氯苯废水中苯和氯苯的回收项目设计

1氯苯废水中苯和氯苯的回收项目设计05硕（2）：王萌尹华21.项目介绍•项目背景及设计思路•工艺比较31.1项目背景南京化工厂年产4万ｔ的氯化苯生产项目,每年约有1.2万ｔ废水排放,废水中苯质量浓度为500～1000mg/L,氯苯的质量浓度为100～800mg/L，二氯化苯5～11mg/L。直接排入污水处理场处理，对污水处理场的微生物有严重的毒害作用，极大的影响污染物的降解率，同时造成资源浪费。41.1项目背景根据国家标准GB8978－1996，主要排放物排放标准如下：化合物一级标准二级标准三级标准苯0.1ppm0.2ppm0.5ppm氯苯0.2ppm0.4ppm1.0ppm二氯苯0.4ppm0.6ppm1.0ppm51.1本设计考虑的主要内容1.汽提法回收废水中苯及氯苯工艺的优化2.设计方案模拟计算3.经济核算61.2处理方法比较主要排放物相关物理性质物质沸点/℃溶解度/(ｇ/L)共沸点/℃苯80.11.86569.25氯苯1320.04990.271.2处理方法比较•吹脱法：工艺处理后的氯苯含量仍然达不到国家允许排放标准，需要和其它方法结合，工艺复杂；•微电解中和沉淀：作用机理十分复杂，工艺操作稳定性差；•精馏法：由于塔顶和塔底物物性相近，所需塔板数过多，操作上较为困难，从热力学角度考虑为达到分离要求所需能耗过高。8•混凝沉淀：处理成本大；•蒸汽汽提法，即用蒸汽和废水直接接触，将废水中挥发性的组分按一定比例扩散到气相中去，从而达到从废水中分离目的的方法。具有设备容积小,流程较简单,操作容易,回收率较高等优点。1.2处理方法比较92.工艺方案•工艺介绍•优化改进•模拟结果•主要设备的初步设计102.1工艺介绍预处理：各工段废水充分混合，调节PH值为6～9之间，过滤器以除去细小悬浮微粒，采用离子交换树脂固定床法去除其中的Fe3+。112.1工艺介绍•流程图12•热集成由于塔底温度达到100°C，如果直接排放，将造成大量的能量损失，因此，可用其预热进料，节省能量。•汽提塔的改进经过Aspen的模拟计算，我们得出3块理论板足以满足设计要求2.2优化和改进132.3模拟计算结果换热器换热面积/m24.44热负荷/(MMkCal/hr)0.0777塔顶温度/℃99.9压力/bar1.05气相采出负荷/(Kg/hr)20塔底温度/℃101.3压力/bar1.06采出液体量/(Kg/hr)1512再沸器热负荷/(MMkCal/hr)0.0459理论板数3回收量苯/(kg/hr)1.53氯苯/(kg/hr)1.22142.4汽提塔的主体设计塔径的计算由ASPEN模拟计算结果，塔内上升气体的摩尔流量平均为0.0013kmol/s，以其所对应的状态：375k、110kPa。计算其体积流量Vs如下:Vs＝0.0013×8.314×375/110＝0.0369m3/s再由D＝计算塔径式中:Vs－体积流量，m3/su－空塔速率，m/s由工程上经验数据，对于该体系可取u＝0.6m/s，代入数据，得到D＝0.28m，圆整得D＝0.3muVs14.34152.4汽提塔的主体设计填料层高度的计算填料层的高度用等板高度法计算H＝NP×HETPNP＝NT/η由Aspan模拟计算结果，NT＝3，取塔效率η为70％则NP＝3/0.7＝4.3由经验数据，取等板高度HETP＝塔径＝0.3m代入上式H＝4.3×0.3＝1.3m即填料层的高度为1.3米16•直接投资（DirectFixedCapital）•年操作费用（OperatingCostEstimation）•利润分析（ProfitabilityAnalysis）3.经济核算173.1直接投资•设备投资（EquipmentPurchaseCost）–汽提塔：16000–换热器：3000–离心泵：2000–分离器：4500–固定床：4500•合计：30000183.1直接投资FixedCapitalEstimateSummaryA.TotalPlantDirectCost(TPDC)1.EquipmentPurchaseCost(PC)2.Installation(安装费)3.ProcessPiping(管线)(0.35XPC)4.Instrumentation(仪表费用)(0.60XPC)5.Insulation(保温费用)(0.03XPC)6.Electrical(电费)(0.15XPC)7.Buildings(0.75XPC)8.YardImprovement(0.15XPC)9.AuxiliaryFacilities(辅助车间)(0.50XPC)83900300005000105006000(18000)90045002250045000(15000)19FixedCapitalEstimateSummaryA.TotalPlantDirectCost(TPDC)B.TotalPlantIndirectCost(TPIC)10.Engineering(设计费)(0.25XTPDC)11.Construction(建设费)(0.35XTPDC)C.TotalPlantCost(TPC=TPDC+TPIC)12.Contractor’sfee(股东分红)(0.05XTPC)13.Contingency(应急费用)(0.10XTPC)合计：83900350005000(21000)300001189000(6000)120001310003.1直接投资203.2年操作费用RawMaterials(原材料)Labor-Dependent(人力相关费用)Equipment-Dependent(设备相关费用)Laboratory/QC/QA(实验室)Consumables(消耗品)WasteTreatment(废物处理)Utilities(公用工程)Transportation(运输)Miscellaneous(杂项)AdvertisingandSelling(广告销售)RunningRoyalties(运行许可费)FailedProductDisposal(次品处理费)合计：010000050005000500006000000000175000213.3利润分析产品年产量/吨单价/(元/吨)收入/元苯12700084000氯苯9.7900087000合计171000直接投资：13.1万元年操作费用：17.5万元年收入：17.1万元氯苯厂每年需要继续投资4000元224.结论1.Aspen模拟结果表明，用汽提法回收氯苯废水中的苯和氯化苯是可行的。2.用汽提法回收氯苯废水中的苯和氯化苯具有不可忽视的环境效益。3.该工艺还应继续优化，降低操作费用，争取扭亏为盈。23致谢作者在完成本文的过程中，得到了指导教师钱宇教授和李秀喜老师的悉心指导和殷切教诲，钱宇教授和李秀喜老师严谨的治学态度、宽广的领域知识、兢兢业业的工作作风、孜孜不倦的工作精神以及开拓进取高瞻远瞩的思想意识，时刻激励作者完成本文的信心和勇气，也让作者在这门课程的学习中受益匪浅！。在本文完成之际，作者谨对两位教授致以崇高的敬意和衷心的感谢！！24谢谢大家！