基于Aspen Plus的ADC发泡剂氨氮废水处理工艺模拟与优化

发布时间：2017-09-21 10:29

  本文关键词：基于Aspen Plus的ADC发泡剂氨氮废水处理工艺模拟与优化

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【摘要】：在生产ADC发泡剂过程中会生成大量氨氮废水,不经处理排放将对环境产生严重污染。对于经过预处理后的氨氮废水常常需要汽提、吹脱等操作去除其中的无机氨氮,而传统蒸汽汽提技术存在蒸汽单耗过高、氨氮去除不彻底等问题。随着近几年国家对环保标准的提高,氨氮废水处理逐渐成为热点。本文基于Aspen Plus软件针对国内一家公司ADC发泡剂氨氮废水(NH3-N含量：17000 mg/L)数据建立了氨氮废水蒸汽汽提工艺相关流程模型,并通过采用文献中小试实验数据与模拟数据做比较,验证了模型建立的准确性。通过对氨氮废水蒸汽汽提初步工艺流程模拟,考察了汽提塔理论板数、废水pH值、汽提塔操作压强、废水进料温度、蒸汽流量等因素对氨氮去除率的影响规律,作出了相应的操作优化和流程优化,并作了相应的物料和热量平衡分析,该工艺可节省大量能耗,并可回收高浓度含氨产品。通过单独硫酸吸收氨蒸汽工艺流程模拟,考察了吸收塔理论板数、硫酸浓度、硫酸流量对氨气吸收的影响规律,并作相应操作参数优化。最后模拟优化了耦合蒸汽循环汽提与NH3·H2O-硫酸吸收新型工艺路线,并作了相应的物料和热量平衡分析。结果表明氨氮废水pH值为11左右,废水进料温度为80℃左右,汽提塔板数15,常压操作,可使蒸汽单耗及整体操作成本较小；硫酸吸收含氨蒸汽过程吸收塔板数最佳值为10,硫酸浓度越高所需硫酸用量越小。最后基于相同氨氮废水数据,优化了蒸汽循环汽提/NH3·H2O-硫酸吸收新型工艺路线,最终该流程将蒸汽单耗降低到48 kg/t废水,并获得了氨氮废水中氨氮零排放水准,还回收了一定浓度的硫酸铵产品。本文中的流程模型、模拟研究思路及模拟优化分析结果可以为工业氨氮废水处理研究提供一定的指导作用。
【关键词】：ADC发泡剂 氨氮废水 蒸汽汽提 流程模拟 Aspen Plus
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X78
【目录】：

• 学位论文数据集4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-16
• 第一章 文献综述16-36
• 1.1 课题研究背景16
• 1.2 生产ADC发泡剂过程的氨氮废水16-21
• 1.2.1 ADC发泡剂生产工艺流程17-19
• 1.2.2 ADC发泡剂工艺氨氮废水的产生19-20
• 1.2.3 ADC发泡剂生产现状20-21
• 1.3 氨氮废水处理国内外研究进展21-32
• 1.3.1 氨氮废水处理技术概况21-22
• 1.3.2 低浓度氨氮废水处理技术22-25
• 1.3.3 中高浓度氨氮废水处理技术25-32
• 1.3.4 氨氮废水技术总结与展望32
• 1.4 化工流程模拟32-34
• 1.4.1 流程模拟产品介绍33
• 1.4.2 Aspen Plus软件的电解质系统33-34
• 1.5 主要研究内容、目的和意义34-36
• 1.5.1 课题研究目的和内容34-35
• 1.5.2 研究意义35-36
• 第二章 工艺过程的数学模型36-48
• 2.1 氨氮废水处理方案确定36-38
• 2.2 汽提过程平衡级模型38-40
• 2.3 Aspen Plus中的Radfrac模块40-41
• 2.4 热力学性质模型选定41-42
• 2.5 模型验证42-46
• 2.6 本章小结46-48
• 第三章 氨氮废水处理过程模拟与优化48-80
• 3.1 蒸汽汽提初步工艺流程建立48-49
• 3.1.1 蒸汽汽提技术路线48
• 3.1.2 Aspen Plus模拟工艺流程建立48-49
• 3.2 模拟过程进料状况与热力学模型49-51
• 3.2.1 模拟过程进料状况49-50
• 3.2.2 模拟过程的热力学模型50-51
• 3.3 模拟过程操作参数确定51-72
• 3.3.1 氨氮去除率分析指标51-52
• 3.3.2 碱液调节52-53
• 3.3.3 理论板数的影响53-56
• 3.3.4 蒸汽流量的影响56-58
• 3.3.5 蒸汽进料温度的影响58-61
• 3.3.6 废水进料温度的影响61-63
• 3.3.7 废水进料温度与蒸汽流量关系63-65
• 3.3.8 碱液(pH)的影响65-70
• 3.3.9 操作压力的影响70-72
• 3.4 参数优化汇总与流程优化72-75
• 3.4.1 参数优化汇总72-74
• 3.4.2 蒸汽汽提工艺流程优化74-75
• 3.5 优化流程模拟结果分析75-78
• 3.5.1 汽提塔物料分析75-76
• 3.5.2 工艺过程物料和热量平衡分析76-78
• 3.6 本章小结78-80
• 第四章 蒸汽循环汽提/NH_3·H_2O-硫酸吸收流程模拟80-94
• 4.1 单独氨吸收塔模拟80-84
• 4.1.1 氨吸收工艺流程80-81
• 4.1.2 模拟过程进料状况81
• 4.1.3 模拟过程的热力学模型81-82
• 4.1.4 理论板数的影响82-83
• 4.1.5 硫酸浓度的影响83-84
• 4.2 蒸汽循环汽提/NH_3·H_2O-硫酸吸收全流程模拟84-89
• 4.2.1 蒸汽循环汽提/NH_3·H_2O-硫酸吸收工艺流程建立84-85
• 4.2.2 模拟过程进料状况85-86
• 4.2.3 模拟过程的热力学模型86-87
• 4.2.4 模拟结果87-89
• 4.3 全流程模拟结果分析89-92
• 4.3.1 汽提塔和吸收塔物料分析89-90
• 4.3.2 工艺过程物料和热量平衡分析90-92
• 4.4 本章小结92-94
• 第五章 结论与展望94-96
• 5.1 研究结论94-95
• 5.2 建议与展望95-96
• 参考文献96-100
• 致谢100-102
• 研究成果及发表的学术论文102-104
• 作者和导师简介104-106
• 专业学位硕士研究生学位论文答辩委员会决议书106-107

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本文编号：893975