程潮

摘 要：某物料微波膨脹系統(tǒng)采用五氟丙烷作為浸漬介質(zhì)并采用微波進(jìn)行膨脹，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生含五氟丙烷的尾氣。文章采用吸收-解吸工藝對(duì)尾氣進(jìn)行處理，針對(duì)設(shè)計(jì)工況采用ASPEN PLUS軟件進(jìn)行了仿真模擬，并對(duì)比分析了乙醇、苯甲酸甲酯和苯甲酸乙酯三種吸收液的吸收效果，結(jié)果如下：采用吸收-解吸工藝對(duì)該系統(tǒng)尾氣進(jìn)行處理，可以有效將尾氣中的有機(jī)介質(zhì)降低至0.5%以下進(jìn)行排放，三種吸收液中乙醇吸收效果最好，吸收效果排名依次為乙醇、苯甲酸甲酯和苯甲酸乙酯。

關(guān)鍵詞：尾氣處理；吸收法；五氟丙烷；乙醇；苯甲酸甲酯；苯甲酸乙酯

中圖分類號(hào)：X701 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）09-0081-02

Abstract： In a material microwave expansion system， pentafluoropropane was used as impregnation medium and microwave was used to expand， and the tail gas containing pentafluoropropane was produced in the process of production. In this paper， the exhaust gas is treated by absorption-desorption process， and ASPEN PLUS software is used to simulate the design condition. The absorption effects of ethanol， methyl benzoate and ethyl benzoate were compared and analyzed. The results were as follows： the exhaust gas of the system was treated by absorption-desorption process. The organic medium in the exhaust gas can be effectively reduced to less than 0.5% for discharge. Ethanol absorption efficiency is the best in the three absorbents， and the order of absorption effect is ethanol， methyl benzoate and ethyl benzoate.

Keywords： exhaust gas treatment； absorption method； pentafluoropropane； ethanol； methyl benzoate； ethyl benzoate

1 概述

某微波膨脹系統(tǒng)使用自主研發(fā)的浸漬介質(zhì)對(duì)物料浸漬，然后采用微波進(jìn)行膨脹處理，浸漬介質(zhì)的主要成分為五氟丙烷。在工藝過(guò)程中，浸漬入物料的介質(zhì)經(jīng)過(guò)微波加熱蒸發(fā)與空氣混合形成有機(jī)氛圍蒸汽，該混合氣體直接排放會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成污染。目前，雖然國(guó)標(biāo)GB 16297-1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》[1]沒(méi)有對(duì)五氟丙烷類介質(zhì)的排放值作出限定。但是，過(guò)量地吸入該介質(zhì)對(duì)人體是有危害的。另一方面，經(jīng)測(cè)算該系統(tǒng)的運(yùn)行成本的80%來(lái)源于介質(zhì)消耗，過(guò)高的介質(zhì)消耗影響了設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平和推廣應(yīng)用。從環(huán)保和經(jīng)濟(jì)兩方面來(lái)看，對(duì)尾氣中的五氟丙烷介質(zhì)進(jìn)行回收處理都是非常必要的。

工業(yè)上有機(jī)蒸汽的回收與控制一般采用有壓縮冷凝法，吸收法和吸附法等。五氟丙烷沸點(diǎn)較低（14℃），壓縮冷凝法很難達(dá)到較低的排放濃度。吸附法適用于低介質(zhì)濃度（<1%）的回收利用，SP32系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)濃度較高（>10%），不適于其介質(zhì)的回收利用[2，3]。吸收法具有處理量大，可處理較高濃度介質(zhì)氣體的特點(diǎn)[4，5]。因此，本文采用數(shù)值模擬方法，對(duì)系統(tǒng)采用吸收法進(jìn)行尾氣處理進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，并選取不同的吸收液進(jìn)行對(duì)比分析，以期達(dá)到系統(tǒng)低濃度排放和介質(zhì)循環(huán)利用的目的，提高系統(tǒng)的環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性。

2 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

在該微波膨脹系統(tǒng)中，物料在浸漬了介質(zhì)以后進(jìn)入微波腔，在接受微波照射時(shí)發(fā)生膨脹，同時(shí)釋放出大量的介質(zhì)氣體（主成分：五氟丙烷）和水蒸氣。為了避免水蒸氣在微波腔內(nèi)凝結(jié)為液態(tài)水，影響微波加熱的效果，在微波腔的側(cè)壁設(shè)置了三個(gè)抽空口，由1000m3/h風(fēng)機(jī)將微波腔內(nèi)的介質(zhì)氣、水蒸氣與空氣一齊抽走。風(fēng)機(jī)后端接一座噴淋冷卻塔，用7℃冷卻水將將混合氣冷卻到10℃左右直接排空，如圖1所示。排空的尾氣以空氣為主，含有少量的介質(zhì)氣，經(jīng)色譜分析，其中介質(zhì)的體積濃度約為10%。

3 數(shù)值模擬設(shè)置

本項(xiàng)目采用Aspen Plus 8.6軟件對(duì)采用吸收法處理排放尾氣的工藝過(guò)程進(jìn)行仿真模擬，考察不同吸收工藝條件下的介質(zhì)回收效果，為吸收工藝設(shè)備的設(shè)計(jì)選型提供技術(shù)依據(jù)。

3.1 模擬模型

本文采用ASPEN構(gòu)建了系統(tǒng)尾氣吸收-解吸處理的模擬流程，如圖2所示。從系統(tǒng)抽吸來(lái)的尾氣首先送入吸收塔T101，經(jīng)過(guò)吸收后的乏介質(zhì)氣體經(jīng)過(guò)塔頂排空，塔底富含介質(zhì)氣體的吸收液送入解吸塔T102，在解吸塔T102中經(jīng)過(guò)精餾完成解吸，高純度介質(zhì)氣體從塔頂餾出，吸收塔從塔底餾出循環(huán)使用。

3.2 邊界條件

尾氣流股條件見(jiàn)表1：

3.3 吸收液選擇

本文選取了三種吸收液，分別為乙醇（CAS號(hào)：64-17-5）、苯甲酸甲酯（CAS號(hào)：93-58-3）和苯甲酸乙酯（93-98-0）。

4 計(jì)算結(jié)果與討論

分別采用苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯和乙醇三種吸收液開(kāi)展了仿真模擬，通過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定確定：乏氣中五氟丙烷低于0.5%時(shí)，三種吸收液的吸收塔和解吸塔仿真結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2中可以看出，從吸收液流量分析，采用乙醇作為吸收液，其吸收液用量顯著小于苯甲酸甲酯和苯甲酸乙酯，從而造成其吸收塔和解吸塔直徑均小于苯甲酸甲酯和苯甲酸乙酯。從吸收液用量和吸收效果角度考慮，適宜的吸收液排名為乙醇、苯甲酸甲酯和苯甲酸乙酯。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文采用ASPEN PLUS 軟件對(duì)某系統(tǒng)尾氣的吸收回收進(jìn)行了仿真模擬，并對(duì)三種不同的吸收液進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)論如下：

（1）采用吸收-解吸工藝對(duì)某系統(tǒng)尾氣進(jìn)行處理，其工藝上是可行的，可以有效將系統(tǒng)尾氣中的有機(jī)介質(zhì)降低至0.5%以下進(jìn)行排放，可以提高系統(tǒng)的環(huán)保性，并實(shí)現(xiàn)介質(zhì)循環(huán)利用。

（2）對(duì)比三種吸收液，乙醇作為吸收液，其吸收液用量和吸收效果明顯優(yōu)于苯甲酸甲酯和苯甲酸乙酯，適宜的吸收液排名為乙醇、苯甲酸甲酯和苯甲酸乙酯。

參考文獻(xiàn)：

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