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粘胶纤维的工业生产过程中由于使用二硫化碳作为溶剂,产生大量含有二硫化碳和硫化氢的工业废气。在生产中为保护环境,常用溶剂吸收法对粘胶纤维废气进行净化,同时回收二硫化碳。溶剂吸收法的适用范围较广,且具有投资费用低、操作简单和溶剂可反复利用等特点。但目前用于粘胶纤维废气净化的吸收剂对CS2的吸收效率不高,且不能同时处理H2S和CS2两种组分。因此,开发高效吸收溶剂,优化吸收净化工艺,是提高粘胶纤维废气净化功效的一项重要任务。 在中石化统一部署下,由华东理工大学等自主研发的UDS系列高效复合脱硫溶剂,可根据原料气组成特点能动调变溶剂配方组成,针对性有效脱除多种有机硫化物和H2S,在处理高酸性天然气、炼厂液化气、干气、硫黄回收装置尾气等得到了广泛应用,脱硫净化效果好,尤其在有机硫脱除方面,较传统的醇胺溶剂,表现出了明显优势。为满足粘胶纤维废气高效净化要求,本论文在UDS-2溶剂的基础上,开展提高复合溶剂脱CS2功效的研究。 本论文针对粘胶纤维废气中硫化物组成特点,基于分子管理理念,以提高CS2在脱硫溶剂中的吸收溶解性能为导向,采用基于密度泛函理论的分子模拟计算方法,优选对CS2具有针对性吸收溶解性能的溶剂组分作为活性组分。分子模拟计算结果表明,溶剂PZ与CS2分子间的相互作用力最强,是提高溶剂对CS2吸收溶解性能的适宜组分。将PZ与UDS-2溶剂进行复配设计,得到针对性提高CS2脱除率的复合脱硫剂UDS-4。并且实验考察UDS-4溶剂的抗发泡性能、热稳定性能和抗氧化性能,结果表明UDS-4溶剂的热稳定性不亚于UDS-2溶剂,其抗发泡性能与MDEA和UDS-2溶剂相当,同时UDS-4溶剂具有良好的抗氧化性能。 在此基础上,在常压脱硫装置上考察不同吸收工艺操作条件对粘胶纤维废气净化效果的影响,得到优化吸收工艺操作条件为:溶液浓度为50%、吸收温度为50℃、气液比为300。在优化的吸收操作条件下,对比考察UDS-2溶剂和UDS-4溶剂对模拟粘胶纤维废气中CS2的净化效果。结果表明,UDS-2溶剂与UDS-4溶剂对模拟粘胶纤维废气中CS2的脱除率分别为75.1%和90.3%,即UDS-4溶剂对CS2的脱除率比UDS-2溶剂提高了15个百分点;对于含高浓度(820mg/Nm3)CS2的粘胶纤维废气,UDS-4溶剂对CS2的脱除率仍可保持在90%左右,UDS-4溶剂对粘胶纤维废气中CS2浓度具有良好的适应性。最后,对年处理量为4×1011Nm3的放大工艺流程和主要装置的设备参数和工艺参数进行设计计算。 本论文研究结果为粘胶纤维废气的高效净化及CS2资源化回收利用的工业过程开发提供应用理论依据和实验基础。