分离技术

型分离技术，如膜分离、泡沫分离、超临界流体萃取以及耦合技术等得到重视和发展。

1.2

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，

原料、

产品和对分离操作的要求多种多样，

这

就决定了分离技术的多样性。按机理划分，可大致分成五类，即：生成新相以进行分离（如

蒸馏、结晶）

；加入新相进行分离（如萃取、吸收）

；用隔离物进行分离（如膜分离）

体试剂进行分离

（如吸附、

离子交换）

和用外力场或梯度进行分离

（如离心萃取分离、

电泳）

等，它们的特点和设计方法有所不同。

K e l l e y

[3]

于

1987

年总结了一些常用分离方法的技术成

熟度和应用成熟度的关系图

(

图

1)

。十余年来，化工分离技术虽然有了很大的发展，但图中指出的方向仍可供参考。

例如

,

萃取、

吸收、

结晶等仍是当前使用最多的分离技术

[4-5]

。

液膜分离虽然构思巧妙

,

但由于技术上的局限性

,

仅在药物缓释等方面得到有限的应用。

图

1

分离过程的技术和应用成熟度

[3]

Fig.1 The technology and use maturity of the separating process 2

传统分离技术

精馏虽然是最早期的分离技术之一，几乎与精馏同时诞生的传统分离技术

,

如吸收、蒸

发、结晶、干燥等，经过一百多年的发展，至今仍然在化工、医药、冶金、食品等工业中广

泛应用并起着重要作用

。

2.1

精馏技术

精馏是关键共性技术，

已经被广发应用了

200

多年，

从技术和应用的成熟程度考虑，

目

前仍然是工厂的首选分离方法

[6]

。

精馏市场的经济效益至今仍是令人刮目相看的。而近年来，

随着相关学科的渗透、

精馏学科本身的发展及经济全球化的冲击，

我国精馏技术正向新一代

转变，以迎接所面临的挑战。其特征

[7]

为：

（

1

）精馏学科正由传统的依靠经验、半经验过渡

到凭半理论以至理论；

（

2

）

精馏过程正由传统的单一分离过程过渡到耦合和复杂的优化分离

过程，以提高分离效率和节能；

（

3

）由对环境造成严重污染的一代向注重环保的一代转变；

（

4

）由走加工的道路向技术集成创新型转变；

（

5

）通过我国自己的技术进步解决装置大型

化、长周期运行，通过创新解决精馏技术问题，以降低成本、提高国际竞争力。

常规精馏包括简单精馏、

分批精馏、

连续精馏和多侧线精馏。

在化工生产中，

简单的精

馏往往难以达到理想分离效果，

因此特殊精馏便应运而生

[8]

。

新型和特殊精馏主要有以下几

方面：添加物精馏（如萃取精馏或共沸精馏方法）

；耦合精馏（如反应精馏、吸附精馏和膜

精馏）和热敏物料精馏（分子精馏技术等）

[9]

。

2.2

吸附分离技术

吸附分离过程是利用混合物中各组分在固体吸附剂与流体相间分配不同的性质，

使混合

物中难吸附与易吸附组分得到分离的技术。

其特点为利用吸附剂巨大的比表面积能吸附分离

低浓度或微量的溶质成分，

且适合的高性能吸附剂对性质相近的溶质成分有很高的吸附选择

性。

因此，

吸附分离非常适用于采用传统分离方法

（蒸馏等）

难于分离的混合物体系。

此外，

吸附分离过程的操作条件较为温和，适合生化产物的分离。

吸附分离过程已经广泛地应用于化工、炼油、轻工、食品、制药、环保及能源等各行业

中。对于液相混合物体系的吸附分离，其应用领域主要有：食品工业中油类的脱色、脱臭，

无水乙醇生产中的脱水，

石油馏分的脱色、

干燥，

以及水源保护和污水处理等。

对于气体混

合物体系的分离，

工业化程度最高，

其应用领域主要有：

空气的净化及其常温下的氧氮分离

制备氧气和氮气，电子工业中高纯气体的制备，工业废气的净化如废气中

S O

2

、

NO

x

、氟利

昂、挥发性有机气体和焚烧烟气中二噁英的脱除，以及核废气的处理等。

2.3

干燥技术

干燥也是一古老传统的分离方法，其应用最广也是能耗

最多的分离操作之一，用来脱

出水分或湿分以获得固体产品，

可以说几乎没有哪个行业完全与干燥无关。

在过去

20-30

年

间，干燥领域的主要技术进步有

[10]

：

（

1

）流态化干燥。诞生于

1921

年，日前应用最广。

（

2

）

喷雾干燥。

其独特的优势为可以直接由溶液或悬浮液制成粉状或粒状产品。

（

3