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)評估模型的準(zhǔn)確性。結(jié)果表明，NRTL-RK模型的評估結(jié)

3、果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合度更高，平均相對偏差小于2.5％。在此基礎(chǔ)上，使用NRTL-RK模型預(yù)測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)壓力梯級利用、氯甲烷梯級

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。對工藝進(jìn)行模擬優(yōu)化，考察了冷凝溫度對氯甲烷吸收率的影響以及膜面積對壓縮冷凝裝置和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