年产8万吨丙烯腈废水处理工段的初步设计_毕业设计论文(编辑修改稿)

年产8万吨丙烯腈废水处理工段的初步设计_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

溶剂。 ⑤ 丙烯腈 还能 与丁二烯共聚 ，合成 的丁腈橡胶具有 优良 的耐寒、 耐油、 耐溶剂等特性 ， 并且丁腈橡胶还 是现代工业最重要的橡胶， 它的 应用十分广泛。 ⑥ 最后丙烯腈还是 医药 、染料 等行业的重要 有机 原料。 国内外 的 现状及发展前景 目前世界 上 丙烯腈的生产主要集中在西欧 、美国以 及日本等地区。 近年来 丙烯腈的世界产能和需求 量 在 不断增加。 现阶段 丙烯腈 在我国 的主要消费领域是腈纶纤维， 约占 整个 需求量的 55%；其次是丙烯酰胺 、 ABS / SAN 树脂 和丁腈橡胶。 表 11列出 中国历年丙烯腈供需状况。 由表可知目前我国丙烯腈的 需求与现有生产能力 之间 仍有一定 的 差距， 所以丙烯腈在我国 仍 有较大的需求。 齐齐哈尔大学毕业设计（论文 ） 2 表 11 中国历年丙烯腈供需状况 项目 20xx 20xx 20xx 20xx 20xx 产能 产量 净进口 表观消费量 进口依存度 % 目前就国外丙烯腈的消费情况来看， 西欧 和美国 的 丙烯腈市场发展相对缓慢，亚洲（不含日本） 丙烯腈总消费量的比例是 增长最快的地区，受 当地 需求的拉动，这一地区丙烯腈 的产量 也在迅速增长， 预计 未来几年丙烯腈装置开工率状态将 会 一直持续到新能源的 投用。 在 这样的 情况下， 生产 丙烯腈企业的最大难题是如何除去 高浓度、剧毒 的有机废水 ，并且可将废水中的物质可以循环使用，对环境不能造成污染。 经计算可知，在丙烯腈 的 生产过程中， 几乎 每生成 1t 丙 烯腈就 将会产生 约 废水。 所以 丙烯腈废水的处理已经引起了国内外 学者 的 高度 关注 [3]。 产品的性质和 特点 丙烯腈为辛辣气味 且极 易挥发的 的无色 透明液体，微臭 、味甜 [4]。 能 溶 于水、乙醇、乙醚、苯、四氯化碳 、和 丙酮 等有机溶剂，与水 能 形成共沸混合物。 有腐蚀性 、易挥发。 在 氧存在下，遇光和热能 进行聚合并且 易燃，遇高温 、火种 、氧化剂 等 有燃烧 和 爆炸的危险，纯品 极 易自聚， 尤其 是暴露在可见光 或缺氧的 情况下，更易聚合， 并且 在浓碱 的存在下能 完全 聚合。 空气 与其蒸气容易 形成爆炸性混合物，遇高热 、明火容 易引起燃烧，并 产生 有毒气体。 与 强酸 、 强碱 、 氧化剂 、 溴 、胺类剧烈 反应。 在 高温的 火场下，能发生聚合 并且 放热， 可 使容器破裂。 丙烯腈别名：氰基乙烯， 分子量： ， 化学式： C3H3N， 密度： ，沸点： ℃ ， 熔点： 82℃ ， 自燃点： 48l℃ ， 闪点： ℃ （开杯），折射率： ，爆炸极限（ 25℃ ）为 %～ %177。 %（体积）。 蒸气压（ 20℃ ） 为。 粘度（ 25℃ ）为 s。 生产方法的概述 以 氨氧、丙烯和空气中的氧为原料合成丙烯腈 ，主要副产物为氢氰酸、 丙烯醛、 乙腈、 CO 和 CO2。 2C3H3+2NH3+3O2＝ 2C3H3N+2H2O 生产过程为，原料气体以氨 ∶ 丙烯 ∶ 空气 =∶ ∶ (mol)的比例从底部进入流化床反应器， 此时需要的 压力 为 ，反应的温度 440℃。 反应 用钒铝氧氮化物为催化剂，反应过程中 用软水循环 进行回收，产生 高压蒸汽。 反应 后的 气体 经 冷却后，齐齐哈尔大学毕业设计（论文 ） 3 洗涤、吸收、 分离、精制 后得到高纯度产品 ，这种 方法具有原料易得、产品成本低 、工艺过程简单 等优点。 目前 该方法是国内外主要 的 生产 丙烯腈方法。 但现在存在一个全国范围内丙烯腈原料紧缺 的问题 [5]。 处理工艺概述 根据现有 各种工艺 进行比较。 目前， 对于处理 丙烯腈废水 极 为重要的 一点是选择一条 既节能减排，又减少经济投入 、能够提高效率的工艺路线。 通过各 个 方面 进行 比较 ，综合考虑工艺路线的经济性和环保性，我们选择了 四效蒸发和生物降解处理法相结合的工艺 路线。 一方面 能在浓缩废水 的同时提高分离洁净水的纯度 ， 另一方面还能 避免 因 焚烧法所带来的种种不利。 根据丙烯腈的性质和特 点，我们采用多效蒸发。 多效蒸发是蒸发的一种：在生产 的过程 中，蒸发大量的水分必然需要消耗 更多 的加热蒸汽。 在多效蒸发 过程 中 可 将前一效 产生 的二次蒸汽作为后一效的加热蒸汽，这样 可以节省热源的消耗。 同样 蒸发时要求后一效的 溶液的沸点和操作压强 均较前一效的低，因此引入 前 一效的二次蒸汽可作为 后一效的 加热介质， 以上 就是多效蒸发的操作原理 [6]。 对 于 蒸发器主要 是 从效数、顺逆流和循环方式 这 三方面进行选择。 （ 1）效数 从理论上来讲 ，蒸发器的效数越多，蒸汽被 循环 利用的次数 也就 越多， 如果 蒸 汽 的消耗量 越低， 那么 产品 的 成本 将会 下降 ，生 产运转费 也将 降低。 但 如果 反过来， 蒸发器的 效数越多， 随着 蒸发器的增加，投资 费用 也 会 相应增加， 从而 提高了产品成 本与折旧费。 通过查阅《化工原理》第三版下册附录 ， 所以 理论上 消耗 蒸汽 用 量与效数的关系见表 24。 表 11 蒸发单位水量所需消耗的蒸汽量 效数 单效 双效 三效 四效 五效 (D： W)/min 注： (D 为加热蒸发消耗量 (kg)， W 为蒸发水量 (kg)) 沸点升高 越大，则有效温差 越 小， 所以 采用的效数 也就 相应 的 减少。 查阅有关数据可知， 丙烯腈废水的主要成分有丙 烯腈、丙烯醛、乙腈等，它们的沸点都低于 100℃（ ℃ 、 53℃ 、 ℃ ）， 因此选择了四效蒸发 器。 （ 2）流程 顺流操作时，后 一效蒸发室的压强比 前 一 效低， 废水 在效间 通过小功率的泵进行输送。 后效蒸发 室的 温度较效低， 当前效溶液进入后效 ，会闪蒸出 一部分蒸汽，所以将消耗少量的 生蒸汽。 但 是 顺流流程时后效的温度低、 浓度高、 传热速率小 、粘度增高。 逆操作时与顺流操作 恰好相反， 后效温度低、 浓度高，从而 各效的传热速率 比较 接近，但所需蒸汽消耗多， 离心泵的功率大， 并且 逆流 对材质要求 比 较高 [7]。 通过以上比较，所齐齐哈尔大学毕业设计（论文 ） 4 以本次工艺采用 顺流 路线。 （ 3）循环方式 I、 II、 III、 IV 分别是一效、二效、三效、四效的二次蒸汽 图 11 四效顺流式蒸发器 由于丙烯腈的 密度： ，氢氰酸的密度 g/cm3， 乙腈的密度为 g/cm3，所以根据溶液的密度不同， 本次工艺 采用 中央循环管式 蒸发器。 根据以上三个方面的考虑，本文采用了四效顺流式 中央循环管式 蒸发器 (图 11)。 在运行过程中 严格遵守蒸汽温度和蒸汽压力等工艺参数。 物料、二次蒸汽 、蒸汽 以及 冷凝水相接触的部件都采用不锈钢 进行生产。 该设备 主要有第一、二、三、四效蒸发器 、真空泵、 冷凝器还有储罐 所 组成。 主要技术参数：蒸发温度：第一效 125177。 2℃ ，第二效 112177。 2℃ ，第三效 90177。 2℃ ，第四效 60177。 2℃ ；压力：第一效 为 ，第二效 为 ；第三效 为 ；第四效 为。 最后通过第四效 蒸发 器蒸 出的水蒸气冷 却 后进行检测， 然后 进行中和处理， 当 PH在 6～ 8之间可排入净化水池进行循环使用， 最后浓缩后的废水 通入生物降解池。 设计依据 本次 设计以齐齐哈尔大学 化学与化学工程学院 化学工程与工艺专业下达的 具体任务书为依据， 根据开题报告， 提出 设计的方案 ， 确定 本工段 的 设计 原理，同时根据合理的除杂 方法、 确定 工艺流程、 对该 工段 进行 物料衡算和热量衡算以及 蒸发器 的计算和 选型、 对车间的设备进行合理的布置，最后对整个工段进行供电、供水、供暖、通风和 环境保护 的初步 设计 等。 本设计的题目为年产 8 万吨丙烯腈废水处理工段的初步设计， 除去丙烯腈废水中杂质 的主要产品符合 GB33892 的标准，年产时间为 330 天，年 处理 能力为 8 万吨。 参 照《 GB设计 制图 标准》等相关国家标准，以及 《 化工设计 》 、 《化工原齐齐哈尔大学毕业设计（论文 ） 5 理》 、 《化工设备手册》、 《化工过程设备机械基础》、 《 化工专业英语 》 和 《化工工艺计算》等图书资料 进行 设计。 厂址选择 厂址选择的重要性 工厂的地理位置对于整个企业的存亡有相当大的影响。 对于 化工厂 来说， 大 部分 化学物质 都 具有易爆、 易燃、 有毒等 特征 ，对 人民的生命安全以及当地的环境 有很大的威胁， 所以对于工厂地理位置的选择是非常重要的。 为了能让企业更稳定的发展，并且得到更多的效益，就必须在 源头上降低对人们的威胁。 首先， 化工企业的 厂址 选 选择 取决于诸多因素。 如自然环境和社会环境。 因为厂址选择是整个项目在建设前期需要考虑的一项重要的工作环节，所以要认真收集建厂地区的基础资料，进行多次的讨论，比较。 选定经济合理、符合环境并且交通安全的建设方案。 其次，厂址选择 一定要 符合 当地 地区 的 总体规划 和 布局，必须 能够 节约用地， 尽量少占耕地。 选定的厂区用地面积 还应该 满足运输要求和生产工艺， 最后，选择一个能满足 要求的 理想 厂址。 还需要 对 工厂 的 有效 占地面积作出一个初步的 估算。 同时还需要考虑预留扩建用地。 所以需要 的厂址一定要足够的宽敞。 以备 职工宿舍、职工停车场 所、运出或运进原材料的运输设施以及将要等 待装卸 或储存 的货车等 多 方面的需要。 所以 确定化工厂的厂址时更 需 要从 多方面、 多角度、多方案 进行 综合的 和全面性 考虑，最终确定一个 能够 符合 国家规定的 各 项要求 、 物流顺畅、工业布局合理 、技术经济成熟 的厂址选择方案。 厂址选择的基本要求 选择建厂地区的基本要求 (1) 在城镇水源 的下游 ； (2) 厂区 吃春 季 风向 最小频率的上风侧。 (3) 靠近 水质良好和水源充足的地方 ； (4)当地的自然环境， 如 湿地、 高温、雷击 ，这些 对 除杂 都将产生 不良影响。 (5) 要 有良好的工程地质条件； 如： 工厂不能建在软地基和地下有溶洞的地方。 (6) 尽量少占耕地 ， 并且要适当的节约用地； (7)对于工厂要留有扩建的场地 ； (8)必须留有 污水、污泥的排放 或 利用 的空间和设备 ； (9) 厂区不受 地质条件的影响 ， 要 有良好的排水 和供水 条件； (10) 有方便的交通、 水电和 运输 等 条件。 选 择建厂用地的基本要求 (1)必须要 靠近水源，保证供水的 连续性 ， 同时还要 符合生产对水量、 水质、 水温的要求； (2) 通过考察和 了解地下水对 设备 是否有侵蚀 的可能 ，齐齐哈尔大学毕业设计（论文 ） 6 还需要考虑地质灾害的影响，如 泥石流、滑坡、溶洞等； (3) 厂区用地面积应满足 运输要求和厂房 的布局 ，并预留扩建用地； (4)考虑留有 三废（废水、废渣 、废气） 处理 的场地 ； (5) 根据 物料性质、 工厂运货量、 运输距离、 外部运输条件等 综合因素合理确定原料和成品的 运输方式。 选择建厂城镇的基本要求 (1) 化工企业的厂址要符合当地 城镇规划 建设 ； (2) 能够保证工厂生产 时 所需 劳动力的数量 和 工资水平 等； (3) 工资水平 必须能够 达到一定的 国家 标准； (4) 职工 居住和 生活的 场所， 环境应该 达标 ； (5) 要同相邻企业和 当地政府 展开良好的生产协作，同时还 能够 为本厂的科技、生活福利等提供 有效 的信息。 本次厂址选择 青岛市化工工业园位于平度市新河镇胶莱河以东，辛沙公路以北，大莱龙铁路以南的盐碱滩区域，总规划面积 3 平方公里，集中配套完善基础设施，工业用地达到道路、供电、通讯、供排水、排污处理和场地平整 “五通一平 ”。 园区功能规划以承接青岛市区“退市进郊 ”的各类化工企业为主体，配备相应的商贸、生活、娱乐等设施，建成功能完善、环境优美、具有特色的工业园区。 首先，区位优势明显。 园区所在地新河镇位于平度西北部，地处青岛、烟台、潍坊三市交界处，东、南濒临黄海，北接渤海，是连接山东半岛与内陆腹地的咽喉和半岛制造业基地的中心地带，市 场辐射能力强。 其次，交通运输便利。 园区交通发达，威乌（山东威海－内蒙古乌海）高速、青银高速两条高速公路在园区交汇，并设有出入口； 206 国道、大莱龙铁路贯穿园区，是连接青岛、潍坊、烟台的交通枢纽。 距离青岛国际空港 130 公里，青岛海港 150 公里，莱州海港 40 公里，潍坊火车站 50 公里，大莱龙铁路挥埠站 5 公里，交通运输极为便利。 再次，水资源丰富。 园区所在地新河镇西靠胶莱河，东临泽河，全镇水域面积 1380 公顷，支流 20 余条，大型储水闸 2 座，最大储水量 1600 万立方米，为引黄济烟工程配套拟建的双友水库，蓄水量达 450 万立方米，地下卤水储量约 3000 万吨，周边地区有 10万亩盐场，地下水和地表水资源丰富。 距莱州湾 20 公里，可通过胶莱河引入丰富的海水资源。 同时，生态环保优势突出。 园区所在地新河镇地处胶莱河的入海口地带，距离莱州湾仅有 20。