賽區(qū)湖北文理學院greenland 3設計創(chuàng)新性說明

創(chuàng)新理 一、創(chuàng)新理 一、清潔生產技術創(chuàng) 1.1綠色催化劑應 1.2碳排放減 二、反應技術及分離技術創(chuàng) 2.1乙烯氣相流化床法技術創(chuàng) 三、過程節(jié)能技術創(chuàng) 3.1熱集成技 3.2雙效精餾的應 四、新型過程設備創(chuàng) 4.1流化床反應器創(chuàng) 高效除沫氣液分離 可連續(xù)空載不銹鋼磁力 換熱器結構方面的創(chuàng) 新型塔板簡 五、環(huán)境保護技術創(chuàng) 5.1本質環(huán)保技術方案創(chuàng) 5.2循環(huán)利用減少三廢排 六、廢水用作循環(huán)水零排放處理技 6.1背 6.2項目生產廢水分 技術方 技術創(chuàng)新 七、廠房建筑技術創(chuàng) 7.1背 7.2項目建筑分 I技術實施方 技術實施方 創(chuàng)新理2025創(chuàng)新理20251一、清潔生產技術創(chuàng)1.1綠色催化劑應一、清潔生產技術創(chuàng)1.1綠色催化劑應1.2碳排放減21-23冷公用工程熱公用工程總計1電度23451-23冷公用工程熱公用工程總計1電度2345678二、反應技術及分離技術創(chuàng) 乙烯氣相流化床法技術創(chuàng)二、反應技術及分離技術創(chuàng) 乙烯氣相流化床法技術創(chuàng)4566三、過程節(jié)能技術創(chuàng)3.1熱集成技三、過程節(jié)能技術創(chuàng)3.1熱集成技本項目使用了夾點分析和熱集成節(jié)能技術，運用了AspenEnergyV9軟件，得到適用于本系統(tǒng)的換熱網(wǎng)絡方案。使廠區(qū)內的冷熱物流在合理范內換熱，從而達到節(jié)省能量的目的，最終獲得一個能量較大回用的換熱網(wǎng)絡，下圖所示3-1換熱網(wǎng)相較不采用熱集成技術直接用公用工程進行換熱的換熱網(wǎng)絡，運用熱集成后能耗對比如下3-1公用工程對比7項 熱公用工程 冷公用工程 總計直接公用 （優(yōu)化前換熱網(wǎng)絡設 可以發(fā)現(xiàn)節(jié)能效果顯著，能量回用率較大，加強了生產過程的經濟性，能回收率（可以發(fā)現(xiàn)節(jié)能效果顯著，能量回用率較大，加強了生產過程的經濟性，能回收率（節(jié)能率）達到23.61%，熱集成分析詳細參見《能量集成及換熱網(wǎng)絡計》3.2雙效精餾的應雙效精餾系統(tǒng)由不同操作壓強的塔組成。利用較高壓力的塔頂蒸汽作為壓冷凝器。塔頂蒸汽的汽化潛熱被系統(tǒng)本身回收利用。因此在較大程度節(jié)約了精裝置的能耗0.2bar后，塔頂氣相溫度80℃，為高品位的熱源。粗VAC精餾T0302-2低壓塔，塔底再沸液體的溫度為60℃。因此，粗VAC精餾T0302-1的再沸告，如下圖所示3-2雙效精餾利用工藝流程將其與普通精餾進行能耗對比；在經過相關計算后，具體對比結果見3-23-2能耗對比算8能耗減少量 9項9項 普通精 雙效精塔頂冷凝能耗 塔底再沸能耗 總能耗 四、新型過程設備創(chuàng)4.1流化床反四、新型過程設備創(chuàng)4.1流化床反應器創(chuàng)由于本項目主要反應乙烯氣相氧化生成醋酸乙烯酯為氣固相放熱反應，放量較大，當溫度升高時對反應選擇性和轉化率造成較大影響。由于高溫下催化易結焦失活，為了實現(xiàn)良好的傳熱性能與催化劑的高效催化，我們采用流化床應器，同時通過精準的控制系統(tǒng)，補加損失的催化劑本項目流化床采用小顆粒且粒度范圍較寬的催化劑，可以消除內擴散阻力且利用內置換熱管及時移走反應放出大量熱量，使整個床層在近于等溫條件下作，易于控制，利于傳質。由于催化劑顆粒處于穩(wěn)定的流動狀態(tài)，所以采用補催化劑的方式，維持流化床內好的流化條件。且設備結構簡單，適用于大型化產?？梢越鉀Q目前現(xiàn)有固定床反應器內部換熱結構存在的管式換熱系數(shù)低，難實現(xiàn)傳熱強化，催化劑耗量大且難以實現(xiàn)連續(xù)或生產等問題4-1流化床反詳細見《4-1流化床反詳細見《反應器設計說明書4.1.1陶瓷陶瓷膜組件在諸多領域應用廣泛。陶瓷膜組件具有較高的分離效率且穩(wěn)定好。同時陶瓷膜組件具有良好的抵抗能力，可以耐酸堿、高溫以及大部分有機劑，因此決定其具有良好的抵抗外界污染和再生性能。除此之外，陶瓷膜組件具有較高的機械強度、較小的過濾阻力以及較低的能耗和較長的使用壽命，加操作維護簡便，因而廣泛應用于食品領域、醫(yī)藥領域、精細化工領域和植物深工等領域在醋酸乙烯酯合成反應器中，使用的催化在醋酸乙烯酯合成反應器中，使用的催化劑為Au-Pb貴金屬催化劑，在液固三相反應中，催化劑顆粒會隨反應的進行而流失，為了防止催化劑固體影后續(xù)工段的分離過程，且回收貴金屬催化劑。本項目創(chuàng)新地使用陶瓷膜組件對化劑和液相物料進行過濾，以達到催化劑顆粒與物料的有效分離4-2陶瓷膜管結構示4.1.2氣體分布在確定了反應器尺寸之后，小組成員對反應器結構進行了優(yōu)化。氣體分布其作用是將反應氣體均勻的送入反應器，保證良好的起始反應條件和穩(wěn)定操作態(tài)。在反應器實際操作過程中，往往存在反應物氣流分布不均勻，造成催化劑能充分利用的問題。尤為重要的是，濃度不均勻的原料氣在高溫反應下很容易進而實現(xiàn)反應優(yōu)化4.1.3換熱鍵。本項目反應器采用250℃高壓蒸汽加熱熱管內的反應物料，同時采用螺紋片形式的換熱管，傳熱系數(shù)可提高20%，更好地實現(xiàn)了熱量的傳遞，保持催化床層溫度分布均勻，同時嚴格控制導熱油流量使其達到控溫的目的圖4-3螺紋翅片換熱管結 高效除沫氣液分離本項目的物料信息如下表所示4-1氣液分離器工藝參圖4-3螺紋翅片換熱管結 高效除沫氣液分離本項目的物料信息如下表所示4-1氣液分離器工藝參因分離液體量較少，選擇立式絲網(wǎng)分離器來完成該氣液分離過程。在實際用中，會存在由于氣體量大而形成大量液體被夾帶從上口出去，為了達到更好CN201520216299.4《一種高效除沫氣液分離器》來解決氣液分離不夠徹底，無適應長時間的氣液分離工作的問題。在罐體內設置除沫裝置、擋板、電源、時開關和若干初步清潔裝置，除沫裝置安裝在罐體的上端，擋板設在除沫裝置上的蒸汽出口處，初步清潔裝置在除沫裝置上，初步清潔裝置的輸入端通過時控關與電源建立連接。除沫裝置包括第一絲網(wǎng)捕沫器（波浪形）和第二絲網(wǎng)捕沫（上裝式）。第一絲網(wǎng)捕沫器和第二絲網(wǎng)捕沫器均包括絲網(wǎng)墊和支架，支架貼安裝在絲網(wǎng)墊的上下兩側，蒸汽經過兩層絲網(wǎng)捕沫器進行分離，能夠將95%液進行分離，從而加強分離效果。每個震動包括防水罩、電機和偏心凸輪，電固定在第一絲網(wǎng)捕沫器上和第二絲網(wǎng)捕沫器的支架上，電機的輸出軸與支架器行，所述電機的輸入端通過時控開關與電源建立連接，電機的輸出軸上安裝有心凸輪，防水罩扣在電機和偏心凸輪的外部，電機轉動帶動偏心凸輪轉動，形參進口物氣體出液體出溫度壓力33氣相010摩爾流率質量流率體積流率震動，使支架產生震動，進而震動，使支架產生震動，進而絲網(wǎng)墊上的帶有微小顆粒的液滴加速下落，方式液滴內的微小顆粒滯留在絲網(wǎng)上造成絲網(wǎng)的堵塞該新型技術與現(xiàn)有技術相比具有以下效果：蒸汽經過第一絲網(wǎng)捕沫器和第絲網(wǎng)捕沫器逐層分離后由蒸汽擋板進行最終的氣液分離，分離效果更加徹底，時利用震動裝置，使附著在除沫裝置上的液滴快速下落，在氣液分離器工作的時進行初步清理，使設備工作時間更長，本實用新型提高了工作效率，延長了作時間，保證了氣液分離質量，從根本上解決了蒸汽夾帶物料的問題，從而保了蒸發(fā)器更高效更穩(wěn)定的運行。具體結構圖如下圖所示4-4高效除沫氣液分離器結 可連續(xù)空載不銹鋼磁力 可連續(xù)空載不銹鋼磁力4-5OKEBCQF載不銹鋼磁力 換熱器結構方4-5OKEBCQF載不銹鋼磁力 換熱器結構方面的創(chuàng)4.4.1流體誘導振動現(xiàn)由平行于管子軸線流動的流體誘導振動（簡稱縱向流誘振）和由垂直于管軸線流動的流體誘導振動（橫向流誘振）。一般情況下，縱向流誘振引起的振小，危害性不大，往往可以忽略。只有當流速遠遠高于正常流速時，才需要考縱向流誘振的影響。但橫向流誘振則不同，即使在正常的流速下，也會引起很的振幅，使換熱器產生振動而破壞。其主要表現(xiàn)為：相鄰管子、管子與折流板殼體之間產生撞擊、摩擦，使管和殼體受到磨損而變薄，甚至使管子破裂；使子產生交變應力，從而引起管子的疲勞，管子與管板連接處發(fā)生泄漏；殼程空發(fā)生強烈的噪聲；增加殼程的壓力降等4.4.2強化傳熱的方強化傳熱技術通常分為有源強化和無源強化兩大類，而有源強化傳熱需要耗外部能量，如采用電場，磁場，光照，攪拌，噴射等手段。無源強化傳熱則傳熱管的形狀變化，管內加入插入物，改變支架等流體誘導振動在管殼式換熱器的使用過程中極其普遍，而且破壞性較大，往只能防止它，沒有能夠被利用。近年來，隨著換熱技術的發(fā)展，已經提出了傳熱管的振動能夠有效的去除污垢，提高傳熱效率4.4.3無源振動強化傳此部分參考《彈性管束換熱器強化傳熱試驗研究》以及《錐螺旋管束流體導振動換熱器及性能》。從第一篇文獻里面我們可以看出彈性管束的設計可以化傳熱，后一篇文獻則介紹了螺旋管誘導流體振動的原理，以及其結構，實現(xiàn)源振動換熱圖4-6錐螺旋管束流體誘導振動換熱1-管程的進2-脈動流管束；3-前端脈動流發(fā)生器；4-閥門；5-殼程進料6-管程出料管；7-后端脈動流發(fā)生器；8-脈動流出料管；9-質量塊；10-空間錐旋4-7空間錐螺旋管束結4-8脈動管路結每排管束（如Ⅰ，Ⅱ）由紫銅并排成錐形螺旋分布4-8脈動管路結每排管束（如Ⅰ，Ⅱ）由紫銅并排成錐形螺旋分布，2個管束的頂部通過管束上，多排螺旋管束之間嵌套連接。脈動管路的出口與螺旋管束自由端的質塊保持一定的角度和距離，利用脈沖流沖擊管束來實現(xiàn)誘導震動從空間錐螺旋管管束流體誘導震動換熱器結構示意圖，脈沖流發(fā)生元件（柱，三棱柱等）放置在管路進口（前端）或者每個分支的出口（后端）。通過沖流發(fā)生元件產生適當頻率的脈沖流，由此沖擊螺旋管束的自由端質量以誘發(fā)管束的的振動表4-螺旋管束的尺結構參數(shù)管束截面直管束壁2螺旋大螺旋小質量塊大小4-9平面管束與螺旋管束4-9平面管束與螺旋管束對可以很明顯的看出與平面彈性管束相比，錐螺旋管束的二次有所增強，換的壓力損失如上圖所示?？梢钥闯鲭S著流速稍微增大，空間螺旋管管束單位面的換熱量大約是平面彈性管束的1.4~1.5倍，受到管內二次流和管束曲率的影響空間螺旋管管束的壓力損失比平面管束略有增加4.4.4與普通平面管束的對螺旋型管束強化對流換熱的主要原因有a提高近壁面的流體速b附面層厚度減c提高了附面層區(qū)域的湍流d改變了繞流圓管的流暢結注：設計中仍然用普通平面管束進行設計與校核4.5新型塔板簡4.5.1ADV微分浮4.5新型塔板簡4.5.1ADV微分浮閥的特ADV微分浮閥塔盤,在浮閥本身、降液管型式、鼓泡促進器及塔盤連接構上都進行了優(yōu)化設計，從而使得其相應的浮閥塔盤具有更大的處理能力，操彈性和塔板傳質效率更好1、結構特ADV微分浮閥結構示意圖如圖所4-10ADV微分浮閥結構示意a)ADV微分浮閥在閥頂部開有小閥孔,充分利用浮閥上部的傳質空間,使體分散更加細密均勻,氣液接觸更充分。此外由于部分氣液沿閥頂小孔噴出,降了閥周邊噴出的氣流速度,也減少了高負荷時各閥之間的氣流對沖，從而減少霧沫夾帶，提高了氣相處理量b)局部帶有導向作用的ADV微分浮閥,消除了塔板上的液體滯留現(xiàn)象,提了氣液分布的均勻度c)采用鼓泡促進器,使整個塔板鼓泡均勻,同時使氣體分布亦趨于均勻,從提高了塔板的處理能力,提高了傳質效率d)適當改進降液管,增加鼓泡區(qū)面積。同時采用新的塔板連接方式,使塔板接處也可布閥，增大了塔盤的開孔率,提高了整個塔盤閥孔排列的均勻度,進一提高塔板的效率和處理能力,而且提高塔板的效率和處理能力,而且利于塔盤安裝。塔盤上液體流動的狀況如5-所示4-11液體流e)采用新的閥腳結構，在操作時浮閥不易旋轉和脫落ADV微分浮閥與重型浮閥的對霧沫夾帶率的對4-12霧沫夾帶對從上圖可以看出在低空塔氣速條件下，兩種塔板對的霧沫夾帶率基本相同在較高的空塔氣速下ADV微型浮閥的霧沫夾帶率明顯小于重型浮b)液體泄漏率的比ADV型微分浮閥與重型浮閥泄漏率的比較見下4-13泄漏率對由上4-13泄漏率對由上圖可以看出ADV型浮閥塔板比重型浮閥塔板泄漏率低c)塔板壓降的比ADV型微分浮閥與重型浮閥塔板壓降的比較見下4-14塔板壓降對比由上圖可以看出ADV型浮閥塔板比重型浮閥塔板塔板壓降d)傳質效率的比ADV型微分浮閥與重型浮閥塔板傳質效率的比較見下4-15傳質效率對比4-15傳質效率對比由上圖可以看ADV型浮閥塔板比重型浮閥塔板傳質效率更高五、環(huán)境保護技術創(chuàng)5.1本質環(huán)保技術方案創(chuàng)五、環(huán)境保護技術創(chuàng)5.1本質環(huán)保技術方案創(chuàng) 循環(huán)利用減少三廢排義上實現(xiàn)高效清潔生產義上實現(xiàn)高效清潔生產5-工藝流程循環(huán)圖（一5-工藝流程循環(huán)圖（二六、廢水用作循環(huán)水零排放處六、廢水用作循環(huán)水零排放處理6.1背6.2項目生產廢水分6-廢水排放一覽名排放量污染物組方備正最名流量16.2項目生產廢水分6-廢水排放一覽名排放量污染物組方備正最名流量1VAC液3236.3技術方6.3技術方油、濁度降至100NTU以下，即可作為工業(yè)循環(huán)水的補充水冷卻塔和冷卻塔下方的冷卻水池，冷卻水池出水口和終端冷卻設備進水口之間上設有循環(huán)泵，循環(huán)泵的入水口還連通廢水管，補充水通過廢水管補入工業(yè)循冷卻水系統(tǒng)6-1循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的結構示廢水在進水管、回水管和冷卻水池發(fā)生厭氧反應，在終端冷卻設備和冷卻發(fā)生好氧反應。具體原理如下預處理后的廢水進入循環(huán)冷卻水池出口（循環(huán)水泵入口）水面以下，在經空氣換熱，空氣中的氧進入循環(huán)水中，又是一個好氧過程。廢水在冷卻水池中個厭氧過程，廢水中的微生物將污染物的大分子分解成小分子，為后序的化還原反應創(chuàng)造了條件。在廢水深度處理過程中，通過調節(jié)循環(huán)水系統(tǒng)的保有6.46.4技術創(chuàng)新⑤循環(huán)水中的③循環(huán)水水質不控制PO43-。因為控制PO43-，是為了控制藥量，這里有誤七、