軟件可以是VB、VC或Excel等常見軟件，優(yōu)選采用Excel電子表格提供的功能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)計(jì)算、輸出結(jié)果及相圖顯示同時(shí)完成。利用Excel提供的繪圖功能，將計(jì)算得到的數(shù)據(jù)繪成三維相圖，可真實(shí)顯示操作點(diǎn)的實(shí)際狀況。一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，還可以設(shè)計(jì)兩個(gè)單選按鈕，可在三'維圖及干鹽圖(平面投影圖)之間切換；為保持圖面相對清晰，還可設(shè)計(jì)開關(guān)，選擇是否顯示某溫度的結(jié)晶面。一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，考慮到三維電子相圖中線條較多，不易觀察，還可以設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)角度及軸側(cè)角度，可以通過調(diào)整這兩個(gè)參數(shù)，選擇適宜的角度來觀察相圖。一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，步驟(6)中數(shù)據(jù)輸出按工藝要求以流程圖的形式輸出各點(diǎn)的物料量和物料組成，設(shè)計(jì)人員可容易地觀察到所有的結(jié)果，并為今后的設(shè)備選型及給各專業(yè)提條件打好了基礎(chǔ)。本發(fā)明中，含硝卣水熱法聯(lián)堿生產(chǎn)氯化銨工藝可以采用3.種工藝流程，即(1)獨(dú)立產(chǎn)品流程原料經(jīng)兌合后，先后通過蒸發(fā)除鹽、冷卻析銨、蒸發(fā)除硝三個(gè)過程分別取出原料中的氯化鈉、氯化銨和硫酸鈉，如圖1所示。(2)先析鹽后析銨流程原料經(jīng)兌合后，先通過蒸發(fā)將原料中的氯化鈉和硫酸鈉一同取出，再冷析結(jié)晶取出氯化銨，如圖2所示；(3)先析銨后析鹽流程原料經(jīng)兌合后，先降溫取出氯化銨，再蒸發(fā)將氯化鈉和硫酸鈉一同取出，如圖3所示。將本發(fā)明的電子相圖計(jì)算分析的方法，應(yīng)用到含硝鹵水熱法聯(lián)堿生產(chǎn)氯化銨工藝的某一個(gè)具體的工藝流程中，即可得到一個(gè)實(shí)用的計(jì)算程序。本發(fā)明人為以上3種工藝流程分別編制了各自.的計(jì)算程序，利用"電子相圖"法進(jìn)行計(jì)算分析，得到以下良好效果(1)計(jì)算速度快。工藝流程和指定參數(shù)確定后，設(shè)計(jì)人員只需要在數(shù)據(jù)輸入欄中輸入已知變量，立刻可得計(jì)算結(jié)果，數(shù)據(jù)輸出及相圖顯示也同時(shí)完成，省時(shí)省力。(2)計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確。因?yàn)橛?jì)算過程不涉及手工測量，全部通過計(jì)算機(jī)完成，避免了出現(xiàn)較大誤差及計(jì)算錯(cuò)誤。(3)重新計(jì)算容易。如果原始數(shù)據(jù)改變，如原料組成發(fā)生變化，只要在輸入欄中重新輸入新的數(shù)據(jù)，即可立刻得到一套新的計(jì)算結(jié)果和新的相圖顯示。(4)三維動(dòng)態(tài)顯示相圖。利用Excel將計(jì)算得到的數(shù)據(jù)繪成三維相圖，可真實(shí)顯示操作點(diǎn)的實(shí)際狀況，這是手工相圖計(jì)算.難于完成的。并通過設(shè)計(jì)有關(guān)的按鈕、開關(guān)和參數(shù)，保持圖面相對清晰，可選擇適宜的角度觀察相圖，這是以往相圖計(jì)算所無法完成的。(5)數(shù)據(jù)輸出完整且一目了然。(6)參數(shù)可調(diào)性。(7)可進(jìn)行技術(shù)分析及經(jīng)濟(jì)比較。由于以上的特點(diǎn)，程序可以按操作者的意愿計(jì)算出多組數(shù)據(jù)，可考察選擇不同參數(shù)時(shí)的計(jì)算結(jié)果，由此可進(jìn)行技術(shù)分析，選擇更合適的參數(shù)；另外，可根據(jù)不同的流程設(shè)計(jì)出不同的程序，對各流程分別計(jì)算，由此可進(jìn)行流程比較，選擇更經(jīng)濟(jì)的流程。這在設(shè)計(jì)初期流程確定時(shí)極為有用。(8)指導(dǎo)生產(chǎn)操作。此種電子相圖也可提供給生產(chǎn)操作人員，當(dāng)原始參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，可通過程序運(yùn)行找到新的變量關(guān)系。重新調(diào)整各個(gè)操作點(diǎn)的物料量。對于無法實(shí)現(xiàn)在線測量母液組成的自控水平有限情形，雖然無法根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整母液組成，但可在物料量上給出一定的指導(dǎo)。(-9)簡單易行。利用Excel平臺(tái)完成所有的操作，一般的計(jì)算機(jī)都可操作，無須引進(jìn)其他繪圖軟件；整個(gè)過程只需輸入已知數(shù)據(jù)及調(diào)整某些參數(shù)，普通的技術(shù)人員都能使用。圖1是獨(dú)立產(chǎn)品流程圖。圖2是先析鹽后析銨流程圖。圖3是先析銨后析鹽流程圖。圖4是獨(dú)立產(chǎn)品流程的干鹽圖。圖5是獨(dú)立產(chǎn)品流程的數(shù)據(jù)輸入欄。圖6是獨(dú)立產(chǎn)品流程的三維動(dòng)態(tài)顯示相圖。圖7是獨(dú)立產(chǎn)品流程的輸出計(jì)算結(jié)果。圖8是先析鹽后析銨流程的干鹽圖。圖9是先析鹽后析銨流程的數(shù)據(jù)輸入欄。圖10是先析鹽后析銨流程的三維動(dòng)態(tài)顯示相圖。圖11是先析鹽后析銨流程的輸出計(jì)算結(jié)果。圖12含硝鹵水熱法聯(lián)堿生產(chǎn)工藝(獨(dú)立產(chǎn)品)流程簡圖。圖中標(biāo)識(shí)的含義-A、B、C、D分別表示NaCl、NH4C1、(NH4)2S04、Na2S04;T、a、b、m、n、S分別表示原料、兌合液、蒸鹽母液、析銨母液、除硝母液、共飽液；Z表示蒸鹽母液終極點(diǎn)；a、6分別為旋轉(zhuǎn)角度和軸側(cè)角度；ml、nl、n2為調(diào)整系數(shù)；Sl表示析鹽固相點(diǎn)，其值反映原料中Na2S04與NaCl的含量關(guān)系，兩種鹽同時(shí)蒸出時(shí)即按這一比例析出；h表示冷前加水比例。具體實(shí)施例方式下面以實(shí)施例的方式進(jìn)一步解釋本發(fā)明，但是本發(fā)明不局限于這些實(shí)施例。實(shí)施例l獨(dú)立產(chǎn)品流程的電子相圖設(shè)計(jì)計(jì)算獨(dú)立產(chǎn)品流程如圖1所示，其電子相圖具體計(jì)算步驟如下(1)收集該水鹽體系的溶解度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用以將來繪制溶解度曲線及計(jì)算時(shí)取用。原料T為前面工段提供的脫氨液，其含有的主要成分為NaCl、NH4C1、Na2SO^nH20。因此，我們收集了Na+、NH4+〃C1—、S042-—H20四元交互體系35115°C(選取35、40、50、55、60、80、115°C)的溶解度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如表1所示。表1Na+、NH4+〃Cr、S042--H20四元交互體系溶解度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表1Na\NH/〃Cr、30/--&0四元交互體系溶解度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(續(xù))<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>(2)根據(jù)圖l所示工藝流程，做出干鹽圖草案，即布置操作線。圖4所示干鹽圖中有4個(gè)操作過程，表明有4條直線(操作線)要確定，其中，n-a-T線為除硝母液n和原料T兌合為兌合液a的兌合線；A-a-b線為蒸發(fā)析出A即NaCl的蒸發(fā)線；B-b-m線為冷卻析出B即NH4C1的結(jié)晶線；D-m-n線為蒸發(fā)析出D即Na2S04的蒸發(fā)線。將各操作線和操作點(diǎn)之間的關(guān)系(包括幾何關(guān)系及物料量之間的關(guān)系)，按連線規(guī)則及杠桿原理處理成解析式(列出方程組)。利用Excel提供的列表框功能，操作溫度設(shè)計(jì)成可選擇的(見圖5的蒸發(fā)溫度與冷析溫度)；為了使蒸鹽母液點(diǎn)b及析銨母液點(diǎn)m可以在指定的區(qū)域中移動(dòng)，設(shè)計(jì)了ml、nl及n2三個(gè)調(diào)整系數(shù)，其中ml可調(diào)整蒸鹽母液終極點(diǎn)Z在A、B(NaCl和NH4C1)共飽線上的位置；nl可調(diào)整蒸鹽母液點(diǎn)在A-Z連線上的位置(b點(diǎn))；n2可調(diào)整析銨母液點(diǎn)到共飽線的距離。通過選擇上述3個(gè)調(diào)整系數(shù)，就確定了蒸鹽母液點(diǎn)及析銨母液點(diǎn)的坐標(biāo)。根據(jù)上述說明，蒸鹽母液點(diǎn)b及析銨母液點(diǎn)m可由調(diào)整系數(shù)控制，待定的操作點(diǎn)只有除硝母液點(diǎn)n和兌合點(diǎn)a。加上一個(gè)物料量(取除硝母液量G。，共計(jì)5個(gè)變量Xn，Yn，Xa，Ya，Gn。根據(jù)操作線方程及物料量之間的關(guān)系可列出以下方程組<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>其中，Yn、X。表示n點(diǎn)的坐標(biāo)，Gn表示n點(diǎn)的物料量，其余類推。求解上述方程組，即可得到所選蒸發(fā)溫度及冷析溫度下的一組數(shù)據(jù)，就可以繪出該條件下的干鹽圖。根據(jù)各點(diǎn)在干鹽圖上的位置，可以通過相圖上的某些特殊點(diǎn)定各點(diǎn)的實(shí)際空間位置(各點(diǎn)坐標(biāo)已定)。(3)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸入欄，為計(jì)算過程中屬于已知條件的參數(shù)準(zhǔn)備好單元格，用來輸入已知數(shù)據(jù)，包括原料的組成(各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù))和投料量、操作溫度以及調(diào)整系數(shù)，見圖5。圖5中前4列為原料的組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù))及投料量；蒸發(fā)溫度與冷析溫度設(shè)置成下拉形式，可從中選擇需要的溫度；由上述說明可知，調(diào)整系數(shù)ml可調(diào)整干鹽圖(見圖4)中蒸發(fā)A(即NaCl)的蒸發(fā)線斜率，使得蒸發(fā)終極點(diǎn)沿A、B共飽線向遠(yuǎn)離共飽點(diǎn)方向移動(dòng)。蒸發(fā)線確定后調(diào)整nl，可使蒸發(fā)終點(diǎn)在蒸發(fā)線上移動(dòng)。調(diào)整這兩個(gè)系數(shù)的目的就是為了選擇一個(gè)合適的蒸發(fā)終點(diǎn)一一使其既在A結(jié)晶區(qū)內(nèi)又離幵共飽點(diǎn)，便于操作并保證得到純的A物質(zhì)。用系數(shù)n2可調(diào)整B組分(即NH4C1)冷析時(shí)結(jié)晶母液點(diǎn)(如圖4中的m點(diǎn))位置，使其離開共飽線。此點(diǎn)影響到后續(xù)蒸發(fā)除硝過程母液點(diǎn)的位置及兌合點(diǎn)位置，同時(shí)也控制了冷析過程的出水量。干鹽圖中m點(diǎn)越靠近B點(diǎn)，表示三維圖中析銨操作線越陡，說明過程蒸發(fā)掉的水分越少。(4)將整理好的所有解析式輸入到Excel中進(jìn)行計(jì)算。需要的已知參數(shù)由輸入欄提取，計(jì)算結(jié)束后可得到所有點(diǎn)的坐標(biāo)值及各點(diǎn)的物料量。將做圖需要用到的變量提出來，并與三維顯示的旋轉(zhuǎn)角度及軸側(cè)角度關(guān)聯(lián)后，按一定的格式整理好(滿足可動(dòng)態(tài)顯示的要求)，供做圖時(shí)使用。(5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算出來的數(shù)據(jù)，利用Excel圖表功能，繪出三維顯示的溶解度曲線和操作線，因?yàn)榭紤]了圖形的旋轉(zhuǎn)角度及觀察時(shí)的軸側(cè)角度，使得該電子相圖成為三維形式可動(dòng)態(tài)顯示的電子相圖，見圖6。如果計(jì)算數(shù)據(jù)改變，電子相圖隨之而變。通過選擇單選按鈕，即可在三維圖及干鹽圖之間切換；當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度取0。、軸側(cè)角度取90°時(shí)，即為通常使用的干鹽圖，即圖4。可根據(jù)需要選擇顯示形式。為了觀察方便，設(shè)計(jì)了"顯示蒸發(fā)面"和"顯示冷卻面"兩個(gè)多選按鈕，可根據(jù)需要選擇打開或關(guān)閉。圖6關(guān)閉了冷卻面，可更方便地觀察蒸發(fā)過程。圖6中旋轉(zhuǎn)角度和軸側(cè)角度可通過滾動(dòng)條選擇，也可直接輸入到后面的單元格中，使操作者可以從任何方向觀察三維圖。在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出來的此三維圖，各操作線由不同顏色的線條顯示，更便于觀察和分析。圖6中多選按鈕"顯示結(jié)晶區(qū)"，可將各組分的結(jié)晶面與組分點(diǎn)連接，形成該組分的結(jié)晶區(qū)；由于考慮那樣線條太多可能會(huì)影響觀察效果，目前還沒有啟用，留待將來進(jìn)一步充實(shí)。需要說明的是蒸發(fā)面及冷卻面實(shí)際上應(yīng)該是由曲面構(gòu)成的，但目前所能得到的只是個(gè)別點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所以只能將曲面視作由幾個(gè)折面構(gòu)成，這樣可能會(huì)導(dǎo)致含水量的計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)一點(diǎn)誤差。這是目前所有相圖計(jì)算都無法避免的問題。(6)按工藝要求的格式輸出計(jì)算結(jié)果。為了便于觀察各個(gè)操作點(diǎn)的母液組成及循環(huán)量，將計(jì)算結(jié)果按流程圖形式輸出，每一個(gè)操作點(diǎn)的數(shù)據(jù)都一目了然，見圖7。各個(gè)操作點(diǎn)的物料組成和物料量都是與計(jì)算結(jié)果鏈接的，如果原始參數(shù)變化，計(jì)算結(jié)果隨之變化。在實(shí)際生產(chǎn)操作過程中，如果原料發(fā)生變化，也可根據(jù)此輸出結(jié)果對某些工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。實(shí)施例2先析鹽后析銨流程的電子相圖設(shè)計(jì)計(jì)算先析鹽后析銨流程如圖2所示，其電子相圖的具體計(jì)算步驟與實(shí)施例1基本相同。只是由于工藝流程不同，所以相圖上的操作線不同，用來確定各操作點(diǎn)位置的方程組也自然不同，其中要考慮的調(diào)整系數(shù)也不一樣了。先析鹽后析銨流程共有三條操作線兌合線、蒸鹽線和析銨線。見圖8。與實(shí)施例1的設(shè)計(jì)過程相同，也要列出相關(guān)的方程組，解出各操作點(diǎn)的坐標(biāo)及該點(diǎn)的物料量。在該流程中，NaCl與Na2S04是同時(shí)取出的，原料點(diǎn)T確定后其固相點(diǎn)S1隨之而定。蒸鹽(取出NaCl與Na2SQ4)過程的母液點(diǎn)定為蒸發(fā)溫度下的共飽點(diǎn)s。對于s點(diǎn)進(jìn)行冷卻析銨，其析銨母液點(diǎn)m設(shè)為可調(diào)點(diǎn)，隨析銨過程加水量多少而定。本設(shè)計(jì)計(jì)算方法設(shè)計(jì)了一個(gè)調(diào)整系數(shù)h，h值反映了加水量的多少。此時(shí)，只要給出一個(gè)h值，即可出現(xiàn)一個(gè)析銨母液點(diǎn)m，解出下面的方程組，即可得到m點(diǎn)的坐標(biāo)Xm、Ym。fYs/Ym=(1-XS)/(1-Xm){(Xs-Xm)/(XS-XE)=h其中，XE為NH4C1和Na2S04兩元共飽線與析銨操作線的交點(diǎn)E點(diǎn)的X坐標(biāo)，可事先計(jì)算出來；Xs、Ys為蒸發(fā)溫度下共飽點(diǎn)S的坐標(biāo)。隨著Xm、Ym的確定，解出下面的方程，即可得到a點(diǎn)的坐標(biāo)Xa、Ya?！?Ya-Ys〗)/(YS-YS1)=Xa/Xs{(Xa-Xm)/(XT-Xm)=(Ym-Ya)/(YA-YT)與實(shí)施例1方法一樣，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及各點(diǎn)在空間的關(guān)系，運(yùn)用杠桿原理及連線規(guī)則，可確定各點(diǎn)的含水量。將所有計(jì)算過程送入計(jì)算機(jī)，可得到做圖的所有點(diǎn)坐標(biāo)。可做出三維動(dòng)態(tài)顯示的"電子相圖"及流程圖形式的輸出結(jié)果。實(shí)施例3先析銨后析鹽流程的電子相圖設(shè)計(jì)計(jì)算先析銨后析鹽流程如圖3所示，與先析鹽后析銨流程相比，所不同的是兌合后先冷卻析銨，析銨母液再蒸發(fā)除鹽，也是NaCl與Na2S04是同時(shí)取出的。其電子相圖的具體計(jì)算步驟基本與實(shí)施例2相同。但由于操作線不同，其各點(diǎn)位置關(guān)系不同，解析式也自然不同。在此不在贅述。權(quán)利要求1、一種含硝鹵水熱法聯(lián)堿生產(chǎn)氯化銨工藝的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，以濾堿母液脫除氨和二氧化碳后的脫氨液為原料，用蒸發(fā)與冷析方法從脫氨液中制氯化銨，采用以電子相圖為依據(jù)的計(jì)算過程進(jìn)行氯化銨工藝流程及其工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算，所述計(jì)算過程包括如下步驟(1)收集Na+、NH4+//Cl-、SO42--H2O水鹽體系的溶解度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用以將來繪制溶解度曲線以及計(jì)算時(shí)取用；(2)根據(jù)氯化銨工藝流程，依據(jù)相圖的連線規(guī)則和杠桿原理，利用解析法處理各操作點(diǎn)、操作線與物料量之間的關(guān)系，包括需要的調(diào)整系數(shù)；(3)在計(jì)算機(jī)軟件中設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸入欄，用來接受設(shè)計(jì)人員輸入的已知數(shù)據(jù)；(4)將整理好的所有解析式輸入到計(jì)算機(jī)軟件中進(jìn)行計(jì)算；(5)根據(jù)步驟(1)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及步驟(4)的計(jì)算結(jié)果繪制出溶解度曲線和操作線，形成可三維動(dòng)態(tài)顯示的電子相圖；(6)按工藝要求的格式輸出計(jì)算結(jié)果。2、權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，所述氯化銨工藝流程為獨(dú)立產(chǎn)品流程，先后通過蒸鹽、析銨、除硝3個(gè)過程分別取出原料中的氯化鈉、氯化銨和硫酸鈉。3、權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，所述氯化銨工藝流程為先析鹽后析銨流程，兌合液先經(jīng)蒸發(fā)將原料中的氯化鈉和硫酸鈉一同取出，母液再冷析結(jié)晶取出氯化銨。4、權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，所述氯化銨工藝流程為先析銨后析鹽流程，兌合液先經(jīng)冷析結(jié)晶取出氯化銨，析銨母液再通過蒸發(fā)將氯化鈉和硫酸鈉一同取出。5、權(quán)利要求1所述設(shè)計(jì)計(jì)算方法，所述計(jì)算機(jī)軟件為Excel電子表格，用其完成數(shù)據(jù)計(jì)算、輸出結(jié)果及相圖顯示。6、權(quán)利要求1所述設(shè)計(jì)計(jì)算方法，所述歩驟;(2)中邀毅計(jì)了圖形的旋轉(zhuǎn)角度和觀察時(shí)的軸側(cè)角度兩個(gè)參數(shù)。7、權(quán)利要求1所述設(shè)計(jì)計(jì)算方法，g遮歩驟M中瑤設(shè)裙兩個(gè)單選按鈕，用予三雍圖和，iit間的切緣8、權(quán)利要求1所述設(shè)計(jì)計(jì)算方法，所述歩練(2)#顯示某溫度結(jié)晶面的開關(guān)。9、權(quán)利要求1所述設(shè)計(jì)計(jì)算方法，所述步驟(6)中按工藝暴求以流程圖的形或輸出*1^量和％組成-全文摘要本發(fā)明提供了一種含硝鹵水熱法聯(lián)堿生產(chǎn)氯化銨工藝的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，以濾堿母液脫除氨和二氧化碳后的脫氨液為原料，用蒸發(fā)與冷析方法從脫氨液中制氯化銨，采用以電子相圖為依據(jù)的計(jì)算過程進(jìn)行氯化銨工藝流程及其工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括如下步驟(1)收集Na⁺、NH₄⁺//Cl^-、SO₄^2-、H₂O水鹽體系的溶解度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；(2)根據(jù)氯化銨工藝流程，依據(jù)相圖的連線規(guī)則和杠桿原理，利用解析法處理各操作點(diǎn)、操作線與物料量之間的關(guān)系，包括需要的調(diào)整系數(shù)；(3)在計(jì)算機(jī)軟件中設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸入欄，用來接受設(shè)計(jì)人員輸入的已知數(shù)據(jù)；(4)將整理好的所有解析式輸入到計(jì)算機(jī)軟件中進(jìn)行計(jì)算；(5)根據(jù)步驟(1)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及步驟(4)的計(jì)算結(jié)果繪制出溶解度曲線和操作線，形成可三維動(dòng)態(tài)顯示的電子相圖；(6)按工藝要求的格式輸出計(jì)算結(jié)果。本發(fā)明解決了以相圖為依據(jù)進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)中的困難，使用時(shí)省時(shí)、省力且準(zhǔn)確度高，并具有可調(diào)節(jié)部分操作點(diǎn)的功能。文檔編號(hào)C01C1/16GK101685473SQ200910163119公開日2010年3月31日申請日期2009年8月17日優(yōu)先權(quán)日2009年8月17日發(fā)明者郭汝寅,郭鵬輝申請人:大連化工研究設(shè)計(jì)院