【正文】 吉首大學(xué)本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 32 五層塔排放的是以氯化鈉為主的鹽堿渣，因含有少量的肼，不能直接利用而且回收價值又不大，所以用水沖洗至地溝，與精餾塔的廢水一同進(jìn)入污水處理池，用漂白乳氧化掉廢水中的水合肼，然后廢水經(jīng)自然沉降后排放。產(chǎn)物為氮?dú)狻⒙然c，對環(huán)境無影響，處理后的廢水經(jīng)自然沉降后排放。工藝控制標(biāo)準(zhǔn)含肼 以下。 治理措施 廢氣處理 來 因?yàn)閺U氣排放，空氣中的含量增加不多，對環(huán)境影響不大，不設(shè)計(jì)專門的處理設(shè)施。 十水碳酸鈉及鹽渣 一是來自冷凍析堿，經(jīng)離心機(jī)分離出的十水碳酸鈉，每噸水合肼產(chǎn) 噸，每小時 515 公斤。含有水合肼廢水水合肼排放標(biāo)準(zhǔn)在 g/l 以下，成不均勻性排入地溝。 三是來自精餾塔的從塔頂排放的氨氣，數(shù)量較少。 二是來自氧化反應(yīng)管內(nèi)氧化反應(yīng)產(chǎn)生的尾氣， 主要是含氮?dú)狻⒑钡乃羝?，每小時約 6 公斤。 吉首大學(xué)本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 31 第 5 章 環(huán)境污染及治理 水合肼生產(chǎn)過程中有廢水、廢氣、廢渣產(chǎn)生。 塔高 Hz=Zn+(n1)hp+ZJ+ZT =11/43+(11/41) +(17+5) = 精餾裝置的熱量衡算 蒸餾釜的加熱蒸汽消耗量（ GB） 取再沸器及精餾塔系統(tǒng)，作熱量衡算（以 0℃為計(jì)算基準(zhǔn)），本系統(tǒng)熱量衡算個物料比熱均以 1kcal/kg T)=[4()]= 選取上下塔兩段的筒體標(biāo)準(zhǔn)直徑 D為 (3)塔中蒸汽的實(shí)際操作速度 uJ=()2=uT=()2=分別為蒸汽極限速度的 49%和 33% 填料層高度和塔高 填料高度按理論板數(shù) 等板高度求得 根據(jù)填料生產(chǎn)廠家的經(jīng)驗(yàn)，在與本裝置生產(chǎn)條件相似的情況下，采用鮑爾環(huán)填料時，等板高度為 — HETP取 。j== uJ=uf J= 對于提餾段 U2f ①根據(jù)汽液平衡方程計(jì)算得進(jìn)料板液體的摩爾組成，（同加料位置計(jì)算的數(shù)據(jù)） XFA=精餾段的液體平衡摩爾組成為： XJ=(XD+XF)/2=(+)/2=混合液精餾段的液體摩爾質(zhì)量 吉首大學(xué)本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 28 MXJ=MAXJ+MB(1XJ) =18+50()=精餾段的液體平均質(zhì)量流量 Lj=DRMXJ/MA=1 ②提餾段液體的平均摩爾組為： XT=(XF+XW)/2=(+)/2= 提餾段中液體的平均摩爾質(zhì)量 MXT=MAXT+MG(1XT) =18+50()= 提餾段的液體平均質(zhì)量流量 (MF=) LT=DRMXT/MD+FMXT/MF =1+ =(2)填料塔精餾段和提餾段蒸汽平均質(zhì)量流量 yDA=[1+() ]= yWA=[1+() ]= ①精餾段中蒸汽平均摩爾組成 yJ=(yD+yF)/2=(+)/2= 精餾段中蒸汽平均摩爾質(zhì)量 MyJ=MayJ+MB(1YJ) =18+50()= 精餾段中蒸汽平均質(zhì)量流量 GJ=D(R+1) Myj/Md=(1+1) = ②提餾段蒸汽的平均摩爾組為： yt=(yF+yw)/2=(+)/2= 提餾段中蒸汽平均摩爾質(zhì)量 MyT=MayT+Mb(1yT) =18 +50()= 提餾段中蒸汽平均質(zhì)量流量 Gt = D(R+1) Myt/Md =(1+1) 蒸汽速度和塔徑 (1)液泛時蒸汽極限空塔速度 蒸汽平均溫度 tj=75℃ t=80℃ 吉首大學(xué)本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 29 則精餾段的蒸汽密度 Pyj=Myj/To/(To+Tj)=273/(273+75)= 提餾段的蒸汽密度 PyT=Myj/To/(To+Tj)= 273/(273+80)= kg/m3 水合肼的混合液體的密度、粘度按水的粘度計(jì)。 (5)擬用填料塔，填充 50501鋼質(zhì)鮑爾環(huán)。 (3)成品水合肼 40%，廢水含水合肼 %。 精餾 塔 精餾塔結(jié)構(gòu)計(jì)算 設(shè)計(jì)條件 吉首大學(xué)本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 26 (1)設(shè)計(jì)水合肼二元混合物連續(xù)操作的精餾塔。比重為 ，所占體積為 V=，去相應(yīng)的富余量，體積為 ，選型號為Φ 2400 1760。 尿素高位槽 尿素溶液年用總量為 ，小時流量為 ，七天流入的總量為，比重為 ，所占體積為 V=，取 30%的富余量，V= m3，選型 號為Φ 2400 1200。 液堿貯槽 一年所需液堿為 ，則每小時流量 (300 24)=，六天流入的總量為 ，液堿的比重為 (30%) ， 則 占 用 的 體 積V=，去 30%的富余量，所需的液堿貯槽體積為 ，選型 號為Φ 2220 2021。hhH 2O %、 Na2CO3 %、 NaOH %、 (NH2)2CO %、 NaCl %、 H2O % 則 (1) (NH2)2hh℃ △t1=400=40℃ △t2=2518=7℃ △tm=)/ln( 21 21 tt tt ?? ???=)8/40ln( 740?=℃ F=Q/k△tm=(500)= 考虛操作波動，留 20%的富余量，則換熱面積選取為 堿析槽換熱面積計(jì)算 進(jìn)出口物料量及熱容 物料名稱 數(shù)量 t/h 溫度 ℃ 熱容 kcal/kg℃ 進(jìn)料 熱氧化液 25 出料 熱氧化液 5 進(jìn)盤管 冷凍鹽水 15 出盤管 冷凍鹽水 10 Na2CO3℃ ， 取 500 kcal/ 吉首大學(xué)本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 22 m2℃ F=Q/k△tm=(390)= 考虛操作波動，留 20%的富余量，則換熱面積選取為 2. 冷卻水量 G G1(6025)= G=3. 水流速 v (1).對于 φ25， S= Vφ25 = (2).對于 φ38， S= Vφ 38 = (3).對 于 φ 57 ， S= Vφ57 = 氧化液預(yù)冷槽換熱面積計(jì)算 進(jìn)出口物料量及熱容 物料名稱 數(shù)量 t/h 溫度 ℃ 熱容 kcal/kg℃ 進(jìn)料 熱氧化液 40 出料 熱氧化液 T 進(jìn)盤管 精肼液 0 出盤管 精肼液 18 計(jì)算熱氧化液出粒溫度 T 103(40T)= 103(180) T=25℃ 換熱面積 熱氧化液放熱 Q=103(4025)=對于蛇管換熱器，傳熱系數(shù) k取值范圍為 460－ 710 kcal/ m20C F=Q/k△tm== 考虛操作波動，留 20%富余量，則換熱面積選為 2. 冷卻水量 G G1(4025)= G=3. 水流速 v (1).對于 φ25， S= Vφ25 = (2).對于 φ38， S= Vφ38 = (3).對于 φ57， S= 吉首大學(xué)本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 21 Vφ57 =如果冷卻水溫進(jìn)口 25℃ ，出口 60℃ 1. 傳熱面積 △t1=10060=40℃ △t2=4025=15℃ △tm=)/ln( 21 21 tt tt ?? ???=)15/40ln( 1540?=℃ k取 390 kcal/ m2= 故選取長為 6500mm，直徑為 φ1084/φ763的反應(yīng)管能滿足要求管內(nèi)物料流速及通過時間（反應(yīng)時間） v= 12/= φ763截 面積 S= = = 反應(yīng)時間 t= =285 (s) 氧化液冷卻器換熱量及換熱面積計(jì)算 傳熱量 Q=mc△t=103(10040)=傳熱面積和冷卻水量計(jì)算 冷卻水溫進(jìn)口 25℃ ，出口 40℃ 1. 傳熱面積 △t1=10040=60℃ △t2=4025=15℃ △tm=)/ln( 21 21 tt tt ?? ???=)15/60ln( 1560?=℃ k取 390 kcal/ m2h出 = Q3+ Q4= 取熱損失為為總支出的 8% 則實(shí)際去出 熱 Q出 = Q39。H 2O (l)= － 根據(jù)蓋斯定律得： △H正 =[()+()+()]－ [()+2(113)+()] =－ △H副 1=[3()+3()+()] － [3()+2(113)+()] =－ △H副 2=[2()+()]－ [+2(113)] = +設(shè)次鈉液中的次氯酸鈉有 10%的量分解和發(fā)生上述三個反應(yīng)以外的副反應(yīng)，根據(jù)主反應(yīng)式得主反應(yīng)消耗次鈉 (剩余次鈉 )，消耗尿素 kg。f NH3 (g)= － △H176。f( NH2)2CO (l)= － △H176。FH2O (l) + ) =－ 2. 求 (NH2)2H2O反應(yīng)熱 △H 吉首大學(xué)本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 18 正反應(yīng)： (NH2)2CO(l) + NaClO(l) + 2NaOH(l) = (NH2)2fNaOH(l)－ (△H176。fNaOH(l)=－ 113kcal/mol △H176?！? 根據(jù) q=kF△tm 得 F=q/k△tm=(500)= 2 考慮操作波動，取 20%的富余量，則換熱面積為 5. 冷凍量，考慮 10%的冷損 則冷凍量為 Q冷 ==6. 冷凍鹽水量及流速 (1)冷凍鹽水量 Q冷 =m [10(10)]=104 m= 體積流量 V= (2).管內(nèi)流速 選用蛇管換熱器 ,盤管選 φ57 S= 則流速 v= 氧化反應(yīng)管熱量衡算及換熱面積計(jì)算 反應(yīng)熱計(jì)算 1. 根據(jù)反應(yīng)熱導(dǎo)出 △HfNaClO(l) 2NaOH(l) + Cl2(g) = NaClO(l) + NaCl(l) + H2O(l) + 已知 △H176?！? 取 500kcal/ m2Q6== 冷凍鹽水 10 ℃ ―― 10℃ △t1 = 20 ℃ 次 鈉 20 ℃ ―― 10℃ △t2 = 10℃ △tm =(△t1― △t2)/ln(△t1/△t2) = ℃ 帶攪拌器的蛇管換熱器， k取值范圍為 396—610kcal/m2=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=支出 次鈉液的比熱 ℃ Q6= 10320=，及自然散熱在計(jì)算中忽略不計(jì)。 粗肼液的小時流量： (30024) 103=103kg/h. 收入熱 2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2O + Q1=%103103/) = 燒堿溶液稀釋熱 ： 30%為 102J/kg() 氯堿工業(yè) 20%為 102J/kg(290cal/kgNaOH) Q2=10330%() = =%燒堿帶入熱 30%液堿 40℃ 時的比熱 ， ℃ 〈〈氯堿工業(yè)理化常數(shù)〉〉 Q3=10340= 40℃ 時氯氣的比熱 ℃ 〈〈氯堿工業(yè)理化常數(shù)〉〉 Q4=1000247。 次鈉 液的小時流量： 103/(30024)= 103kg/h。 氯氣的小時流量 ： 103/(30024)=103kg/h。7H2O) 103kg 103kg （其中配燒堿用水 103kg，配尿素用水 103kg） 吉首大學(xué)本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 16 水合肼生產(chǎn)過程熱量衡算 次鈉反應(yīng)槽熱量衡算及換熱面積計(jì)算 次氯酸鈉的小時流量： 103/(30024)=103kg/h。 (40%)消耗水合肼蒸汽為： 1000/50= 精餾塔排放的廢水量為： ： 1000/= ： 1000/= ： (1)消耗次氯酸鈉溶液量： (2)消耗尿素量： (3)消耗添加劑 MgSO4 按析堿后的精肼液組成得出