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有机氟化工是发展先进科学技术、现代国防、改善和提高世界现代物质文化生活必不可缺少的产业。CHClF2作为用量最大制冷剂和应用最广泛含氟高分子材料及氟精细化学品的基础原料,其技术水平提升对我国有机氟化工产业的整体发展具有非常重大的意义。现阶段制约CHClF2技术发展的关键是CHClF2与副产CHF3高效分离。具有能耗小、操作灵活等优势的变压吸附分离技术分离回收CHClF2和CHF3备受关注,但国内外缺乏对CHClF2/CHF3吸附分离机理及工艺的系统及深入研究。吸附中主-客体系的热力学及动力学性质研究是把握吸附过程本质的关键,只有认识了主-客体系的热力学和动力学,才能为多孔材料的应用和分离过程设计提供定性和定量依据。为此,本文以吸附分离过程为应用背景,分别研究了CHClF2/CHF3在微孔炭和FAU分子筛上的竞争平衡吸附机理及扩散系数,在平衡吸附机理和扩散研究基础上设计开发CHClF2/CHF3气体两段吸附分离和精馏-变压吸附耦合分离工艺,实现CHClF2和CHF3产品的有效分离。首先,采用LJ势能模型,应用GCMC模拟技术自编程模拟计算和动态穿透实验结合研究CHF3/CHClF2混合气在不同活性炭孔上的吸附行为,考察微孔碳孔径、表面官能团等对CHF3与CHClF2的分离影响;应用GCMC模拟和原位红外光谱、固体核磁分析结合考察FAU分子筛上阳离子位置、硅铝比、吸附温度等条件对CHClF2/CHF3吸附分离的影响,从理论上探讨影响CHClF2/CHF3吸附分离的主要控制因素和适于CHClF2/CHF3混合物分离的微孔碳及FAU分子筛吸附剂类型。研究结果表明,平衡吸附量及分离选择性的模拟计算结果与实验结果完美吻合。建立的模型和分子模拟方法可以准确预测CHClF2/CHF3在微孔碳和FAU分子筛上的竞争平衡吸附过程,该计算模型的建立很大程度上简化筛选吸附剂的实验过程。从分离效果的角度,CHClF2/CHF3分离选择性较高的微孔碳吸附剂孔径主要分布在5.67?,分离选择性较高的FAU分子筛吸附剂为88Al FAU分子筛。CHF3/CHClF2在微孔碳上吸附等温线符合典型的Langmuir类型,在FAU分子筛上吸附等温线符合典型的Langmuir-Freundlich类型。然后使用MD模拟计算及固定床动态穿透实验结合方法考察了CHF3/CHClF2混合物在微孔碳和分子筛上传质过程中的各阻力类型对总传质系数影响。CHF3/CHClF2等摩尔混合物在微孔碳PK1和88Al FAU分子筛上扩散时,大孔扩散阻力对总有效扩散起主导作用,微孔扩散阻力影响较小。最后在CHClF2/CHF3竞争平衡吸附机理及扩散系数研究基础上,本文以实验室自制微孔碳PK1和88Al FAU分子筛为吸附剂,设计了两段变压吸附分离和精馏-变压吸附耦合分离两种工艺。并通过Aspen Adsorption化工软件使用动态数值模型模拟计算考察了主要操作变量对产品气纯度和回收率的影响。CHF3/CHClF2两段变压吸附分离工艺在最佳工艺参数下,CHF3纯度、CHF3回收率及CHClF2纯度、CHClF2回收率分别为99%、77.71%、99.5%、72.13%。CHF3/CHClF2精馏-变压吸附耦合分离工艺,在最优的工艺条件下,CHF3纯度、回收率、系统能耗分别为99.999%、69.52%、99.59 kJ?kg-1 CHF3。