中水站認識實習(xí)報告

認識實習(xí)報告

學(xué)院： 化學(xué)工程學(xué)院

專業(yè)： 化學(xué)工程與工藝

姓名：

學(xué)號：

指導(dǎo)老師：

前言

認識實習(xí)是本科學(xué)生教學(xué)過程中的一個實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的是通過參觀工廠和企業(yè)或生產(chǎn)場所，通過教師和工程技術(shù)人員的當堂授課以及工人師傅們的現(xiàn)場現(xiàn)身說法全面而詳細地了解相關(guān)工藝過程。

一、實習(xí)目的

本次實習(xí)將所學(xué)的理論知識與實踐結(jié)合起來，培養(yǎng)勇于探索的創(chuàng)新精神、提高動手能力，加強社會活動能力，嚴肅認真的學(xué)習(xí)態(tài)度，加深對化工原理的理解和把握，初步對化工生產(chǎn)過程有一個簡單的認識。通過實習(xí)，鞏固在課堂上學(xué)的理論知識，啟發(fā)我們積極動手，學(xué)練結(jié)合，加深我們對專業(yè)的認識，對社會的了解，積累人生閱歷，為我們后期的專業(yè)學(xué)習(xí)職業(yè)規(guī)劃做些鋪墊。

二、實習(xí)內(nèi)容

（一）理論學(xué)習(xí)

1、學(xué)習(xí)時間：

2015年11月13日8點—12點。

2、學(xué)習(xí)內(nèi)容：

（1）化工基本設(shè)備：

離心泵：

離心泵主要介紹了磁力離心泵、普通型屏蔽泵和高速離心泵。磁力離心泵，通常由電動機，磁力偶合器和耐腐蝕離心泵組成。特點是利用磁力偶合器傳遞動力，完全無泄漏，當電動機帶動磁力偶合器的外磁鋼旋轉(zhuǎn)時，磁力線穿過問隙和隔離套，作用于內(nèi)磁鋼上，使泵轉(zhuǎn)子與電動機同步旋轉(zhuǎn)，無機械接觸地傳遞扭矩。在泵軸的動力輸入端，由于液體被封閉在靜止的隔離套內(nèi)，沒有動密封因而完全無泄漏。普通型屏蔽泵是一種無泄漏泵的一種，用于輸送具有腐蝕性的、對人有害的（如劇毒，放射性）、易燃易爆及價格昂貴或其它特殊的液體。電動機與泵制成一體。電動機內(nèi)腔與轉(zhuǎn)子外圓分別嵌裝屏蔽套，兩套之間充滿所輸送的液體。高速離心泵具有輸送介質(zhì)流量小、揚程高和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，在石油化工，制藥和電力等流程工業(yè)及航天事業(yè)中應(yīng)用廣泛。

列管式換熱器：

列管式換熱器是目前化工及酒精生產(chǎn)上應(yīng)用最廣的一種換熱器。它主要由殼體、管板、換熱管、封頭、折流擋板等組成。所需材質(zhì) ，可分別采用普通碳鋼、紫銅、或不銹鋼制作。在進行換熱時，一種流體由封頭的連結(jié)管處進入，在管流動，從封頭另一端的出口管流出，這稱之管程；另-種流體由殼體的接管進入，從殼體上的另一接管處流出，這稱為殼程。列管式換熱器種類很多，目前廣泛使用的按其溫差補償結(jié)構(gòu)來分，主要有以下幾種：

1． 固定管板式換熱器：這類換熱器的結(jié)構(gòu)比較簡單、緊湊、造價便宜，但管外不能機械清洗。

2． 浮頭式換熱器：換熱器的一塊管板用法蘭與外殼相連接，另一塊管板不與外殼連接，以使管子受熱或冷卻時可以自由伸縮，但在這塊管板上連接一個頂蓋，稱之為“浮頭”，所以這種換熱器叫做浮頭式換熱器。其優(yōu)點是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨脹不變殼體約束，因而當兩種換熱器介質(zhì)的溫差大時，不會因管束與殼體的熱膨脹量的不同而產(chǎn)生溫差應(yīng)力。其缺點為結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高。

3． 填料函式換熱器：這類換熱器管束一端可以自由膨脹，結(jié)構(gòu)比浮頭式簡單，造價也比浮頭式低。但殼程內(nèi)介質(zhì)有外漏的可能，殼程中不應(yīng)處理易揮發(fā)、易燃、易爆和有毒的介質(zhì)。

4． U型管式換熱器：U形管式換熱器，每根管子都彎成U形，兩端固定在同一塊管板上，每根管子皆可自由伸縮，從而解決熱補償問題。管程至少為兩程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨脹。其缺點是管子內(nèi)壁清洗困難，管子更換困難，管板上排列的管子少。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，適用于高溫高壓條件。

填料：

填料泛指被填充于其他物體中的物料。在化學(xué)工程中，填料指裝于填充塔內(nèi)的惰性固體物料。填料的種類很多，根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料。散裝填料包括：拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)、弧鞍填料、矩鞍填料、金屬環(huán)矩鞍填料、球形填料；規(guī)整填料包括格柵填料和波紋填料。

（2）合成氨反應(yīng)：

氨的用途：1、氨是氮肥的工業(yè)原料。2、氨是化學(xué)工業(yè)的重要原料，廣泛用于無機化工、有機化工、制藥工業(yè)、化纖工業(yè)、國防工業(yè)等。

3、工業(yè)中常用的冷凍劑。

合成氨的工藝流程

（1）原料：焦炭、煤、天然氣、煉廠氣、石腦油、重油等。

（2）原料氣制備： 將煤和天然氣等原料制成含氫和氮的粗原料氣。對于固體原料煤和焦炭，通常采用氣化的方法制取合成氣；渣油可采用非催化部分氧化的方法獲得合成氣；對氣態(tài)烴類和石腦油，工業(yè)中利用二段蒸汽轉(zhuǎn)化法制取合成氣。

（3）脫硫工序：各種原料制取的粗原料氣，都含有一些硫和碳的氧化物，為了防止合成氨生產(chǎn)過程催化劑的中毒，必須在氨合成工序前加以脫除，以天然氣為原料的蒸汽轉(zhuǎn)化法，第一道工序是脫硫，用以保護轉(zhuǎn)化催化劑，以重油和煤為原料的部分氧化法，根據(jù)一氧化碳變換是否采用耐硫的催化劑而確定脫硫的位置。工業(yè)脫硫方法種類很多，通常是采用物理或化學(xué)吸收的方法，常用的有低溫甲醇洗法、聚乙二醇二甲醚法等。

（4）變換工序：合成氨需要的兩種組分是H2和N2，因此需要除去合成氣中的CO。變換反應(yīng)如下：

CO+H2O→H2+CO2 ΔH =

由于CO變換過程是強放熱過程，必須分段進行以利于回收反應(yīng)熱，并控制變換段出口殘余CO含量。第一步是高溫變換，使大部分CO轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和H2；第二步是低溫變換，將CO含量降至0.3%左右。因此，CO變換反應(yīng)既是原料氣制造的繼續(xù)，又是凈化的過程，為后續(xù)脫碳過程創(chuàng)造條件。

（5）酸脫工序：粗原料氣經(jīng)CO變換以后，變換氣中除H2外，還有CO2、CO和CH4等組分，其中以CO2含量最多。CO2既是氨合成催化劑的毒物，又是制造尿素、碳酸氫銨等氮肥的重要原料。因此變換氣中CO2的脫除必須兼顧這兩方面的要求。一般采用溶液吸收法脫除CO2。根據(jù)吸收劑性能的不同，可分為兩大類。一類是物理吸收法，如低溫甲醇洗法，聚乙二醇二甲醚法，碳酸丙烯酯法。一類是化學(xué)吸收法，如熱鉀堿法，低熱耗本菲爾法，活化MDEA法等。

（6）氣體精制：經(jīng)CO變換和CO2脫除后的原料氣中尚含有少量殘余的CO和CO2。為了防止對氨合成催化劑的毒害，規(guī)定CO和CO2總含量不得大于10cm3/m3(體積分數(shù))。因此，原料氣在進入合成工序前，必須進行原料氣的最終凈化，即精制過程。

（7）壓縮與合成：將原料氣進行壓縮，送入合成塔進行反應(yīng)，最終得到氨。

（3）北京化工大學(xué)東區(qū)中水站基本概況：

北京化工大學(xué)東校區(qū)中水站于2015年6月建成，總投資近215萬元，其中包括土建費外線改造費150萬元，處理工程與設(shè)備65萬元，建筑面積306平方米，設(shè)計能力為日生產(chǎn)中水400噸。2015年7月通過北京市節(jié)約用水管理中心驗收合格后投入使用。

中水站處理工程采用了高效生物膜和高級氧化結(jié)合的技術(shù)。移動床生物膜反應(yīng)器凈化水質(zhì)的原理是基于高效生物膜降解，沉淀技術(shù)。處理過程中不需要添加絮凝劑，利用鉀基自由基活性氧的氧化性能進行后處理，污泥量少，出水水質(zhì)穩(wěn)定，消毒后的中水含有微量的鉀元素，可作為葉面肥使用，實現(xiàn)了中水處理的清潔生產(chǎn)工藝。

基本流程為：污水由污水控制口進入調(diào)節(jié)池中，經(jīng)過溶氧之后進入反應(yīng)器中進行反應(yīng)，再由泵抽至過濾罐中，經(jīng)二氧化硅和活性炭的吸附后進入活性氧消毒機中，消毒結(jié)束后的水進入中水池，這樣就得到了中水。

運行結(jié)果證明，生物和高級氧化的結(jié)合技術(shù)對水體中的COD,NH3-N,總氮，總磷，TDS,陰離子表面活性劑均有良好的去除效果，工程出水經(jīng)幾次抽測均達到《城市雜用水水質(zhì)標準》。

以生物膜法為基礎(chǔ)的高效生物介質(zhì)——米字支撐的聚乙烯環(huán)是該中心的具有極高處理效率的一種微生物水處理技術(shù)工具。其具有眾多的特點，如生物介質(zhì)比表面積大，使用壽命20年不更換，載體表面微生物食物鏈長。傳質(zhì)效果好，處理效率高，水力停留時間短，污泥產(chǎn)生量少，無堵塞，無需反沖洗。動力消耗少，運行費用低。

中水處理中心的日常運轉(zhuǎn)一般只需要考慮用電和制備氧化消毒劑的費用。節(jié)能是該處理中心的一大特色，如安裝了兩個泵，在用水高峰期時采用大泵抽水，用水地峰期時采用小泵抽水，這樣可以有效地將用電成本降下來。由于采用計算機數(shù)據(jù)采集與控制，無人操作，可實現(xiàn)遠程全過程監(jiān)控，因而該中水處理工程具有運行成本低的特點。水站每年為東校區(qū)提供10萬余噸的中水，用于校園綠化和沖廁，年節(jié)約水費40多萬元，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益的兼收。

（二）參觀工程樓實驗室

1、實習(xí)時間：

2015年11月13日16點—17點。

2、參觀簡介：

我們共參觀了精餾、傳熱、吸收和干燥四個實驗室，其中老師對精餾進行了較為詳細的講解說明。

蒸汽由蒸餾塔底進入，與下降液進行逆流接觸，兩相接觸中，下降液中的易揮發(fā)(低沸點)組分不斷地向蒸汽中轉(zhuǎn)移，蒸汽中的難揮發(fā)(高沸點)組分不斷地向下降液中轉(zhuǎn)移，蒸汽愈接近塔頂，其易揮發(fā)組分濃度愈高，而下降液愈接近塔底，其難揮發(fā)組分則愈富集，達到組分分離的目的。由塔頂上升的蒸汽進入冷凝器，冷凝的液體的一部分作為回流液返回塔頂進入精餾塔中，其余的部分則作為餾出液取出。塔底流出的液體，其中的一部分送入再沸器，熱蒸發(fā)后，蒸汽返回塔中，另一部分液體作為殘液取出。我們還看到了早上理論課上講到的一些填料和塔板。

傳熱也是化工生產(chǎn)中的一個重要的單元操作,傳熱設(shè)備在化工廠設(shè)備投資中占有很大比例.約1/4---1/3. 工業(yè)上用于傳熱過程的基本設(shè)備稱為換熱器.在化工生產(chǎn)中,最常見的是兩流體間的熱交換，而且多是間壁式換熱,兩流體不接觸,不混合。冷熱兩流體在傳熱是被固體壁面(傳熱面)所隔開,兩流體分別在壁畫兩側(cè)流動，典型的換熱器有套管式換熱器和列管式換熱器. 最簡單的套管換熱由直徑不同的兩根同心管套在一起構(gòu)成。

吸收塔是實現(xiàn)吸收操作的設(shè)備。按氣液相接觸形態(tài)分為三類。第一類是氣體以氣泡形態(tài)分散在液相中的板式塔、鼓泡吸收塔、攪拌鼓泡吸收塔；第二類是液體以液滴狀分散在氣相中的噴射器、文氏管、噴霧塔；第三類為液體以膜狀運動與氣相進行接觸的填料吸收塔和降膜吸收塔。塔內(nèi)氣液兩相的流動方式可以逆流也可并流。通常采用逆流操作，吸收劑以塔頂加入自上而下流動，與從下向上流動的氣體接觸，吸收了吸收質(zhì)的液體從塔底排出，凈化后的氣體從塔頂排出。

通過參觀學(xué)習(xí)，大致了解了實驗設(shè)備及其工業(yè)上的應(yīng)用，對化學(xué)工程與工藝有了進一步的認識。

（三）參觀北京化工大學(xué)東區(qū)中水站

1、實習(xí)時間：

2015年11月14日10點—11點。

2、設(shè)備：

泵與風(fēng)機類：

容器類：

主要設(shè)備：

3、處理工藝：

中水站處理工程采用了高效生物膜和高級氧化結(jié)合的技術(shù)。移動床生物膜反應(yīng)器凈化水質(zhì)的原理是基于高效生物降解、沉淀技術(shù)。反應(yīng)器內(nèi)裝填的無阻塞、具有大比表面積的填料始終處于流態(tài)化，極大的優(yōu)化了生物傳質(zhì)過程，水力停留時間縮短到2-4小時，大大提高了反應(yīng)效率。處理過程中不需要添加絮凝劑，利用甲基自由基活性氧的氧化性能進行后處理，污泥量少，出水水質(zhì)穩(wěn)定，消毒后的中水中含有微量鉀元素，可作為葉面肥使用，實現(xiàn)了中水的清潔生產(chǎn)工藝。

4、工藝流程：

來自學(xué)生公寓1-4號樓和男生浴池及洗衣房的污水進入污水池，經(jīng)過粗過濾和毛發(fā)過濾器，濾去較大的廢物和毛發(fā)，進入三個串聯(lián)的MBBR反應(yīng)器進行，除去污水中的有機物，經(jīng)過沉降，然后進入過濾罐進行過濾，污水上進下出，洗水下進上出，間歇式完成過濾沖洗，濾液從過濾器流出后經(jīng)活性氧消毒劑消毒，最后進入中水池，供學(xué)校澆花和沖廁所。過濾時，閥門3、4、5關(guān)閉，污水流經(jīng)閥門2進入過濾罐，過濾后濾液由閥門1流入下一設(shè)備。沖洗時，閥門1、2、5關(guān)閉，自來水流經(jīng)閥門3進入過濾罐自下而上沖洗濾餅，洗水再流經(jīng)閥門4排出。閥門5自始至終關(guān)閉，當設(shè)備出現(xiàn)故障或是其他問題時起作用。

5、MBBR反應(yīng)器簡介： MBBR工藝原理是通過向反應(yīng)器中投加一定數(shù)量的懸浮載體，提高反應(yīng)器中的生物量及生物種類，從而提高反應(yīng)器的處理效率。由于填料密度接近于水，所以在曝氣的時候，與水呈完全混合狀態(tài)，微生物生長的環(huán)境為氣、液、固三相。載體在水中的碰撞和剪切作用，使空氣氣泡更加細小，增加了氧氣的利用率。另外，每個載體內(nèi)外均具有不同的生物種類，內(nèi)部生長一些厭氧菌或兼氧菌，外部為好養(yǎng)菌，這樣每個載體都為一個微型反應(yīng)器，使硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)同時存在，從而提高了處理效果。

MBBR工藝兼具傳統(tǒng)流化床和生物接觸氧化法兩者的優(yōu)點，是一種新型高效的污水處理方法，依靠曝氣池內(nèi)的曝氣和水流的提升作用使載體處于流化狀態(tài)，進而形成懸浮生長的活性污泥和附著生長的生物膜，這就使得移動床生物膜使用了整個反應(yīng)器空間，充分發(fā)揮附著相和懸浮相生物兩者的優(yōu)越性，使之揚長避短，相互補充。與以往的填料不同的是，懸浮填料能與污水頻繁多次接觸因而被稱為“移動的生物膜”。

6、鉀基自由基活性氧消毒機：

鉀基自由基活性氧消毒裝置，所制備的活性氧消毒劑，直接用于中水的消毒，細菌總數(shù)由5000-6000個/ml降至50-80個/ml，大腸桿菌未檢出。消毒處理后的中水，還可有效降低氨氮，陰離子表明活性劑等的含量。出水質(zhì)質(zhì)量好，除沖便外，因其含有鉀元素（硫酸鉀，磷酸鉀等），可直接作為葉面肥用于校園綠地灌溉，有利于草皮、花卉等植物的生長，從根本上消除含氯化學(xué)品對水體的污染，避免了水體中氯離子對草皮，花卉，樹木的損害，其創(chuàng)新之處是實現(xiàn)了中水回用的清潔工藝。

活性氧殺菌劑的殺菌機理是其分解生成羥基自由氧（HO2-）的殺菌作用，它不僅可以破壞微生物的通透性屏障，還可以破壞病原微生物的蛋白質(zhì)、酶和核酸，導(dǎo)致病原微生物的死亡。作用后生成氧氣和水，無毒、無味、無副作用。

（1）反應(yīng)原理：

生產(chǎn)設(shè)備的核心部分是一個電解池，由陰極，陽極，離子膜組成。它將電催化反應(yīng)與膜分離為一體，直接合成自由基活性氧，電極反應(yīng)如下：

陽極

12OHH2OO22e2

陰極

H2OO22eHO2OH

總反應(yīng)

1OHO2HO22

（2）制造工藝及其特點：工藝流程由電解池、供水、供氣、堿循環(huán)、產(chǎn)物回收系統(tǒng)和供電系統(tǒng)組成。空氣自風(fēng)機1進入緩沖罐2計量后進入離子膜反應(yīng)器10；水經(jīng)軟水柱5水貯罐4后流入離心泵3計量后進入離子膜反應(yīng)器10；堿液由堿貯罐6由堿泵7流經(jīng)加熱（冷卻）器8，進入反應(yīng)器10，過量的堿液回流到貯罐6；物料在電催化膜反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生電催化反應(yīng)，生成的過氧化物原液經(jīng)冷卻器9冷卻，然后到原液貯槽11儲藏，制得商品濃度為2％的活性氧殺菌劑。

其特點是：第一，反應(yīng)為原子經(jīng)濟反應(yīng)，它將傳質(zhì)、反應(yīng)與分離為一體，偶對合成過氧化物和氧氣；第二， 反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)物濃度在一定范圍內(nèi)可控制，生產(chǎn)工藝簡單，操作方便，自動化連鎖保護，運行安全可靠；第三，整個生產(chǎn)過程無任何三廢排放，產(chǎn)品對環(huán)境友好。

活性氧消毒劑發(fā)生裝置是利用國際上燃料電池的前沿技術(shù)制備高效電催化膜電極，能在溫和條件下，集反應(yīng)與分離為一體偶對合成過氧化物。利用該裝備可以制備消毒劑，消洗劑等系列產(chǎn)品。

7、活性污泥

馴化條件試驗表明反應(yīng)器10天內(nèi)馴化良好，連續(xù)運行后在停留時間為2~4h時，對COD去除率達到78%~87%，NH3-N去除率達到80%~93%，TSS去除率達到93%~95%。有良好的耐沖擊符合的能力，在COD為2000mg/L的沖擊負荷下，當停留時間為7小時時反應(yīng)器對COD和NH3-N的去除率分別達到了70%和90%，有良好的耐沖擊性。處理過程中不需要添加絮凝劑。

8、計算機數(shù)據(jù)采集，控制與互聯(lián)網(wǎng)通訊

三、實習(xí)感悟

經(jīng)過這次認識實習(xí)，我們對化工工藝過程有了初步了解。見到了很多生產(chǎn)設(shè)備，開了眼界。這次實習(xí)培養(yǎng)了我們從實際情況考慮問題的思維方式，不至于紙上談兵。同時也讓我們看到了化學(xué)工程對我們生活的巨大作用，加強了我們對化工行業(yè)發(fā)展前景的信心，有助于激發(fā)我們對本專業(yè)的學(xué)習(xí)熱情。

我們記住了很多生產(chǎn)設(shè)備，以及其大概功能，了解了很多化工的加工流程及工藝。這對我們以后參加工作有很大的作用——不至于對自己專業(yè)的工藝一無所知，也能體現(xiàn)我們化學(xué)工程學(xué)院畢業(yè)生的整體素質(zhì)。

由于時間的關(guān)系，我們只是去走馬觀花看了一下，而不能很好的了解整個生產(chǎn)過程，以及一些機器設(shè)備的具體作用�？赡苡捎趶S內(nèi)噪音的原因，老師不能在我們面對實物時（畢竟課堂動畫跟實際是有差別的）給予充分講解，我們還是不能很好的掌握課堂所學(xué)內(nèi)容。

總的來說，我們的這次認識實習(xí)是有意義的，讓我們開始越來越 關(guān)心自己的將來，初步明確了本專業(yè)將來要涉及的方面和自己未來的努力方向。這樣的實習(xí)正是我們所希望要的。通過這次實踐的檢驗，我悟出一條真理：在實踐中學(xué)習(xí)比在教室中學(xué)習(xí)的效果要好得多！

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