学习啦 > 论文大全 > 毕业论文 > 理学论文 > 物理学 > 化学方面论文

化学方面论文

时间: 秋梅1032 分享

化学方面论文

  化学是一门历史悠久而又富有活力的学科,它的成就是社会文明的重要标志,化学中存在着化学变化和物理变化两种变化形式。下文是学习啦小编为大家搜集整理的关于化学方面论文的内容,欢迎大家阅读参考!

  化学方面论文篇1

  浅谈化学水处理系统方案的比较

  【摘要】为了更加充分、合理得利用水资源,响应国家对水资源节约保护的各项政策,实现保护环境、节约水资源的目标,本文针对火电厂化学水处理系统提出了两种方案,分别为:一级除盐加混床(过滤器+超滤+反渗透+一级除盐+混床)和全膜法(过滤器+超滤+一级反渗透+二级反渗透+EDI)两种方案。同时,以工艺合理、技术先进,能够实现安全、经济运行,满足环保要求,以合理的投资获得最大的综合经济效益为原则,对其进行了详细的经济技术比较。其中,一级除盐加混床是一种技术成熟可靠,投资较低,运行费用低,系统稳定的传统工艺,应用最为广泛。全膜法是一种新型的水处理工艺系统,具有技术先进、环保水平高、系统自动化程度高等优点。

  【关键词】化学水处理;系统方案;比较研究

  一、引言

  电厂化学水处理系统在电厂的正常运行中,发挥着至关重要的作用。除盐水水质的优劣直接决定了发电机组运行的经济性和安全性。废水的处理及回收利用,则是对环境保护和降低运行成本的有利保障。根据机组的不同型式,主要包括以下几个系统:锅炉补给水处理系统、凝结水精处理系统、工业废水处理系统、循环水处理系统、热力系统加药及取样监测系统、脱硫废水处理系统、生活污水处理系统、含煤废水处理系统等,另外根据水源及水质的不同,有些电厂还包括海水淡化系统、再生水处理系统等。根据水源及水质的不同,锅炉补给水处理系统工艺方案众多,主要包括以下三种水处理工艺:过滤器+一级除盐+混床、过滤器+反渗透+一级除盐+混床、过滤器+超滤+反渗透+EDI 等系统。目前应用较多的是后续两种水处理工艺系统,本篇文章重点对这两种工艺进行技术及经济比较。

  二、化学水处理系统方案比较

  2.1 水源水质

  电厂水源较多,主要包括地表水(水库水、河水等)、地下水、海水、城市中水等。为保护地下水资源,国家已禁止采用地下水作为电厂用水,鼓励采用城市中水,做到水资源的循环利用。表1为中的水质作为本篇文章的研究资料,仅供本文使用。

  2.2 以某2X660MW 机组为例,确定锅炉补给水处理容量

  对于2X660MW机组水汽循环损失,每小时需要补给除盐水56.94吨,加上由于其它蒸汽损失所需要的除盐水每小时10吨之后,即锅炉每小时总共需要补给除盐水66.94吨。

  2.3 选择系统工艺

  根据原水水质特点及机组对水质的要求,对以下两个方案进行比较选择:方案一:水库水(经过澄清、过滤)→生水箱→生水泵→双介质过滤器→超滤装置→超滤水箱→反渗透给水泵→反渗透装置→淡水箱→淡水泵→强酸阳离子交换器→强碱阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵→主厂房。方案二:水库水(经过澄清、过滤)→生水箱→生水泵→双介质过滤器→超滤装置→超滤水箱→一级反渗透给水泵→一级反渗透装置→中间水箱→二级反渗透给水泵→二级反渗透装置→淡水箱→淡水泵→EDI 装置→除盐水箱→除盐水泵→主厂房。经上述两种方案处理后,锅炉补给水水质:电导率(25℃)≤0.15μs/cm,SiO2≤10μg/L,TOC≤200μg/L。两种方案出水水质均能够满足机组对水质的要求。

  2.4 两种方案的设备规范和技术比较

  2.4.1 两种方案的主要设备规范

  (1)方案一水处理系统设2×114t/h 的超滤装置,2×75t/h 的反渗透,2×150t/h 的一级除盐+混床离子交换设备,锅炉补给水处理系统主要设备规范如表2所示。

  (2)方案二的主要设备规范如表3所示。

  2.4.2 两种方案的技术特点

  (1)方案一技术特点是采用反渗透装置用于预脱盐工艺,脱除水质中约97%的盐量,剩余盐量进入一级除盐加混床系统。一级除盐加混床技术是一种传统的成熟的离子交换除盐系统,运行稳定可靠。一级除盐为单元制,共两列。方案一为传统的配置方案,具有技术成熟、可靠,且对水质、水量的适应能力强等优点,系统出力稳定、操作弹性大,适应的水质范围广,对运行人员的要求低,也是目前广泛采用也是最为可靠的除盐方法,技术非常成熟。缺点是离子交换树脂需定期进行再生,有酸碱废液排放,但因有反渗透预除盐系统,极大延长了再生周期,酸碱排放量小。

  (2)方案二技术特点:电除盐(EDI)是利用装填在阴、阳离子交换膜之间的离子交换树脂来去除水中的离子,又利用电渗析的直流电场为推动力,一方面使树脂间的水解离成H+和OH-来不断地使树脂再生,另一方面使树脂再生交换下来的离子迁入另一水体。既克服了电渗析不能深度脱盐的缺点,又弥补了离子交换不能连续工作、需消耗酸碱再生的不足,把离子交换、离子迁移、树脂再生融为一起,达到连续除盐连续再生的目的。该方案中EDI 系统出力按2×75t/h 考虑;二级RO 系统出力按2×84t/h 考虑;一级RO 系统出力按2×93t/h 考虑。系统中RO 和EDI 均为动态的除盐过程,设备运行的同时有浓水排出,二级RO 与EDI 系统排水由于水质较好,均回收至前一级系统进行循环使用,2 套设备同时运行。

  EDI 方案具有工艺系统连接简单,自动化程度高,运行操作和维护方便,占地面积小,不需要酸碱再生等优点,对环境无污染无需排放酸碱废水,为绿色环保技术。但EDI 采用两级反渗透产水,对进水要求较高且对水质、水量变化的适应能力低,药品费及膜更换费用高。同时,EDI 设备也存在检修维护工作量较大的问题。

  2.5 两种方案占地比较

  两种方案的占地情况如表4所示,从表中可以看出:方案二占地面积较小。

  2.6 两种方案投资及运行费用比较

  2.6.1 两种方案投资比较

  两种方案的投资情况如表5所示。从表中可以看出,方案一投资费用较低。

  2.6.2 两种方案运行费用比较

  两种方案的运行费用情况如表6所示。从表中可以看出,方案一运行费用较低。

  三、结语

  通过上述分析,可以得出如下结论:方案一技术成熟可靠,投资比全膜法方案低约280 万元,运行费用比全膜法方案低约117.4 万元/年。虽然有一定的酸碱消耗,但是由于采用了反渗透作为预处理措施,大大延迟了再生的频率,降低了酸碱的消耗。酸碱废水中和回用,几乎不会对环境造成危害。方案一作为传统的除盐工艺,对水质、水量的变化适应性强,维护简单。综合上述各方面分析,两个方案均能满足工程的设计要求。但方案一对水质、水量变化的适应能力强,检修维护工作量小,投资及运行费用均较低。

  【参考文献】

  [1] 梁建斌. 化学水处理控制系统设计与应用[ J ] . 河南科技,2013,4,109.

  [2] 张海涛. 电厂化学水处理系统的优化设计[D].天津:天津大学,2009.

  [3] 许琦, 杨向东, 孙国良. 电厂化学水处理DCS的应用研究[ J]. 中国电力, 2005, 38( 7): 61- 63.

  化学方面论文篇2

  谈燃料乙醇工艺的化学工程分析

  【摘要】乙醇是有多种用途的有机物,在饮料、香精以及医疗上均有应用,伴随着世界范围内能源危机以及新能源的探索开发,乙醇以其成本低、环保等优点逐渐在燃料这一用途方面得到了高度重视。本文主要探讨的是关于燃料乙醇的化学工程问题,在具体的分析中首先对燃料乙醇在发酵过程中的化学工程进行分析,其次对燃料乙醇在提纯过程中的化学工程进行分析,最后阐述了燃料乙醇发酵与分类中的化学工程。

  【关键词】燃料乙醇;化学工程;探究分析

  乙醇作为一种燃料,不管是在生产过程中还是在燃烧过程中均不会产生污染物,属于一种清洁能源。早期的乙醇主要是通过淀粉、纤维素等经过长时间的发酵而来,然而燃料酒精由于其需求大,在生产过程中需要大规模的生产,在生产中涉及到一定的化学工程,了解这些化学工程是燃料乙醇生产的关键,同时也是该调整我国能源结构的重点。本文主要就燃料乙醇工艺的化学工程问题分析如下:

  一、燃料乙醇发酵分析

  1、燃料乙醇发酵的多尺度

  燃料遗传在发酵过程中涉及到的工程领域较多,其中包括微生物工程、化学工程以及生物化学工程等,因此在实际的发酵过程中化学反应相对复杂,正是由于其发酵过程中的复杂性,在研究中仅仅从单一的角度去研究与实际要求不符,因此在生产过程中应该注重多尺度问题,也就是说从多个角度对燃料乙醇的发酵过程进行分析,这样才能更加全面的将乙醇复杂的发酵过程显现出来,因此对于燃料酒精发酵的研究应该涉及到生物学以及化学两个重要方面,这样的研究才更加符合实际研究需要。

  2、发酵中的动力学与放大

  乙醇在发酵前期需要进行相关的准备工作,其中主要与偶乙醇原料的液化以及糖化等,然后在乙醇发酵过程中应该做好相关特性的控制,也就是动力学问题,动力学是乙醇发酵是否可以顺利发酵的基础,其中涉及到两个方面的问题,一个是本征动力学,也就是从早期的原料到发酵微生物固有速率的问题,另外一个就是宏观动力学,这个具体的就是在发酵阶段乙醇的能量传递情况,现阶段对动力学研究应用主要模型是酶催化反应。

  3、发酵中的发酵罐多场

  在遗传发酵过程中需要一定的设备,发酵罐就是主要设备,由于乙醇发酵的复杂性,同时在发酵中还会受到外界环境温度、湿度等各方面因素的影响。这些因素的影响会造成发酵速度缓慢,影响发酵进程,也就是溢出发酵进程的不同在发酵罐内形成了不同的反应场,不同的反应场对于发酵罐正常的发酵造成影响,最终发酵质量也会造成影响,不过这种发酵场也有有利的一面,那就是工作人员可以在发酵中采取措施进行干预,使发酵质量向更高的程度靠近。

  二、燃料乙醇提纯分析

  乙醇在经过发酵后在发酵液中实际含有的乙醇含量非常低,据有关资料显示,这种含量通常只能达到5.0%―12.0%,这种低含量的乙醇基本不能满足燃料的需求,所以在发酵结束后通常还需要进行提纯,当然提纯也是乙醇生产中必不可少的,对于乙醇提纯的技术方法较多,应用较为广泛的主要是蒸馏技术,蒸馏提纯乙醇主要是将乙醇中大量的水分排出,当然在具体的提纯中需要多次提纯才能保证乙醇的含量,不过乙醇通过蒸馏能达到的最大含量约为90.0%,因此想要进一步提出就需要采用其它的提纯方法。在实际对乙醇的提纯中通常是先通过蒸馏的方法将乙醇提纯到一定程度,在达到一定含量后可继续使用萃取、吸附等提纯方法进一步提升乙醇的含量,最终达到工业乙醇要求或者实际需要的浓度[1]。

  三、发酵与分离的耦合

  乙醇在发酵过程中其发酵过程与早期乙醇的发酵过程有较多的相同点,因此其工艺研究内容也是一些基础性的东西。在发酵反应和分离过程中进行的耦合同样是一个复杂过程,因此在技术水平以及操作水平上都应该有严格的要求。

  如果通过直接的化学反应就可以得到最终的成品,那么这个过程就是一个简单的反应过程,而在这个反应过程中采用的干预措施、采用的设备等就属于反应工程,在乙醇提纯中采用一定的方法将乙醇中不需要的一些水分或者杂质清除,在这个过程中采用的试剂、设备以及提纯中遇到的实际问题均属于分离工程。因此乙醇发酵与乙醇分离的耦合在理论上是可行的,当然通过实验证明在实践操作中也是可行的。

  在这方面也有较多的报道,比如有学者将液体的萃取以及发酵过程结合到了一起,在进行连续发酵过程中将油烯基乙醇作为萃取剂,最终结果表明通过这种方法提取的乙醇质量相对于早期的提纯明显提高。也就是说将生物发酵技术可以简单地看成是反应与分离技术的耦合,这样在工业乙醇生产过程中可大大的提高分离效率,促进乙醇含量的提升,当然对于大范围的推广乙醇生产具有重要意义。在乙醇发酵中可以将反应工程学的原理以及分离学工程理论结合起来,然后研究整个耦合过程,这样的研究对于推动整个燃料乙醇的工业生产起着关键性作用,不过当前大多数学者的报道中报道的内容更多的倾向于工艺条件、生物萃取剂以及膜材料等,但是涉及到多场耦合、传递特性等化学工程的研究却很少,这些在一定程度上抑制了燃料乙醇的工艺生产[2]。

  在未来乙醇生产中新型发酵设备以及分离设备都需要多场耦合的指导,当然在后期的乙醇发酵中将会实现反应、分离以及其其它多种分离技术设备的耦合,也就是说通过一个连续的设备可实现乙醇发酵到成品,这样的设备不仅提高了生产效率,同时乙醇的质量也会得到明显提高。当然这种设备同样的可加快燃料乙醇作为新型能源的步伐。

  结束语

  燃料乙醇生产中过多的涉及到流体流动、热量传递以及发酵生化反应等,这个过程是一个复杂的过程,同时也涉及到多学科,因此在燃烧乙醇工艺的化学工程分析中应该从多个角度对其进行研究,在后期较长时间内的研究目标应该集中在生物发酵反应与提纯分离过程的耦合,这样的研究可以推进乙醇工艺生产的发展,有利于尽早的调整我国能源结构,实现环保绿色可持续发展。

  参考文献

  [1]李扬,曾健,王科,等.醋酸酯化合成乙醇工艺及经济性分析[J].精细化工原料及中间体,2011(11).

  [2]陈叶涛.关于燃烧乙醇工艺的化学工程分析[J].科技风,2014(20).

猜你喜欢:

3226831