化工分离新技术

合集下载

化工装置中液体分离技术的操作方法及优化

化工装置中液体分离技术的操作方法及优化

化工装置中液体分离技术的操作方法及优化液体分离技术在化工装置中起着至关重要的作用,它能够将混合物中的不同成分分离开来,从而实现产品的纯化和提纯。

本文将介绍液体分离技术的常见操作方法,并探讨如何优化这些方法以提高分离效率和降低能耗。

一、常见液体分离技术的操作方法1. 蒸馏法蒸馏法是一种常见的液体分离技术,它利用不同组分的沸点差异来实现分离。

在蒸馏过程中,混合物被加热至其中一种组分的沸点,该组分蒸发并进入冷凝器,最终以液体形式收集。

而其他组分则留在原容器中。

蒸馏法的操作方法相对简单,但需要根据混合物的性质选择合适的操作条件,如温度、压力等。

2. 萃取法萃取法是一种通过溶剂将混合物中的目标组分分离出来的技术。

在萃取过程中,混合物与溶剂接触后,目标组分会在两相之间分配,从而实现分离。

萃取法的操作方法较为灵活,可以根据混合物的特性选择合适的溶剂和操作条件。

此外,还可以通过多级萃取来提高分离效率。

3. 结晶法结晶法是一种通过溶解度差异将混合物中的目标组分分离出来的技术。

在结晶过程中,混合物被加热至其中一种组分的溶解度,然后冷却至该组分的溶解度以下,目标组分会结晶出来。

结晶法的操作方法相对简单,但需要根据混合物的溶解度曲线选择合适的操作条件。

二、液体分离技术的优化方法1. 优化操作条件液体分离技术的效率和能耗往往与操作条件密切相关。

因此,优化操作条件是提高分离效率和降低能耗的关键。

例如,在蒸馏法中,可以通过调整温度和压力来控制沸点差异,从而提高分离效率。

在萃取法中,可以优化溶剂的选择和使用量,以减少溶剂的消耗和回收成本。

在结晶法中,可以通过调整冷却速率和搅拌强度来控制结晶过程,从而提高结晶效率。

2. 引入辅助设备为了进一步提高液体分离技术的效率,可以引入一些辅助设备。

例如,在蒸馏法中,可以使用精馏塔来增加蒸馏效果,提高分离效率。

在萃取法中,可以使用萃取塔或萃取柱来增加接触面积,提高分离效率。

在结晶法中,可以使用搅拌器或冷却器来加快结晶速率,提高结晶效率。

膜分离技术在化工中的应用

膜分离技术在化工中的应用

膜分离技术在化工中的应用随着科技的发展,化工行业在不断推进,膜分离技术作为一种新型技术,已经被应用到了化工行业的很多领域,具有非常广阔的发展前景。

本文就来介绍一下膜分离技术在化工中的应用。

一、膜分离技术的基本原理膜分离技术是在膜的作用下,使溶液、混合气体等物质透过膜,分离出不同大小、形状、性质的物质的一种分离技术。

膜分离技术是以膜作为物理屏障,通过膜的选择性过滤和筛选,实现不同物质的迅速分离。

膜分离技术不仅有高效过滤、分离和提纯的特点,而且还能在保留溶液和气体完整性的同时,实现一定程度的削弱、改变介质性质等效果。

二、1.水处理领域膜分离技术在水处理领域有着广泛的应用。

膜分离技术可以用来处理各种污水,如酸性污水、电解污水、废油污水等,可以有效地去除溶解和悬浮性固体、重金属离子、有机物、微生物等。

同时,膜分离技术还可以用于制造高纯水,如电子工业中所需的纯水、空气净化行业中的净水等。

2.制药领域膜分离技术在制药领域也有着广泛的应用。

通过膜分离技术,可以分离出不同粒径和相对分子质量的物质。

例如,该技术可以用于生产高质量的注射用水,通过一步一步筛选,去除各种杂质和微生物,使其达到纯净的水质。

3.食品加工领域膜分离技术在食品行业的应用涉及到四大类:浓缩、分离、除菌和脱色。

如要生产浓缩果汁、乳制品、调味品等,在保留食品的原有口感、营养物质成分等的情况下,通过膜分离技术可以排除掉农药残留、乳清蛋白等杂质物质,使食品更加健康。

4.化学分离领域膜分离技术还可以在化学分离领域中应用。

通过膜分离技术,可以实现大分子物质和小分子物质的分离。

例如,通过膜分离技术还可以将混合的气体分离成几种组份,进行单一有用组份的提取。

5.环保领域膜分离技术在环保领域也有广泛的应用。

例如,通过膜分离技术可以处理地下水、含油废水、烟气脱硫等固、液、气三态污染物,从而实现环境污染的控制和治理。

三、膜分离技术的优势与传统的化工技术相比,膜分离技术的优势主要表现在以下几个方面:1.高效节能由于使用了膜作为过滤介质,因此可以实现无需加热、无需高压的过滤操作。

中山大学-化工分离新技术-第二章:分离基础

中山大学-化工分离新技术-第二章:分离基础

nB nA nB
)]
分离----负熵的生成:
蒸馏过程 d(S) Q( 1 1 ) 0
dt
T1 T2
T1:液面蒸汽 T2 :冷凝管入口
分离的理论耗能量(最小功):
Wmin, T
RT[n A
ln(
n
nA A n
B
)
n
B
ln( nB nA nB
)]
三、 分离方法的分类
● 平衡分离过程
利用相间平衡 ▲相平衡:在分离过程中形成新相 ▲分布平衡:分离前引入第二相,
物理性质
力学性质:密度、摩擦系数、表面张力、尺寸、质量 热力学性质:熔点、沸点、临界点、转变点、蒸气压
、溶解度、分配系数、吸附平衡
电、磁性质:电导率、介电常数、迁移率、 电荷、淌度、磁化率
输运性质:扩散系数、分子飞行速度 化学性质
热力学性质:反应平衡常数、化学吸附平衡 常数、离解常数、电离电位
反应速度性质:反应速度常数 生物学性质
4)电子给予体-电子接受体间的作用力(电荷 迁移,荷移配合物)
电荷迁移是一种特殊的相互作用,即两个 分子结合成一个荷移配合物,如A+B-。这 种力叫荷移力,实际上是一种电子转移。
5)分子间引力的选择性(集团电荷力) 分子内存在着一种集团的电荷力,而这种力
的作用又与分子结构的空间构型是否相适应 而起作用。
根据相的相对位置或运动状态,有的分离过程把它 们分成固定相和流动相。
在两相间的分离常涉及到界面。界面存在 一化学位垒。“选择性界面”常用于分离。
流动 (Flow) 与分离
“流”一词用来描述所有流体的位移。分 离可以在静止(非流)体系和流体系进行。
● 对流、随机流等寄生流:(非生产型、破坏性的) ● 混流(搅动):如萃取中摇动混合,只对加速迁移和 加快平衡起作用,而对分离的性质并不产生影响 ●(外加)定向流:流动相、载气等

分离技术在化工生产中的应用

分离技术在化工生产中的应用

分离技术在化工生产中的应用摘要:分离技术在化工生产中有着不可替代的重要位置,在医药、食品、石油、化工、冶金、原子能等领域有着非常广泛的应用,物料的分离过程中的能量消耗占总能量消耗的很大一部分。

许多年前,一些传统分离技术如沉降分离等只能在液固分离中分离混合物,还有一部分微小固体和液体会形成浓度较小的悬浊液而无法分离。

随着化工产业的飞速发展,出现了越来越多、越来越有效的分离技术,正在努力解决传统分离技术中分离效率不高、规模小、费时费力的一系列问题,研究化工分离技术已经成为研究化工生产的重要课题。

本文主要介绍了超临界流体萃取技术、膜分离技术、分子蒸馏技术的原理、优点、在化工生产中的应用。

关键词:超临界流体萃取技术;膜分离技术;分子蒸馏技术引言近些年来,随着人类社会化学工业的逐步发展,能源利用率不高、浪费严重,能源逐渐枯竭已经逐渐成为一个巨大的全球性问题,因此,改良生产工艺,提高原料利用率,节约能源,回收利用现有能源,可持续发展开始被人类重视。

以化工分离技术为例,化工生产中所要用到的原材料、产物、中间产物、副产物等绝大部分都是混合物,某些不纯的物质在一定条件下极易发生爆炸,如果生产出具有很多杂质的产物作为药物使用会严重危害人类健康,所以,如果要得到高纯度高质量的产品必须对各类混合物进行分离提纯,只有这样,才能获得安全性好、质量高的合格产品,才能对原材料进行有效的利用,节省成本,节约资源。

1.超临界流体萃取技术超临界流体萃取技术是一种新型物质分离技术。

它是以超临界流体代替传统的有机溶剂作萃取剂,把一种所需要的化学物质从多组分各相态混合物中以高纯度分离出来的新型化工分离技术。

当超临界流体与待分离的化学物质接触进行萃取时,能够有选择性地把极性大小不同、沸点高低不同和分子量大小不同的各类物质依次以很高的纯度萃取出来。

在萃取过程中,可以通过控制反应条件温度、压力等得到各物质比例达到最佳比例的混合物成分,然后依靠减小压力、升高温度的方法使分离出的超临界流体转化为普通流体,所需物质可以在很大比例下被析出进行分离提纯。

连续蒸馏法:大规模工业分离的核心技术

连续蒸馏法:大规模工业分离的核心技术

连续蒸馏法:大规模工业分离的核心技术连续蒸馏法是一种大规模工业分离的核心技术,广泛应用于石油、化工、制药等领域。

下面将详细介绍连续蒸馏法的原理、操作步骤和应用。

连续蒸馏法是一种通过不同物质在不同温度下的汽化和凝结特性来实现分离的方法。

其基本原理是利用物质的沸点差异,通过加热混合物使其部分汽化,再通过冷凝器将汽化的组分冷凝回液态,达到分离的目的。

连续蒸馏法通常包括以下几个步骤:加热混合物,汽化组分,冷凝回液态,分离和收集组分。

首先,将待分离的混合物加入到蒸馏塔的顶部,这里的蒸馏塔是一种特殊设计的设备,内部通常由多个托盘或填料组成,以增加接触时间和接触面积。

然后,通过加热设备对蒸馏塔进行加热,使混合物在塔内达到汽化温度。

当混合物达到汽化温度时,其组分会部分蒸发。

由于不同组分的沸点不同,因此其中的低沸点组分会较快地被汽化,而高沸点组分则会较慢。

接下来,汽化的组分会随着气体流向冷凝器。

冷凝器通常是一个长的管道,外部通过冷却介质(如冷水)降低管道温度,使气体冷凝成液体。

在冷凝过程中,由于组分沸点的差异,不同组分会在不同位置冷凝。

较低沸点的组分会在较接近冷凝器出口的位置冷凝,而较高沸点的组分会在较靠近冷凝器入口的位置冷凝。

冷凝后的液体会下流回蒸馏塔,重新参与循环。

这样,不断有混合物进入塔内,一部分混合物蒸发出塔外,一部分混合物冷凝回塔内,从而达到连续蒸馏的目的。

分离和收集组分是连续蒸馏的最终目标。

在蒸馏塔内,不同组分会根据其重量和沸点差异,在不同位置形成液体层。

在下部,较高沸点的组分会集中,而在上部,较低沸点的组分会集中。

通过设置不同的出口,可以分别收集两者。

连续蒸馏法具有很高的分离效率和连续操作的能力。

它可以实现大规模工业分离,满足工业生产的需要。

此外,连续蒸馏还可以通过一些辅助措施,如回流比的控制和精细分馏塔的设计,进一步提高分离效果和操作灵活性。

连续蒸馏法在石油、化工、制药等行业有着广泛的应用。

例如,在石油炼制过程中,能源原料中的不同组分可以通过连续蒸馏法进行分离,分离出液化石油气、汽油、柴油等产品。

过滤分离技术在中国化工行业的应用与未来发展趋势

过滤分离技术在中国化工行业的应用与未来发展趋势

过滤分离技术在我国化工行业的应用与未来发展趋势一、概述随着我国经济的快速发展和工业化进程的加速,化工行业的发展也日新月异。

化工产品在各个领域的应用越来越广泛,化工生产过程中涉及到的原料和产品也日益复杂。

在这样的背景下,如何有效地进行过滤和分离成为了化工生产过程中一个重要的环节。

本文将重点探讨过滤分离技术在我国化工行业的应用情况以及未来的发展趋势。

二、过滤分离技术在我国化工行业的应用1. 传统过滤分离技术的应用现状传统过滤分离技术主要包括布袋过滤、滤板框压滤和旋转真空滤等。

这些技术在化工行业中得到了广泛的应用,可以用于固液分离、固气分离以及液液分离等多种场景。

在化工生产中,常常需要对反应产物进行固液分离,以获得目标产品;或者利用过滤分离技术对废水进行处理,使之达到排放标准。

传统过滤分离技术的应用范围广泛,但在效率和环保性能上存在一定的局限性。

2. 新型过滤分离技术的应用情况近年来,随着科学技术的不断进步,新型过滤分离技术不断涌现并得到了化工行业的广泛应用。

膜分离技术可以实现更精细的过滤效果,将微米级的颗粒和离子有效地分离出来;超临界萃取技术可以实现高效的分离和提取,被广泛应用于化工原料的提取和回收。

这些新型过滤分离技术在化工行业中的应用,不仅提高了生产效率,还改善了产品质量和环保性能。

三、过滤分离技术在我国化工行业的未来发展趋势1. 技术创新驱动下的发展趋势随着信息技术、材料技术等领域的不断创新,未来过滤分离技术将更加智能化、精细化和集成化。

通过智能化控制系统和传感器技术的应用,可以实现对过滤过程的实时监测和控制,提高生产效率和产品质量。

材料技术的进步也为过滤分离技术的发展提供了更多可能,特别是一些新型纳米材料的应用将使过滤效果更加高效和精细。

2. 环保需求下的发展趋势随着环保意识的提高,过滤分离技术在化工行业中的应用将更加注重减排和资源回收利用。

将先进的膜分离技术应用于废水处理过程中,可以实现高效、低成本的废水处理和资源回收。

热泵精馏在化工行业中的应用

热泵精馏在化工行业中的应用

热泵精馏在化工行业中的应用
热泵精馏是一种新型的分离技术,它将热泵技术和精馏技术相结合,
可以在较低的温度下实现高效的分离。

在化工行业中,热泵精馏已经
得到了广泛的应用,特别是在石油化工、化学制药、精细化工等领域。

石油化工是热泵精馏的主要应用领域之一。

在石油化工生产中,热泵
精馏可以用于分离石油中的不同组分,如石蜡、沥青、汽油、柴油等。

通过热泵精馏技术,可以实现高效的分离,提高产品的纯度和质量,
同时降低能耗和生产成本。

化学制药是另一个热泵精馏的应用领域。

在化学制药生产中,热泵精
馏可以用于分离药品中的不同成分,如酸、碱、盐等。

通过热泵精馏
技术,可以实现高效的分离,提高药品的纯度和质量,同时降低能耗
和生产成本。

精细化工是热泵精馏的另一个应用领域。

在精细化工生产中,热泵精
馏可以用于分离不同的化学品,如酸、碱、盐、醇等。

通过热泵精馏
技术,可以实现高效的分离,提高产品的纯度和质量,同时降低能耗
和生产成本。

总的来说,热泵精馏在化工行业中的应用前景非常广阔。

随着技术的
不断发展和完善,热泵精馏将会在更多的领域得到应用,为化工行业的发展做出更大的贡献。

中山大学-化工分离新技术-7--非均相体系的分离

中山大学-化工分离新技术-7--非均相体系的分离
•(6)对除尘效率与压强降进行校核。 •并联使用:阻力相同,风量均分 •串联使用:阻力均分,风量相同
30
7.3.9 旋液分离器
离心力分离液固非均相混和物
同旋风分离器不能完全分开 →分级
直径较小 不能完全分开
31
32
33
7.3.9 离心机
离心分离原理
离心机是一种在离心力场内进行固-液、液-液或液-液 -固相分离的机械。离心机的主要部件为安装在竖直或水平轴 上的高速旋转的转鼓,料浆送入转鼓内并随之旋转,在离心惯 性力的作用下实现分离。
此外还有液体洗涤除尘法、电除尘法即湿法净制:“洗涤”气 体
静电除尘:高压直流电场中,带电粒子定向运动,聚集分离。
4
7.2 颗粒与流体相对运动时所受的阻力
曳力(drag force)介质阻力——相对运动时,流体对微粒的作用力 对比分析:
沉降
流体流动
定律 介质阻力---牛顿阻力定律 内摩擦力---牛顿粘性定律
23
•〖特点〗:结构简单,造价低廉,无运动部
件,操作范围广,可用多种材料制造,是化 工、轻工、冶金等部门常用的分离和除尘设 备。
•〖说明〗旋风分离器一般用来除去气流中粒
径5μm以上的尘粒,对颗粒含量高于200g/m3 的气体,由于颗粒的聚集作用,它甚至能除 去3μm以下的颗粒。
•对直径在200 μm以上的颗粒最好先用重力沉
20
7.3.7 离心分离
离心机——离心力--设备本身旋转产生(快速旋转的转 鼓)
旋风分离器——离心力--混合物以一定速度沿切线方向 进入设备而产生。
离心分离因素——离心力/重力 分离能力——转速,转鼓直径
21
7.3.8 旋风分离器
•1、构造:进气管、上筒体、下锥体和中
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

相信相信得力量。20.10.212020年10月 21日星 期三12 时3分3 3秒20. 10.21
化工分离新技术
本课程的主要目的
获得传质与分离操作过程及设备的基础知识、 基本理论和基本应用能力,掌握传质与分离过 程的本质及其变化规律
介绍新型分离方法,如膜分离、超临界萃取、 吸附、特殊精馏等,使学生了解分离技术的发 展及新知识、新工艺、新技术。
突出工程实例介绍,简化数学模型推理和设计 计算
无论化学、石油、冶金、食品、轻工、医药、生化和原子能等工业都 广泛应用分离过程。古代煤用于直接燃烧, 为饮食和取暖。炼焦工业的兴起 , 使得煤经干馏获得焦炭和煤气 , 煤得到了初步的合理使用。但其副产煤焦油 却长期被看作无用而有毒的废物。直到近代, 发现煤焦油是含有多种芳香族 化合物的复杂混合物(达几百种物质), 用分馏的方法可以使苯、酚、萘和更 复杂的芳香族化合物分开, 才使煤的综合利用臻于完善。同样, 从原油的直 接燃烧到把它分馏为溶剂油、汽油、煤油、柴油和重油(沥青)等各种组分并 加以利用和再加工, 直到形成现代庞大的石油炼制和石油化工体系。都是分 离过程成功应用于化工生产的典型例子。干燥过程的应用遍及各行各业。 谷物的含水量从收获时约30%~35%干燥到13%就可延长储存期一年。食品 含水量低于5%, 微生物难以生存, 酶难以作用, 可长期保持香昧和营养。聚氯 乙烯颗粒含水量小于千分之二,可保证聚合加工成型时不出现气泡和增加 塑料制品的强度。此外, 建材、木材、布匹、 纸张、皮革、药物、油漆等等 无不涉及干燥。据统计, 仅化工产品就有20万种以上需要干燥作业。
一马当先,全员举绩,梅开二度,业 绩保底 。20.10. 2120.1 0.2112:0312:03 :3312:0 3:33Oc t-20
牢记安全之责,善谋安全之策,力务 安全之 实。202 0年10 月21日 星期三1 2时3分 33秒W ednesd ay , October 21, 2020
严格把控质量关,让生产更加有保障 。2020 年10月 下午12 时3分20 .10.211 2:03Oc tober 21, 2020
作业标准记得牢,驾轻就熟除烦恼。2 020年1 0月21 日星期 三12时3 分33秒 12:03:3 321 October 2020
好的事情马上就会到来,一切都是最 好的安 排。下 午12时3 分33秒 下午12 时3分1 2:03:33 20.10.2 1
事实上,在医药、材料、冶金、食品、生化、原子能和环 保等领域也都广泛地应用到分离过程。例如,药物的精制和提 纯;从矿产中提取和精选金属;食品的脱水、除去有毒或有害 成分;抗菌素的净制和病毒的分离;同位素的分离和重水的制 备等都离不开分离过程。
随着现代工业趋向大型化生产,所产生的大量废气、废水、 废渣更需集中排放。对各种形式的流出废物进行末端治理,使 其达到有关的排放标准,不但涉及物料的综合利用,而且还关 系到环境污染和生态平衡。如原子能废水中微量同位素物质, 很多工业废气中的硫化氢、二氧化硫、氧化氮等都需妥善处理。 近年来,由于能源紧张,石油提价,对分离过程的能耗要求越 来越苛刻,随之对设备性能要求也越来越高。分离技术的应用 越来越得到人们的高度重视。
1、废物直接再循环; 2、进料提纯; 3、除去分离过程中加入的附加物质; 4、附加分离与再循环系统;
清洁工艺除应避免在工艺过程中生成污染物,即从源头减 少三废之外,生成废物的分离、再循环利用和废物的后处理也 是极其重要的,而这后一部分任务在多是由化工分离操作承担 .3 分离过程在清洁工艺中的地位和作用
清洁工艺也称少废无废技术,它是面向21世纪社会和经济可持续发展的 重大课题,也是当今世界科学进步的主要内容之一。清洁工艺就是将生产工 艺和防治污染有机地结合起来,将污染物减少或消灭在工艺过程中,从根本 上解决工业污染问题。开发和采用清洁工艺,既符合“预防优于治理”的方 针,同时又降低了原材料和能源的消耗,提高企业的经济效益,是保护生态 环境和经济建设协调发展的最佳途径。因此清洁工艺是一种节能、低耗、高 效、安全、无污染的工艺技术。就化学工业而言,清洁工艺的本质是合理利 用资源,减少甚至消除废料的产生。化学工业是工业污染的大户,化工生产 所造成的污染来源于:
分离过程分为机械分离和传质分离两大类。
机械分离过程的分离对象是由两相以上所组 成的混合物,其目的只是简单地将各相加以分离。 例如:过滤、沉降、离心分离、旋风分离和静电 除尘等。
传质分离过程用于各种均相混合物的分离, 基特点是有质量传递现象发生,按所依据的物理 化学原理不同,可分为两大类:平衡分离和速率 分离。
随着工业的现代化, 科学研究和生产技术向着高质量、高 纯度、精密加工、微型化和高技术密集型发展 , 而这些都必须 有分离过程的密切配合。就以半导体与电子技术为例, 高质量、 高纯度的材料超纯水、半导体锗和硅, 以及载气氮、氦等, 其纯 度都要在99.99%以上, 有的甚至达到99.9999%。这类产品的微 型化, 使集成电路的线距仅1μm。彩色显像管装配封口后, 管内 不得含有微粒, 否则在屏幕上会因折射而出现闪烁亮点而导致 报废, 于是, 无论载气和装配车间的空气都必须经洁净处理到每 升气体中所含大于0.5μm的尘粒少于3.5个。仅洁净空气和纯水 为例, 就已包括了沉降、湿法洗净、过滤、电除尘、絮凝、泡 沫分离、电渗析、超滤、反渗透以及离子交换等如此多的分离 单元操作。
技术。
因此,清洁工艺的开发和应用离不开传统分离技术的改进,新 分离技术的研究、开发和工业应用,以及分离过程之间、反应和分 离过程之间的集成化。
闭路循环系统是清洁工艺的重要方面,其核心是将过程 所产生的废物最大限度地回收和循环使用,减少生产过程中 排出废物的数量。
如果工艺中的分离系统能够有效地进行分离和再循环,那 么该工艺产生的废物就最少。实现分离与再循环系统使废物最 小化的方法有以下几种:
需要说明的是,分离技术不仅仅应用于化学工业。生产实践证明,将 地球上各种各样的混合物进行分离和提纯是促进科技发展、提高和改善生 活水平的一种重要途径。由于发明了冶炼术,把金属从矿石中分离出来, 使人类从石器时代进入了铜器时代,开始向文明社会进步;放射性铀的同 位素分离成功,迎来了原子能时代;将水和空气中微量杂质除去的分离技 术,大幅提高了超大规模集成电器元件的成品合格率,使它得以商品化生 产,同时集成度也大幅提高;深冷分离技术可从混合气体中分离出纯氧、 纯氮和纯氢,获得了接近绝对零度的低温,为科学研究和生产技术提供了 极为广阔的发展基础,为火箭提供了具有极大推动力的高能燃料;从水中 去除盐和有素物质的蒸馏、吸附、萃取、膜分离等分离技术,使人们能从 取之不尽的大海中提取淡水,从工、农业污水中回收干净水和其它有用的 东西。当代工业的三大支柱是材料、能源和信息,这三大产业的发展都离 不开新的分离技术。人类生活水平的进一步提高也有赖于新的分离技术。 在21世纪,分离技术必将日新月异,再创辉煌。
第一章 绪论
1.1 化工分离技术发展简述
化学工业是国民经济的重要基础产业,化工产品渗透到人们的衣、食、住、行 等各个领域。化工产值是衡量一个国家国民经济发展水平的重要标志之一。
化工分离技术是随着化学工业的发展而逐渐形成和发展的。化学工业具有悠久 的历史,而现代化学工业是开始于18世纪产业革命以后的欧洲。当时,纯碱、硫酸 等无机化学工业成为现代化学工业的开端。19世纪以煤为基础原料的有机化工在欧 洲也发展起来。当时的煤化学工业规模不是很大,主要着眼于苯、甲苯、酚等各种 化学品的开发。在这些化工生产中应用了吸收、蒸馏、过滤、干燥等分离操作。19 世纪末,20世纪初大规模的石油炼制业促进了化工分离技术的成熟与完善。进入20 世纪70年代以后,化工分离技术更加高级化,应用也更加广泛。与时同时,化工分 离技术与其它科学技术相互交叉渗透产生一些更新的边缘分离技术,如生物分离技 术、膜分离技术、环境化学分离技术、纳米分离技术、超临界流体萃取技术等等。
1、未回收的原料; 2、未回收的产品; 3、有用和无用的副产品; 4、原料中的杂质; 5、工艺的物料损耗。
与化工分离过程密切相关的化工清洁工艺包括有:
1、降低原材料和能源的消耗,提高有效利用率、回收利用率和 循环利用率;
2、开发和采用新技术、新工艺,改善生产操作条件,以控制和 消除污染;
3、采用生产工艺装置的闭路循环技术; 4、处理生产中的副产物和废物,使之减少或消除对环境的危害; 5、研究、开发和采用低物耗、低能耗、高效率的“三废”治理
气液传质过程 : 如吸收、气体的增湿和减湿。 汽液传质过程 : 如液体的蒸馏和精馏。 液液传质过程 : 如萃取。 液固传质过程 : 如结晶、浸取、吸附、离子交换、色层分
离、参数泵分离等。 气固传质过程 : 如固体干燥、吸附等。
(二) 速率分离过程
速率分离过程是指借助某种推动力,如浓度差、压 力差、温度差、电位差等的作用,某些情况下在选择性 透过膜的配合下,利用各组分扩散速度的差异而实现混 合物的分离操作。这类过程的特点是所处理的物料和产 品通常属于同一相态,仅有组成的差别。
(一)平衡分离过程
平衡分离过程系借助分离媒介(如热能、溶剂、吸附剂等)使 均相混合物系统变为两相系统,再以混合物中各组分在处于相平衡 的两相中不等同的分配为依据而实现分离。
分离媒介可以是能量媒介(ESA)或物质媒介(MSA),有时 也可以两种同时应用。根据两相状态不同 , 平衡分离过程可分为如 下几类。
展望21世纪,化工分离技术将面临着一系列新的挑战,其中最主要的是来自能 源、原料和环境保护三大方面。此外,化工分离技术还将对农业、食品和食品加工、 城市交通和建设以及保健、提高和改善人们的生活水平方面做出贡献。
1.2 分离过程在工业生产中的地位和作用
分离过程是将混合物分成组成相互不相同的两种或几种产品的操 作。一个典型的化工生产装置通常是由一个反应器(有时多于一个) 和具有提纯原料、中间产物和产品的多个分离设备以及机、泵、换热 器等构成。分离操作一方面为化学反应提供符合质量要求的原料,清 除对反应或催化剂有害的杂质,减少副反应和提高收率;另一方面对 反应产物进行分离提纯以得到合格的产品,并使未反应的反应物得以 循环利用。此外,分离操作在环境保护和充分利用资源方面起着特别 重要的作用。因此,分离操作在化工生产中占有十分重要的地位,在 提高生产过程的经济效益和产品质量中起举足轻重的作用。对大型的 石油工业和以化学反应为中心的石油化工产生过程,分离装置的费用 占总投资的50~90%。
相关文档
最新文档