化工分离工程选论 课程PPT.ppt

假想过程 3.五种常用的分离技术 例举几种基于新相的产生或加入的分离操作 闪蒸 原料相态： 液体 分离媒介： 减压 分离原理： 挥发度（蒸汽压）有较大差别 工业应用： 海水淡化生产纯水；吸收液的解吸。 精馏 原料相态： 汽、液或汽液混合物 分离媒介： 热量，有时用机械功 同上 石油裂解气的深冷分离；苯、甲苯、二甲苯的分离。 吸收蒸出 原料相态： 气体或 液体 分离媒介： 液体吸收剂（MSA）；加入热量（ESA） 分离原理： 挥发度（蒸汽压）有较大差别 工业应用： 由催化裂化装置主蒸塔顶产物中回收乙烷及较轻的烃。 萃取或共沸精馏 原料相态： 汽、液或汽液混合物 液体溶剂（MSA）或塔釜加热（ESA） 液体共沸剂（MSA）或塔釜加热（ESA） 改变原溶液的相对挥发度 以苯酚作溶剂由沸点相近的非芳烃中分离芳烃；以醋酸丁酯作共沸剂从稀溶液中分离醋酸。 L或V MSA L V MSA L或V L L * 3.五种常用的分离技术 3.五种常用的分离技术 采用阻挡物（膜）的分离操作 * 在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电位差等）的作用下，有时在选择性膜的配合下，利用各组分扩散速率的差异实现组分的分离。 多孔膜：分离受组分经微孔的扩散速率差异影响。 无孔膜：受组分在膜中溶解性和扩散性差异的影响。 微孔过滤（MF）： 推动力：压力差（～100kPa） 传递机理：筛分 膜类型：多孔膜 工业实例：从饮用水中除菌 进料 （液体和气体） 溶剂、水、气体 颗粒、纤维 目的：溶液去除粒子，气体除去粒子 * 3.五种常用的分离技术 超滤（UF）： 推动力：压力差（100～1000kPa） 传递机理：筛分 膜类型：非对称性膜 工业实例：从干酪中分离乳清 进料 溶剂、水 胶体大分子 目的：溶液脱大分子，大分子溶液脱小分子，大分子分级。 * 3.五种常用的分离技术 反渗透（RO）： 推动力：压力差（1000～10000kPa） 传递机理：优先吸附毛细管流动溶解、扩散模型 膜类型：非对称性膜或复合膜 工业实例：海水脱盐 进料 溶剂、水 溶质、盐 目的：溶剂脱溶质，含小分子溶质溶液浓缩。 * 3.五种常用的分离技术 渗析（D）： 推动力：浓度差 传递机理：筛分、微孔膜内的受阻扩散 透过物：小分子溶质或较小的溶质 截留物：截留﹥0.02um离子、截留血液﹥0.005um离子 膜类型：非对称性膜或离子交换膜 工业实例：从半纤维素中回收碱 进料 接受液 净化液 扩散液 目的：大分子溶质溶液脱小分子，小分子溶质溶液脱大分子。 * 3.五种常用的分离技术 电渗析（ED）： 推动力：电化学势 传递机理：反离子经离子交换膜的迁移 膜类型：离子交换膜 浓电解质 － 极 ＋ 极 产品 阴离子交换膜 阳离子交换膜 进料 目的：溶液脱小离子，小离子溶质的浓缩、小离子的分级。 * 3.五种常用的分离技术 3.五种常用的分离技术 采用固体介质的分离操作 * 固体介质通常是颗粒状物料或者填料 可以作为薄层吸收剂的惰性支撑 或者可对原料中某些组分具有选择吸附性 或者与它们发生化学反应。 * 吸附 层析 离子交换 气相或液相 气相或液相 液相 固体吸附剂 固体吸附剂或固体载体上的液体吸收剂 具有离子活性点的树脂 对二甲苯的提纯 二甲苯异构体和乙苯的分离 水的软化 原料相 分离介质 工业实例 符号 分离操作 利用固体介质的分离操作 3.五种常用的分离技术 采用外立场或梯度的分离操作 外立场可以利用分子和离子对于外力或者梯度的不同响应程度。 分离操作 初始相 外立场或梯度 工业实例 离心法 气相 离心力场 轴的同位素分离 热扩散 气相或液相 热梯度 氯气的同位素分离 电解 液相 电力场 重水浓缩 电渗析 液相 电力场和膜 海水脱盐 电泳 液相 电力场 半纤维素的回收 分离机理及分离过程的分类 2 分离过程在化工生产中的地位和作用 3 1 五种常用的分离技术 3 3 * 分离的表征和分离操作的选择 3 4 4.分离的表征和分离操作的选择 分离的表征 * 4.分离的表征和分离操作的选择 * 分割分率： 分割比率： 4.分离的表征和分离操作的选择 * 分离因子： 分离因子在某些场合可转换为用分割分率或分割比率来表示： 4.分离的表征和分离操作的选择 分离操作的选择： A.原料条件 1.组成，特别是被回收或分离组分的浓度 2.流率 3.温度 4.压力 5.相态（固相、液相和/或气相） B.产品条件 1.要求的纯度 2.温度 3.压力 4.相态（固相、液相和/或气相） * 最好的分离过程必须从可行的候选分离过程中选择，影响可行分离操作选择的因素如下： C.可利用的特性差异