探索膜法回收有机硅尾气中氯甲烷流程设计与优化

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1、大连理工大学硕士学位论文膜法回收有机硅尾气中氯甲烷流程设计与优化姓名：冯宏超申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：贺高红20090701大连理工大学硕士学位论文摘要氯甲烷被广泛的应用于有机硅生产，是有机硅单体甲基氯硅烷合成的重要原料。在有机硅生产中采用精馏精制或压缩冷凝分离氯甲烷后，排放的尾气中仍然含有约25"---30wt％左右的氯甲烷，这部分气体的排放一方面污染环境，另一方面造成资源的严重浪费。回收排放尾气中的氯甲烷，既可以创造巨大的经济效益，又能实现可观的社会效益。为此，本文设计了膜与精馏及压缩冷凝集成的新工艺，并应用UniSimDesign进行模拟与

2、优化，确定了最佳的膜集成工艺流程，可实现经济效益的最大化。本文根据有机硅生产中氯甲烷精馏塔精馏尾气和压缩冷凝分离氯甲烷排放的不凝气的特点，采用自制的致密橡胶态复合膜制成的膜组件，分别设计了膜．精馏集成回收氯甲烷工艺流程和膜．压缩冷凝集成回收氯甲烷工艺流程。对于前者，提出了两种膜．精馏集成回收方案。为了对所提出的两种膜．精馏集成方案的经济效益进行评估及优化，首先应用UniSimDesign对原氯甲烷精馏系统进行了模拟，并验证了模拟的准确性以及所选热力学方程对氯甲烷物系的适用性。之后在原氯甲烷精馏系统模拟的基础上，分别对两种膜．精馏集成方案进行了模拟与优化。最终，将

3、膜．精馏集成流程方案l的膜面积优选为30m2，此时经济效益增加值可达184万元／年，相应排放气中的氯甲烷浓度可降低到9．0wt％。将膜．精馏集成流程方案2的膜面积优选为150m2，此时经济效益增加值可达300万元／年，相应排放气中的氯甲烷浓度可降低到7．2wt％。表明增加膜回收系统后，两方案均能产生良好的经济效益和社会效益，不过相比而言，膜．精馏集成流程方案2的经济效益增加值更高，因此将其确定为膜．精馏集成回收氯甲烷的较优方案。对于后者，同样应用UniSimDesign对所设计的膜．压缩冷凝集成回收氯甲烷工艺流程进行了模拟与优化。在优化条件下，膜．压缩冷凝集成流

4、程每年可多创造经济效益近400万元，放空尾气中氯甲烷浓度可降低到10．1wt％。同时，还对膜组件价格、氯甲烷价格及膜性能参数等对经济效益的影响进行了研究。而且考虑到循环气循环，造成原压缩冷凝流程设备负荷及裕度不足的情况，设计了膜法回收氯甲烷备选方案，并对备选方案进行了模拟与优化。在优化条件下，备选膜方案的膜面积优选为120m2，渗透侧压力优选为150kPa，可产生的经济效益较优值为308万元／年，相应排放气的浓度可降低到6．0wt％。表明备选方案在优化条件下，同样可以取得良好的社会和经济效益。关键词：氯甲烷；膜分离；过程模拟；优化；LIniSim膜法回收有机硅尾

5、气中氯甲烷流程设计与优化TheDesignandOptimizationofMembraneProcessforChloromethaneRecoveryfromtheVentGasofOrganicSiliconAbstractChloromethane，widelyusedforproductionoforganicsilicon,isalsoanimportantrawmaterialsusedforsynthesisofmethylchlorosilane，akindoforganicsiliconmonomer．Duringtheproductiono

6、forganicsilicon,theventgasleavingrectificationorcompressioncondensationseparationprocesscontaillsabout25"-'30wt％chloromethane，whichnotonlywastestheresources，butalsocontaminatestheenvironment．ItiShelpfultoobtainhugeeconomicprofitandprotectenvironmentbyrecoveringchloromethaneintheventg

7、as．Inordertorecoverchloromethaneintheventgas，membrane·rectificationintegratedprocessandmembrane·compression-condensationintegratedprocessweredesignedinthisstudy．AndallthemembraneintegratedprocessWassimulatedandoptimizedbyUniSimDesignsoftware．Accordingtotheresultsofthesimulation,theop

8、timummembran