中水站認識實習報告

認識實習報告

學院： 化學工程學院

專業： 化學工程與工藝

姓名：

學號：

指導老師：

前言

認識實習是本科學生教學過程中的一個實踐性教學環節，其目的是通過參觀工廠和企業或生產場所，通過教師和工程技術人員的當堂授課以及工人師傅們的現場現身説法全面而詳細地瞭解相關工藝過程。

一、實習目的

本次實習將所學的理論知識與實踐結合起來，培養勇於探索的創新精神、提高動手能力，加強社會活動能力，嚴肅認真的學習態度，加深對化工原理的理解和把握，初步對化工生產過程有一個簡單的認識。通過實習，鞏固在課堂上學的理論知識，啟發我們積極動手，學練結合，加深我們對專業的認識，對社會的瞭解，積累人生閲歷，為我們後期的專業學習職業規劃做些鋪墊。

二、實習內容

（一）理論學習

1、學習時間：

2015年11月13日8點—12點。

2、學習內容：

（1）化工基本設備：

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時，磁力線穿過問隙和隔離套，作用於內磁鋼上，使泵轉子與電動機同步旋轉，無機械接觸地傳遞扭矩。在泵軸的動力輸入端，由於液體被封閉在靜止的隔離套內，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，用於輸送具有腐蝕性的、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。電動機與泵製成一體。電動機內腔與轉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流量小、揚程高和結構緊湊等優點，在石油化工，製藥和電力等流程工業及航天事業中應用廣泛。

列管式換熱器：

列管式換熱器是目前化工及酒精生產上應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 ，可分別採用普通碳鋼、紫銅、或不鏽鋼製作。在進行換熱時，一種流體由封頭的連結管處進入，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温差補償結構來分，主要有以下幾種：

1． 固定管板式換熱器：這類換熱器的結構比較簡單、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的温差大時，不會因管束與殼體的熱膨脹量的不同而產生温差應力。其缺點為結構複雜，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，結構比浮頭式簡單，造價也比浮頭式低。但殼程內介質有外漏的可能，殼程中不應處理易揮發、易燃、易爆和有毒的介質。

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。其缺點是管子內壁清洗困難，管子更換困難，管板上排列的管子少。優點是結構簡單，質量輕，適用於高温高壓條件。

填料：

填料泛指被填充於其他物體中的物料。在化學工程中，填料指裝於填充塔內的惰性固體物料。填料的種類很多，根據裝填方式的不同，可分為散裝填料和規整填料。散裝填料包括：拉西環、鮑爾環、階梯環、弧鞍填料、矩鞍填料、金屬環矩鞍填料、球形填料；規整填料包括格柵填料和波紋填料。

（2）合成氨反應：

氨的用途：1、氨是氮肥的工業原料。2、氨是化學工業的重要原料，廣泛用於無機化工、有機化工、製藥工業、化纖工業、國防工業等。

3、工業中常用的冷凍劑。

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）原料氣製備： 將煤和天然氣等原料製成含氫和氮的粗原料氣。對於固體原料煤和焦炭，通常採用氣化的方法制取合成氣；渣油可採用非催化部分氧化的方法獲得合成氣；對氣態烴類和石腦油，工業中利用二段蒸汽轉化法制取合成氣。

（3）脱硫工序：各種原料製取的粗原料氣，都含有一些硫和碳的氧化物，為了防止合成氨生產過程催化劑的中毒，必須在氨合成工序前加以脱除，以天然氣為原料的蒸汽轉化法，第一道工序是脱硫，用以保護轉化催化劑，以重油和煤為原料的部分氧化法，根據一氧化碳變換是否採用耐硫的催化劑而確定脱硫的位置。工業脱硫方法種類很多，通常是採用物理或化學吸收的方法，常用的有低温甲醇洗法、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。變換反應如下：

CO+H2O→H2+CO2 ΔH =

由於CO變換過程是強放熱過程，必須分段進行以利於回收反應熱，並控制變換段出口殘餘CO含量。第一步是高温變換，使大部分CO轉變為CO2和H2；第二步是低温變換，將CO含量降至0.3%左右。因此，CO變換反應既是原料氣製造的繼續，又是淨化的過程，為後續脱碳過程創造條件。

（5）酸脱工序：粗原料氣經CO變換以後，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，又是製造尿素、碳酸氫銨等氮肥的重要原料。因此變換氣中CO2的脱除必須兼顧這兩方面的要求。一般採用溶液吸收法脱除CO2。根據吸收劑性能的不同，可分為兩大類。一類是物理吸收法，如低温甲醇洗法，聚乙二醇二甲醚法，碳酸丙烯酯法。一類是化學吸收法，如熱鉀鹼法，低熱耗本菲爾法，活化MDEA法等。

（6）氣體精製：經CO變換和CO2脱除後的原料氣中尚含有少量殘餘的CO和CO2。為了防止對氨合成催化劑的毒害，規定CO和CO2總含量不得大於10cm3/m3(體積分數)。因此，原料氣在進入合成工序前，必須進行原料氣的最終淨化，即精製過程。

（7）壓縮與合成：將原料氣進行壓縮，送入合成塔進行反應，最終得到氨。

（3）北京化工大學東區中水站基本概況：

北京化工大學東校區中水站於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，處理工程與設備65萬元，建築面積306平方米，設計能力為日生產中水400噸。2015年7月通過北京市節約用水管理中心驗收合格後投入使用。

中水站處理工程採用了高效生物膜和高級氧化結合的技術。移動牀生物膜反應器淨化水質的原理是基於高效生物膜降解，沉澱技術。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後處理，污泥量少，出水水質穩定，消毒後的中水含有微量的鉀元素，可作為葉面肥使用，實現了中水處理的清潔生產工藝。

基本流程為：污水由污水控制口進入調節池中，經過溶氧之後進入反應器中進行反應，再由泵抽至過濾罐中，經二氧化硅和活性炭的吸附後進入活性氧消毒機中，消毒結束後的水進入中水池，這樣就得到了中水。

運行結果證明，生物和高級氧化的結合技術對水體中的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，工程出水經幾次抽測均達到《城市雜用水水質標準》。

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

中水處理中心的日常運轉一般只需要考慮用電和製備氧化消毒劑的費用。節能是該處理中心的一大特色，如安裝了兩個泵，在用水高峯期時採用大泵抽水，用水地峯期時採用小泵抽水，這樣可以有效地將用電成本降下來。由於採用計算機數據採集與控制，無人操作，可實現遠程全過程監控，因而該中水處理工程具有運行成本低的特點。水站每年為東校區提供10萬餘噸的中水，用於校園綠化和衝廁，年節約水費40多萬元，實現經濟效益和社會效益的兼收。

（二）參觀工程樓實驗室

1、實習時間：

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、吸收和乾燥四個實驗室，其中老師對精餾進行了較為詳細的講解説明。

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(低沸點)組分不斷地向蒸汽中轉移，蒸汽中的難揮發(高沸點)組分不斷地向下降液中轉移，蒸汽愈接近塔頂，其易揮發組分濃度愈高，而下降液愈接近塔底，其難揮發組分則愈富集，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迴流液返回塔頂進入精餾塔中，其餘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，熱蒸發後，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。

傳熱也是化工生產中的一個重要的單元操作,傳熱設備在化工廠設備投資中佔有很大比例.約1/4---1/3. 工業上用於傳熱過程的基本設備稱為換熱器.在化工生產中,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成。

吸收塔是實現吸收操作的設備。按氣液相接觸形態分為三類。第一類是氣體以氣泡形態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。塔內氣液兩相的流動方式可以逆流也可並流。通常採用逆流操作，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，吸收了吸收質的液體從塔底排出，淨化後的氣體從塔頂排出。

通過參觀學習，大致瞭解了實驗設備及其工業上的應用，對化學工程與工藝有了進一步的認識。

（三）參觀北京化工大學東區中水站

1、實習時間：

2015年11月14日10點—11點。

2、設備：

泵與風機類：

容器類：

主要設備：

3、處理工藝：

中水站處理工程採用了高效生物膜和高級氧化結合的技術。移動牀生物膜反應器淨化水質的原理是基於高效生物降解、沉澱技術。反應器內裝填的無阻塞、具有大比表面積的填料始終處於流態化，極大的優化了生物傳質過程，水力停留時間縮短到2-4小時，大大提高了反應效率。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後處理，污泥量少，出水水質穩定，消毒後的中水中含有微量鉀元素，可作為葉面肥使用，實現了中水的清潔生產工藝。

4、工藝流程：

來自學生公寓1-4號樓和男生浴池及洗衣房的污水進入污水池，經過粗過濾和毛髮過濾器，濾去較大的廢物和毛髮，進入三個串聯的MBBR反應器進行，除去污水中的有機物，經過沉降，然後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，濾液從過濾器流出後經活性氧消毒劑消毒，最後進入中水池，供學校澆花和沖廁所。過濾時，閥門3、4、5關閉，污水流經閥門2進入過濾罐，過濾後濾液由閥門1流入下一設備。沖洗時，閥門1、2、5關閉，自來水流經閥門3進入過濾罐自下而上衝洗濾餅，洗水再流經閥門4排出。閥門5自始至終關閉，當設備出現故障或是其他問題時起作用。

5、MBBR反應器簡介： MBBR工藝原理是通過向反應器中投加一定數量的'懸浮載體，提高反應器中的生物量及生物種類，從而提高反應器的處理效率。由於填料密度接近於水，所以在曝氣的時候，與水呈完全混合狀態，微生物生長的環境為氣、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，每個載體內外均具有不同的生物種類，內部生長一些厭氧菌或兼氧菌，外部為好養菌，這樣每個載體都為一個微型反應器，使硝化反應和反硝化反應同時存在，從而提高了處理效果。

MBBR工藝兼具傳統流化牀和生物接觸氧化法兩者的優點，是一種新型高效的污水處理方法，依靠曝氣池內的曝氣和水流的提升作用使載體處於流化狀態，進而形成懸浮生長的活性污泥和附着生長的生物膜，這就使得移動牀生物膜使用了整個反應器空間，充分發揮附着相和懸浮相生物兩者的優越性，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，所製備的活性氧消毒劑，直接用於中水的消毒，細菌總數由5000-6000個/ml降至50-80個/ml，大腸桿菌未檢出。消毒處理後的中水，還可有效降低氨氮，陰離子表明活性劑等的含量。出水質質量好，除衝便外，因其含有鉀元素（硫酸鉀，磷酸鉀等），可直接作為葉面肥用於校園綠地灌溉，有利於草皮、花卉等植物的生長，從根本上消除含氯化學品對水體的污染，避免了水體中氯離子對草皮，花卉，樹木的損害，其創新之處是實現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、酶和核酸，導致病原微生物的死亡。作用後生成氧氣和水，無毒、無味、無副作用。

（1）反應原理：

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

陽極

12OHH2OO22e2

陰極

H2OO22eHO2OH

總反應

1OHO2HO22

（2）製造工藝及其特點：工藝流程由電解池、供水、供氣、鹼循環、產物回收系統和供電系統組成。空氣自風機1進入緩衝罐2計量後進入離子膜反應器10；水經軟水柱5水貯罐4後流入離心泵3計量後進入離子膜反應器10；鹼液由鹼貯罐6由鹼泵7流經加熱（冷卻）器8，進入反應器10，過量的鹼液迴流到貯罐6；物料在電催化膜反應器內發生電催化反應，生成的過氧化物原液經冷卻器9冷卻，然後到原液貯槽11儲藏，製得商品濃度為2％的活性氧殺菌劑。

其特點是：第一，反應為原子經濟反應，它將傳質、反應與分離為一體，偶對合成過氧化物和氧氣；第二， 反應條件温和，產物濃度在一定範圍內可控制，生產工藝簡單，操作方便，自動化連鎖保護，運行安全可靠；第三，整個生產過程無任何三廢排放，產品對環境友好。

活性氧消毒劑發生裝置是利用國際上燃料電池的前沿技術製備高效電催化膜電極，能在温和條件下，集反應與分離為一體偶對合成過氧化物。利用該裝備可以製備消毒劑，消洗劑等系列產品。

7、活性污泥

馴化條件試驗表明反應器10天內馴化良好，連續運行後在停留時間為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%。有良好的耐衝擊符合的能力，在COD為2000mg/L的衝擊負荷下，當停留時間為7小時時反應器對COD和NH3-N的去除率分別達到了70%和90%，有良好的耐衝擊性。處理過程中不需要添加絮凝劑。

8、計算機數據採集，控制與互聯網通訊

三、實習感悟

經過這次認識實習，我們對化工工藝過程有了初步瞭解。見到了很多生產設備，開了眼界。這次實習培養了我們從實際情況考慮問題的思維方式，不至於紙上談兵。同時也讓我們看到了化學工程對我們生活的巨大作用，加強了我們對化工行業發展前景的信心，有助於激發我們對本專業的學習熱情。

我們記住了很多生產設備，以及其大概功能，瞭解了很多化工的加工流程及工藝。這對我們以後參加工作有很大的作用——不至於對自己專業的工藝一無所知，也能體現我們化學工程學院畢業生的整體素質。

由於時間的關係，我們只是去走馬觀花看了一下，而不能很好的瞭解整個生產過程，以及一些機器設備的具體作用。可能由於廠內噪音的原因，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內容。

總的來説，我們的這次認識實習是有意義的，讓我們開始越來越 關心自己的將來，初步明確了本專業將來要涉及的方面和自己未來的努力方向。這樣的實習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：在實踐中學習比在教室中學習的效果要好得多！