化學(xué)方面論文
化學(xué)方面論文
化學(xué)是一門歷史悠久而又富有活力的學(xué)科，它的成就是社會文明的重要標(biāo)志，化學(xué)中存在著化學(xué)變化和物理變化兩種變化形式。下文是學(xué)習(xí)啦小編為大家搜集整理的關(guān)于化學(xué)方面論文的內(nèi)容，歡迎大家閱讀參考!
化學(xué)方面論文篇1
淺談化學(xué)水處理系統(tǒng)方案的比較
【摘要】為了更加充分、合理得利用水資源，響應(yīng)國家對水資源節(jié)約保護(hù)的各項政策，實現(xiàn)保護(hù)環(huán)境、節(jié)約水資源的目標(biāo)，本文針對火電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)提出了兩種方案，分別為：一級除鹽加混床(過濾器+超濾+反滲透+一級除鹽+混床)和全膜法(過濾器+超濾+一級反滲透+二級反滲透+EDI)兩種方案。同時，以工藝合理、技術(shù)先進(jìn)，能夠?qū)崿F(xiàn)安全、經(jīng)濟運行，滿足環(huán)保要求，以合理的投資獲得最大的綜合經(jīng)濟效益為原則，對其進(jìn)行了詳細(xì)的經(jīng)濟技術(shù)比較。其中，一級除鹽加混床是一種技術(shù)成熟可靠，投資較低，運行費用低，系統(tǒng)穩(wěn)定的傳統(tǒng)工藝，應(yīng)用最為廣泛。全膜法是一種新型的水處理工藝系統(tǒng)，具有技術(shù)先進(jìn)、環(huán)保水平高、系統(tǒng)自動化程度高等優(yōu)點。
【關(guān)鍵詞】化學(xué)水處理;系統(tǒng)方案;比較研究
一、引言
電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)在電廠的正常運行中，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。除鹽水水質(zhì)的優(yōu)劣直接決定了發(fā)電機組運行的經(jīng)濟性和安全性。廢水的處理及回收利用，則是對環(huán)境保護(hù)和降低運行成本的有利保障。根據(jù)機組的不同型式，主要包括以下幾個系統(tǒng)：鍋爐補給水處理系統(tǒng)、凝結(jié)水精處理系統(tǒng)、工業(yè)廢水處理系統(tǒng)、循環(huán)水處理系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)加藥及取樣監(jiān)測系統(tǒng)、脫硫廢水處理系統(tǒng)、生活污水處理系統(tǒng)、含煤廢水處理系統(tǒng)等，另外根據(jù)水源及水質(zhì)的不同，有些電廠還包括海水淡化系統(tǒng)、再生水處理系統(tǒng)等。根據(jù)水源及水質(zhì)的不同，鍋爐補給水處理系統(tǒng)工藝方案眾多，主要包括以下三種水處理工藝：過濾器+一級除鹽+混床、過濾器+反滲透+一級除鹽+混床、過濾器+超濾+反滲透+EDI 等系統(tǒng)。目前應(yīng)用較多的是后續(xù)兩種水處理工藝系統(tǒng)，本篇文章重點對這兩種工藝進(jìn)行技術(shù)及經(jīng)濟比較。
二、化學(xué)水處理系統(tǒng)方案比較
2.1 水源水質(zhì)
電廠水源較多，主要包括地表水(水庫水、河水等)、地下水、海水、城市中水等。為保護(hù)地下水資源，國家已禁止采用地下水作為電廠用水，鼓勵采用城市中水，做到水資源的循環(huán)利用。表1為中的水質(zhì)作為本篇文章的研究資料，僅供本文使用。
2.2 以某2X660MW 機組為例，確定鍋爐補給水處理容量
對于2X660MW機組水汽循環(huán)損失，每小時需要補給除鹽水56.94噸，加上由于其它蒸汽損失所需要的除鹽水每小時10噸之后，即鍋爐每小時總共需要補給除鹽水66.94噸。
2.3 選擇系統(tǒng)工藝
根據(jù)原水水質(zhì)特點及機組對水質(zhì)的要求，對以下兩個方案進(jìn)行比較選擇：方案一：水庫水(經(jīng)過澄清、過濾)→生水箱→生水泵→雙介質(zhì)過濾器→超濾裝置→超濾水箱→反滲透給水泵→反滲透裝置→淡水箱→淡水泵→強酸陽離子交換器→強堿陰離子交換器→混合離子交換器→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房。方案二：水庫水(經(jīng)過澄清、過濾)→生水箱→生水泵→雙介質(zhì)過濾器→超濾裝置→超濾水箱→一級反滲透給水泵→一級反滲透裝置→中間水箱→二級反滲透給水泵→二級反滲透裝置→淡水箱→淡水泵→EDI 裝置→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房。經(jīng)上述兩種方案處理后，鍋爐補給水水質(zhì)：電導(dǎo)率(25℃)≤0.15μs/cm，SiO2≤10μg/L，TOC≤200μg/L。兩種方案出水水質(zhì)均能夠滿足機組對水質(zhì)的要求。
2.4 兩種方案的設(shè)備規(guī)范和技術(shù)比較
2.4.1 兩種方案的主要設(shè)備規(guī)范
(1)方案一水處理系統(tǒng)設(shè)2×114t/h 的超濾裝置，2×75t/h 的反滲透，2×150t/h 的一級除鹽+混床離子交換設(shè)備，鍋爐補給水處理系統(tǒng)主要設(shè)備規(guī)范如表2所示。
(2)方案二的主要設(shè)備規(guī)范如表3所示。
2.4.2 兩種方案的技術(shù)特點
(1)方案一技術(shù)特點是采用反滲透裝置用于預(yù)脫鹽工藝，脫除水質(zhì)中約97%的鹽量，剩余鹽量進(jìn)入一級除鹽加混床系統(tǒng)。一級除鹽加混床技術(shù)是一種傳統(tǒng)的成熟的離子交換除鹽系統(tǒng)，運行穩(wěn)定可靠。一級除鹽為單元制，共兩列。方案一為傳統(tǒng)的配置方案，具有技術(shù)成熟、可靠，且對水質(zhì)、水量的適應(yīng)能力強等優(yōu)點，系統(tǒng)出力穩(wěn)定、操作彈性大，適應(yīng)的水質(zhì)范圍廣，對運行人員的要求低，也是目前廣泛采用也是最為可靠的除鹽方法，技術(shù)非常成熟。缺點是離子交換樹脂需定期進(jìn)行再生，有酸堿廢液排放，但因有反滲透預(yù)除鹽系統(tǒng)，極大延長了再生周期，酸堿排放量小。
(2)方案二技術(shù)特點：電除鹽(EDI)是利用裝填在陰、陽離子交換膜之間的離子交換樹脂來去除水中的離子，又利用電滲析的直流電場為推動力，一方面使樹脂間的水解離成H+和OH-來不斷地使樹脂再生，另一方面使樹脂再生交換下來的離子遷入另一水體。既克服了電滲析不能深度脫鹽的缺點，又彌補了離子交換不能連續(xù)工作、需消耗酸堿再生的不足，把離子交換、離子遷移、樹脂再生融為一起，達(dá)到連續(xù)除鹽連續(xù)再生的目的。該方案中EDI 系統(tǒng)出力按2×75t/h 考慮;二級RO 系統(tǒng)出力按2×84t/h 考慮;一級RO 系統(tǒng)出力按2×93t/h 考慮。系統(tǒng)中RO 和EDI 均為動態(tài)的除鹽過程，設(shè)備運行的同時有濃水排出，二級RO 與EDI 系統(tǒng)排水由于水質(zhì)較好，均回收至前一級系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)使用，2 套設(shè)備同時運行。
EDI 方案具有工藝系統(tǒng)連接簡單，自動化程度高，運行操作和維護(hù)方便，占地面積小，不需要酸堿再生等優(yōu)點，對環(huán)境無污染無需排放酸堿廢水，為綠色環(huán)保技術(shù)。但EDI 采用兩級反滲透產(chǎn)水，對進(jìn)水要求較高且對水質(zhì)、水量變化的適應(yīng)能力低，藥品費及膜更換費用高。同時，EDI 設(shè)備也存在檢修維護(hù)工作量較大的問題。
2.5 兩種方案占地比較
兩種方案的占地情況如表4所示，從表中可以看出：方案二占地面積較小。
2.6 兩種方案投資及運行費用比較
2.6.1 兩種方案投資比較
兩種方案的投資情況如表5所示。從表中可以看出，方案一投資費用較低。
2.6.2 兩種方案運行費用比較
兩種方案的運行費用情況如表6所示。從表中可以看出，方案一運行費用較低。
三、結(jié)語
通過上述分析，可以得出如下結(jié)論：方案一技術(shù)成熟可靠，投資比全膜法方案低約280 萬元，運行費用比全膜法方案低約117.4 萬元/年。雖然有一定的酸堿消耗，但是由于采用了反滲透作為預(yù)處理措施，大大延遲了再生的頻率，降低了酸堿的消耗。酸堿廢水中和回用，幾乎不會對環(huán)境造成危害。方案一作為傳統(tǒng)的除鹽工藝，對水質(zhì)、水量的變化適應(yīng)性強，維護(hù)簡單。綜合上述各方面分析，兩個方案均能滿足工程的設(shè)計要求。但方案一對水質(zhì)、水量變化的適應(yīng)能力強，檢修維護(hù)工作量小，投資及運行費用均較低。
【參考文獻(xiàn)】
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化學(xué)方面論文篇2
談燃料乙醇工藝的化學(xué)工程分析
【摘要】乙醇是有多種用途的有機物，在飲料、香精以及醫(yī)療上均有應(yīng)用，伴隨著世界范圍內(nèi)能源危機以及新能源的探索開發(fā)，乙醇以其成本低、環(huán)保等優(yōu)點逐漸在燃料這一用途方面得到了高度重視。本文主要探討的是關(guān)于燃料乙醇的化學(xué)工程問題，在具體的分析中首先對燃料乙醇在發(fā)酵過程中的化學(xué)工程進(jìn)行分析，其次對燃料乙醇在提純過程中的化學(xué)工程進(jìn)行分析，最后闡述了燃料乙醇發(fā)酵與分類中的化學(xué)工程。
【關(guān)鍵詞】燃料乙醇;化學(xué)工程;探究分析
乙醇作為一種燃料，不管是在生產(chǎn)過程中還是在燃燒過程中均不會產(chǎn)生污染物，屬于一種清潔能源。早期的乙醇主要是通過淀粉、纖維素等經(jīng)過長時間的發(fā)酵而來，然而燃料酒精由于其需求大，在生產(chǎn)過程中需要大規(guī)模的生產(chǎn)，在生產(chǎn)中涉及到一定的化學(xué)工程，了解這些化學(xué)工程是燃料乙醇生產(chǎn)的關(guān)鍵，同時也是該調(diào)整我國能源結(jié)構(gòu)的重點。本文主要就燃料乙醇工藝的化學(xué)工程問題分析如下：
一、燃料乙醇發(fā)酵分析
1、燃料乙醇發(fā)酵的多尺度
燃料遺傳在發(fā)酵過程中涉及到的工程領(lǐng)域較多，其中包括微生物工程、化學(xué)工程以及生物化學(xué)工程等，因此在實際的發(fā)酵過程中化學(xué)反應(yīng)相對復(fù)雜，正是由于其發(fā)酵過程中的復(fù)雜性，在研究中僅僅從單一的角度去研究與實際要求不符，因此在生產(chǎn)過程中應(yīng)該注重多尺度問題，也就是說從多個角度對燃料乙醇的發(fā)酵過程進(jìn)行分析，這樣才能更加全面的將乙醇復(fù)雜的發(fā)酵過程顯現(xiàn)出來，因此對于燃料酒精發(fā)酵的研究應(yīng)該涉及到生物學(xué)以及化學(xué)兩個重要方面，這樣的研究才更加符合實際研究需要。
2、發(fā)酵中的動力學(xué)與放大
乙醇在發(fā)酵前期需要進(jìn)行相關(guān)的準(zhǔn)備工作，其中主要與偶乙醇原料的液化以及糖化等，然后在乙醇發(fā)酵過程中應(yīng)該做好相關(guān)特性的控制，也就是動力學(xué)問題，動力學(xué)是乙醇發(fā)酵是否可以順利發(fā)酵的基礎(chǔ)，其中涉及到兩個方面的問題，一個是本征動力學(xué)，也就是從早期的原料到發(fā)酵微生物固有速率的問題，另外一個就是宏觀動力學(xué)，這個具體的就是在發(fā)酵階段乙醇的能量傳遞情況，現(xiàn)階段對動力學(xué)研究應(yīng)用主要模型是酶催化反應(yīng)。
3、發(fā)酵中的發(fā)酵罐多場
在遺傳發(fā)酵過程中需要一定的設(shè)備，發(fā)酵罐就是主要設(shè)備，由于乙醇發(fā)酵的復(fù)雜性，同時在發(fā)酵中還會受到外界環(huán)境溫度、濕度等各方面因素的影響。這些因素的影響會造成發(fā)酵速度緩慢，影響發(fā)酵進(jìn)程，也就是溢出發(fā)酵進(jìn)程的不同在發(fā)酵罐內(nèi)形成了不同的反應(yīng)場，不同的反應(yīng)場對于發(fā)酵罐正常的發(fā)酵造成影響，最終發(fā)酵質(zhì)量也會造成影響，不過這種發(fā)酵場也有有利的一面，那就是工作人員可以在發(fā)酵中采取措施進(jìn)行干預(yù)，使發(fā)酵質(zhì)量向更高的程度靠近。
二、燃料乙醇提純分析
乙醇在經(jīng)過發(fā)酵后在發(fā)酵液中實際含有的乙醇含量非常低，據(jù)有關(guān)資料顯示，這種含量通常只能達(dá)到5.0%―12.0%，這種低含量的乙醇基本不能滿足燃料的需求，所以在發(fā)酵結(jié)束后通常還需要進(jìn)行提純，當(dāng)然提純也是乙醇生產(chǎn)中必不可少的，對于乙醇提純的技術(shù)方法較多，應(yīng)用較為廣泛的主要是蒸餾技術(shù)，蒸餾提純乙醇主要是將乙醇中大量的水分排出，當(dāng)然在具體的提純中需要多次提純才能保證乙醇的含量，不過乙醇通過蒸餾能達(dá)到的最大含量約為90.0%，因此想要進(jìn)一步提出就需要采用其它的提純方法。在實際對乙醇的提純中通常是先通過蒸餾的方法將乙醇提純到一定程度，在達(dá)到一定含量后可繼續(xù)使用萃取、吸附等提純方法進(jìn)一步提升乙醇的含量，最終達(dá)到工業(yè)乙醇要求或者實際需要的濃度[1]。
三、發(fā)酵與分離的耦合
乙醇在發(fā)酵過程中其發(fā)酵過程與早期乙醇的發(fā)酵過程有較多的相同點，因此其工藝研究內(nèi)容也是一些基礎(chǔ)性的東西。在發(fā)酵反應(yīng)和分離過程中進(jìn)行的耦合同樣是一個復(fù)雜過程，因此在技術(shù)水平以及操作水平上都應(yīng)該有嚴(yán)格的要求。
如果通過直接的化學(xué)反應(yīng)就可以得到最終的成品，那么這個過程就是一個簡單的反應(yīng)過程，而在這個反應(yīng)過程中采用的干預(yù)措施、采用的設(shè)備等就屬于反應(yīng)工程，在乙醇提純中采用一定的方法將乙醇中不需要的一些水分或者雜質(zhì)清除，在這個過程中采用的試劑、設(shè)備以及提純中遇到的實際問題均屬于分離工程。因此乙醇發(fā)酵與乙醇分離的耦合在理論上是可行的，當(dāng)然通過實驗證明在實踐操作中也是可行的。
在這方面也有較多的報道，比如有學(xué)者將液體的萃取以及發(fā)酵過程結(jié)合到了一起，在進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵過程中將油烯基乙醇作為萃取劑，最終結(jié)果表明通過這種方法提取的乙醇質(zhì)量相對于早期的提純明顯提高。也就是說將生物發(fā)酵技術(shù)可以簡單地看成是反應(yīng)與分離技術(shù)的耦合，這樣在工業(yè)乙醇生產(chǎn)過程中可大大的提高分離效率，促進(jìn)乙醇含量的提升，當(dāng)然對于大范圍的推廣乙醇生產(chǎn)具有重要意義。在乙醇發(fā)酵中可以將反應(yīng)工程學(xué)的原理以及分離學(xué)工程理論結(jié)合起來，然后研究整個耦合過程，這樣的研究對于推動整個燃料乙醇的工業(yè)生產(chǎn)起著關(guān)鍵性作用，不過當(dāng)前大多數(shù)學(xué)者的報道中報道的內(nèi)容更多的傾向于工藝條件、生物萃取劑以及膜材料等，但是涉及到多場耦合、傳遞特性等化學(xué)工程的研究卻很少，這些在一定程度上抑制了燃料乙醇的工藝生產(chǎn)[2]。
在未來乙醇生產(chǎn)中新型發(fā)酵設(shè)備以及分離設(shè)備都需要多場耦合的指導(dǎo)，當(dāng)然在后期的乙醇發(fā)酵中將會實現(xiàn)反應(yīng)、分離以及其其它多種分離技術(shù)設(shè)備的耦合，也就是說通過一個連續(xù)的設(shè)備可實現(xiàn)乙醇發(fā)酵到成品，這樣的設(shè)備不僅提高了生產(chǎn)效率，同時乙醇的質(zhì)量也會得到明顯提高。當(dāng)然這種設(shè)備同樣的可加快燃料乙醇作為新型能源的步伐。
結(jié)束語
燃料乙醇生產(chǎn)中過多的涉及到流體流動、熱量傳遞以及發(fā)酵生化反應(yīng)等，這個過程是一個復(fù)雜的過程，同時也涉及到多學(xué)科，因此在燃燒乙醇工藝的化學(xué)工程分析中應(yīng)該從多個角度對其進(jìn)行研究，在后期較長時間內(nèi)的研究目標(biāo)應(yīng)該集中在生物發(fā)酵反應(yīng)與提純分離過程的耦合，這樣的研究可以推進(jìn)乙醇工藝生產(chǎn)的發(fā)展，有利于盡早的調(diào)整我國能源結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)環(huán)保綠色可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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