第5章 分离工程绪论.ppt

15. 精馏技术的改进 热串级：冷凝器放出的热量供再沸器反应精馏：反应-分离一体化 耦合过程：膜分离＋精馏 JCPT塔板(并流喷射填料塔板的传质机理与普通塔板有着本质的区别，它是填料与塔板的复合体，靠填料实现传质，靠塔板实现多级并流。 Study on structures of column plates 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： 溶解度不同 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。 MSA L或V L L L或V MSA L V 吸收 原料 相态 气体 分离媒介 液体吸收剂（MSA） 分离原理 溶解度不同 工业应用 用乙醇胺类吸收以除去天然气中的CO2和H2S 液液 萃取 原料 相态 液体 分离媒介 液体萃取剂（MSA） 分离原理 不同组分在两液相中的溶解度不同 工业应用 以丙烷作萃取剂从重渣油中脱除沥青 结晶 原料 相态： 液体 分离媒介： 冷量或热量 分离原理： 利用过饱和度 工业应用： 由二甲苯混合物中结晶分离对二甲苯 吸附 原料 相态： 气体或液体 分离媒介： 固体吸附剂 分离原理： 吸附作用的差别 工业应用： 通过分子筛吸附空气中的水分 干燥 原料 相态： 固体或 液体 分离媒介： 气体(MSA)；热量(ESA) 分离原理： 水分蒸发 工业应用： 用热空气脱除聚氯乙烯中的水分 离子交换 原料 相态： 液体 分离媒介： 固体树脂 分离原理： 质量作用定律 工业应用： 水的软化 ? Rate-governed Separation Processes 速率分离过程 在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电位差等）的作用下，或在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散速率的差异实现分离。 1.2 Research and Developmentin Separation Technology 1.2 分离技术的研究与发展 化工分离过程的特点 (1)化工分离技术的多样性 由于化工分离技术的应用领域十分广泛，决定了分离技术的多样性。 Keller于1987年总结了一些常用分离技术和应用成熟度关系图。 精馏、萃取、吸收、结晶等仍是当前应用最多的分离技术。液膜分离虽然构思巧妙，但技术上仍有局限性，仅在药物缓释等方面得到了应用。 按放大容易程度 的递减顺序 多级布置的容易程度 平行单元的需要 精馏 容易 不需要 吸收 容易 不需要 萃取和共沸精馏 容易 不需要 液液萃取 容易 有时需要 膜分离 级间需要加压 需要 ? 吸附 容易 需要再生循环 结晶 不容易 有时需要 干燥 不方便 有时需要 ? (2)化工分离技术的复杂性 化工分离技术的多样性决定了它的复杂性。即使对于精馏、萃取这些较为成熟的技术，多组分体系大型设备的设计仍是一项困难的工作，问题是缺乏基础特性数据和大型塔器的可靠设计方法。 化工分离过程的特点 对于高温、高压、多组分和强非理想体系，不仅平衡数据和分子扩散系数难以准确计算，就连界面张力粘度等物性数据也难以求得。 催化剂和反应萃取之类的耦合分离技术的基础特性数据更为缺乏。大型塔器设计的放大的主要难度在于塔内两相流和传质特性十分复杂，数字模型尚不完善。沿用了百余年的平衡级模型虽然简单直观，但用于多组分分离过程的缺点已显而易