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1、齐 齐 哈 尔 大 学 毕业设计（论文）题 目 年产8万吨丙烯腈废水处理工段的初步设计 学 院 化学与化学工程学院 专业班级 化工084班 学生姓名 指导教师 成 绩 2012年 5月23日摘 要本设计完成了年产8万吨丙烯腈废水处理工段的初步设计。首先，说明书简单介绍了产品丙烯腈的意义与作用以及在国内外的发展现状。近年来随着丙烯腈在国内外需求量的攀升，极大的推动了丙烯腈的生产，但是，在丙烯腈生产过程中的污染问题也在日益凸显，尤其是在丙烯腈的合成和精制车间,将会产生大量含有氢氰酸、低聚物以及氰化物的高浓度有毒物质的废水，根据废水中有毒物质的沸点不同，在工艺选择上，通过查阅相关资料和文献，确定了用
2、四效蒸发生物降解法对有毒物质进行浓缩和降解。根据以往生产资料作为车间设计的经验数据，对工艺进行了大量的计算，包括物料衡算、热量衡算；并对主要的设备进行了Aspen模拟和计算选型。最后用AutoCAD绘制了带控制点的工艺流程图、主要设备图、以及用手绘制车间平立面布置图。关键词：丙烯腈；废水；有毒物质；Aspen；工艺路线 AbstractIn the design, the preliminary design of the eighty thousand tons/year acrylonitrile wastewater treatment section was completed. Fi
3、rst of all, the significance and functions of acrylonitrile and the development of the situation at home and abroad were introduced. In recent years, acrylonitrile rise in the domestic and foreign, Promote the production of acrylonitrile. At the same time, Pollution problems are also becoming increa
4、singly prominent in the production of acrylonitrile process. Especially in the synthesis and purification workshop of acrylonitrile. In the process will produce a large number of toxic substances wastewater such as hydrogen cyanide and acetonitrile. According to the difference of boiling point of to
5、xic substances in the waste water. In the technology choice, Through the access relevant information and literature. Toxic substances concentrate and degradate with four-effect evaporation-the biodegradation, Based on the previous information, the plant design was designed by empirical data, he cont
6、ent of the process, Including material balance and heat balance. And the major equipment was simulated by Aspen and calculated selection. Last draw the main equipment figure with Auto CAD and flow chart with control point plan and the process of the workshop layout was drawn by hand.Key words: Acryl
7、onitrile; Wastewater; Toxic substances; Aspen; Process route 目 录摘 要IABSTRACTII第1章 总论11.1 概述11.1.1 产品的意义与作用11.1.2 国内外的现状及发展前景11.1.3 产品的性质和特点21.1.4 生产方法的概述21.1.5 处理工艺概述31.2 设计依据41.3 厂址选择51.3.1 厂址选择的重要性51.3.2 厂址选择的基本要求51.3.3 本次厂址选择61.4 设计规模与生产制度71.4.1 设计规模71.4.2 生产制度71.5 原料及产品规格81.5.1 主要原料规格及技术指标81.5.2
8、 产品规格81.6 经济核算表8第2章 工艺设计与计算102.1 工艺原理102.2 工艺路线的选择102.3 工艺流程简述112.3.1 工艺流程示意图122.3.2 工艺流程简述122.4 工艺参数122.5 物料衡算132.5.1 物料衡算的意义与作用132.5.2 物料衡算的方法与步骤132.5.3 物料衡算142.5.3 物料衡算表222.6 热量衡算222.6.1 热量衡算的意义222.6.2 热量衡算及所需媒介的量232.6.3 蒸发器的传热面积242.6.4 热量衡算表252.7 Aspen 模拟26第3章 设备选型313.1 选型的原则313.1.1 技术性评价原则313.1
9、.2 经济性评价原则313.2 关键设备323.2.1 加热室323.2.2 分离室直径与高度的确定343.2.3 蒸发器接管设计353.3 其它设备的选型40第4章 设备一览表46第5章 车间设备布置设计485.1 车间布置设计的原则485.1.1 车间设备布置的原则485.1.2 车间设备平面布置原则495.1.3 车间设备立面布置原则495.2 车间设备布置49第6章 自动控制516.1 主要的控制原理516.2 自控水平与控制点51第7章 安全和环境保护537.1 三废产生情况537.2 三废处理原则53第8章 公用工程558.1 供水558.2 供电558.3 供暖568.4 通风5
10、6结束语57参考文献58致 谢60第1章 总 论1.1 概述1.1.1 产品的意义与作用丙烯腈( AN) 为无色有毒液体，并且还是重要的有机化工原料，广泛应用于合成化学、合成纤维和合成橡胶等许多工业领域1。所以丙烯腈在人民经济生活和有机合成工业中用途特别广泛，它能与水部分互溶，空气和其蒸气极易形成爆炸性混合物。除此之外，丙烯腈还具有良好的耐寒性、耐油性、耐磨性。并且在大多数化学溶剂中，在热和阳光的作用下，性能比较稳定。目前在我国丙烯腈的生产能力约为106万吨年，但是需求量却已经突破百万吨，虽然在全国范围内丙烯腈产量在不断上升，但是今年国内供应丙烯腈仍然存在缺口。但是在丙烯腈的生产过程中，将会产
11、生大量的有毒物质，这些有毒物质是石化行业中最常见的环境污染物，曾有报道指出在香烟、饮水和部分食品包装过程中检查出丙烯腈2。由于丙烯腈废水本身有毒有害并且还具有难降解的特性, 所以很难用传统的生物方法和物化方法将其进行合理有效的处理。目前含腈(或氰)废水的处理在国内外已经倍受关注。主要作用：首先丙烯腈可用来生产纤维腈纶（即合成聚丙烯纤维）、丁二烯、苯乙烯塑料（ABS）、丙烯腈和丙烯酰胺（即丙烯腈水解产物）。其次丙烯腈醇解能制得丙烯酸酯等。再次丙烯腈在过氧甲酰（引发剂）的作用下还可以聚合生成高分子有机化合物聚丙烯腈。然后由聚丙烯腈制成的纤维腈纶质地比较柔软，与羊毛相类似，所以可称为“人造羊毛”，它
12、具有强度高、保温性好、比重轻、耐酸、耐日光和耐大多数溶剂。丙烯腈还能与丁二烯共聚，合成的丁腈橡胶具有优良的耐寒、耐油、耐溶剂等特性，并且丁腈橡胶还是现代工业最重要的橡胶，它的应用十分广泛。最后丙烯腈还是医药、染料等行业的重要有机原料。1.1.2 国内外的现状及发展前景目前世界上丙烯腈的生产主要集中在西欧、美国以及日本等地区。近年来丙烯腈的世界产能和需求量在不断增加。现阶段丙烯腈在我国的主要消费领域是腈纶纤维，约占整个需求量的55%；其次是丙烯酰胺、ABS / SAN 树脂和丁腈橡胶。表1-1列出中国历年丙烯腈供需状况。由表可知目前我国丙烯腈的需求与现有生产能力之间仍有一定的差距，所以丙烯腈在我
13、国仍有较大的需求。表1-1 中国历年丙烯腈供需状况项目20032004200520062011产能48.764.673.480.0101.3产量42.051.860.471.293.1净进口26.031.038.131.831.6表观消费量68.081.298.5103.0124.7进口依存度%38.237.438.730.925.3目前就国外丙烯腈的消费情况来看，西欧和美国的丙烯腈市场发展相对缓慢，亚洲（不含日本）丙烯腈总消费量的比例是增长最快的地区，受当地需求的拉动，这一地区丙烯腈的产量也在迅速增长，预计未来几年丙烯腈装置开工率状态将会一直持续到新能源的投用。在这样的情况下，生产丙烯腈企业
14、的最大难题是如何除去高浓度、剧毒的有机废水，并且可将废水中的物质可以循环使用，对环境不能造成污染。经计算可知，在丙烯腈的生产过程中，几乎每生成1t丙烯腈就将会产生约1.5t废水。所以丙烯腈废水的处理已经引起了国内外学者的高度关注3。1.1.3 产品的性质和特点丙烯腈为辛辣气味且极易挥发的的无色透明液体，微臭、味甜4。能溶于水、乙醇、乙醚、苯、四氯化碳、和丙酮等有机溶剂，与水能形成共沸混合物。有腐蚀性、易挥发。在氧存在下，遇光和热能进行聚合并且易燃，遇高温、火种、氧化剂等有燃烧和爆炸的危险，纯品极易自聚，尤其是暴露在可见光或缺氧的情况下，更易聚合，并且在浓碱的存在下能完全聚合。空气与其蒸气容易形成爆炸性
