第10章 预处理过程

第十章污（废）水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理1．污（废）水为什么要脱氮除磷？答：污（废）水需要脱氮除磷的原因如下：（1）在好氧生物处理中，生活污水经生物降解，大部分的可溶性含碳有机物被去除，同时会产生NH3-N、NO3--N和PO43-、SO42-，其中，只有25％的氮和19％左右的磷被微生物吸收合成细胞，通过排泥得到去除，出水中的氮和磷含量仍未达到排放标准。

（2）氮和磷是生物的重要营养源。

但水体中氮磷过多，危害极大。

最大的危害是引起水体富营养化，蓝藻、绿藻等大量繁殖后引起水体缺氧，产生毒素，进而毒死鱼虾等水生生物和危害人体健康，使水源水质恶化。

不但影响人类生活，还严重影响工农业生产。

2．微生物脱氮工艺有哪些？答：微生物脱氮工艺有A/O、A2/O、A2/O2、SBR等工艺。

反硝化有单级反硝化和多级反硝化。

根据不同水质，通常有以下3种组合工艺，即碳氧化、硝化和反硝化三者的不同组合方式。

（1）碳氧化、硝化、反硝化分级（2）碳氧化和硝化结合，反硝化分级（3）碳氧化、硝化、反硝化结合3．叙述污（废）水脱氮原理。

答：污（废）水脱氮原理如下：（1）概述脱氮是先利用好氧段经硝化作用，由亚硝化细菌和硝化细菌的协同作用，将NH3转化为NO2--N和NO3--N。

再利用缺氧段经反硝化细菌将NO2--N（经反亚硝化）和NO3--N （经反硝化）还原为氮气（N2），溢出水面释放到大气，参与自然界氮的循环。

（2）具体反应机理①硝化短程硝化：全程硝化（亚硝化＋硝化）：②反硝化反硝化脱氮：厌氧氨氧化脱氮：厌氧氨氧化脱氮：厌氧氨反硫化脱氮：4．参与脱氮的微生物有哪些？它们有什么生理特征？答：参与脱氮的微生物及其生理特征如下：（1）硝化作用段及微生物①好氧氨氧化细菌好氧氨氧化细菌即好氧的亚硝化细菌，以NH3为供氢体，O2作为最终电子受体，产生HNO2。

其中的亚硝化叶菌属在低氧压下能生长，化能无机营养，氧化NH3为HNO2，从中获得能量供合成细胞和固定CO2。

第十章预处理命令所谓编译预处理是指，在对源程序进行编译之前，先对源程序中的编译预处理命令进行处理；然后再将处理的结果，和源程序一起进行编译，以得到目标代码。

一、宏定义与符号常量在Ｃ语言中，“宏”分为无参数的宏（简称无参宏）和有参数的宏（简称有参宏）两种。

无参宏定义1．无参宏定义的一般格式#define 标识符字符串其中：“define”为宏定义命令；“标识符”为所定义的宏名，通常用大写字母表示，以便于与变量区别；“字符串”可以是常数、表达式、格式串等。

2．使用宏定义的优点（1）可提高源程序的可维护性（2）可提高源程序的可移植性（3）减少源程序中重复书写字符串的工作量例9.1 输入圆的半径，求圆的周长、面积和球的体积。

要求使用无参宏定义圆周率。

/*程序功能：输入圆的半径，求圆的周长、面积和球的体积。

*/#define PI 3.1415926 /*PI是宏名，3.1415926用来替换宏名的常数*/void main(){float radius,length,area,volume;printf("Input a radius: ");scanf("%f",&radius);length=2*PI*radius; /*引用无参宏求周长*/area=PI*radius*radius; /*引用无参宏求面积*/volume=PI*radius*radius*radius*3/4; /*引用无参宏求体积*/printf("length=%.2f,area=%.2f,volume=%.2f\n", length, area, volume);}3．说明（1）宏名一般用大写字母表示，以示与变量区别。

但这并非是规定。

（2）宏定义不是Ｃ语句，所以不能在行尾加分号。

否则，宏展开时，会将分号作为字符串的1个字符，用于替换宏名。

（3）在宏展开时，预处理程序仅以按宏定义简单替换宏名，而不作任何检查。

第10章催化重整主讲教师王刚主讲教师：王刚•第1节概述第节催化重整的化学反应•2•第3节重整催化剂•第4节重整反应器•第1节概述第节催化重整的化学反应•2•第3节重整催化剂•第4节重整反应器一、催化重整9在以铂或铂铼为活性组分的催化剂作用下，以汽油（主要是直馏汽油）为原料，生产高辛烷值汽油及轻芳烃（苯、甲苯、二甲苯，简称BTX）的重要炼油过程，同时副产相当数量的氢气9主要反应是原料中的环烷烃及部分烷烃在催化剂上的芳构化和异构化反应，生成芳香烃和异构烷烃，从而提高汽油的辛烷值1、原料9主要是直馏汽油馏分，也称石脑油（Naphtha）9二次加工汽油如焦化汽油、催化裂化汽油，需经加氢精制除去烯烃、硫、氮等非烃组分后掺入直馏汽油作为重整原料9生产高辛烷值汽油为目的：80~180℃馏分9生产BTX为目的：60~145℃馏分为目的601452、产品9催化重整汽油是无铅高辛烷值汽油的重要组分，发达国家重整汽油占车用汽油的25%~30%25%30%BTX是基本化工原料，全世界有半以上的BTX来9是基本化工原料，全世界有一半以上的自催化重整9氢气是炼厂催化加氢过程的重要原料，重整副产的氢气是比较廉价的氢气来源年：热重整1.19319530~580℃，3~7MPa9液收低，安定性差，质量不好2.1940年：临氢重整9氧化钼/氧化铝，氧化铬/氧化铝9480~530℃，1~2MPa，石脑油9RON：80安定性好，液收高9二战期间发展，但失活快，45年后停止3.1949年：铂重整%，9汽油收率>90%RON>909催化剂活性高，积炭少9开工周期长（1年到1.5年）9芳烃含量：30%~70%9450~520℃，1.5~5.0MPa年铂铼催化剂4.1967年：铂铼催化剂9催化剂稳定性好9可采用较苛刻的操作条件9汽油收率高5.近年来发展的连续重整9催化剂：铂锡催化剂9反应器：移动床连续再生式9反应条件苛刻：低反应压力、低氢油比和高反应温度9汽油辛烷值高，液体和氢气产率高9投资高6.1965中国于年在大庆炼油厂建设催化重整装置9以前发展不好，没有动力9不够重视（观念问题），曾经称其“白重整”不够重视（观念问题）曾经称其“白重整”9重整原料不足（客观问题）9近几年发展较快四、催化重整工艺流程概述1、以生产高辛烷值汽油为目的原料以生产芳烃为目的原料预处理重整反应高ON 汽油2、以生产芳烃为目的原料预处理重整反应芳烃分离原料BTX3、原料预处理——提供纯净的重整原料9预分馏：馏分范围合适：60~180℃去掉≤C5及水分9预加氢：除去毒物：As、Pb，Cu，Hg，FeS，N、O、烯烃重整原料中杂质含量的限制要求，µg/g杂质含量杂质含量硫0.15~0.5氮≤0.5氯化物≤0.5砷≤1 µg/kg1µg/kg水≤2氟化物≤0.5铅≤10磷化物≤0.5铜≤10溶解氧≤1.04、催化重整9三、四个反应器串联——固定床或移动床9催化剂填装比例：1.0:1.5:2.5:5.09反应器间有加热炉加热——重整反应强吸热9氢气气氛：有循环氢氢气气氛有循环氢9反应温度：入口480~520℃，运转时间↑，T↑第一反应器入口温度低，后面的高反应压力：固定床：1.5 2.0MPa9 1.5~2.0移动床：0.35~1.5MPa•三方面要求：馏分组成，族组成，纯度1、馏分组成①沸点<60℃（≤C5）不能生成芳香烃，因此初馏点要大于60℃，过多的轻组分会降低重整效率②终馏点最高一般为180℃，因为重整反应后终馏点升高10~20℃10209生产汽油：80~180℃9生产BTX：60~145℃（60~130℃）9两者综合：℃60~1802、族组成9环烷烃：产品产率和辛烷值都高，催化剂上的积炭少、失活较慢、寿命延长，催化重整的优良组分9烷烃：经环化脱氢生成芳香烃，条件苛刻9烯烃：催化剂积炭严重，需要加氢饱和9在实际生产中，常用芳烃潜含量的多少来表示重整原料在实际生产中常用的优劣9芳烃潜含量就是把原料中的全部环烷烃都转化为芳烃(一般指C6~C8芳烃)与原料中本身含有的C6~C8芳烃二者之和占原料油的质量百分数，算法如下环烷烃全部转化为芳烃时所有的芳烃量称为潜含量芳烃潜含量% = 苯潜含量%+甲苯潜含量%+C8芳烃潜含量%苯潜含量% = C环烷烃%×78/84 + 苯%（原料中）%=C78/84+6甲苯潜含量%= C环烷烃%×92/98 + 甲苯%7C8芳烃潜含量%= C8环烷烃%×106/112 + C8芳烃%芳烃转化率或重整转化率＝实际芳烃产率/芳烃潜含量3、原料预处理•（1）预分馏：拔顶、去尾、取中•（2）预脱砷（1~2µg/kg ）方法：吸附法氧化法（）加氢ppb 级方法：吸附法、氧化法（H 2O 2、KMnO 4）、加氢•（3）预加氢脱除S 、N 、O 和As 、Pb 、Cu 、Hg 、Na ppm 级•（4）脱水4、原料来源①常规原料：直馏石脑油馏分②加氢裂化和加氢精制石脑油：良好的重整原料加氢裂化和加氢精制石脑油良好的重整原料③热加工汽油和催化裂化汽油也可作为重整原料，但是需要先进行加氢精制，之后与直馏石脑油混合精制后作为重整原料本章主要内容•第1节概述第节催化重整的化学反应•2•第3节重整催化剂•第4节重整反应器1、六员环烷烃的脱氢反应+ 3H2209 kJ/molCH3CH3+ 3H2202 kJ/mol(RON 74.8)(RON>100)六员环烷烃脱氢－－生成芳烃和提高辛烷值的主要反应，生成芳烃反应很快，生成芳烃，RON大幅度提高2、五员环烷烃的异构脱氢CH3+3H 2190.5 kJ/molCH3CH 3CH 3177.1 kJ/molCH 3(RON 80.6)(RON 74.8)(RON>100)()()()五员环烷烃－－比六员环烷脱氢反应慢得多，异构脱氢比六员环烷脱氢反应慢得多，但是大部分能转化成芳烃3、烷烃的环化脱氢反应n-C 6H 14-H 2+3H 2266 kJ/mol (RON 24.8)(RON>100)烷烃环化脱氢－－显著提高辛烷值，但是反应速度慢，转化率较低4、异构化反应n-C7H16i-CH162,2-二甲基戊烷7(RON 0)(RON 93)烷烃异构化反应，虽不能生成芳烃，但能提高辛烷值5、加氢裂化反应加氢裂化反应有利于提高辛烷值但会使n-C 8H 18+ H 22 i-C 4H 10加氢裂化反应有利于提高辛烷值，但会使液体产物收率下降，需要适当控制6、生焦反应烃类脱氢烯烃聚合环化积炭1、六员环烷烃的脱氢①强吸热反应，且碳原子数越少，反应热效应越大②平衡常数都很大，且随着碳原子数的增大而增大都很大且随着碳原子数的增大而增大③生产芳烃和提高辛烷值的主要反应④反应很快，在工业应用条件下，一般能达到化学平衡2、五员环烷烃的异构脱氢①强吸热反应②化学平衡常数都很大，反应可充分进行③五员环烷异构脱氢反应可看作由两步反应组成④异构化反应速率较慢，是控制步骤⑤反应比六员环烷脱氢反应慢，大部分可转化成芳烃3、烷烃的环化脱氢反应①环烷烃在重整原料中含量有限，使烷烃环化脱氢生成芳烃有着重要意义②热力学角度：碳原子≥6的烷烃都可以转化为芳烃，而且都可能得到较高的平衡转化率都能得到较高的平衡转化率③为烷烃更多转化为芳烃，关键是提高烷烃环化脱氢反应速度和提高催化剂选择性烷烃分子量越大环化脱氢反应速度也越快④烷烃分子量越大，环化脱氢反应速度也越快4、异构化反应①在催化重整条件下，各种烃类都能发生异构化反应，其中最有意义的是五员环烷烃异构化生成六员环烷烃和正构烷烃异构化生成异构烷烃②正构烷烃异构化可提高汽油的辛烷值，因异构烷烃比正可提高汽油的辛烷值因异构烷烃比正构烷烃更易环化脱氢，故异构化间接地有利于生成芳烃③放热反应，提高反应温度将使平衡转化率下降，但实际上常常是提高温度时异构物的产率增加，这是因为升温加快了反应速度而又未达到化学平衡5、加氢裂化反应①加氢裂化反应是包括裂化、加氢、异构化的综合反应②中等程度的放热反应③主要是按正碳离子机理进行的反应二、反应的热力学及动力学分析6、生焦反应①生焦倾向的大小与原料的分子大小及结构有关，馏分越重、含烯烃越多的原料通常也越容易生焦②有的研究者认为，在铂催化剂上的生焦反应，第一步是生成单环双烯和双环多烯生成单双烯和双多烯③有的认为烷基环戊烷脱氢生成的烷基环二烯是生焦的中间物料④关于生焦的位置，多数研究者认为在催化剂的金属表面关于生焦的位置多数研究者认为在催化剂的和酸性表面均有焦炭沉积三、主要操作因素1、反应温度①催化重整的主要反应如环烷烃脱氢和烷烃环化脱氢都是吸热反应，所以无论从反应速度还是化学平衡的角度，都希望采用较高的反应温度②绝热反应器内进行，反应热要靠进料本身携重整反应在内进行反应热要靠进料本身携带的热量供给，造成反应器床层温度不断下降，不利于化学平衡、反应速率和催化剂活性的发挥化学平衡反应速率和催化剂活性的发挥③为维持较高的反应温度，反应需要分段进行，在各反应器之间进行之间加热，以维持足够高的平均反应温度1、反应温度④提高反应温度受到以下几个因素的限制设备质能9设备材质和性能9催化剂的耐热稳定性高裂9非理想的副反应，提高反应温度使加氢裂化反应加剧，催化剂积炭加快，液体产物收率下降⑤反应器度工业重整反应器入口温度：480~530℃⑥单铂催化剂的反应温度较低，铂铼、铂锡双金属催化剂的反应温度较高1、反应温度⑦采用多个串联的绝热反应器9前面反应器的温度较低，主要进行环烷烃的脱氢反应前面反应器的温度较低主要进行环烷烃的脱氢反应9后面的温度较高，主要进行烷烃环化脱氢9反应温度随催化剂活性的降低而逐步提高⑧反应过程中催化剂的活性逐渐降低，为维持足够的反应速率，反应温度应随催化剂活性的逐渐下降而逐步提高1、反应温度⑨加权平均温度加权平均入口温度加权平均床层温度式中：C 、C 、C 分别为第1、2、3反应器内催化剂量123占全部催化剂量分率T 1入、T 2入、T 3入分别为各反应器入口温度分别为各应出温度T 1出、T 2出、T 3出分别为各反应器出口温度2、反应压力①压力矛盾9从化学平衡角度，提高反应压力对环烷脱氢、烷烃环化脱氢从化学平衡角度提高反应压力对环烷脱氢烷烃环化脱氢反应都不利，相反地却有利于加氢裂化反应9从增加芳烃产率角度来看，希望采用较低反应压力从增加芳烃产率角度来看希望采用较低反应压力9在较低压力下可得到较高汽油产率和芳烃产率，氢气产率和纯度也较高9但低压下，催化剂上积炭速度较快，从而使操作用期缩短②解决这个矛盾的方法9采用较低的压力，经常再生催化剂9采用较高的压力，牺牲一些转化率以延长操作周期2、反应压力③具体措施9对易生焦的原料（重馏分）通常要采用较高的反应压力9若催化剂的容焦能力大、稳定性好，则可以采用较低的反应压力9铂铼等双金属及多金属催化剂有较高的稳定性和容焦能力，可以采用较低的反应压力9半再生式铂铼重整压力：1.8MPa9铂重整压力：2~3MPa铂重整力9连续再生式重整装置的压力：0.8MPa3、空速（反应时间）①空速（反应时间）对各类反应的影响不同9六员环烷烃脱氢反应速度很高，容易达到化学平衡，反应速度很高容易达到化学平衡对这类反应来说，延长反应时间意义不大9但是对反应速度慢的加氢裂化和烷烃环化脱氢反应，延长反应时间会有较大的影响9在一定范围内提高空速，在保证环烷脱氢反应的同时减少加氢裂化反应，可以得到较高的芳轻产率和液体收率3、空速（反应时间）②对一定的反应器，空速主要取决于催化剂的活性水平③选择空速时还应考虑到原料的性质，对环烷基原料可以对环烷基原料可以采用较高的空速，而对石蜡基原料则用较低的空速④空速的选择还要考虑催化剂的性质空催化剂质9铂重整装置的空速：3h-1左右9铂铼重整装置的空速：1.5~2h-14、氢油比①在催化重整中，使用循环氢的目的9抑制生焦反应、保护催化剂9起到热载体的作用，减小反应床层的温降，提高反应器内的平均温度9稀释原料，使原料均匀地分布于床层②总压变提高氢油比意味着提高氢分压有利抑制总压不变，提高氢油比意味着提高氢分压，有利于抑制催化剂上积炭③但提高氢油比使循环氢量增大，压缩机消耗功率增加，但提高氢油比使循环氢量增大压缩机消耗功率增加氢油比过大时会由于减少了反应时间而降低转化率4、氢油比④对于稳定性较高的催化剂和生焦倾向性小的原料，可以采用较小的氢油比，反之则采用较大的氢油比采用较小的氢油比反之则采用较大的氢油比⑤铂重整装置采用的氢油摩尔比一般为5~8，使用铂铼催化剂时一般<5，新的连续再生式重整则进一步降至1~3本章主要内容•第1节概述第节催化重整的化学反应•2•第3节重整催化剂•第4节重整反应器1、非贵金属催化剂9铬、钼等9活性远不如贵金属（被淘汰）贵属催剂2、贵金属催化剂9活性组分：铂9助催化剂：铼、锡等9酸性载体：含卤素的Y或AIO322、贵金属催化剂①双功能催化剂9铂构成脱氢活性中心，促进脱氢、加氢反应铂构成脱氢活性中心促进脱氢加氢反应9酸性载体提供酸性中心，促进裂化等正碳离子反应②氧化铝载体本身只有很弱的酸性，甚至接近中性，但含少量氯或氟的氧化铝则具有一定的酸性3、贵金属催化剂作用机理C6烃重整反应历程1、金属组分①铂：提高脱氢活性、稳定性和抗毒物能力，但成本高，工业上催化剂含铂量0.2%0.3%02%~03%②铂铼：提高容炭能力和稳定性，铼:铂为1~2③铂锡：高温、低压下，良好的选择性和再生性能2、卤素①调节催化剂的酸性功能，卤素含量增加，异构化、加氢裂化等酸性反应的催化活性增强②氟氯型和全氯型两种③氟在催化剂上比较稳定，在操作时不易被水带走，但是氟在催化剂较稳定在操作时被水但氟的加氢裂化性能较强，导致催化剂的选择性变差④氯在催化剂上不稳定，容易被水带走，需要根据水－氯平衡状况注氯或对催化剂进行氯化2、卤素⑤一般新鲜的全氯型催化剂含氯0.6%~1.5%，实际操作中要求含氯量稳定在0.4% 1.0%04%~10%⑥卤素太低：酸性功能不足，芳烃转化率低或生成油辛烷值低⑦卤素太高加氢裂化反应增强导致液体产物收率下降：加氢裂化反应增强，导致液体产物收率下降3、氧化铝载体①载体本身并没有催化活性，但是具有较大的比表面和较好的机械强度②载体能使活性组分很好地分散在其表面上，从而更有效地发挥其作用、节省活性组分的用量，同时也提高了催地发挥其作用节省活性组分的用量同时也提高了催化剂的稳定性和机械强度3、氧化铝载体③载体应具备适当孔结构。

预处理工艺流程
《预处理工艺流程：提高生产效率的关键》
物料预处理工艺是生产过程中至关重要的一环，它直接影响到产品的质量、生产效率和成本控制。

预处理工艺流程通过对原材料进行清洗、破碎、筛分、干燥等操作，使原料达到生产要求的理想状态，为后续生产工艺提供了良好的条件。

下面简单介绍一下预处理工艺流程的一般步骤：
首先是原料清洗，基本上所有的物料处理都要经过清洗的环节。

清洗能有效地去除表面附着的杂质、泥沙和微生物等，提高产品品质，同时也能降低后续生产过程中的污染和不良物料处理的风险。

其次是破碎，对于破碎性的原料，需要通过破碎设备将其加工成适合后续生产工艺的颗粒大小。

在破碎过程中，还可以根据需要添加适量的添加剂，来改善物料的表面性能和流动性能，提高产品的质量。

再者是筛分，通过筛分操作可以将不同规格大小的颗粒进行分离，满足后续生产对不同颗粒大小的要求。

同时还可以分离掉一些杂质和不纯物质，提高原料的纯度和质量。

最后是干燥，对于一些水分较高的原料，在干燥设备中进行适当的干燥处理，可以有效地降低物料的湿度，提高物料的流动性和稳定性，使其更适合后续生产加工工艺。

同时还能防止产品在储存和运输过程中因过高的湿度而导致的变质和腐败。

总之，物料预处理工艺流程在生产中扮演着不可替代的角色，它直接关系到产品的质量和生产效率。

只有通过科学合理的预处理工艺流程，才能保证后续生产过程的顺利进行，提高产品的质量和降低生产成本。

因此，在生产过程中，应该重视对物料预处理工艺的研究和优化，为生产效率的提高提供坚实的基础。