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精馏法分离四氯化钛中有机杂质的模拟

黄森虹 李良

黄森虹, 李良. 精馏法分离四氯化钛中有机杂质的模拟[J]. 钢铁钒钛, 2021, 42(3): 53-57. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.03.008
引用本文: 黄森虹, 李良. 精馏法分离四氯化钛中有机杂质的模拟[J]. 钢铁钒钛, 2021, 42(3): 53-57. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.03.008
Huang Senhong, Li Liang. Simulation on separation of organic impurities in titanium tetrachloride[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2021, 42(3): 53-57. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.03.008
Citation: Huang Senhong, Li Liang. Simulation on separation of organic impurities in titanium tetrachloride[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2021, 42(3): 53-57. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.03.008

精馏法分离四氯化钛中有机杂质的模拟

doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.03.008
基金项目: 国家重点研发计划项目(2018YFC1900500)
详细信息
    作者简介:

    黄森虹(1994—),男,四川内江人,硕士研究生,工程师,主要从事钛化工工艺方面的基础研究工作,E-mail:qinsmoon123456@163.com

  • 中图分类号: TF823

Simulation on separation of organic impurities in titanium tetrachloride

  • 摘要: 针对有机物精制除钒工艺生产的四氯化钛含有机杂质的现状,采用Aspen P1us模拟软件计算了除钒后四氯化钛中有机杂质的精馏分离过程,并结合灵敏度分析方法对精馏塔的设计参数进行了优化。结果表明,精馏塔的最佳设计参数如下:回流比为100,塔板数为68块,进料位置为第24块塔板,塔顶温度为64.38 ℃,塔底温度为155.06 ℃,塔顶馏出量为223 kg/h。此操作条件下,精馏后四氯化钛质量纯度可达99.9967%,收率达到99.0%以上,有机杂质和SiCl4主要汇入塔顶馏出物,其中CCl3COCl的收率大于99.0%,满足分离要求。
  • 图  1  TiCl4 中有机杂质的分离流程

    Figure  1.  Separation process of organic impurities in TiCl4

    图  2  塔底产品中TiCl4的质量分数随实际塔板数变化曲线

    Figure  2.  Curve of mass fraction of TiCl4 in tower bottom product with actual number of plates

    图  3  塔底产品中TiCl4的质量分数随回流比变化曲线

    Figure  3.  Curve of mass fraction of TiCl4 in tower bottom product with the reflux ratio

    图  4  塔底产品中TiCl4的质量分数随进料位置变化曲线

    Figure  4.  Curve of mass fraction of TiCl4 in tower bottom product with the feed position

    图  5  塔底产品中TiCl4的质量分数和收率随塔顶馏出量变化曲线

    Figure  5.  Curves of mass fraction and yield of TiCl4 in tower bottom product with the distillate rate

    图  6  塔顶产品中CCl3COCl的收率随塔顶馏出量变化曲线

    Figure  6.  Curve of yield of CCl3COCl in tower top product with the distillate rate

    表  1  有机物精制除钒后四氯化钛的组成

    Table  1.   Compositions of TiCl4 after vanadium removal by organics refining

    名称分子式沸点/℃质量分数/%
    四氯化钛TiCl4135.8598.74
    四氯化碳CCl476.640.6
    三氯乙酰氯CCl3COCl1180.4
    光气COCl27.560.18
    四氯化硅SiCl456.850.08
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    表  2  精馏塔简捷设计结果

    Table  2.   Shortcut design results of the rectification column

    最小
    回流比
    实际
    回流比
    最小理论
    板数
    理论
    板数
    进料
    位置
    再沸器负荷/
    kW
    冷凝器负荷/
    kW
    塔顶温度/
    塔底温度/
    塔顶馏出量/
    (kg·h−1)
    63.99875.80525.9294821.3581046.611037.9164.62148.67224.66
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    表  3  精馏塔的严格设计参数结果

    Table  3.   Results of rigorous design parameters for the rectification column

    实际回流比实际板数进料位置再沸器负荷/kW冷凝器负荷/kW塔顶温度/℃塔底温度/℃塔顶馏出量/(kg·h−1)
    10068第24块塔板1607.361586.0464.38155.06223
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    表  4  精馏塔物流的严格计算结果

    Table  4.   Rigorous calculation results of material streams for the rectification column

    项目质量流量/(kg·h−1)温度/℃压力/kPaw/%
    TiCl4CCl4CCl3COClCOCl2SiCl4
    进料物流10000139.87124.8398.740.60.40.180.08
    塔顶馏出物22364.38116.5243.6426.9117.798.073.59
    塔底产品9777155.06161.6099.99673.48×10−93.33×10−33.66×10−552.91×10−29
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  • [1] (宋玉萍. 四氯化钛中的有机杂质分析[D]. 贵阳: 贵州大学, 2008.)

    Song Yuping. Analysis of organic impurities in titanium tetrachloride[D].Guiyang: Guizhou University, 2008.
    [2] (邓国珠. 钛冶金[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2010.)

    Deng Guozhu. Titanium metallurgy[M]. Beijing: Metallurgy Industry Press, 2010.
    [3] (孙兰义. 化工过程模拟实训—Aspen Plus教程(第二版)[M]. 北京: 化学工业出版社, 2017.)

    Sun Lanyi. Chemical process simulation practice-Aspen Plus tutorial(2nd ed.)[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2017.
    [4] (陈光进. 化工热力学(第二版)[M]. 北京: 石油工业出版社, 2018.)

    Chen Guangjin. Chemical engineering thermodynamics(2nd ed.)[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2018.
    [5] (中国石化集团上海工程有限公司. 化工工艺设计手册(第五版上册)[M]. 北京: 化学工业出版社, 2018.)

    Sinopec Group Shanghai Engineering Co., Ltd.. Chemical process design handbook(5th ed., Vol. 1)[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2018.
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  • 收稿日期:  2020-08-24
  • 刊出日期:  2021-06-10

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