氯甲烷尾气深度回收方法的比较与优化

【摘要】：氯甲烷是有机硅单体甲基氯硅烷合成的重要原料,在原料成本中占有较大比重。在有机硅生产工艺中,产生的排放尾气中仍含有20～30wt%的氯甲烷,目前对于该部分尾气并没有采取有效地处理,而是直接输送到下游工艺进行焚烧,这将造成氯甲烷资源的严重浪费。因此需要对该部分尾气进行进一步回收,减少资源的浪费,提高经济效益。本文在精馏精制和压缩冷凝回收工艺的基础上对某工厂排放的两种含氯甲烷尾气进行进一步回收处理,并应用UniSim Design化工模拟软件对流程进行模拟优化。 本文以工厂拟回收的含氯甲烷的气体和液体为原料,在精制精馏工艺的基础上分别采用冷凝、膜分离和吸收法对排放尾气中氯甲烷进行回收处理。通过对改造流程进行优化,并以经济效益为改造流程优劣的评判标准对三种方案进行比较。经过三种方案处理后排放尾气中氯甲烷质量浓度从27wt%分别降到6.4wt%、6.9wt%、4.3wt%,经济效益分别增加272万元/年、283万元/年和243万元/年。膜分离法可以在低消耗低投资的前提下使工厂获得最高经济效益增长,更符合工厂处理氯甲烷尾气的实际需要。 以工厂上游有机硅生产过程中的粗单体塔出气为原料气,在压缩冷凝工艺的基础上采用膜分离法对排放尾气中氯甲烷进行回收处理。通过对改造流程进行优化分析,选取最优操作参数后进行模拟。经过膜分离法处理后排放尾气中氯甲烷质量浓度从19.5wt%降到8.5wt%,经济效益增加69万元/年。将优化后的膜分离—压缩冷凝流程从静态转成动态,通过对混合器、压缩机等传统设备参数进行特殊化以及对膜分离器进行动态重组后,通过改变流程进料量来考察流程中各处工艺参数的波动情况并进行分析。当流程进料发生的改变时,对于传统设备,处于工艺下游的设备相关参数波动达到稳定的时间逐一延长,参数曲线波动幅度也逐渐变大,并且表现出与相关设备参数的逻辑控制原理相符的波动趋势。而对于膜分离设备,渗余气中氯甲烷含量曲线的变化与流量曲线呈现出相同的变化趋势,并没有表现出明显的延迟性和滞后性,而与其它传统设备相比,膜分离设备显现出良好的操作稳定性和工作稳定性。 【关键词】：氯甲烷 冷凝法 膜分离法 吸收法 Unisim Design 动态模拟
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TQ264.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-11
• 1 文献综述11-28
• 1.1 有机硅及氯甲烷产品11-14
• 1.1.1 有机硅产品的特点11-12
• 1.1.2 有机硅产品的应用领域12
• 1.1.3 氯甲烷的性质12-13
• 1.1.4 氯甲烷的制备工艺13-14
• 1.2 有机废气14-17
• 1.2.1 有机废气的来源14
• 1.2.2 有机废气的回收技术14-17
• 1.3 气体分离膜17-21
• 1.3.1 有机蒸气膜的概述及应用17-18
• 1.3.2 气体膜分离技术的相关机理18-21
• 1.4 化工工艺模拟21-27
• 1.4.1 化工模拟的发展简介22-23
• 1.4.2 静态模拟和动态模拟23-26
• 1.4.3 化工模拟软件的发展趋势26-27
• 1.5 选题依据研究内容27-28
• 2 流程模拟设计基础28-34
• 2.1 热力学方法的选择28-30
• 2.1.1 PR方程28-29
• 2.1.2 PRSV状态方程29-30
• 2.2 操作模型的选择30-32
• 2.3 动态操作模型的选择32-33
• 2.4 小结33-34
• 3 氯甲烷回收方法的比较34-43
• 3.1 氯甲烷精制回收34-36
• 3.2 氯甲烷尾气回收流程的改造及优化36-41
• 3.2.1 计算模型及参数36
• 3.2.2 冷凝法改造流程36-38
• 3.2.3 膜分离法改造流程38-39
• 3.2.4 吸收法改造流程39-41
• 3.3 模拟结果与讨论41-42
• 3.4 小结42-43
• 4 膜法回收尾气中氯甲烷流程的优化43-67
• 4.1 流程工艺设计基础43-44
• 4.2 膜分离法改造流程的模拟及优化44-47
• 4.2.1 膜分离法改造流程44-45
• 4.2.2 膜分离法改造流程的优化45-47
• 4.3 回收流程动态模拟的转化47-56
• 4.3.1 流程的动态模拟47-48
• 4.3.2 混合器参数的设定48
• 4.3.3 压缩机参数的设定48-50
• 4.3.4 阀门参数的设定50
• 4.3.5 气液分离罐参数的设定50-51
• 4.3.6 冷凝器参数的设定51-52
• 4.3.7 逻辑控制模块的引入52-54
• 4.3.8 膜组件的动态重建54-56
• 4.4 膜分离法回收流程的动态模拟分析56-65
• 4.4.1 进料量变化57-58
• 4.4.2 压缩机进出口压力变化58-59
• 4.4.3 冷凝设备出口温度变化情况59-60
• 4.4.4 气液分离罐气液相流量变化60-63
• 4.4.5 膜组件分离情况的变化63-64
• 4.4.6 膜组件分离情况的优化调节64-65
• 4.5 小结65-67
• 结论67-68
• 论文创新点与展望68-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况73-74
• 致谢74-75

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