氯甲烷尾氣深度回收方法的比較與優(yōu)化

【摘要】：氯甲烷是有機(jī)硅單體甲基氯硅烷合成的重要原料,在原料成本中占有較大比重。在有機(jī)硅生產(chǎn)工藝中,產(chǎn)生的排放尾氣中仍含有20～30wt%的氯甲烷,目前對于該部分尾氣并沒有采取有效地處理,而是直接輸送到下游工藝進(jìn)行焚燒,這將造成氯甲烷資源的嚴(yán)重浪費。因此需要對該部分尾氣進(jìn)行進(jìn)一步回收,減少資源的浪費,提高經(jīng)濟(jì)效益。本文在精餾精制和壓縮冷凝回收工藝的基礎(chǔ)上對某工廠排放的兩種含氯甲烷尾氣進(jìn)行進(jìn)一步回收處理,并應(yīng)用UniSim Design化工模擬軟件對流程進(jìn)行模擬優(yōu)化。 本文以工廠擬回收的含氯甲烷的氣體和液體為原料,在精制精餾工藝的基礎(chǔ)上分別采用冷凝、膜分離和吸收法對排放尾氣中氯甲烷進(jìn)行回收處理。通過對改造流程進(jìn)行優(yōu)化,并以經(jīng)濟(jì)效益為改造流程優(yōu)劣的評判標(biāo)準(zhǔn)對三種方案進(jìn)行比較。經(jīng)過三種方案處理后排放尾氣中氯甲烷質(zhì)量濃度從27wt%分別降到6.4wt%、6.9wt%、4.3wt%,經(jīng)濟(jì)效益分別增加272萬元/年、283萬元/年和243萬元/年。膜分離法可以在低消耗低投資的前提下使工廠獲得最高經(jīng)濟(jì)效益增長,更符合工廠處理氯甲烷尾氣的實際需要。 以工廠上游有機(jī)硅生產(chǎn)過程中的粗單體塔出氣為原料氣,在壓縮冷凝工藝的基礎(chǔ)上采用膜分離法對排放尾氣中氯甲烷進(jìn)行回收處理。通過對改造流程進(jìn)行優(yōu)化分析,選取最優(yōu)操作參數(shù)后進(jìn)行模擬。經(jīng)過膜分離法處理后排放尾氣中氯甲烷質(zhì)量濃度從19.5wt%降到8.5wt%,經(jīng)濟(jì)效益增加69萬元/年。將優(yōu)化后的膜分離—壓縮冷凝流程從靜態(tài)轉(zhuǎn)成動態(tài),通過對混合器、壓縮機(jī)等傳統(tǒng)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行特殊化以及對膜分離器進(jìn)行動態(tài)重組后,通過改變流程進(jìn)料量來考察流程中各處工藝參數(shù)的波動情況并進(jìn)行分析。當(dāng)流程進(jìn)料發(fā)生的改變時,對于傳統(tǒng)設(shè)備,處于工藝下游的設(shè)備相關(guān)參數(shù)波動達(dá)到穩(wěn)定的時間逐一延長,參數(shù)曲線波動幅度也逐漸變大,并且表現(xiàn)出與相關(guān)設(shè)備參數(shù)的邏輯控制原理相符的波動趨勢。而對于膜分離設(shè)備,滲余氣中氯甲烷含量曲線的變化與流量曲線呈現(xiàn)出相同的變化趨勢,并沒有表現(xiàn)出明顯的延遲性和滯后性,而與其它傳統(tǒng)設(shè)備相比,膜分離設(shè)備顯現(xiàn)出良好的操作穩(wěn)定性和工作穩(wěn)定性。 【關(guān)鍵詞】：氯甲烷 冷凝法 膜分離法 吸收法 Unisim Design 動態(tài)模擬
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TQ264.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-11
• 1 文獻(xiàn)綜述11-28
• 1.1 有機(jī)硅及氯甲烷產(chǎn)品11-14
• 1.1.1 有機(jī)硅產(chǎn)品的特點11-12
• 1.1.2 有機(jī)硅產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域12
• 1.1.3 氯甲烷的性質(zhì)12-13
• 1.1.4 氯甲烷的制備工藝13-14
• 1.2 有機(jī)廢氣14-17
• 1.2.1 有機(jī)廢氣的來源14
• 1.2.2 有機(jī)廢氣的回收技術(shù)14-17
• 1.3 氣體分離膜17-21
• 1.3.1 有機(jī)蒸氣膜的概述及應(yīng)用17-18
• 1.3.2 氣體膜分離技術(shù)的相關(guān)機(jī)理18-21
• 1.4 化工工藝模擬21-27
• 1.4.1 化工模擬的發(fā)展簡介22-23
• 1.4.2 靜態(tài)模擬和動態(tài)模擬23-26
• 1.4.3 化工模擬軟件的發(fā)展趨勢26-27
• 1.5 選題依據(jù)研究內(nèi)容27-28
• 2 流程模擬設(shè)計基礎(chǔ)28-34
• 2.1 熱力學(xué)方法的選擇28-30
• 2.1.1 PR方程28-29
• 2.1.2 PRSV狀態(tài)方程29-30
• 2.2 操作模型的選擇30-32
• 2.3 動態(tài)操作模型的選擇32-33
• 2.4 小結(jié)33-34
• 3 氯甲烷回收方法的比較34-43
• 3.1 氯甲烷精制回收34-36
• 3.2 氯甲烷尾氣回收流程的改造及優(yōu)化36-41
• 3.2.1 計算模型及參數(shù)36
• 3.2.2 冷凝法改造流程36-38
• 3.2.3 膜分離法改造流程38-39
• 3.2.4 吸收法改造流程39-41
• 3.3 模擬結(jié)果與討論41-42
• 3.4 小結(jié)42-43
• 4 膜法回收尾氣中氯甲烷流程的優(yōu)化43-67
• 4.1 流程工藝設(shè)計基礎(chǔ)43-44
• 4.2 膜分離法改造流程的模擬及優(yōu)化44-47
• 4.2.1 膜分離法改造流程44-45
• 4.2.2 膜分離法改造流程的優(yōu)化45-47
• 4.3 回收流程動態(tài)模擬的轉(zhuǎn)化47-56
• 4.3.1 流程的動態(tài)模擬47-48
• 4.3.2 混合器參數(shù)的設(shè)定48
• 4.3.3 壓縮機(jī)參數(shù)的設(shè)定48-50
• 4.3.4 閥門參數(shù)的設(shè)定50
• 4.3.5 氣液分離罐參數(shù)的設(shè)定50-51
• 4.3.6 冷凝器參數(shù)的設(shè)定51-52
• 4.3.7 邏輯控制模塊的引入52-54
• 4.3.8 膜組件的動態(tài)重建54-56
• 4.4 膜分離法回收流程的動態(tài)模擬分析56-65
• 4.4.1 進(jìn)料量變化57-58
• 4.4.2 壓縮機(jī)進(jìn)出口壓力變化58-59
• 4.4.3 冷凝設(shè)備出口溫度變化情況59-60
• 4.4.4 氣液分離罐氣液相流量變化60-63
• 4.4.5 膜組件分離情況的變化63-64
• 4.4.6 膜組件分離情況的優(yōu)化調(diào)節(jié)64-65
• 4.5 小結(jié)65-67
• 結(jié)論67-68
• 論文創(chuàng)新點與展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況73-74
• 致謝74-75

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