基于（火用）原理的甲基氯硅烷精馏过程系统和技术经济分析

论文摘要

作为最重要的有机硅单体,高纯度的甲基氯硅烷单体具有很高的价值。目前广泛采用的直接法合成的甲基氯硅烷,产物组分既多沸点差距又小且存在二元共沸物,因此分离纯化相当困难。国内甲基氯硅烷分离与国外相比,存在能耗高、单体纯度达不到要求等问题。为了获得价值更高的纯度更高的二甲基二氯硅烷、一甲基三氯硅烷以及同样具有很高价值的二甲基一氯硅烷、三氯氢硅,本文在现有甲基氯硅烷单体分离的7塔流程、反式流程、顺式流程、中切流程、侧线采出流程,这5种流程的基础上进行了改造,并利用商业流程模拟软件进行了模拟计算。结果表明在达到指定纯度要求时,顺式流程的收率最令人满意;反式流程热负荷最小,顺式流程总热负荷却是最大的。应用Malone提出的年度总费用模型结合Guthrie提出的费用计算方法,针对甲基氯硅烷分离的特点,对费用模型进行了适当简化,并利用模拟结果对几种流程进行了费用分析。分析结果表明流程总热负荷和总年度费用成正比,热负荷最小的反式流程费用最小;甲基氯硅烷单体分离流程的投资费用主要由流程的热负荷决定。根据三环节理论将精馏塔适当分割,对年度总费用最小的反式流程的能量利用工艺环节进行了（火用）分析。结果表明二甲塔是反式流程中损失最大的部分。进一步分析了反式流程中二甲塔设备条件-理论板数的改变和单纯工艺条件-回流比改变对（火用）损失的影响。结果表明在不过多改变回流比的情况下增加理论板数或者在不改变理论板数的情况下减小回流比,（火用）损率减小,且减小趋势逐渐变缓。然后依照以上分析,改变了反式流程二甲塔的工艺条件,（火用）损率比原工艺减小11.5%,能量利用率提高,反式流程年度总费用也比原工艺减小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 有机硅工业发展
• 1.1.1 有机硅工业发展的四个阶段
• 1.1.2 国内外有机硅产业发展现状和进展
• 1.2 甲基氯硅烷工业
• 1.2.1 甲基氯硅烷分离方法
• 1.2.2 我国甲基氯硅烷工业发展
• 1.2.3 我国甲基氯硅烷工业和国外的差距
• 1.3 化工流程模拟技术的发展
• 1.3.1 内容与作用
• 1.3.2 数学方法
• 1.3.3 发展趋势
• 1.4 化工技术经济评价中投资估算技术与方法分析
• 1.4.1 投资估算技术与方法的分类和准确度
• 1.4.2 投资估算方法的特点
• 1.4.3 投资估算方法的选择与应用
• 1.5 能量系统的科学用能分析
• 1.5.1 用能分析方法
• 1.5.2 方法比较
• 1.6 本课题研究目的及主要内容
• 第二章 研究基础
• TM'>2.1 化工过程模拟软件PROⅡwith PROVIVISION^TM
• 2.2 单元操作模型
• 2.2.1 精馏塔
• 2.2.2 分流器
• 2.3 工艺过程用能三环节模式
• 2.3.1 过程用能特点
• 2.3.2 三环节模式
• 第三章 甲基氯硅烷单体分离模拟
• 3.1 原料组成和分离要求
• 3.1.1 原料组成
• 3.1.2 分离要求
• 3.2 甲基氯硅烷粗单体分离流程和特点
• 3.2.1 传统7 塔流程
• 3.2.2 中切流程
• 3.2.3 顺式和反式分离流程
• 3.2.4 侧线采出流程
• 3.3 热力学模型选择
• 3.3.1 状态方程法
• 3.3.2 活度系数方法
• 3.3.3 状态方程法和活度系数法特点比较
• 3.3.4 甲基氯硅烷单体分离热力学模型选取
• 3.4 各流程模拟条件和结果分析
• 3.4.1 7 塔分离条件和结果分析
• 3.4.2 中切流程分离条件和热负荷
• 3.4.3 反式流程分离条件和热负荷
• 3.4.4 顺式分离流程分离条件和热负荷
• 3.4.5 侧线采出流程分离条件和热负荷
• 3.4.6 各流程分离条件、收率、热负荷比较
• 3.5 本章小结
• 第四章 甲基氯硅烷单体分离流程经济分析
• 4.1 Malone的费用模型
• 4.2 投资费用
• 4.2.1 投资费用估算方法比较
• 4.2.2 投资费用估算
• 4.3 操作费用估算
• 4.4 Malone费用模型简化
• 4.4.1 换热器投资费用简化
• 4.4.2 精馏塔投资费用简化
• 4.4.3 操作费用简化
• 4.5 各流程费用比较
• 4.6 本章小结
• 第五章 流程用能分析
• 5.1 精馏塔划分
• 5.2 精馏过程（火用）基本模型
• 5.3 精馏过程（火用）损计算方法的改进
• 5.4 甲基氯硅烷单体分离流程能量工艺利用环节（火用）分析
• 5.4.1 物理（火用）的计算
• 5.4.2 分离（火用）的计算
• 5.4.3 反式流程各塔（火用）损和（火用）损率
• 5.4.4 不同条件下（火用）损率分析和工艺优化
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢