导语:如何才能写好一篇氟化工工艺流程,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
纵观福建省(理综2009、2010、2011、2012、2013这几年的第24题)和其它几个省份近几年的高考题都有化学工艺流程图题。这类题目是近几年高考化学部分新出的一种比较流行的题型,与早些年的高考题比较这种题目取代了以前的无机框图题。这类题对学生来说综合度高,涉及的知识面广,陌生度高,阅读量大,信息多,对学生的思维能力要求高,因此造成部分学生很怕该类题目。下面结合一些题例,谈谈对此类题目的求解及复习的一些看法。
1化学工艺流程图题的结构特点
化学工艺流程图题的结构一般分材料信息、框图和问题三部分。材料信息部分描述化工生产或化学实验的目的,简单介绍化工生产或化学实验所需的材料;框图部分则用流程图形式把化学实验中物质的制备和分离提纯的流程表示出来,或将原料到产品的主要生产流程表示出来;问题部分主要以生产流程或化学实验中所涉及的化学知识设置出一系列问题。
2化学工艺流程图题的类型及常考考点
2.1化学工艺流程图题的类型。
2.1.1一种为以“从混合物中分离、提纯某一物质”为目的的题目类型。这一类型的题目通常要求学生要能从题目中找出要得到的主要物质是什么,混有的杂质有哪些,分析当加入某一试剂后,能与什么物质发生反应,生成了什么产物,要用什么样的方法才能将杂质除去。
2.1.2一种为以“利用某些物质制备另一物质”为目的题目类型。这一类型的题目通常要求学生要明确题目的目的是制什么物质,要能从题干或问题中获取有用信息,了解产品的性质。
2.2化学工艺流程图题的常考考点。
2.2.1考查对原料(样品)的处理:如对原料(样品)研磨(或粉碎)、煅烧(或焙烧)过程的信息利用(加氧化剂、还原剂、改变结构等),溶解原料(或)样品所需试剂的选择及含义(酸浸、碱浸或水溶)、浸出率问题等;
2.2.5产品处理的考查:如结晶分离方法的选择与操作(蒸发结晶、冷却结晶、趁热过滤等);物质的循环利用的利与弊;副产品与循环利用的物质及它们的区别;定量计算及误差分析;
2.2.7考查与生产实际相结合的问题:如生产设备的简易、生产工艺简便可行、生产成本的控制等问题。
3化学工艺流程图题的解题方法思路
通过对化学工艺流程图题的特点结构、形式、类型及常考考点的分析,对化学工艺流种图题的解题有以下的方法思路。
3.1对题目(包括材料信息、框图、问题)进行全面的整体的阅读。我要求学生在阅读中首先要明确题目的目的,如是为了“从混合物中分离、提纯某一物质”还是为了“利用某些物质制备另一物质”。其次,在明确目的前提下,从材料信息或问题中获取有用的信息、关键的字眼,了解产品的性质,帮助解题。如果产品具有某些特性,则意味着要采取必要的措施来避免在生产过程中产生其他杂质。具体来说有可能会出现以下几种情况:
3.1.1如果生产过程中的物质能与空气中的成分发生作用的话,则要考虑在制备过程中将影响的物质如CO2、H2O等水除去,还要注意防止它们进入装置中。
3.1.2如果产物是一种会水解的盐,则要考虑水解的因素。如制备FeCl3、AlCl3等物质,蒸干其溶液得到Fe(OH)3、Al(OH)3,而如果再进一步灼烧的话得到它们的氧化物。再如类似于带结晶水氯化镁这样的物质,在脱结晶水的过程中就要让它在氯化氢气体的氛围中进行加热脱水。
3.1.3如果在生产的过程中出现一些像NaHCO3、H2O2、KMnO4、Ca(HCO3)2等这些受热易分解的物质或者产物,则要注意对温度的控制。
3.1.4如果产物的性质具有较强氧化性或还原性,则要考虑与其发生氧化还原反应的物质的影响,如有Fe2+、SO32-等较强还原性离子产生或存在时,要考虑具较强氧化性物质的影响。
3.1.5如果有给出物质的溶解度,应注意选择合适的结晶分离方法。如NH4NO3、KNO3等溶解度受温度的影响比较大的物质,在蒸发过程中比较难析出来,要用冷却法使它结晶。而有的物质溶解度受温度的影响比较小,如NaCl、KCl等,还有少数物质的溶解度随温度的升高反而减小,如Ca(OH)2要使它们结晶析出时,则要用蒸发浓缩的方法。再如有些多种物质在一起时就要采用升温冷却结晶法,有的却用蒸发浓缩结晶法,有的还要注意进行趁热过滤。
3.2读懂流程框图,明确框图中一些图形步骤的含义。在化工流程图中,箭头指向的是投料(即反应物)、出去的是生成物(包括主产物和副产物)、箭头方向有时还意味着物质的循环利用。在读流程图时除了从形式上去认识流程外,我让学生从这几个方面去了解流程:①参加反应的物质有哪些②这些物质都发生了怎样的变化(反应)③该变化产生了什么样的后果,该变化起到了什么作用。要充分认识到一点:流程中的一切反应或操作都是为获得产品而服务的。
3.4注意实际工业生产要求及环境保护。一个工业流程必须符合绿色化学理念,其中包括环境污染问题、原子的经济性、节约能源(包括使用催化剂)、原料应该是可以再生的(或者可以循环使用)、工艺的安全性等内容。我在让学生答题的时候,就从这几个方面进行相应的分析。
3.5注意回答问题时的文字叙述。答题中规范科学的叙述也是学生必需掌握的一项基本功,也是考试中的一项要求。对于化学工艺流程图题,我让学生小结整理了以下几种常见重要的文字叙述。
3.5.1从溶液中获得晶体的叙述:蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-洗涤。
3.5.2沉淀洗涤的叙述:往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后,重复操作2-3次。
3.5.3在回答除杂步骤的问题时,应该注明“是为了除去(具体)杂质”,而不应只写“除杂”这样简单的回答等。
4化学工艺流程图题的复习思路
从化学工艺流程图题的分析中可以看出,虽然给的问题陌生感较大、变化多端,但它的落脚点还是化学学科基础知识、基本技能的综合运用,因此在复习时还是应回归对化学学科基础知识、基本技能的掌握。为此,我在具体的复习中对一些方面进行了归纳总结。
4.1复习时注意使元素化合物知识形成网络,同时归纳总结一些物质的特性。如归纳出重要的几种连续反应、几种重要的三角转化关系、常见离子的检验等。
4.2注意化学反应原理的理解掌握,这些知识经常出现在化学工艺流程图题中而且起着非常重要的作用。如电化学,氧化还原反应(氧化性还原性、配平、电子转移的计算)、溶度积、水解平衡、化学反应速率、化学平衡等化学理论基础知识及其综合应用。
4.3注意几种实验操作的理解掌握。如化学工艺流程图题经常出现的结晶问题、洗涤问题、除杂问题、沉淀是否完全问题等。
4.5加强文字表述的训练,等等。
总之,只要平时复习时教会学生善于归纳、总结,认真审题,善于从题目或问题中获取信息来帮助自己解题,同时注意在平时的学习中要熟记以上的一些知识,同时文字表达时做到规范,我相信可以突破这个难关。
参考文献
[1]2009-2013年普通高等学校招生全国统一考试(理科综合)(福建卷).
关键词:Aspen;化工热力学教学;p-V-T关系;状态方程
一、引言
化工热力学是化学工程的基础学科,是化学工程与工艺专业的必修课程,在化学工程的教学过程中占有极其重要的地位。
学习化工热力学课程的目的是为了解决实际问题,物性数据的计算是本课程的重要内容,因为过程工程的研究、设计、操作与优化中都离不开物性数据。例如,为蒸馏、萃取、结晶等分离过程提供基础数据;从容易测量的性质推算难测量的性质;从温和条件的物性数据推算航天发射、深潜高压等苛刻条件下所需的物性数据等等。
化工热力学的研究对象更接近实际过程,实际过程所涉及的系统如此复杂,温度、压力范围如此宽广,化学工程师们不能再依靠简单的理想气体或理想溶液模型来计算物性了,而是需要适用范围更广、准确性更好、复杂性更高的模型,如PR等状态方程,借助商业化的化工流程模拟软件Aspen来促进化工热力学教学是一个很好的选择,对促进学生掌握概念,强化基础,提高应用能力具有重要作用。同时对后续的化工设计、化工计算等课程的教学十分有益。化工热力学教学中引入Aspen具有如下优点:
2.国内许多高校的后续课程,如化工设计、化工计算等教学中也开始采用Aspen辅助教学,化工热力学作为这些课程的基础,采用Aspen进行热力学性质计算,无疑会使得后续课程的基础更加扎实。
本文用PR方程完成流体p-V-T性质计算。
二、流体p-V-T性质计算的原理
状态方程是物质p-V-T关系的解析式。以经典的立方型状态方程PR方程[4]为例,该方程描述为
其中,ai与bi是混合物中纯组分I的模型参数,kij是二元相互作用参数[5],其数值一般从混合物的实验数据拟合得到,也可以通过从混合物的第二virial系数的数据来决定。
三、流体的p-V-T性质计算
本文采用《化工热力学》[6]中的两个实例,对Aspen计算过程进行简要说明。
实例一选自《化工热力学》例题2-3,用PR方程计算异丁烷在380K的饱和气、液相摩尔体积。利用Aspen计算过程如下:
1.启动AspenPlusUserInterface,选择Runtype为Propertyanalysis。
2.在Components>Specifications>Selection下设定组分为异丁烷。
3.在Property>Specifications>Global>Basemethod下选择状态方程为PENG-ROB。
4.在Property>Prop-Sets下新建一个物性集“PS-1”,在Property>Prop-Sets>PS-1>Properties下设定物性参数V,在Property>Prop-Sets>PS-1>Qualifiers设定Phase为Liquid和Vapor。
5.在Property>Analysis下新建一个物性分析“PT-1”,SelectType选择GENERIC。
6.在Property>Analysis>PT-1>System下选择Point(s)withoutflash,输入异丁烷的摩尔流量为1kmol/hr。
7.在Property>Analysis>PT-1>Variable下输入温度为380K,在Adjustedvariables下选择Variable为Pressure,随后点击Range/List,输入压力值为22.5bar。
8.在Property>Analysis>PT-1>Tabulate下选择第5步建立的物性集PS-1。
9.点击NEXT,计算完毕,在Results查看结果。
将实例一的计算结果与教材结果对比,整理后如下表所示:
由此可见,Aspen计算结果与实验值相差较小,在误差允许范围内。因此可认为计算结果可靠。
实例二选自《化工热力学》例2-4,用PR方程计算由R12(CCl2F2)和R22(CHClF2)等物质的量的混合气体在400K和1MPa,2MPa,3MPa,4MPa,5MPa时的摩尔体积。并假定二元交互参数kij为0。
该例在Aspen中的操作上与实例一基本一致,具体过程如图1所示:
将实例二的计算结果与教材结果对比,整理后如下表所示:
由此可见,Aspen计算结果与教材值相差较小,在误差允许范围内。因此可认为计算结果可靠。
四、讨论
在用Aspen计算上述两个实例时,需要注意以下几点:
1.在进行计算前,应先了解温度、压力等基本单位。在Setup>Specifications>Global下,可以设定输入以及输出的单位,在本例中,选用了SI-CABR单位集,默认温度单位为℃,压力单位为bar。
五、结论
利用Aspen软件进行流体p-V-T性质计算,操作步骤简单易行,计算结果比较准确。可以使学生对求体积根、混合法则的应用等方面有更深的理解,有利于教学过程。同时,进一步掌握了Aspen软件的内核,还可以实现利用Aspen完成物性数据的计算,将化工过程的基础计算、流程模拟统一起来,利用一个专业软件解决多个课程的问题,增加将来在工作中应用物性推算解决实际问题的能力。
参考文献:
[1]SandlerSI.UsingAspenPlusinThermodynamicsInstruction:AStep-by-StepGuide[M].NewJersey:JohnWiley&Sons,Inc,2015.
[2]陈新志,赵倩,钱超.基于Aspen-Plus的化工热力学教学(Ⅰ)均相性质计算[J].化工高等教育,2011,(05):75-79.
[3]陈新志,赵倩,钱超.基于Aspen-Plus的化工热力学教学(Ⅱ)纯物质饱和性质计算[J].化工高等教育,2011,28(06):58-60.
[4]PengDY,RobinsonDB.ANewTwo-ConstantEquationofState[J].Industrial&EngineeringChemistryFundamentals,1976,15(1):59-64.
关键词:石灰石-石膏湿法;脱硫废水;处理;应用
中图分类号:P619文献标识码:A
燃煤电厂采用石灰石―石膏湿法工艺进行烟气脱硫过程中产生了脱硫废水,常规脱硫废水处理工艺除去了废水中绝大部分的氟化物、悬浮物、硫酸根离子、重金属等污染物,氯离子浓度仍然很高,影响脱硫废水经处理后再利用和排放。因此需要对已处理的脱硫废水进行再处理,提高废水的利用率,实现脱硫废水的零排放。
1.2脱硫废水的水质
2脱硫废水常规处理方法
脱硫废水是火电厂处理难度最大的废水,现行的典型废水处理方法均是基于脱硫废水的水质特征,针对不同种类的污染物以确定脱硫废水处理的原则性系统流程。目前国内电厂对脱硫废水的处理多采用简单的物化处理后直接排放。
2.1水力除灰
在除灰(渣)系统中,若用脱硫塔排出的吸收液作为冲灰(渣)水,就可使冲灰(渣)水pH达标和防止系统结垢。该方法是废水不经处理,直接进入水力除灰(渣)系统,脱硫废水中的酸性物质或重金属与灰(渣)中的CaO反应生成固体而除去,从而达到以废治废的目的。脱硫废水量与冲灰(渣)水量相比实在太少,废水掺入水力除灰(渣)系统对除灰系统的影响较小,对水力除灰(渣)系统不需进行专门的改造,故该方案具有投资低,运行方便的特点。但不适用于气力除灰(干除渣)系统的电厂,另该方案应注意大流量掺入的废水对除灰(渣)设备及管道的腐蚀。一般该方案适合尚有一定环境容量,而没有足够资金建设高效率脱硫工艺系统的燃煤电厂。
2.2经废水处理系统处理后排放
该方案设置一套完整的化学水处理系统,通过氧化、中和、凝聚、沉淀等工艺除去废水中的污染物。此工艺国外应用较多,技术已成熟。我国电厂废水处理系统大多也选择此方法。图1是典型的FGD废水处理流程。
图1典型的FGD废水处理流程
2.2.1氧化
通过空气曝气氧化,加入HCl和NaClO分解废水中的有机物和氧化SO32-,以降低COD。如果FGD采用强制氧化工艺,可省略此工序。此法不能降低由S2O62-贡献的COD。
2.2.2中和及重金属处理
将碱化剂(常用石灰)加入中和槽中,使废水pH值达到9.0-9.2,在此范围形成重金属的氢氧化物沉淀,把Mg2+留在废水中,同时生成难溶的CaF2,将废水中的氟化物(以F-)含量降至30mg/L。
经以上处理,废水中残留的大多数重金属离子浓度可满足排放标准,但Cd2+、Hg2+难以以氢氧化物沉淀,需加硫化物使其生产溶解度更低的金属硫化物而除去。现常用无毒的有机硫化物,如TMT-15。
2.2.3絮凝反应
经重金属处理后,废水中还含有许多细小而分散的颗粒和胶体物质,加入絮凝剂(如FeCl3、FeClSO4、聚合氯化铝PAC)以除去悬浮物和胶体,再加入阴离子聚合电解质(如聚丙烯酰胺PAM)作为助凝剂,提高固体物的絮凝速度。
2.2.4浓缩和澄清
絮凝后的废水从反应池溢流进入装有搅拌器的澄清/浓缩池中进行固液分离,絮凝物沉积在底部浓缩成污泥,上部则为净水。小部分污泥作为接触污泥返回废水反应池,提供沉淀所需的晶核,大部分污泥经污泥泵排到灰浆池或压滤机。净水箱设置了监测净水pH值和悬浮物的在线监测仪表,如果pH和悬浮物达到排水设计标准则通过净水泵外排,否则将其送回废水反应池继续处理,直到合格为止。
2.2.5脱硫废水处理后的排放和综合应用
脱硫废水化学处理不能除去废水中的氯化物,Cl-的质量浓度很高,故综合利用的场合较少。现主要用于水力除灰系统对水质要求较低的场合。但对于干除灰电厂和灰综合利用较好的电厂该出路是行不通的。有人提出用于煤场喷洒,这将引起脱硫废水量的增加,更可能对锅炉燃烧产生不利影响,笔者认为该方案并不可取。要实现真正废水的零排放和复用,还要探索其他的废水处理方法。
2.3流化床法
丹麦爱屋德电厂尝试了用流化床代替化学沉淀池来处理脱硫废水,效果良好。该工艺由缓冲池、流化床和循环池组成,流化床以石英砂为填料。其工艺流程如图2所示。
图2流化床处理脱硫废水工艺流程
与传统化学沉淀法相比,该方法产生的污泥量较其少于25%左右。但由于脱硫废水中含有大量Cl-,它们能与Hg2+形成复杂的络合物,其去除效率较低,需采取两个流化床串联的方法才可达到理想的去除效果,增加了处理投资成本。
3脱硫废水的深度处理及综合利用
上述几种脱硫废水处理方法,虽在一定程度上缓解了脱硫废水对环境的污染,但随着国家对电力企业污染物排放要求的不断提高,已不能满足环保要求。国外在采用烟气脱硫技术的初期,就开展了脱硫废水的深度处理研究。而我国对脱硫废水深度处理的研究起步较晚,目前用到的脱硫废水深度处理技术包括蒸发浓缩法、膜分离法等。2009年广东河源电厂在国内首次采用脱硫废水的“预处理+蒸发+结晶”工艺。将预处理系统的出水再次进入深度处理,使得出水水质极大提高。下面具体论述几种国内外用到的脱硫废水深度处理方法。
3.1蒸发浓缩
蒸发系统主要分为四个部分:热输入部分,热回收部分、排热部分和附属系统部分。在盐水加热器内,低压蒸汽与热交换管内流动的循环盐水进行热交换,经过加热沸腾的循环盐水依次流入各闪蒸室内进行闪蒸,蒸发出的水蒸汽通过除雾器与蒸发器上部的热交换管进行热交换冷凝,每级所得蒸汽凝结水由热交换管下端的蒸馏水托盘收集,最终实现固液分离。该工艺系统流程简单,蒸发回收水水质较好。但由于该工艺投资成本较高,大大限制了其在实际工程中的应用。
3.2膜分离技术
膜分离作为一种新型的液体分离技术,已广泛应用于电力、石油化工、海水淡化等领域。脱硫废水经过化学反应澄清后,再经加酸调节后进入膜分离系统。柳杨等提出了采用反渗透浓缩法对脱硫废水进行深度处理的方案。G.D.Enoch等用实际脱硫废水作为试验介质,分别用亲水和疏水微滤膜来对化学沉淀后的脱硫废水进行深度处理,出水水质完全可以满足欧洲国家严格的污染物排放标准。该处理方法相比蒸发浓缩法投资较低,但由于膜对进水水质的特殊要求,在进入膜反应系统前需对进水进行预处理,包括浊度、结垢物质、COD等,系统较为复杂;回收水的水质不如浓缩蒸发法好,无法实现废水的完全回收。该处理方法适用于废水达标排放或对水质要求高的中水回用。
3.3喷雾蒸发处理
喷雾蒸发处理脱硫废水,即脱硫废水经过预沉池进行初步的固液分离后,液态废水经过高压泵输送到布置在除尘器前的高温烟气烟道中的雾化喷嘴中进行雾化。废水液滴吸收烟气余热,迅速蒸发成蒸汽。废水液滴蒸发后,废水中的细小固体颗粒和粉尘一起进入电除尘器被电极捕捉,随灰一起外排;蒸发出的水分随除尘后的烟气进入脱硫塔,在脱硫塔的喷淋冷却作用下,水分凝结进入脱硫塔的浆液循环系统,由于该水分的加入,有效地减少了脱硫系统补充水分的需水量。这样既可以充分利用电厂外排烟气的热能,又可以达到脱硫废水零排放的目的,具有重要的工程实用价值。2013年4月,我国的华能内蒙古上都电厂在其2×600MW机组上开展了喷雾蒸发处理脱硫废水技术的试运行。该技术工艺流程如图3所示。
图3喷雾蒸发处理脱硫废水工艺流程
该处理方法不仅具有系统配置设备少、投资省、运行成本低及运行管理方便等优点,还能真正实现脱硫废水的“零排放”。但目前该技术仍处于试验阶段,还缺乏对工艺运行条件优化、系统设备运行的影响及其工程应用推广等方面的研究。
3.4电解制次氯酸钠法
经过简单物化处理后的脱硫废水中含盐量仍较高,其中仍含有较高浓度的Cl-,利用这一水质特征,借鉴化工行业的氯碱工艺,采用电解方法处理脱硫废水。通过通电电极发生电化学反应,将脱硫废水中的Cl-氧化生成次氯酸钠,然后将次氯酸钠作为循环冷却水的杀菌剂使用,从而实现脱硫废水变废为宝和资源化利用。
该方法运行方便,可开发具有良好经济效益的化工产品,实现脱硫废水的资源化利用。但由于脱硫废水中其他成分对电解效果的影响,要真正实现废水电解有效制备出次氯酸钠,还有待进一步的研究。此外,经过预处理后的脱硫废水还可作为煤场喷洒用水和含煤废水池补水实现对其综合利用。我国的沙洲电厂就是采用的这两种处理方式。
4结语
我国针对脱硫废水的处理发展较为缓慢,大多只经过简单的物化处理后直接排放,不但对环境造成污染,而且浪费水资源。随着我国环保要求的不断提高,脱硫废水的深度处理大大提高了出水水质,但现有的废水深度处理方法投资成本较高,如何有效实现脱硫废水的达标排放以及通过深度处理提高废水的综合利用效率,仍是今后研究的重点。
参考文献:
[1]许涛,张岗,高翔.大型燃煤发电厂锅炉烟气脱硫技术[J].湖北电力,2012
【关键词】AZ91D;化学镀镍;前处理
前言
AZ91D镁合金以其抗老化、抗冲击、减震性能好,尺寸稳定性好,以及较好的机械性能和良好的电磁屏蔽性等优点,应用前景广阔。然而,镁合金高度的化学活泼性使其在使用环境下极易遭到腐蚀破坏[1]。
目前应用于镁合金的表面处理技术很多,主要有化学转化、阳极氧化、微弧氧化、电镀和化学镀等防护技术[2-5]。化学镀镍是镁合金表面防护的重要方法之一。然而,镁合金直接化学镀镍目前主要采用铬酸加氢氟酸作前处理,存在例如危害环境等诸多问题。本文研究了一种新型的环保型活化液,对试样进行活化,再化学镀镍,采用SEM检测了镀层的表面形貌和截面形貌,划痕发测试了镀层的结合力。
1、直接化学镀镍工艺流程
工艺流程:打磨超声波清洗活化化学镀镍。
打磨:用1500#金相砂纸打磨。
超声波清洗:先用丙酮清洗10分钟,再用蒸馏水清洗10分钟。
活化:磷酸(85%)30-60mL/L,硼酸10-32g/L氟化氢铵20-40g/L,添加剂A1-5g/L。
2、结果分析
2.1新型活化工艺
在提高结合力方面,不少研究者研究了不同的酸洗和活化液对镀层结合力的影响。然而,传统的酸洗活化法不仅耗时耗力,而且试样表面颗粒很不均匀,有很多大颗粒出现。本实验采用新型的“一步酸洗活化”方法,其配方如下表1:
表1一步酸洗活化配方
2.2镀层的表面、截面微观形貌
图2是AZ91D直接化学镀镍的表面微观形貌,可以看出,镀层是由大小不一的晶粒堆垛形成,晶粒之间存在缝隙,晶粒的生长包括横向生长和纵向生长,而两个方向生长速率的不一致导致了镀层厚度的起伏变化。可以看出,通过本文所述前处理工艺,获得了致密、均匀的镀层。
图2AZ91D直接化学镀镍微观形貌
图3是镀层截面微观形貌,可以看出镀层与基体之间结合良好,无间隙。
图3镀层截面形貌
2.3镀层结合力的测定
通过刻划镀层试样,以此来了解镀层与基体的结合情况。用硬质刀片在镁合金基体和试样表面纵横交错地各划4条线,将镀层划穿成2mm间距的方格,镀层划痕交错处均无任何脱皮或剥落现象,进一步用刀片在划痕处挑撬镀层,撬后镀层不脱落,可见结合力合格。
3、结论与展望
(1)利用新型活化法获得了致密、均匀、结合力合格的镀层。
(2)无论是电镀还是化学镀,结合力问题一直是困扰镁合金被广泛使用的主要问题,所以研究出高结合力的镀层是镁合金直接化学镀镍的发展趋势。
【参考文献】
[1]胡庆福.镁化合物生产与应用[M].北京:化学工业出版社,2004.
[2]余刚,刘跃龙,李瑛,等.镁合金的腐蚀与防护[J].中国有色金属学报,2002,12(6):108-109.
[3]蒋百灵,张淑芬.镁合金微弧氧化陶瓷层耐蚀性的研究[J].中国腐蚀与防护学报,2002,22(5):300-303.
[4]兰伟,孙建春,周安若,等.镁合金表面处理技术的研究现状[D].材料导报,2006(S1):428-430.
湖南省某光电科技有限公司是以太阳能光伏制造装备为核心,包含拉晶、铸锭、切片、电池片、组件、应用产品和新型储能材料等技术的高新技术企业。生产过程中产生大量废水,废水主要含有硅粉、碳化硅、聚乙二醇、氢氟酸、柠檬酸、洗涤剂及少量的表面活性剂,综合废水COD及SS高,且存在大量的氟化物,可生化性较差。该公司需要处理的水量约为1000m3/d,其中包括800m3/d的脱胶废水和200m3/d的开方废水,按20h/d运行来设计,则设计流量为Q=50m3/h。本工程废水处理后不回用部分的出水水质执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准,其回用水水质满足业主生产要求,其具体水质指标如表1所示。
2废水处理工艺
通过以上分析,本方案拟采用两组工艺,第一组(处理水量300m3/d):混凝沉淀-水解酸化-接触氧化-气浮,去除悬浮物的同时去除废水中的有机物,然后通过气浮的固液分离确保达到废水的排放标准;第二组(处理水量700m3/d):混凝沉淀-过滤-膜处理的组合工艺,在去除悬浮物的同时去除废水中的有机物,经过后续的深度处理系统,确保出水能达到生产回用水水质标准。通过对该公司现场实地考察,结合甲方的要求及工程进度情况,设计该废水处理工艺流程如图1所示。
2.1工艺流程说明脱胶、开方生产工序产生的废水经过管道单独收集后流至生产车间外边的集水池,然后两股废水均由泵从集水池中提升至混凝沉淀池,向混凝沉淀池中添加絮凝剂、助凝剂,添加的药剂与废水充分反应,不断形成大的絮状物,絮状物在沉淀池中沉淀,上清液出水也分两股,一股300m3/d废水通过泵依次进入水解酸化池、接触氧化池反应后泵入气浮系统,反应后的浮渣排入污泥浓缩池,出水则达标排放;另一股700m3/d的废水经过泵提升后进入石英砂过滤罐、保安过滤器、陶瓷膜过滤器,进行进一步的深度处理,出水用于生产回用,过滤器采用全自动成套设备,配有进水泵和反冲洗泵,陶瓷膜过滤器出水至回用水箱,回用水箱暂时存放出水,用作厂区生产回用水。混凝沉淀池的污泥进入污泥浓缩池,然后进入板框压滤机压滤,压滤液流入调节池后经后续处理,泥饼外运。
2.2工艺流程特点本废水处理工艺具有以下特点:(1)设备采用钢制结构,使工程造价降低,工程进度提前,占地面积大幅度减少。(2)采用絮凝沉淀石英砂过滤与陶瓷膜过滤的组合深度处理工艺,使废水能够达到回用水水质要求。(3)废水处理设备操作简单,操作人员劳动强度小。
3主要处理构筑物及设备参数
3.1集水池集水池1座,用于收集产生的脱胶废水。钢筋混凝土结构,工艺尺寸×H=4.5m×3.5m。在调节池内设预曝气装置、废水提升泵2台和液位控制器1套。
3.3气浮系统气浮系统1台,尺寸:L×B×H=5.2m×3.2m×2.5m,流量Q=15m3/h,分离区面积4.5m2。内设空压机1台,回流泵1台,PAC、PAM加药计量泵4台(2用2备)。
3.4石英砂过滤罐石英砂过滤罐2个,碳钢结构,工艺尺寸:×H=1.5m×3.2m,过滤速度为13.2m/h,内设0.5~1.2mm石英砂的填料,填料层高度1m。内设反冲洗泵1台。
3.5保安过滤器保安过滤器1个,碳钢结构,工艺尺寸:×H=0.6m×3m。
3.6陶瓷膜过滤器陶瓷膜过滤器1套,外壳不锈钢,内部膜组件,最大处理量40m3/h。过滤元件主要规格:管状制品,30mm,长度1000mm,微孔1.0μm,采用陶瓷膜组件形式,大概需要过滤面积为200m2。
3.7污泥浓缩池污泥浓缩池1座,地上式钢结构,尺寸:×H=4m×4.3m,内设污泥螺杆泵2台,板框压滤机2台。
4运行效果
由图2~图4可知,利用水解酸化-接触氧化工艺处理光伏废水,进水COD在800~1600mg/L、SS在600~800mg/L,氟离子浓度在800~1000mg/L时,去除率分别达到92.24%,94%和99%,出水水质均达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。滤器、陶瓷膜过滤器等进行进一步的深度处理后,进水COD在800~1600mg/L、SS在600~800mg/L,氟离子在800~1000mg/L时,去除率分别达到96.85%、98.46%和99%,出水水质满足该企业回用水标准。
5工程效益
Abstract:Throughtheanalysisoftheprocessofyellowphosphorusproductionbyelectricfurnaceprocess,thispaperanalyzethefirehazardintheproductionprocessofyellowphosphorusbyelectricfurnace,providingreferenceforyellowphosphorusproducerspreventingproductionaccidentsandfirepersonneldoingfiremonitoringandfirerescuework.
关键词:电炉法;黄磷生产;火灾;分析
Keywords:electricfurnaceprocess;productionofyellowphosphorus;fire;analysis
0引言
黄磷是一种重要的基础工业原料,在工业上用黄磷制备高纯度的磷酸、食品级磷酸、三聚磷酸钠、磷肥、杀鼠剂、洗涤剂、农药、爆竹、焰火等,军事上常用来制烟幕弹。
由于黄磷生产是黄磷主要集聚场所,而我国工业生产黄磷的主要工艺就是电炉法,近年来黄磷厂火灾在化工火灾中所占的比例也一直居高不下,所以对电炉法生产黄磷进行火灾危险性分析对我们的防火灭火工作大有帮助。
1黄磷生产的工艺流程
首先,将磷矿石、硅石、焦丁破碎送往烘干炉,烘干原料按一定比例配料均匀混合后提升人料柜,混合料顺料柜中的下料管进人电炉。
黄磷电炉的动力由变压器将电压降至工作电压提高,输人的三相电流分别输入三根石墨电极,电极以电阻热为主要形式产生高温,将炉料形成熔融状态并进行反应,原料中的焦丁在反应中既充当还原剂也为反应提供一定的热量,其反应式为:
4Ca5F(PO4)3+30C+21SiO2■6P2+30CO+20CaSi03+SiF4
反应之后产生的炉气中含有CO、元素磷和氟化物,进入冷却吸收塔及一级石灰碱液洗涤塔内以两逆流两顺流的方式气液接触洗涤。磷蒸汽被不同温度的洗涤水冷凝,结成4个原子的磷分子,聚集于受磷槽内形成粗磷。受磷槽采用蒸汽间接加热保温,洗磷后的炉气主要含CO,部分点燃放空,部分导出作原料烘干、泥磷烧制、污水处理站污泥干化的燃料使用。受磷槽废水进人预沉槽沉淀后返回磷炉洗涤炉气。受磷槽、预沉槽内的粗磷利用蒸汽盘管加热保温呈液态,定期虹吸至精制槽,使用热水漂洗精制。洗涤热水由锅炉蒸汽直接加热。经加热、保温、漂洗沉降后,粗磷分离成泥磷和成品黄磷,黄磷即可计量包装。
精制过后剩余的泥磷存于泥磷池中。泥磷可用泵抽人旋转加热窑中,以磷炉尾气为热源加热,使泥磷中所含元素磷升华为气态磷,同时水转变为水蒸气,气态磷及水蒸汽从加热炉溢出后进人洗磷塔,以水隔绝空气密封,洗涤冷却成为液态磷,并在受磷槽内洗涤,成品黄磷进入成品池内贮存,泥磷精制过程与黄磷生产类似。
电炉内炉渣由渣口流出,经水淬后汇集在集渣池内,由于磷矿一般都是磷铁傍生矿,所以磷渣的主要成分是CaSi03和和一小部分磷铁,磷铁经缓冷凝固后,用人工破碎、去渣后出售,用作炼铁原料,其他磷渣出售到水泥厂用作生产水泥原料。
这里再简单介绍一下黄磷生产中水的循环利用情况,由于在黄磷生产中产生的废水含有氟和硫,所以要求所有废水进行全封闭循环,喷淋塔内的污水经过封闭管道内的预沉槽,折流沉淀后进人变速升流膨胀式中和过滤塔,对含磷污水进行过滤,经过滤塔净化的水,进人冲渣池,用石灰乳调节pH值后,一部分用作冲渣水,另一部分经隔栅除渣后用泵送至喷淋塔顶,用作喷淋用水,形成污水的封闭循环。(图1)
2主要火灾危险因素分析
通过对电炉法生产黄磷工艺流程、原料和产物进行分析,在此生产过程中将火灾危险性因素分为三类:
2.1火灾危险性物质(表1)以上介绍了在黄磷生产过程中所涉及到的火灾危险性物质,其中除了介绍了物质的理化性质外还介绍了各物质的毒性,这有利于在有效的开展灭火救援的同时做好个人防护,避免不必要的伤害。
2.2火灾危险性岗位回转烘干机岗位、电炉岗位、黄磷精制岗位、成品磷包装岗位、磷渣(磷铁)排放岗位和泥磷处理岗位。
2.3火灾危险性设备回转烘干机、电炉、精制槽、出渣道、液磷槽罐、液磷输送管线和蒸磷转锅。
3火灾预防
通过近年从事防火灭火工作总结的经验,结合电炉法黄磷生产的特点我认为应做好以下几方面工作:
3.1用规范的操作来预防事故的发生,各工段应根据自身的特点和国家的技术标准及规范,制定详细的严格的岗位操作规程。
3.2应制定全员培训制度,上至企业法人,下至普通职工都要进行安全培训,特殊工种要求持证上岗,培养从业人员安全意识,营造企业安全生产的氛围。
3.3企业内部制定完备的消防安全管理规定,最好是能实行奖惩机制,将责任落实到部门和个人,有独立的部门和人员进行监督落实。
3.4开展灭火救援演练,在开展好预防工作的同时要积极开展意外事故应急演练,编制《事故应急救援预案》,以防意外发生时能够有序地开展灭火救援和疏散工作,最大限度地减小火灾带来的财产损失和人员伤亡。
[1]冉隆文.精细磷化工技术[M].北京:化学工业出版社,2005.
关键词:烧碱,纯碱,质量
1.烧碱质量简述
化学名称:氢氧化钠;俗名:烧碱、苛性钠;分子式:Na()H;分子量:39.996(按79年国际原子量)性钠;分子式:Na()H;分子量:39.996(按79年国际原子量)生产原料:原盐(分为:液体盐和固体盐),生产原理:采用隔膜法生产烧碱,选用石嚜阳极立式隔膜电解槽。
主要化学反应为:2NaCl+2H2O→2NaOH+C12↑+H2↑生产过程分为盐水制备,食盐溶液电解,碱液蒸发和熬浓,氯氢处理与输送等四大过程,并附有合成盐酸的生产过程。
生产工艺流程简述:首先将蒸发工序来的回收盐,卤水经预热温度控制在6570℃,自上而下用泵压入化盐桶,同时用斗式提升机将固体盐自上部加入,以维持足够的盐层高度,使盐水通过后达到饱和,含NaCl:315g/l左右,再溢流人缓冲桶,加入精制剂Na2CO3,Na0H,BaCl2,使盐水中ca2+、Mg2+以及sO42-离子生成沉淀析出:CaCO3,Mg(OH)2和BaSO4。盐水进入澄清桶前,加入苛化麸皮助沉。沉清盐水自澄清桶溢流圈流至中和槽,加入盐酸中和,控制PH值在7.5~8,中和盐水泵入精盐水贮槽,供电解使用。论文大全。精制盐水泵入高位槽,经加热至65—85℃后注入电解槽,精盐水在直流电作用下进行电解,产生出氯气,氢气和烧碱。
2.纯碱质量简述
化学名称:碳酸钠;俗名:纯碱、重灰或轻灰;分子式:Na2CO3;分子量:105.99(按79年国际原子量);生产原料:原盐、氨(NH3)、二氧化碳、水;生产基本原理:该厂采用联合制碱法生产纯碱和氯化氨。联碱法生产采用一次加盐,两次吸氨,一次碳化,两次取出的冷法流程。生产分为两个过程进行:I过程为纯碱生产过程,Ⅱ过程为氯化氨生产过程。两个过程构成一个封闭循环系统,不断投入原料(NH3、NaCl、H2O、CO2),同时不断地生产出纯碱和氯化氨两种产品。联碱过程,即I和Ⅱ过程:主要化学反应:NaCI+NH3+H20+C02→NH4Cl十NaHC03↓+95.05kJ/mol与氨碱法不同之处,联合制碱法碳化过滤NaHc03结晶后的滤液还要析出氯化氨。化学反应式:NH4Cl(液)+Nacl(固)→NH4Cl(固)_}Nacl(液)—11.461KJ/mol。
析出氯化氨后,母液返回制碱工序,与制氯化氨过程交替进行,构成一个循环过程,这则是该制碱法的特殊性。论文大全。生产工艺质量流程简述:将Ⅱ过程制备的合格母液Ⅱ送母液Ⅱ喷射吸氨后为氨母液Ⅱ,氨母液Ⅱ在澄清桶内经过澄清后流入氨母液Ⅱ储存桶习惯上称为成品氨,成品氦母液Ⅱ经泵加压并经氨母液Ⅱ加热桶加热到规定温度后进入清洗炭化塔,塔下部通清洗气,使炭化塔结疤得到溶解并起到预炭化的作用,氨母液Ⅱ经清洗炭化塔后为清洗氮母液Ⅱ。清洗氨母液Ⅱ经泵送入制碱塔,下部通人下段气(浓气),中部通人中段气,生成带有氨母液Ⅱ结晶的悬浮液,由塔底经出碱管取出称为碳化取出液,再经真空滤碱机过滤分离出固体f碳酸氢钠(重碱),送煅烧炉煅烧得到碳酸钠,包装得到成品纯碱。
煅烧分解出的二氧化碳,氨气及水蒸气的混合气体称为炉气。炉气经除尘,冷却,洗涤,压缩后回到碳化塔作制碱原料,真空滤碱机的滤过碱液(母液Ⅱ)经吸氨送Ⅱ过程制取氯化氨,制氯化氨后的母液(母液Ⅱ)送I过程吸氨进碳化塔制纯碱,如此不断封闭循环则不断生产出纯碱和氯化氨。
3.回收盐
是在隔膜法制烧碱过程中的蒸发过程中得到的,其杂质含量较高,主要影响生产烧碱的杂质为:CA2+、MG2+以及SO42离子,并且含有一定的NaOH。所以现在生产中有精制盐水的这道工序。在实地调研中证实,烧碱生产中采用液体盐代替固体盐,会降低烧碱成本,获得一定的经济效益。论文大全。而在联碱法制纯碱的生产过程中,由于受到系统母液平衡的限制,只能使用周体盐。如果将烧碱蒸发工序回收得到的固体盐送入联碱系统,则联碱法生产纯碱的工艺中将减少固体盐的外供量,从而获得一定的综合经济效益。
[1]钱志奎·近几年我国纯碱生产技术的发展及发展前景[J].纯碱工业,2001.
(1.长春凯密特尔化学品有限公司吉林长春130103;
2.吉林大学环境与资源学院吉林长春130021)
关键词涂装废水;COD去除率;水解酸化;接触氧化;生物滤池
PaintingwastewatertreatmentImprovementProcess
LiMing-xi1,ZhangJing-ren2
(1.ChangchunChemetallChemicalsCo.,LtdChangchunJilin130103;
2.EnvironmentandResources,JilinUniversityChangchunJilin130021)
【Abstract】ForavehiclepaintshopwastewatertreatmentplanttoremovetheproblemoflowCOD,biochemicalprocessredesign,renovationpipeline,increaseanaerobictankandaerobiccontactoxidationpond,increasethesewagesysteminBiochemicalresidencetime,improveCODremoval.Operationresultsshowthatthewaterlevelsuptothenationalpollutantdischargestandards,andwithlessinvestment,thetreatmenteffectisstable,andeasyoperation.
【Keywords】Paintingwastewater;CODremovalefficiency;Hydrolyticacidification;Contactoxidation;Biofilter
长春某整车厂涂装车间每天都会产生含上述污染物废水,车间污水站原有工艺为混凝沉淀+水解酸化+好氧生物滤池组合处理工艺,该工艺实践运行证明,水解酸化后污水直接曝气生物滤池,生化系统的COD去除率不高且不稳定,经常维持在20~30%左右,且生物滤池易堵塞需经常反冲洗,影响运行效率。针对这一情况,对该污水站布水管路、水解酸化池、生物滤池等进行改造,并增加好氧接触氧化池,提升生化系统COD去除率、稳定出水水质。
1.设计水质水量及排放标准
1.1污染源分析。
(4)喷漆循环水:源于喷房漆雾捕捉的循环水处理系统。该工序利用系统槽循环水在文丘里对空气中夹带的漆雾进行吸附和洗涤,达到除去喷房空气中漂浮的漆雾,从而净化喷房空气,并保证车身涂装外观质量。该循环水也需要定期更换,每天有少量溢流水排放,排放量2吨/小时左右。排放的废水中含有大量的细漆渣、低分子有机溶剂等,含有的有机溶剂通常有芳香族类(如二甲苯)、酯类(如乙酸丁酯、乙酸乙酯)、酮类(如环己酮)、醇类(如丁醇)。
喷涂的油漆通常含有的有机树脂类型:丙烯酸氨基树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、醇酸树脂。
(5)涂装车间其他废水:热轮清洗废水、反渗透清洗酸碱清洗剂废水、去离子水生产用树脂再生酸碱废水、打磨工序湿打磨废水、空调加湿废水、化验室废水等。
1.2涂装废水水质水量。
(1)涂装废水水量情况。
根据统计,该涂装车间产各废工段有每天排放、每周排放和不定期排放多种情况,排放水不规律。废水每年排废水总量22万吨左右。
(2)涂装废水水质情况。
表2为年产33万辆该整车厂涂装车间废水排放水质情况统计。
1.3汽车涂装废水的特征。
(1)废水种类繁多、成分复杂。
汽车涂装线排放的废水种类很多,每一种废水水质(成分、浓度)会因使用的材料而不同,仅脱脂液就有多种配方,磷化液成分也是相当复杂,分为铁系、锌系、锰系磷化液,涂料(每种涂料都是由树脂、溶剂、颜料、填料、添加剂等组成)种类更多。
(2)可生化性差。
废水所含多种有机污染物BOD5/CODcr比值<0.3,属不宜生化的废水,是较难处理的废水。
(3)排放水量、水质变化大。
由于各种废水成分、浓度各异,造成汽车涂装车间排水水量、水质变化很大,一般无规律可循[3]。
(4)排放无规律。
仅有一部分水洗水连续溢流排放,涂装线大量的废水或废液多为间歇式集中排放。
1.4排放标准。
车间的排放内控值标准优于《国家污水排放标准》(GB8978-1996)。
2.工艺流程
2.1改造思路。
针对原废水生化处理工艺存在的不足,采取如下的改造措施:
厌氧水解的原理是利用异养型兼性细菌和厌氧菌将废水中难降解的大分子有机物转化为易降解的小分子有机物,将复杂的有机物转变成简单的有机物,将不溶性的有机物转化为溶解性的有机物,形成有机酸、醇类、醛类等,从而提高废水的可生化性。实践证明,酸化水解工艺能够有效提高废水的可生化性,为后续的处理工艺创造有利条件。
2.1.2新增好氧接触氧化池。
好氧生化目前大多采用活性污泥法和生物接触氧化法;氧化沟工艺也有一定的应用,但由于氧化沟占地面积较大,应用上有一定的限制。活性污泥法曝气池结构简单,不需填料及支架,但连续进水的曝气池后必须串联二沉池以提供回流污泥;若管理不善易造成污泥流失或污泥膨胀,影响处理效果。综合比较,好氧处理部分选用生物接触氧化法。
接触氧化法的优点如下:
(1)填料的比表面积大,活性污泥易附着在填料上形成生物膜,细菌等微生物不易流失,微生物量大,有利于提高生化处理效果。
(2)接触氧化法易于启动,运行管理较方便。
(3)污泥产率低,且不易发生污泥膨胀。
(4)对于低浓度废水处理,由于接触氧化池出水中流失的污泥少,可省去二沉池直接串联混凝沉淀池。
2.1.3改造维修曝气生物滤池。
2.2改造后工艺流程。
改造后的生化处理工艺流程。
(1)水解酸化池改造。
A.调配池内废水通过管道自流至水解酸化池1、2内,水从池底板进入上部流出,水在上升过程中与水解酸化池内悬挂的填料接触,上部出水通过集水堰流入水解酸化池内的沉淀池内,将随水带出的污泥沉淀下来,上清液自流至中间水池1内。在调配池内安装营养剂加药管,根据需要向池内投机营养剂。
B.通过水泵将中间水池1内废水按70m3/h的流量抽至新建的水解酸化池3、4内,水从池底板进入上部流出,水在上升过程中与水解酸化池内悬挂的填料接触,上部出水通过集水堰流入好氧池内进行后续处理。
(2)新增好氧接触氧化工艺设备。
A.水解酸化池上清液流至好氧池内。本次好氧池采用二级接触氧化工艺,将好氧池分为两组,分别为1#、2#好氧池。
B.水从一级好氧池上部进入,从底部进入二级好氧池,然后通过二级好氧池设置的出水堰收集后自流至沉淀池5内。
C.好氧池上清液自流至沉淀池5内。在沉淀池3内将随水带出的好氧污泥沉入池底,上清液流入中间水池2内。沉淀池5设回流泵,回流泵与水解酸化池、好氧池进水管道联通,通过回流泵定时回流污泥,将沉淀池5内具有活性的带出的污泥回流至水解酸化池和好氧池内增加污泥浓度。剩余污泥排入污泥浓缩池内,排泥采用静压气动蝶阀自动排泥。好氧池内安装有DO在线测定仪,用于溶解氧的监控。
D.好氧池、沉淀池5主要设计参数如下:
(3)曝气生物滤池的改造。
曝气生物滤池出水自流至排放水池内,经过池内设置的仪表监测达标后外排,超标回流。
3.运行效果
安装结束后,经过5个月的调试运行,该涂装废水站各方面运行正常,生化系统处理效果良好,处理能力和出水指标可以达到设计目标,各指标均符合《国家污水排放标准》(GB8978-1996)三级排放标准要求。部分检测数据见表3。
4.结论
1996)三级排放标准要求,实现了稳定达标排放。
[1]张宁远.汽车涂装废水的处理[J].污染防治技术,2003,16(4):92~94.
关键词:氟钛酸钾;项目生产工艺;设备
引言
随着钛产业的不断发展,目前市场上有TiO2(俗称钛白粉)、海绵钛、TiCl4(四氯化钛)、KTiF6(氟钛酸钾)、铝钛硼合金等钛系列产品。以下笔者从性质用途、标准工艺、主要设备选型、氟钛酸钾的前景等方面分析,仅供参考。
一、性质和用途:
(1)性质:氟钛酸钾,白色片状结晶。溶于热水,微溶于冷水和无机酸,不溶于氨水,熔点780℃,有毒,有刺激性。
(2)用途:氟钛酸钾是化工、有色冶金的原料,主要做为聚丙烯合成的催化剂和生产铝钛硼合金的原料。聚丙烯(PP)是世界上使用最广泛的通用塑料,拥有巨大的市场,因为其非常广泛的应用可能性,今后其市场需求还会继续增加。铝合金的应用也有极大的发展前景,而作为铝合金的一种,铝钛硼合金有广阔的应用前景。作为聚丙烯合成的催化剂和铝、钛、硼合金的原料,随上述两种工业的发展,其需求量也会不断增加。在其他方面,氟钛酸钾还可以作为熔剂用于轻金属加工对金属表面进行处理和制作砂轮研磨盘的成分,以降低操作温度;用于焊接上作助熔剂及制造其它氟盐的原料;用作棉花和人造纤维的阻燃剂;用来清除印刷电路中露出铅的侵蚀液;用于电化学合成的化学分析试剂;用于熔接和熔合银、金、不锈钢等金属;可做铝镁浇铸生产含钛硼合金的原料;用于铝的精制,橡胶胶凝剂,金属钛的原料,钛粉的制造,以及皮革和棉织品媒染剂等行业。
二、产品的标准、工艺:
1、标准:目前氟钛酸钾尚未制定统一的国家标准,而是由各生产厂家根据市场的需求,生产符合不同企业要求的产品。氟钛酸钾的产品标准参照有关钛冶炼厂来制订企业标准。具体技术指标如下:
(表1氟钛酸钾技术指标)
2、工艺:本项目主要是以钛铁矿(FeTiO3)为原料,通过“浸出—除杂—结晶—过滤—洗涤—烘干—包装”工艺流程为基础,以氟钛酸钾作为主导产品,其生产工艺技术成熟、可靠,项目具有可行性。传统工艺主要有氟钛酸法、偏钛酸法,其主要是采用氢氟酸直接与钛的化合物反应,再用KCl转型,进一步生产氟钛酸钾,其主要缺点是成本高、质量差、产品收率低。本工艺采用HF直接浸出钛铁矿,从而简化了生产流程,使得成本降低,同时通过对溶液与原料的杂质的净化,使产品质量进一步提高,同时采用了更加先进的设备,提高了生产自动化水平,减轻了工人的劳动强度,提高了劳动生产率。其主要原理如下:
粗酸的精制,主要反应为:H2SiF6+2KCl=K2SiF6+2HCl
工业级HF中主要杂质有Al、Si、Ca,以氟酸盐的形式存在,其存在对产品质量有很大的影响,特别是Si的影响最大,必须将其除去。采用加入KCl粉末,通过搅拌使其以氟硅酸钾沉淀下来,通过过滤澄清,得到精酸。
钛铁矿浸出,主要反应为:6HF+FeO·TiO2=FeTiF6+3H2O
将精制的氢氟酸的浓度控制在一定浓度,然后加入钛铁矿,搅拌后加水稀释,,然后静置澄清,板框压滤。上清液进入下一工序。浸出液净化除杂工序由于钛铁矿中含有少量的SiO2,这部分经HF酸的浸出,大都以H2SiF6形态进入浸出液,必须除去,采用加入氯化钠晶体,使H2SiF6以Na2SiF6形式沉淀。其主要反应为:
H2SiF6+2NaCl=Na2SiF6+2HCl
结晶工序,主要反应为:FeTiF6+2KCl=K2TiF6+FeCl2
浸出净化溶液加入氯化钾溶液,经过反应生成产品K2TiF6,经离心机甩干后,用冷水洗涤后,进入下一步包装工序。
三、主要设备选型
1、标准设备:氟钛酸钾的生产过程,为湿法冶金化工过程,其生产设备多数采用标准件,如泵、离心风机、行车、板框压滤机和离心机等属于国标类设备,均要采用防腐材料。
2、非标准设备:如反应釜、过滤槽等通过加工方式进行采购。而因为氢氟酸是无色透明有刺激性气味的发烟液体,纯氟化氢有时也称作无水氢氟酸。因为氢原子和氟原子间结合的能力相对较强,使得氢氟酸在水中不能完全电离,具有极强的腐蚀性,能强烈地腐蚀金属、玻璃和含硅的物体;并且有剧毒,如吸入蒸气或接触皮肤会造成难以治愈的灼伤。故选用化工设备的材质时,应充分考虑到抗腐与高温两个关键因素。由于氢氟酸与钛铁矿的反应过程是放热反应,温度在快速加料的过程中可以直接上升到200℃,尤其在高温下的氢氟酸的腐蚀性变得更加剧烈,这样对反应釜等非标设备的材要求变得更加谨慎。以下是6种材料在耐腐蚀和耐高温性能及在性价比的比较:
(1)、碳钢:金属材料能耐高温性能好,但是容易受强酸的腐蚀;
(2)、碳钢衬里:衬里的材料选择性很多,具体目前在市场上有衬橡胶、衬聚乙烯(PE)、衬聚丙烯(PP)、滚涂PO、衬玻璃钢(化学纤维和树脂)、衬聚四氟乙烯(F46)等,其中前几种衬完后的材料耐腐蚀性能较好,耐高温性能比较差,均在120℃以下,只有衬聚四氟乙烯不仅能耐腐蚀又能耐高温,由于造价极高,而且目前市场上,衬四氟乙烯的技术不是很成熟,有容易脱落等缺点。
(3)碳钢搪瓷:由于搪瓷材料成分中含有硅,容易与氢氟酸发生化学反应而腐蚀;
(4)钛材:由于钛材的性质非常稳定,不受强酸和强碱的腐蚀,又能耐高温,是非常好的选择材料,但是由于价格太贵,对企业的限制性太强。
(5)、不锈钢:目前市场上的不锈钢材料有SUS304、SUS316、SUS316L等,不锈钢本身的优越性能就是耐高位和耐腐蚀,但是经过实践表明,SUS316L也不能长期经受高温下氢氟酸的腐蚀性。
(6)玻璃钢材料:最早的玻璃钢材料是用玻璃拉成纤维与树脂组成的合成材料;经过多年的成熟发展,现在已经发展成用化学纤维和树脂组成的玻璃钢材料。经过多年的市场考验,最终选定美国陶瓷公司生产的乙烯脂和台湾生产的化学纤维组成的玻璃钢材料既耐高温有能受高温下氢氟酸的腐蚀性,而且耐磨性也非常好,性价比对一般企业也是可以接受的,因此,目前是市场所有材料中最好的选择。
针对以上标准和非标准化工设备的制造均要遵守以下规范:(1)国家劳动总局:《压力容器安全技术监察规程》;(2)GB150-89:《钢制压力容器》;(3)JB2880-81:《钢制焊接常压容器技术条件》;(4)AGJ32-90:《橡胶衬里化工设备》;(5)HGJ33-91:《衬里钢壳设计技术规范》等。
通过这次认识实习,学习环境工程专业快一年了但对于这个专业将来所要从事的工作却还十分模糊。使我已经对这个专业所要从事的工作有了一个大致的解。
不只能让我学到很多在课堂上根本就学不到知识,认识实习是学生大学学习很重要的实践环节。实习是每一个大学生的选修课。还能使我开阔视野,增长见识,为我以后更好把所学的知识运用到实际工作中打下坚实的基础。
二.实习的具体内容:
(一)水利委员会三峡水文水资源勘测局
1.概况:
三峡水文水资源勘测局是国家二级监测站,共监测30个项目,同等级别的监测站整个干流共有7个,主要负责水文水资源勘测、干流及主要支流水文、河道、泥沙、水质基本资料收集,在水文水资源监测与评价、水资源论证、水环境监测、水质分析、水量计算、水文气象预报、水文分析计算、防洪等方面,技术设备先进,实力雄厚。
2.处理工艺:
其中日常监测项目包括常规五参数(水温,PH,溶解氧,电导率,浊度),氨氮,化学需氧量,高锰酸盐指数,总有机碳(TOC),总氮,总磷,硝酸盐氮,磷酸盐,氰化物,氟化物,氯化物,酚类,油类,汞等的重金属,粪大肠杆菌,细菌总数。
而且该监测站设备齐全,比如说有GM-0.35隔膜真空泵,PXD-12数字式离子计,AA-400原子吸收仪,AFS-900原子荧光分光光度计,气相色谱仪,测汞仪,测油仪,DDSJ-380电导率仪,PHSJ-4A7PH计,离子色谱仪,UV-754紫外可见分光光度计,7-225型可见分光光度计,AE0电子天平,GPI-2气体净化仪,LDZX-40BI立体式自动电热压力蒸汽器,YXZ型自动恒温水浴锅,PSH525生化培养箱,TG1-WS高速离心机,BOD5恒温培养箱,摩尔元素系列超纯水机,BOD-2B快速测仪,Z-00原子吸收仪等一系列高级仪器。据高站长说,其中价值在百万以上的仪器不在少数。
3.监测站工作流程:
质量体系运行业务合同受理编制计划、程序环境设施确认仪器设备确认保证在有效期内使用人员确认采样\送样样品接收、处理领出样品,按标准(作用指导书)检测数据、记录控制报告编制服务客户
(二)水文站
水文站坐落在边,它被誉为国家一级水文站,世界教科文组织一级站,在世界上也占有相当重要的地位,同时它悠久的历史也为自身增添了不小的魅力。该站始建于民国时期,是我国最早的,同时也是最重要的几个水文站之一,并且在1998年抗洪期间发挥了极其重要的作用。该站从运行之日起,就开始在水文方面发挥重要作用,至今已为我们留下了许多宝贵的数据。比如:
1153年7月31日`59.5m`1227年8月1日`58.47m
150年8月25日`58.45m`1788年7月23日`57.5m
179年7月18日`5.81m`113年7月18日`5.7m
180年7月18日`58.32m`1870年7月日`59.5m
189年9月4日`55.92m`1905年8月14日`55.14m
1921年7月17日`55.33m`1931年8月10日`55.02m
1945年9月日`55.71m`1954年8月7日`55.73m
水文站是观测及搜集河流、湖泊、水库等水体的水文、气象资料的基层水文机构。水文站观测的水文要素包括水位、流速、流向、波浪、含沙量、水温、冰情、地下水、水质等;气象要素包括降水量、蒸发量、气温、湿度、气压和风等。按测验项目分为观测水位、流量或兼测其他项目的水文站;只观测水位,或兼测降水量的水位站;只观测降水量的雨量站;只测水质的水质站;只测地下水的地下水井观测站;测量河流泥沙的泥沙站;观测水面蒸发和陆面蒸发的蒸发站。中国把水文站按性质分为基本站和专用站。前者的任务是收集实测资料,提供探索基本水文规律的资料,满足水资源评价、水文计算、水文情报、水文预报和水文科学研究的需要。
1.工艺流程:
该站在主要是在一公里的江面上布了10个监测点,在水深30公分的地方采一个样本,然后开始分析。
(三)南津关水质自动监测站
年月,国家环境监测总站于市南津关开始着手建设一个水质自动监测站,对流域南津关断面的水质进行实时监测。01年1月15日开始了试运行,目前由国家总站交付给该站托管运行。监测项目有高锰酸盐指数、总有机碳、氨氮、pH、电导率、浊度、溶解氧、水温。于04年总站又增加了总磷、总氮和粪大肠菌群这三个监测项目,使得检测项目更趋于完善。
2.工艺流程:
水质自动监测技术是一个集分析仪器、取水、控制及数据传输与处理的系统工程,整个水质自动监测系统由以下部分组成:
1、自动监测站的站房;
2、外部采水系统;
3、配水系统及内部水样的预处理;
4、仪器部分;
5、通信及控制系统;
、中心软件;
7、辅助设施。
(四)集团厂区的污水处理站
集团是我国著名企业,也是全国五百强之一,但有个不可否认的事实就是,它同时也是一个排污大户,因此我国对它的污水排放也有着严格的标准,这次我们参观的就是其厂区内部的一个污水处理站。这个厂区虽然不大,但在其整个生产工艺当中全部含有生产废水,因此它也是的一个重点治理单位。所以,在04年,市政府责令该厂建立了这个污水处理站,共投资700-800万元,由林站长一手组建,日处理能力20吨。经处理后,其废水COD含量达到国家Ⅰ级排放标准,小于100mg/L,处理效率达到97%-98%。
活性污泥法,又叫生化处理法,厌氧和耗氧,活性污泥法工艺是应用最广泛的废水好氧生化处理技术。
3.处理工艺流程:
浓度很高的废水先从隔山池进入,所谓隔山池既为网状物,先去除废水中体积较大的木块等;然后到达初沉池;第三步到调节池,起到的作用是水大的时候就不可能前部进到里面去,只能在里面呆在,水少的时候就先在里面存在,等到水大的时候在进去还有一个就是预酸化的作用,使废水的ph值在某一个值上面;然后在通过泵把废水提升到气浮池,其作用就是对废水充气,使其进行充分耗氧,在这个池中还要加高效的消毒剂、降解剂聚氯化铝,作用是去除油、重金属和一部分盐;第五步就到厌氧池,目的是把废水里面所有的氧分去掉,因为有些微生物在没有氧的情况下可以消耗其他的微生物,厌氧池就是利用这样的原理来处理废水中其他的微生物;第六步进入耗氧池,也就是曝气池,是为了对废水充分的进行充氧,把活性污泥在里面充分的进行消解、繁殖;第七步进入二沉池,起到活性污泥和废水分离的作用,二沉池的污泥又回到曝气池里再用;最后进入到消毒池,然后排放。
(五)市第四自来水厂
1.概况
该厂是七十年代立的项,八十年代中期竣工的,使用的是八十年代的自来水生产工艺,也就是比较先进的自动化工艺。市有四个自来水厂,一水厂就是三峡大学用的,在电视塔旁的那个山上,成立于解放前,但工艺较为老化。二水厂在杨岔路那个地方,是在六十年代修的。后来由于市的发展,又先后修了第三、第四水厂。
2.工艺:
从关庄水库抽取水源,用管道输送至一级泵房(取水泵房)并在一级泵房前加氯以杀灭藻类、植物和贝类动物。再通过一级泵房将水送至厂内处理系统中。通常经过混合(在水源水中加入适量的氯化铝,俗称矾)反应、沉淀、过滤、消毒等处理工艺,每一工艺配以相应的构筑物(如沉淀池、滤池、清水池等),滤后消毒一般是加氯和氨,投加了消毒剂的水经清水池、并在池内停留一小时左右就成为合格的饮用水,再经过二级泵房(输水泵房)加压输送到城市管网中,供生活饮用和生产使用。
(六)宜化化工
该厂是我们此次认识实习的最后一站,同时也是重要的一站,因为对于废气的处理也是我们环境工程专业所研究的一项重要内容。厂内的废气处理装置相当先进,除尘率可达95%。
2.工艺:
脱硫除尘。先通过静电除尘,静电除尘设备是利用静电力从气流中分离悬浮粒子的一种方法,且分离尘粒耗能低,一般处理1000m3/h的含尘气体所耗电能只为0.1-0.8kw.H,气压损失也很小。因为相对大的静电力作用在粒子上,即使对极微小的粒子也能有效捕集,因此除尘效果非常好,除尘率达95%以上。