年產(chǎn)8萬噸丙烯腈廢水處理工段的初步設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文

1、齊 齊 哈 爾 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目 年產(chǎn) 8 萬噸丙烯腈廢水處理工段的初步設(shè)計 學(xué) 院 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 專業(yè)班級 化工 084 班 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 成 績 2012 年 5 月 23 日 摘 要 本設(shè)計完成了年產(chǎn) 8 萬噸丙烯腈廢水處理工段的初步設(shè)計。首先，說明書簡單介 紹了產(chǎn)品丙烯腈的意義與作用以及在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀。近年來隨著丙烯腈在國內(nèi)外 需求量的攀升，極大的推動了丙烯腈的生產(chǎn)，但是，在丙烯腈生產(chǎn)過程中的污染問題 也在日益凸顯，尤其是在丙烯腈的合成和精制車間,將會產(chǎn)生大量含有氫氰酸、低聚物 以及氰化物的高濃度有毒物質(zhì)的廢水，根據(jù)廢水中有毒物質(zhì)的沸點(diǎn)不同，在工藝選擇

2、上，通過查閱相關(guān)資料和文獻(xiàn)，確定了用四效蒸發(fā)生物降解法對有毒物質(zhì)進(jìn)行濃縮 和降解。根據(jù)以往生產(chǎn)資料作為車間設(shè)計的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，對工藝進(jìn)行了大量的計算，包 括物料衡算、熱量衡算；并對主要的設(shè)備進(jìn)行了 aspen 模擬和計算選型。最后用 autocad 繪制了帶控制點(diǎn)的工藝流程圖、主要設(shè)備圖、以及用手繪制車間平立面布置 圖。 關(guān)鍵詞：丙烯腈；廢水；有毒物質(zhì)；aspen；工藝路線 abstract in the design, the preliminary design of the eighty thousand tons/year acrylonitrile wastewater treatmen

3、t section was completed. first of all, the significance and functions of acrylonitrile and the development of the situation at home and abroad were introduced. in recent years, acrylonitrile rise in the domestic and foreign, promote the production of acrylonitrile. at the same time, pollution proble

4、ms are also becoming increasingly prominent in the production of acrylonitrile process. especially in the synthesis and purification workshop of acrylonitrile. in the process will produce a large number of toxic substances wastewater such as hydrogen cyanide and acetonitrile. according to the differ

5、ence of boiling point of toxic substances in the waste water. in the technology choice, through the access relevant information and literature. toxic substances concentrate and degradate with four- effect evaporation-the biodegradation, based on the previous information, the plant design was designe

6、d by empirical data, he content of the process, including material balance and heat balance. and the major equipment was simulated by aspen and calculated selection. last draw the main equipment figure with auto cad and flow chart with control point plan and the process of the workshop layout was dr

7、awn by hand. key words: acrylonitrile; wastewater; toxic substances; aspen; process route 目 錄 摘 要.i abstract .ii 第 1 章 總論.1 1.1 概述.1 1.1.1 產(chǎn)品的意義與作用.1 1.1.2 國內(nèi)外的現(xiàn)狀及發(fā)展前景.1 1.1.3 產(chǎn)品的性質(zhì)和特點(diǎn).2 1.1.4 生產(chǎn)方法的概述.2 1.1.5 處理工藝概述.3 1.2 設(shè)計依據(jù).4 1.3 廠址選擇.5 1.3.1 廠址選擇的重要性.5 1.3.2 廠址選擇的基本要求.5 1.3.3 本次廠址選擇.6 1.4 設(shè)計規(guī)模與生

8、產(chǎn)制度.7 1.4.1 設(shè)計規(guī)模.7 1.4.2 生產(chǎn)制度.7 1.5 原料及產(chǎn)品規(guī)格 .8 1.5.1 主要原料規(guī)格及技術(shù)指標(biāo).8 1.5.2 產(chǎn)品規(guī)格.8 1.6 經(jīng)濟(jì)核算表 .8 第 2 章 工藝設(shè)計與計算.10 2.1 工藝原理.10 2.2 工藝路線的選擇.10 2.3 工藝流程簡述.11 2.3.1 工藝流程示意圖.12 2.3.2 工藝流程簡述.12 2.4 工藝參數(shù).12 2.5 物料衡算.13 2.5.1 物料衡算的意義與作用.13 2.5.2 物料衡算的方法與步驟.13 2.5.3 物料衡算.14 2.5.3 物料衡算表.22 2.6 熱量衡算.22 2.6.1 熱量衡算的

9、意義.22 2.6.2 熱量衡算及所需媒介的量.23 2.6.3 蒸發(fā)器的傳熱面積.24 2.6.4 熱量衡算表.25 2.7 aspen 模擬 .26 第 3 章 設(shè)備選型.31 3.1 選型的原則.31 3.1.1 技術(shù)性評價原則.31 3.1.2 經(jīng)濟(jì)性評價原則.31 3.2 關(guān)鍵設(shè)備.32 3.2.1 加熱室.32 3.2.2 分離室直徑與高度的確定.34 3.2.3 蒸發(fā)器接管設(shè)計.35 3.3 其它設(shè)備的選型 .40 第 4 章 設(shè)備一覽表.46 第 5 章 車間設(shè)備布置設(shè)計.48 5.1 車間布置設(shè)計的原則.48 5.1.1 車間設(shè)備布置的原則.48 5.1.2 車間設(shè)備平面布置

10、原則.49 5.1.3 車間設(shè)備立面布置原則.49 5.2 車間設(shè)備布置.49 第 6 章 自動控制.51 6.1 主要的控制原理.51 6.2 自控水平與控制點(diǎn).51 第 7 章 安全和環(huán)境保護(hù).53 7.1 三廢產(chǎn)生情況.53 7.2 三廢處理原則.53 第 8 章 公用工程.55 8.1 供水.55 8.2 供電.55 8.3 供暖.56 8.4 通風(fēng).56 結(jié)束語.57 參考文獻(xiàn).58 致 謝.60 第 1 章 總 論 1.1 概述 1.1.1 產(chǎn)品的意義與作用 丙烯腈( an) 為無色有毒液體，并且還是重要的有機(jī)化工原料，廣泛應(yīng)用于合成 化學(xué)、合成纖維和合成橡膠等許多工業(yè)領(lǐng)域1。所以

11、丙烯腈在人民經(jīng)濟(jì)生活和有機(jī)合成 工業(yè)中用途特別廣泛，它能與水部分互溶，空氣和其蒸氣極易形成爆炸性混合物。除 此之外，丙烯腈還具有良好的耐寒性、耐油性、耐磨性。并且在大多數(shù)化學(xué)溶劑中， 在熱和陽光的作用下，性能比較穩(wěn)定。目前在我國丙烯腈的生產(chǎn)能力約為106萬噸年， 但是需求量卻已經(jīng)突破百萬噸，雖然在全國范圍內(nèi)丙烯腈產(chǎn)量在不斷上升，但是今年 國內(nèi)供應(yīng)丙烯腈仍然存在缺口。但是在丙烯腈的生產(chǎn)過程中，將會產(chǎn)生大量的有毒物 質(zhì)，這些有毒物質(zhì)是石化行業(yè)中最常見的環(huán)境污染物，曾有報道指出在香煙、飲水和 部分食品包裝過程中檢查出丙烯腈2。由于丙烯腈廢水本身有毒有害并且還具有難降解 的特性, 所以很難用傳統(tǒng)的生物

12、方法和物化方法將其進(jìn)行合理有效的處理。目前含腈 (或氰)廢水的處理在國內(nèi)外已經(jīng)倍受關(guān)注。 主要作用：首先丙烯腈可用來生產(chǎn)纖維腈綸（即合成聚丙烯纖維） 、丁二烯、苯 乙烯塑料（abs） 、丙烯腈和丙烯酰胺（即丙烯腈水解產(chǎn)物） 。其次丙烯腈醇解能制 得丙烯酸酯等。再次丙烯腈在過氧甲酰（引發(fā)劑）的作用下還可以聚合生成高分子 有機(jī)化合物聚丙烯腈。然后由聚丙烯腈制成的纖維腈綸質(zhì)地比較柔軟，與羊毛相 類似，所以可稱為“人造羊毛”，它具有強(qiáng)度高、保溫性好、比重輕、耐酸、耐日光和 耐大多數(shù)溶劑。丙烯腈還能與丁二烯共聚，合成的丁腈橡膠具有優(yōu)良的耐寒、耐油、 耐溶劑等特性，并且丁腈橡膠還是現(xiàn)代工業(yè)最重要的橡膠，它

13、的應(yīng)用十分廣泛。最 后丙烯腈還是醫(yī)藥、染料等行業(yè)的重要有機(jī)原料。 1.1.2 國內(nèi)外的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 目前世界上丙烯腈的生產(chǎn)主要集中在西歐、美國以及日本等地區(qū)。近年來丙烯腈 的世界產(chǎn)能和需求量在不斷增加。 現(xiàn)階段丙烯腈在我國的主要消費(fèi)領(lǐng)域是腈綸纖維，約占整個需求量的55%；其次 是丙烯酰胺、abs / san 樹脂和丁腈橡膠。表1-1列出中國歷年丙烯腈供需狀況。由表 可知目前我國丙烯腈的需求與現(xiàn)有生產(chǎn)能力之間仍有一定的差距，所以丙烯腈在我國 仍有較大的需求。 表1-1 中國歷年丙烯腈供需狀況 項目20032004200520062011 產(chǎn)能48.764.673.480.0101.3 產(chǎn)量42

14、.051.860.471.293.1 凈進(jìn)口26.031.038.131.831.6 表觀消費(fèi)量68.081.298.5103.0124.7 進(jìn)口依存度%38.237.438.730.925.3 目前就國外丙烯腈的消費(fèi)情況來看，西歐和美國的丙烯腈市場發(fā)展相對緩慢，亞 洲（不含日本）丙烯腈總消費(fèi)量的比例是增長最快的地區(qū)，受當(dāng)?shù)匦枨蟮睦瓌?，這一 地區(qū)丙烯腈的產(chǎn)量也在迅速增長，預(yù)計未來幾年丙烯腈裝置開工率狀態(tài)將會一直持續(xù) 到新能源的投用。在這樣的情況下，生產(chǎn)丙烯腈企業(yè)的最大難題是如何除去高濃度、 劇毒的有機(jī)廢水，并且可將廢水中的物質(zhì)可以循環(huán)使用，對環(huán)境不能造成污染。經(jīng)計 算可知，在丙烯腈的生產(chǎn)過程中

15、，幾乎每生成 1t 丙烯腈就將會產(chǎn)生約 1.5t 廢水。所以 丙烯腈廢水的處理已經(jīng)引起了國內(nèi)外學(xué)者的高度關(guān)注3。 1.1.3 產(chǎn)品的性質(zhì)和特點(diǎn) 丙烯腈為辛辣氣味且極易揮發(fā)的的無色透明液體，微臭、味甜4。能溶于水、乙醇、 乙醚、苯、四氯化碳、和丙酮等有機(jī)溶劑，與水能形成共沸混合物。有腐蝕性、易揮 發(fā)。在氧存在下，遇光和熱能進(jìn)行聚合并且易燃，遇高溫、火種、氧化劑等有燃燒和 爆炸的危險，純品極易自聚，尤其是暴露在可見光或缺氧的情況下，更易聚合，并且 在濃堿的存在下能完全聚合?？諝馀c其蒸氣容易形成爆炸性混合物，遇高熱、明火容 易引起燃燒，并產(chǎn)生有毒氣體。與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、氧化劑、溴、胺類劇烈反應(yīng)。在高溫

16、的火場下，能發(fā)生聚合并且放熱，可使容器破裂。 丙烯腈別名：氰基乙烯，分子量：53.06，化學(xué)式：c3h3n，密度：0.806g/cm3， 沸點(diǎn)：77.3，熔點(diǎn)：-82，自燃點(diǎn)：48l，閃點(diǎn)：-1.1（開杯） ，折射率：1.388， 爆炸極限（25）為 3.05%17.0%0.5%（體積） 。蒸氣壓（20）為 11.07kpa。粘度 （25）為 0.34mpas。 1.1.4 生產(chǎn)方法的概述 以氨氧、丙烯和空氣中的氧為原料合成丙烯腈，主要副產(chǎn)物為氫氰酸、丙烯醛、 乙腈、co 和 co2。 2c3h3+2nh3+3o22c3h3n+2h2o 生產(chǎn)過程為，原料氣體以氨丙烯空氣=1.151.010.5

17、(mol)的比例從底部進(jìn)入 流化床反應(yīng)器，此時需要的壓力為 63.74kpa，反應(yīng)的溫度 440。反應(yīng)用釩鋁氧氮化物 為催化劑，反應(yīng)過程中用軟水循環(huán)進(jìn)行回收，產(chǎn)生高壓蒸汽。反應(yīng)后的氣體經(jīng)冷卻后， 洗滌、吸收、分離、精制后得到高純度產(chǎn)品，這種方法具有原料易得、產(chǎn)品成本低、 工藝過程簡單等優(yōu)點(diǎn)。目前該方法是國內(nèi)外主要的生產(chǎn)丙烯腈方法。但現(xiàn)在存在一個 全國范圍內(nèi)丙烯腈原料緊缺的問題5。 1.1.5 處理工藝概述 根據(jù)現(xiàn)有各種工藝進(jìn)行比較。目前，對于處理丙烯腈廢水極為重要的一點(diǎn)是選擇 一條既節(jié)能減排，又減少經(jīng)濟(jì)投入、能夠提高效率的工藝路線。通過各個方面進(jìn)行比 較，綜合考慮工藝路線的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，我們

18、選擇了四效蒸發(fā)和生物降解處理法相 結(jié)合的工藝路線。一方面能在濃縮廢水的同時提高分離潔凈水的純度，另一方面還能 避免因焚燒法所帶來的種種不利。根據(jù)丙烯腈的性質(zhì)和特點(diǎn)，我們采用多效蒸發(fā)。多 效蒸發(fā)是蒸發(fā)的一種：在生產(chǎn)的過程中，蒸發(fā)大量的水分必然需要消耗更多的加熱蒸 汽。在多效蒸發(fā)過程中可將前一效產(chǎn)生的二次蒸汽作為后一效的加熱蒸汽，這樣可以 節(jié)省熱源的消耗。同樣蒸發(fā)時要求后一效的溶液的沸點(diǎn)和操作壓強(qiáng)均較前一效的低， 因此引入前一效的二次蒸汽可作為后一效的加熱介質(zhì)，以上就是多效蒸發(fā)的操作原理6。 對于蒸發(fā)器主要是從效數(shù)、順逆流和循環(huán)方式這三方面進(jìn)行選擇。 （1）效數(shù) 從理論上來講，蒸發(fā)器的效數(shù)越多，蒸

19、汽被循環(huán)利用的次數(shù)也就越多，如果蒸汽 的消耗量越低，那么產(chǎn)品的成本將會下降，生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)也將降低。但如果反過來，蒸 發(fā)器的效數(shù)越多，隨著蒸發(fā)器的增加，投資費(fèi)用也會相應(yīng)增加，從而提高了產(chǎn)品成本 與折舊費(fèi)。通過查閱化工原理第三版下冊附錄 3.2，所以理論上消耗蒸汽用量與效 數(shù)的關(guān)系見表 2-4。 表 1-1 蒸發(fā)單位水量所需消耗的蒸汽量 效數(shù)單效雙效三效四效五效 (d：w)/min1.10.57 注：(d 為加熱蒸發(fā)消耗量(kg)，w 為蒸發(fā)水量(kg) 沸點(diǎn)升高越大，則有效溫差越小，所以采用的效數(shù)也就相應(yīng)的減少。查閱有關(guān)數(shù) 據(jù)可知，丙烯腈廢水的主要成分有丙烯腈、丙烯醛、乙腈等，

20、它們的沸點(diǎn)都低于 100 （77.3、53、81.5） ，因此選擇了四效蒸發(fā)器。 （2）流程 順流操作時，后一效蒸發(fā)室的壓強(qiáng)比前一效低，廢水在效間通過小功率的泵進(jìn)行 輸送。后效蒸發(fā)室的溫度較效低，當(dāng)前效溶液進(jìn)入后效，會閃蒸出一部分蒸汽，所以 將消耗少量的生蒸汽。但是順流流程時后效的溫度低、濃度高、傳熱速率小、粘度增 高。逆操作時與順流操作恰好相反，后效溫度低、濃度高，從而各效的傳熱速率比較 接近，但所需蒸汽消耗多，離心泵的功率大，并且逆流對材質(zhì)要求比較高7。通過以上 比較，所以本次工藝采用順流路線。 （3）循環(huán)方式 i、ii、iii、iv 分別是一效、二效、三效、四效的二次蒸汽 圖1-1 四效

21、順流式蒸發(fā)器 由于丙烯腈的密度：0.806g/cm3，氫氰酸的密度0.69 g/cm3，乙腈的密度為0.79 g/cm3，所以根據(jù)溶液的密度不同，本次工藝采用中央循環(huán)管式蒸發(fā)器。根據(jù)以上三個 方面的考慮，本文采用了四效順流式中央循環(huán)管式蒸發(fā)器(圖1-1)。在運(yùn)行過程中嚴(yán)格 遵守蒸汽溫度和蒸汽壓力等工藝參數(shù)。物料、二次蒸汽、蒸汽以及冷凝水相接觸的部 件都采用不銹鋼進(jìn)行生產(chǎn)。該設(shè)備主要有第一、二、三、四效蒸發(fā)器、真空泵、冷凝 器還有儲罐所組成。主要技術(shù)參數(shù)：蒸發(fā)溫度：第一效1252，第二效1122，第 三效902，第四效602；壓力：第一效為0.137mpa，第二效為0.062mpa；第三效 為-

22、0.013mpa；第四效為-0.088mpa。最后通過第四效蒸發(fā)器蒸出的水蒸氣冷卻后進(jìn)行 檢測，然后進(jìn)行中和處理，當(dāng)ph在68之間可排入凈化水池進(jìn)行循環(huán)使用，最后濃縮 后的廢水通入生物降解池。 1.2 設(shè)計依據(jù) 本次設(shè)計以齊齊哈爾大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)下達(dá)的具體任 務(wù)書為依據(jù)，根據(jù)開題報告，提出設(shè)計的方案，確定本工段的設(shè)計原理，同時根據(jù)合 理的除雜方法、確定工藝流程、對該工段進(jìn)行物料衡算和熱量衡算以及蒸發(fā)器的計算 和選型、對車間的設(shè)備進(jìn)行合理的布置，最后對整個工段進(jìn)行供電、供水、供暖、通 風(fēng)和環(huán)境保護(hù)的初步設(shè)計等。本設(shè)計的題目為年產(chǎn) 8 萬噸丙烯腈廢水處理工段的初步 設(shè)計，除

23、去丙烯腈廢水中雜質(zhì)的主要產(chǎn)品符合 gb338-92 的標(biāo)準(zhǔn)，年產(chǎn)時間為 330 天， 年處理能力為 8 萬噸。參照gb-設(shè)計制圖標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，以及化工設(shè)計 、 化工原理 、 化工設(shè)備手冊 、 化工過程設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) 、 化工專業(yè)英語和化 工工藝計算等圖書資料進(jìn)行設(shè)計。 1.3 廠址選擇 1.3.1 廠址選擇的重要性 工廠的地理位置對于整個企業(yè)的存亡有相當(dāng)大的影響。對于化工廠來說，大部分 化學(xué)物質(zhì)都具有易爆、易燃、有毒等特征，對人民的生命安全以及當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境有很大 的威脅，所以對于工廠地理位置的選擇是非常重要的。為了能讓企業(yè)更穩(wěn)定的發(fā)展， 并且得到更多的效益，就必須在源頭上降低對人們的威脅。

24、首先，化工企業(yè)的廠址選選擇取決于諸多因素。如自然環(huán)境和社會環(huán)境。因為廠 址選擇是整個項目在建設(shè)前期需要考慮的一項重要的工作環(huán)節(jié)，所以要認(rèn)真收集建廠 地區(qū)的基礎(chǔ)資料，進(jìn)行多次的討論，比較。選定經(jīng)濟(jì)合理、符合環(huán)境并且交通安全的 建設(shè)方案。 其次，廠址選擇一定要符合當(dāng)?shù)氐貐^(qū)的總體規(guī)劃和布局，必須能夠節(jié)約用地，盡 量少占耕地。選定的廠區(qū)用地面積還應(yīng)該滿足運(yùn)輸要求和生產(chǎn)工藝， 最后，選擇一個能滿足要求的理想廠址。還需要對工廠的有效占地面積作出一個 初步的估算。同時還需要考慮預(yù)留擴(kuò)建用地。所以需要的廠址一定要足夠的寬敞。以 備職工宿舍、職工停車場所、運(yùn)出或運(yùn)進(jìn)原材料的運(yùn)輸設(shè)施以及將要等待裝卸或儲存 的貨車

25、等多方面的需要。 所以確定化工廠的廠址時更需要從多方面、多角度、多方案進(jìn)行綜合的和全面性 考慮，最終確定一個能夠符合國家規(guī)定的各項要求、物流順暢、工業(yè)布局合理、技術(shù) 經(jīng)濟(jì)成熟的廠址選擇方案。 1.3.2 廠址選擇的基本要求 選擇建廠地區(qū)的基本要求(1) 在城鎮(zhèn)水源的下游； (2) 廠區(qū)吃春季風(fēng)向最小頻率 的上風(fēng)側(cè);(3) 靠近水質(zhì)良好和水源充足的地方；(4)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境，如濕地、高溫、 雷擊，這些對除雜都將產(chǎn)生不良影響;(5) 要有良好的工程地質(zhì)條件；如：工廠不能建 在軟地基和地下有溶洞的地方;(6) 盡量少占耕地，并且要適當(dāng)?shù)墓?jié)約用地；(7)對于工 廠要留有擴(kuò)建的場地；(8)必須留有污水、

26、污泥的排放或利用的空間和設(shè)備；(9) 廠區(qū) 不受地質(zhì)條件的影響，要有良好的排水和供水條件；(10) 有方便的交通、水電和運(yùn)輸 等條件。 選擇建廠用地的基本要求(1)必須要靠近水源，保證供水的連續(xù)性，同時還要符合 生產(chǎn)對水量、水質(zhì)、水溫的要求；(2) 通過考察和了解地下水對設(shè)備是否有侵蝕的可能， 還需要考慮地質(zhì)災(zāi)害的影響，如泥石流、滑坡、溶洞等；(3) 廠區(qū)用地面積應(yīng)滿足運(yùn)輸 要求和廠房的布局，并預(yù)留擴(kuò)建用地；(4)考慮留有三廢（廢水、廢渣、廢氣）處理的 場地；(5) 根據(jù)物料性質(zhì)、工廠運(yùn)貨量、運(yùn)輸距離、外部運(yùn)輸條件等綜合因素合理確定 原料和成品的運(yùn)輸方式。 選擇建廠城鎮(zhèn)的基本要求(1) 化工企

27、業(yè)的廠址要符合當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)規(guī)劃建設(shè)；(2) 能夠 保證工廠生產(chǎn)時所需勞動力的數(shù)量和工資水平等；(3) 工資水平必須能夠達(dá)到一定的國 家標(biāo)準(zhǔn)；(4) 職工居住和生活的場所，環(huán)境應(yīng)該達(dá)標(biāo)；(5) 要同相鄰企業(yè)和當(dāng)?shù)卣?開良好的生產(chǎn)協(xié)作，同時還能夠為本廠的科技、生活福利等提供有效的信息。 1.3.3 本次廠址選擇 青島市化工工業(yè)園位于平度市新河鎮(zhèn)膠萊河以東，辛沙公路以北，大萊龍鐵路以 南的鹽堿灘區(qū)域，總規(guī)劃面積 3 平方公里，集中配套完善基礎(chǔ)設(shè)施，工業(yè)用地達(dá)到道 路、供電、通訊、供排水、排污處理和場地平整“五通一平”。園區(qū)功能規(guī)劃以承接青 島市區(qū)“退市進(jìn)郊”的各類化工企業(yè)為主體，配備相應(yīng)的商貿(mào)、生活

28、、娛樂等設(shè)施，建 成功能完善、環(huán)境優(yōu)美、具有特色的工業(yè)園區(qū)。 首先，區(qū)位優(yōu)勢明顯。園區(qū)所在地新河鎮(zhèn)位于平度西北部，地處青島、煙臺、濰 坊三市交界處，東、南瀕臨黃海，北接渤海，是連接山東半島與內(nèi)陸腹地的咽喉和半 島制造業(yè)基地的中心地帶，市場輻射能力強(qiáng)。 其次，交通運(yùn)輸便利。園區(qū)交通發(fā)達(dá)，威烏（山東威海內(nèi)蒙古烏海）高速、青 銀高速兩條高速公路在園區(qū)交匯，并設(shè)有出入口；206 國道、大萊龍鐵路貫穿園區(qū)，是 連接青島、濰坊、煙臺的交通樞紐。距離青島國際空港 130 公里，青島海港 150 公里， 萊州海港 40 公里，濰坊火車站 50 公里，大萊龍鐵路揮埠站 5 公里，交通運(yùn)輸極為便 利。 再次，水資

29、源豐富。園區(qū)所在地新河鎮(zhèn)西靠膠萊河，東臨澤河，全鎮(zhèn)水域面積 1380 公 頃，支流 20 余條，大型儲水閘 2 座，最大儲水量 1600 萬立方米，為引黃濟(jì)煙工程配 套擬建的雙友水庫，蓄水量達(dá) 450 萬立方米，地下鹵水儲量約 3000 萬噸，周邊地區(qū)有 10 萬畝鹽場，地下水和地表水資源豐富。距萊州灣 20 公里，可通過膠萊河引入豐富的 海水資源。 同時，生態(tài)環(huán)保優(yōu)勢突出。園區(qū)所在地新河鎮(zhèn)地處膠萊河的入?？诘貛?，距離萊 州灣僅有 20 公里，擁有 20000 多畝可利用的鹽堿灘地，地勢平坦開闊，非常適宜承接 各類化工企業(yè)。利用鹽堿灘地集中建立化工工業(yè)園，既可以為化工企業(yè)各類污染物的 及時處理

30、和排放提供充足的空間，便于控制污染，又有利于化工企業(yè)充分利用當(dāng)?shù)刎S 富的海水、鹵水、鐵礦石等資源，實現(xiàn)對鹽堿灘資源的綜合開發(fā)利用，可取得較好的 社會經(jīng)濟(jì)效益。 最后，人力資源豐富。平度市有 134 萬人口，是全國基礎(chǔ)教育先進(jìn)市和職業(yè)教育 先進(jìn)市，職業(yè)教育全國領(lǐng)先。與德國賽德爾教育基金會聯(lián)合辦學(xué)已有十多年，成功引 進(jìn)實踐了全國唯一的“雙元制”職業(yè)教育模式，成果豐碩。全市勞動力的存量和近郊輸 出量在青島市各縣市區(qū)中位居第一位，農(nóng)村勞動力 40 萬人，每年接受全國各地的大專 院校畢業(yè)生 2500 多人，職業(yè)學(xué)校畢業(yè)生 4000 余人，勞動力素質(zhì)較高。 1.4 設(shè)計規(guī)模與生產(chǎn)制度 1.4.1 設(shè)計規(guī)模

31、 來自合成和精制車間的丙烯腈廢水，作為一種工業(yè)廢水，又因其含有丙烯腈及其 聚合物，含氰物質(zhì)對于人畜有高毒性。因此利用四效蒸發(fā)器對其進(jìn)行濃縮，分理出含 毒物質(zhì)低于國家標(biāo)準(zhǔn)的處理水，并將濃縮后的含氰廢水輸送到生物降解池，經(jīng)過處理 和生物降解作用使之得以轉(zhuǎn)化為可用化合物。從而達(dá)到將丙烯腈廢水凈化處理的目的。 其中生產(chǎn)能力為年產(chǎn) 8 萬噸丙烯腈廢水處理工段的初步設(shè)計，年消耗 2.166 萬噸蒸汽。 廢水處理裝置設(shè)計運(yùn)行時間為 333 天，生產(chǎn)車間采用兩層閉式設(shè)計，其中但層樓高為 6m，總跨度為 30m，寬為 6m，廢水車間占地面積為 180m2。 1.4.2 生產(chǎn)制度 丙烯腈廢水處理車間的工作時間為

32、333 天，按一天 24 小時，需要年工作日為 8000h，每班工作時間為法定工作日 8 小時，因此設(shè)備年運(yùn)轉(zhuǎn) 7992h，生產(chǎn)口號為“安全 生產(chǎn)，保質(zhì)保量”。并且車間要實行“四班三倒”的工作制度，按各工段操作情況進(jìn)行人 員分配設(shè)置，見表 1-2 所示。 表 1-2 人員組成 人員名稱人數(shù)倒班制 車間主任18 小時工作制 班長4四班三倒制 蒸發(fā)車間崗位工人4四班三倒制 水處理及檢測崗位工人8四班三倒制 生化降解崗位工人8四班三倒制 技術(shù)工人38 小時工作日 臨時工人若干8 小時工作日 外線崗位工人 設(shè)備維修人員 6 2 8 小時工作日 8 小時工作日 在職工人共計 36 人，臨時工人若干。車間

33、主任白天在車間主持工作。 1.5 原料及產(chǎn)品規(guī)格 1.5.1 主要原料規(guī)格及技術(shù)指標(biāo) 表 1-3 丙烯腈廢水規(guī)格 組成 %wt 乙腈3.271 氫氰酸0.148 丙烯腈0.304 含氰化合物渣滓2.463 輕有機(jī)物1.735 水71.627 硫酸銨20.452 合計100 1.5.2 產(chǎn)品規(guī)格 表 1-4 產(chǎn)品的規(guī)格8 組成%wt 乙腈 氫氰酸 丙烯腈 含氰化合物渣滓 110-6 輕有機(jī)物110-2 水 nh3 硫酸銨 99.99 1.6 經(jīng)濟(jì)核算表 在工廠進(jìn)行投產(chǎn)之間，需要對技術(shù)方案進(jìn)行選擇，綜合考慮確定評價指標(biāo)，預(yù)測 大概費(fèi)用，明確費(fèi)用去向，進(jìn)而選擇最優(yōu)方案。力求在生產(chǎn)過程中用廉價易得的設(shè)

34、備 和原料，本次工藝的目的是使廢液中的雜質(zhì)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行排放，從而能夠降低對 環(huán)境的污染，要力爭以最小的成本得到最滿意的評價效果。 本次設(shè)計對年產(chǎn) 8 萬噸丙烯腈廢水裝置的建廠指標(biāo)進(jìn)行了估算，在職工人共計 34 人，其廢液中雜質(zhì)的指標(biāo)公用工程需用量如下表： 表 1-6 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)綜合表 序號指標(biāo)名稱計算單位設(shè)計指標(biāo)成本/萬元 1生產(chǎn)規(guī)模t/a80000 2車間定員人36108 3蒸汽耗量 kg/h2707.274.5 4冷凝水耗量 kg/h655.263.2 5設(shè)備數(shù)量及投資臺1014.44 6車間建筑面積 m2201.6604800 第 2 章 工藝設(shè)計與計算 2.1 工藝原理 丙烯

35、腈廢水工藝的主要設(shè)備是蒸發(fā)器，如圖 1-1 所示。因為在生產(chǎn)丙烯腈的過程 中將會產(chǎn)生大量的有毒廢水，其中廢水的主要成分有氰化物、丙烯腈、乙腈、丙烯醛 和低聚物等高濃度的有機(jī)廢水。該工藝流程選擇四效順流蒸發(fā)器，主要是將二次蒸汽 引入到另一個操作壓力相對較低的蒸發(fā)器作為加熱熱源，根據(jù)廢水中雜質(zhì)的性質(zhì)以及 蒸發(fā)過程中料液的溫度，所以本次設(shè)計采用的主要設(shè)備是中央循環(huán)管式順流蒸發(fā)器， 該設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是傳熱效果好，主要是將丙烯腈廢水濃縮后送至生物降解池，在此過程 中產(chǎn)生的冷凝水一部分送至加熱裝置，成為外加蒸汽，另一部分泠凝水送至凈化水池， 其中影響廢水中有毒物質(zhì)的主要操作參數(shù)是蒸汽的進(jìn)料溫度控制，如果選擇低

36、溫進(jìn)料， 此時一次蒸汽的消耗量增大，主要原因是由相當(dāng)大的一部分蒸汽用于預(yù)熱物料，查閱 有關(guān)數(shù)據(jù)得知，丙烯腈廢水主要成分中丙烯腈、丙烯醛、乙腈等的沸點(diǎn)都低于 100 （77.3、53、81.5） ，所以當(dāng)蒸汽的溫度過高時，將會使廢水中的有機(jī)物蒸發(fā)出 來，所以將蒸汽的溫度設(shè)定為 1389。 2.2 工藝路線的選擇 在丙烯腈合成過程將產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水，同時丙烯腈廢水又具有獨(dú)特的地方： 含有多種有機(jī)化合物、并且化合物是又劇毒，廢水的 cod 濃度也過高、水質(zhì)相對比較 復(fù)雜外，還含有少量的丙烯腈（an）以及聚合物，同時由于低聚物的分子量相對較高， 丙烯腈（an）又難于生物降解而去除，所以采用常規(guī)的生物

37、法是很難使廢水中的物質(zhì) 達(dá)標(biāo)，同時還考慮到丙烯腈有毒，直接將其送至生物降解池也比較困難。所以目前必 須要選用一條合適的工藝路線。 目前關(guān)于丙烯腈中污水的治理方法較多，其中最具有代表性的是四效生物降解、 加壓水解、焚燒法以及濕式催化氧化法，根據(jù)丙烯腈廢水中雜質(zhì)的特征、性質(zhì)以及處 理要求外，還需要考慮廢水處理中關(guān)于能源消耗和經(jīng)濟(jì)投入等因素，結(jié)合已有的成熟 處理廢水方法，進(jìn)行新型、高效、低能且二次污染少的工藝該進(jìn)，所以本次工藝采用 四效蒸發(fā)生物降解法去除丙烯腈中的廢水雜質(zhì)10。下面就丙烯腈廢水處理的方法以 及實際工業(yè)廢水的治理現(xiàn)狀進(jìn)行評述。 表 2-1 工藝路線的比較 優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn) 蒸汽能夠循環(huán)利用，耗

38、能少，冷卻 水還能繼續(xù)使用。投資少。四效生物降解 加壓水解 利用丙烯腈廢水在高溫反應(yīng)后進(jìn)行 加壓可以被堿分解，去除廢水中的 有毒物質(zhì)，投資較少。 加壓水解的主要產(chǎn)物之一是氨氮，過 程中使氨氮生化出來的水難以達(dá)標(biāo)。 焚燒法 濕式催化氧化法 將含有高濃度廢水在高溫下進(jìn)行氧 化分解，生成水和二氧化碳，是一 種環(huán)境友好型的處理方法。 能將廢水中的有機(jī)物及含有 n、s 等的毒性物質(zhì)氧化成 c02、n02、s02、h20，能夠達(dá)到凈 化處理廢水的目的。 由于廢水中還含有多種組分，焚燒后 的煙氣遇冷會產(chǎn)生結(jié)垢、腐蝕和堵塞 鍋爐等問題。 設(shè)備材質(zhì)要求高、投資大。并且反應(yīng) 過程中硝酸銅催化劑帶來了關(guān)于重金 屬的

39、污染問題。 2.3 工藝流程簡述 2.3.1 工藝流程示意圖 圖 2-1 丙烯腈廢水的工藝流程 2.3.2 工藝流程簡述 將反應(yīng)及回收廢水匯集于廢水回收儲罐，由丙烯腈廢水儲罐將 10t/h 廢水送至第一 效蒸發(fā)器 e101，此時蒸發(fā)器內(nèi)的溫度控制在 125，壓力為 0.137 mpa，一效蒸發(fā)器來 的蒸發(fā)送至加熱裝置，為這個流程提供外加蒸汽，同時一效塔釜液由泵打人二效蒸發(fā) 器，塔頂?shù)亩握羝M(jìn)入二效蒸發(fā)器 e102;二效蒸發(fā)器所需熱量由一效燕發(fā)器頂部的熱 量提供，二效燕發(fā)器出來的冷凝液進(jìn)人三效蒸發(fā)器;三效蒸發(fā)器所需的熱量由二效蒸發(fā) 器的燕汽提供;三效蒸發(fā)器殘液進(jìn)人四效蒸發(fā)器，四效蒸發(fā)器所需的熱

40、量由三效蒸發(fā)器 的蒸汽提供。另外，二效、三效、四效的溫度分別為 112、90、60;壓力(表壓)分 別為 0.06 mpa,-0.013 mpa,-0.08 mpa;由四效蒸發(fā)器出來的蒸汽進(jìn)入冷凝器 e105，冷凝 器中的冷凝水送至凈化水池，進(jìn)行達(dá)標(biāo)測試，合格之后就用于工業(yè)用水，這樣可以節(jié) 約水源，冷凝器中的一部分蒸汽與四效蒸發(fā)器塔釜的殘液分別由真空泵和離心泵打入 v201 儲罐，最后將儲罐中的濃縮液送至生物降解池。 2.4 工藝參數(shù) 表 2-2 各蒸發(fā)器工藝參數(shù) 單元一效蒸發(fā)器二效蒸發(fā)器三效蒸發(fā)器四效蒸發(fā)器 壓力 pi/kpa13762-13-88 溫度 ti/1251129060 2.5

41、物料衡算 2.5.1 物料衡算的意義與作用 在工藝設(shè)計和計算中，物料衡算是在 該工段流程確定之后才開始進(jìn)行的。目 的是通過根據(jù)原料與產(chǎn)品之間的 相互比例關(guān)系，計算原料的消耗量 以及生產(chǎn)過程 蒸汽的消耗量，溶液出口的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 從而為熱量衡算 以及設(shè)備的選型和計算打 下基礎(chǔ)11。 在丙烯腈的廢水處理過程中，物料衡算對于控制生產(chǎn)有著非常重要的指導(dǎo)意義， 并且在實際的除污過程中，物料衡算可以幫助找出改進(jìn)措施，提高廢水中有毒物質(zhì)的 排放量，同時，物料衡算還能檢驗整個過程的完善程度，對工藝設(shè)計工作也有重要的 指導(dǎo)作用，首先，需要建立一個新的車間或單元操作，對其設(shè)備進(jìn)行物料衡算，這是 設(shè)計計算的第一步，同

42、時也是整個設(shè)計的基礎(chǔ)，在這個基礎(chǔ)上可以進(jìn)行熱量衡算和主 要設(shè)備的工藝計算，這樣就可以確定設(shè)備選型和工藝尺寸。在進(jìn)行物料衡算時，必須 確定物料衡算的體系。然后根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，對某一個特定的體系，輸入體系 的全部物料衡算量等于輸出全部物料量與體系內(nèi)的積累量之和。 2.5.2 物料衡算的方法與步驟 四效蒸發(fā)工藝計算是根據(jù)物料衡算和熱量衡算以及傳熱速率方程來確定。工藝計 算的主要項目有：加熱蒸氣的消耗量、各效蒸發(fā)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及各效的傳熱面積。 計算的參數(shù)有：原料液的流量、溫度和組成，末效完成液的組成，加熱蒸氣的壓強(qiáng)和 溫度以及冷凝器中的真空度和溫度等12。 在四效蒸發(fā)中，效數(shù)越多，未知量也就越

43、多。同時四效蒸發(fā)的計算要比單效蒸發(fā) 復(fù)雜的多，查閱有關(guān)資料，可知生物降解池的最大降解能力為 80%，所以，四效蒸發(fā) 的計算步驟如下： （1）根據(jù)本次工藝的要求以及溶液的性質(zhì)，確定四效蒸發(fā)的操作條件（如加熱蒸氣壓 強(qiáng)及溫度和冷凝器的壓強(qiáng)及溫度） 、蒸發(fā)器的形式和流程。 （2）根據(jù)原料液的流量以及實際生產(chǎn)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，計算總的蒸發(fā)量。 （3）根據(jù)實際經(jīng)驗得知蒸汽的溫度和壓力以及氣化潛熱。 （4）根據(jù)公式，計算加熱蒸汽消耗量 1 01111 iii iiiii ii rtt wdfcwcw c rr 和各效蒸發(fā)水量13。 2.5.3 物料衡算 按 80 000 噸/年丙烯腈廢水的量，年工作日以 333

44、 天計，則： 80 000 噸=8.0107 kg 333 天=333248 000 h 10 000 kg/h 7 8.0 10 = 8000 總產(chǎn)品量f 1、料液的總蒸發(fā)量w = w1+ w2+ w3+ w4+ w5 (2-1) 0 x =3.271%+0.148%+3.271%+2.463%+1.735% =7.921% 式中 w1 乙腈的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； w2氫氰酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； w3丙烯腈的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； w4聚合物殘渣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； w5輕有機(jī)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； (2-2) 04 ()fxfw x 0 4 (1) x wf x 式中 f原料液的處理量；kg/h w總蒸發(fā)量；kg/h 料液初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)

45、； 0 x 第四效蒸發(fā)器出口濃縮液預(yù)計達(dá)到的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 80%； 4 x 代入式(2-1)計算總蒸發(fā)量: kg/h 0 4 7.921 110000 19009.875 80 x wf x 而 kg/h 1234 9009.875wwwww 式中 w1第一效蒸發(fā)器蒸發(fā)的水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； w2第二效蒸發(fā)器蒸發(fā)的水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； w3第三效蒸發(fā)器蒸發(fā)的水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； w4第四效蒸發(fā)器蒸發(fā)的水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； 2、各效溶液沸點(diǎn)和有效溫度差的確定 各效的二次蒸汽壓使用經(jīng)驗公式進(jìn)行估算，其中最簡便的估算方法是設(shè)各效間的 壓強(qiáng)降相等，則總壓強(qiáng)差為： i p mpa (2-3) 0 0.2120.0880.

46、3 k ppp 式中 各效加熱蒸汽壓強(qiáng)與二次蒸汽加熱之差，mpap p0選定加熱蒸汽壓強(qiáng)，mpa pk末效冷凝器中的操作壓強(qiáng)，mpa mpa i 0.3 0.075 44 p p 所以第 i 效的二次蒸汽壓強(qiáng) pi為： i0 i i ppp 一效 mpa 10 0.2120.0750.137 i ppp 二效 mpa 20 20.21220.0750.062 i ppp 三效 mpa 30 30.2123 0.0750.013 i ppp 四效 mpa 40 40.21240.0750.088 i ppp 由各效的二次蒸汽壓強(qiáng)從（化工原理第三版上冊附錄 8.9 查得相應(yīng)的二次蒸汽溫度 和汽化潛

47、熱列與表 2-3 表 2-3 不同壓力下各效蒸汽溫度和氣化潛熱 各效第一效第二效第三效第四效 二次蒸汽壓強(qiáng) pi/(mpa)（表壓）0.1370.062-0.013-0.088 二次蒸汽溫度 ti/() (即下一效加熱蒸汽溫度) 1251129060 二次蒸汽的汽化潛熱(即下一效) 加熱蒸汽的 ri（kj/kg） 2192.82230.72283.12355.1 多效蒸發(fā)中的有效傳熱總溫度差可用下式計算： (2-4) )( 1k ttt 式中 有效總溫度差，為各效有效溫度差之和，。 t 第一效加熱蒸氣的溫度，。1 t 冷凝器操作壓強(qiáng)下二次蒸氣的飽和溫度，。k t 總的溫度差損失，為各效溫度差損

48、失之和，。 其中 (2-5) 式中 由于溶液的蒸汽壓下降而引起的溫度差損失， 由于蒸發(fā)器溶液的靜壓強(qiáng)而引起的溫度差損失， 由于管道流體阻力產(chǎn)生壓強(qiáng)降而引起的溫度差損失， 3、各效料液沸點(diǎn)和溫差損失 各效中由于溶液蒸汽的壓降、液柱靜壓及流動阻力所造成的溫差損失、 i t i t 均可按下述方法進(jìn)行估算。 i t (1)流動阻力所造成的溫差損失 i t 在多效蒸發(fā)中，二次蒸汽由前效經(jīng)管路送至下效作為加熱蒸汽的壓力稍有降低， 溫度也相應(yīng)降低。的計算繁瑣，一般取二次蒸汽溫度下降為 0.51.0。 i t 故：=0.5，=0.7，=0.8，=1.0 1 t 2 t 3 t 4 t 因此：3.0。 i t

49、 由各效流動阻力所造成的溫差損失，可得到相應(yīng)各效二次蒸汽的溫度，進(jìn)而從手 冊中可查得相應(yīng)的水蒸汽的壓力和汽化潛熱等參數(shù)，見表 2-4。 表 2-4 二次蒸汽的物性參數(shù) 效數(shù)1234冷凝器 加熱蒸汽溫度 ti/138124.5110.88850 流阻溫差/1 二次蒸汽壓力 pi/kpa2381638813 二次蒸汽溫度 ti/1251129060 二次蒸汽的汽化潛熱 ri/kj/kg2198.22230.72283.12355.1 (2)液柱靜壓所造成的溫差損失 i t 由于蒸發(fā)器的加熱管內(nèi)積有一定高度的液層，所以其液層內(nèi)截面上的壓力高于液 體表面壓力，因此液層內(nèi)溶液的沸點(diǎn)也高

50、于液面的沸點(diǎn)，從而兩者之間存在溫差，即 ， i t (2-6) ppmi ttt 式中 與平均壓力相對應(yīng)的水的沸點(diǎn)，其中（ 為液 pm t m p2/glppml 層深度，取值為，為液體密度） ；m6 與二次蒸汽壓力相對應(yīng)的水的沸點(diǎn)，其中為二次蒸汽壓力。 p t p p 由各效二次蒸汽的溫度，可得到相應(yīng)各效飽和液的密度和溶液平均壓力，進(jìn)而從 手冊中可查得相應(yīng)溶液平均壓力下水的沸點(diǎn)等參數(shù)，見表 2-5。 表 2-5 二次蒸汽的物性參數(shù) (3)溶液蒸汽壓降所造成的溫差損失 i t 對于不揮發(fā)性溶液，由于溶質(zhì)分子阻礙了溶劑的汽化，使溶劑蒸汽壓下降，溶液 沸點(diǎn)上升，并將大于二次蒸汽溫度，則溶液蒸汽壓降

51、所造成的溫差損失為 i t (2-7) ibii ttt 式中 溶液的沸點(diǎn)， bi t 二次蒸汽的飽和溫度， i t 的計算方法很多，常用的是杜林法則。當(dāng)缺乏數(shù)據(jù)時，可用下式估算。 i t (2-8) aiiiaii trttft 2 )273(0162 . 0 根據(jù)各效料液質(zhì)量濃度，查得 i x ai t ；0 . 1 1 a t5 . 1 2 a t5 . 2 3 a t7 4 a t 代入式(2-10)計算； 2 1 0.0162(125273) 1.01.2 2192.8 t ； 2 2 0.0162(112273) 1.51.6 2230.7 t ； 2 3 0.0162(11227

52、3) 2.52.3 2283.1 t ； 2 4 0.0162(60273) 75.3 2355.1 t 總溫差損失45.4 iiii tttt 效數(shù)1234 二次蒸汽壓力 pi，kpa238124.5110.888 二次蒸汽溫度 ti，1251129060 飽和液密度 ，kg/m31000101010501100 靜降壓溫差ti，34520 總有效溫差1385045.442.6 i t (4) 各效料液沸點(diǎn) 溶液的沸點(diǎn)與溶液的種類、濃度和壓力有關(guān)。 (2-9) iiii tttt 故 1111 1251.23129.2tttt 2222 1121.64116.6tttt 3333 902.3

53、597.3tttt 4444 605.32085.3tttt 各效物料沸點(diǎn)值見表 2-6。 表 2-6 物料沸點(diǎn) 效數(shù)1234 物料沸點(diǎn) ti，121.4106.680.544.9 各效有效溫差，其中； i t iii ttt 111 125 121.43.6ttt 222 112106.65.4ttt 333 9080.59.5ttt 444 6044.915.1ttt 4、加熱蒸汽消耗量和各效蒸發(fā)水量 第 i 效的蒸發(fā)量 wi的計算式為 (2-10)( 1 12100 i ii pwipwpwp i ii ii r tt cwcwcwcf r rd w 式中 第 效加熱的蒸汽量，kg/h，

54、當(dāng)無額外蒸汽引出時，； i di 1 ii wd ，第 效加熱的蒸汽、二次蒸汽的汽化潛熱，且； i r i r ikgkj 1 ii rr ，分別為第 效和第效物料的沸點(diǎn)， i t 1i ti1i 為第 效的熱利用系數(shù)，取， i i 1234 0.96 表 2-7 單位蒸汽的消耗量 效數(shù)單效雙效三效四效五效 (dw)/min 1.10.57 由 (2-11)0.3 d w 式中 d=d1加熱蒸汽的消耗量，kg/h 得： d1=2707.2 kg/h 原料液的比熱，水的比熱，計算中所 p0 c4.316()kjkg k4.262() pw ckjkg k 需的參數(shù)見表 2-8

55、。 表 2-8 物性參數(shù) 效數(shù)一效二效三效四效冷凝器 蒸汽壓力 pi，mpa（表壓）0.1370.06-0.028-0.080 蒸汽溫度 ti，125112906050 蒸汽的氣化潛熱 ri，kj/kg2192.82230.72283.12355.12355.1 二次蒸汽的氣化潛熱 ri，kj/kg2230.72283.12355.1 一效： 1 101 110 11 () p d rtt wfc rr 2707.22192.8(100004.316)(138125) 0.96 2230.7 =2754 kg/h 二效： 2 212 2201 22 () ppw d rtt wfcwc rr

56、27542230.7(100004.31627544.262)(125 112) 0.96 2283.1 =2754 kg/h 三效： 3 323 33012 33 () ppwpw d rtt wfcwcw c rr 28692283.1(100004.31627544.26227544.262)(11290) 0.96 2355.1 =2854.8 kg/h 四效: kg/h (2-5) 1234 9009.875wwwww 可得: kg/h 4 655.2w 5、各效料液質(zhì)量濃度 由所求得的各效蒸發(fā)量，可求各效料液的質(zhì)量濃度。 i x 因為，其中kg/h，各效物料的蒸發(fā)量 0i () i

57、 xfxfw10000f 0 0.07921x 值見表 2-9。 i w 表 2-9 物料的蒸發(fā)量 效數(shù)1234 蒸發(fā)量 wi，kg/h275427542854.8655.2 一效： 011 ()fxfw x 則： 0 1 1 100000.07921 10.9 100002754 fx x fw 二效： 0122 ()fxfww x 則： 0 2 12 100000.07921 =17.6 ()1000027542754 fx x fww 三效： 01233 ()fxfwww x 則： 0 3 123 100000.07921 =48.2 ()10000275427542854.8 fx x

58、 fwww 四效： 012344 ()fxfwwww x 則: 0 4 1234 100000.07921 = ()10000275427542854.8655.2 fx x fwwww 80 6、冷凝器的物料衡算 （熱損失為 8） 4 421 () mpw qw rq cttq 損 4 4 =655.22355.1=428.628kwqw r =8%qq 損 kg/h 21 428.628 0.92=4.709 ()4.18720 m pw qq q ctt 損 2.5.3 物料衡算表 表 2-10 物料衡算表 各設(shè)備進(jìn)料量 (kg/h) 二次蒸汽 （kg/h） 出口液體量 (kg/h) 出

59、口質(zhì)量分?jǐn)?shù) （%wt） 一效蒸發(fā)器11042754724610.928 二效蒸發(fā)器72462754449217.616 三效蒸發(fā)器44922854.81637.248.184 四效蒸發(fā)器1637.2655.298280 冷凝器655.2 生物降解池982 2.6 熱量衡算 2.6.1 熱量衡算的意義 熱量衡算是為了確定設(shè)備的熱負(fù)荷.并且根據(jù)熱負(fù)荷的大小以及蒸發(fā)器的傳熱面積， 能進(jìn)一步來確定蒸發(fā)器中所需的管子數(shù)。除此之外，對于蒸發(fā)裝置的設(shè)計中，根據(jù)已 知的或是查得的相關(guān)數(shù)據(jù)求得未知的物料量和設(shè)備需要加入或是移出的熱量，同時計 算出來的熱負(fù)荷也是用來確定加熱劑或冷卻劑用量的依據(jù) 在蒸發(fā)操作中，加熱

60、蒸汽的熱量一般可用于將溶液加熱至沸點(diǎn)，此時廢水中的水 分蒸發(fā)為蒸汽，全部引入后一效作為加熱蒸汽，同時，蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力是與蒸發(fā)器 的傳熱速率成正比關(guān)系。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，蒸發(fā)大量的水分就必須消耗大量的加熱 蒸汽，為了減少加熱蒸汽的消耗量，可采用多效蒸發(fā)操作。并且在實際的生產(chǎn)過程中, 根據(jù)需要也可對已經(jīng)投產(chǎn)蒸發(fā)裝置進(jìn)行熱量衡算，以此來尋找能量利用的薄弱環(huán)節(jié)， 制定節(jié)能措施，對于提供蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度提供可靠的依據(jù)14。 2.6.2 熱量衡算及所需媒介的量 d加熱蒸汽的消耗量, kg/h h加熱蒸汽的質(zhì)量焓,j/kg h0 料液的質(zhì)量焓，j/kg h完成液的質(zhì)量焓，j/kg l蒸發(fā)器的熱損