吸附法氯化氢脱水实验的研究及模拟

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1、吸附法氯化氢脱水实验研究及模拟ExperimentalStudyandProcessSimulationofDryingofHydrogenChloridebyAdsorption学科专业：化学工程研究生：刘本旭指导教师：宋宝东副研究员企业导师：杨秀玲高级工程师天津大学化工学院二零一二年五月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在

2、论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要近年来，新能源产业快速发展，其中太阳能受到更为广泛地关注。作为太阳能电池的核心组件-多晶硅，主要生产原料为三氯氢硅，在三氯氢硅生产工艺

3、过程中需要消耗大量氯化氢。工业上氯化氢多采用氢气和氯气在合成炉中燃烧的方法获得。合成氯化氢中的水分含量一般较高，这将降低三氯氢硅收率、缩短流化床合成炉的使用寿命。因此，开发有效降低氯化氢中的水分含量的方法，对三氯氢硅生产过程的节能降耗意义重大。本文结合三氯氢硅生产过程实际，在氯化氢气体冷冻脱水法的基础上，研究和探讨用分子筛吸附法深度脱水的可行性，并对过程进行了模拟计算。选择NKF-4A、NKF-5（50）和NKF-5（300）三种型号的分子筛，分别进行氯化氢吸附脱水的性能测试，包括动态吸附量、磨耗率和再生难易程度。结果表明：（1）从脱水深度来看，三种分子筛吸附

4、后的氯化氢气体中水分均小于50ppm；（2）在吸附容量方面，NKF-4A＞NKF-5（50）＞NKF-5（300）；（3）强度方面，使用一个周期后，NKF-4A磨耗率损失0.93%，颜色变化明显，且为不可逆，而NKF-5（50）和NKF-5（300）吸附前后，磨耗率为零，颜色没有明显变化；（4）从再生角度，NKF-5（50）再生效率最高，且再生时间短。综合比较得出，NKF-5（50）分子筛最适合于氯化氢深度脱水。对实验数据结果拟合的结果表明，上述的吸附过程符合Langmuir等温线。用AspenAdsorption模拟了氯化氢吸附脱水的穿透曲线。研究了压力、传

5、质系数、孔隙率等因素对穿透曲线的影响。从工程设计的角度说明了等温假设和其他简化近似的合理性。AspenAdsorption可用于吸附过程的辅助设计。关键词：氯化氢，脱水，吸附，分子筛，模拟，AspenAdsorptionIABSTRACTInrecentyears,newenergyindustriesaredevelopingquickly,inwhichsolarenergyhasreceivedbroadattention.Polysiliconisthecorecomponentofsolarenergycell.Trichlorosilaneisma

6、inrawmaterialofthisprocess,whileproductionoftrichlorosilaneneedslargeamountofhydrogenchloride.Hydrogenchlorideisgenerallyproducedbyhydrogenandchlorineburninginhydrogenchloridefurnace.Waterinhydrogenchloridenotonlyhasaneffectontheyieldoftrichlorosilane,alsoinfluencesserviceablelifeof

7、syntheticfurnaceoftrichlorosilaneandotherrelatedinstallations.Reducingwaterinhydrogenchlorideeffectivelywillhaveagoodeffectonenergysavingintheproductionoftrichlorosilane.Thefeasibilityofusingzeoliteforthedeepdehydrationofhydrogenchlorideonthebasisofrefrigerationwasstudied，andtheproc

8、esssimulationwasmad