12-water design水集成评估报告

富丽达30万吨/年含硫废气资源化利用项目.2017年“东华科技-陕鼓杯”第十一届全国大学生化工设计竞赛 Water design水集成评估报告张丹阳 刘思琦 程金星 丛皓 王亦寒福州大学至诚学院 zcThe One团队2017年“东华科技-陕鼓杯”第十一届全国大学生化工设计竞赛富丽达30万吨/年含硫废气资源化利用项目Water design水集成评估报告团队名称：zc_The One指导老师：罗祖云、吕燕根、韩淑萃、邱挺团队成员：张丹阳、程金星、丛皓、刘思琦、王亦寒完成时间：2017年7月 福州大学至诚学院The one团队 目录第一章 用水网络概述11. 1水集成网络11.2 水夹点技术1第二章 水夹点技术原理2第三章 工艺用水分析3第四章 用水网络设计4第五章 水的再生与利用5 福州大学至诚学院The one团队 第一章 用水网络概述化工生产除了耗能外，还是一个大量耗水的过程。本着节能减排的生产原则，降低水资源的消耗是工艺设计过程中的重点之一。本项目为富丽达30万吨/年含硫废气资源化利用项目，生产中耗水量较大，因此利用water design软件对本工艺的水资源消耗过程进行优化，并建立水集成网络，最大限度降低水资源的消耗。1. 1水集成网络工艺实际生产中一般为多杂质的情况，较为复杂，完全分离出来较为困难，水集成技术就是点是把多杂质用水过程模假设为单杂质用水过程，再利用水夹点技术对用水网络进行分析设计，以达到全系统合理用水的目的。水集成就是把所含杂质相同、相似或对杂质要求不严格的操作单元的用水放在一起处理，形成一个新的操作单元，再将的多个不同操作单元的组成一个新的用水系统，对该系统进行水夹点分析，优化出该系统水的最大复用的用水网络。这样做的优点是避免各用水单元因所含杂质不同而造成的相互污染，降低处理难度、提高水的重复利用率、减少操作和处理费用。1.2 水夹点技术水夹点技术是水网络集成技术的一个分支，用各操作单元的用水的负荷对浓度参数作图，得到负荷浓度关系图。用水系统的极限复合曲线与最小供水线的交点就是的水的“夹点”。在夹点的上方，该操作单元的用水的极限进口浓度高于夹点浓度，要通过处理后利用，不能使用新鲜水，通过其他操作单元的处理用水来补充；在水夹点下方，该操作单元的极限出口浓度低于夹点浓度，不应排放废水，应将提高它的重复利用价值。这就是用水的“夹点技术”。8 福州大学至诚学院The one团队 第二章 水夹点技术原理水夹点技术便是质量交换集成技术在用水操作上的应用，然而它并不涉及阻碍质量交换网络实施的一些实际问题。它的主要任务有：水夹点分析。预先判断用水系统的最小新鲜水消耗和最小废水产生量；水夹点综合。通过水的回用、再生回用、再生循环技术设计能达到上述分析的最小新鲜水量和最小废水量的用水网络结构；水夹点改造。通过改造现有的用水网络来达到最大的水回用和最小的废水产生量的效果。一般来说，从一个用水单元的废水如果在杂质浓度，腐蚀性等方面满足另一个单元的进口要求，则可为其所用，从而达到节约新鲜水的目的。这种废水的重复利用是节水工作的主要着眼点。下面以单组分系统为例，介绍水夹点技术的基本原理。典型的用水单元如图 2-1 所示。在该单元中，物料与水直接接触，物料中的杂质在传质推动力下进入水中，产生一定浓度的废水。物料传递过程的质量平衡关系由式（2-1）描述： （2-1）式中：F水的流率，t/h；M杂质负荷，g/h；Cin水的进口杂质浓度，ppm；Cout 水的出口杂质浓度,ppm。图2-1 用水单元模型第三章 工艺用水分析具体用水情况如下表所示：表3-1 具体用水情况表过程序号生产过程生产小时h每小时单耗水量t总量wt/a占生产用水量比值%1深冷冷凝水80002135170897.152高压蒸汽冷凝水800052.87542.32.413生活用水800086.400.364其他用水80000.50.400.025废水80001.20.960.066总计2197.5751758.06100图3-1 具体用水情况表第四章 用水网络设计在实施所设计出的最大水复用率的用水网络时，要对某些作为中间用水过程出口水流中的部分非关键组分进行水处理，使它们的浓度达到匹配的用水单元进口浓度要求。最小供水线斜率的倒数就是系统的最小新鲜水用量。由用水系统夹点分析图可知夹点位置处最小用水量为724.4 t/h，新鲜水浓度为300.00 ppm，平均输出水浓度300.59 ppm。用水网络浓度间隔如图所示，用水组合曲线和最佳供水量如图所示：图4-1 用水网络的C-M图图4-2 浓度间隔表第五章 水的再生与利用从系统某一单元操作中产生的废水或多个单元操作产生废水的总汇，经过全部再生和部分再生后，在对其它单元无不利影响条件下，作为该单元操作的水源，从而大幅度减少新鲜水的需求和废水处理量。废水的再生再利用中，夹点处再生可实现新鲜水用量和废水处理量最小，此时最小新鲜用水量为724.40t/h。其初步用水网络和优化后用水网络分别如图所示：图5-1 初步用水网络图图5-2 优化后的用水网络根据上述用水网络设计，优化前和优化后对比如下表所示：表5