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有机氟化物生产中的高沸残液处理技术研究

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摘要

第一章 绪论

I.1 高沸残液的分类

1.1.1 按物化性质分类

1.1.2 按性质分类

1.1.3 按处理方法分类

1.2 高沸残液的特点及环保要求

1.2.1 高沸残液的特点

1.2.2 高沸残液的环保要求

1.3 高沸残液处理的技术现状

1.3.1 物化处理法

1.3.2 高级氧化法

1.3.3 焚烧法

1.3.4 其它方法

1.4 本课题的研究内容、意义及创新点

1.4.1 研究内容及意义

1.4.2 课题创新点

2.1 实验材料与实验设计方案

2.1.1 实验药品

2.1.2 实验仪器

2.1.3 实验设计方案

2.2 气体成分的检测方法

2.2.1 试剂

2.2.2 仪器

2.2.3 测定步骤

2.2.4 结果计算

2.3 残液的成分检测方法

2.3.1 试剂

2.3.2 仪器

2.3.3 测定步骤

2.3.4 结果计算

2.4 本章小结

第三章 有机高沸残液处理工艺研究

3.1 水热催化炭化技术研究及实验结果讨论

3.1.1 反应温度的选择及催化剂的作用

3.1.2 实验结果与讨论

3.1.3 经济性分析

3.2 载体挥发焚烧技术研究及实验结果讨论

3.2.1 挥发效率影响因素

3.2.2 载体对残液挥发效率影晌

3.2.3 载体的重复利用率

3.2.4 经济性分析

3.3 催化释气炭化技术研究及实验结果讨论

3.3.1 温度的影响

3.3.2 实验结果讨论

3.3.3 经济性分析

3.4 本章小结

第四章 蒸馏焚烧处理技术研究

4.1 蒸馏甲烷氯化物装置残液的工艺研究

4.1.1 实验室技术研究

4.1.2 中试生产技术研究

4.1.3 蒸馏后残液焚烧技术研究

4.1.4 经济性分析

4.2 六氟丙烯高沸残液精馏焚烧处理研究

4.2.1 六氟丙烯高沸残液存在的问题

4.2.2 进料及组成

4.2.3 六氟丙烯高沸残液新工艺技术的提出

4.2.4 六氟丙烯高沸残液新工艺回收提纯工艺的模拟

4.3 本章小结

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

作者简历

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摘要

随着含氟矿物的开采加工、氟化物的合成,特别是近几十年来氟工业基地的蓬勃发展,有机氟化物生产过程中产生的高沸残液总量每年以成万吨计地急剧增加,对周围水环境及居民人体健康造成严重的影响。目前高沸残液处理的主要方法包括物化处理法、高级氧化法、焚烧法。其中焚烧法具有工艺成熟、成本低等优点,因而得到了广泛的应用,但该工艺存在残液中有用物质没有得到回收、工业一次性投资大等缺点,需要优化改进;高级氧化法虽然可以回收资源,但存在不同残液的处理的方法不相同,需进行试验摸索确定最佳工艺参数的问题,因此高沸残液的处置一直是该行业的处理难点,研究程度也较低。
  本文以采用水热催化炭化法、载体挥发焚烧法、催化释气炭化法对五氟丙烷、六氟丙烷生产过程中产生的高粘度、低流动性的高沸残液进行处理研究;采用蒸馏焚烧法对低粘度、流动性较好的有一定回收价值的甲烷氯化物、六氟丙烯生产过程中产生的高沸残液进行处理研究,得出的结论如下:
  1)本文以研究主要通过研究温度、反应时间、催化剂投加量对催化水热炭化法处理高沸残液的影响;确定温度为170℃,反应时间11h,水与残液比例为1∶3时,生成的固体废弃物的热值高达18.25MJ/kg,相当于标煤的61%,可以随标煤一起用于发电使用,经过三次洗涤产物的水洗液pH:2.37,COD低至7mg/L可以并入污水处理系统中,基本实现了高沸残液的无害化、资源化处理。然而存在销售困难的问题。
  2)本实验采用载体挥发焚烧法处理高沸残液技术研究,通过研究单独残液的挥发率,确定最佳工艺条件是残液投加量1g,反应10h时,残液的挥发率最高为90.12%,然而存在挥发率低的问题,进一步采用硅藻土、粉煤灰、皂土为载体进行残液的挥发率研究,结果表明粉煤灰载体挥发率最高,在残液与粉煤灰比例为1∶1,反应10h,挥发率达到90.75%,但存在重复使用率低,产生新的固体废弃物的问题;为了进一步优化工艺条件,采用催化释气炭化法进行高沸残液处理技术研究,实验表明在240℃和280℃的释气成分主要是含氯有机物,可以进行收集送入焚烧炉中分解为氯化氢、二氧化碳、水等低分子物质,实现残液的无害化、低毒化处理。但存在难以回收其中的有用资源的问题。
  3)蒸馏焚烧法可以实现处理高沸残液的同时实现资源回收,本实验采用该方法进行了甲烷氯化物装置副产的高沸残液副产的高沸残液进行处理研究,实验结果表明,采用蒸馏法可回收残液中70%的四氯化碳资源一步进行中试试验,结果表明回收效果良好。利用Aspen Plus软件建立与模拟六氟丙烯高沸残液回收处理技术。介绍了六氟丙烯残液处理存在的技术问题和难题,分析了含六氟丙烯高沸残液的一般组成,提出了含六氟丙烯高沸残液回收的新技术,选择了合适的热力学模型,使用Aspen Plus软件建立了模型并成功的完成了模型的计算,经中试装置生产得到了一定纯度的产品得到了纯度达99.85%八氟丁烯的产品,纯度达99.50%的氟醚产品。蒸馏残液送至焚烧进行处理,经过吸收提浓工序得到了浓度为40%氢氟酸作为副产品进行处理,各种产品都有很好的应用价值,取得了一定的经济效益。
  高沸残液处理和资源化一体化工艺研究结果表明,可以实现高沸残液的资源化和无害化处理,同时为其它种类的高沸残液指明了方向。

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