年提纯废盐酸-醋酸200吨的工艺设计文献综述
2020-04-14 15:31:15
盐酸、醋酸作为重要的化工原料，被广泛应用在基本合成、医药、食品、香料、染料、印染、皮革、农药、冶金等领域。但是在这些行业的生产过程中会产生大量的含醋酸、盐酸的废水。这些废水的特点是酸性大，COD值高，处理比较困难如果将这类含酸废水直接排放，就会对环境造成极大的污染，也会造成对盐酸、醋酸资源的浪费。因此，对含酸废水进行有效地处理并加以利用，就可以带来环境和经济效益的双丰收。
本次设计题目是年提纯盐酸-醋酸200吨，选取生产D-氨基葡萄糖盐酸盐生产过程中产生的废酸的回收利用工艺，提高产品回收率以及实现生产废弃物的零排放。D-氨基葡萄糖盐酸盐是一种在人体内具有重要生理意义的海洋生物制剂，在化工、环保、日化、医药材料、食品等领域被广泛的应用。我国是一氨基葡萄糖盐酸盐的生产和出口大国，年出口量达8000多万吨。但我国D-氨基葡萄糖盐酸盐的工业化生产工艺比较落后，而传统的生产工艺物料消耗大、腐蚀设备严重、资源利用程度低、环境污染程度大、且产品得率相对不高。每生产吨D-氨基葡萄糖盐酸盐所形成的废酸达3.4-4.25吨，含有杂质的低浓度废酸无法返回到甲壳素原料盐酸水解工段重新被利用。这样一来，D-氨基葡萄糖盐酸盐的传统生产过程中伴随着大量的废酸母液的囤积，废液处理量大，生产成本升高，对周边环境的造成的压力大，不仅造成产品收率的降低和原料的大量浪费，而且加大了地方政府节能减排的压力，进而直接影响到海洋生物资源精深加工和可持续利用。废酸中含有盐酸16~20％、醋酸根离子8%，若是直接排放，对环境有极大危害，对水体和土壤可造成污染。对动植物纤维和人体肌肤均有腐蚀作用。工人及附近居民接触其蒸气或烟雾，可引起急性中毒：出现眼结膜炎，鼻及口腔粘膜有烧灼感，鼻出血、齿龈出血，气管炎等。误服可引起消化道灼伤、溃疡形成，有可能引起胃穿孔、腹膜炎等。眼和皮肤接触可致灼伤。由此，处理废酸从而回收利用盐酸、醋酸作为重要的化工原料，尽快攻克一氨基葡萄糖盐酸盐工业化清洁生产关键技术,不仅能使企业大幅度降低生产成本、提高产品回收率以及实现生产废弃物的零排放,而且可以提升我国氨基葡萄糖盐酸盐生产企业核心竞争力和确保海产动物甲壳发展甲壳素产业的优势得以发挥以及节能减排目标的实现具有重大意义。
2. 研究的基本内容与方案
{title}由于盐酸和醋酸沸点相差不大，在常温常压下形成沸点为110°的恒沸物，并且恒沸物是不可能通过常规的蒸馏或分馏手段加以分离的。因此，本设计选择采用络合萃取法先分离出醋酸，再采用溶盐精馏处理废酸中盐酸。其中，络合萃取是基于溶质的Lewis酸(或碱)性官能团与萃取剂的Lewis碱(或酸)性官能团的相互作用而进行的一种分离方法。由于其化学键能一般为10~50 KJ/mol，这样既可以形成络合物同时实现相的转移，又能够使络合剂在反萃取时进行再生，因此这种方法既能够保留化学萃取的高效性和高选择性的优点，同时又克服了其可逆性差的不足，并且兼顾物理萃取其操作简便、低成本、溶剂与溶质能够回收利用的优点。本文拟采用络合萃取法实现醋酸-盐酸分离，为后续盐酸提浓回收再利用打下基础。其中，络合萃取剂对醋酸稀溶液的萃取效果决定了该操作过程在技术上和经济上的可行性，高性能的络合萃取剂可以减少萃取循环操作次数并节约成本。经过综合考量，本设计选用磷酸三丁酯（TBP）作为络合剂。由于萃取剂磷酸三丁酯液流动性不好，不利于后续步骤中两相的分离，因此会在其中加入稀释剂。常用的稀释剂有甲苯、苯、环己烷、煤油、氯仿等，本设计采用的稀释剂为正辛醇。查阅相关实验资料，本设计最终选定萃取液的组成成分为体积分数70%的磷酸三丁酯和体积分数30%的正辛醇，此时的萃取液组成再生性良好，萃取剂与废酸稀溶液体积比为1;1，络合萃取在常温下进行即可。络合萃取后的得到的醋酸再经过精馏。釜液进行熔盐精馏分离出盐酸，溶盐精馏与萃取精馏很相似，只不过溶剂是盐而不是液体有机物。由于溶解的盐可认为是不挥发的，所以它完全留在液相中。为使它在全塔发挥作用，必须使其在塔顶或塔顶附近加入，并在塔内自上而下流动。分离出的盐酸经过进一步处理得到能投入D-氨基葡萄糖盐酸盐的生产所需浓度（31%左右），从而达到循环利用。此外，熟练掌握运用Aspen、CAD等软件。通过化工软件Aspen对尾气吸收塔进行模拟，得到塔高、塔径等参数。在完成整个工艺流程的工业化初步设计后,使用CAD画出工艺流程图、设备布置图等。
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