氯甲烷尾氣綜合回收工藝設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、氯甲烷是丁基橡膠合成的重要溶劑。在溶劑循環(huán)精制過(guò)程中，以尾氣排放掉的氯甲烷約占溶劑總量的十分之一，進(jìn)一步回收尾氣中的氯甲烷，已成為企業(yè)重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。排放的三股尾氣中鈍化尾氣與其他尾氣組成存在顯著差異，組成中含有大量二甲醚(25mol％)，且與氯甲烷沸點(diǎn)極為接近，難以通過(guò)常規(guī)手段分離，所以將其單獨(dú)處理;而另兩股尾氣氯甲烷濃度(其一:3.5 mol％;其二:20 mol％)差異較大，根據(jù)這一特點(diǎn)，進(jìn)行梯級(jí)回收處理。因此，本文的工作主要分為

2、以下兩個(gè)部分:
　　(1)氯甲烷與二甲醚的沸點(diǎn)非常接近，難以精餾分離，工業(yè)上通常利用濃硫酸與二甲醚的反應(yīng)來(lái)提純氯甲烷，分離費(fèi)用高，且存在安全隱患。根據(jù)兩種氣體與H+形成氫鍵能力的差別，提出以水為吸收劑脫除氯甲烷中的二甲醚。為了吸收過(guò)程的準(zhǔn)確模擬與優(yōu)化，利用二甲醚-氯甲烷、二甲醚-水、氯甲烷-水三個(gè)二元體系的相平衡數(shù)據(jù)比較了UNIQUAC、NRTL和NRTL-RK三種組分活度系數(shù)評(píng)估模型的準(zhǔn)確性。結(jié)果表明，NRTL-RK模型的評(píng)估結(jié)

3、果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合度更高，平均相對(duì)偏差小于2.5％。在此基礎(chǔ)上，使用NRTL-RK模型預(yù)測(cè)三元體系的氣液相平衡，分析了不同溫度和壓力條件下水對(duì)氯甲烷和二甲醚的分離系數(shù)和溶解度影響，發(fā)現(xiàn)隨著液相中二甲醚含量的增加，水溶液性質(zhì)逐漸偏向二甲醚，增加了氯甲烷溶解度，導(dǎo)致分離系數(shù)不斷降低，尤其是低溫時(shí)較為明顯，并從熱力學(xué)角度給出水吸收二甲醚適宜的溫度、壓力范圍。
　　在以上研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)以水為吸收劑的吸收-解吸工藝，對(duì)鈍化尾氣中氯甲烷進(jìn)行

4、回收處理。采用Aspen Plus模擬軟件對(duì)工藝進(jìn)行模擬優(yōu)化，考察了吸收塔壓力、吸收劑溫度、解吸塔壓力對(duì)二甲醚吸收率、氯甲烷損失率及再生能耗的影響，優(yōu)化結(jié)果表明，氯甲烷回收率達(dá)到95.7％，純度為99.1 mol％，單耗僅為0.016￥·kg-1。此外，水吸收工藝避免了腐蝕性吸收劑濃硫酸的使用，更加安全清潔高效。
　　(2)針對(duì)于濃度差異的常規(guī)氯甲烷尾氣，直接混合回收，使得物料返混，分離能耗增加。因此，設(shè)計(jì)壓力梯級(jí)利用、氯甲烷梯級(jí)

5、濃縮的壓縮冷凝-膜-PSA耦合回收流程。其工藝特點(diǎn):膜分離裝置濃縮低濃度氯甲烷，壓縮冷凝回收高濃度氯甲烷，PSA深度脫除氯甲烷。對(duì)工藝進(jìn)行模擬優(yōu)化，考察了冷凝溫度對(duì)氯甲烷吸收率的影響以及膜面積對(duì)壓縮冷凝裝置和PSA裝置負(fù)荷的影響。結(jié)果表明:膜面積增大，有利于減少PSA裝置負(fù)荷，同時(shí)可增加壓縮冷凝進(jìn)氣氯甲烷流量。通過(guò)經(jīng)濟(jì)效益核算，優(yōu)選膜面積80 m2、冷凝溫度-35℃，可實(shí)現(xiàn)回收率為99.25％，放空氣中氯甲烷含量小于40 g/m3，創(chuàng)造