《湿式氧化处理丙烯腈废水中试工艺设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《湿式氧化处理丙烯腈废水中试工艺设计.doc（19页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、-范文最新推荐- 湿式氧化处理丙烯腈废水中试工艺设计 设计项目：湿式氧化处理丙烯腈废水中试装置工艺设计本工艺设计是处理丙烯腈废水。水污染处理技术发展到今天，已经有很多行之有效的方法，有的已经非常成熟，主要可以分为生物法、物化法、化学氧化法。催化湿式氧化法是近几年来发展起来的一种新的污水处理技术。在国外，湿式空气氧化法(Wet Air Oxidation简称WAO)技术已实现工业化。早在40年代，就有不少工业应用方面的报道，最早开始WAO应用研究的是Zimnermann，首次采用处理造纸黑液，处理后的废水COD去除率达90以上。国内从70年代才开始进行WAO的研究，先后实验过造纸黑液处理、含硫废
2、水处理、酚水及煤气化废水处理、有机磷废水处理、化纤黑液中试试验等，相对于国外还只是刚刚起步，离实际的工业化还有一定的距离。催化湿式氧化法是对有生物毒性、难于生物处理，并且在生物界很难降解的有机物有特别的处理效果，而含有生物毒性和难降解的有机物的废水是现在污染的最为主要的一个方面。12564目前我国大多数再生胶企业都存在不同程度的废气和废水的污染治理问题。湿式空气氧化法( WAO) 是在高温( 150-350) 和高压( 0.5-20Mpa) 下，以空气或纯氧作为氧化剂将有机污染物按湿式燃烧原理氧化分解为无机物或小分子的有机物的化学过程。由于这种方法与传统的有机污染物处理方法相比有着许多突出的优
3、点, 如高效、节能和无二次污染等，受到科研人员的广泛重视。据了解，全国其中大多数丙烯腈生产企业都存在不同程度的废气和废水的污染治理问题。所以本设计是针对废水中的丙烯腈与氰化氢，在众多处理方法中，选取了湿式氧化法为设计的基础，它是在高温高压下，以空气或其它氧化剂将废水(液)中溶解和悬浮的有机物在水相中氧化分解，大幅度去除COD、BOD、SS等的方法。反应在热水相中进行是这类方法的特征。氧化程度取决于温度、氧分压、停留时间和在研究条件下污染物的可氧化性。 At present most of the reclaimed rubber in China enterprises are present
4、 in varying degrees of waste gas and waste water pollution control problems. Wet air oxidation (WAO) is in high temperature (150-350 ) and high pressure (0.5-20Mpa), in air or pure oxygen as the oxidizer of organic pollutants by wet combustion principles of oxidation of organic matter into inorganic
5、 or small molecule chemical process. Because of this method compared with the traditional method of treatment of organic pollutants have many outstanding advantages, such as high efficiency, energy saving, and without secondary pollution, widespread attention by researchers.It is understood that mos
6、t of the national acrylonitrile recycling industry are present in varying degrees of waste gas and waste water pollution problems. So this design is for the waste water in the reclaimed acrylonitrile and hydrogen cyanide, among the many treatment methods, select wet air oxidation method for design o
7、f Foundation, it is under high temperature and high pressure, in air or other oxidizers of waste water (liquid) in the dissolved and suspended organic matter in the water phase oxidation and decomposition, significant removal of COD, BOD, SS and other methods. Response phase are such method characte
8、ristics of the hot water. Oxidation degree depends on the oxygen partial pressure, temperature, residence time and study on condition of oxidation of contaminants.Duty originThis design is based on the reclaimed acrylonitrile wet oxidation of waste water research and test reports and test data, and
9、in the light of the reclaimed acrylonitrile wet oxidation of waste water treatment plants for industrial-scale simulation of design. The purpose of which is the use of chemical engineering knowledge to conduct a chemical design, and to reclaim wastewater wet oxidation technology of industrialized pr
10、oduction, production design for reference. As the simulation design, this article has abbreviated the chemical design partial contents, like craft pipeline design, explosion-proof electricity design, power design and factory whole arrangement and so on. 3.2 加热器的换热面积计算313.2.1 加热器出口温度的设定313.2.2 加热器的换热
11、面积313.3 冷凝器的换热面积计算333.3.1 冷凝器出口温度的设定333.3.2 冷凝器的传热面积334 热量衡算355 设备选型365.1 预热器的设备选型365.1.1 预热器的工艺结构尺寸的计算365.1.2 传热管的排列和分程方法375.2 加热器的设备选型395.2.1 加热器的工艺结构尺寸的计算395.2.2 传热管的排列和分程方法405.3 冷凝器的设备选型415.3.1 冷凝器的工艺结构尺寸的计算415.3.2 传热管的排列和分程方法425.4 泵的选型445.5 空压机的选型44结论46致谢47参考文献：48附录511 概论1.1 概述丙烯腈是一种重要的化工原料，主要用
12、于腈纶、丁腈橡胶、己二腈、ABS 树脂等的生产，在合成纤维、合成橡胶、塑料等领域有着广阔的应用前景，在工业生产中占有重要地位。近年来需求量的攀升推动了丙烯腈的大规模生产，也使其生产中的污染问题日益凸显。在丙烯腈的生产过程中，有大量含有氢氰酸、乙腈等有毒物质的工业废水产生，如不经处理直接排放，会对人体及动植物造成较大伤害。因而，对已有丙烯腈废水处理方法的改进法及新型处理方法的探索已成为丙烯腈工业的研究热点之一。1.2 Sohio 法制丙烯腈的生产工艺及污染 1.3丙烯腈废水的性质丙烯腈，无色易挥发的透明液体，味甜，微臭。能溶于丙酮、苯、四氯化碳、乙醚、乙醇等有机溶剂。微溶于水，与水形成共沸混合物
13、。相对密度0.8060(20/4)。冰点-83-84。沸点77.3。闪点-5。折射率nD(20)1.3888。粘度（25）0.34mPa•s。蒸气压（20）11.07kPa。本品蒸气可与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限（25）为3.05%17.0%±0.5%（体积）。纯品易自聚，特别是在缺氧或暴露在可见光情况下，更易聚合，在浓碱存在下能强烈聚合。 丙烯腈属于高毒类，进入人体后可引起急性中毒和慢性中毒。丙烯腈所致急性中毒的临床症状：轻度中毒时表现为乏力、头晕、头痛、恶心、呕吐等，并伴有粘膜刺激症状；严重中毒时除上述症状外，可有胸闷、心悸、烦躁不安、呼吸困难、紫绀、抽搐、昏迷
14、，如不及时抢救可发生呼吸停止。丙烯腈对人体的慢性毒性目前尚无定论，一般表现为神经衰弱综合证，如头晕、头痛、乏力、失眠、多梦，易怒等。此外，丙烯腈可致接触性皮炎，表现为红斑、疱疹及脱屑，愈后可有色素沉着。1.4 丙烯腈生产废水的危害丙烯腈生产废水中的主要成分均是对人体危害很大的毒物：（1） 氰化物进入温血动物体内会导致组织供氧不足、血压下降、甲状腺机能低下等症状，高剂量可迅速致死。（2） 丙烯腈会产生氰离子使体内细胞缺氧坏死，还可致接触性皮炎，长期接触者易出现头昏、乏力、失眠等症状，且影响男性生殖能力。（3） 乙腈蒸汽在浓度较高情况下可引起一定程度的上呼吸道刺激症状。（4） 丙烯醛可灼伤皮肤，损
15、害眼睛和呼吸道，大量吸入可致肺炎、休克、肾炎及心力衰竭，严重者可致死。（5） 丙烯酸对鼻、喉有刺激性，高浓度接触可能引起肺部改变；可致皮肤灼伤，永久性眼损伤；长期接触还可能引起肝、肾损害。（6） 氰醇、硫铵对呼吸系统和皮肤等也有刺激作用。 （4）生化法经加压水解法、湿式催化氧化法等预处理后的丙烯腈废水，需用生化法将其进一步降解至排放标准，目前应用的有以下几种：（5） 生物转盘法5生物转盘是固定在同一横轴上的挂有生物膜的圆盘，一半浸在盛污水的氧化槽中，随着圆盘的转动，污水中的有机物吸附在生物膜上。当转到大气中时，被盘片带起的污水薄膜沿着生物膜往下流淌，空气中氧不断融入水膜中，微生物吸收水膜中的氧
16、，在酶催化下，有机物氧化分解。微生物又以有机物为营养源进行自身繁殖，此法的优点是不会造成二次污染。对总氰（CN-）含量为5060 mg/L 的丙烯腈污水，CN- 脱除率可达排放标准，但适用范围有限。（6） 曝气池活性污泥法活性污泥是微生物群和被吸附的有机物、无机物的总称。微生物群体在曝气池中形成菌胶团，它将废水包裹在内，进行生物学吸附作用，继而进一步发生氧化分解生成CO2和水。由于菌胶团容易沉降，所以只能在较短时间内处理废水。此法的主要缺点是曝气过程中，易挥发的氰化物会随空气逸出，造成二次污染6。生化法仅适宜于处理低浓度的丙烯腈废水，一般需进行预处理以提高废水的可生物降解性，较焚烧法有更大的复
17、杂性和局限性。（7） 活性炭吸附法经过生化处理等方法处理以后的废水往往还具有一定的化学需氧量，并含有氮、磷等杂质，在排放前可用活性炭吸附进行三级处理，使废水脱色、脱臭，并使其中的有机物得以去除，从而达到排放标准6。此法需与其他方法联合使用，且活性炭的再生增加了工序的复杂性。1.6 丙烯腈生产废水处理的研究现状鉴于上述现行方法普遍存在的缺点和限制性，一些新兴的处理方法应运而生，如超临界水氧化法、膜分离法等，但这些方法大都处于实验室探索阶段，有待进一步实验研究和工业应用验证。 Chu Yan- yang 等12比较了丙烯腈废水处理的3个高级氧化工艺：Fenton 氧化（FO），电- Fenton
18、氧化（EFO）和铁促电化学氧化（EOIP）。结果发现，当添加的H2O2剂量相同时，3种过程氧化能力的顺序为：FOEFOEOIP。增大H2O2的剂量，三个过程均可以达到更好的脱色效果。当H2O2用量低于1500mg/L 时，FO 和EFO 由于形成三铁配合物，处理后的废水颜色加深，但EOIP 过程没有此现象。这些方法虽然对丙烯腈废水有较好的处理效果，但仍存在处理成本高、反应速率慢等缺点，工业化应用性不强。（3）膜分离法膜分离是通过膜对混合物中各组分的选择渗透作用的差异，以外界能量或化学位差为推动力对双组分或多组分混合的气体或液体进行分离、分级、提纯和富集的方法。其应用于污水处理的方法包括微滤、超
19、滤、渗析、电渗析、纳滤、反渗透、渗透蒸发、液膜等13。王华同等14针对大庆石化公司化工二厂丙烯腈四效蒸发后废水中CN- 排放不达标的问题，采用超滤- 二级反渗透联合工艺进行处理。研究结果表明：通过联合膜组合技术不仅可以使废水的COD去除率稳定在87以上，同时还能达到去除CN- 的目的。增加原水的pH 值有利于CN- 的去除，将用NaOH 对膜的清洗水用于原水pH 值调整，实现了清洗水的零排放。刘华云等2采用超滤和反渗透膜组合分离工艺，探索去除CN- 的最佳工艺参数，实现了COD、CN- 含量等指标达标。实验结果显示：（1） 超滤和反渗透膜组合技术可有效分离丙烯腈含氰废水中的有机组分，在此技术路
20、线上可以开展工业化装置研究；（2） 采用两级陶氏反渗透膜，COD和CN-去除率可分别达到83.31和51.08，合格率可达100。膜分离法具有能耗低、效率高、投资小、膜组件简洁、易于自动化操作等优势，在污水处理中已受到特别的青睐。但廉价、性能完备的膜制备和膜污损问题影响着膜分离法的广泛应用15。而且，膜分离法只是将有毒物质从废水中分离出来，并未实现对其彻底降解，仍需后续处理使其达到真正的无害化。 1.7 丙烯腈其他处理方法研究对于丙烯腈废水的处理，上述的3种方法各有优劣。对于水解—生化法，乙腈的水解很不完全，只能除去一部分，水解过程作为氰化物的预处理手段可以将氰及腈化物水解为有机酸
21、和氨。焚烧处理工艺成本偏高，能源浪费严重，但处理完全。湿式催化氧化法处理废水不经稀释一次处理，即可将废水中高浓度的 COD及腈等污染物经催化氧化转变成 CO2, N2和 H2O等无害成分，处理较为彻底，但性能优良的催化剂的开发是今后发展的重点和难点。闫光绪等19 用精馏法处理高浓度有机氰废水，精馏法处理丙烯腈一段急冷水采用分离、回收、综合利用这一最符合环保要求的原则，为高浓度含氰废水的处理开辟了一条新途径。实验结果表明，一段急冷水处理后,废水的 CODcr去除率高达95.2%，生化性能得到改善， BOD5/CODcr由处理前的 0.15提高到 0.31。王东波等20对高浓度有机氰废水进行生化调
22、控，提出了针对一段急冷水的精馏预处理法和针对二段急冷水的 Ca2+———汽提法,这样都大大提高了废水的可生化性，为后继的生物法处理提供了很大方便。米治宇等21对大庆丙烯腈装置进行全面改造，改造后的工艺为“前置反硝化生物脱氮工艺”。废水中的氮化合物通过硝化、反硝化作用被转化为对人体无害的氮气 (N2) 逸出大气，使氨氮的去除率从 0%增加到 95%。范炳句等22使用微电解生物滤塔预处理含氰废水，使微电解反应器对COD的平均去除率为22.16%，生物滤塔对丙烯腈和 COD的平均去除率分别为 97.17%和 24.14%,出水各项指标均达到
23、后续生化处理装置的进水水质要求。陈军23采用絮凝方法,利用明矾、氯化铁和硫酸亚铁三种絮凝剂对丙烯腈聚合废水的处理进行了研究，找出最佳 pH值和絮凝剂用量。氯化铁的COD去除率最好，可达到 75%。 综上所述，现今已有的处理丙烯腈废水的方法及研究方向无非是化学法、生化法、物化法或其中几种的组合。虽然已有的方法种类繁多，但大多数方法都难以顾全环境效应和经济效益，或是在工业化推广中困难重重。究其原因，可能是由于对废水中有害物降解机理的研究存在局限性，导致学术界对丙烯腈废水处理的研究进入瓶颈期。笔者建议应拓展思路，广泛吸纳其他领域的思想和技术，争取找到一条环保高效的治理丙烯腈废水的途径。1.8湿式氧化
24、工艺的生产概况（1）湿式氧化法简介湿式空气氧化技术(wet air oxidation，简称WAO)是从本世纪50年代发展起来的一种适用于处理高浓度、有毒、有害、生物难降解废水的高级氧化技术。它是在高温(125320)和高压(0.5-20MPa)下，以空气中的氧气为氧化剂，在液相中将有机污染物氧化为二氧化碳和水等无机物或小分子有机物的化学过程。与传统的生物处理方法相比，WAO具有高效快速、节能和无二次污染等优点。目前在欧洲大约有90家工厂采用WAO处理石油、化工、制药工业废水、城市污泥、活性炭再生和垃圾渗漏液等。（2）湿式氧化技术的特点与常规的处理方法相比，湿式氧化具有以下特点：(1)适用范围
25、广。湿式氧化法不仅可以有效处理各类高浓度废水，还广泛用于吸附剂的再生、电镀金属的回收、放射性废物的处理等。WAO对进水有机物浓度的适用范围也相当宽。但是从技术经济上考虑，COD范围在几千到几十万(mgL)比较合适。(2)处理效率高、氧化速度快。选择适当的浓度、压力和催化剂，湿式氧化法处理废水后COD及TOC的去除率都比较高。而且大部分的湿式氧化反应在30-60min内完成。(3)二次污染低、装置小。在反应过程中极少产生有害物质。一般湿式氧化不需要预处理和后续处理、流程短、占地少、装置紧凑、易于调节、管理和实现自动化。 （4） 湿式氧化处理丙烯腈废水的生产方法湿式氧化法(WAO )是在高温高压下利用氧化剂将废水中的有机物氧化成CO2和H2O , 从而达到去除污染物的目的。催化湿式氧化法是在传统的湿式氧化体系中加人催化剂，降低反应温度和压力， 提高氧化剂的氧化能力。加快反应速率，以减轻设备腐蚀并降低运行费用 湿式氧化处理丙烯腈废水中试工艺设计(9): 19 / 19