全国化工大赛-陕鼓杯-中石化齐鲁石化公司分公司年产十六万吨异壬醇项目水集成评估报告.docx

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2018年“东华科技-陕鼓杯”

第十二届全国大学生化工设计竞赛

中国石化齐鲁石油化工公司分公司年产十六万吨异壬醇项目

水集成评估报告

团队名称：GemsQuest团队

团队成员：王绍光张萌周鹏宋震吴郑欣

指导老师：夏力孙晓岩徐环斐王政田文德

2018年7月

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化工生产除了耗能外，还是一个大量耗水的过程。本着节能减排的生产原则，降低水资源的消耗是工艺设计过程中的重点之一。本项目为中国石化齐鲁石油化工公司分公司年产十六万吨异壬醇项目项目，生产中耗水量较大，因此利用waterdesign软件对本工艺的水资源消耗过程进行优化，并建立水集成网络，最大限度降低水资源的消耗。具体用水情况如下表1所示：

表1具体用水情况

生产小时h

每小时单耗水量t/h

总量wt/a

占生产用水量比值%

车间用水

7200

25.00

18.00

2.10

公用工程用水

7200

1081.0

778．30

90.60

废液处理用水

7200

60.00

43.20

5.03

罐区用水

7200

10.00

7.20

0.83

生活用水

7200

16.00

11.52

1.34

其他用水

7200

1.20

0.86

0.10

总计

1193.2

859.08

100.00

水集成网络

工艺实际生产中一般为多杂质的情况，较为复杂，完全分离出来较为困难，水集成技术就是把多杂质用水过程假设为单杂质用水过程，再利用水夹点技术对用水网络进行分析设计，以达到全系统合理用水的目的。

水集成就是把所含杂质相同、相似或对杂质要求不严格的操作单元的用水放在一起处理，形成一个新的操作单元，再将多个不同操作单元组成一个新的用水系统，对该系统进行水夹点分析，优化出该系统水的最大复用的用水网络。这样做的优点是避免各用水单元因所含杂质不同而造成的相互污染，降低处理难度、提高水的重复利用率、减少操作和处理费用。

水夹点技术

水夹点技术是水网络集成技术的一个分支，用各操作单元的用水负荷对浓度参数作图，得到负荷—浓度关系图。用水系统的极限复合曲线与最小供水线的交点就是水的“夹点”。在夹点的上方，该操作单元的用水的极限进口浓度高于夹点浓度，要通过处理后利用，不能使用新鲜水，通过其他操作单元的处理用水来补充；在水夹点下方，该操作单元的极限出口浓度低于夹点浓度，不应排放废水，应提高它的重复利用价值。这就是用水的“夹点技术”。

在实施所设计出的最大水复用率的用水网络时，要对某些作为中间用水过程出口水流中的部分非关键组分进行水处理，使它们的浓度达到匹配的用水单元进口浓度要求。最小供水线斜率的倒数就是系统的最小新鲜水用量。由用水系统夹点分析图可知夹点位置处最小用水量为218.2t/h，新鲜水浓度为300.00ppm，平均输出水浓度325.06ppm。用水网络浓度间隔如图所示，用水组合曲线和最佳供水量如图所示：

图1用水组合曲线

图2最佳供水量

水的再生与利用

从系统某一单元操作中产生的废水或多个单元操作产生废水的总汇，经过全部再生和部分再生后，在对其它单元无不利影响条件下，作为该单元操作的水源，从而大幅度减少新鲜水的需求和废水处理量。废水的再生再利用中，夹点处再生可实现新鲜水用量和废水处理量最小，此时最小新鲜用水为218.20t/h。其初步用水网络和优化后用水网络分别如图所示：

图3初步用水网络

图4优化后用水网络

根据上述用水网络设计，优化前和优化后对比如下表2所示：

新鲜用水量(t/h)

重复利用率%

优化前

全部新鲜水

859.08

25.4

优化后

再生重复利用

218.20

综上所述，通过设计水集成网络，可以最大限度降低水资源的消耗。