化工分离工程强化的若干进展-费维扬.ppt

化工分离过程强化的若干新进展 清华大学化工系 费维扬 化工分离过程强化的若干新进展 一、概述； 二、过程强化成为研究工作的热点; 三、分离过程强化的若干新特点； 四、实例分析 五、几点思考。 一、概况 分离技术的重要性; 分离技术的多样性； 分离技术的复杂性； 广义的化学工业(Chemical Based Industries)在国民经济中具有重要的作用； 在我国国民经济总产值中约占16.6%；在美国、德国均占国民经济第二位; 但化学工业往往存在高物耗、高能耗和高污染的问题； 化工分离过程通常占过程工业设备费和操作费的40－70％，对过程的技术经济指标和产品的成本具有重要的影响。 随着节能减排要求的提高和水资源紧缺问题的日益突出，化工分离技术显得更为重要。 一、概况 分离技术的重要性; 分离技术的多样性； 分离技术的复杂性； 分离技术分类 a、生成新相进行分离 ; b、加入新相进行分; c、 用隔离物进行分离; d、用固体试剂进行分离 ; e、用外力场进行分离; 一、概况 分离技术的重要性; 分离技术的多样性； 分离技术的复杂性; Large Scale Mixing (1) Near Interfaces 精馏的必威体育精装版文献 分离技术的必威体育精装版专著 Kirk-Othmer Separation Technology, 2 ed., 2008 Separation Process Princeples, J.D.Seader, Wiley,1998 separation Process technology, J.L.Humphrey, G. Keller II , McGraw Hill, 1997 Encyclopedia of Separation Technology, wiley, 1997 Distillation, Principles Practice, Wiley, J.G.Stichlmair, J.R.Fair, 1998 Solvent Extraction for 21 Century, ISEC’99, 1999 二、 过程强化成为研究工作的热点 我国在20世纪60年代也很重视过程强化； 石油工业的崛起大大推动了催化剂、反应工程和精馏技术的发展； 核燃料后处理和湿法冶金的发展推动了溶剂萃取合离子交换技术的发展等。 我国单位产值能源消耗量比世界先进水平的高得多；我国自主开发的新过程数量较少，工业化周期较长； 在国际市场上竞争能力较差。在实现可持续发展方面差距较大。 在能源和资源领域 16大提出，2020年我国GDP番两番，如何保证所需的能源供应？ 按汇率计算，我国单位能耗产出的GDP是日本的1/7，美国的1/4，不到世界平均水平的1/2； 按购买力平价法计算，我国高能耗工业的产品单位能耗与美国、日本的差距基本上在一倍以内； 节能降耗十分重要！过程强化十分重要！ 设备大型化的挑战 1000万吨常、减压：减压塔塔径13米； 100万吨特大型乙烯：油洗塔塔径10米左右； 60万吨：对二甲苯分离：塔径10.2米; 液化气脱硫:高压、高通量； 燃煤电厂烟道气脱硫：塔径12－16米； 燃煤电厂烟道气脱CO2：分离要求更高； 特高分离要求的挑战 己烯-1和丁烯-1是生产高品质聚烯烃树脂的重要共聚单体，与常用的聚烯烃树脂相比，拉伸强度、抗冲击强度、抗撕裂性和经久耐用性能都明显提高。市场需求增长迅速。 在己烯-1生产新工艺中，己烯-1与副产物己烯-3等同分异构体沸点相近，精馏分离需100多个理论级，回流比极大，投资占总投资的近一半，且能耗很高。 在乙烯裂解装置的C4馏分分离工艺中，丁烯-1与异丁烯的精馏法分离需350理论级，回流比高，能耗极高。 Ｏ18医用稳定轻同位素分离需２２００理论级； 在环境保护领域 各种工业废水（如含有机物、含酸、含金属离子、含放射性物质和其他有毒物质的废水等）的回收的处理； 各种工业废气的回收的处理；温室气体CO2的捕集和分离； 回收有价物料或使物料再循环； 开发绿色工艺过程中将发挥重要的作用。 在生物和医药领域 利用分子设计研制特效的新分离剂； 发酵液中各种有机酸的提取新工艺； 中草药的提取和净化新工艺的开发； CO2超临界萃取选择性高并不污染产品； 反微团、膜萃取、电泳萃取、电色谱等耦合的分离技术的开发和应用； 新材料和其他领域 超高纯单一稀土的分离； 纳米材料的制备等； 氧18，碳15等稳定同位素的分离； 光导纤维材料的生产； 性能优异的布基球C60的分离； 微电子工业中的分离过程; 化工过程强化 The term “Process Intensification” refers to technologies that repla