二氟甲烷精馏工艺的模拟改造与新型固定阀塔板的性能研究

发布时间：2020-04-16 05:56

【摘要】：氢氟烃是含氢氟碳化合物的总称,大多数氢氟烃为无色液体或气体。当碳原子数量相同时,氢氟烃的沸点和表面张力随氟原子数增加而降低。氢氟烃受热或遇水、酸、碱时,容易水解,作为一种绿色环保的新型制冷剂是氟利昂的理想替代物。本文对国内某化工企业年产量10万吨的二氟甲烷精馏车间的工艺流程进行模拟改造。该工厂二氟甲烷分离车间采用三塔精馏工艺,主要有脱气塔、精馏塔和高沸塔,目标产品二氟甲烷从精馏塔塔顶采出。为了降低二氟甲烷精馏过程中的能耗、提高产品收率,本文模拟时将该工艺改造为四塔精馏工艺,模拟精馏塔的进料位置、操作压力、操作温度和回流比,得出精馏塔最佳操作工况。Aspen Plus模拟结果显示:改造后精馏塔中蒸汽用量降低28%,冷凝水用量降低25%;精馏塔塔顶二氟甲烷收率提高16%,质量含量达到99.995%。氟化工精馏塔内件一般选用散堆填料或规整填料,填料的传质性能较差,操作稳定性低。本文将新型固定阀塔板用于二氟甲烷精馏塔,该塔板兼具传质效率高、通量大的优势,并降低了塔内件制造费用。实验在内径为600毫米的有机玻璃塔中进行,以空气-水为物系进行冷模实验,测试新型固定阀塔板的流体力学性能,包括塔板干板压降、湿板压降、雾沫夹带量、漏液率和清液层高度。实验中,通过调整新阀的安装率,完成四组平行实验,并比较和分析对应的流体力学数据,得到新阀的最佳安装率。实验结果表明,新型固定阀塔板能够显著地降低雾沫夹带量和漏液率,塔板干板压降和湿板压降与普通固定阀相比并无明显变化,塔板上清液层高度略有上升,有利于气液接触传质。通过比较四套塔板的流体力学数据,得到当新阀的安装率为30%~40%时,其雾沫夹带和漏液率已经达到较低水平,塔板清液层高度适中,从经济角度和分离效果两方面考虑,新阀的安装比例在此范围时最为理想。新型固定阀塔板的雾沫夹带、漏液率和清液层高度等流体力学性能上均优于圆形固定阀塔板,是一种综合性能良好的板式塔。
【图文】：

二氟甲烷,分子结构式,氟烃,氯氟烃

氟烃和氢氟烃，其化学性质稳冻设备的制冷剂[1]。氯氟烃是格限制其使用。合物的总称，主要包括 HFC-水解，化学稳定性低于全卤化应用或 HFC-32，其结构式如图 2状态下容易压缩成无色透明液的可燃性。

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浙江工业大学硕士学位论文氯甲烷氟化成二氟甲烷。反应器中的氟化氢基本以气态形式存量的二氯甲烷。反应体系中氟化催化剂约占液态反应物的 30%~，液相的二氯甲烷被不断地消耗，难以一直保持在过量状态，进行，这使得反应物及产物的后续分离难以操作。催化剂和氢管道，废催化剂不能回收利用也会造成环境污染。液相法制备程如图 2-2 所示。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ053.5;TQ222.213

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