【文章內(nèi)容簡介】 溶劑。 ⑤ 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， 它的 應(yīng)用十分廣泛。 ⑥ 最后丙烯腈還是 醫(yī)藥 、染料 等行業(yè)的重要 有機 原料。 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 11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。 齊齊哈爾大學畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 2 表 11 中國歷年丙烯腈供需狀況 項目 20xx 20xx 20xx 20xx 20xx 產(chǎn)能 產(chǎn)量 凈進口 表觀消費量 進口依存度 % 目前就國外丙烯腈的消費情況來看， 西歐 和美國 的 丙烯腈市場發(fā)展相對緩慢，亞洲（不含日本） 丙烯腈總消費量的比例是 增長最快的地區(qū)，受 當?shù)?需求的拉動，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， 幾乎 每生成 1t 丙 烯腈就 將會產(chǎn)生 約 廢水。 所以 丙烯腈廢水的處理已經(jīng)引起了國內(nèi)外 學者 的 高度 關(guān)注 [3]。 產(chǎn)品的性質(zhì)和 特點 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?與其蒸氣容易 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 強酸 、 強堿 、 氧化劑 、 溴 、胺類劇烈 反應(yīng)。在 高溫的 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： ， 化學式： C3H3N， 密度： ，沸點： ℃ ， 熔點： 82℃ ， 自燃點： 48l℃ ， 閃點： ℃ （開杯），折射率： ，爆炸極限（ 25℃ ）為 %～ %177。%（體積）。蒸氣壓（ 20℃ ） 為 。 粘度（ 25℃ ）為 s。 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+3O2＝ 2C3H3N+2H2O 生產(chǎn)過程為，原料氣體以氨 ∶ 丙烯 ∶ 空氣 =∶ ∶ (mol)的比例從底部進入流化床反應(yīng)器， 此時需要的 壓力 為 ，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) 進行回收，產(chǎn)生 高壓蒸汽。反應(yīng) 后的 氣體 經(jīng) 冷卻后，齊齊哈爾大學畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 3 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。 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]。 處理工藝概述 根據(jù)現(xiàn)有 各種工藝 進行比較 。目前， 對于處理 丙烯腈廢水 極 為重要的 一點是選擇一條 既節(jié)能減排，又減少經(jīng)濟投入 、能夠提高效率的工藝路線 。通過各 個 方面 進行 比較 ，綜合考慮工藝路線的經(jīng)濟性和環(huán)保性，我們選擇了 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，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 溶液的沸點和操作壓強 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 三方面進行選擇。 （ 1）效數(shù) 從理論上來講 ，蒸發(fā)器的效數(shù)越多，蒸汽被 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)運轉(zhuǎn)費 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 費用 也 會 相應(yīng)增加， 從而 提高了產(chǎn)品成 本與折舊費 。 通過查閱《化工原理》第三版下冊附錄 ， 所以 理論上 消耗 蒸汽 用 量與效數(shù)的關(guān)系見表 24。 表 11 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)/min 注： (D 為加熱蒸發(fā)消耗量 (kg)， W 為蒸發(fā)水量 (kg)) 沸點升高 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，它們的沸點都低于 100℃（ ℃ 、 53℃ 、 ℃ ）， 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)室的壓強比 前 一 效低， 廢水 在效間 通過小功率的泵進行輸送 。后效蒸發(fā) 室的 溫度較效低， 當前效溶液進入后效 ，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，所齊齊哈爾大學畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 4 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 11 四效順流式蒸發(fā)器 由于丙烯腈的 密度： ，氫氰酸的密度 g/cm3， 乙腈的密度為 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 11)。在運行過程中 嚴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 125177。2℃ ，第二效 112177。2℃ ，第三效 90177。2℃ ，第四效 60177。2℃ ；壓力：第一效 為 ，第二效 為 ；第三效 為 ；第四效 為 。 最后通過第四效 蒸發(fā) 器蒸 出的水蒸氣冷 卻 后進行檢測， 然后 進行中和處理， 當 PH在 6～ 8之間可排入凈化水池進行循環(huán)使用， 最后濃縮后的廢水 通入生物降解池。 設(shè)計依據(jù) 本次 設(shè)計以齊齊哈爾大學 化學與化學工程學院 化學工程與工藝專業(yè)下達的 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)備進行合理的布置，最后對整個工段進行供電、供水、供暖、通風和 環(huán)境保護 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， 除去丙烯腈廢水中雜質(zhì) 的主要產(chǎn)品符合 GB33892 的標準，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 標準》等相關(guān)國家標準，以及 《 化工設(shè)計 》 、 《化工原齊齊哈爾大學畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 5 理》 、 《化工設(shè)備手冊》、 《化工過程設(shè)備機械基礎(chǔ)》、 《 化工專業(yè)英語 》 和 《化工工藝計算》等圖書資料 進行 設(shè)計。 廠址選擇 廠址選擇的重要性 工廠的地理位置對于整個企業(yè)的存亡有相當大的影響。對于 化工廠 來說， 大 部分 化學物質(zhì) 都 具有易爆、 易燃、 有毒等 特征 ，對 人民的生命安全以及當?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。 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)，所以要認真收集建廠地區(qū)的基礎(chǔ)資料，進行多次的討論，比較。選定經(jīng)濟合理、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?shù)?地區(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、運出或運進原材料的運輸設(shè)施以及將要等 待裝卸 或儲存 的貨車等 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)濟成熟 的廠址選擇方案。 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 風向 最小頻率的上風側(cè) 。(3) 靠近 水質(zhì)良好和水源充足的地方 ； (4)當?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?shù)墓?jié)約用地； (7)對于工廠要留有擴建的場地 ； (8)必須留有 污水、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 ，齊齊哈爾大學畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 6 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 運輸要求和廠房 的布局 ，并預(yù)留擴建用地； (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)、 工廠運貨量、 運輸距離、 外部運輸條件等 綜合因素合理確定原料和成品的 運輸方式。 選擇建廠城鎮(zhèn)的基本要求 (1) 化工企業(yè)的廠址要符合當?shù)?城鎮(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 達到一定的 國家 標準； (4) 職工 居住和 生活的 場所， 環(huán)境應(yīng)該 達標 ； (5) 要同相鄰企業(yè)和 當?shù)卣?展開良好的生產(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。 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)“退市進郊 ”的各類化工企業(yè)為主體，配備相應(yīng)的商貿(mào)、生活、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。 其次，交通運輸便利。園區(qū)交通發(fā)達，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，交通運輸極為便利。 再次，水資源豐富。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，為引黃濟煙工程配套擬建的雙友水庫，蓄水量達 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