试析碳-13的分离技术研究及低温精馏过程模拟

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1、上海化工研究院硕士学位论文碳-13的分离技术研究及低温精馏过程模拟姓名：费孟浩申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：魏建华;李良君20070501摘要碳元素的稀有稳定性同位素碳一13(13C)，作为示踪原子，被广泛应用于医学、药理学、农业、环境科学、有机化学和临床诊断等科学领域。培C在自然界的天然丰度是1．108％，可用热扩散法、化学交换法、气体扩散法、低温精馏法、激光法等方法获得高丰度13C产品，而CO低温精馏法是目前国外唯一成功工业化的方法。由于CO低温精馏法的相对挥发度Q(12C160／伯C180)只有1．007，为得到高丰度的产品，必须建立几千块理论塔板的低温精馏塔级联，并提供高

2、纯度CO原料气。本文模拟了CO低温精馏过程，测定了填料的流体力学性能，确定了原料气净化的工艺路线，并提出了塔级联的设计方法，主要内容包括如下：1j针对CO实际精馏过程，在分析几种理论精馏过程建模方法的基础上，采用多元精馏过程的平衡级稳态精馏模型，使用ASPENPLUS模拟软件，对CO精馏过程进行模拟计算，模拟结果和工厂数据比较接近，满足较高的工程精度要求；并考察了蒸发功率、出料量、压降和进料量对塔底产品丰度的影响。2、通过实验，确定新的CO原料气净化路线，解决了低温精馏所需高纯原料气源的技术难题p3、试验测定了高效填料PACK-1℃的泛点气速，找出了精馏塔的最佳操作负荷。4、提出了Co低温精

3、馏塔级联的设计方法，并编写MATLAB求解程序。使用建立的精馏模型核算设计结果，得到了精馏塔级联的设计、操作参数。通过上述工作，可以得到C0原料气净化装置和CO低温精馏塔级联的设计、操作参数，为co低温精馏工业装置的建立打下了良好的基础。关键词：HC同位素级联低温精馏精馏模拟CO诤化流体力学性能ABSTRACTCarbon-13isakindofscarcelystableisotope．Asatracerelement，itiswidelyusedinmanyscientificfieldssuchasmedicine，pharmacology,agriculture，environmen

4、tstudies，organicchemistryandclinicdiagnosis．Itsnaturalconcentrationis1．108％，theenrichedproductcallbeobtainedbythemethodofheatdiffusion,chemicalexchange，gasdiffusion，laserandcryogenicdistillation．Carbonmonoxidecryogenicdistillationistheonlywaythathasbeensuccessfullyindustrializedinafewdevelopedcount

5、ries。TherelativevolatilityQ(12C160／13C160)isonlyabout1．007bythemethodofcryogenicdistillation．Inordertogethighlyenrichedproduct，wemustbuildacascadeofdistillationcolumnswhichhasthousandsoftheoreticalplates，andgethighlypurecarbonmonoxideastherawmaterial．Inthispaper,Isimulatetheprocessofcarbonmonoxidec

6、ryogenicdistillation,getpacking’Shydrodynamicscharacterbyexperiments，designtheprocessofpurifyingcarbonmonoxideandproposeawaytodesignthecascade．Themainstudiesinclude：1．Ianalyzeseveralwaystoconstructdistillationmodelsandchooseequilibriummodeltosimulatecarbonmonoxidedistillation．IuseAspenPlustosimulat

7、ecarbonmonoxidedistillation,theresultissatisfiedinengineering．Ialsoanalyzeseveralfactor’Sinfluenceonproduct’sabundancesuchasevaporativeduty,product’Soutput，material’Shputandpressuredrop．2．Theprocessofpurify