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DMF精馏工艺的优化与改进及复合锥形筛板的研究

DMF精馏工艺的优化与改进及复合锥形筛板的研究

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作者：邬显成浙江工业大学

学位级别：硕士

N,N-二甲基甲酰胺(N,N-Dimethylformamide,DMF)作为一种重要的有机化工原料和优良的中性溶剂,被广泛的应用于石油化工、医药、橡塑、化纤、农药、印染、制革等化学工业中。本文将从工艺改进和设备优化两方面对目前制革行业生产过程中存... 详细信息

N,N-二甲基甲酰胺(N,N-Dimethylformamide,DMF)作为一种重要的有机化工原料和优良的中性溶剂,被广泛的应用于石油化工、医药、橡塑、化纤、农药、印染、制革等化学工业中。本文将从工艺改进和设备优化两方面对目前制革行业生产过程中存在的DMF废水回收及气体吸收问题进行相关研究。工艺方面,本文采用Aspen Plus流程模拟软件对浙江某制革厂年产12万吨DMF三效精馏工艺进行建模,通过考察进料位置、操作压力和回流比等参数对DMF三效精馏系统,尤其是各塔DMF含量以及相应能耗的影响,得到优化工艺参数。另外,对目前工艺存在的不足进行分析,提出3种DMF热泵精馏工艺,分别为DMF双热泵精馏工艺、DMF单热泵精馏工艺以及改进的DMF双热泵精馏工艺。通过对比DMF热泵精馏工艺与DMF三效精馏工艺的公用工程能耗,得出最佳的工艺方案。模拟结果显示,改进的DMF双热泵精馏工艺相较于DMF三效精馏工艺节能效果最显著。其中,蒸汽用量降低了84.5%,冷凝水用量降低了86.62%,额外增加热泵用电1040.8千瓦,总操作成本降低了49.03%。设备方面,本文在穿流筛板的基础上进行结构优化,开发了一种造价低廉、结构简单,板压降低、抗堵性能良好的复合锥形筛板。在塔径600 mm的有机玻璃塔内,对倒锥形筛孔比例为5%、10%、20%的复合锥形筛板和普通筛板做流体力学性能对比实验。主要研究了气相负荷和液相喷淋密度等因素对气液接触状态、干板压降、湿板压降等的影响。复合锥形筛板的气液接触状态分为润湿区、鼓泡区以及液泛区。由于气体流束的缩脉现象,使得正锥形筛孔的干板压降最小,孔流系数最大,倒锥形筛孔的情况正好相反。在低气相负荷下,由于复合锥形筛孔良好的筛孔通道选择性,气液两相分别从正锥形筛孔和倒锥形筛孔穿过塔板,提高了塔板的通液能力,降低了塔板的阻塞率,使得复合锥形筛板的湿板压降小于普通筛板。在高气相负荷下,板上清液层的湍动现象使复合锥形的筛孔通道选择性逐步失效,复合锥形筛孔的湿板压降与普通筛板基本一致。在相同气相负荷下,复合锥形筛板与普通筛板的湿板压降差异化程度随着喷淋密度的增加逐渐减小。

关键词： DMF三效精馏工艺 DMF热泵精馏工艺复合锥形筛板干板压降湿板压降

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