【導(dǎo)讀】本設(shè)計(jì)完成了年產(chǎn)8萬(wàn)噸丙烯腈廢水處理工段的初步設(shè)計(jì)。首先，說(shuō)明書簡(jiǎn)單介紹。了產(chǎn)品丙烯腈的意義與作用以及在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀。近年來(lái)隨著丙烯腈在國(guó)內(nèi)外需求。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(duì)有毒物質(zhì)進(jìn)行濃縮和降解。量衡算；并對(duì)主要的設(shè)備進(jìn)行了Aspen模擬和計(jì)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。

　　

【正文】 /h 而 1 2 3 4 9 0 0 9 .8 7 5W W W W W? ? ? ? ? kg/h 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)； 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(yàn)公式進(jìn)行估算，其中最簡(jiǎn)便的估算方法是設(shè)各效間的壓強(qiáng)降 iP? 相等，則總壓強(qiáng)差為： 39。0 0 . 2 1 2 0 . 0 8 8 0 . 3kP P P? ? ? ? ? ?MPa (23) 式中 P? —各效加熱蒸汽壓強(qiáng)與二次蒸汽加熱之差， MPa P0—選定加熱蒸汽壓強(qiáng)， MPa Pk180。—末效 冷凝器中的操作壓強(qiáng)， MPa i 0 .3 0 .0 7 544PP ?? ? ? ?MPa 所以第 i效的二次蒸汽壓強(qiáng) Pi 為： i0i iP P P? ? ? 一效 10 P P? ? ? ? ? ?MPa 二效 20 2 0. 21 2 2 0. 07 5 0. 06 2iP P P? ? ? ? ? ? ?MPa 三效 30 3 0 .2 1 2 3 0 .0 7 5 0 .0 1 3iP P P? ? ? ? ? ? ? ?MPa 四效 40 4 0. 21 2 4 0. 07 5 0. 08 8iP P P? ? ? ? ? ? ? ?MPa 由各效的二次蒸汽壓強(qiáng)從（《化工原理》第三版上冊(cè)附錄 查得相應(yīng)的二次蒸汽溫度和齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 15 汽化潛熱列與表 23 表 23 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） 二次蒸汽溫度 Ti/(℃ ) (即下一效加熱蒸汽溫度 ) 125 112 90 60 二次蒸汽的汽化潛熱 (即下一效 ) 加熱蒸汽的 ri（ kJ/kg） 多效蒸發(fā)中的有效傳熱總溫度差可用下式計(jì)算： ???????? )( 1 KTTt (24) 式中 t?? —有效總溫度差，為各效有效溫度差之和， ℃ 。 1T —第一效加熱蒸氣的溫度， ℃ 。 KT? —冷凝器操作壓強(qiáng)下二次蒸氣的飽和溫度， ℃ 。 ??—總的溫度差損失， 為各效溫度差損失之和， ℃ 。 其中 ? ?????? ????? ????? (25) 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， ℃ ， 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(dòng)阻力所造成的溫差損失 it?? 、 it?? 、 it??均可按下述方法進(jìn)行估算。 (1)流動(dòng)阻力所造成的溫差損失 it?? 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。 it?? 的計(jì)算繁瑣，一般取二次蒸汽溫度下降為 ～ ℃ 。 故 ： 1t?? =℃ ， 2t?? =℃ ， 3t?? =℃ ， 4t?? =℃ 因此 ： ????? it ℃ 。 由各效流動(dòng)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(cè)中可查得相應(yīng)的水蒸汽的壓力和汽化潛熱等參數(shù)，見(jiàn)表 24。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 16 表 24 二次蒸汽的物性參數(shù) 效數(shù) 1 2 3 4 冷凝器 加熱蒸汽溫度 Ti/℃ 138 88 50 流阻溫差 /℃ 1 — 二次蒸汽壓力 pi′/kPa 238 163 88 13 — 二次蒸汽溫度 Ti′/℃ 125 112 90 60 — 二次蒸汽的汽化潛熱 ri′/kJ/kg — (2)液柱靜 壓所造成的溫差損失 it?? 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)也高于液面的沸點(diǎn)，從而兩者之間存在溫差，即 it?? ， ppmi ttt ?????? (26) 式中 pmt —與平均壓力 mp 相對(duì)應(yīng)的水的沸點(diǎn)， ℃ ，其中 2/glppm ???? （ l 為液層深度，取值為 m6 ， ? 為液體密度）； pt? —與二次蒸汽壓力 p? 相對(duì)應(yīng)的水的沸點(diǎn)， ℃ ，其中 p? 為二次蒸汽壓力。 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(cè)中可查得相應(yīng)溶液平均壓力下水的沸點(diǎn)等參數(shù)，見(jiàn)表 25。 表 25 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 it?? 對(duì)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，則溶液蒸汽壓降所造成的溫差損失 it?? 為 iBii Ttt ????? (27) 式中 Bit —溶液的沸點(diǎn)， ℃ iT? —二次蒸汽的飽和溫度， ℃ it?? 的計(jì)算方法很多，常用的是杜林法 則。當(dāng)缺乏數(shù)據(jù)時(shí)，可用下式估算。 效數(shù) 1 2 3 4 二次蒸汽壓力 pi′， kPa 238 88 二次蒸汽溫度 Ti′， ℃ 125 112 90 60 飽和液密度 ρ， kg/m3 1000 1010 1050 1100 靜降壓溫差 △ti″， ℃ 3 4 5 20 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 17 aiiiaii trTtft ???????????? 2)273(0 1 6 (28) 根據(jù)各效料液質(zhì)量濃度 ix ，查得 ait?? ???at ℃ ； ???at ℃ ； ???at ℃ ； 74???at ℃ 代入式 (210)計(jì)算 21 0. 01 62 ( 12 5 27 3 ) 1. 0 1. ???? ? ? ?℃ ； 22 16 2 ( 11 2 27 3 ) 30 .7t ???? ? ? ?℃ ； 23 16 2 ( 11 2 27 3 ) 83 .1t ???? ? ? ?℃ ； 24 ( 60 273 ) 7 ???? ? ? ?℃ ； 總溫差損失 4 5 . 4i i i it t t t? ?? ???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?℃ 總有效溫差 138 50 ?? ? ? ? ? (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)。 iiii ttTt ????????? (29) 故 1 1 1 1 1 2 5 1 .2 3 1 2 9 .2t T t t? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 2 2 2 1 1 2 1 .6 4 1 1 6 .6t T t t? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? 3 3 3 3 9 0 2 . 3 5 9 7 . 3t T t t? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? 4 4 4 4 6 0 5 . 3 2 0 8 5 . 3t T t t? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? 各效物料沸點(diǎn)值見(jiàn)表 26。 表 26 物料沸點(diǎn) 效數(shù) 1 2 3 4 物料沸點(diǎn) ti， ℃ 各效有效溫差 it? ，其中 iii tTt ??? ； 1 1 1 12 5 12 1. 4 3. 6t T t? ? ? ? ? ?℃ 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 18 2 2 2 1 1 2 1 0 6 . 6 5 . 4t T t? ? ? ? ? ?℃ 3 3 3 90 T t? ? ? ? ? ?℃ 4 4 4 60 T t? ? ? ? ? ?℃ 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(jì)算式為 ])([ 112100 i iipwipwpwpi iiii r ttCWCWCWCFr rDW ????????? ???? (210) 式中 iD —第 i 效加熱的蒸汽量， kg/h，當(dāng)無(wú)額外蒸汽引出時(shí)， 1?? ii WD ； ir ， ir? —第 i 效加熱的蒸汽、二次蒸汽的汽化潛熱， kgkJ ，且 1???ii rr ； it ， 1?it —分別為第 i 效和第 1?i 效物料的沸點(diǎn)， i? —為第 i 效的熱利用系數(shù)，取 1 2 3 4 0. 96? ? ? ?? ? ? ?， 表 27 單位蒸汽的消耗量 效數(shù) 單效 雙效 三效 四效 五效 (D︰ W)/min 由 ? (211) 式中 D=D1—加熱蒸汽的消耗量， kg/h 得： D1= kg/h 原料液的比熱 p0C 4 .3 1 6 ( )k J k g K??，水的比熱 4 .2 6 2 ( )pwC k J k g K??，計(jì)算中所需的參數(shù)見(jiàn)表 28。 表 28 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 蒸汽溫度 Ti， ℃ 125 112 90 60 50 蒸汽的氣化 潛熱 ri， kJ/kg 二次蒸汽的氣化潛熱 ri′， kJ/kg — — 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 19 一效： 1 1 0 11 1 011()pD r t tW F Crr? ????? 2 7 0 7 . 2 2 1 9 2 . 8 ( 1 0 0 0 0 4 . 3 1 6 ) ( 1 3 8 1 2 5 ) 0 . 9 62 2 3 0 . 7? ? ? ????????? =2754 kg/h 二效： 2 2 1 22 2 0 122[ ( ) ]p p wD r t tW F C W Crr? ?? ? ??? 2 7 5 4 2 2 3 0 . 7 ( 1 0 0 0 0 4 . 3 1 6 2 7 5 4 4 . 2 6 2 ) ( 1 2 5 1 1 2 ) 0 . 9 62 2 8 3 . 1? ? ? ? ? ????????? =2754 kg/h 三效： 3 3 2 33 3 0 1 233[ ( ) ]p p w p wD r t tW F C W C W Crr? ?? ? ? ??? 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 20 2 8 6 9 2 2 8 3 . 1 ( 1 0 0 0 0 4 . 3 1 6 2 7 5 4 4 . 2 6 2 2 7 5 4 4 . 2 6 2 ) ( 1 1 2 9 0 ) 0 . 9 62 3 5 5 . 1? ? ? ? ? ? ? ????????? = kg/h 四效 : 1 2 3 4 9 0 0 9 .8 7 5W W W W W? ? ? ? ? kg/h (25) 可得 : 4 ? kg/h 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 ix 。 因?yàn)?0i()ix F x F W???，其中 10000F ? kg/h， 0 ? ，各效物料的蒸發(fā)量 iW值見(jiàn)表 29。 表 29 物料的蒸發(fā)量 效數(shù) 1 2 3 4 蒸發(fā)量 Wi， kg/h 2754 2754 一效： 0 1 1()Fx F W x?? 則 ： 01 1 1 0 0 0 0 0 . 0 7 9 2 1 1 0 . 91 0 0 0 0 2 7 5 4Fxx FW ?? ? ???％ 二效： 0 1 2 2()F x F W W x? ? ? 則： 02 12 1 0 0 0 0 0 . 0 7 9 2 1 = 1 7 . 6( ) 1 0 0 0 0 2 7 5 4 2 7 5 4Fxx F W W ???? ? ? ?％ 三效： 0 1 2 3