140萬噸年pta的氧化單元催化劑回收與除雜系統(tǒng)工藝設(shè)計【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　140萬噸/年P(guān)TA的氧化單元催化劑回收與除雜系統(tǒng)工藝設(shè)計</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級

2、 化學(xué)工程與工藝 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘要&l

3、t;/b></p><p>　　對苯二甲酸（TA）是通過液相空氣氧化醋酸溶劑中的對二甲苯而生成的,采用的催化劑是可溶解的鈷、錳和溴化合物。從氧化裝置母液物流中回收催化劑金屬的過程使用一種草酸溶液來沉淀金屬，沉淀下來的是這些金屬的草酸鹽。催化劑回收是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的工藝過程。本文先對催化劑回收的工藝流程進(jìn)行設(shè)計，然后根據(jù)設(shè)計要求，重點對整個工藝進(jìn)行了物料衡算和熱量衡算，工藝計算及攪拌器、離心機(jī)設(shè)備設(shè)計選型

4、，主要設(shè)計圖有帶控制點的工藝流程圖，主要生產(chǎn)設(shè)備裝配圖。</p><p>　　[關(guān)鍵字]催化劑；工藝設(shè)計；金屬草酸鹽；攪拌器；離心機(jī)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　terephthalic acid（TA）By liquid phase air of acetic acid in the solu

5、tion and create paraxylene, a catalyst to be dissolved cobalt, manganese and compounds bromine.From oxidation device mother liquid logistics a catalyst for the metal of the use of oxalic acid solution to the residue of m

6、etal is that the metal oxalate.Catalyst recycling is very important in industrial production process.The article focuses on the design process the catalyst recycling, and according to design requirements, with e</p>

7、;<p>　　[Key words]Catalyst;Process Design;Metal oxalate;Blender;Centrifuge</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要Ⅰ</b></p><p>　　Abstract...Ⅱ</p>&

8、lt;p><b>　　1.前言1</b></p><p>　　1.1 PTA氧化工藝化學(xué)1</p><p>　　1.2 催化劑回收概述3</p><p>　　2.工藝流程設(shè)計4</p><p><b>　　3.工藝設(shè)計6</b></p><p>　　3.1 母

9、液緩沖罐F2-701的設(shè)計及選型6</p><p>　　3.1.1攪拌器的選型6</p><p>　　3.1.2攪拌器設(shè)備設(shè)計計算7</p><p>　　3.1.3攪拌槳尺寸及其安裝位置7</p><p>　　3.1.4攪拌槽的設(shè)計計算8</p><p>　　3.1.5夾套傳熱面積的計算8</p>

10、;<p>　　3.2 草酸罐F2-704設(shè)計及計算9</p><p>　　3.2.1罐體設(shè)計計算9</p><p>　　3.2.2草酸攪拌器計算10</p><p>　　3.3 離心機(jī)M2-707的設(shè)計選型11</p><p>　　3.3.1離心機(jī)物料衡算11</p><p>　　3.3.2離心

11、機(jī)選型 11</p><p>　　3.4催化劑回收罐F2-709的設(shè)計選型12</p><p>　　3.4.1罐體尺寸計算14</p><p>　　3.4.2罐體厚度計算15</p><p>　　3.4.3罐體攪拌器計算16</p><p>　　3.5 泵的選型17</p><p>

12、　　3.6催化劑鈷和錳的回收率的計算18</p><p>　　3.7催化劑鈷和錳的進(jìn)一步回收的工藝設(shè)計19</p><p>　　4.車間布置設(shè)計20</p><p>　　4.1車間布置設(shè)計的意義20</p><p>　　4.2車間布置設(shè)計與評述20</p><p>　　5.環(huán)境保護(hù)和安全措施21</p

13、><p>　　5.1環(huán)境保護(hù)21</p><p>　　5.2安全措施22</p><p><b>　　6.結(jié)論23</b></p><p><b>　　1.前言</b></p><p>　　1.1 PTA氧化工藝化學(xué)</p><p>　　對苯二甲酸（

14、TA）是通過液相空氣氧化醋酸溶劑中的對二甲苯而生成的,采用的催化劑是可溶解的鈷、錳和溴化合物。整個反應(yīng)過程如下：</p><p>　　圖1-1 生成PTA的反應(yīng)式</p><p>　　反應(yīng)會生成大量的熱；每消耗一公斤對二甲苯，將會放出大約3,000 kcals或12,500 kJ的熱量。反應(yīng)通過一系列的步驟進(jìn)行；在這些步驟中，每個甲基基團(tuán)是通過由醛到酸依次氧化的。</p>&

15、lt;p>　　圖1-2 反應(yīng)的中間產(chǎn)物</p><p>　　1.2 催化劑回收概述</p><p>　　從氧化裝置母液物流中回收催化劑金屬的過程使用一種草酸溶液來沉淀金屬，沉淀下來的是這些金屬的草酸鹽。沉淀能在40°C以上快速完成；然后，鈷和錳的草酸鹽就能通過離心分離來回收。然后，催化劑金屬草酸鹽就能循環(huán)回到氧化反應(yīng)器，供重復(fù)使用。草酸有腐蝕性和毒性。鈷最先沉淀出來，而錳和

16、腐蝕性金屬則以一個較慢的速率沉淀。使用小于化學(xué)計算當(dāng)量的草酸允許最終回收所有的鈷，并且能實現(xiàn)腐蝕金屬的凈化。</p><p>　　圖1-3 草酸鹽沉淀反應(yīng)</p><p>　　催化劑金屬的沉淀使得溴化物離子在下游設(shè)備上產(chǎn)生更加侵蝕性的腐蝕。通過在草酸前面添加鈉，可以防止腐蝕。我們建議，至少應(yīng)該維持一個1.5:1摩爾的鈉和溴化物的摩爾比，能高一些更好。如果在離心機(jī)上應(yīng)用了置換洗滌，那么循環(huán)到

17、氧化裝置的鈉的數(shù)量就能減小。 來自離心機(jī)的溢流液中錳的濃度被用作一個指南，用于判定此過程的有效性。如果錳的數(shù)量低，那么金屬的沉淀就高，并導(dǎo)致腐蝕金屬的循環(huán)；它可能會聚集在氧化裝置中。如果離心分離溢流液中錳的濃度高，則說明催化劑金屬的沉淀效率差，有過量的鈷通過溶劑回收損失到了殘余物中[16]。</p><p><b>　　2.工藝流程簡介</b></p>&

18、lt;p>　　圖2-1 工藝流程簡圖</p><p>　　母液凈化液被送入母液緩沖罐F2-701；該緩沖罐確保向催化劑回收離心分離機(jī)連續(xù)進(jìn)料，并提供一個小的緩沖，以便對積壓的物料進(jìn)行加工。從母液緩沖罐中取樣，以確定正在被送進(jìn)催化劑回收罐的溴化物、鈉、鈷和錳的濃度。通過母液輸送泵G2-702A/B，母液凈化液以連續(xù)的流量向前輸送。</p><p>　　來自現(xiàn)場堿供應(yīng)源的5%w/w堿液在

19、流量控制下進(jìn)料，并與母液流混合，使母液中的金屬與溴化物之比為2：1。這可防止草酸鹽離心分離機(jī)M2-707和溶劑汽提塔D2-511內(nèi)部發(fā)生腐蝕。</p><p>　　來自草酸補(bǔ)充罐F2-704的10%（重量/重量）的草酸溶液用于沉淀，并與母液按比例進(jìn)行混合。通過將固體草酸晶體與水混合來制備草酸溶液。草酸儲罐和相關(guān)的管道裝有伴熱裝置，以確保溫度保持在25°C到50°C之間。溫度較低時，草酸會從溶液

20、中析出；溫度較高時，溶液的腐蝕性會增大。草酸在流量控制下供給工藝過程，并與母液按比例混合，達(dá)到摩爾金屬（Co+Mn）含量。為確保腐蝕金屬不發(fā)生沉淀，對于添加的全部催化劑金屬沉淀物，只需要90%的草酸溶液。因為鈷金屬離子首先沉淀，所以鈷的回收率較高。余下的草酸使大部分錳離子沉淀。從裝置中吹洗殘渣中的其余金屬。</p><p>　　為了保證良好的混合和有效沉淀，液流將通過草酸離心分離機(jī)進(jìn)料混合器H01。催化劑金屬草酸

21、鹽會迅速發(fā)生沉淀。溶液中的沉淀物進(jìn)入草酸鹽離心分離機(jī)，在分離機(jī)中沉淀物以一種懸浮物的形式被回收。底流中的固體濃度最好達(dá)到5%左右。固體濃度較高會導(dǎo)致堵塞。離心分離機(jī)的底流流量與離心分離機(jī)的進(jìn)料量按比率控制。</p><p>　　離心分離機(jī)溢流流到母液接收器F2-711，該接收器提供一個緩沖容積，確保向溶劑汽提塔連續(xù)供應(yīng)母液。對流到溶劑汽提塔的進(jìn)料進(jìn)行分析，以確定金屬濃度和固體含量。金屬錳的濃度用來監(jiān)測草酸的添加量

22、。</p><p>　　醋酸懸浮液中的金屬草酸鹽和固體TA流到催化劑回收罐F2-709。催化劑回收罐提供一個大的容積，以緩沖催化劑濃度的變動。回收的催化劑在流量控制下向前輸送到氧化裝置。對催化劑回收罐內(nèi)的成份進(jìn)行分析，以便控制催化劑濃度。</p><p>　　在線調(diào)節(jié)回收的催化劑，以達(dá)到氧化反應(yīng)器D2-301所要求的正確成份。這是通過利用催化劑濃度控制來完成的。該控制回路可確保正確摻混回收

23、的催化劑和新催化劑，以達(dá)到金屬與溴化物的配比。</p><p>　　用乙酸鈷、乙酸錳和氫溴酸溶液對催化劑進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其成份符合要求。乙酸鈷和乙酸錳溶液均以溶液形式導(dǎo)入。氫溴酸溶液是從氫溴酸儲罐F2-752供應(yīng)的48% w/w的氫溴酸。</p><p>　　最后回收罐中的草酸鈷和草酸錳循環(huán)回母液罐中。通過強(qiáng)酸置弱酸的原理重復(fù)使用。</p><p><b>　

24、　3.工藝流程設(shè)計</b></p><p>　　3.1.母液緩沖罐F2-701攪拌器的設(shè)計與選型</p><p>　　3.1.1 攪拌器的選型</p><p>　　由于母液緩沖罐中的液體為低粘度液體，且目的是為了溶解，分散。因此選擇渦輪式攪拌器。</p><p>　　圖3-1 母液緩沖罐攪拌器</p><p&g

25、t;　　3.1.2 攪拌器設(shè)備設(shè)計計算</p><p>　　確定攪拌槽的結(jié)構(gòu)與尺寸，明確攪拌槳及其附件的幾何尺寸和安裝位置，計算攪拌轉(zhuǎn)速和功率，傳熱計算等，最終為機(jī)械設(shè)計提供條件。</p><p><b>　　攪拌槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　攪拌槽的容積、類型、高徑比</p><p>　　對于連續(xù)操作，攪拌

26、槽的有效體積為[16]</p><p>　　攪拌槽的有效體積=流入攪拌槽的流體處理量×物料平衡停留時間所以，攪拌槽的有效體積</p><p><b>　　V=57m2</b></p><p>　　一般取攪拌液體深度與攪拌槽內(nèi)徑相等，以攪拌槽為平底近似估算直徑。由攪拌槽的有效體積可計算出攪拌槽內(nèi)徑3.2m，攪拌液體深度3.2m，即<

27、;/p><p>　　D=H=（4V/π）1/3=3.2m</p><p><b>　　所以D=3.2m</b></p><p>　　罐體由于沒有特殊要求，一般選取最常用的立式圓筒型容器。根據(jù)傳熱要求，罐體夾帶套，夾帶選用螺旋板夾套。夾套內(nèi)設(shè)導(dǎo)流板，螺距P=50m，夾套環(huán)隙E=50m</p><p>　　一般時機(jī)攪拌槽的高徑比

28、為1.1~1.5，現(xiàn)取1.2</p><p><b>　　攪拌槽筒體總高</b></p><p>　　H0=1.2×3.2=3.8m</p><p>　　3.1.3 攪拌槳尺寸及其安裝位置</p><p>　　攪拌器為渦輪式。由《化工流體流動與傳熱》得：可選?。喝~輪直徑d=1.0,葉寬b=1.2m，葉輪距槽底的

29、高度為C=0.6m，槳葉數(shù)6，攪拌轉(zhuǎn)速為</p><p><b>　　n==1.5r/s</b></p><p><b>　　取n=1.5r/s</b></p><p><b>　　攪拌槽的附件</b></p><p>　　為了消除可能的打旋現(xiàn)象，強(qiáng)化傳熱和介質(zhì)，安裝6塊寬度為

30、（1/10）的D，即0.32m的擋板。全擋板條件判斷如下</p><p>　?。╓/D）1.2×nb=（0.32/3.2）1.2×6=0.378</p><p>　　由于0.378>0.35，因此，符合全擋板條件。</p><p>　　3.1.4 攪拌槽的設(shè)計計算</p><p><b>　　1.攪拌功率計

31、算</b></p><p>　　采用永田進(jìn)治公式法計算。</p><p><b>　　Re=</b></p><p>　　Fr=由于Re數(shù)值很大，處于湍流區(qū)，因此，應(yīng)該安裝擋板，以消除打旋現(xiàn)象。功率計算需要知道臨界雷諾數(shù)Rec，用Rec代替Re進(jìn)行攪拌功率計算。Rec可以從圖上湍流和層流的轉(zhuǎn)折點得出。根據(jù)已知條件，根據(jù)《化工原理課程

32、設(shè)計》中攪拌器的φ曲線渦輪式攪拌器的功率曲線。從圖上讀得湍流區(qū)全擋板φ曲線的延長線與層流去的全擋板φ曲線的延長線的焦點對應(yīng)的雷諾數(shù)Rec=14.0[14]。</p><p>　　葉片平直葉渦輪槳葉的寬度b=1.2，槳葉數(shù)z=6</p><p><b>　　A=</b></p><p>　　如果采用查Rushton算圖計算，曲線符合條件，當(dāng)Re=

33、2.70×104時，查得φ=Np=6.2,與用永田進(jìn)治公式計算所得結(jié)果有一定差別。因為查圖本身有一定誤差，同時，經(jīng)驗公式也有一定誤差。</p><p>　　3.1.5夾套傳熱面積的計算[6]</p><p>　?。?）被攪拌液體體側(cè)的對流傳熱系數(shù)αj，采用推薦的關(guān)聯(lián)式計算。</p><p><b>　　(m2℃)</b></p&

34、gt;<p>　?。?）夾套側(cè)對流傳熱系數(shù)α，計算可忽略Vis項。</p><p>　　下面計算水的流速μ。</p><p>　　查《物性手冊》得定性溫度（25+35）/2=30℃下，水的物性參數(shù)如下：</p><p>　　比熱容Cp=4.174J/(Kg.℃)</p><p>　　密度ρ=995.7kg/m3</p>

35、;<p>　　粘度μ=8007×10-4Pa。s</p><p>　　需要熱量Q=150591.5+N=156107.6W</p><p><b>　　水的質(zhì)量流率:</b></p><p><b>　　夾套中水的流速：</b></p><p>　　α=5755.31W/m2

36、℃</p><p>　?。?）求總傳熱系數(shù)K，忽略污垢熱阻和攪拌槽壁熱阻。</p><p>　　1/K=1/αj+1/α=1/575.38+1/575.31</p><p>　　K=523.09W/(m2℃)</p><p>　?。?）求夾套傳熱面積</p><p><b>　　由于</b><

37、;/p><p>　　Δtm=29.72℃</p><p><b>　　F=10.04m2</b></p><p>　　需要核算下夾套可能提供的傳熱面積是否能滿足傳熱要求。計算時可考慮攪拌槽內(nèi)表面能提供的傳熱面積，如果該面積能滿足要求，即可認(rèn)為夾套設(shè)計符合要求。</p><p>　　攪拌槽內(nèi)表面能提供的傳熱面積</p&g

38、t;<p>　　πDH=3.14×1.8×1.8=10.17m2</p><p>　　該面積大于計算所需傳熱面積F=10.04m2，因此，夾套設(shè)計符合要求。</p><p>　　表3-1 主要設(shè)計計算結(jié)果</p><p><b>　　3.2.草酸罐計算</b></p><p>　　3.2

39、.1 罐體設(shè)計計算</p><p>　　根據(jù)表1幾種攪拌罐的罐體長徑比，設(shè)計中罐體的長徑比暫定為1.3</p><p>　　裝料系數(shù)y=0.7《化工工藝設(shè)計手冊》</p><p><b>　　初步計算筒體直徑</b></p><p><b>　　則 </b></p><p>

40、　　在40℃下草酸的密度[14]</p><p>　　ρ=1150Kg/m3</p><p><b>　　體積流量</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　圓整 </b></p><p><b>　　=

41、2.78m</b></p><p><b>　　圓整 </b></p><p><b>　　核算</b></p><p>　　符合液-液相的范圍1-1.3</p><p>　　即罐體為立式圓筒形容器，，罐體高,直徑，罐體長徑比，裝料系數(shù)</p><p>　　3.2

42、.2 草酸攪拌器計算</p><p>　　(1)由于草酸為均相液體，消耗功率小，循環(huán)容易，所以選用推進(jìn)式攪拌器[6]</p><p>　　攪拌轉(zhuǎn)速 60r/min。</p><p><b>　?、茢嚢韫β视嬎?lt;/b></p><p>　　根據(jù)《化工設(shè)備設(shè)計全書·攪拌器設(shè)備設(shè)計》推進(jìn)式在層流區(qū)操作時，其功率準(zhǔn)數(shù)為

43、</p><p>　　表3-3 草酸罐攪拌器的主要設(shè)計計算</p><p>　　3.3離心機(jī)的設(shè)計選型</p><p>　　根據(jù)物料高度分散，液相密度相近的性質(zhì)，本設(shè)計選用碟式分離機(jī)。碟式分離機(jī)的分離因數(shù)一般大于3500，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為4000-12000r/min，常用于高度分散物系的分離，如密度相近液體組成的乳濁液，高黏度液相中含有細(xì)小顆粒的液-固兩相懸浮液等。碟片

44、之間用定隙板將碟片隔開，間隙大小應(yīng)根據(jù)懸浮液的顆粒大小和濃度加以調(diào)整。兩碟片之間形成分離通道，懸浮液自碟片中心孔進(jìn)入分離通道，清液從碟片內(nèi)徑離開。碟片以一定的轉(zhuǎn)速，固體顆粒在離心力場的作用下，從液相中分離出來，由碟片外半徑排出。</p><p><b>　　⑴設(shè)計條件</b></p><p>　　物料名稱 草酸鈷和草酸錳及溶劑</p>

45、<p>　　進(jìn)料狀態(tài) 懸濁液（高度分散）</p><p>　　溫度 41.7℃</p><p><b>　?、莆锪虾馑?lt;/b></p><p><b>　　根據(jù)工藝要求</b></p><p><b>　　混合物處理量為</b&g

46、t;</p><p><b>　　M=20t/h</b></p><p><b>　?、请x心機(jī)選型 </b></p><p>　　混合物處理量為20t/h，查《化工工藝手冊 錯誤！未找到引用源?！返茫蛇x用PX-80型自清式碟片離心機(jī)其技術(shù)參數(shù)見下表：</p><p>　　表3-4 PX-80型自清

47、式碟片離心機(jī)主要技術(shù)參數(shù)[11]</p><p>　　3.4催化劑回收罐的設(shè)計計算</p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗和工藝流程的綜合考慮，取液體在緩沖罐中的停留時間為1小時，則罐的裝液量為，體積</p><p>　　3.4.1 罐體尺寸計算</p><p>　　根據(jù)表1幾種攪拌罐的罐體長徑比，設(shè)計中罐體的長徑比暫定為1.3[5]</p>

48、;<p>　　裝料系數(shù)y=0.7 由《化工工藝手冊》</p><p><b>　　初步計算簡體直徑</b></p><p><b>　　則 </b></p><p>　　代入數(shù)據(jù)得Di=2.8m</p><p><b>　　圓整 </b></p>&

49、lt;p><b>　　圓整 </b></p><p><b>　　核算</b></p><p>　　符合液-液相的范圍1-1.3</p><p>　　即罐體為立式圓筒形容器，，罐體高,直徑，罐體長徑比，裝料系數(shù)</p><p>　　3.4.2 罐體厚度計算：由《化工原理》得</p>

50、<p><b>　　工作壓力</b></p><p>　　設(shè)計壓力取超過工作壓力的10%</p><p><b>　　罐工作溫度為75℃</b></p><p>　　查《化工機(jī)械基礎(chǔ)》鋼材許用應(yīng)力，選擇GB3274鋼板，許用應(yīng)力。</p><p>　　根據(jù)《化工機(jī)械基礎(chǔ)》筒體的設(shè)計厚度

51、[9]</p><p>　　——圓筒設(shè)計厚度，mm</p><p><b>　　——圓筒內(nèi)徑，mm</b></p><p>　　——容器工作壓力，MPa</p><p><b>　　——焊接接頭系數(shù)</b></p><p><b>　　——腐蝕裕量，mm</b

52、></p><p><b>　　取腐蝕裕量，</b></p><p><b>　　取焊接接頭系數(shù)</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)</b></p><p>　　圓筒厚度取4.5mm即可滿足要求。</p><p>　　3.4.3 攪拌器設(shè)

53、計計算</p><p>　　由于催化劑回收罐為金屬草酸鹽懸浮液，當(dāng)選用槳葉式攪拌器時，僅在槳葉端一段距離則液體的速度就急速降低，直至仍然保持靜止?fàn)顟B(tài)。雙螺帶式能夠使液體產(chǎn)生復(fù)雜的四周螺旋上升再沿攪拌軸下降的流動型式，所以選用螺帶式攪拌器[6]。</p><p>　?、懦叽缬嬎?《化工工藝設(shè)計手冊》</p><p>　　螺帶式攪拌器標(biāo)注如下：</p>&

54、lt;p>　　圖3-2 攪拌器結(jié)構(gòu)</p><p>　　攪拌轉(zhuǎn)速 80r/min，無擋板</p><p><b>　?、茢嚢韫β视嬎?lt;/b></p><p>　　根據(jù)《化工設(shè)備設(shè)計全書·攪拌器設(shè)備設(shè)計》 錯誤！未找到引用源。螺帶式在層流區(qū)操作時，其功率準(zhǔn)數(shù)為</p><p>　　表3-6 攪拌釜主要設(shè)計計

55、算結(jié)果</p><p><b>　　3.5泵的選型</b></p><p>　　根據(jù)流量、揚(yáng)程以及流體輸送設(shè)備的特性曲線選用合適的離心泵。根據(jù)《化工工藝設(shè)計手冊》</p><p>　　表3-7 離心泵的選型</p><p>　　3.6 催化劑鈷和錳的回收率的計算</p><p>　　3.6.1 已

56、知數(shù)據(jù) </p><p>　　進(jìn)料中Co2+的濃度：1000ppm</p><p>　　進(jìn)料中Mn2+的濃度：1000ppm</p><p>　　進(jìn)料的流量：20t/h</p><p>　　回收催化劑料漿中Co濃度：1800ppm</p><p>　　回收催化劑料漿中Mn濃度：1200ppm</p>&l

57、t;p>　　出料的流量：9.5t/h</p><p>　　3.6.2 回收率的計算</p><p>　　因此，進(jìn)料中Co2+的流量為</p><p>　　進(jìn)料中Mn2+的的流量為20Kg/h</p><p><b>　　出料中鈷的流量為</b></p><p><b>　　出料中錳

58、的流量</b></p><p><b>　　所以鈷的回收率為</b></p><p><b>　　錳的回收率為</b></p><p>　　3.7催化劑鈷和錳的后處理</p><p>　　為減少對環(huán)境的污染以及減低工廠的生產(chǎn)成本，需對未能被回收的催化劑進(jìn)行進(jìn)一步的回收利用。首先，將F2-

59、711中含未能回收的催化劑的液體通過泵打入專門的催化劑處理中心，利用電解法對鈷和錳進(jìn)行分離回收。</p><p>　　圖3-3電解法回收鈷和錳</p><p>　　物料中的鈷、錳在電解還原浸出過程中,被浸出的錳大部分直接以MnO2 的形態(tài)在陽極析出,因此,電解法不僅實現(xiàn)了鈷溶液初步除錳和鈷在溶液中富集的目的,而且在陰極被錳消耗的酸又在陽極被釋放出來并返回陰極循環(huán)使用,醋酸的消耗量也大大降低

60、,同時陽極生成的MnO2 也可以以高品位的錳直接出售。因此說，電解法是一種可以實現(xiàn)鈷錳經(jīng)濟(jì)處理的新工藝。</p><p>　　電解法處理高錳含鈷物料的原則是鈷錳物料經(jīng)后加入溶液電解槽進(jìn)行電解。</p><p>　　步驟①是鈷以醋酸鈷、錳以醋酸錳的形態(tài)進(jìn)入溶液。在陰極區(qū),物料中的高價氧化物在電場作用下被還原浸出,溶液中主要是鈷離子。在陽極區(qū),醋酸錳又以MnO2 的形態(tài)在陽極析出。MnO2是一

61、種用途很大的原料。因此可以將MnO2對外售出一降低成本。</p><p>　　步驟②為浸出完畢,浸出渣排出電解槽進(jìn)行液固分離,過濾后溶液部分返回電解槽中繼續(xù)電解,進(jìn)一步降低溶液中的錳含量,提高溶液的鈷錳比。過濾后液則進(jìn)入下一環(huán)節(jié)進(jìn)行對錳的萃取。</p><p>　　步驟③為過濾后液經(jīng)P204(2-乙基己基磷酸)萃取除錳,得到含錳小于1g/ L 、含鈷大于30g/ L 的合格醋酸鈷溶液。另一

62、部分為含錳的負(fù)載有機(jī)相。</p><p>　　步驟④為將含錳的負(fù)載有機(jī)相用醋酸，利用強(qiáng)酸制弱酸的原理對P204進(jìn)行反萃再生,再經(jīng)皂化后返回萃取，對萃取劑重復(fù)利用。高濃度的錳反萃液則返回電解槽的陽極區(qū)繼續(xù)生產(chǎn)MnO2 。</p><p>　　步驟⑤為將合格的醋酸鈷溶液加入催化劑補(bǔ)充罐中，對反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充。</p><p>　　通過電解法對系統(tǒng)未能回收的催化劑進(jìn)行進(jìn)一

63、步的回收，可以將未回收的一部分催化劑達(dá)到99%的鈷和98.5%的錳回收率，而且經(jīng)回收后的溶液對環(huán)境的影響很小。</p><p><b>　　4.車間布置設(shè)計</b></p><p>　　4.1車間布置設(shè)計的意義</p><p>　　車間布置設(shè)計室工廠設(shè)計中很重要的一環(huán)，一個合理的車間布置設(shè)計，不僅可以再建設(shè)投資經(jīng)濟(jì)效益等方面取得良好效果，并且對

64、今后的正常安全生產(chǎn)、車間管理、設(shè)備維修、能量利用、物料運輸、人流往來等多方面有極大影響。</p><p>　　4.2車間布置設(shè)計與評述</p><p><b>　　布置方案的選擇</b></p><p>　　1.廠區(qū)布置應(yīng)符合生產(chǎn)工藝流程的合理要求。應(yīng)使工廠各生產(chǎn)環(huán)節(jié)具有良好的聯(lián)系，保證他們間的徑直和短捷的生產(chǎn)作業(yè)線，避免生產(chǎn)流程的交叉和迂回往

65、復(fù)，使各種物料的輸送距離為最小。因此，選擇矩形廠房便于總平面布置，節(jié)約用地，有利于設(shè)備排列，縮短管道，便于安排交通和出入口，有較多可供自然采光和通風(fēng)的墻面。將催化劑回收及除雜工段設(shè)在同一個廠房內(nèi)，有利于成本的減少，流程的簡便。</p><p>　　2.廠區(qū)布置應(yīng)滿足安全和衛(wèi)生要求。在各個區(qū)域設(shè)立安全滅火設(shè)施，并對有害區(qū)域設(shè)立警示標(biāo)語，對生產(chǎn)安全和衛(wèi)生加以嚴(yán)格控制。由于車間不設(shè)置圍墻，車間主要采用天然采光，夜間電燈

66、照明。全選用開啟式照明器，用絕緣性能好的燈座，燈管選用透射性能好的鎂光燈。</p><p>　　3.廠區(qū)布置應(yīng)考慮工廠發(fā)展的可能性合妥善處理工廠分期建設(shè)的問題。</p><p>　　廠區(qū)布置必須貫徹節(jié)約用地的原則。</p><p>　　本廠根據(jù)生產(chǎn)流程，設(shè)計成4層廠房?；S房層高取決于設(shè)備的高低，安置的位置以及安全生產(chǎn)的條件，廠房層高應(yīng)符合建筑模數(shù)制的要求，即0.

67、3m的倍數(shù)。本廠根據(jù)生產(chǎn)需要，采用6m的層高。廠房寬度一般由以下幾個方面決定，各工藝設(shè)備所廠房寬度之和，各工藝設(shè)備沿廠房寬度方向間距之和，廠房內(nèi)縱向通道之和及縱墻厚度，主生產(chǎn)車間長225m，寬96m。</p><p>　　5.廠區(qū)布置應(yīng)考慮各種自然條件和周圍環(huán)境的影響。</p><p>　　6.廠區(qū)布置應(yīng)為施工安裝創(chuàng)造有利條件。滿足安裝檢修拆卸的要求，一般廠房大門的寬度要比所需要通過的設(shè)備

68、寬度大0.2m左右，本廠車間大門設(shè)計為4m。考慮運輸通道，如每排設(shè)備至少一側(cè)要留有通道，大的室內(nèi)設(shè)備在底層還要留有移出通道，并接近主道路布置。通道的寬度取決于運輸工具、運輸物件的外形尺寸及人流、貨流通過量，主干道寬度7-8m，車間通道寬4-5m。</p><p>　　5.環(huán)境保護(hù)和安全措施</p><p><b>　　5.1環(huán)境保護(hù)</b></p>&l

69、t;p>　　1.減少污染物排放量。改革能源結(jié)構(gòu)，多采用無污染能源，對燃料進(jìn)行預(yù)處理，改進(jìn)燃燒技術(shù)等均可減少排污量。另外，在污染物未進(jìn)入大氣之前，使用除塵消煙技術(shù)、冷凝技術(shù)、液體吸收技術(shù)、回收處理技術(shù)等消除廢氣中的部分污染物，可減少進(jìn)入大氣的污染物數(shù)量。</p><p>　　2.廠址選擇、煙囪設(shè)計、城區(qū)與工業(yè)區(qū)規(guī)劃等要合理，不要排放大戶過渡集中，不要造成重復(fù)迭加污染，形成局地嚴(yán)重污染事件發(fā)生。</p&g

70、t;<p>　　3.綠化造林，使有更多植物吸收污染物，減輕大氣污染程度。</p><p><b>　　5.2 安全措施</b></p><p>　　1、建立、健全各級各部門的安全生產(chǎn)責(zé)任制，責(zé)任落實到人。 </p><p>　　2、工人應(yīng)掌握本工種操作技能，熟悉本工種安全技術(shù)操作規(guī)程。 </p><p>　

71、　3、建立定期安全檢查制度。有時間、有要求，明確重點部位、危險崗位。安全檢查有記錄。對查出的隱患應(yīng)及時整改，做到定人、定時間、定措施。 </p><p>　　4、組織“三上崗、一講評”活動。組織進(jìn)行上崗交底、上崗檢查、上崗記錄的“三上崗”和每周一次的“一講評”安全活動。 </p><p><b>　　6.結(jié)論</b></p><p>　　在本次

72、工藝設(shè)計中我完成了以下幾項：</p><p>　　(1)研究探討了目前催化劑回收的一些普遍的方法，通過研究計算得出最佳的回收方式，降低工廠的生產(chǎn)成本。</p><p>　　(2)根據(jù)物料衡算，參考各種設(shè)計文獻(xiàn)，經(jīng)過大量計算與反復(fù)驗算，設(shè)計出了催化劑母液攪拌罐；草酸罐；離心機(jī)；催化劑回收罐；泵的選型。</p><p>　　(3)設(shè)計了整個催化劑回收及除雜單元工藝流程，

73、對主要的設(shè)備進(jìn)行計算設(shè)計及選型</p><p>　　(4)畫出了工藝流程簡圖，攪拌器裝配。</p><p><b>　　[參考文獻(xiàn)]</b></p><p>　　[1]浙江紹興遠(yuǎn)東石化（英威達(dá)裝置）圖紙</p><p>　　[2]張宗楊 《化工流體流動與傳熱》1979，104-115</p><p&g

74、t;　　[3]何小娟.李旭東.周琪.楊再鵬.馬樹海 精對苯二甲酸殘渣的處理現(xiàn)狀及綜合利用 [期刊論文] -上海環(huán)境科學(xué)2006(5)</p><p>　　[4]吳子斌 Co-Mn對PTA廢水處理影響及回收利用 [期刊論文] -寧夏工程技術(shù)2008(3)</p><p>　　[5] 陳筱金．Pd／C催化劑失活原因分析與改進(jìn)措施[J]．化學(xué)反應(yīng)工程與工藝2002,267~270</p&g

75、t;<p>　　[6]胡國興, 戴振國, 張永福. 金山油化纖[J ], 1991,(4) : 5.</p><p>　　[7]王凱.攪拌設(shè)備設(shè)計[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　[8]GB 150—1998. 鋼制壓力容器〔S〕.</p><p>　　[9]陳國桓.化工機(jī)械基礎(chǔ)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2009.</p

76、><p>　　[10]JB/T4737—95.鋼制焊接常壓容器〔S〕.</p><p>　　[11]王志魁.化工原理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004. </p><p>　　[12]吳德榮.化工工藝設(shè)計手冊(上冊)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2009.</p><p>　　[13]熊大方, 張洪梅, 藏莉莉. 揚(yáng)子石油化工[J ], 19

77、94, 9</p><p>　　[14]徐金端, 田笠卿. 物性參數(shù), 南京: 南京大學(xué)出版社, 1991.</p><p>　　[15] 敏恒．化工原理[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社．1989；</p><p>　　[16] 中國石化集團(tuán)上海工程有限公司，化工工藝設(shè)計手冊第四版，化學(xué)工業(yè)出版社，2009</p><p>　　[17] 劉光啟，

78、馬連湘主編.化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 </p><p>　　[18]李功樣，陳蘭英，崔英德主編.常用化工單元設(shè)備設(shè)計.廣州： 華南理工大學(xué)出版社，2003.4 </p><p>　　[19]Dubinnim M M , Radushkevish L V. P roc A cad SciU SSR, 1947, 55: 331.</p><