有机硅生产中氯甲烷深度回收工艺比较.pdf

2016,26(4)
吴晓军等有机硅生产中氯甲烷深度回收工艺比较
设计有机硅生产中氯甲烷深度回收工艺比较
技术
吴晓军”任浩明浙江省天正设计工程有限公司杭州310012
摘要介绍几种氯甲烷深度回收工艺,比较共回收率、回收浓度、排放气浓度以及能耗,结果表明:膨胀
+节流收工艺是一种兼顾经济效益和环境效益的回收工艺。
关键词有机徒回收工艺比较
氯甲烷是生产有机硅重要单体甲基氯硅烷的
本文拟通过设定不凝性排放气量为500kg/h
主要原料,生产中需用精馏塔精制分离。由于精对传统冷凝工艺、膜分离工艺、冷却+液相节流
馏塔顶的气体经加压和两级冷凝回收后,仍有较工艺和膨胀+节流工艺等四种回收工艺的回收率
多的不凝气。为保持精馏塔的正常运行,塔顶需排放气中的氯甲烷浓度、回收耗能情况进行对比
将不凝性气体连续排放。这股排放气中氯甲烷的分析,得到最适合工艺,为同类工艺选择时提供
含量较高,如不回收处理,将造成原料的损失和参考
环境污染。典型排放气的参数见表1。
1传统冷凝工艺
表1不凝性排放气参数
传统的冷凝回收工艺是将排放气经过换热器,
组分
含量(V%)
含显(w%)
用-30℃冷媒将其中的氯甲烷冷凝下来,然后送废
48.547
4
CH CI
气焚烧装置焚烧放。该回收工艺的流程见图
去焚烧系统
CH
30.98
17.6
换热器
0.8423
0.8
不凝性抖放气
分离罐
回精馏系统
1.72
C, H
图1传统回收工艺流程
注:该不凝性排放气压力为0.9MPa,温度为0℃。此外还有
为达到一定的回收效果,排放气需要冷冻降温
微量的氯化氢、甲基氯硅烷等
到-25℃,收的氯甲烷占排放气中含量的39.01%
目前回收废气中氯甲烷的常用方法有吸附法、(后简称:氯甲烷回收率),回收及排放气体的组
冷凝法、吸收法、膜分离法等2。吸附法一般成与流量分別见表2、表3。该工と回收的效果不是
采用活性炭等吸附剂对有机废气进行吸附分离,很理想,大量的氯甲烷未被回收利用。
对于有机硅生产中的高浓度氯甲烷尾气去除率较
表2传统冷凝工艺回收及排放物料组成(w%
低,且需要频繁再生吸附剂,运行成本高。吸收
组分
回收部分
排放部分
法采用有机溶剂吸收氯甲烷,会用到大量的溶剂
造成二次环境污染。冷凝法是利用混合气体中各
组分在不同温度、不同压力下的气液平衡差异进
0.5
行分离,目前常用的直冷方法可以得到较高纯度
0.9
的回收产物,但是采用普通冷冻盐水回收效果不
CHI
理想,要达到较高的回收率所要求的冷剂温度低
品位高,运行成本较高。后来提出的利用废气的
压力节流或膨胀制冷的工艺也属丁冷凝法
0.
吴晓军:高数工程师。1992年毕业于浙江大学化工系。从事化工工艺设计开发工作。联系电话:13957164310,Eruaill:wuxj@ozpcdi.com
CHEMICAL ENGINEERING DESIGN
化工设计2016,26(4)
表3传统冷凝回收工艺流量
一步下降,回收更多的氯甲烷。该工艺的流程见
名称
可收
排放
图3
质量流量,kg/
440.0
换热器
C:H3(C质量流量,kg/h
56.4
不凝性排放气
节流阀罐
回精系统。多程換热器二ー去烧系统
2膜分离回收工艺
图3冷却+液相节流回收工艺流程
膜分离法是利用混合气体中各组分在膜两侧
的分压差进行气体渗透,因各组分貝有不同的渗
该工ど的优点是只需要将排放气冷却降温到
透速率,从而实现混合气体中各组分之间的分离,-10%℃,在回收率提升的情况下,较传统工艺有明
分离后的气体也去焚烧装置处理排放。典型的回显的节能效果。经过多程换热器冷却的物料温度
收流程见图2。
可降低到-35℃C,氯甲烷回收率可达62.91%,同
去焚烧系统
收及排放气体的组成和流量分別见表6、表7。
不凝性排放气
表6冷却+液相节流回收工艺物料组成(w%
回精馏系统膜分离器
回收部分
排放部分
图2膜分离回收工艺流程
CH, CI
康志鹏等模拟计算了瓠甲烷精馏排放气膜
分离的效果,氯甲烷回收率可达84.9%,同收和
排放气体的组成与流量分别见表4、表5。膜分离
0.2
的回收效果较传统工艺有很大改善,缺点是膜组
0.7
件更换频率较高,运行成本高
表4膜分离回收工艺物料组成
%
CHS
0.4
组分
回收部分
排放部分
表7冷却+液相节流回收工艺流量
0.0
65.6
名称
?收
排放
CH, CI
质量流量,k
98.0
402.0
CH3C质量流量,kg/h
19.9
1.3.0
4膨胀+节流回收工艺
表5膜分离回收工艺流量
节流制冷回收工と利用了液相节流减压气化
名称
回收
排放
产生的冷量,经该工艺回收后还有较大量的氯甲
质量流量,kg/h
143.6
烷排放去了焚烧装置。分析其回收工艺的各股流
C:H3C!质量流量,kg/h
122.78
21.74
体,发现冷凝后的气相流体还是具有较高的压力
这些压力是能源,可以加以利用。经计算和实验
得知,冷凝后排放气节流产生冷量的效果不佳
3冷却+液相节流回收工艺
该工艺采用空分行业中常用的膨胀机将冷凝后的
由于不凝性排放气具有0.9MPa的压力,可将气相流体膨胀减压,可获得-100℃以下的低
冷凝后的液体(主要成分是氯甲烷和甲烷)节流,温。。该工艺流程见图4。
液体降压后会部分气化,气化产生的冷量可进一
经计算,综合平衡各股流体的温度压力参数
步冷凝未减压的不凝气,从而使不凝气的温度进得到了氯甲烷气体膨胀+节流回收工と的优化参数