化工生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述范文

時(shí)間:2024-04-08 18:05:07

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化工生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述

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>> 淺談苯甲醛的生產(chǎn)工藝和改進(jìn)措施 高?;Y(jié)冷膠發(fā)酵生產(chǎn)工藝優(yōu)化研究 硝基苯生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)述 簡(jiǎn)述藥物中間體2-氯-4,5-二氟苯甲酰乙酸甲酯的合成 結(jié)冷膠發(fā)酵生產(chǎn)工藝的優(yōu)化 淺析中空保溫玻璃生產(chǎn)工藝的優(yōu)化 芻議鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)生產(chǎn)工藝的選擇 腈綸的生產(chǎn)工藝 油辣椒生產(chǎn)工藝優(yōu)化 鐵塔角鋼生產(chǎn)工藝優(yōu)化 幾種三氯氫硅生產(chǎn)工藝的熱力學(xué)分析 對(duì)苯二甲酰氯的合成研究 補(bǔ)碳工藝在甲醇生產(chǎn)工藝優(yōu)化中的應(yīng)用 正交實(shí)驗(yàn)法優(yōu)化2,4-二氯-α-氯甲基苯甲醇的合成工藝 甲氧蟲(chóng)酰肼的合成工藝研究 關(guān)于煤礦生產(chǎn)工藝的探討 螺旋霉素的生產(chǎn)工藝 花生酸奶的生產(chǎn)工藝研究 盾構(gòu)管片的生產(chǎn)工藝 汝瓷的生產(chǎn)工藝探秘 常見(jiàn)問(wèn)題解答 當(dāng)前所在位置:中國(guó) > 科技 > 苯甲酰氯生產(chǎn)工藝的優(yōu)化 苯甲酰氯生產(chǎn)工藝的優(yōu)化 雜志之家、寫(xiě)作服務(wù)和雜志訂閱支持對(duì)公帳戶付款!安全又可靠! document.write("作者: 本刊編輯部")

申明:本網(wǎng)站內(nèi)容僅用于學(xué)術(shù)交流,如有侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)告知我們,本站將立即刪除有關(guān)內(nèi)容。 苯甲酰氯又名氯化體甲酰苯酰氯,是重要化工原料,廣泛用于農(nóng)藥生產(chǎn)中,主要用于合成除草劑嗪草酮?dú)⑾x(chóng)劑苯螨特和抑食肼。1 目前的主要生產(chǎn)方法1.1 甲苯法 工藝過(guò)程為:甲苯法原料甲苯與氯氣在引發(fā)劑情況下反應(yīng),側(cè)鏈氯化生成三氯甲苯,后者在酸性介質(zhì)中或滴加水進(jìn)行水解生成苯甲酰氯,并放出氯化氫氣體(生產(chǎn)中宜用水吸收放出的HCl氣)。1.2 光氣法 工藝過(guò)程為:苯甲酸與光氣反應(yīng)而得。將苯甲酸投入光化鍋,加熱熔融,于140~150℃通人光氣,反應(yīng)尾氣含氯化氫和未反應(yīng)完的光氣,用堿處理后放空,反應(yīng)終點(diǎn)時(shí)的溫度為-2~-3℃,趕氣操作后減壓蒸餾,得成品。1.3 苯甲酸四氯化硅法 工藝過(guò)程為:將苯甲酸混入苯中加熱至50℃,滴加四氯化硅,于50℃保溫到氯化到氫氣體不再逸出,然后將反應(yīng)混合物分餾,回收溶劑得到苯甲酰氯粗品,再將粗品溶于苯中用碳酸氫鈉洗滌,再次分餾得到成品,收率75%。 上述三種方法的比較:第三種方法收率不高經(jīng)濟(jì)效益不大,所以多用于實(shí)驗(yàn)室中制備苯甲酰氯。由于方法二成品的含量不高和光氣原料等問(wèn)題,所以本公司采用方法一的合成路線。1.4 工藝流程革新意義 由于生產(chǎn)流程的缺陷問(wèn)題,導(dǎo)致產(chǎn)品中不合格現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,不合格品因?yàn)楹幸宦绕S與二氯芐存在,會(huì)導(dǎo)致不合格不易處理,因此,整個(gè)生產(chǎn)車間收率偏低,直接給企業(yè)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)損失,同時(shí)會(huì)給銷售環(huán)節(jié)帶來(lái)不好的影響。于是本公司董事會(huì)聯(lián)合技術(shù)部門(mén)主要成員開(kāi)了關(guān)于此問(wèn)題的的討論會(huì),會(huì)議的主旨在于找出原因,加以革新。會(huì)后技術(shù)部門(mén)通過(guò)一段時(shí)間的試驗(yàn)與探究,找出了問(wèn)題之根本,并提出解決方案。2 生產(chǎn)工藝革新的具體實(shí)施過(guò)程2.1 改進(jìn)措施 由于甲苯法合成苯甲酰氯是以甲苯與氯氣為原料在引發(fā)劑情況下反應(yīng),側(cè)鏈氯化生成三氯甲苯,這個(gè)合成方法的第一步就是通氯氣工段環(huán)節(jié),反應(yīng)式如下: 在這個(gè)反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量氯化氫氣體,所以我們就采用抽真空方法來(lái)進(jìn)行通氯反應(yīng)的,那么與此同時(shí)也會(huì)把沸點(diǎn)只有110.6~C甲苯抽出,因此我們采用是二級(jí)水冷凝回流裝置,來(lái)降低甲苯的逃逸率;另外在通氯過(guò)程中,甲苯與氯氣不完全反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生一氯甲苯與二氯甲苯(一氯芐與二氯芐),這兩種化合物若是回流到通氯反應(yīng)結(jié)束液中,會(huì)導(dǎo)致苯甲酰氯不合格(由于一氯芐與二氯芐本身就有苦味很難從苯甲酰氯中去除),所以二級(jí)水冷凝回流裝置根據(jù)工業(yè)實(shí)踐證明還是不能達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)要求的,因此我們對(duì)通氯環(huán)節(jié)作了如下改進(jìn): 1)添加橫向回收管裝置 通過(guò)在真空管下加裝回收冷凝管裝置,來(lái)減少甲苯,氯氣與氯芐(一氯芐,二氯芐與三氯芐)的逃逸率。 2)橫向回收管裝置采用逐級(jí)依次放大

通過(guò)采用逐級(jí)依次放大的措施,來(lái)更有效對(duì)逃逸的甲苯與氯氣與氯芐(一氯芐,二氯芐與三氯芐)回收。 3)回收液體匯總于回收儲(chǔ)液槽中 通過(guò)逐級(jí)冷凝回收管將冷凝下來(lái)的液體匯于回,收儲(chǔ)液槽中,然后泵入反應(yīng)釜中繼續(xù)通氯氣通至所要求的比重即可。2.2 革新后工藝的優(yōu)勢(shì)2.3 革新后工藝的優(yōu)勢(shì) 1)通氯工段環(huán)節(jié)中反應(yīng)生成氯化氫氣體通過(guò)真空抽到后面通噴水霧的方式合成工業(yè)鹽酸,通過(guò)逐級(jí)冷凝回收管處理后的氯化氫氣體成分更加純凈,合成的副產(chǎn)品鹽酸品質(zhì)更能得到保證。

篇2

關(guān)鍵詞氧化脫氫;余熱利用;節(jié)能降耗

中圖分類號(hào):TQ031.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):

引言

受乙烯原料不斷輕質(zhì)化、國(guó)內(nèi)合成橡膠產(chǎn)能快速增長(zhǎng)等因素的影響,近年國(guó)內(nèi)丁二烯供應(yīng)短缺。在這種情況下,丁二烯擴(kuò)能迅速。國(guó)內(nèi)目前現(xiàn)有的生產(chǎn)裝置大多采用乙烯裂解碳四餾分抽提工藝,但原料基本被中石化、中石油兩大石油公司所壟斷,造成丁二烯的供應(yīng)短缺,價(jià)格也不斷攀升。面對(duì)主流工藝的原料供應(yīng)短缺,不少合成橡膠民營(yíng)及外資合資企業(yè)只能尋求其他生產(chǎn)工藝來(lái)獲得丁二烯,從而刺激了丁烯氧化脫氫制丁二烯工藝的復(fù)蘇。

1、工藝流程及余熱利用簡(jiǎn)述

丁烯氧化脫氫制丁二烯的工藝流程簡(jiǎn)述如下:

(1)氧化脫氫及水冷洗酸單元:原料丁烯、空氣、水蒸氣按一定比例混合后去一段反應(yīng)器反應(yīng),然后再配入丁烯、空氣和急冷水去二段反應(yīng)器反應(yīng)。反應(yīng)后的生成氣經(jīng)前換熱器、廢熱鍋爐、后換熱器回收熱量,然后去水冷洗酸塔洗去酸、醛并進(jìn)一步降溫后去生成氣壓縮機(jī)。

(2)生成氣壓縮單元:將生成氣由0.12MPa(絕)經(jīng)螺桿壓縮機(jī)提至1.0~1.5MPa(絕),加壓后的生成氣去油吸收解吸。

(3)油吸收解吸單元:加壓后的生成氣在吸收塔中被塔頂加入的貧油吸收,尾氣經(jīng)吸附達(dá)標(biāo)排放。塔底富油送往解吸塔解吸,解吸塔側(cè)線采出粗丁二烯經(jīng)冷凝后送罐區(qū),塔頂全回流,塔底貧油部分循環(huán)使用,部分送往再生塔再生。

(4)丁二烯抽提單元:本單元主要包括萃取精餾、丁二烯精制得丁二烯產(chǎn)品、溶劑回收后循環(huán)使用。

丁烯氧化脫氫制丁二烯工藝與采用碳四餾分進(jìn)行分離的丁二烯抽提工藝相比,仍然存在著能耗高,投資大的缺點(diǎn)。如何改進(jìn)工藝流程、采用先進(jìn)技術(shù)節(jié)能降耗是本工藝需要考慮的重點(diǎn)。在我公司承擔(dān)的丁烯氧化脫氫制丁二烯設(shè)計(jì)項(xiàng)目中,最大限度的回收反應(yīng)熱、應(yīng)用熱泵技術(shù)副產(chǎn)蒸汽、降低循環(huán)水用量,使本裝置的能耗顯著降低。

本單元中,二段反應(yīng)器出口溫度560℃左右,有效的利用好這塊熱量是關(guān)鍵。0.3MPaG配料蒸汽分為兩股,一股經(jīng)過(guò)前換熱器與反應(yīng)生成氣換熱,溫度升至480℃左右,配入丁烯和空氣,通過(guò)配料蒸汽旁路調(diào)溫至380℃左右進(jìn)一段反應(yīng)器。換熱后的反應(yīng)生成氣溫度降至420℃左右,進(jìn)廢熱鍋爐產(chǎn)0.3MPaG的飽和蒸氣,這時(shí)的反應(yīng)生成氣溫度降至147℃左右,進(jìn)后換熱器,用循環(huán)軟水取熱去熱泵系統(tǒng),產(chǎn)生0.25MPaG的飽和蒸氣,經(jīng)后換熱器換熱后的反應(yīng)生成氣溫度降至95℃,分液后分別進(jìn)水冷洗酸塔,洗去酸和醛。

熱泵是一種能使熱量從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體的能量利用裝置,雙良空調(diào)設(shè)備股份有限公司研發(fā)的第二類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組就是采用溴化鋰吸收技術(shù),以廢熱(中溫?zé)嵩矗轵?qū)動(dòng)熱源,利用廢熱(中溫?zé)嵩矗┡c低溫冷源(低溫冷卻水)的溫度差,制取溫度高于廢熱(中溫?zé)嵩矗囟鹊膬?yōu)質(zhì)熱能的一種熱能設(shè)備。

由于整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)壓力比較低,廢熱鍋爐和熱泵產(chǎn)出的蒸汽都能補(bǔ)到蒸汽管線中作為配料用,節(jié)省大量的配料蒸汽和循環(huán)冷卻水,節(jié)能降耗非常明顯。

2、實(shí)例分析

以8萬(wàn)噸/年丁烯氧化脫氫制丁二烯裝置為例,簡(jiǎn)要說(shuō)明采用熱泵技術(shù)帶來(lái)的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益。氧化脫氫及水冷洗酸單元共是四條線,每條線的生產(chǎn)能力2萬(wàn)噸/年。

(1)每條線的余熱情況

工藝余熱水(走后冷器殼程,用于取反應(yīng)熱),流量366t/h、溫度101℃,這部分余熱水必須降到72℃才能回工藝使用。

(2)熱需求

生產(chǎn)工藝需要大量的配料蒸汽,其壓力要求≥0.25MPaG。

(3)方案

a.依據(jù)余熱情況和熱需求現(xiàn)狀,選擇雙良熱泵機(jī)組,回收工藝余熱水中的余熱,將余熱水溫度由101℃降至72℃,并用提取的熱量將138.5℃的熱水加熱到143.5℃,利用閃蒸罐閃蒸出蒸汽(138.5℃、0.25MPaG),供生產(chǎn)工藝使用。

b.采用循環(huán)水冷卻器將余熱水降溫至72℃。

(4)效果

a.單套熱泵機(jī)組

余熱水:由101℃降至72℃,流量366t/h,共計(jì)放出熱量:1061.4萬(wàn)kcal/h。

冷卻水:由32℃升至42℃,流量720t/h,共計(jì)帶走熱量:720萬(wàn)kcal/h。

循環(huán)熱水:由138.5℃升至143.5℃,流量680t/h,共計(jì)制熱量:340萬(wàn)kcal/h,

此部分143.5℃的熱水通過(guò)閃蒸蒸汽帶走熱量,實(shí)際產(chǎn)生的蒸汽量為:6t/h。

b.循環(huán)水冷卻器

余熱水:由101℃降至72℃,流量366t/h,共計(jì)放出熱量:1061.4萬(wàn)kcal/h。

冷卻水:由32℃升至42℃,流量1060t/h,共計(jì)帶走熱量:1060萬(wàn)kcal/h。

(5)效益分析

a.單套熱泵機(jī)組

①年運(yùn)行時(shí)間:8000h

②蒸汽價(jià)格:180元/t

市場(chǎng)工業(yè)用電價(jià):0.7元/kW•h

循環(huán)水價(jià)格:0.3元/t

③熱泵機(jī)組的年運(yùn)行費(fèi)用

340萬(wàn)kcal/h的制熱量,以余熱為驅(qū)動(dòng)能源,余熱免費(fèi);

設(shè)備電功率:25kW。則年耗電量:20萬(wàn)kW•h; 年運(yùn)行費(fèi)用:14萬(wàn)元。

消耗循環(huán)水費(fèi)用:720t/h×0.3元/t×8000h=172.8萬(wàn)元

熱泵系統(tǒng),年維護(hù)費(fèi)用:5萬(wàn)元。其他不可預(yù)見(jiàn)費(fèi)用:3萬(wàn)元。

年費(fèi)用總和:194.8萬(wàn)元。

④熱泵機(jī)組的產(chǎn)汽效益

340萬(wàn)kcal/h的制熱量,實(shí)際產(chǎn)汽:6t/h,年產(chǎn)汽:4.8萬(wàn)t。

年產(chǎn)汽經(jīng)濟(jì)效益:4.8×180=864萬(wàn)元

b.循環(huán)水冷卻器

①年運(yùn)行時(shí)間:8000h

②循環(huán)水價(jià)格:0.3元/t

③消耗循環(huán)水費(fèi)用:1060t/h×0.3元/t×8000h=254.4萬(wàn)元

年費(fèi)用總和:254.4萬(wàn)元。

綜上分析,采用雙良熱泵機(jī)組回收余熱產(chǎn)汽,每年節(jié)約蒸汽和循環(huán)冷卻水產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益非常可觀,對(duì)丁烯氧化脫氫制丁二烯工藝的節(jié)能降耗起了關(guān)鍵作用。

3、結(jié)束語(yǔ)

目前,隨著乙烯裂解新技術(shù)的發(fā)展,從乙烯副產(chǎn)的混合碳四量大幅減少;同時(shí)伴隨著煤基化工的發(fā)展,MTO、MTP等技術(shù)的發(fā)展,其乙烯副產(chǎn)的混合碳四量會(huì)更少。碳四餾分抽提法的原料增加有限,而同時(shí)煉油裝置MTBE后的丁烯資源廉價(jià)豐富,因此丁烯氧化脫氫制丁二烯工藝在未來(lái)幾年很有市場(chǎng),但也要看到此工藝的不足之處,必須在節(jié)能降耗方面下工夫,才能提高其在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)

1.丁烯氧化脫氫制丁二烯化學(xué)工業(yè)出版社

2.雙良熱泵技術(shù)成為行業(yè)新標(biāo)桿《機(jī)械工程師》 2006年第7期

3.《石油化工管殼式余熱鍋爐》SH/T 3158-2009

篇3

關(guān)鍵詞:畢業(yè)設(shè)計(jì);制藥;生產(chǎn)方法;工藝流程;設(shè)備設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2016)22-0200-03

畢業(yè)設(shè)計(jì)是理工科高等學(xué)校專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的重要組成部分,是學(xué)生在畢業(yè)前最后也是最重要的一個(gè)實(shí)踐性和綜合性教學(xué)環(huán)節(jié),是強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的著力點(diǎn)。

相對(duì)于其他教學(xué)環(huán)節(jié),畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)獨(dú)具的培養(yǎng)功能是促進(jìn)學(xué)生全面系統(tǒng)地總結(jié)、鞏固和消化已學(xué)的理論知識(shí),相對(duì)集中地培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題的綜合能力,亦作為學(xué)生畢業(yè)和學(xué)位資格論證的重要依據(jù)。

一、畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和作用

在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中,包括畢業(yè)實(shí)習(xí)、收集設(shè)計(jì)資料、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、繪制工程圖紙和設(shè)計(jì)答辯各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),都滲透相應(yīng)的具體明確的培養(yǎng)目的和作用,歸納起來(lái)有:(1)培養(yǎng)學(xué)生探求真知的科學(xué)精神、優(yōu)良的人文素養(yǎng)和品質(zhì),以及改革創(chuàng)新的意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作精神。(2)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析研究和解決實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題的能力,特別是獨(dú)立獲取、探索和開(kāi)發(fā)新知識(shí)的能力。(3)訓(xùn)練學(xué)生從事科學(xué)研究的基本功,包括實(shí)驗(yàn)研究和設(shè)計(jì)方案的制訂,數(shù)據(jù)測(cè)定、整理和處理方法,調(diào)試和使用新型儀器設(shè)備,工程技術(shù)計(jì)算和圖表繪制的能力,特別是計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。(4)查閱、選取和使用技術(shù)參考文獻(xiàn)資料和工程技術(shù)手冊(cè)的能力。(5)編輯設(shè)計(jì)文件、寫(xiě)作和文字(語(yǔ)言)表達(dá)能力。

二、畢業(yè)設(shè)計(jì)的工作程序

畢業(yè)設(shè)計(jì)工作通常按下列程序進(jìn)行:(1)確定指導(dǎo)老師和設(shè)計(jì)題目。(2)擬定和下達(dá)教師擬定的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū),設(shè)計(jì)前發(fā)給學(xué)生。(3)學(xué)生在教師指導(dǎo)下作開(kāi)題報(bào)告(是否進(jìn)行根據(jù)題目而定)。(4)學(xué)生赴生產(chǎn)單位進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí),收集設(shè)計(jì)資料。(5)撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(包括繪制工程圖紙)。(6)組織畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯(由專業(yè)教研室或院系負(fù)責(zé))。(7)評(píng)審設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(有指導(dǎo)老師和專聘的評(píng)閱人進(jìn)行)。(8)評(píng)定設(shè)計(jì)成績(jī)。

三、畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題

1.選題的重要性。選題是否恰當(dāng)是能否保證設(shè)計(jì)質(zhì)量和達(dá)到教學(xué)基本要求的關(guān)鍵。選題的重要作用是很大程度上決定設(shè)計(jì)水平和應(yīng)用價(jià)值,能促使學(xué)生消化和擴(kuò)展專業(yè)知識(shí),進(jìn)行知識(shí)重組,以至確定學(xué)生今后學(xué)習(xí)和從事研究工作的方向,成為日后專業(yè)深造的導(dǎo)航標(biāo)

2.選題的原則。選題時(shí)要遵循下列基本原則:(1)符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo),滿足實(shí)踐教學(xué)基本要求。(2)具有應(yīng)用價(jià)值。(3)具有可行性。(4)具有創(chuàng)造性。(5)具有科學(xué)性。

3.選題的途徑和方法。(1)選題的途徑包括:從生產(chǎn)實(shí)踐中、科研項(xiàng)目中、市場(chǎng)需求中或?qū)嶒?yàn)教學(xué)中選題,從專業(yè)發(fā)展方向的前沿選題,結(jié)合個(gè)人興趣愛(ài)好選題。(2)選題方法有多鐘:如教師提供、學(xué)生自選、師生商定。如承擔(dān)教師科研課題中的子課題或其中部分研究(設(shè)計(jì))模塊,原則上學(xué)生每人一題,多名學(xué)生合作的題目,須明確各人的主攻或側(cè)重點(diǎn)。

四、畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

1.設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)書(shū)是畢業(yè)設(shè)計(jì)主要的書(shū)面文件,能全面反映學(xué)生的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)能力和對(duì)題目及其背景知識(shí)掌握的深廣度。畢業(yè)設(shè)計(jì)不同于一般的工程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū),除了有關(guān)的計(jì)算內(nèi)容外,還包括可供選擇的方案、選擇依據(jù)和方案論述;除了符合工程實(shí)踐要求外,還要滿足教學(xué)上的基本要求。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB7713-87)的規(guī)定,一份規(guī)范的畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)通常由前置部分、主體部分和其他部分所組成。(1)前置部分:封面;題名頁(yè)(扉頁(yè));序言(緒論,前言);摘要(中、英文);關(guān)鍵詞(中、英文);目錄。(2)正文部分:引言;正文;結(jié)論。(3)其他部分:參考文獻(xiàn);謝辭;附錄(必要時(shí))。

2.正文的主要內(nèi)容和要求。(1)主要內(nèi)容。正文包括的主要內(nèi)容一般有:①概述。②生產(chǎn)方法(工藝路線)的選擇。③工藝流程設(shè)計(jì)。④工藝計(jì)算。⑤設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算和選型。⑥車間設(shè)備布置設(shè)計(jì)。⑦管道布置設(shè)計(jì)。⑧三廢防治和環(huán)境保護(hù)。⑨技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。(2)寫(xiě)作要求。正文是設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的核心內(nèi)容,最能體現(xiàn)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和水平。理工科大學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì),雖然不同學(xué)科(專業(yè))的設(shè)計(jì)對(duì)象、內(nèi)容和方法各有差異,但具有下列共同要求:①在設(shè)計(jì)內(nèi)容上,資料翔實(shí)可靠,分析問(wèn)題論點(diǎn)鮮明,論據(jù)充分,論證嚴(yán)密,結(jié)構(gòu)明確;實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)可靠,重復(fù)性好,實(shí)驗(yàn)結(jié)果能從一定理論高度進(jìn)行分析,有一定的獨(dú)立見(jiàn)解或新意。②在表達(dá)形式上,立題突出,層次分明,思路清晰,文體格式規(guī)范,符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。③在治學(xué)態(tài)度上,實(shí)事求是,不夸大渲染,不因“為我所用”而主觀臆斷,任意取舍,更不能抄襲編造。

3.概述。概述一般包括下列主要內(nèi)容:(1)產(chǎn)品介紹,包括產(chǎn)品名稱、用途、化學(xué)結(jié)構(gòu)式、分子式、性能(理化性質(zhì))、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)(測(cè)定、鑒別)方法、處方和輔料介紹等。(2)產(chǎn)品在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和民生中的作用和市場(chǎng)需求。(3)產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外的生產(chǎn)、開(kāi)發(fā)概況和發(fā)展遠(yuǎn)景。(4)生產(chǎn)方法簡(jiǎn)述。(5)所需的主要原材料和水、電、氣等地區(qū)性供應(yīng)條件。

4.生產(chǎn)方法(工藝路線)的選擇。根據(jù)查閱和在實(shí)際生產(chǎn)中收集到的生產(chǎn)資料和工藝技術(shù)參數(shù),對(duì)該產(chǎn)品當(dāng)前在國(guó)內(nèi)外的生產(chǎn)方法和工藝流程進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、對(duì)比,選定最佳生產(chǎn)方法,作為工藝流程設(shè)計(jì)的依據(jù)

5.工藝流程設(shè)計(jì)。生產(chǎn)方法確定后,即可進(jìn)行工藝流程設(shè)計(jì),益據(jù)此確定車間設(shè)備布置。(1)工藝流程設(shè)計(jì)主要任務(wù)和成果。主要任務(wù):①確定工藝流程的組成,即確定原料、中間產(chǎn)品、成品和排出物等的來(lái)去走向和順序以及整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程所需的各單元操作的組合方式、順序及相互間的連接,以達(dá)到據(jù)此流程可由原料變成產(chǎn)品的目的。②確定載能介質(zhì)的技術(shù)規(guī)格和流向(制藥工藝中常用的載能介質(zhì)為水、水蒸汽、冷凍鹽水、壓縮空氣等)。③繪制工藝流程圖,即以圖解形式表示出從原料到成品的流程中物流和能量發(fā)生的變化和走向以及生產(chǎn)中采用的設(shè)備;生產(chǎn)中所需控制的工藝參數(shù)(溫度、壓力、流量等)及其檢測(cè)控制點(diǎn)。④編寫(xiě)工藝操作方法(設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)),包括原輔料和中間體的名稱、規(guī)格、用量,工藝操作條件(溫度、壓力、流量、時(shí)間等),控制方法和設(shè)備名稱等。成果:工藝流程設(shè)計(jì)的成果是初步設(shè)計(jì)階段帶控制點(diǎn)的工藝流程圖和工藝操作方法說(shuō)明。(2)流程設(shè)計(jì)的基本原則。①保證產(chǎn)品質(zhì)量符合規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。②滿足《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》(GMP)的要求。③盡量采用成熟先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備。④在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下盡量簡(jiǎn)化流程,縮短生產(chǎn)周期,提高原來(lái)利用率,降低原輔料消耗和生產(chǎn)成本。⑤確保人身和設(shè)備的安全。⑥盡量減少三廢排出量,實(shí)施三廢綜合利用、處理和回收。⑦考慮現(xiàn)代過(guò)程裝置的趨向(大型、高效、節(jié)能、自動(dòng)化、機(jī)械化、微機(jī)化)和精細(xì)產(chǎn)品的趨向(小批量、多品種、高質(zhì)量)。(3)流程設(shè)計(jì)的基本程序。①對(duì)選定的生產(chǎn)方法進(jìn)行工程分析和處理。②繪制工藝流程框草圖。③繪制物料流程圖。④繪制設(shè)備工藝流程圖。⑤繪制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖。

6.工藝計(jì)算。工藝計(jì)算注意包括物料平衡計(jì)算(簡(jiǎn)稱物料衡算)和熱(能)量平衡計(jì)算(簡(jiǎn)稱熱量衡算)。

7.設(shè)備的選型和工藝計(jì)算。制藥工藝所用設(shè)備分為定型設(shè)備和非定型設(shè)備兩類。定型設(shè)備是廠家已標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的產(chǎn)品,可按工藝要求,在有關(guān)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中選用。非定型設(shè)備是滿足制藥工藝特殊要求的專用設(shè)備,須按工藝要求進(jìn)行專門(mén)設(shè)計(jì)和制造。對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)而言,從教學(xué)要求考慮,根據(jù)專業(yè)特點(diǎn),一般只須對(duì)1~2個(gè)主要設(shè)備(以非定型設(shè)備為主,也可選定型設(shè)備)進(jìn)行工藝性計(jì)算,對(duì)輔助設(shè)備直接進(jìn)行選型即可。選型方法在相關(guān)教科書(shū)、手冊(cè)中均有詳細(xì)描述,可以查閱。

8.車間布置設(shè)計(jì)。在繪制生產(chǎn)工藝流程圖、物料衡算、熱量衡算和設(shè)備設(shè)計(jì)選型等工作完成以后,就可著手進(jìn)行初步的車間布置設(shè)計(jì)。車間布置是否合理,關(guān)系到項(xiàng)目的總投資、設(shè)備的安裝、檢修、操作環(huán)境的安全方便和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的完成等問(wèn)題,因此必須統(tǒng)籌考慮。

制藥工業(yè)包括原料藥工業(yè)和制劑工業(yè)。原料藥工業(yè)包括化學(xué)合成藥、抗生素、中草藥和生物藥品的生產(chǎn)。原料藥屬精細(xì)化學(xué)品,在車間布置設(shè)計(jì)上與化工車間有共同的特點(diǎn)。但制藥產(chǎn)品(原料與制劑)是關(guān)系到人的健康和生命的特殊產(chǎn)品,必須嚴(yán)格保證質(zhì)量。原料藥生產(chǎn)的精制、烘干、包裝工序和制劑生產(chǎn)的灌封、制粒、干燥、壓片等工序,其車間的新建、改造必須符合《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》的要求。

9.管道布置設(shè)計(jì)。管道設(shè)計(jì)內(nèi)容就是管道布置圖的內(nèi)容。管道布置設(shè)計(jì)主要包括管道設(shè)計(jì)計(jì)算和管道布置設(shè)計(jì)兩部分內(nèi)容。

10.三廢防治和環(huán)境保護(hù)。在制藥生產(chǎn)中產(chǎn)生的三廢(廢水、廢氣、廢渣)中,可能會(huì)有毒害物質(zhì),對(duì)人類生活危害極大。因此畢業(yè)設(shè)計(jì)中必須具體體現(xiàn)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的思想和環(huán)保意識(shí),把三廢防治和環(huán)保措施列為重要的設(shè)計(jì)內(nèi)容。根據(jù)防治結(jié)合,以防為主的原則,采取綜合利用原材料,變廢為寶和減少三廢排放量的有力措施。

(1)廢水處理方法。廢水種類復(fù)雜,處理方法有多種,一般分成四類,物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生化法,見(jiàn)下表,可根據(jù)廢水的特點(diǎn)加以選用。

(2)廢氣處理方法。廢氣處理分除塵法和氣體凈化法兩類。

(3)廢渣處理方法。制藥生產(chǎn)中產(chǎn)生的固體廢棄物,統(tǒng)稱為廢渣,包括工業(yè)原料渣、反應(yīng)物渣和未反應(yīng)完全的原料渣等。廢渣往往是可以利用、轉(zhuǎn)化為其他材料的有用資源。因此,廢渣處理首先應(yīng)研究其資源化的途徑,變廢為寶,然后才考慮填埋處理(見(jiàn)下表)。

11.技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。技術(shù)經(jīng)濟(jì)是指技術(shù)方面的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)問(wèn)題。正確可靠的藥物生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)體現(xiàn)為技術(shù)上的先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)上的合理性,對(duì)此進(jìn)行評(píng)價(jià),需要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和基建投資概算。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中,技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析部分一般包括兩個(gè)主要內(nèi)容,即勞動(dòng)人員的編制和產(chǎn)品生產(chǎn)成本的概算。

(1)勞動(dòng)人員的編制。勞動(dòng)定員數(shù)是工廠投產(chǎn)后全面達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)和正常管理水平的標(biāo)志。根據(jù)勞動(dòng)定員數(shù)和計(jì)劃產(chǎn)量(或產(chǎn)值、利潤(rùn))相比較可以算出勞動(dòng)生產(chǎn)率。①編制全廠人員的依據(jù):a.工廠和車間的生產(chǎn)計(jì)劃。b.勞動(dòng)定額、產(chǎn)量定額、設(shè)備看管定額和服務(wù)定額。c.工作制度(連續(xù)或間歇生產(chǎn)、每日班次數(shù)等)。d.出勤率(全年扣除法定節(jié)假日、病、事假等因數(shù)的有效工作日和工作時(shí)間數(shù))。②勞動(dòng)定員的類別和組成。行政管理人員和技術(shù)人員實(shí)行責(zé)任制,人工實(shí)行崗位制。勞動(dòng)人員確定后,列出車間(或工段)定員表和全廠定員表。

(2)產(chǎn)品生產(chǎn)成本概算。生產(chǎn)成本是反映工廠生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和管理的重要指標(biāo)之一,是制定產(chǎn)品價(jià)格的重要依據(jù)之一。

產(chǎn)品車成本的組成如下:

①原材料費(fèi)(原料+主要材料+輔助材料)。

原材料費(fèi)=消耗定額×該種材料價(jià)格

式中:材料價(jià)格系指材料的入庫(kù)價(jià)格

入庫(kù)價(jià)格=采購(gòu)價(jià)格+運(yùn)費(fèi)+途耗+庫(kù)耗

式中:途耗指原材料采購(gòu)后運(yùn)進(jìn)倉(cāng)庫(kù)前運(yùn)輸途中的損耗

庫(kù)耗指原材料入庫(kù)至出庫(kù)間的損耗。

②燃料費(fèi)(煤、重油等),計(jì)算方法與原材料費(fèi)相同。

③動(dòng)力消耗(水、電、風(fēng)等)。

動(dòng)力消耗費(fèi)=消耗定額×動(dòng)力單價(jià)

④生產(chǎn)工人工資及附加費(fèi)。

生產(chǎn)工人工資及附加費(fèi)=(某產(chǎn)品生產(chǎn)工人平均工資+附加費(fèi)/某產(chǎn)品年產(chǎn)量)×某產(chǎn)品生產(chǎn)工人人數(shù)

⑤車間經(jīng)費(fèi)。

車間經(jīng)費(fèi)(項(xiàng)目建設(shè)前期估算)=車間固定資產(chǎn)折舊費(fèi)+維修費(fèi)+車間管理費(fèi)

⑥企業(yè)管理費(fèi)。

企業(yè)管理費(fèi)=車間成本×企業(yè)管理費(fèi)百分率

式中:車間成本=原材料費(fèi)+燃料費(fèi)+動(dòng)力消耗費(fèi)+生產(chǎn)工人工資及附加費(fèi)+車間經(jīng)費(fèi)

⑦銷售費(fèi)用。銷售費(fèi)用=產(chǎn)品銷售額(或工廠成本)×銷售費(fèi)百分率 其中:工廠成本=生產(chǎn)成本+企業(yè)管理費(fèi)

以上①~⑦項(xiàng)費(fèi)用相加,構(gòu)成了產(chǎn)品生產(chǎn)成本(又稱銷售成本)。

⑧產(chǎn)品出廠價(jià)格。

產(chǎn)品出廠價(jià)格=生產(chǎn)成本+稅金+利潤(rùn)

參考文獻(xiàn):

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[2]國(guó)家教委高等教育司,等.高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)指導(dǎo)手冊(cè)《化工卷》[M].北京:高等教育出版社,2002.

[3]張珩,羅曉燕.制藥工程工藝設(shè)計(jì)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

篇4

一、工藝流程題的特點(diǎn)

工藝流程題,就是用框圖形式把化工生產(chǎn)過(guò)程中的重點(diǎn)生產(chǎn)流程顯現(xiàn)出來(lái),并用所給信息及相關(guān)化學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)問(wèn)題,組成與化工生產(chǎn)和社會(huì)生活緊密聯(lián)系的化工工藝題型,此類試題分為三個(gè)部分即已知、流程圖和問(wèn)題;已知多數(shù)是給出工藝生產(chǎn)的原料和最終要生產(chǎn)的產(chǎn)品,流程圖部分是用框圖表示出原料到產(chǎn)物的工藝流程,最后根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中所給信息及用到的化學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)成問(wèn)題。

此類試題的特點(diǎn)有:一是試題情境真實(shí),工藝流程來(lái)自工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際,讓學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際,用所學(xué)知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題。二是試題涉及的知識(shí)點(diǎn)多,信息量豐富,不但考查對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度,而且提高了學(xué)生解決問(wèn)題的能力。三是試題閱讀量大,信息較多,提高了學(xué)生閱讀能力和對(duì)信息的采集、歸納和應(yīng)用能力。

二、化學(xué)工藝流程的類型

化學(xué)工藝流程按自然資源的開(kāi)發(fā)與利用,可將工藝流程分為以空氣為資源的工藝流程題(如合成氨、制硝酸工業(yè)工藝流程題),以水為資源的工藝流程題(如海水制鹽,氯堿工業(yè),純堿工業(yè)、海水提溴等),以礦石為資源的工藝流程題(工業(yè)制硫酸,冶煉鋼鐵,電解冶煉制鋁和鎂等),以化石燃料為資源的工藝流程題(如有機(jī)合成等),如果按生產(chǎn)過(guò)程中的主要程序可分為除雜工藝流程題(如提煉高純硅),原料轉(zhuǎn)化工藝流程題,電解工藝流程題(如電解精煉銅),有機(jī)合成工藝流程題(如合成有機(jī)玻璃)和資源能源綜合利用工藝流程題等。

三、化學(xué)工藝流程題的解題方法

工藝流程題的常見(jiàn)考點(diǎn)有:(1)常見(jiàn)離子的檢驗(yàn)(Cl-、SO42-、CO32-、SO32-、Fe3+、Fe2+等);(2)提純除雜(過(guò)濾、分餾、萃取、酸化、沉淀、轉(zhuǎn)化、氧化等);(3)結(jié)晶過(guò)程:蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶過(guò)濾洗滌;(4)溶液PH的調(diào)節(jié)(除Fe3+等);(5)減少污染,綠色化學(xué)應(yīng)用;(6)純度、轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)量的定量計(jì)算等。要快速準(zhǔn)確地解決這類題,除了需要掌握中學(xué)化學(xué)基本知識(shí)和基本技能外,最重要的問(wèn)題是提高分析工藝流程題的能力,為了更好地解決此類問(wèn)題歸納方法如下:

1.工藝流程題的分析過(guò)程

工藝流程題是考查學(xué)生運(yùn)用已有知識(shí)和相關(guān)信息解決工業(yè)生產(chǎn)問(wèn)題的能力,應(yīng)按下面方法分析:(1)采集信息,得出生產(chǎn)目的;(2)分析圖框中的各個(gè)步驟①原料②反應(yīng)步驟③最終產(chǎn)物;(3)不要忽略問(wèn)題中的信息。

2.工藝流程題的解題方法

(1)確定生產(chǎn)目的、采集有用信息。信息包括已知信息、流程圖中滲透的信息、表格信息、問(wèn)題中的有失信息。通過(guò)這些信息,確定生產(chǎn)目的。首先比較分析工藝流程中的第一種原料與最后一種產(chǎn)品,從比較分析中找出原料和產(chǎn)品之間的聯(lián)系,得出工藝流程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和檢驗(yàn),除雜提純產(chǎn)品的工藝方法,結(jié)合有用的信息,把問(wèn)題逐個(gè)解答;若有多組原料,要合成一種或幾種中間產(chǎn)品,再與部分其他原料生產(chǎn)所需的主要產(chǎn)品,這樣的工藝流程題應(yīng)將工藝流程圖分成多條生產(chǎn)線,分散分析。

(2)分析框圖,了解各步作用。分析流程圖中的原料與產(chǎn)品,找出兩者的關(guān)系,結(jié)合問(wèn)題思考:原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的過(guò)程中都發(fā)生了什么反應(yīng)?每一步反應(yīng)除目標(biāo)產(chǎn)物外,還有哪些雜質(zhì)、哪些副產(chǎn)物?如何鑒別目標(biāo)產(chǎn)物?如何除去雜質(zhì)?有些化學(xué)工藝生產(chǎn)為了充分利用原料,還要考慮“綠色化學(xué)”理念。除考慮將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品外,同時(shí)還要考慮將副產(chǎn)品循環(huán)利用。遇到這類題型主要線索是原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品,同時(shí)也要考慮提高原料的利用優(yōu)選法和再循環(huán)問(wèn)題。

(3)審清題意,規(guī)范答題。落筆答題很關(guān)鍵,針對(duì)學(xué)生簡(jiǎn)述能力較差、化學(xué)用語(yǔ)表述不準(zhǔn)確,所以答題時(shí)要審清題意,文字表達(dá)要準(zhǔn)確、嚴(yán)密、科學(xué)。如不能把名稱寫(xiě)化學(xué)式、不能把離子方程式寫(xiě)成化學(xué)方程式、方程式要配平、看清是寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)操作名稱還是讓寫(xiě)具體操作步驟。

四、例題分析

例題1:(2011山東理綜)實(shí)驗(yàn)室以含有Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-等離子的鹵水為主要原料制備無(wú)水CaCl2和Br2,流程如下:

(1)操作Ⅰ使用的試劑是 ,所用主要儀器的名稱是 。

(2)加入溶液W的目的是 。用CaO調(diào)節(jié)溶液Y的pH,可以除去Mg2+。由表中數(shù)據(jù)可知,理論上可選擇的pH最大范圍是 。酸化溶液Z時(shí),使用的試劑為 。

開(kāi)始沉淀時(shí)的pH 沉淀完全時(shí)的pH

Mg2+ 9.6 11.0

Ca2+ 12.2 c(OH-)=1.8 mol?L-1

(3)實(shí)驗(yàn)室用貝殼與稀鹽酸反應(yīng)制備并收集CO2氣體,下列裝置中合理的是 。

(4)常溫下,H2SO3的電離常數(shù)Ka1=1.2×10-2,Ka2=6.3×10-8;H2CO3的電離常數(shù)Ka1=4.5×10-7,Ka2=4.7×10-11。某同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證H2SO3酸性強(qiáng)于H2CO3:將SO2和CO2氣體分別通入水中至飽和,立即用酸度計(jì)測(cè)兩溶液的pH,若前者的pH小于后者,則H2SO3酸性強(qiáng)于H2CO3。該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不正確,錯(cuò)誤在于 。

設(shè)計(jì)合理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證H2SO3酸性強(qiáng)于H2CO3(簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象和結(jié)論): 。

儀器自選。

供選擇的試劑:CO2、SO2、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO3、NaHSO3、蒸餾水、飽和石灰水、酸性KMnO4溶液、品紅溶液、pH試紙。

答案:(1)四氯化碳,分液漏斗。(2)除去溶液中的SO42- 11.0≤PH

三種參考方案如下:

方案一:將SO2氣體依次通過(guò)NaHCO3(或Na2CO3)溶液、酸性KMnO4溶液、品紅溶液、澄清石灰水。品紅溶液不褪色,且澄清石灰水變渾濁,證明H2SO3酸性強(qiáng)于H2CO3。

方案二:將CO2氣體依次通過(guò)NaHSO3(或Na2SO3)溶液、品紅溶液。品紅溶液不褪色,證明H2SO3酸性強(qiáng)于H2CO3。

方案三:配制相同物質(zhì)的量濃度的NaHCO3和NaHSO3溶液,用酸度計(jì)(或PH試紙)測(cè)兩溶液的PH。前者的PH小于后者,證明H2SO3酸性強(qiáng)于H2CO3。

解析:該題為離子的分離提純類試題。在解題過(guò)程側(cè)重聯(lián)系物質(zhì)分離提純的基本原理和實(shí)驗(yàn)方法。如開(kāi)始通入氯氣,為強(qiáng)氧化劑,后面上層液、下層液看出為分液操作。過(guò)濾操作,說(shuō)明加入物質(zhì),可以沉淀某種離子,故可以選用合適的試劑。

(1)操作I是萃取,且萃取劑的密度大于水的,所以可為CCl4。

(2)分析要除去的離子(SO42-和Mg2+)即可得到CaCl2。加入溶液W是為了除去SO42-,要保證除盡Mg2+,所以PH≥11.0,而又不能使Ca2+沉淀,所以PH應(yīng)小于12.2。

(3)收集CO2應(yīng)用向上排氣法,可知a錯(cuò)誤,c長(zhǎng)頸漏斗端應(yīng)插入液面以下,故b、d均可。

(4)抓住題設(shè)信息,因CO2與SO2氣體溶解度不同無(wú)法比較;酸性強(qiáng)弱還可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行考慮;①用強(qiáng)酸制弱酸原理,SO2與NaHCO3反應(yīng)制取CO2 ,然后用酸性高錳酸鉀溶液除去CO2中的SO2,用品紅溶液檢驗(yàn)SO2是否除盡,最后用澄清石灰水檢驗(yàn)是否有CO2生成;或?qū)O2通過(guò)飽和NaHSO3溶液中,用品紅溶液檢驗(yàn)有無(wú)SO2生成。若品紅不褪色,則證明H2CO3酸性小于H2SO3。②相應(yīng)鹽水解程度進(jìn)行比較,取相同濃度的NaHCO3和NaHSO3,然后測(cè)其PH即可。

例題2:硫酸鋅可作為食品鋅強(qiáng)化劑的原料。工業(yè)上常用菱鋅礦生產(chǎn)硫酸鋅,菱鋅礦的主要成分是ZnCO3,并含少量的Fe2O3 、FeCO3、MgO、CaO等,生產(chǎn)工藝流程示意圖如下:

(1)將菱鋅礦研磨成粉的目的是 。

(2)完成“氧化除鐵”步驟中反應(yīng)的離子方程式:

Fe(OH)2+ + =Fe(OH)3+Cl-

(3)針鐵礦(Coethite)是以德國(guó)詩(shī)人歌德(Coethe)名字命名的,組成元素是Fe、O和H,化學(xué)式量為89,化學(xué)式是 。

(4)根據(jù)下表數(shù)據(jù),調(diào)節(jié)“濾液 2”的pH時(shí),理論上可選用的最大區(qū)間為 。

Mg(OH)2 Zn(OH)2 MgCO3 CaCO3

開(kāi)始沉淀的pH 10.4 6.4 - -

沉淀完全的pH 12.4 8.0 - -

開(kāi)始溶解的pH - 10.5 - -

Ksp 5.6×10-12 - 6.8×10-6 2.8×10-9

(5)工業(yè)上從“濾液3”制取MgO過(guò)程中,合適的反應(yīng)物是 (選填序號(hào))。

a.大理石粉 b.石灰乳

c.純堿溶液 d.燒堿溶液

(6)“濾液4”之后的操作依次為 、 、過(guò)濾、洗滌、干燥。

(7)分析圖中數(shù)據(jù),菱鋅礦粉中ZnCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于 。

答案:(1)增大反應(yīng)物接觸面積或增大反應(yīng)速率或使反應(yīng)更充分。(2)2Fe(OH)2+1Cl-+1H2O===2Fe(OH)3+1Cl-。(3)FeO(OH)(或其他合理答案)。(4)8.0≤PH

解析:本題考查的是化學(xué)反應(yīng)原理(包括化學(xué)平衡原理、水解原理),物質(zhì)的制備、分離和提純等實(shí)驗(yàn)操作,以及綠色化學(xué)觀念和經(jīng)濟(jì)的視角分析實(shí)際生產(chǎn)中各種問(wèn)題的能力。解題的基本思路為:

(1)從反應(yīng)速率及反應(yīng)充分的角度分析。

(2)ClO-作氧化劑被還原生成Cl-,化合價(jià)降低2,F(xiàn)e(OH)2生成Fe(OH)3,化合價(jià)升高1,所以Fe(OH)2的計(jì)量數(shù)為2,最后用O、H配平并檢查。

(3)化學(xué)式量為89,只能含有一個(gè)Fe,余下33為H、O,所以有兩個(gè)O、一個(gè)H,化學(xué)為FeO(OH)。

(4)選擇的區(qū)間應(yīng)該為Zn(OH)2完全沉淀、Mg(OH)2還沒(méi)開(kāi)始沉淀。

(5)因?yàn)镸g(OH)2的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Ca(OH)2,且石灰乳價(jià)格便宜,所以石灰乳最好。

(6)制取帶結(jié)晶水的硫酸鋅,應(yīng)該用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌等過(guò)程。

篇5

關(guān)鍵詞:啤酒;糖漿;生產(chǎn);應(yīng)用

據(jù)資料統(tǒng)計(jì),2015年我國(guó)啤酒產(chǎn)量達(dá)487億L,同比增長(zhǎng)9%左右。我國(guó)繼續(xù)保持世界啤酒生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)第一地位[1]。啤酒生產(chǎn)所用原輔料直接影響啤酒質(zhì)量和成本,發(fā)達(dá)國(guó)家早在20世紀(jì)60年代就開(kāi)始大量使用各種專用糖漿代替玉米和大米作為輔料。目前國(guó)內(nèi)主要是以大米、玉米淀粉為輔料,采用添加啤酒糖漿后,既可降低成本、又不需對(duì)啤酒廠現(xiàn)行工藝和設(shè)備進(jìn)行改造,簡(jiǎn)單易行;還可根據(jù)實(shí)際需求對(duì)糖組分進(jìn)行變化,適合多品種多口味啤酒的開(kāi)發(fā);采用經(jīng)精制過(guò)的啤酒糖漿釀造出的啤酒,產(chǎn)品更清澈干凈、口感更清爽;可避免現(xiàn)行工藝中因?qū)⒌矸圻M(jìn)行高壓液化、糖化帶來(lái)的大量碳排放污染;生產(chǎn)工藝更綠色環(huán)保[2]。

1啤酒糖漿的生產(chǎn)工藝

啤酒專用糖漿是以玉米淀粉為原料,采用雙酶法液化、糖化、精制等工藝制得的麥芽糖漿。通過(guò)嚴(yán)格控制產(chǎn)品中葡萄糖、麥芽糖和麥芽三糖的含量,其糖譜組成與麥芽汁具有相似的可發(fā)酵性糖組分,適用于啤酒釀造并能滿足不同風(fēng)味的釀造要求[3]。1.1啤酒糖漿生產(chǎn)工藝流程淀粉配成淀粉乳調(diào)漿加酶液化加熱滅酶降溫糖化加熱滅酶過(guò)濾脫色離子交換精制濃縮包裝成品[4]1.

2生產(chǎn)工藝關(guān)鍵控制點(diǎn)簡(jiǎn)述

在生產(chǎn)過(guò)程中,為滿足麥糖含量要求,并控制葡萄糖、麥芽三糖含量,液化工藝DE值參數(shù)的控制是關(guān)鍵控制點(diǎn)。液化過(guò)程中,DE值低,液化液粘度高,造成后續(xù)過(guò)濾工藝?yán)щy;DE值過(guò)高則會(huì)造成葡萄糖含量高、麥芽糖含量低不符合啤酒糖漿質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。因此糖漿生產(chǎn)工廠根據(jù)原料、工藝設(shè)備等具體情況控制液化工藝DE值參數(shù)在10%~14%[5]。(1)淀粉:符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T8885—2008。(2)淀粉乳:淀粉加水調(diào)成淀粉乳濃度為35%或17~19°Bé.(3)調(diào)漿:調(diào)節(jié)pH6.0~6.2,液化酶主要是耐高溫α-淀粉酶(杰能科)添加量0.4‰~0.5‰。(4)液化:采用二次加酶,一次噴射;控制噴射前加酶1/3,噴射閃蒸后加酶2/3。噴射溫度105℃~110℃,連續(xù)液化時(shí)間90~120min。液化DE值控制在10%~14%。(5)加熱滅酶:調(diào)pH5.8,升溫至120℃~125℃,保持10min滅酶。為保證啤酒糖漿的糖組分要求,一定有滅酶工序。(6)降溫:溫度降至60℃有利于糖化。(7)糖化:糖化溫度57℃~60℃添加β淀粉酶(杰能科)0.2‰,普魯蘭酶(杰能科)0.2‰,糖化時(shí)間30~40h。(8)加熱滅酶:升溫80℃~85℃保持20min,以終止酶的反應(yīng)。(9)過(guò)濾:硅藻土涂層0.6kg/m2,流量2~4L/min•m2;如過(guò)濾困難,可以加糖用絮凝劑。此時(shí)溫度控制在60℃過(guò)濾。(10)脫色:分2次,活性碳2~4kg/t,溫度60℃,第一次過(guò)濾后糖化液中補(bǔ)加0.2%~0.3%活性炭,80℃~85℃,攪拌15min,板框加壓過(guò)濾脫色。(11)離子交換:主要是去除影響啤酒發(fā)酵與風(fēng)味的金屬離子與灰分等,采用陽(yáng)—陰—陽(yáng)—陰串聯(lián)離子交換柱,其流速為每小時(shí)為樹(shù)脂體積的3~4倍。(12)精制:通過(guò)精制設(shè)備,進(jìn)一步提升糖漿的純凈度,嚴(yán)格控制各項(xiàng)生產(chǎn)工藝參數(shù),避免二氨基苯乙酮、羥甲基糠醛等對(duì)糖漿氣味有影響的物質(zhì)產(chǎn)生。(13)濃縮:蒸發(fā)濃縮到固形物含量在60%或75%。(14)包裝:將濃縮后糖漿進(jìn)行罐裝后為成品[6]。2啤酒專用糖漿產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定啤酒專用糖漿與其它麥芽糖漿的糖譜組成有很大差異,在保證啤酒質(zhì)量前提下,針對(duì)啤酒生產(chǎn)工藝要求,制定采購(gòu)的糖漿質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)感觀指標(biāo)應(yīng)符合GB/T20883《高麥芽糖漿》、QB/T2687—2005《啤酒用糖漿》,其理化、衛(wèi)生指標(biāo)具體見(jiàn)表1、表。

3啤酒糖漿在啤酒生產(chǎn)中實(shí)際應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)

利用糖漿代替現(xiàn)在啤酒生產(chǎn)工業(yè)中大米、玉米淀粉輔料,國(guó)內(nèi)啤酒廠家從2015年開(kāi)始進(jìn)行工藝技術(shù)研究與生產(chǎn)踐。研究結(jié)果表明:使用糖漿作為生產(chǎn)輔料,及時(shí)優(yōu)化、調(diào)整發(fā)酵工藝參數(shù)情況下,啤酒的各項(xiàng)感觀指標(biāo)、質(zhì)量完全可以和大米、淀粉相媲美,能夠滿足市場(chǎng)客戶的需求,現(xiàn)在部分啤酒廠已開(kāi)始大量應(yīng)用啤酒糖漿。據(jù)張影[7]等生產(chǎn)研究報(bào)道:啤酒廠應(yīng)用啤酒糖漿可降低生產(chǎn)成本、節(jié)約能源消耗、提高生產(chǎn)效率等綜合效益非??捎^。843.1提高設(shè)備利用率、降低生產(chǎn)成本由于使用糖漿做啤酒輔料后,在現(xiàn)有的糖化設(shè)備的情況下,使用糖漿可以簡(jiǎn)化啤酒生產(chǎn)工藝,縮短生產(chǎn)周期,提高設(shè)備利用率,增加產(chǎn)量,降低生產(chǎn)成本。據(jù)啤酒生產(chǎn)企業(yè)研究文獻(xiàn)報(bào)道在設(shè)備一致的情況下,13.5°P的淀粉酒基改做15.5°P糖漿酒基,設(shè)備利用率可以提高12%,按2013年18.6萬(wàn)t產(chǎn)量計(jì)算,在設(shè)備不技改的情況下,2014年可以提高產(chǎn)能2.2萬(wàn)t。3.2節(jié)約能源和消耗使用糖漿作為啤酒生產(chǎn)輔料后,可以省去啤酒生產(chǎn)中的糊化、煮沸環(huán)節(jié),對(duì)降低蒸汽消耗是非常有利的。據(jù)啤酒工廠研究文獻(xiàn)報(bào)道2013年使用淀粉糖化蒸汽單耗0.171t/kL與2014年使用糖漿進(jìn)行糖化的蒸汽0.135t/kL單耗對(duì)比分析得出使用糖漿的蒸汽消耗平均降低0.036t/kL,降低約21.1%。按啤酒工廠成品酒年產(chǎn)量18.6萬(wàn)kL計(jì)算全年可節(jié)省蒸汽消耗6696t。3.3使用糖漿作為輔料后,可以不加或減少酶制劑的使用量,按啤酒工廠成品酒年產(chǎn)量18.6萬(wàn)千升計(jì)算,2014年全部使用糖漿作為輔料全年可以節(jié)省酶制劑用量為38萬(wàn)元。3.4提高了人員的生產(chǎn)效率使用糖漿代替淀粉作為啤酒生產(chǎn)輔料,節(jié)省了卸車、倉(cāng)庫(kù)貯存、保管、短途倒運(yùn)、投料等人力資源。員工在相同的時(shí)間里,生產(chǎn)出多一倍的產(chǎn)量,提高生產(chǎn)效率,增加了效益。3.5保證啤酒產(chǎn)品質(zhì)量、延長(zhǎng)保質(zhì)期由于啤酒專用糖漿在其生產(chǎn)工藝中有脫色與離交精制工藝,糖漿純凈度好,幾乎不含蛋白質(zhì)、脂肪、金屬離子等成分,可以增加啤酒的風(fēng)味穩(wěn)定性,延長(zhǎng)啤酒的保質(zhì)期;成品啤酒色澤淺、口味清爽,抗氧化性強(qiáng)。啤酒生產(chǎn)企業(yè)通過(guò)優(yōu)化糖化、發(fā)酵工藝,也對(duì)大米、小麥芽、玉米淀粉和糖漿進(jìn)行了生產(chǎn)技術(shù)對(duì)比研究,并得出結(jié)論:糖漿完全可以代替大米、玉米淀粉作為啤酒生產(chǎn)輔料,生產(chǎn)出的啤酒質(zhì)量與口味是合格的。全部使用糖漿產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益顯著,對(duì)啤酒企業(yè)來(lái)說(shuō)又找到了一條降低生產(chǎn)成本、提高盈利空間。上述啤酒糖漿的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)吸引了國(guó)內(nèi)啤酒企業(yè)的關(guān)注,雪花、百威英博、青島啤酒于已今年開(kāi)始大范圍的使用啤酒專用糖漿作為輔料。

4總結(jié)與展望

隨著國(guó)家節(jié)能減排政策的鐵腕推進(jìn),發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)和建設(shè)節(jié)約企業(yè)的任務(wù)艱巨,在目前通脹形勢(shì)的影響下,啤酒生產(chǎn)鏈條原料,輔料,能源、運(yùn)輸?shù)?個(gè)環(huán)節(jié)成本均不同程度的上漲,導(dǎo)致啤酒生產(chǎn)成本的一再攀升,嚴(yán)重壓縮了利潤(rùn)空間。因此各大啤酒生產(chǎn)廠家也在不斷追求技術(shù)創(chuàng)新,從原料,輔料,能源等環(huán)節(jié)進(jìn)行成本控,啤酒企業(yè)必須降低生產(chǎn)成本和銷售成本,加快企業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展,尋找到新的競(jìng)爭(zhēng)力。啤酒糖漿的降低生產(chǎn)成本應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)吸引了國(guó)內(nèi)啤酒企業(yè)的關(guān)注,我國(guó)啤酒工業(yè)近兩年已開(kāi)始大量應(yīng)用啤酒專用糖漿。但是,使用啤酒糖漿所得啤酒產(chǎn)品只能達(dá)到普通啤酒等級(jí),無(wú)法達(dá)到優(yōu)質(zhì)高端啤酒的質(zhì)量需求;糖漿的使用導(dǎo)致啤酒釀造過(guò)程α-氨基氮水平降低,可能影響發(fā)酵過(guò)程中的風(fēng)味物質(zhì)主要是雙乙酰的正常轉(zhuǎn)化;利用糖漿將麥汁濃度提高,則發(fā)酵中形成的酯類越多,超過(guò)味閾值會(huì)導(dǎo)致不愉快的異味,這些都是利用糖漿發(fā)酵啤酒應(yīng)關(guān)注的問(wèn)題[8]。因而開(kāi)發(fā)生產(chǎn)啤酒專用糖漿系列產(chǎn)品,生產(chǎn)推廣啤酒專用糖漿的應(yīng)用技術(shù),糖漿生產(chǎn)企業(yè)與啤酒企業(yè)協(xié)同解決應(yīng)用過(guò)程中所出現(xiàn)的各種問(wèn)題,進(jìn)一步提高糖漿質(zhì)量,降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本,是淀粉糖行業(yè)面臨的艱巨任務(wù),也將是帶動(dòng)淀粉糖行業(yè)的重要的新的增長(zhǎng)點(diǎn),促進(jìn)淀粉糖工業(yè)、啤酒行業(yè)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。

作者:趙雪松 吳延?xùn)| 吳杰 劉艷波 單位:玉米深加工國(guó)家工程研究中心

參考文獻(xiàn)

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篇6

關(guān)鍵詞:三氯氫硅 尾氣處理 變壓吸附

中圖分類號(hào):X51

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1007-3973(2012)008-118-02

泰山鹽化工公司10000t/a三氯氫硅裝置自2009年6月投產(chǎn)以來(lái),為達(dá)到環(huán)保、節(jié)能、低耗生產(chǎn)的目的,對(duì)三氯氫硅生產(chǎn)過(guò)程中尾氣的處理方法進(jìn)行了改進(jìn),隨著現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的增加和國(guó)內(nèi)三氯氫硅生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展,本公司采用了變壓吸附裝置處理反應(yīng)尾氣,取得了預(yù)期的效果和效益。

1 三氯氫硅生產(chǎn)工藝介紹

1.1 反應(yīng)原理

三氯氫硅又稱三氯硅烷、硅氯仿,分子式SiHCl3,可用于有機(jī)硅烷和烷基、芳基以及有機(jī)官能團(tuán)氯硅烷的合成,是有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑中最基本的單位,也是生產(chǎn)半導(dǎo)體硅、單晶硅的原料,它是易揮發(fā),易潮解的無(wú)色液體,在空氣中發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生白煙,遇水分解,產(chǎn)生氯化氫氣體;能溶入苯、醚等有機(jī)溶劑。它屬一級(jí)遇濕易燃物品,易燃易爆;它與氧化劑發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng),遇明火、高溫時(shí)發(fā)生燃燒或爆炸。

三氯氫硅最常用的生產(chǎn)方法是硅氫氯化法,本裝置選擇該法。

該方法是用冶金級(jí)硅粉作原料,與氯化氫氣體反應(yīng)。反應(yīng)在330-370℃和0.15-0.3MPa下進(jìn)行,主要化學(xué)反應(yīng)按下式進(jìn)行:

Si+3HCl=SiHCl3+H2

Si+4HCl=SiCl4+2H2

1.2 生產(chǎn)工藝介紹

該生產(chǎn)裝置主要由氯化氫干燥壓縮、三氯氫硅合成、濕法除塵、三氯氫硅冷凝和提純分離工序等組成。其生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述如下:

從本公司氯化氫合成工段用管道輸送來(lái)的氯化氫氣體,通過(guò)-35℃冷凍水脫水、氯化氫壓縮機(jī)加壓后進(jìn)入氯化氫緩沖罐,再分別經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)、止逆閥進(jìn)入三氯氫硅合成爐。外購(gòu)袋裝硅粉進(jìn)入硅粉池,用膠管借水環(huán)真空泵的抽力吸至硅粉干燥器,干燥后的硅粉經(jīng)計(jì)量罐計(jì)量后由給料閥加入三氯氫硅合成爐,與來(lái)自氯化氫緩沖罐氯化氫在合成爐反應(yīng)生成三氯氫硅和四氯化硅。

混合氣體經(jīng)沉降器、旋風(fēng)分離器、袋式過(guò)濾器、濕法除塵裝置、機(jī)前機(jī)后冷凝器冷凝,液體經(jīng)機(jī)前、機(jī)后產(chǎn)品計(jì)量罐計(jì)量后進(jìn)入中間產(chǎn)品儲(chǔ)罐,不凝氣體送尾氣變壓吸附回收系統(tǒng)回收微量的三氯氫硅和氯化氫,氫氣從尾氣淋洗塔頂放空。變壓吸附裝置吸附的三氯氫硅和氯化氫定期用干式真空泵抽真空解析、并用隔膜壓縮機(jī)加壓(0.2MPa)送至氯化氫緩沖罐與新鮮氯化氫混合后送至三氯氫硅合成爐參與反應(yīng)。

中間產(chǎn)品儲(chǔ)罐中的三氯氫硅、四氯化硅混合液,借隔膜壓縮機(jī)的壓力,經(jīng)金屬浮子流量計(jì)計(jì)量后,進(jìn)入三塔連續(xù)分餾,三氯氫硅成品純度可達(dá)99.8%以上,四氯化硅可達(dá)99.8%以上。

2 三氯氫硅生產(chǎn)尾氣的產(chǎn)生和組分

2.1 尾氣的產(chǎn)生

三氯氫硅生產(chǎn)的尾氣主要產(chǎn)生于硅粉與氯化氫在三氯氫硅合成爐中反應(yīng)生成的混合氣,其成分包括:三氯氫硅、四氯化硅、氫氣、未反應(yīng)的氯化氫、和系統(tǒng)中用于置換的氮?dú)?,合成氣?jīng)過(guò)本裝置內(nèi)冷凝器的冷凝,沸點(diǎn)較高的四氯化硅絕大部分被冷凝下來(lái),尾氣主要成分為三氯氫硅、氯化氫、氫氣和氮?dú)狻?/p>

2.2 尾氣的組分

三氯氫硅尾氣壓力為0.5MPa,流量為600 Nm3/h,溫度為-20℃~-10℃,組分如表1。

3 變壓吸附裝置工藝概述

三氯氫硅尾氣回收裝置流程框圖如圖1,點(diǎn)①、②、③之間的虛線框范圍為本裝置界區(qū)范圍,本裝置界區(qū)自原料氣進(jìn)裝置的第一個(gè)截止閥入口端起,至產(chǎn)品氣和出口為止,儀表設(shè)計(jì)交接點(diǎn)在裝置界區(qū)分界面上。

本裝置原料氣為三氯氫硅裝置尾氣,原料氣經(jīng)過(guò)本裝置后,在干法回收塔出口端輸出凈化氣,主要成分為H2和N2,凈化氣中的SiHCl3、HCl等雜質(zhì)將達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn),可直接輸送到界區(qū)外排放或回收利用,被回收的SiHCl3、HCl等氣體組分在床層中得到充分回收,稱為回收氣,主要包含SiHCl3、HCl及少量H2和N2,回收氣可返回到生產(chǎn)工序回收使用。通過(guò)本裝置處理,達(dá)到凈化三氯氫硅裝置尾氣并回收SiHCl3、HCl等有效氣體的目的。本裝置包括五臺(tái)干法回收塔、中間罐、換熱器、回收氣緩沖罐、動(dòng)力設(shè)備真空泵組和隔膜壓縮機(jī)等。

本裝置由回收塔及相應(yīng)的緩沖罐、換熱器等通過(guò)管道、程控閥、調(diào)節(jié)閥等連接起來(lái),裝置的壓力、溫度、流量均配置現(xiàn)場(chǎng)儀表,并通過(guò)遠(yuǎn)傳儀表送達(dá)控制室,由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)完成參數(shù)的檢測(cè)、記錄、報(bào)警、聯(lián)鎖等功能,所有主要控制都由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行,配備有充分的安全聯(lián)鎖保護(hù)裝置,可保證裝置的先進(jìn)性、安全性和穩(wěn)定性。

4 變壓吸附裝置的分離原理

本裝置尾氣中三氯氫硅、氯化氫與氫氣、氮?dú)夥蛛x的實(shí)現(xiàn)是靠回收塔內(nèi)填料對(duì)其不同的吸附性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。三氯氫硅、氯化氫為極性物質(zhì),氫氣、氮?dú)鉃榉菢O性物質(zhì),回收塔內(nèi)填料通過(guò)對(duì)極性物質(zhì)的選擇性吸收,達(dá)到分離的效果。

吸附劑對(duì)各氣體組分的吸附性能是通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定靜態(tài)下的等溫吸附線和動(dòng)態(tài)下的穿透曲線來(lái)評(píng)價(jià)的,吸附劑的良好吸附和解析性能是吸附過(guò)程的基本條件。分離組分復(fù)雜、類別較多的氣體混合物,常需要幾種吸附劑,吸附劑按照其分離性能依次填在同一吸附床內(nèi)。

回收三氯氫硅尾氣的專用吸附劑經(jīng)過(guò)反復(fù)篩選和優(yōu)化,最終確定采用四種吸附劑配合使用,四種專用吸附劑在吸附器中負(fù)荷填充,其對(duì)三氯氫硅和氯化氫等組分的吸附性互相補(bǔ)充,最終達(dá)到高效率的回收氯硅烷和氯化氫,同時(shí)保證凈化氣中氯硅烷和氯化氫的含量達(dá)到要求。

本裝置最終達(dá)到的凈化氣中組分含量為SiHCI3≤10mg/Nm3, HCl≤10mg/Nm3,氫氣99%(其它為氮?dú)?。

5 取得的效益

5.1 環(huán)保效益

該方法有效解決了傳統(tǒng)尾氣淋洗工藝中酸性廢水排放問(wèn)題,有效緩解了環(huán)保壓力,做到了清潔生產(chǎn)。

篇7

【關(guān)鍵詞】碳酸二甲酯;酯交換法;甲醇羰基氧化法;尿素醇解法;綠色試劑

Technology Introduction of Dimethyl Carbonate

Shen heping,Lu bei,Wang hao,Liu ruimin

Abstract: Some methods are used for the synthesis of Dimethyl Carbonate, such as phosgene alcoholysis, transesterification of propylenecarbonate or ethylenecarbonete, methanol oxy-carbonylation, urea transesterification and CO2 direct alcoholysis ect. And the economy of these methods are compared. The results showed that the process of urea transesterification is preferable because of least cost.

Key word: Dimethyl Carbonate;transesterification of propylenecarb-onate or ethylenecarbonete;methanol oxy-carbonylation;urea transes-terification;CO2 direct alcoholysis; green reagent

1、前言

碳酸二甲酯(dimethyl carbonate,簡(jiǎn)稱DMC)是近年來(lái)頗受重視的一種被廣泛應(yīng)用的基本有機(jī)合成原料,它被譽(yù)為有機(jī)合成的“新基石”[1]。1992年在歐洲D(zhuǎn)MC通過(guò)了非毒性化學(xué)品的注冊(cè)登記,被稱為“綠色化學(xué)品”[2]。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步,環(huán)境保護(hù)法規(guī)的進(jìn)一完善,人類環(huán)境保護(hù)意識(shí)不斷提高。如何減少或取代高污染、劇毒化學(xué)品的使用,實(shí)現(xiàn)化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)清潔化、綠色化,成為世界上許多化學(xué)家和化學(xué)工程師的奮斗目標(biāo)。因此,DMC的合成和應(yīng)用越來(lái)越受到人們的重視。

2、碳酸二甲酯特性

碳酸二甲酯(DMC)的分子式為C3H6O3,相對(duì)密度1.070,相對(duì)分子質(zhì)量為90.07,熔點(diǎn)4℃,沸點(diǎn)90.1℃,閃點(diǎn)17℃,著火點(diǎn)465℃,折射率1.3697。常溫下為無(wú)色透明液體,略帶香味,有一般醇、酯和酮類似的外觀,能以任何比例與醇、酯和酮等有機(jī)溶劑混合,無(wú)腐蝕性。DMC具有可燃性,爆炸極限為3.8%~21.3%。DMC略有刺激性氣味,毒性遠(yuǎn)小于光氣、硫酸二甲酯、氯甲烷,屬于無(wú)毒或者微毒化學(xué)品[3]。

DMC是一種優(yōu)良溶劑,與其他溶劑相比,DMC具有閃點(diǎn)高、蒸汽壓低、空氣爆炸下限高等特點(diǎn),在貯運(yùn)、使用中安全性高,因此DMC在清洗和特殊領(lǐng)域內(nèi)(特種油漆、醫(yī)藥品制造介質(zhì)以及高能電池電解液等等)用作溶劑和溶媒,可以取代氟里昂、三氯甲烷和其他代用品。

DMC分子中氧含量高達(dá)53.3%,比MTBE(18%)高許多,且和汽油的相溶性好,蒸汽壓低,有利于提高汽油辛烷值和減少汽車尾氣排放,作為新一代汽油添加劑具有良好的應(yīng)用前景[4-7],要達(dá)到相同的氧含量,DMC的體積添加量是MTBE的40%左右。DMC對(duì)不同汽油辛烷值的影響見(jiàn)表1[8]。

注:BON為調(diào)和辛烷值,計(jì)算公式為,其中A為調(diào)合組分的百分?jǐn)?shù);B為調(diào)合組分的辛烷值;C為調(diào)合后的辛烷值。

近年來(lái),我國(guó)大中型城市空氣質(zhì)量越來(lái)越差,機(jī)動(dòng)車排放尾氣日漸成為城市空氣的主要污染源。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放的顆粒物不僅對(duì)空氣造成污染,更對(duì)人體健康造成威脅。在機(jī)動(dòng)車排放中,占機(jī)動(dòng)車總量17%的柴油車是99%顆粒物(PM)的排放源。局部缺氧燃燒是形成柴油煙塵的主要原因。DMC能使柴油在氣缸中充分燃燒從而抑制了柴油煙塵的生成。下圖為分別以柴油和添加10%DMC柴油為原料,6kW柴油機(jī)在2300r/min條件下,對(duì)微粒濃度的影響。由圖可以看出,添加適量DMC對(duì)微粒濃度影響較大。若將DMC應(yīng)用于無(wú)煙柴油,那DMC在國(guó)內(nèi)的需求量將不可小覷。2012年僅中國(guó)石化集團(tuán)公司柴油產(chǎn)量就達(dá)到7739萬(wàn)噸,DMC按10%添加,則需DMC774萬(wàn)噸,而現(xiàn)在DMC產(chǎn)量還不足其10%。

碳酸二甲酯從其結(jié)構(gòu)式中可以看出含有羰基、甲基、甲氧基、羰甲基,使得碳酸二甲酯具有良好的反應(yīng)活性。DMC可合成聚碳酸酯、異氰酸酯、聚氨基甲酸酯等一系列化合物,以及食品添加劑、抗氧化劑、染料、農(nóng)藥、醫(yī)藥中間體等[9]。

3、碳酸二甲酯生產(chǎn)工藝

DMC生產(chǎn)技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)經(jīng)歷了三個(gè)階段。最初階段,Hoodrdock于1918年用甲酯,氯甲烷與甲醇反應(yīng)制得碳酸二甲酯,后來(lái)利用光氣、甲醇制取甲酸甲酯進(jìn)而制取DMC[9,10]。第二階段,Ugo R-omano等人對(duì)羰基化長(zhǎng)期研究的基礎(chǔ)上,于1979年成功研究出由一氧化碳、氧氣、甲醇液相羰基化DMC技術(shù)。第三階段為甲醇氧化羰基化法制DMC發(fā)展階段,針對(duì)液相羰基化法中存在著腐蝕性大、催化劑壽命短等問(wèn)題,90年代由日本宇部研發(fā)成功氣相氧化羰基化生產(chǎn)DMC技術(shù)[11,12]。到目前為止,DMC的生產(chǎn)方法已有許多種成熟工藝[13-16],主要有光氣法、甲醇氧化羰基化法、酯交換法、尿素醇解法、二氧化碳直接合成法。

3.1光氣法[17]

光氣法是DMC傳統(tǒng)的合成方法,以光氣和甲醇為原料,反應(yīng)分兩步進(jìn)行。化學(xué)反應(yīng)式如下:

COCL2+CH3OH=CLCOOH3+HCL (1)

CLCOOCH3+CH3OH=CH3COOCH3+HCL (2)

該工藝其收率按甲醇計(jì)為90%,按光氣計(jì)為99%,但工藝復(fù)雜、周期長(zhǎng)、原料劇毒、污染環(huán)境、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重,已逐漸被淘汰 。

3.2甲醇氧化羰基化法[18-23]

該法是最早出現(xiàn)的非光氣法,原料易得,毒性較小,工藝簡(jiǎn)單,發(fā)展較快。以甲醇、一氧化碳和氧為原料合成碳酸二甲酯,反應(yīng)方程式如下:

2CH3OH+2CO+O2=CH3COOCH3+H2O (1)

第一個(gè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的非光氣法為上世紀(jì)80年代意大利Enichem公司以CuCl為催化劑的甲醇氧化羰基化法,該工藝反應(yīng)溫度90~120℃,壓力為2~3MPa。該工藝的缺陷為高轉(zhuǎn)化率時(shí)催化劑的失活嚴(yán)重,因此其單程轉(zhuǎn)化率僅為20%。日本Ube對(duì)Enichem公司的甲醇氧化羰基化法進(jìn)行了改進(jìn),以NO為催化劑,這樣避免了催化劑的失活,使轉(zhuǎn)化率幾乎達(dá)到了100%。

甲醇氧化羰基化主要催化劑有鈀催化劑、銅催化劑和鈀銅催化劑。鈀催化劑體系是以氯化鈀為主催化劑添加不同助催化劑體系,缺點(diǎn)是催化劑價(jià)格昂貴,副產(chǎn)物草酸二甲酯于產(chǎn)品MDC分離技術(shù)復(fù)雜,研究表明加入有機(jī)堿可提高DMC的選擇性[24]。銅系催化劑是以二價(jià)銅或一價(jià)銅為主的催化劑體系。有研究表明[13]只使用CuCl2產(chǎn)品收率不高,采用CuCl2-MnCl2-LiCl催化劑體系收率可達(dá)89%;一價(jià)銅鹽催化劑體系,產(chǎn)品收率最高,產(chǎn)品選擇性接近100%。鈀銅雙組分催化劑為雙金屬氯化物負(fù)載在活性炭上,其較單一金屬氯化物催化劑明顯提高產(chǎn)品收率,加入KOAc可提高催化劑的活性和穩(wěn)定性[25]。

3.3酯交換法

由碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)與甲醇進(jìn)行酯交換反應(yīng)合成碳酸二甲酯,副產(chǎn)品乙二醇(EG)或丙三醇(PG)。碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯由環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷和CO2反應(yīng)制的。

國(guó)外多以碳酸乙烯酯和甲醇為原料,國(guó)內(nèi)多以碳酸丙稀酯和甲醇為原料。酯交換采用的催化劑一般為堿金屬的氫氧化物、醇鹽或碳酸鹽及離子交換樹(shù)脂等。我國(guó)大多數(shù)DMC生產(chǎn)裝置采用國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)的酯交換法工藝,但是,酯交換法工藝被認(rèn)為產(chǎn)率較低、生產(chǎn)成本較高,工藝流程較長(zhǎng),與氧化羰基化法相比,其投資高1/3,最終成本高1/4,只有當(dāng)DMC年產(chǎn)量高于55kt/a時(shí),其投資和成本才可以與其他方法競(jìng)爭(zhēng)。

3.4尿素醇解法

用甲醇和尿素醇解法合成碳酸二甲酯是20世紀(jì)90年代后期開(kāi)始研究開(kāi)發(fā)的工藝路線,是一種新興的工藝。若與尿素生產(chǎn)聯(lián)合進(jìn)行可降低成本,此工藝有望實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。其化學(xué)反應(yīng)式為:

CO(NH2)2+2CH3OH=CH3OCOOCH3+2NH3(1)

該反應(yīng)實(shí)際上分兩步進(jìn)行:第一步尿素醇解得到氨基甲酸甲酯;第二步氨基甲酸甲酯醇解得到DMC。其中第一步醇解容易,第二步醇解困難。因?yàn)闊崃W(xué)計(jì)算表明,該反應(yīng)自由能變化(G)為正值,常壓下使反應(yīng)朝著尿素醇解合成碳酸二甲酯的趨勢(shì)不大。這種提高碳酸二甲酯選擇性方法的關(guān)鍵就是如何防止氨基甲酸甲酯分解以及如何及時(shí)的將碳酸二甲酯移出反應(yīng)區(qū)。

據(jù)悉,由國(guó)家基金委、山西煤化所創(chuàng)新基金以及企業(yè)支持的“由尿素和甲醇直接合成碳酸二甲酯新過(guò)程”項(xiàng)目,工業(yè)化中試試驗(yàn)獲得成功,取得了突破性進(jìn)展,實(shí)現(xiàn)了催化劑1000h的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),尿素轉(zhuǎn)化率100%,碳酸二甲酯的單程收率在60%以上,達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。該報(bào)道稱:催化劑反應(yīng)活性高、壽命長(zhǎng)、選擇性好,制備技術(shù)科學(xué)合理,生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單;由尿素和甲醇直接合成碳酸二甲酯反應(yīng)分離一體化新過(guò)程,不僅使反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的選擇性進(jìn)一步提高,而且簡(jiǎn)化了工藝流程,提高了產(chǎn)品質(zhì)量;產(chǎn)品純化技術(shù)簡(jiǎn)單易行,碳酸二甲酯的純度可以達(dá)到99.5%以上,且不含鹵素等有害雜質(zhì)。尿素醇解法的最明顯的優(yōu)勢(shì)是反應(yīng)過(guò)程沒(méi)有水生成,省去后續(xù)的DMC-甲醇-水共沸體系的分離,是最經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方法。

3.5二氧化碳甲醇直接合成法

甲醇與二氧化碳直接合成DMC法是原子經(jīng)濟(jì)型反應(yīng),原料二氧化碳價(jià)廉易得,且無(wú)毒性,產(chǎn)物易分離,其化學(xué)反應(yīng)式為:

CO2+2CH3OH=CH3COOH3+H2O (1)

該工藝從化工經(jīng)濟(jì)和環(huán)保角度看,其突出的特點(diǎn)是直接有效利用CO2氣體。采用該工藝路線生產(chǎn)一噸DMC可消耗二氧化碳(99%)251Nm3,如果建立1萬(wàn)t/a碳酸二甲酯裝置則每年可以利用CO2約5000t,社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。由于CO2化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,需要活化,該合成反應(yīng)在熱力學(xué)上難以進(jìn)行,到目前為止,對(duì)該項(xiàng)目的研究各國(guó)均處于實(shí)驗(yàn)室階段,收率只有2~3%,工業(yè)化還需要一段很長(zhǎng)的距離。

4、工藝比較

通過(guò)以上技術(shù)路線的介紹,下面對(duì)部分工藝路線的投資成本進(jìn)行比較,在計(jì)算過(guò)程中甲醇以三年均價(jià)1500元/噸計(jì)算。詳細(xì)投資成本比較見(jiàn)表2:

從上述投資比較可以看出,在年產(chǎn)10000噸的DMC中,尿素醇解法生產(chǎn)成本較酯交換法,氣相、液相羰基化法低很多;尿素醇解法的界區(qū)內(nèi)、外投資及設(shè)備總投資是酯交換法的1/5左右。就其總投資和生產(chǎn)成本而言,尿素醇解法均具有顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),出于經(jīng)濟(jì)和原料的考慮,尿素醇解法將有望代替國(guó)內(nèi)酯交換法生產(chǎn)工藝。

5、結(jié)束語(yǔ)

碳酸二甲酯是一種滿足當(dāng)前清潔工藝要求,符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略趨勢(shì),并且兼具多種優(yōu)良性能的綠色化工產(chǎn)品。碳酸二甲酯在國(guó)內(nèi)的需求量還沒(méi)有完全打開(kāi),隨著汽車燃料環(huán)保要求的提高,日后用于調(diào)和生產(chǎn)無(wú)煙柴油及高辛烷值汽油的用途推廣后,其需求量將大大提高。尿素醇解法制備碳酸二甲酯工藝在以后幾年將得到廣泛應(yīng)用。

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篇8

關(guān)鍵詞:火災(zāi) 安全 石油 能源

由于石油化工產(chǎn)業(yè)的特殊性,防火安全問(wèn)題炙手可熱,且被社會(huì)各界人士所大力關(guān)注。也就是說(shuō),在石油儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中,石油輸送管道,由于需要加壓、加熱等一系列流程工序完成其整個(gè)輸運(yùn)過(guò)程,這一過(guò)程不出現(xiàn)意外防火安全事故則罷,一旦出現(xiàn)事故所帶來(lái)的人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失非常重大。因此,集合目前石油儲(chǔ)運(yùn)存在的防火安全問(wèn)題進(jìn)行研究,制定相關(guān)防火安全措施,對(duì)指導(dǎo)石油儲(chǔ)運(yùn)工作流程順利的進(jìn)行所具備的導(dǎo)向作用和現(xiàn)實(shí)意義很大。

一、石油儲(chǔ)運(yùn)火災(zāi)危害特性簡(jiǎn)述

1.設(shè)備故障潛在危害性因素分析

設(shè)施故障與日常維護(hù)、檢修,包括設(shè)備的使用功能、特性等全面了解有著重要聯(lián)系。油氣管道儲(chǔ)運(yùn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不科學(xué),輸運(yùn)生產(chǎn)工藝不當(dāng),管網(wǎng)布設(shè)不合理及管線腐蝕、操作壓力異常、以及高溫、高熱導(dǎo)致的容器管道破損等,都極易造成油氣泄漏,甚至引起爆炸等災(zāi)害性事故。如,采用塑料、橡膠質(zhì)地管線時(shí),會(huì)因?yàn)橥獠孔矒?、冷熱不均、管道自然老化等潛在性因素?dǎo)致管道內(nèi)的油氣發(fā)生側(cè)漏或外泄,進(jìn)而引起意外事故發(fā)生。在設(shè)備故障及日常維護(hù)中,如果未能注意到密封墊圈老化、或意外導(dǎo)致其破損,也會(huì)促成油氣泄漏。此外,一旦是易燃性、高度揮發(fā)性可燃?xì)怏w等出現(xiàn)外泄,遇到明火就會(huì)發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故;有毒性擴(kuò)散氣體泄漏,也會(huì)導(dǎo)致人員大量傷亡。

2.不防爆設(shè)備潛在危害性因素分析

石油產(chǎn)業(yè)工藝型生產(chǎn)設(shè)備及相關(guān)使用設(shè)備的線路如未能選用標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的防爆設(shè)備,或者未能正規(guī)處理好防爆,當(dāng)油氣泄漏出也必然存在著一定潛在性危害因素。如,油氣泄漏時(shí)受設(shè)備摩擦電火點(diǎn)燃產(chǎn)生火災(zāi)、爆炸事故。

3.防靜電措施不完善存在的潛在危害

油氣輸運(yùn)生產(chǎn)過(guò)程中,除了重要的潛在防火、意外事故預(yù)防措施處理得當(dāng)外,對(duì)于防靜電措施的完善也應(yīng)重點(diǎn)對(duì)待,切勿忽視。否則,油氣管道和設(shè)備的正常運(yùn)行,在一定條件下也會(huì)積聚靜電,當(dāng)靜電不能及時(shí)排除,差生大量電荷積累,也會(huì)促成高危性火災(zāi)、爆炸事故。

4.動(dòng)火條件下進(jìn)行作業(yè)存在的潛在危害

當(dāng)石油輸運(yùn)作業(yè)流程正常開(kāi)展過(guò)程中,設(shè)備的日常維護(hù)進(jìn)行的檢修作業(yè)實(shí)為常見(jiàn)。其中,檢修作業(yè)進(jìn)行時(shí)經(jīng)常需要進(jìn)行焊接、切割等維修工藝。在此過(guò)程中,電鉆、噴燈、打磨機(jī)等的使用,也極易產(chǎn)生摩擦電火。因此,動(dòng)火違章作業(yè)存在的潛在危害體現(xiàn)為:其一,違章組織,動(dòng)火審批不嚴(yán)格。即主要強(qiáng)調(diào)搶生產(chǎn)進(jìn)度,有不少領(lǐng)導(dǎo)安全觀念及意識(shí)淡薄,常忽視安全規(guī)范,在不具有動(dòng)條件下指揮人員進(jìn)行動(dòng)火作業(yè)。其二,盲目動(dòng)火。有不少人員不了解動(dòng)火管理相關(guān)約束規(guī)范,或自身安全意識(shí)較差,存有僥幸心理,并未辦理相關(guān)動(dòng)火作業(yè)工作程序,且有可能自身并不具備動(dòng)火作業(yè)資格,冒然進(jìn)行動(dòng)火作業(yè)引致火災(zāi)發(fā)生。其三,現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管執(zhí)行不力。滅火設(shè)施、器材缺失,或者使用年限久遠(yuǎn),再或者沒(méi)有現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管人員等的條件下進(jìn)行動(dòng)火作業(yè),導(dǎo)致明火產(chǎn)生,火勢(shì)未能及時(shí)制止,以致釀成火災(zāi)。

二、防治對(duì)策研究

1.極力做好設(shè)備維護(hù)

定期組織人員對(duì)設(shè)備、設(shè)施的運(yùn)行情況進(jìn)行盤(pán)查,發(fā)生問(wèn)題、故障時(shí)需要采取正確、合理措施進(jìn)行檢修;同時(shí),針對(duì)設(shè)備的使用特性、使用條件等進(jìn)行定期保養(yǎng);另外,設(shè)備故障發(fā)生前,檢修、維護(hù)人員應(yīng)具備風(fēng)險(xiǎn)控制觀念及意識(shí),明晰工藝流程的具體處理,將一旦火災(zāi)等危險(xiǎn)性事故發(fā)生時(shí),能夠及時(shí)補(bǔ)救或疏離現(xiàn)場(chǎng),將風(fēng)險(xiǎn)損益降至最低。

2.靜電處理得當(dāng)

運(yùn)行設(shè)施、設(shè)備的靜電接地對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)工作而言至關(guān)重要。如,設(shè)備靜電接地應(yīng)規(guī)范處理,接地處理要牢靠,螺紋連接部位處電阻值處理,管網(wǎng)線路設(shè)備接地符合作業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等。

3.重視防火設(shè)計(jì)與安全裝置

3.1防火設(shè)計(jì)

防火設(shè)計(jì)不能做好會(huì)引致后續(xù)石油儲(chǔ)運(yùn)發(fā)生油氣外泄,引起災(zāi)害事故發(fā)生。因此,防火設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。需要按照設(shè)備的型號(hào)、設(shè)備布置、設(shè)備安裝等因素去綜合、全面分析,以保證以上環(huán)節(jié)符合國(guó)家規(guī)范及技術(shù)操作標(biāo)準(zhǔn)要求。此外,結(jié)合生產(chǎn)工藝特性,可把握好管道的選材,盡量運(yùn)用防腐性能良好、耐高溫性能強(qiáng)的選材。同時(shí),對(duì)于生產(chǎn)裝置、設(shè)備等的布局安排,也要參考相關(guān)技術(shù)文件、行業(yè)規(guī)范等進(jìn)行合理布局,并周全考慮到防火分隔、自然通風(fēng)、防壓泄壓等,以此才能降低防火設(shè)計(jì)不當(dāng)帶來(lái)的火災(zāi)安全隱患。

3.2安全裝置

石油運(yùn)輸防火安全裝置的設(shè)立對(duì)指導(dǎo)防火安全預(yù)防工作而言所具備的指導(dǎo)意義很大。一般而言,全面的組或設(shè)備系統(tǒng)則包括全液封、阻火器、水封井、阻火閥等組成,其重要作用也是控制火焰引入設(shè)備避免事故發(fā)生。此外,對(duì)于防爆泄壓設(shè)備裝置,也要盡可能完善安全閥、防爆片、壓力容器等的裝置,盡可能將設(shè)備運(yùn)行壓力控制在平穩(wěn)狀態(tài),以避免高壓、泄壓引致的爆炸事故發(fā)生。除此之外,自動(dòng)探測(cè)器的裝置也非常必要。它的作用是檢測(cè)煙塵、氣體存在的空氣濃度、以及溫度是否超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)上限等,從而起到防火預(yù)控作用。

4.規(guī)范進(jìn)行動(dòng)火作業(yè)

4.1拆卸

拆卸主要強(qiáng)調(diào)的意義是:如果具備設(shè)備零部件拆卸條件,盡可能將需要?jiǎng)踊鹱鳂I(yè)的設(shè)備進(jìn)行規(guī)范拆卸,從而將其轉(zhuǎn)移到安全區(qū)域內(nèi)進(jìn)行作業(yè),待作業(yè)完工后再安裝原處。

4.2隔離

設(shè)備檢修需進(jìn)行動(dòng)火作業(yè)時(shí),要處理好管道及設(shè)備零部件的必要隔離。如,管道加堵盲板,或者將管道一節(jié)拆卸等,需預(yù)防好易燃介質(zhì)滲入到動(dòng)火作業(yè)區(qū)域。

4.3清理現(xiàn)場(chǎng)

動(dòng)火作業(yè)完工后,徐靜瑤及時(shí)、規(guī)范的清理現(xiàn)場(chǎng)。如,動(dòng)火作業(yè)后的周圍現(xiàn)場(chǎng),需要將易燃、易爆物品挪移到安全區(qū)域內(nèi),并清理好附近區(qū)域。

4.4清理置換

4.4.1清水置換。主要適用范疇是容易被水清洗、洗滌的介質(zhì)。

4.4.2蒸汽置換。主要強(qiáng)調(diào)的是未能通過(guò)清水置換的物料可使用此方法。如,遇冷即凝、油液狀介質(zhì)等。

4.4.3空氣置換。強(qiáng)調(diào)以空氣作為媒介置換設(shè)備內(nèi)可燃?xì)怏w介質(zhì)。

4.4.4惰性氣體置換。惰性氣體置換法主要強(qiáng)調(diào)的是利用氮?dú)膺M(jìn)行置換。

三、強(qiáng)化安全培訓(xùn)

人員安全意識(shí)、觀念的養(yǎng)成;崗位安全培訓(xùn)工作的強(qiáng)化;事故發(fā)生時(shí)的補(bǔ)救、疏離等的及時(shí)處理等。因此,防火安全不僅需要預(yù)防措施得當(dāng),同時(shí)也需要培訓(xùn)工作做到全面、到位,必要事故發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)處理,事故發(fā)生前通過(guò)培訓(xùn)工作的強(qiáng)化,可提前預(yù)警。

篇9

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí) 教學(xué)效果

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089(2016)10-0189-02

【Abstract】This paper briefly describes the necessity of introducing virtual simulation technology into the field practice, the characteristics of virtual simulation technology and the implementation method of the virtual simulation teaching; the effect of the introduction of virtual simulation technology on the field practice teaching was also summarized in this article.

【Key words】 Virtual simulation; Field practice; The teaching effect

化工虛擬仿真是通過(guò)數(shù)學(xué)模型的方法,將集散控制DCS操作與化工生產(chǎn)相結(jié)合,對(duì)過(guò)程參數(shù)進(jìn)行精確控制與調(diào)節(jié),建立一個(gè)與真實(shí)系統(tǒng)相似的操作控制系統(tǒng),模擬真實(shí)的生產(chǎn)裝置,再現(xiàn)真實(shí)的生產(chǎn)過(guò)程。目前,仿真軟件琳瑯滿目,挑選合適的虛擬仿真軟件與學(xué)生的認(rèn)知實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)相結(jié)合,既可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí),學(xué)習(xí)實(shí)踐知識(shí),理論與實(shí)踐相結(jié)合,增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),解決學(xué)生對(duì)實(shí)際應(yīng)用知識(shí)的欠缺問(wèn)題,又能在進(jìn)入工廠實(shí)習(xí)前使學(xué)生首先了解原料、中間產(chǎn)物、最終產(chǎn)品的生產(chǎn)原理、流程和重要工段的主要問(wèn)題,節(jié)省了學(xué)生需要在工廠實(shí)習(xí)的時(shí)間和學(xué)校在這方面所需花費(fèi)的資金。因此,引入虛擬仿真技術(shù)用于實(shí)踐教學(xué)是增強(qiáng)學(xué)生感性認(rèn)識(shí)、實(shí)際操作技能和提升實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)效果的重要手段。重點(diǎn)結(jié)合我院實(shí)際情況分析虛擬仿真技術(shù)在實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)中的具體應(yīng)用。

一、引入虛擬仿真技術(shù)的必要性

1.化工專業(yè)課程門(mén)類多,學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)重,很少有時(shí)間被安排到工廠中進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用知識(shí)的學(xué)習(xí),盡管在大四上學(xué)期通過(guò)認(rèn)知實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)被安排到化工廠中,但由于化工生產(chǎn)具有易燃易爆、高溫高壓、有毒有害等特點(diǎn),生產(chǎn)過(guò)程都是在相對(duì)封閉的環(huán)境中進(jìn)行,學(xué)生們不能動(dòng)手操作,只能是看看設(shè)備、摸摸流程,被動(dòng)地聽(tīng)講解員講解一遍,難以深入掌握實(shí)際的知識(shí),短暫的實(shí)習(xí)結(jié)束回到學(xué)校,幾乎沒(méi)有理解和記住任何東西,使該十分重要的環(huán)節(jié)成為了過(guò)場(chǎng),造成了理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作的脫節(jié)[1]。

2.作為工科,化工專業(yè)培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生除了應(yīng)該具有比較扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)外,還應(yīng)該具有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力,化工虛擬仿真軟件可以實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)設(shè)備的冷態(tài)開(kāi)車、正常運(yùn)行、故障處理和正常停車等操作,學(xué)生在進(jìn)入工廠前就能搶先了解化工產(chǎn)品的生產(chǎn)和設(shè)備操作過(guò)程,從而帶著問(wèn)題去有目的進(jìn)行認(rèn)知和生產(chǎn)實(shí)習(xí)。

因此,無(wú)論從理論與實(shí)踐相結(jié)合的角度,還是從培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力的角度,在化工認(rèn)知實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)引入化工虛擬仿真技術(shù)都是很有必要的。

二、化工虛擬仿真技術(shù)的特點(diǎn)

1.化工虛擬仿真技術(shù)首先可以實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)的結(jié)合,在理論知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中,由于無(wú)法看到實(shí)物,老師對(duì)設(shè)備和單元操作的講解比較抽象,學(xué)生也很難對(duì)設(shè)備產(chǎn)生實(shí)際的感官理念,無(wú)法真正理解基本的原理并與實(shí)際工 業(yè)生產(chǎn)中的裝置相聯(lián)系?;ぬ摂M仿真可以將各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行方式等直觀地顯示在計(jì)算機(jī)上,學(xué)生可以根據(jù)所學(xué)理論知識(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作。操作錯(cuò)誤,系統(tǒng)會(huì)做出提示并將錯(cuò)誤的原因一一列出,指導(dǎo)學(xué)生去進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試,直到得到正確的結(jié)果[2]。讓學(xué)生進(jìn)一步理解生產(chǎn)過(guò)程的基本原理,使理論知識(shí)與實(shí)踐緊密的聯(lián)系起來(lái)。

2.化工虛擬仿真技術(shù)具有直觀性和可調(diào)節(jié)性,它能夠模擬真實(shí)的生產(chǎn)設(shè)備,通過(guò)冷態(tài)開(kāi)車、正常運(yùn)行、停車以及出現(xiàn)事故時(shí)數(shù)據(jù)的波動(dòng),再現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際動(dòng)態(tài)特性,使學(xué)生直觀地看到生產(chǎn)過(guò)程中涉及的參數(shù)及其變化,形象生動(dòng)展現(xiàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)、基本原理和工藝流程等。仿真軟件還可以設(shè)定各種故障、極限運(yùn)行狀態(tài)等,鍛煉學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

3.化工虛擬仿真技術(shù)還具有安全、綠色、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn),通過(guò)仿真系統(tǒng)模擬實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程,因不會(huì)生產(chǎn)出實(shí)際的化工產(chǎn)品,故不會(huì)造成設(shè)備破壞和環(huán)境污染,也不會(huì)發(fā)生人身傷亡。另外,通過(guò)一次購(gòu)買(mǎi)軟件可以節(jié)省大量的空間和購(gòu)買(mǎi)設(shè)備、每次設(shè)備運(yùn)行、購(gòu)買(mǎi)原料的大量費(fèi)用。因此,采用虛擬仿真軟件是最安全、綠色、經(jīng)濟(jì)的實(shí)習(xí)方法。

4.虛擬仿真技術(shù)也具有不足之處,首先它缺乏真實(shí)性,畢竟只是輔助培訓(xùn),只是學(xué)生接觸實(shí)際過(guò)程的一種手段,其與現(xiàn)場(chǎng)操作靈活性、不可預(yù)見(jiàn)性還有相當(dāng)?shù)木嚯x[3]。這往往需要操作人員憑借豐富的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)迅速反應(yīng)并及時(shí)果斷處理。其次是實(shí)踐性差,即使開(kāi)始選擇的數(shù)據(jù)有很大的偏差,也可以通過(guò)后續(xù)的調(diào)整,彌補(bǔ)前一次的過(guò)失。而在實(shí)際生產(chǎn)中參數(shù)控制比較嚴(yán)格,如果在實(shí)際生產(chǎn)中控制參數(shù)隨意變化,后續(xù)生產(chǎn)將無(wú)法進(jìn)行下去。

三、虛擬仿真教學(xué)的實(shí)施

1.虛擬仿真設(shè)備的接入。我學(xué)院是化學(xué)化工學(xué)院,本科專業(yè)包括化學(xué)工程與工藝、應(yīng)用化學(xué)、材料科學(xué)與工程、環(huán)境與生物工程等??紤]到距離問(wèn)題,我院選擇實(shí)習(xí)單位為新疆心連心能源化工有限公司、新疆大全新能源有限公司、石河子污水處理廠等,針對(duì)這些單位的產(chǎn)品生產(chǎn)情況,我們從東方仿真軟件技術(shù)有限公司相應(yīng)購(gòu)買(mǎi)了尿素工藝仿真軟件(煤頭)、多晶硅生產(chǎn)工藝仿真實(shí)訓(xùn)軟件、城市污水處理工藝仿真軟件和企業(yè)運(yùn)營(yíng)教學(xué)模擬平臺(tái)等幾款軟件,同時(shí),學(xué)院配套有 70多臺(tái)電腦,每臺(tái)都配套了高性能的CPU、顯卡及顯示器。并且對(duì)既懂專業(yè)又懂計(jì)算機(jī)的專任教師進(jìn)行培訓(xùn)[4]。

2.生產(chǎn)過(guò)程仿真內(nèi)容的學(xué)習(xí)。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)前的兩周內(nèi),安排學(xué)生進(jìn)入化工仿真實(shí)訓(xùn)技術(shù)中心有目的地進(jìn)行仿真軟件和工藝過(guò)程的學(xué)習(xí),內(nèi)容包括化工生產(chǎn)設(shè)備的冷態(tài)開(kāi)車、正常運(yùn)行、故障處理和正常停車等操作生產(chǎn)過(guò)程中涉及的參數(shù)及其變化,讓學(xué)生熟悉設(shè)備結(jié)構(gòu)、基本原理和工藝流程等[5];最后,老師通過(guò)教師站管理系統(tǒng)自由組卷(思考題和工藝題),向?qū)W生編輯及下發(fā)考題,考察學(xué)生對(duì)工藝過(guò)程的掌握情況,合格后準(zhǔn)備開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)。

3.開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)。根據(jù)仿真工藝內(nèi)容的學(xué)習(xí)情況,分配學(xué)生到相應(yīng)的工廠進(jìn)行有目的的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)。目前,大多數(shù)化工廠不愿意接收實(shí)習(xí)學(xué)生,一方面是由于化工企業(yè)具有易燃易爆、有毒有害的特點(diǎn)。另一方面是由于工作人員比較緊張,還要抽身顧及實(shí)習(xí)學(xué)生的講解和安全[6];所以,得到來(lái)之不易的機(jī)會(huì),首先就必須要求學(xué)生做好計(jì)劃,實(shí)地驗(yàn)證自己學(xué)習(xí)到的知識(shí),帶著化工仿真中遇到的問(wèn)題去現(xiàn)場(chǎng)向師傅請(qǐng)教。其次對(duì)學(xué)生高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求。到化工企業(yè)實(shí)習(xí)最大的要求是強(qiáng)調(diào)安全性,必須要求學(xué)生嚴(yán)格遵守企業(yè)規(guī)定。

四、結(jié)語(yǔ)

一線生產(chǎn)過(guò)程中復(fù)雜化和連續(xù)性程度比較高,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)使學(xué)生親臨現(xiàn)場(chǎng)掌握全方面知識(shí),這是化工虛擬仿真所不可比擬的;化工虛擬仿真雖只是對(duì)生產(chǎn)操作的初步接觸,但其因具有很強(qiáng)的直觀性、安全、綠色和經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)而對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)效果起到極大的提升作用。虛擬仿真技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)相結(jié)合可以做到理論聯(lián)系應(yīng)用實(shí)踐,鍛煉學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,真正培養(yǎng)出優(yōu)質(zhì)的技能人才,為化工企業(yè)注入新鮮血液。

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關(guān)鍵詞: 檸檬酸廢水;上流式污泥流化床工藝;接觸氧化工藝;PH值;容積負(fù)荷

中圖分類號(hào):X70 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

一、UASB工藝處理檸檬酸廢水

厭氧生化處理工藝從最初的消化池、化糞池,到第二代的AF(厭氧濾池)反應(yīng)器和UASB(上流式厭氧污泥流化床)反應(yīng)器,發(fā)展至現(xiàn)在已經(jīng)在試驗(yàn)第三代EGSB(厭氧顆粒污泥膨脹床)反應(yīng)器等。目前在檸檬酸廢水處理中最常用的厭氧生化處理裝置為上流式厭氧污泥床反應(yīng)器。該裝置由一個(gè)反應(yīng)區(qū)的氣,液,固三相分離區(qū),擁有大量的沉降性能和生物活性的厭氧顆粒污泥,形成的污泥床反應(yīng)區(qū)下部,需要處理的污水污泥床底部入口和污泥接觸。有機(jī)化合物的微生物在廢水生產(chǎn)沼氣,水、氣、泥混合了三相分離器后進(jìn)入集氣室的氣體排出,水和污泥沉淀室,在重力作用下泥水分離。污泥返回到反應(yīng)區(qū),沉淀區(qū)上部的上清液排出。上流式厭氧污泥床反應(yīng)器有機(jī)負(fù)荷高,水力停留時(shí)間不長(zhǎng),沒(méi)有填料,無(wú)污泥回流裝置和混合裝置,降低了運(yùn)行成本。

二、接觸氧化處理檸檬酸廢水

好氧生物處理法分為活性污泥法和生物膜法兩類?;钚晕勰喾ㄊ且徊糠钟袡C(jī)物作為其自身代謝的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),另外一部分有機(jī)物降解是利用懸浮生長(zhǎng)的微生物絮體,兩部分結(jié)合除去有機(jī)物。生物膜法有生物轉(zhuǎn)盤(pán)、生物濾池、生物接觸氧化池及生物流化床等。氧化塘和土地處理法即自然生物處理?;钚晕勰喾ㄊ墙?jīng)過(guò)吸附、微生物代謝、凝聚和沉淀四個(gè)過(guò)程完成的。

三、生化法處理檸檬酸廢水工程實(shí)踐

該檸檬酸生產(chǎn)企業(yè)選用的方法是先糖化再發(fā)酵的工藝來(lái)生產(chǎn)檸檬酸。該工藝產(chǎn)生的檸檬酸廢水可分為高濃度生產(chǎn)廢水和低濃度生產(chǎn)廢水。提取車間的濃糖水和洗糖水產(chǎn)生高濃度生產(chǎn)廢水,其特點(diǎn)是濃度大、排放量多,可一起排放成綜合廢水,稱廢糖水。低濃度廢水包括再生沖洗水、炭柱廢堿水等等,特點(diǎn)是有機(jī)物含量低,水量少。經(jīng)試驗(yàn),檸檬酸廢水的BOD5/CODcr為0.6 mg/L左右,可生化性好且基本不含有抑制微生物生長(zhǎng)的物質(zhì),適合生化處理。

3.1工藝調(diào)試由兩個(gè)階段組成:接觸氧化和UASB厭氧處理。

有機(jī)廢水生物處理的主要方法就是接觸氧化池。廢水與污泥在池內(nèi)循環(huán)流動(dòng)需要在曝氣器的作用下進(jìn)行, 生化反應(yīng)完全 , 接觸效果好,而且全部是混合狀態(tài)。培菌和馴化放在一起進(jìn)行調(diào)試時(shí),調(diào)整活性污泥投入量為池容積的二十分之一, 廢水量為池容積三分之一, 溫度30℃,BOD5200mg/L,進(jìn)水pH值7.0??刂艬OD5:P:N=100:1:5,要加入適量尿素和葡萄糖, 還需要定期進(jìn)行pH 、溫度、溶解氧、生物鏡檢以及化學(xué)需氧量監(jiān)測(cè)。填料上吸附了污泥,說(shuō)明污泥沉降比在曝氣過(guò)程漸漸減少。隔一段時(shí)間就要加入合適量的尿素和葡萄糖, 并且繼續(xù)深度曝氣, 還要定時(shí)更換廢水。定期監(jiān)測(cè)化學(xué)需氧量,逐步增大流量是在去除率達(dá)到百分之八十以上時(shí)進(jìn)行一直到滿負(fù)荷運(yùn)行為止。發(fā)現(xiàn)原生動(dòng)物的數(shù)量逐漸增多,能夠看到豆形蟲(chóng)、鐘蟲(chóng)、纖毛蟲(chóng)等出現(xiàn)在鏡檢微生物的生長(zhǎng)情況中,說(shuō)明細(xì)菌馴化正常。

3.2工藝調(diào)試結(jié)果

經(jīng)過(guò)三個(gè)月的調(diào)試和運(yùn)行,該污水處理系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn),各構(gòu)筑物達(dá)到設(shè)計(jì)的既定參數(shù),UASB運(yùn)行的進(jìn)水化學(xué)需氧量負(fù)荷可以達(dá)到5.0kgCODcr/m3od,接觸氧化池總的停留時(shí)間為16h,出水水質(zhì)能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。除此以外,該系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中承受了進(jìn)水化學(xué)需氧量的變化和進(jìn)水pH的變化,都能夠正常應(yīng)對(duì)。另外,通過(guò)近100d的調(diào)試運(yùn)行,該系統(tǒng)還具有以下特點(diǎn):

(1)對(duì)pH值適應(yīng)性好。就算是在pH 值為6.8到7.2的生長(zhǎng)范圍,pH發(fā)生突變也會(huì)引起產(chǎn)甲烷菌活力的明顯下降,因?yàn)榻祬捬跷⑸锾貏e是產(chǎn)甲烷菌對(duì)pH值十分敏感。廢水進(jìn)水pH值在3.61到5.34之間,但是由于通過(guò)控制UASB 揮發(fā)酸的濃度,并且設(shè)計(jì)了調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)pH 值,兩者相結(jié)合就大大提高了工藝系統(tǒng)對(duì)pH值的適應(yīng)能力,進(jìn)水pH值在3~7范圍內(nèi)都能很好的適應(yīng)。

(2)抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。系統(tǒng)調(diào)試出現(xiàn)水力混雜攪動(dòng)作用和UASB 系統(tǒng)強(qiáng)烈的產(chǎn)氣, 由于厭氧系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),盡管進(jìn)水化學(xué)需氧量、BOD5 變化很大。也是可以保證出水水質(zhì)的穩(wěn)定性。

(3)對(duì)溫度適應(yīng)性好。該工藝在不同溫度范圍都取得了比較理想的處理效果。污水處理系統(tǒng)一直都正常運(yùn)轉(zhuǎn),廢水的溫度很不穩(wěn)定。但系統(tǒng)也能保持較高的處理效率,能保證出水的水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

結(jié)語(yǔ)

接觸氧化的處理工藝對(duì)檸檬酸廢水處理有較好的處理效果。通過(guò)在試驗(yàn)室進(jìn)行UASB反應(yīng)器和接觸氧化的三次試驗(yàn),得到如下結(jié)論:

用UASB反應(yīng)器處理檸檬酸廢水是可行的。從試驗(yàn)情況來(lái)看,在絮狀污泥運(yùn)行條件下,UASB反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),容積負(fù)荷可達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷5kg/(m3?d),而且可以達(dá)到5.85kg/(m3?d),去除率達(dá)到70~80%,出水CODcr

用接觸氧化工藝處理UASB處理后的CODcr500~2500左右的檸檬酸廢水是可行的。接觸氧化停留時(shí)間16h,進(jìn)水pH值3~9,出水CODcr

通過(guò)工業(yè)實(shí)踐,“UASB+接觸氧化”處理檸檬酸生產(chǎn)廢水是可行的。UASB反應(yīng)器設(shè)計(jì)參數(shù)取值4-6kg/(m3?d),接觸氧化有效停留時(shí)間16h,可以保證出水CODcr

參考文獻(xiàn)

[1]田志海.檸檬酸廢水處理[D]. 江西:太原理工大學(xué)[D],2008,6~30.

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