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给排水工程师
关于在线检测母液中亚硫酸铵浓度系统? 关于在线检测母液中 亚硫酸铵 浓度系统 本系统并非市场上常见的浓度计密度计,不需要取样采样,直接安装在生产线上。据了解在很多硫酸厂、炼油厂等化工企业对尾吸母液中亚硫酸铵与 亚硫酸 氢铵各自的浓度非常关注,所以希望能够实现在线检测来控制,可是目前都没有很好地解决。我们这个技术在国内是比较前瞻性的,完全能够在线实时地检测亚硫酸铵与亚硫酸氢铵各自的浓度,而且实时反馈,详细情况需要根据工况来设计。希望各位专家积极发表建议。 查看更多 0个回答 . 3人已关注
求:环氧乙烷的资料? 乙烯环氧化制环氧乙烷 低级烯烃的气相氧化都属非均相催化氧化范畴。催化剂为毫米级或μ级微粒,它们分别用于固定床或流化床反应器。 环氧乙烷是乙烯工业衍生物中仅次于聚乙烯而占第二位的重要有机化工产品。它除部分用于制造非离子表面活性剂、氨基醇、乙二醇醚外,主要用来生产乙二醇,后者是制造聚酯树脂的主要原料。也大量用作抗冻剂。 1. 生产方法 环氧乙烷有两种生产方法:氯醇法和直接氧化法。 (1)氯醇法本法于1925年由美国联碳公司(UCC)首先实现工业化。生产过程包括二个基本反应:乙烯与次氯酸反应(俗称次氯酸化)和氯乙醇脱氯化氢反应(俗称环化或皂化)。 A次氯酸化反应 主要副反应有:  还有生成二氯二乙醚的副反应:  次氯酸化反应温度为40~60℃,C2H4∶Cl2=1.1~1.2∶1,即乙烯是过量的。压力对反应没有影响,只需满足克服系统阻力就行。 B氯乙醇的皂化(环化)反应 副反应为: 当有氧化镁杂质存在时,还可能生成少量醛类: 工业上除用Ca(OH)2作皂化剂外,还采用NaOH溶液。操作中应将皂化剂缓慢加入氯乙醇中。否则,在碱性介质中生成的环氧乙烷会大量水解生成乙二醇。皂化反应压力为0.12MPa,温度为102~105℃,在此条件下,可保证生成的环氧乙烷立即从液相逸出(环氧乙烷沸点10.7℃),避免环氧乙烷的水解。 本法可以采用低浓度乙烯(50%左右)为原料,乙烯单耗低、设备简单、操作容易控制,有时还可联产环氧丙烷。但生产成本高(生产1吨产品,需消耗0.9吨乙烯、2吨氯气和2吨石灰),产品只能用来生产表面活性剂。氯气和氢氧化钙没有进入产品分子中,而是变成工业废渣,不仅浪费了氯气和石灰资源,而且还会严重污染环境。此外,氯气、次氯酸和HCl等都会造成设备腐蚀和环境污染。因此本法从20世纪50年代起,已被直接氧化法取代。 (2)直接氧化法本法于1938年也由美国联碳公司开发成功。由于受当时工业技术水平的限制,直至50年代才开始建造大型工业生产装置。1953年美国科学设计公司(SD公司)建成年产2.7万吨直接空气氧化法制环氧乙烷生产装置,1958年美国壳牌化学开发公司(Shell公司)首先建成以氧气为氧化剂的2万t/a环氧乙烷生产装置。现在,利用上述美国三家公司技术生产的环氧乙烷约占全世界环氧乙烷总产量的92%。其它拥有环氧乙烷生产技术的还有日本触媒化学、意大利的Snan Progetti、德国的Huels三家公司。由于钢铁工业和其它工业大量使用氧气,而化学工业、玻璃和食品工业愈来愈多地使用氮气作惰性保护气体,空气分离装置愈建愈多,规模也愈来愈大,氧气来源渠道多,价格低廉,因此近25年来,建造的绝大多数生产环氧乙烷的工厂采用纯氧直接氧化技术。一些原先用空气作氧化剂的环氧乙烷工厂也纷纷改用纯氧直接氧化技术。纯氧直接氧化技术的优点是排放气体含乙烯比空气法少,乙烯的消耗定额比空气法小(前者为0.83~0.9 t乙烯/tEO,后者为0.90~1.05 t乙烯/tEO),设备和管道比空气法少。 乙烯经银催化剂催化,可一步直达生成环氧乙烷。 主反应为: 副反应有: 在实际生产条件下,乙醛很快被氧化生成CO2和水: CH3CHO+2O2→2CO2+H2O (7) 因此所得反应产物主要是环氧乙烷、二氧化碳和水,生成的乙醛量小于环氧乙烷的0.1%,生成的甲醛量则更少。但它们对环氧乙烷产品质量影响很大,会严重妨害环氧乙烷的深度加工。因此,在工艺流程中,有专门的脱醛设备将醛脱至符合产品质量要求。从反应(1)和(2)可知,它们虽都是放热反应,但反应(2)释放出的热量是反应(1)的12.5倍,因此必须采用优良催化剂和严格控制操作条件(其中对选择性的控制尤为重要),使反应(2)不会太激烈。否则,若反应(2)进行较快,释放出的热量又来不及传出系统,这就会导致反应温度迅速上升,产生“飞温”现象,这不仅会使催化剂因烧结失活,甚至还会酿成爆炸事故。这一点也是为什么直接氧化法迟迟不能进行大规模工业生产的重要原因之一。 2. 乙烯环氧化催化剂和催化原理 (1)催化剂乙烯环氧化反应对催化剂的要求是反应活性要好,这样可降低反应温度。这是因为生成环氧乙烷和二氧化碳反应的活化能分别为63和84 kJ/mol,降低温度对主反应更有利;其次是选择性要好。选择性好,意味着副反应减弱,由副反应释放出的热量减少,使反应温度容易控制,产物环氧乙烷的收率可以提高;再次是使用寿命要长。银催化剂中银的含量一般在10%~20%之间,因此银催化剂的售价相当高,延长催化剂使用寿命相当于降低工厂的生产成本;最后还要考虑催化剂的孔结构、比表面积、导热性、耐热性和强度等要符合生产的需要。银催化剂由活性组分、助催化剂和载体三部分组成。 (2)催化氧化机理乙烯在银催化剂上的氧化机理,至今仍有不少地方没有搞清楚,下面介绍的是大多数研究者认同的观点。 ①氧被银表面活性中心吸附的形态是不同的。在强活性中心上(例如在四个邻近的清洁的银原子上),氧很容易吸附上去,活化能仅约12.54 kJ/mol,并发生解离吸附,氧分子双键均裂,形成原子氧离子: O2+4Ag(邻近)→2O2-(吸附)+4Ag+(邻近) (原子氧离子) 当银表面缺乏四个邻近的清洁银原子时,氧分子就难吸附上去(吸附活化能约33.02 kJ/mol)而且不发生氧分子的解离: O2+Ag→ O2-(吸附) + Ag+ (分子氧离子) 在较高温度时,银原子会迁移,故又有可能形成四个银原子邻近的强吸附中心,氧吸附上去并发生氧分子的解离吸附,但形成困难(吸附活化能高达60.19 kJ/mol)。 O2+4Ag(非邻近)→2O2-(吸附)+4Ag+(邻近) ②乙烯与吸附氧之间的相互作用。乙烯与吸附态原子氧离子作用强烈,放出大量反应热,产物是二氧化碳和水,只有吸附态的分子氧离子才能与乙烯发生环氧化,生成环氧乙烷。 ③氯有较高的吸附热,它能优先占领银表面的强吸附中心,从而大大减少吸附态原子氧离子的生成,抑制了深度氧化反应。当银表面有四分之一被氯适宜遮盖时,深度氧化反应几乎完全不会发生。 因此在生产中,在适宜温度下,加适量氯,银催化剂表面的第一种吸附状态将被完全抑制,第三种吸附态因吸附活化能很高,也可以忽略。这样乙烯便只与吸附态的分子氧离子进行选择性氧化: 生成的原子氧与乙烯发生深度氧化反应生成二氧化碳和水: 将上面二个反应式合并,就可知7份乙烯中有6份乙烯用来合成环氧乙烷(选择性为85.7%),剩余1份乙烯则生成CO2和水。 近年来Force和Bell提出,吸附态的原子氧离子是乙烯选择性氧化的关键物种,它既可生成环氧乙烷,亦可生成CO2和水,气相中乙烯与吸附态原子氧离子反应生成环氧乙烷,而吸附乙烯则与吸附态原子氧离子反应生成二氧化碳和水。在单晶或多晶表面上用红外光谱仪测得的结果也有利于这一假设。由此推测,合成环氧乙烷的选择性有可能会超过85.7%。事实上,前面已经叙及有不少催化剂制造公司制造出的银催化剂,初始选择性超过86%。 (3)反应动力学方程化学反应速度与参与反应的组分及其含量、温度、压力以及催化剂性质等有关。通过动力学方程和给定的生产任务,可以确定反应器中催化剂的装载量;根据动力学方程和表达传递(动量、热量和质量传递等)特性的方程,可以确定反应器内各参数之间的定量关系,从而确定最佳工艺条件。因此,动力学方程是与 化学反应器 的设计和操作密切相关的重要基础方程。为获得一个正确的动力学方程,首先必需搞清楚特定反应的反应机理,然后在与生产实际相同的条件下(包括催化剂)测定反应速度,由此得出的动力学方程才能指导化学反应器的设计和操作的优化。 由于催化剂的改进(如活性组分、助催化剂和载体原材料的选用,它们在催化剂中的含量以及制备方法的变化等),也会影响动力学方程的形式。下面介绍的是苏联学者М.И.乔姆金和Η.Β.库利科夫提出的动力学方程式。他们认为在催化剂表面上乙烯氧化生成环氧乙烷和乙烯深度氧化为CO2和水的活性中心是同一氧化物,即Ag2(S)O2。由此提出的反应机理如下: 乙醛为中间产物,它氧化生成CO2和水。 Ag(S)表示银的表面化合物,Z表示Ag2(S)O,ZO表示Ag2(S)O2。 作者根据上述反应机理,导出了以载于浮石上的银为催化剂,以氯为助催化剂的反应动力学方程: 式中:  当乙烯浓度低于爆炸下限时,乙烯的氧化在氧过剩的情况下进行,生成环氧乙烷的速度方程式可以简化为如下形式: 式中,k1和K为常数,在此情况下反应对乙烯是一级,对氧是零级,即氧浓度的变化对反应速度没有影响。这一方程似乎对空气氧化法较为适宜。 当乙烯处于高浓度范围,即超过爆炸上限和氧含量小时: 式中,k1、L和K4是常数,反应对氧是一级,对乙烯是零级。对氧气法而言,乙烯浓度为15%左右,低于爆炸上限(乙烯在空气中的爆炸范围为2.7%~36%)。因此反应对乙烯和O2应均在0~1级之间。这一假设,与实验数据相当吻合。 3. 工艺条件的选择 (1)反应温度较低温度下反应是有利的。图3-1-25形象地示出了这一规律性。但反应温度不能太低,否则会导致反应速度太慢,转化率太低,没有工业意义。在实际生产中,反应温度往往取决于催化剂。能保证催化剂发挥正常的催化功能(主要指转化率和选择性)时的温度即为操作中应控制的反应温度,一般空气氧化法控制在220~290℃,氧气氧化法控制在204~270℃。 (2)空速空速有体积空速和重量空速之分。前者为单位时间内通过单位体积催化剂的物料体积数。单位为V物料/V催化剂&#8226;h或V物料/V催化剂&#8226;s;后者为单位时间内通过单位重量催化剂的物料重量。单位为G物料/G催化剂&#8226;h或G物料/G催化剂&#8226;s。体积空速常用于气-固相反应,重量空速常用于液-固相反应。空速大,物料在催化剂床层停留时间短,若属表面反应控制,则转化率降低,选择性提高。反之,则转化率提高,选择性降低。适宜的空速与催化剂有关,应由生产实践确定。对空气氧化法而言,工业上主反应器空速一般取7000 h-1左右,此时的单程转化率在30%~35%之间,选择性可达65%~75%。对氧气氧化法而言,空速为5500~7000 h-1,此时的单程转化率在15%左右,选择性大于80%。 (3)反应压力由于主、副反应都可视作不可逆反应,操作压力对反应影响不大。但工业上考虑到加压可提高反应器的生产能力,而且对后续的吸收操作是必不可少的,因此直接氧化法均在加压下进行。但压力不能太高,除会增加设备费用外,还会促使环氧乙烷聚合及催化剂表面结碳。现在,工业上广为采用的压力是1.0~3.0MPa。 (4)原料纯度和配比原料气中的杂质会使催化剂中毒,反应选择性下降(如Fe离子会促使环氧乙烷异构成乙醛),热效应增大(如原料气中的H2、C3以上烷烃和烯烃会发生完全氧化反应,从而释放出大量反应热),影响爆炸极限(如氩气的存在使原料气爆炸极限变宽,增加爆炸危险性)。一般要求原料乙烯中的杂质含量为: C2 C3以上烃 硫化物 氯化物 H2 <5μL&#8226;L-1 <10μL&#8226;L-1 <1μL&#8226;L-1 <1μL&#8226;L-1 <5μL&#8226;L-1 原料气的组成首先考虑的是安全生产。氧含量必须低于爆炸极限浓度,乙烯浓度也必须控制,除考虑爆炸危险外,还需考虑它因放空而造成的损失(这对空气法尤为重要)和释放的热量。对空气氧化法而言,现在有两种配比,即高氧低乙烯(O2含量12%~16%,乙烯1.8%)和低氧高乙烯(O2含量5.8%~7.2%,乙烯3.5%~5.0%)。因低氧高乙烯的生产能力大,经济效益好,采用比较广泛。为减少因增加原料乙烯的浓度而造成的放空乙烯的损失,除设置主反应器外,还增设1~2个副反应器,让准备放空的尾气,在副反应器中再次进行乙烯环氧化反应。用纯氧作氧化剂时,需放空的尾气量大为减少,故由空气法的连续排放改为氧气法的定期少量排放。乙烯浓度控制在15%~25%,O2控制在6%~8%,不需增设副反应器。 4. 氧化法工艺流程 (1)空气氧化法空气氧化法的工艺流程见图3-1-26。空气经除尘、压缩后进入空气洗涤塔,在塔中部喷下浓度为10%~15%的氢氧化钠水溶液以除去空气中的硫化物和卤化物。经碱洗后的空气在塔上部用清水洗去夹带的碱沫,然后在混合器中与来自第一吸收塔顶来的循环气混合,再在另一个混合器中与原料乙烯混合,经循环压缩机压缩至2.3MPa左右,再经热交换器与反应气热交换后,温度升至230℃,然后进入第一反应器。入反应器的进料组成为:乙烯约Ψ(乙烯)=4.3%,氧约Ψ(氧)=6%,CO2约Ψ(CO2)=`11%,氮约Ψ(N2)=78%,其余为少量的乙烷和水。反应后的物料(反应气)为240~290℃,反应热通过列管外的水移走,空速7000 h-1,乙烯转化率约35%,选择性约68%,单程收率约24%。 图3-1-26 空气氧化法生产环氧乙烷流程图 1-空气压缩机;2-空气洗涤塔;3-混合器;4-换热器;5-循环压缩机; 6-第一反应器;7-第一吸收塔;8-环氧乙烷解吸槽;9-第二反应器; 10-第二吸收塔;11-尾气洗涤塔;12-泵;13-环氧乙烷精馏塔;14-贮槽 在大型工厂里副反应器有二个,可使乙烯转化率达到95%,在经济上更为合理。 反应气经过换热降温后,进入第一吸收塔,在2.0MPa压力下用含乙二醇w(乙二醇)=7%的水吸收环氧乙烷。吸收塔釜液含环氧乙烷约w(环氧乙烷)=1.6%。塔顶排出的气体含乙烯约Ψ(乙烯)=3%,氧约Ψ(氧)=4%,其中90%作循环气与空气和原料乙烯混合后进第一反应器。余下的10%经补充空气后进入第二反应器。进气中乙烯含量约Ψ(乙烯)=2.5%,氧Ψ(氧)=6%。第二反应器的结构与第一反应器相同,都是固定床列管式反应器,也用水移走反应热。为最大限度的利用乙烯,采用降低空速(3500 h-1)的办法,乙烯转化率约为60%,选择性约60%,即单程收率为36%,反应气经换热降温后进入第二吸收塔,用w(乙二醇)=7%的水吸收环氧乙烷,塔釜液含环氧乙烷约w(环氧乙烷)=1.25%,与第一吸收塔塔釜液合并。塔顶排出的气体含乙烯约Ψ(乙烯)=1%,经预热后与空气混合,用铂-钯不锈钢作催化剂进行催化燃烧(图中未画出),产生650℃,1.6~1.8MPa的气体,进入废气透平发电,废气经降温后放空。 抑制剂常用二氯乙烷,分别在第二和第三混合器加入。 吸收液含有溶解的CO2(约0.13%)及少量乙烯,氧气和氮气等,送入环氧乙烷解吸槽减压解吸,释放出的气体中含有环氧乙烷,在尾气洗涤塔中用7%的乙二醇溶液吸收,未被吸收的气体放空。 除去CO2等气体后的环氧乙烷进入精馏塔,塔釜为w(乙二醇)=7%水溶液,经降温后用作第一、二吸收塔以及尾气洗涤塔的吸收液,多余者送乙二醇工段蒸发回收乙二醇。塔顶蒸出物经冷凝、冷却为产品环氧乙烷,纯度为98.5%以上。若再经精馏和脱醛(图中未画出)可得到环氧乙烷为w(环氧乙烷)=99.99%,醛含量小于10ug&#8226;g-1的高纯环氧乙烷商品。 (2)氧气氧化法图3-1-27和图3-1-28是氧气法的合成工序和环氧乙烷的回收工序。 界区外进入的加压乙烯,在循环压缩机出口加入循环气流中,在此附近的循环气管路上加入二氯乙烷抑制剂和甲烷致稳剂(起使气体爆炸极限变窄,使之更安全的作用,同时由于导热性好,使反应温度更均匀,选择性提高2%~4%)。进料气从反应器顶部进入,压力为1.72~2.17MPa。氩随氧气进入,在系统中积累,由于加入大量的甲烷致稳气体,氩在反应系统中的浓度不会很高。多采用固定床列管式反应器,管内充填催化剂,反应放出的热量或者经由沸腾水热虹锅炉直接发生水蒸气,或者经由沸腾煤油传热间接发生水蒸气。发生的高压蒸气常用来推动装置内的各种压缩机,由此排出的低压蒸气则用于再沸器或者其它需蒸气供应的地方。 出反应器的反应气经换热冷却后送入吸收塔,用循环贫水吸收环氧乙烷,塔底液为循环富水,送环氧乙烷回收工序,其中少量环氧乙烷会转化成乙二醇,可从排放的循环富水中回收乙二醇。 吸收塔塔顶气体返回循环气体压缩机升压后,再通入反应器。有一股间歇排放的吸收塔塔顶气体分流,以防止隋性气体在系统中积累过多,但也由此造成乙烯、氧气和甲烷的损失。分出的另一股吸收塔顶气体,导入热碳酸钾洗涤塔,脱除CO2后再返回反应器系统。采用汽提塔回收环氧乙烷,可在减压,也可在加压至0.1~0.7MPa下操作,操作富水经加热和汽提,在汽提塔塔顶释放出了较高浓度的环氧乙烷蒸汽,塔底为循环贫水,经换热后仍用作吸收液。 汽提塔顶气经冷凝后,进入几个塔蒸馏精制,除去伴随环氧乙烷的轻组分杂质,并使环氧乙烷脱水提浓。这些精馏塔的配置可以变动,如果汽提操作在减压下进行,则需用压缩机增压后才能进行后面的精馏操作。在流程的最后设置一个提纯塔,可将环氧乙烷中乙醛含量降至1ug&#8226;g-1以下。 5. 氧化反应器简介 非均相催化氧化都是强放热反应,而且都伴随有完全氧化副反应的发生,放热更为剧烈。故要求采用的氧化反应器能及时移走反应热。同时,为发挥催化剂最大效能和获得高的选择性,要求反应器内反应温度分布均匀,避免局部过热。对乙烯催化氧化制环氧乙烷而言,由于单程转化率较低(约10%~30%),采用流化床反应器更为合适。催化剂被磨损不仅造成催化剂的损失,而且会造成“尾烧”,即出口尾气在催化剂粉末催化下继续进行催化氧化反应,由于反应器出口处没有冷却设施,反应温度自动迅速升至460℃以上,流程中一般多用出口气体来加热进口气体,此时进口气体有可能被加热到自燃温度,有发生爆炸的危险。 图3-1-29和图3-1-30为用水和用导生油(联苯-联苯醚的混合液,常压下的沸点为255℃)或矿物油为载热体的反应装置示意图。  图3-1-29 以加压热水作载热体的反应装置示意图 1-列管上花板;2-反应列管;3-膨胀圆; 4- 气水分离器 ;5-加压热水泵 图3-1-30 以矿物油或联苯-联苯醚为载热体的反应装置示意图 1-列管上花板;2,3-折流板;4-反应列管; 5-折流板固定棒;6-人孔; 7-列管下花板;8-载热体冷却器 反应管管径在用导生油或煤油作冷却剂时为25.4 mm或25.4 mm以上,长度一般为6.2~12.2 m。总列管数视生产规模而定,多达3000~20000根。由于管径增大,相应的空速降低,原料乙烯浓度提高,与常用油冷反应器比较,在环氧乙烷生产能力相同的情况下,总建造费用降低5%~10%,选择性提高0.5%~1.0%。 反应器的外壳用普通碳钢制成,列管及与原料气(或反应气)相接触的部分分别用 不锈钢无缝钢管 (也有用渗铝管的)及含铬或含镍的钢制造,这是因为二氧化碳在操作条件下对普通碳钢有强腐蚀作用;作为催化剂活性抑制剂的二氯乙烷,在操作条件下也会少量分解生成含氯有机化合物,对普通碳钢产生腐蚀作用;银催化剂对各种杂质很敏感,不允许有设备腐蚀物落在催化剂上。 反应器上、下封头设有防爆膜和催化剂床层测温口,原料气由上封头进口进入,反应气由下封头出口流出,即气流流向与催化剂重力方向一致,以减小气流对催化剂的冲刷。 6. 安全生产技术 环氧乙烷生产车间易燃易爆物料很多,氧化反应器因“尾烧”或乙烯-氧气混合器因设计不合理等原因,都有可能酿成爆炸事故,在各种有机化学品的生产中,环氧乙烷生产应当十分重视安全生产问题。除按国家规定布置车间设施,敷设电器及照明线路,配备消防用具外,还需严格生产过程控制,主要有: (1)氧化反应器生产过程的控制 列管式反应器反应管沿径向温度分布较为均匀,这是因为采用小管径,沸腾水(加压热水)的缘故。但沿轴向温度分布就不均匀,原料气入口,由于参与反应物料浓度高,反应速度快,释放出来的反应热量大于传给冷却剂的热量,原料气温度较快地上升。与此同时,由于冷热两侧温差增加,传热速度加快,当反应产生的热量等于散失的热量,原料气温度达到最高点,这一温度称为热点,过热点后,原料气产生的反应热量小于散失热,反应气体温度较快地下降,与此同时,由于冷热两侧温差减小,传热速度下降,这一因素导致反应温度下降速度变慢。催化剂在运行初期,活性高,热点位置较高(原料气由上向下流过反应管时),随着操作时间的延长,催化剂逐渐老化,热点位置也逐渐下移。氧化反应器反应管的热点温度应严加控制,热点温度过高,小则烧毁催化剂,大则会因热点附近由于反应温度过高,来不及将反应热传出,造成催化剂床层温度猛烈上升(俗称“飞温”),有可能酿成爆炸事故。影响热点温度高低和位置的因素有原料气入口温度、原料气起始浓度和壁温。这些操作参数,在一定范围(由小变大)内变动,对热点的影响不敏感,但达到某一水平后,再向上升高稍许,热点则会显著地猛烈上升,例如原料气入口温度由200℃升至230℃,热点温度仅提高2~5℃,但当温度从230升至232℃时,虽然只升高2度,但热点温度却猛烈升高10℃,从232升至233℃,虽然只升高1度,但热点温度猛烈升高15℃,即此时的热点温度对原料气入口温度相当敏感,热点进入参数敏感区,进入参数敏感区最小的一点温度称为临界温度。对壁温和原料起始浓度这二个操作参数,也有参数敏感区和相应的临界温度。很显然,在敏感区操作是相当危险的。由上面讨论可知,在采用列管式固定床氧化反应器时,各操作参数的选择,不仅要考虑反应的转化率和选择性,还必须考虑参数的敏感区(最好能知道各参数的临界值)。现在,工业上对原料气入口温度和原料气初始浓度都已加以严格控制,对冷却剂温度也已控制,一般与热点的温差小于10℃,以避免进入参数敏感区。 提高催化剂的选择性,也是控制热点温度的重要措施。在氧化器中,主、副反应热相差12.5倍,提高反应选择性,可大幅度减少反应放热量,反应管轴向温度分布容易均匀,热点不明显。与此同时,径向温度分布则更为均匀,可允许反应管增大管径,大幅度提高单管生产能力,反应器总管数可大幅下降,从而节省设备投资。 列管式氧化反应器也有“尾烧”现象发生,从而导致爆炸事故。为此工业上要求催化剂要达到规定强度,保证长期运转中不易粉化;采用由上向下的流向以减小气流对催化剂的冲刷,从而在相当程度上减少粉尘量;有不少工业装置在气流出口处采取冷却措施(如喷入少量冷水降温),以防止“尾烧”现象的发生。 冷却剂的选用对氧化反应器的安全操作也十分重要。过去采用导生油(联苯-联苯醚的混合物),因蒸汽对人体有一定毒害从80年代起改用煤油作冷却剂。煤油对人体的毒害虽然比导生油小得多,来源充足且价格低廉,但它在200℃以下操作,已超过它的闪点(自燃点为330~350℃,闪点为50℃左右),万一泄漏,热煤油与空气接触有可能燃烧,危险性较大。近十多年来,已改用加压水作为冷却剂,克服了煤油的上述缺点,而且传热系数增大,流程简单,热能的利用率也比导生油和煤油高(加压水可直接产生高压蒸汽,导生油和煤油需流出反应器在另一个换热器中产生高压蒸汽)。但因蒸汽压力颇高,所用管板要很厚,并要保证管子与花板接口处不渗漏;管壳直径大,要耐高压,不但壁厚而且制造也困难,上述问题不能妥善解决,也会给生产产生一个潜在的不安全因素。 (2)混合器生产过程的控制 氧化工段另一个不安全因素是混合器。为避免混合器内氧浓度局部区域过高而发生着火和爆炸,在设计和制造中,必须使含氧气体从喷嘴高速喷出,其速度大大超过含乙烯循环气体的火焰传播速度,并使从喷嘴平行喷出的多股含氧气体各自与周围的循环气体均匀混合,从而避免产生氧浓度局部过高的现象,尽量缩小非充分混合区。此外,还应防止含乙烯循环气体返回到含氧气体的配管中。日本触媒公司提出了新型安全混合方法和相应的烃-氧混合装置。将含氧气体引入吸收塔气-液接触塔盘上的吸收液中,与引入的反应生成气安全混合,然后,在吸收塔中经吸收环氧乙烷后,含乙烯、氧组分的混合气再经净化和补加乙烯,用作反应原料进入反应器反应。该公司申请的专利指出,在吸收塔中将含氧气体的入口设置在吸收塔气-液接触塔盘间,含氧气体从塔盘液层底部通入混合区空间。含乙烯气体从吸收塔底引入,通过若干层塔盘上吸收液层逐渐上升到气体混合区,在混合区内与含氧气体混合,随后进入吸收塔顶部冷却器,再经火焰屏蔽设施后循环至反应工段,塔顶进入的吸收水吸收环氧乙烷后从塔釜送往解吸塔。这种混合方式的特点是不设置专用的混合器,而利用原有吸收塔做烃-氧混合装置。在吸收塔的塔盘上有含水的吸收液存在,即便发生局部着火燃烧,也能很快被吸收液熄灭,说明这种烃-氧混合方法是比较安全的。 7. 环氧乙烷生产中的新工艺和新技术 (1)乙烯回收技术氧气法工艺中乙烯损失约占原料乙烯的1%以下,空气法工艺乙烯的损失更大,回收乙烯有很好的经济效益。美国Shell公司和日本氧气公司采用吸附技术回收乙烯。具体的做法是将准备排放的富含C3烃的气体,先在活性炭固定床中吸附C3烃,再用沸石分子筛变压吸附法(PSA)回收乙烯和CO2,最后再将乙烯和CO2分离,乙烯返回反应系统。美国SD公司采用半渗透膜将氩气从排放气中分出,富含乙烯的气体循环回反应器以减少乙烯的损失。具体做法是将准备排放的占吸收塔顶排出气体总量的0.2%~20%的气体(压力为1.7~2.4MPa)送至半渗透膜装置分出氩气,分出氩气后的富含乙烯的气体循环回反应器。 (2)环氧乙烷回收技术美国Dow公司以碳酸乙烯酯代替水作环氧乙烷的吸收剂,大大降低了能耗。由于碳酸乙烯酯与环氧乙烷具有很大亲和力,即使在较高温度(45~65℃)下对环氧乙烷也具有很好的吸收效果,因此用它作吸收剂无须制冷设施,吸收塔设备也因吸收剂量大为减少而缩小,又因为碳酸乙烯酯的比热仅为水的1/3,因此在解吸过程中,耗能也大幅度减少。 美国SD公司采用超临界技术回收环氧乙烷。具体做法是将吸收所得的富环氧乙烷水溶液,在近临界或超临界条件下,利用CO2从水中选择性萃取出其中的环氧乙烷,随后在亚临界条件下进行蒸馏回收环氧乙烷。与采用环氧乙烷水溶液解吸的常用方法相比,可节省大量能量。 Snan公司开发成功用膜式吸收器等温吸收环氧乙烷的方法,简化了吸收工艺,能耗也大为降低。具体做法是首先将由氧化反应器出来的反应生成气冷却至5~60℃,再在0.1~3MPa下送到膜式等温水吸收器,该设备外部附有水夹套,夹套中通冷冻水进行冷却。反应生成气中环氧乙烷组分被水吸收后,在膜式吸收器底部生成高浓度环氧乙烷水溶液,送到闪蒸器进行闪蒸,得到的无惰性气体的环氧乙烷溶液,经回收其中残留的乙烯后,可直接用作乙二醇装置的进料。该法蒸汽耗量仅为常用工艺的43.4%,电耗量为常用工艺的33.6%。 (3)节能技术通常吸收所得环氧乙烷水溶液中,环氧乙烷浓度仅为1.5%~2.0%,故在提浓和精制中需要耗用大量能量。近年来,普遍采用环氧乙烷精馏塔的加压工艺,这样可将塔顶温度自10~11℃提高到47~48℃,塔顶蒸汽不用冷冻盐水冷却冷凝,采用普通循环冷却水即可,这样既省去了冷冻设备,消耗的电能也大为减少。 日本触媒公司用氟里昂冷却冷凝精馏塔顶54℃的环氧乙烷蒸汽,所得氟里昂蒸汽经热泵压缩增温后,送到精馏塔釜(62℃)的再沸器作为热源,大幅度减少(约50%)精馏塔的加热蒸汽消耗,同时也省去精馏塔顶冷凝器的用水量。与此相类似解吸塔釜液(113.8℃)与解吸塔进料(即吸收塔釜液)进行热交换后,温度降至56.5℃,再与氟里昂介质进行热交换,使氟里昂气化,气化的氟里昂蒸汽经热泵压缩增温后用以发生低压蒸汽(0.06MPa,75℃),回收的热量相当于原解吸塔釜加热蒸气量的1/4左右。也可将精馏塔塔顶蒸汽加热氟里昂介质,氟里昂蒸汽经热泵压缩增温后作为解吸塔釜再沸器热源,从解吸塔釜再沸器出来的未冷凝的氟里昂蒸汽还可进一步用作精馏塔塔釜再沸器的热源。前后两项热能利用可分别节省热量50%及37%。今后由于环保方面的限制,氟里昂用作传热介质恐怕有问题,但节能的思路是值得借鉴的。 (4)催化剂改进70年代初,美国Shell公司在催化剂中添加碱金属(尤其是铯)使银催化剂的初始选择性提高到80%左右,1987年该公司又有进步,初始选择性提高到86%以上;日本三菱油化公司在银催化剂中添加钼,最高选择性也可达到85.9℃;中国石油化工研究院在90年代初研制成功的SPI-Ⅲ型催化剂单管评价试验选择性达到84%左右,已超过进口的SD825型催化剂。以上催化剂均已进行过工业性试验,并在工业生产装置上使用。 查看更多 14个回答 . 3人已关注
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屠宰废水处理工艺设计与运行研究? 屠宰废水处理工艺设计与运行研究 随着人们生活水平的提高,对肉制品需求量的增大,屠宰场、肉联厂的废水排放量在工业废水排放总量中的比例也越来越大。屠宰废水来自牧畜、禽类的宰杀加工,是我国最大的有机污染源之一。据调查,屠宰废水的排放量约占全国工业废水排放量的6%,其污染还有不断加剧的趋势。由于含有的高浓度的有机质不易降解、处理难度较大,屠宰废水若不经处理直接排放,会对水环境产生极大污染。因此,控制屠宰废水中COD、BOD5、SS等污染指标,对于减轻水体污染具有重要意义。 一丶废水情况和排放标准 1丶废水来源及组成 沈阳某屠宰场的屠宰废水主要来源于屠宰车间排放的含血污和畜粪的地面冲洗水;烫毛时排放的含大量畜毛的洗毛废水;剖解车间排放的含有血液、油脂、碎肉、骨渣和肠胃内容物的废水。废水中含有大量血污、油脂、毛皮、碎肉、骨渣、未消化的食物及粪便等。废水呈褐红色,属中高浓度有机废水,前处理可采用气浮处理以去除其中的油脂、悬浮物等。 2丶水量水质及排放标准 该屠宰场废水排放量为800m3/d,处理后出水水质要求达到《肉类加工工业水污染物排放标准》(GB13457—1992)的一级排放标准。设计废水水质和排放标准见表1。 二丶处理工艺 该屠宰废水的处理工艺流程如图1所示。废水经格栅去除大颗粒的悬浮物和短纤维后进入预曝调节池,调节水量、均化水质,同时在调节池中少量曝气使废水充分混合,减少污泥沉积。再由泵提升进入高效气浮装置,去除水中细小悬浮颗粒、浮油及非溶解性有机物等。废水流入水解池后,在厌氧菌作用下将水中的大分子有机物水解酸化成小分子有机物,将大部分不溶性有机物降解为溶解性物质,提高污水的可生化性,同时将固体有机物降解减少污泥量,达到脱氮除磷的效果。进入接触氧化池后,通过加入活性污泥和活性好氧生物菌种,生物菌种在此装置中得以接触驯化;内置有序好氧系统,运用系统的水流控制与再生功能实现生物降解,取代了传统的接触氧化,形成了特效生化 污水处理系统 ,高效去除水中的COD、BOD5。生物接触氧化池出水中含有脱落的生物膜以及废水中带入的无机悬浮颗粒,必须经过二次沉淀池进行泥水分离;二次沉淀池排出的清水除大肠菌群超标外,均已达到排放标准,所以清水必须经过消毒处理,本工程采用二氧化氯对出水进行消毒,消毒后出水完全达到排放要求,经排污口排放。 三丶主要构筑物及设计技术要点 1丶预曝调节池 通过空气搅拌,保证后续生物处理设施进水的水质水量均衡,降解部分有机污染物,以减轻后续好氧段的处理负荷。调节池采用钢筋混凝土结构,有效容积为300m3,水力停留时间为8h,池内设2台 污水提升泵 ,1用1备,流量30m3/h,扬程10m,功率2.2kW。 2丶气浮间 内有高效溶气气浮装置1套,用于去除污水中悬浮物、油脂并对COD等污染物有一定去除作用。设计处理水量为150m3/h。配套加药装置。采用砖混结构,尺寸为4m×4m×3m。 3丶水解酸化池 水解酸化池内置厌氧生物接触驯化器,并对投入的厌氧菌种加以适应性驯化,厌氧细菌在厌氧条件下将水中的大分子有机物水解酸化变成小分子,将大部分不溶性有机物降解为溶解性物质,提高污水的可生化性,为好氧处理创造条件。该池为钢筋混凝土结构,有效容积为260m3,HRT=7.2h。 4丶接触氧化池 接触氧化池前段内置活性好氧菌种吸附驯化器,中段为浮动填料生物接触氧化池,后段为固定填料生物接触氧化池。运行前期加入活性污泥和高效活性好氧生物菌种,生物菌种在驯化器中得以驯化,使高负荷微生物和低负荷微生物通过控制系统有序进入中段和后段。有序好氧反应池产生的高活性回流污泥吸附和去除污水中大部分的可生化有机污染物。有序好氧系统运用系统的水流和微生物控制及再生功能形成了特效生化污水处理系统,可有效去除水中COD、BOD5。接触氧化池为钢筋混凝土结构,有效容积为280m3,HRT=8.6h。 5丶二次沉淀池 为固液分离接触氧化池出水,去除水中大部分SS、部分COD,对废水进行彻底净化,确保废水达标排放,特设置1座二沉池,有效容积120m3,HRT=3.0h。 6丶消毒池 消毒池采用ClO2消毒剂,ClO2具有强氧化性、脱色作用、除臭作用和广谱杀菌消毒效果,对有机污染物有一定的氧化作用。 7丶污泥处理系统 污泥处理系统包括污泥浓缩池及 板框压滤机 。污泥浓缩池为钢筋混凝土结构,有效容积为50m3。浓缩后污泥含水率可由99.5%降至96%左右。污泥脱水采用板框压滤机,过滤面积为50m2。 四丶运行效果与分析 工程于2010年初开始调试,经过3个月的系统调试,所有工艺段都已满负荷投入正常运行,监测验收部门对该废水处理工程进行了连续监测,水质监测结果取平均值,结果见表2。 由表2可知,出水各项指标均优于《肉类加工工业水污染物排放标准》(GB13457—1992)的一级排放标准。 五丶工程技术经济分析 1丶技术分析 本工艺以缺氧-好氧结合高效菌工艺代替了传统的活性污泥好氧工艺。缺氧单元不单纯是水解酸化,而且具有高效除臭和污染物去除作用,为下一级好氧处理打下基础,能够承受水质、水量的双重冲击,耐冲击好;污泥回流采用自动回流设计,减少了管理维护工作量;有序好氧系统运用系统的水流控制与再生功能实现生物降解,取代了传统的接触氧化,形成了特效生化污水处理系统,可有效去除水中COD、BOD5。在同等条件下,其处理效率较同类系统可提高10%~15%。启动时间为传统工艺的1/3,正常进水并投加菌种7d后即可达标运行;运营成本低,节能效果显著;生物菌种仅在初次运行时一次性加入,正常运营每年补加1次即可。 2丶运行费用分析 本次工程总投资为100万元,其中设备投资为60万元,土建设施及其他投资为40万元。占地300m2,可日处理800m3污水,具体工程运行费用:电费为0.65元/m3、药剂费为0.36元/m3、人工费为0.18元/m3,实际运行费用为1.19元/m3。 6结论 (1)根据屠宰废水有机物负荷高的特点,前处理采用气浮可以去除其中大部分的油脂、悬浮物等。后续采用水解酸化处理技术,可将水中的大分子有机物水解酸化变成小分子,将大部分不溶性有机物降解为溶解性物质,从而减轻后续生化处理负荷。 (2)接触氧化池中投加高效活性好氧生物菌种和有序好氧反应池产生的高活性回流污泥,吸附污水中大部分的可生化有机污染物,可有效去除水中COD、BOD5。 (3)气浮—水解酸化—接触氧化工艺处理屠宰废水经过1a多的工程实际运行,整个处理系统运行稳定,创造了良好的经济、社会和环境效益。由此可见,该工艺在屠宰废水处理实践中可行、可靠。 本文源自:水处理部落公众号 需要图片资料的可以去关注 查看更多 1个回答 . 3人已关注
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德勤:煤制烯烃成本经济平衡点为油价80美元? 12月3日,德勤(Deloitte)发布2012年4季度化工季刊《中国煤制烯烃行业报告》预计,预计到“十二五”末期,中国烯烃年产能至少可达5600万吨(含石油路线)。但 甲醇 制烯烃新项目的不确定性可能引起产能的进一步扩大。综合考虑新增产能和需求增长放缓的压力,未来几年在烯烃行业可能出现产能过剩,2015年之后,产能过剩还可能加速。 德勤化工行业经理庹冰洁补充表示,德勤的预测是建立在实际的调研基础上,对经开工和十分确定性的投产产能统计,实际上是一个实际而保守的数据预测。 中国自“十一五”规划起,煤制烯烃工业就被确立为优先发展的先进煤化工方向之一。而“原料多样化”发展方针则进一步促进了该行业的发展。各方正积极探索煤制烯烃(CTO)和甲醇制烯烃(MTO)的生产路线,从而为石油制烯烃路线提供有益补充。 2011年是中国煤制烯烃商业化元年,神华包头、神华宁煤、大唐多伦和中石化中原这四套装置先后投产。根据《 煤炭 深加工示范项目规划》,在2012-2015年期间,将重点推进15个煤化工升级示范项目,其中至少5个是煤制烯烃项目,主要投资者将包括中国石化和神华集团等企业。中石化已经在内蒙古、安徽、河南、贵州启动了4个煤制烯烃项目并取得实质性进展,烯烃总产能达到310万吨。 德勤报告分析,2011年4月至2012年4月间,预估的平均主营业务利润率在35%左右。相比传统的石油(石脑油)路线,煤制烯烃路线有着一定的成本优势。 不过德勤中国化工行业领导人观洋(Yann Cohen)对本报记者表示,煤制烯烃项目的盈利水平受油价和煤价波动有较大影响。按照德勤财务模型的敏感性分析显示,当石油价格降到80美元/桶时,煤制烯烃项目可能全面亏损。 同时,市场对于煤化工项目较为看好的原因是中国煤炭资源丰富,原料成本低。对此,观洋对本报记者表示,我们预计拥有煤炭资源的企业会比其他企业的成本仅低5-10%,主要是以煤炭和烯烃产品分开核算来看,综合核算并不符合实际。 国家发改委严格控制煤制烯烃项目的审批工作,是这一系列调控措施的有力证明。总体而言,发改委目前监督着新项目选址、建设速度和技术选择等关键事项,旨在防止盲目发展小 型项目可能导致的能源消耗和环境损害。然而对于甲醇制烯烃项目,国家尚未出台专门的监管措施,有待未来持续观察。 观洋表示,煤制烯烃工业仍然面对一系列的挑战和风险需要克服,比如煤炭价格及质量稳定性、水资源的获取和成本,MTO技术的可靠性和成熟度、以及优越的销售能力和下游整合水平。同时碳税是影响煤制烯烃项目的一大不确定因素。据一些学术期刊估计,相比石油路线,煤制烯烃需额外支付的碳税最高可达人民币2000元/吨烯烃,这将抵消煤制烯烃路线的成本优势。 .注, ) # , . 。 查看更多 2个回答 . 4人已关注
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职业:广州艾科普新材料有限公司 - 给排水工程师
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地区:湖南省
个人简介:个人的智慧只是有限的。查看更多
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