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 2 1 项目介绍 项目背景及设计思路工艺比较 3 1 1项目背景 南京化工厂年产4万 的氯化苯生产项目 每年约有1 2万 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 4 1 1项目背景 根据国家标准GB8978 1996 主要排放物排放标准如下 5 1 1本设计考虑的主要内容 汽提法回收废水中苯及氯苯工艺的优化设计方案模拟计算经济核算 6 1 2处理方法比较 主要排放物相关物理性质 7 1 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 9 2 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 10 2 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 11 2 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 13 2 3模拟计算结果 14 2 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 3m 15 2 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 由Aspan模拟计算结果 NT 3 取塔效率 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 17 3 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 30000 18 3 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 19 FixedCapitalEstimateSummaryA 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 12000131000 3 1直接投资 20 3 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 010000050005000500006000000000175000 21 3 3利润分析 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 22 4 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