【摘 要】
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碳元素的稀有稳定性同位素碳-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。13C在自然界的天然丰度是1.108%,可用热扩散法、
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碳元素的稀有稳定性同位素碳-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。13C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α(12C16O/13C16O)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:
1、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。
3、试验测定了高效填料PACK-13C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CO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。
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