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乙二醇裝置酯化工藝其工作原理是利用原有的酯化塔來(lái)對(duì)廢水進(jìn)行一定程度的改造,但是在處理酯化系統(tǒng)的溶液中,其自身副產(chǎn)含3%-5%的稀硝酸,雖然能使需要進(jìn)行排放的廢液達(dá)到排放的標(biāo)準(zhǔn),但是其自身所含有的稀硝酸以及硝酸鹽會(huì)對(duì)排放管道以及相關(guān)設(shè)備造成一定的腐蝕,如何消除這種腐蝕情況,并且有效的減輕廢液中的硝酸鹽的含量、減少工藝使用過程中的處理成本,利用乙二醇裝置創(chuàng)造出更大的效益,并且有效的推動(dòng)乙二醇工藝更好的前進(jìn)和發(fā)展,是我們現(xiàn)階段需要做的。
1、技術(shù)方案的改進(jìn)
在本次方案的設(shè)計(jì)過程中,主要是通過對(duì)原有的技術(shù)進(jìn)行改造使其在使用的過程中可以更加方便。在原有的技術(shù)中,其所產(chǎn)生的稀硝酸以及硝酸鹽對(duì)于管道的腐蝕是原工藝中最令人頭疼的事情,為了有效的改變這一問題,在對(duì)工藝方案進(jìn)行改造的過程中,利用硝酸能夠參加還原反應(yīng)這一點(diǎn)來(lái)將工藝中所存的硝酸與與乙二醇工藝生產(chǎn)系統(tǒng)中所產(chǎn)生的甲醇、工藝合成氣中所產(chǎn)生的NO,在一定的溫度與一定的壓力下進(jìn)行催化反應(yīng),這樣可以使其生成新的反應(yīng)物亞硝酸甲酯(MN),所生成的亞硝酸甲酯(MN)其自身就是乙二醇工藝在進(jìn)行生產(chǎn)的過程中所需要使用的一個(gè)材料。這樣一來(lái)就能夠有效的解決這一問題,然這一工藝變得更加環(huán)保,符合當(dāng)下我國(guó)政府對(duì)于環(huán)境保護(hù)的要求,同時(shí)由于在反應(yīng)的過程中出現(xiàn)了原本反應(yīng)所需要的原材料,直接減少了反應(yīng)所需的材料成本,有效的降低了反應(yīng)所消耗的成本,無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看都是有利于現(xiàn)階段我國(guó)的發(fā)展的,在改進(jìn)過程中稀硝酸的催化反應(yīng)原理為:HNO3+2NO+3CH3OH=3CH3ONO+2H2O。
1.1 工藝流程
將廢水通過壓縮機(jī)進(jìn)行增壓,在將進(jìn)行增壓處理后成氣體狀態(tài)的廢水,送入酯化塔的下部是其與工藝系統(tǒng)中的沸器出口中的物料進(jìn)行均勻的混合,在確?;旌辖Y(jié)束后,處理中的與酯化塔中從上部下來(lái)液體的逆流而行,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣液接觸的反應(yīng)。在進(jìn)行反應(yīng)的過程中會(huì)出現(xiàn),硝酸在與一氧化氮和甲醇進(jìn)行反應(yīng)逐步生成亞硝酸甲酯。在反應(yīng)的過程中,生成的液相會(huì)通過酯化塔的釜液再一次輸送到泵中,將液體送去甲醇的回收系統(tǒng),而所生成的氣相則會(huì)與酯化塔中的主氣流一起進(jìn)行上升,其他將從酯化塔的塔頂出去。
1.2 在反應(yīng)過程中的相關(guān)參數(shù)
本次方案的主要改變就是將原有的對(duì)管道產(chǎn)生腐蝕的稀硝酸進(jìn)行還原反應(yīng),使其變成能夠應(yīng)用的亞硝酸甲酯和水。利用廢水中本身就存在的甲醇以及催化劑,在一定壓強(qiáng)下幫助其進(jìn)行有效的反應(yīng),在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中發(fā)現(xiàn),讓其進(jìn)行反應(yīng)的主要溫度和壓強(qiáng)以及其他相關(guān)參數(shù),將這些參數(shù)進(jìn)行整理和歸納,方便以后在使用這一工藝的過程中更好的生成亞硝酸甲酯和水。
其反應(yīng)所需要的溫度條件為:65℃~90℃;反應(yīng)所需要的壓力為:0.4MPa~0.45MPa;在反應(yīng)的過程中其液相的流量為:12t/h;氣相的流量為:6000m3/h。
1.3 對(duì)反應(yīng)器的改造
想要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在的工藝過程,那么對(duì)已有的工藝進(jìn)行一定的改造是必然的。為了達(dá)到HNO3+2NO+3CH3OH=3CH3ONO+2H2O這一化學(xué)方程式的反應(yīng)條件,我們需要對(duì)酯化塔的下塔筒體進(jìn)行一定的改造,填裝一定份額的催化劑。在進(jìn)行改造的時(shí)候需要在下塔的筒體內(nèi)部上下分別安裝催化劑的格柵,并且安裝放置液體的分布器,這樣可以直接將反應(yīng)所用的液體引入液體的分布器內(nèi),方便反應(yīng)的進(jìn)行。
1.4 硝酸的回收率以及回收的效果
在對(duì)乙二醇裝置酯化工藝原有方案進(jìn)行改造后,用這一工藝來(lái)進(jìn)行廢水的處理可以發(fā)現(xiàn)原先工藝廢水中所含有的稀硝酸在利用新的方法進(jìn)行反應(yīng)后,其自身的回收率超過了45%,而在進(jìn)行廢水的排放時(shí)可以檢測(cè)到,現(xiàn)如今從出口工藝液中進(jìn)行檢測(cè),其自身的硝酸含量基本控制在了2.5%以下,完全達(dá)到了國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn),并且對(duì)于環(huán)境保護(hù)以及提高我國(guó)的水質(zhì)狀態(tài)都有很大的益處。
2、改造后的效益分析
改造的目的是為了保護(hù)環(huán)境的同時(shí),提高這一工藝技術(shù)自身的效益,在應(yīng)用這一方案時(shí),可以得到怎么樣的效益是我們?cè)谶M(jìn)行工藝改造后最為關(guān)注的問題,以年產(chǎn)量為10萬(wàn)t規(guī)模的合成氣制乙二醇來(lái)作為實(shí)驗(yàn)分析的基礎(chǔ)。
2.1 節(jié)省的硝酸的費(fèi)用
根據(jù)事前的數(shù)據(jù)調(diào)查和分析可以知道,在12t/h的液相中,其自身所含有折為63%的硝酸,約為856kg/h。通過這一數(shù)據(jù)可以繼續(xù)推斷,應(yīng)用未改進(jìn)之前的工藝來(lái)進(jìn)行處理,其全年所損耗63%的硝酸實(shí)際約為6856t/年,其中一年按照8000h來(lái)進(jìn)行計(jì)算。而應(yīng)用改進(jìn)后的工藝方式來(lái)進(jìn)行計(jì)算,根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)可以知道其所回收的硝酸在進(jìn)行折百之后的數(shù)量為262.23kg/h,可以發(fā)現(xiàn)在應(yīng)用這一方案后,年回收的63%硝酸其實(shí)際重量約為3328.8t/年。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研可以知道,在當(dāng)前的市場(chǎng)每噸含量為63%的硝酸,其在市場(chǎng)上的采購(gòu)價(jià)格多為1200元/t,這樣一來(lái)通過計(jì)算可以知道,應(yīng)用新的方案其在資金上每年可以節(jié)約約為399.49萬(wàn)元/年。所節(jié)省下來(lái)的資金可以投入到下一次的使用中,或是應(yīng)用這些資金進(jìn)行更好的方案的研究,幫助我國(guó)在污廢水的處理上有著更大的進(jìn)步。
2.2 節(jié)省液堿的費(fèi)用
通過計(jì)算和分析可以知道,3328.8t/年的含量為63%的硝酸,按照反應(yīng)的理論來(lái)進(jìn)行計(jì)算和分析,可以清楚的知道,相對(duì)于未改進(jìn)的工藝體制,其自身減少了47%的液堿的添加量。
那么對(duì)其進(jìn)行計(jì)算可以知道:3328.8×0.63×40÷63÷0.47=2833.02t/年,但是在進(jìn)行實(shí)際的反應(yīng)中通常會(huì)出現(xiàn)增大15%的情況,那么按照這一情況來(lái)對(duì)當(dāng)前問題進(jìn)行考慮則為:2833.02×1.15=3257.97t/年。
根據(jù)對(duì)市場(chǎng)的調(diào)查可以知道,目前每噸含量為48%的堿液其采購(gòu)價(jià)格約為900元/t,合計(jì)節(jié)約292.13萬(wàn)元/年。
2.3 減少了N2O4的消耗
通過化學(xué)反應(yīng)方程式可以知道:3N2O4+2H2O=4HNO3+2NO。根據(jù)計(jì)算可以知道,每年回收的含量為63%硝酸約3328.8t/年,那么將數(shù)字套入化學(xué)方程式可以知道,每年可以減少N2O4的消耗約為2287.08t/年。
2.4 電量和蒸汽的消耗
在使用新的方案時(shí)會(huì)增加一定量的蒸汽和電的消耗,通過數(shù)據(jù)可以知道使用新的工藝每年會(huì)增加消耗0.3MPa(g)低壓蒸汽約為12000t/年,通過計(jì)算可知12000t/年×94元/t=112.8萬(wàn)元/年。每年會(huì)增加電的消耗量為6.3萬(wàn)kWh,通過計(jì)算折合人民幣約為3.2萬(wàn)元/年。
2.5 整體的經(jīng)濟(jì)效益
通過以上的分析和計(jì)算可一直知道,在對(duì)工藝設(shè)備改造完成之后,每年所節(jié)約的費(fèi)用為691.62萬(wàn)元/年,每年所消耗的費(fèi)用116萬(wàn)元,共節(jié)約575.62萬(wàn)元/年。
3、結(jié)語(yǔ)
根據(jù)本文所述可以知道,在進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)的時(shí)候,我們所做的不是要推翻原有的方案,而是需要將其進(jìn)行保留,然后對(duì)其進(jìn)行更好的改造。本文所述方案指的就是利用原有的酯化塔來(lái)對(duì)方案進(jìn)行一些改造,改造的目的是,將利用乙二醇酯化工藝所處理后的廢水中所含有的稀硝酸進(jìn)行還原,這樣做可以提高乙二醇酯化工藝的環(huán)保節(jié)能技術(shù),同時(shí)由于不會(huì)再出現(xiàn)腐蝕管道的情況,對(duì)于自身的效益來(lái)講也有了大幅度的提高,并且其自身也節(jié)省了對(duì)于乙二醇工藝在進(jìn)行生產(chǎn)的過程中對(duì)原材料的消耗,以及有效的減少了N2O4的消耗、液堿的消耗,消除了原工藝中稀硝酸以及硝酸鹽這兩種化學(xué)藥劑對(duì)于管道設(shè)備的腐蝕,整個(gè)工藝流程無(wú)三無(wú)廢品產(chǎn)出。