【正文】 按接觸時間10s算，推化劑的堆體積為 Vr =10= 靜床高 H0=（）=取膨脹比為2，則濃相段高度為 H1=RH0=2= 取濃相段高12m校核:推化劑的堆密度為640kg/m3推化劑的品質W==16211kg=推化劑負荷為 ()，本設計的值小于實值，是可靠地。(4)擴大段（此處即稀相段）直徑取擴大段氣速為操作氣速的一半即 u=氣體流量為 大段直徑為 (5)擴大段高度 ，查圖得/D=2稀相段高度=2D==取5m(6)濃相段冷去裝置的換熱面積換熱裝置用套管式，總差傳熱系數(shù)取233W/() 換熱裝置的熱負荷已由熱衡算求出Q = kJ/h=J/s換熱面積為 取30%的設計裕量，則換熱面積為25m2(7)稀相段冷卻裝置的換熱面積用套管式換熱裝置，水為冷卻劑，（143℃）蒸汽總傳熱系數(shù)取20 W/()，換熱裝置熱負荷為 Q =kJ/h=又 換熱面積為 m2取30%設計裕量，則換熱面積為79 m2（1）計算依據(jù)：組分C3H6C3H8NH3O2N2H2OANACNACLHCNCO2合計kmol/hkg/h b. 管內氣體進口溫度360℃，出口溫度180℃。 c. 用φ42，管外熱水沸騰。 d. 熱負荷為Q= kJ/h（2）計算換熱面積，確定換熱管管長（a）管內氣體的給熱系數(shù)管內氣體體積流量（進、出口平均流量）為=其它物性數(shù)據(jù)按空氣考慮誤差不大，平均溫度270℃，此溫度下空氣的無形數(shù)據(jù)：μ=3105 kg/(sm)λ=(mK)Pr=因=2300~10000，對流傳熱系數(shù)可先用湍流時的公式計算，然后將結果乘以校正系數(shù) =管內氣體給熱系數(shù)為= W()（2）管外熱水沸騰的給熱系數(shù)22=4651W (m2K)（3）總傳熱系數(shù)K 103 m2K/W，空氣方污垢熱阻取 103 m2 K/W，鋼的導熱系數(shù)為45W/(mK)。對數(shù)平均傳熱溫差熱負荷Q= kJ/h = 換熱面積為= m2，則換熱面積用137m2換熱管管長為 取L=6m5 環(huán)境保護和安全措施要求在丙烯腈生產中,有大量的工業(yè)污水產生,這些污水中含有氫氰酸、乙腈、丙烯腈和丙烯醛等有毒物質,如不經(jīng)處理直接排放,會污染水源,對人體和動、植物造成危害。因此,國家對含氰廢水的排放有嚴格的規(guī)定,一定要將它們治理達到標準后,才準予排放。丙烯腈裝置的廢水來源主要是反應生成水和工藝過程用水。因反應條件和采用的催化劑不同,各主、副反應物的單程收率不會一樣,生成水量也會有所差別。通常合成1 ～ m\+3反應生成水。工藝過程用水包括分離合成產物過程用的吸收水和萃取水,反應器用的稀釋蒸氣(有些催化劑不用),和蒸餾塔用的直接蒸氣(最終冷凝成水)。在提純丙烯腈、乙腈、氫氰酸的加工過程中需將水分離、排放。這些排放水中有含氰毒物、聚合物、無機物(硫酸銨、催化劑粉塵等),在排放前都需要經(jīng)過處理。例如,氨中和塔釜液經(jīng)廢水塔處理后,含丙烯腈100～300 mg/l,乙腈100～200 mg/l,氫氰酸1000～1500 mg/l,化學需氧量20000～30000 mg/l,總有機物含量達5%(w)。來自乙腈精制系統(tǒng)及清洗設備的廢堿液中,～%(w),～%(w),～%(w)。廢水排放指標：序號有害物質或項目名稱最高允許排放濃度mg/l序號有害物質或項目名稱最高允許排放濃度mg/l123456pH值懸浮物(水力排灰洗煤水、水力沖渣、礦水)生化需氧量(5天20℃)化學耗氧量(重鉻酸鉀法)硫化物揮發(fā)性酚6950060 1001 7 891011121314氰化物(以游離氰根計)有機磷石油類銅及其化合物鋅及其化合物氟的無機化合物硝基苯類苯胺類 101(按銅計)5(按鋅計)10(按氟計)53減少廢水量對廢水治理極為有利,是防治污染的有效措施。 由于丙烯腈生產中各設備排放出來的污水成分不同,將它們分別處理比較利。氨中和塔(急冷塔)產生的硫酸銨污水,先經(jīng)廢水塔回收丙烯腈等有機物,再通過沉降分離除去催化劑粉末和不溶性的固體聚合物,由于這部分污水有毒物質含量高、雜質多,處理比較困難,故直接送焚燒爐燒掉。燃燒時,用中壓蒸氣霧化,以重油作輔助燃料,爐內溫度保持在800～1000℃之間。因污水中含有硫酸銨,燃燒中又轉化成二次污染物二氧化硫,為了不造成二次污染,需用60 m高的煙囪排入大氣, ppm。 來自乙腈精制系統(tǒng)及清洗設備的堿性污水,乙腈含量較高,用焚燒方法處理比較合適。由于堿對一般的污水焚燒爐耐火材料的腐蝕作用,故應專門設置堿性污水焚燒爐。 當廢水量較大,氰化物(包括有機氰化物)含量較低時,則可用生化方法處理,最常用的方法是曝氣池活性污泥法。其流程見如下圖： 完全混合型標準活性污泥處理流程1廢水貯池。2曝氣池。3沉淀池在廢水貯池中混合均勻的廢水進入曝氣池,由通氣管激烈供氣(有時也采用表面葉輪攪拌)。經(jīng)曝氣后進入沉淀池,其上清液作為已處理好的水加氯氣殺菌后排放。一部分沉淀污泥作為剩余污泥被排出系統(tǒng)外,余下的作為回流污泥再流回曝氣池使用。活性污泥是微生物群和被吸附的有機物、無機物的總稱,在這里微生物群體形成菌膠團,它將廢水包裹在內,進行生物學吸附作用,繼而進一步發(fā)生氧化分解生成CO2和水。 由于菌膠團容易沉降,所以就能在較短時間內處理廢水用活性污泥法處理有機化工廠廢水的效果見下表。這一方法的主要缺點是曝氣過程中,易揮發(fā)的氰化物會隨空氣逸出,造成二次污染。活性污泥法處理污水效果舉例廢水名稱處 理 效 果BOD,mg/l去除率,%油分,mg/l去除率,%處理前處理后處理前處理后丁醛生產廢水丁醇生產廢水丁烯醛生產廢水丙烯腈生產廢水丁烯生產廢水含酚廢水660520430300192113135821455098979893747995 30212 1 888950 近年來廣泛采用生物轉盤法。生物轉盤由固定在同一橫軸上的間距很近的圓盤組成,可以隔成數(shù)級,放入盛污水的氧化槽中,圓盤一半浸在污水中,一半露在大氣中。用電動機帶動橫軸使圓盤慢慢轉動,圓盤上先掛好生物膜,污水不斷地從氧化槽底進入氧化槽,污水中有機物吸附在生物膜上,當轉到大氣中,被盤片帶起的污水薄膜,沿著生物膜往下流淌,空氣中氧不斷溶入水膜中,微生物吸收水膜中的氧,在酶催化下,有機物氧化分解。微生物又以有機物為營養(yǎng),進行自身繁殖,老化的生物膜不斷脫落,新的生物膜不斷產生,脫落的生物膜隨凈化好的水流從氧化槽上部流出。本法的優(yōu)點是不會造成二次污染。據(jù)報道,總氰(以CN計)含量為50～60 mg/l的丙烯腈污水,用本法處理后,CN的脫除率為99%,可達到排放標準。除上述的生化處理法外,在丙烯腈廢水處理中,還經(jīng)常采用以下物理的、化學的處理方法。①加壓水解法。是利用有的有機物質在加壓下很快與水作用而分解的性質,以達到除去這種有機物的目的,但并不降低化學需氧量(COD)。有機腈和無機氰化物都可以用此法處理。例如: 結果CN被破壞,變成低毒或無毒物質。②活性炭吸附法。經(jīng)過生化處理或物理和化學方法處理以后的石油化工廢水往往還具有一定的化學需氧量(COD值)和含氮、磷等雜質,如排入水域,將促進藻類瘋長,使水中氧含量明顯減少,致使魚類及其它水生生物因缺氧而死亡,水發(fā)生惡臭。因此,這些污水排入水域前,用活性炭吸附進行三級處理,可使廢水不帶色、氣味,水中的有機物可以除去,達到排放標準。含有某些重金屬的污水,也可采用本法處理。用過的活性炭可以用溶劑、酸或堿洗滌,蒸氣活化和加熱等方法再生。 一般測定生物耗氧量需20℃下反應5天,時間較長,化學耗氧量的測定則快捷得多。在相同性質的污水中,COD和BOD有一定的相關性,探討COD和BOD之間的規(guī)律性對預測BOD或了解污水處理效果是有好處的。丙烯腈生產中的廢氣處理,近年來都采用催化燃燒法。這是一種對含低濃度可燃性有毒有機物廢氣的重要處理方法。將待處理的廢氣和空氣混合后,通過負載型金屬催化劑,使廢水中含有的可燃有毒有機物在較低溫度下發(fā)生完全氧化反應,產物為無毒的COH2O和N2。催化燃燒后的尾氣溫度可升至600～700℃,將它送入廢氣透平,利用其熱能發(fā)電,隨后再由煙囪排入大氣。丙烯睛裝置的三廢中廢渣主要廢催化劑，目前國內尚無回收裝置，均采用掩埋處理。廢氣主要是吸收塔放空氣，如果原料丙烯純度較高，烴含量低，放空氣可直接排入大氣。廢水可采用濁清分開處理方法，含有機物高的廢水去焚燒爐焚燒，含有機物低的廢水經(jīng)化學和生化處理達到排放標準后進行排放，使整個裝置的三廢排放達到國家標準。六、參考文獻：[1] 黃璐，王保國，《化工設計》，北京：化學工業(yè)出版社，2001，201[2] 羅保軍，丙烯腈的生產現(xiàn)狀與發(fā)展前景，化工科技市場，2003，10:1114；[3] 楊錦宗，工業(yè)有機合成基礎，北京：中國石化出版社，1998，503[4] 崔克清，陶剛，《化工工藝及安全》，北京：化學工業(yè)出版社，2004，202[5] 江效田， 丙烯腈合成裝置氨中和器用材的選擇. 齊魯石油化工，1981， (04) [6] 高會元， 丙烯腈市場前景展望. 現(xiàn)代化工， 2001， (04) [7] 洪匯， 丙烯腈流化床反應器評述. 石油化工， 1998， (03)[8] 關興亞， Sohio氨氧化法丙烯腈新工藝的探討. 合成纖維工業(yè)， 1981， [9] 鄭淑英， 氨氧化法制備丙烯腈反應機理探討. 寧德師專學報(自然科學版)， 2001， (03)[10] 王化國， 丙烯氨氧化法合成丙烯腈的反應機理. 合成纖維工業(yè)， 198147 / 47