光伏切割废液中多元醇组分的分离研究

【摘要】：光伏电池制造过程中的硅片切割环节,面临着大量的废弃切割液的回收利用问题,本文系统地总结了当前光伏切割废液的处理现状。由于光伏切割液中液相主要成分是多元醇(乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇等),所以采用合适的工艺路线实现切割废液中混合多元醇的精细化分离,具有明显的经济价值和市场潜力,通过分析对比,本文首次提出采用三塔串联连续减压精馏的方法提纯分离光伏切割废液中的混合多元醇。 采用Aspen Plus化工模拟软件结合正交实验设计方法对三塔串联连续减压精馏过程进行了模拟,考察了理论塔板数、进料位置、回流比以及操作压力等工艺参数对各个塔分离效果的影响,得到优化了的工艺参数。根据优化的工艺参数进行了实验验证,在自行设计的减压精馏装置中进行了减压精馏实验操作,实验结果证明前期的模拟结果与实验结果基本吻合,表明可以通过三塔串联连续减压精馏过程,将光伏切割废液(含47.49%的乙二醇、40.39%的二甘醇、9.17%的三甘醇、2.65%的四甘醇)中的乙二醇、二甘醇、三甘醇等组分分离提纯,实验结果表明,在优化的工艺条件下,分离得到的乙二醇纯度99.45%、收率92.30%,二甘醇纯度98.65%、收率85.32%,三甘醇纯度88.29%、收率78.21%。所回收组分达到工业级产品的要求。 根据优化的工艺参数进一步完成了乙二醇精馏塔的设计,确定了塔板数、塔直径、塔板结构、塔板具体构成等塔部件的参数,运用流体力学方程进行了验算以及气液相操作负荷校核,结果表明本文设计的筛板塔是可行、合理的,为将来塔设备的工业化设计提供了参考依据。 【关键词】：光伏切割废液 混合多元醇 连续减压精馏
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ223.16;TQ028.31
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 第一章 绪论7-11
• 1.1 光伏切割废液的由来及分离回用现状7
• 1.2 光伏切割废液中混合多元醇的组成7-8
• 1.3 混合多元醇各组分基本性质与用途8-9
• 1.3.1 乙二醇(EG)的基本性质及用途8
• 1.3.2 二甘醇(DEG)的基本性质及用途8
• 1.3.3 三甘醇(TEG)和四甘醇(TTEG)的基本性质及用途8-9
• 1.4 拟采用分离工艺路线及研究内容9-11
• 1.4.1 三塔串联连续减压精馏方法的提出9-10
• 1.4.2 本课题研究内容及方案10-11
• 第二章 连续减压精馏过程的模拟研究11-26
• 2.1 模拟方案的确定11-12
• 2.2 连续减压精馏脱乙二醇塔的模拟研究12-16
• 2.2.1 单因素法的模拟研究12-15
• 2.2.2 乙二醇塔单因素试验最优模拟结果15
• 2.2.3 正交实验模拟优化15-16
• 2.3 连续减压精馏脱二甘醇塔的模拟研究16-20
• 2.3.1 单因素法的模拟研究16-19
• 2.3.2 二甘醇塔单因素试验最优模拟结果19
• 2.3.3 正交实验模拟优化19-20
• 2.4 连续减压精馏脱三甘醇塔的模拟研究20-24
• 2.4.1 单因素法的模拟研究20-23
• 2.4.2 三甘醇塔单因素试验最优模拟结果23
• 2.4.3 正交实验模拟优化23-24
• 2.5 本章小结24-26
• 第三章 连续减压精馏正交实验验证26-32
• 3.1 实验装置及分析条件26-27
• 3.2 实验过程27-28
• 3.3 实验结果及分析28-31
• 3.3.1 乙二醇塔正交实验结果及分析28-29
• 3.3.2 二甘醇塔正交实验结果及分析29
• 3.3.3 三甘醇塔正交实验结果及分析29-30
• 3.3.4 模拟结果与实验结果的对比及分析30-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第四章 脱乙二醇塔(筛板式精馏塔)的设计32-55
• 4.1 筛板式精馏塔的提出32-33
• 4.2 筛板式精馏塔设计任务33
• 4.3 塔设备的工艺计算33-34
• 4.4 精馏塔全塔物料衡算34-36
• 4.4.1 物料恒算34-35
• 4.4.2 最小回流比及平衡方程、操作性方程的计算35
• 4.4.3 全塔效率与实际塔板数的计算35-36
• 4.5 精馏塔有关物性数据的计算36-39
• 4.5.1 平均摩尔质量的计算36-37
• 4.5.2 液体表面张力的计算37
• 4.5.3 平均密度的计算37-38
• 4.5.4 液体平均黏度的计算38-39
• 4.5.5 气液相负荷的计算39
• 4.6 塔和塔板的主要工艺尺寸的计算39-45
• 4.6.1 塔径的计算39-41
• 4.6.2 塔板主要工艺尺寸的计算41-45
• 4.7 筛板的流体力学的验算45-48
• 4.7.1 压降的计算45-47
• 4.7.2 液面落差47
• 4.7.3 液沫夹带47
• 4.7.4 漏液47-48
• 4.7.5 液泛48
• 4.8 塔板负荷性能图48-54
• 4.8.1 漏液线48-49
• 4.8.2 雾沫夹带线49-50
• 4.8.3 液相负荷下限线50
• 4.8.4 液相负荷上限线50
• 4.8.5 液泛线50-54
• 4.9 本章小结54-55
• 第五章 结论与展望55-56
• 5.1 结论55
• 5.2 展望55-56
• 参考文献56-59
• 附录一 主要符号说明59-61
• 附录二 攻读学位期间成果61-62
• 致谢62

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