氯苯废水中苯和氯苯的回收——《化工过程模拟与优化》课程概念设计

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1、氯苯废水中苯和氯苯的回收——《化工过程模拟与优化》课程概念设计学生杨建安李嘉年级化工与能源学院2004硕指导教师钱宇教授陆恩锡教授时间2005年3月17日0.课题设计背景南京化工厂年产4万吨/年氯苯，排放1.25万吨/年的废水中含有高浓度的苯及氯苯，若直接排入污水场处理，对污水处理场的微生物有严重的毒害作用，极大的影响污染物降解率，同时造成资源浪费，因此治理氯化苯废水，回收废水中苯及氯化苯不仅能带来一定的经济效益，而且具有巨大的环境效益和社会效益。通过比较氯化苯废水的几种处理方法，从而提出采用气提法来回收氯化苯废水中的苯及氯化苯，使处理后废水达到

2、国家一级排放标准，从而实现了污染物的资源化及氯化苯的清洁生产。本文通过概念设计，确定了用气提法来回收氯化苯废水中的苯及氯化苯，并对其进行经济效益评价。本文按照以下基本步骤进行设计：1.氯化苯生产废水处理方法选择；2.汽提法回收废水中苯及氯苯的工艺；3.设计方案模拟计算；4.效益分析；输入信息苯和氯化苯是两种重要的基本化工原料：氯化苯可用于合成苯酚、二硝基氯苯、三硝基氯苯、染料农药原料以及医药、炸药、橡胶助剂，苯是生产炸药、塑料、农药等的重要原料。氯化苯生产废水中由于含有一定浓度的苯和氯化苯，若直接排放，会对污水处理场的微生物有极其严重的毒害作用，

3、从而加大后续处理的难度并影响污废水的处理效果，因此对氯化苯生产废水中的苯及氯化苯进行回收具有重大的现实意义与理论意义。氯化苯生产工艺中酸苯分离、真空泵、废水罐排放废水中含有一定浓度的苯及氯化苯，在车间正常生产时，对所排废水进行24h监测，其水质水量见表一所示。2处理方法选择2．1苯和氯化苯的主要物理性质苯的主要物理性质：常温下为无色透明液体,沸点80.1℃,在水中溶解度为1.865ｇ/L(25℃),与水的共沸点为69.25℃(101.3kＰa),共沸组成是苯91.16%,水8.84%。氯化苯的主要物理性质：常温下为无色透明液体，沸点132℃，在水

4、中溶解度为0.049ｇ/(100ｇ水)(30℃)，与水的共沸点为90.2℃(共沸组成：氯化苯71.6％，水28.4%)。2．2氯化苯生产废水处理方法选择根据苯及氯化苯的物理性质，可采用物理方法处理，包括吸附法、精馏法和汽提法。采用吸附法分离，由于污水流量较大，采用升流式移动床串联，达到95％的去除率所需吸附床尺寸为φ2.44m×10.7m（2个），而且吸附剂与解吸剂的用量高达20t，同时需频繁进行吸附剂再生切换，流程复杂。采用精馏法处理，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。采用汽提

5、方法处理，设备容积小，流程较简单，操作容易，回收率较高。由此通过这种简单比较可初步确定选择汽提法回收废水中的苯、氯化苯及二氯苯。3气提回收采用气提回收，蒸汽气提含氯苯废水，脱除水中氯苯实际上是一个脱吸过程。脱吸常用方法是使溶液升温以减少溶质在水中的溶解度，所以一般先用换热器使送去脱吸的富液（含氯苯多的）与已脱吸的贫液（含氯苯少的）进行换热。换热而升温的富液进入脱吸塔，塔底直接通入蒸汽，将富液中的氯苯逐出，并带入塔顶，一道进入冷凝器，冷凝后的水和氯苯在容器中分层后分别引出，回收得到的氯苯进一步脱水可从新使用。由塔顶流至塔底的废水中的氯苯已脱得很低（

6、贫液），从塔低流出与进塔富液换热后排放。4采用水蒸气作气提气的原因氯苯脱吸回收或称解吸回收,是吸收的逆过程,即传质方向与吸收方向相反-溶质由液相向气相传递,其目的是为了分离废水中夹带的氯苯,苯消除废水排放对环境造成的污染,同时使氯苯,苯能够得到回收.为了使传质方向由吸收逆转为脱吸,需要吸收推动力,例如P-P*,由正什变为负值.其途径不外乎:减小所流中溶质分压P,或增大溶液的平衡分压P*,或兼而有之,在生产中常见的方法有以下几种.通入惰性气体.例如在脱吸塔底部通入压缩空气,与溶液接触,空气中不含有氯苯,故可以使P

7、缺点是惰性气体中夹带的氯苯不能通过冷凝方法进行回收.通入水蒸气,即作惰性气体,双作为加热介质.这是在脱吸塔顶部设有冷凝器,将水蒸气冷凝;同时由于氯苯,苯也可冷凝蒸气,而且冷凝液与水不互溶,就可以比较溶易地得到苯,氯苯.本法的缺点是能耗高.降压闪蒸.通过降低溶液上方的气压,使溶于水中的苯,氯苯迅速地自动释放出来,这种现象称为闪蒸.闪蒸不需要另外消耗能量,释放出来的溶质气体也可以达到很高的纯度,对苯,氯苯来说,脱出的蒸气可凝,因此如采用闪蒸脱除废水中苯,氯苯可以很容不得易地回收到水中的氯苯.工艺上需要造真空设备和脱吸塔.这里弄考虑逐步形用通入水蒸气进

8、行汽提,出于在气相氯苯与水蒸气形成共沸相,理论上共沸物的组成为:氯苯71.6%,水为28.4%,苯与水蒸气组成的共沸物的组成中,苯为91