苯系有机硅单体分离塔系与换热网络的模拟优化

发布时间：2020-06-08 20:44

【摘要】：有机硅材料的生产需要高纯度的有机硅单体，而直接法生产的苯基氯硅烷粗单体组分复杂，且沸点均比较高，其分离纯化比较困难。本文针对国内苯基氯硅烷单体纯度要求不达标以及耗能较高的问题，对苯基氯硅烷单体分离塔系进行模拟优化。该研究工作对苯基氯硅烷粗单体的分离新流程的开发具有一定的指导意义。本文的主要工作包括： 1.利用资料中提到的C6H5SiCl3-(C6H5)2SiCl2二元体系的气液平衡实验数据判定热力学物性方法的适用性，结果表明Wilson方程计算得到的平均偏差最小，其次是SRK方程，平均偏差最大的是NRTL方程。然后再利用各热力学方程分别计算出纯组分的密度值，并与实际值进行比较，最终确定Wilson方程为该研究的最佳热力学模型。 2.由于缺少苯基氯硅烷体系的物性数据，需要对C6H5SiCl3及(C6H5)2SiCl2进行物性估算，采用Wilson方法，得到的数据与现有的物质物性数据相吻合。 3.运用Aspen Plus大型流程模拟软件对现有的苯基氯硅烷工艺流程进行模拟优化，得到各塔的操作参数与文献中的数据进行对比，吻合度较高，说明本研究中选取的Wilson物性方法适合该分离物系。 4.根据苯基氯硅烷粗单体的性质，分别采用试探合成法、易分离度系数法、年度费用函数法对其分离序列进行设计，并对设计的分离序列进行模拟优化，并建立年度费用函数，对以上几种分离序列进行年度费用的计算，费用结果表明：易分离度系数法分离序列年度费用最低，经验法分离序列年度费用最高，且易分离度系数法相对年度费用比原流程降低了7.8%。 5.以年度费用最低的易分离度系数法得到的分离序列为初始流程，运用一定的调优合成方法对其进行优化，得到四组调优序列，对以上序列进行模拟优化并计算其年度费用，其中调优序列3相对年度费用最低，比调优初始序列减低了3.5%，比现有分离流程降低了11.07%，因此确定调优序列3为最优分离序 6.利用夹点技术对年度费用最低的调优序列进行能量分析，由夹点分析可知，流程中的冷热物流可以直接匹配，通过热集成后其能耗较原流程降低了45.9%，相对年度总费用降低了20.9%。本文通过对苯基氯硅烷单体分离序列与操作参数的优化，确定了苯基氯硅烷单体分离的新流程，并通过对苯基氯硅烷单体分离塔系的热集成，降低了分离过程的能耗，对苯基氯硅烷单体实际生产中的节能减排具有一定的指导意义。
【图文】：

分离流程,分馏,常压,减压塔

1.3.2 间歇与连续结合的分馏对于中等规模的生产厂，采用常压与减压、间歇与连续相结合的流程分离苯基氯硅烷比较可取的。图1-1给出此法的示意流程。图1-1 苯基氯硅烷连续-间歇分离流程Fig.1-1 Continuous-batch separation process of Phenyl chlorosilane其具体工艺过程为，苯基氯硅烷粗产物先通过常压连续脱低塔1，从其塔顶采出包括C6H5Cl在内的低沸物，并将其送至间歇塔4进行常压分馏，分别得到HSiCl3、SiCl4、C6H6及C6H5Cl等。塔1底部出来的物料则进入连续减压塔2，，从去塔顶得到C6H5SiCl3，塔底物则送至另一间歇减压塔3进行分馏，得到C6H5C6H5、(C6H5)2SiCl2、(C6H5)3SiCl。1.3.3 连续分馏该苯系有机硅单体分离塔序如图1-2所示,苯基氯硅烷粗单体进入T101

关系曲线,回流比,费用,关系曲线

图 2-1 回流比与费用关系曲线Fig.2-1 Curve of reflux and cost可以从以下 3 个方面进行定义：（1）相小；（2）相同理论塔板数与回流比下，比下，所需理论塔板数最少[90]。对于简与进料组成相同。但对于多组分精馏，组成相同的塔板。在本文中，利用 Rad定分离要求，使精馏塔热负荷最低的进，塔顶产品中一苯质量分数与进料位置
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ264.1

【参考文献】