渗透汽化膜
乙醇脱水的方法
乙醇脱水的方法无水乙醇在食品、化工、燃料、军工、医药等领域广泛使用。
生物质发酵出来的乙醇浓度一般为3～20wt%，经普通蒸馏工段脱除大部分水、醛和杂醇油等杂质后的乙醇最高浓度达到95%时和水形成了恒沸物，难以用普通蒸馏的方法进行分离。
为得到无水乙醇，必须将上述乙醇进行进一步脱水处理。
推荐采用渗透汽化膜脱水法进行制备无水乙醇。
渗透汽化膜脱水技术是热驱动的蒸馏法与膜法相结合的一种分离方法，有机溶剂和水的混合物在组分蒸汽分压差的推动下，利用组分通过渗透汽化膜吸附和扩散速度的不同实现物质的分离过程。
采用无机渗透汽化膜脱水技术进行有机物脱水，可以替代蒸馏、吸附等传统的分离工艺，可以以较低的能耗获得高质量的产品，实现常规方法很难或无法实现的分离要求。
一、工艺对比：共沸精馏和加盐萃取精馏需加入和回收第三组分，能耗高，操作不稳定，环境不友好。
分子筛吸附使用3A分子筛，高浓度乙醇加热气化后再加热至过热状态通入分子筛吸附装置吸附脱水得到无水乙醇，该法应用广泛，具有渗透汽化膜法的优点，但是脱附出来的淡酒量大，浓度低，蒸汽消耗量较渗透汽化膜法大。
普通精馏和进一步脱水工段采用不同的工艺和热量回用系统，蒸汽单耗差别较大，普通精馏段双塔工艺单耗高达2 .5吨蒸汽/吨无水乙醇，多塔工艺单耗约2吨蒸汽/吨无水乙醇。
二、技术优势：1、进一步脱水采用渗透汽化膜分离装置，不受共沸限制，工艺过程简单，自动化程度高，操作简便，设备占地面积少；2、该过程不需要引入第三种组分，避免了第三种组分对环境造成的污染，同时不需要对第三组分进行回收而节能；3、一次收率高，同时渗透液返至蒸馏塔回收处理，减少了乙醇的排放量，增加了乙醇的总收率；4、采用差压精馏，仅需要对高压塔塔底再沸和进入膜分离装置的原料蒸发提供蒸汽，其他热量全部循环利用，与传统的工艺相比可节省蒸汽达30～50% 以上。
渗透汽化膜用于苯脱水的实验研究的开题报告
渗透汽化膜用于苯脱水的实验研究的开题报告题目：渗透汽化膜用于苯脱水的实验研究一、研究背景与意义苯是一种重要的有机化工原料，广泛应用于涂料、塑料、橡胶、医药等行业中。
其中，苯的生产过程中需脱除水分以提高产品的纯度和质量。
传统的苯脱水方法包括气相吸附、溶剂蒸馏等，但这些方法存在设备投资大、能耗高、操作复杂等问题。
渗透汽化膜技术是一种新型的分离技术，其具有结构简单、能耗低、操作方便等优势，逐渐受到人们的关注和研究。
以往的研究多集中于醇类、酯类等容易挥发的物质的分离，对于苯的应用研究还比较少。
因此，本研究将采用渗透汽化膜技术研究苯脱水过程，探索其应用于苯脱水的可行性和可能存在的问题，为苯的生产提供一种新的分离解决方案。
二、研究内容和方法本研究将以渗透汽化膜技术作为分离手段，研究苯脱水过程中膜的分离效果和影响因素。
具体研究内容包括：1. 渗透汽化膜的选材和制备。
选用合适的材料作为渗透汽化膜的制备材料，确定制备工艺和工作条件，保证膜的稳定性和分离效果。
2. 研究温度、压力、入口浓度等因素对膜的分离效果的影响，确定最佳工作条件。
3. 将渗透汽化膜技术和传统的溶剂蒸馏技术进行对比，评价其在苯脱水中的分离效果和经济性。
研究方法主要包括实验室小试和中试等研究方法。
在实验室中，首先选用适当的膜材料制备渗透汽化膜，并进行小试研究。
通过研究温度、压力、入口浓度等因素对膜的分离效果的影响，确定最佳工作条件。
随后，将最佳工作条件应用于中试研究，进一步评价渗透汽化膜技术在苯脱水中的应用效果。
三、预期目标和意义本研究的预期目标是通过渗透汽化膜技术的研究，探寻一种新的苯脱水分离技术，为苯的生产提供一种新的解决方案。
预期研究结果为：1. 优化渗透汽化膜的选材和制备方法，提高膜的分离效率和经济性。
2. 确定温度、压力、入口浓度等因素对膜的分离效果的影响，为膜技术的推广和应用提供理论依据。
3. 评价渗透汽化膜技术在苯脱水中的应用效果和经济性，为苯生产行业提供一种新的分离技术方案，具有一定的应用前景和经济价值。
含碳纳米管渗透汽化膜的制备及在生物乙醇分离中的应用
含碳纳米管渗透汽化膜的制备方法主要有以下几步：
1. 碳纳米管的合成：通常使用化学气相沉积（CVD）或电弧放电法等方法合成碳纳米管。
CVD法在一定的温度和压力下，使气态烃在催化剂的作用下裂解生成碳纳米管。
电弧放电法则利用高能电弧使烃类气体分解生成碳纳米管。
2. 渗透汽化膜的制备：将合成的碳纳米管与适当的溶剂混合，形成均匀的溶液。
然后，将溶液涂敷在适当的基材上，如聚四氟乙烯（简称PTFE）、聚酰亚胺（简称PI）等，并经过干燥和热处理，形成渗透汽化膜。
在生物乙醇分离中，含碳纳米管渗透汽化膜的应用如下：
1. 乙醇脱水：利用渗透汽化膜对水和乙醇的分离性能，可以将生物发酵液中的乙醇与水进行有效分离。
乙醇分子能够通过渗透汽化膜，而水分子被阻挡在膜的一侧，从而实现乙醇和水的分离。
2. 乙醇回收：在生物燃料乙醇的生产过程中，渗透汽化膜可用于从发酵液中回收乙醇。
通过将渗透汽化膜与蒸发器结合使用，可以进一步提高乙醇的回收效率。
3. 工业废水处理：工业生产过程中产生的废水中可能含有乙醇等有机溶剂。
通过使用含碳纳米管渗透汽化膜，可以将废水中的有机溶剂与水进行有效分离，实现废水的净化处理。
请注意，虽然含碳纳米管渗透汽化膜在生物乙醇分离中具有广泛的应用前景，但目前该技术仍处于研究和发展阶段。
未来还需要进一步优化制备工艺和提高膜的性能，以实现更高效、更环保的乙醇分离应用。
渗透汽化膜分离项目简介
膜法有机气体回收项目XXX技术工程中心2015年11月1. ,概要北京清源洁华膜技术有限公司（以下简称清源洁华）成立于2013年，公司以清华大学膜技术工程研究中心渗透汽化膜等专利技术为基础，从事渗透汽化、汽体渗透、透醇膜、超滤膜、纳滤膜等的研发生产。
清源洁华主要发起人全部毕业于清华大学，分别具有几十年的膜性能研发生产、化工工艺开发设计、化工设备加工制造、化工装置及企业生产管理经验，对国家环境保护工作的紧迫性及膜分离技术的先进性共同认知促成大家走到了一起。
汽体渗透和渗透汽化膜分离技术是近二十年来发展起来的一种高新技术，依据溶解扩散分离原理，依靠有机汽体和空气各组分在膜中的溶解与扩散速度不同的性质来实现分离的新型膜分离技术。
其中膜法有机气体回收是以混合物中组分分压差为分离推动力，有机汽体透过膜、空气不能透过膜。
该技术具有高效、低能耗、操作安全等优点，与传统油汽回收技术相比，具有明显的技术上和经济上的优势。
清源洁华作为清华大学膜技术工程中心生产、实验基地，拥有三项国家发明专利，分别是：一种渗透汽化优先透醇沸石填充硅橡胶复合膜的制备方法；一种渗透汽化汽油脱硫用互穿网络膜的制备方法；二氮杂萘聚醚砜酮类聚合物平板超滤膜及其制备方法等。
2.项目背景清华大学膜技术工程研究中心深知国际竞争的残酷性和中国人拥有该先进技术自主产权的重要性，是国内最早开展渗透汽化和汽体渗透膜技术研究单位。
在国家的支持下，本研究中心先后承担了国家自然科学基金“七五”重大项目“膜分离与分离膜”、“八五”重点项目“新型膜分离过程的应用基础研究”、“九五”国家重点科技攻关“渗透汽化透水膜及其过程关键技术开发”研究以及国家“十五”“863”项目“渗透汽化膜材料及其应用”研究，取得了醇、酯、酮脱水等16项小试研究成果和苯脱水、碳六油脱水两项工业中试研究成果。
在渗透汽化膜制备、膜组件设计、膜工艺等方面申请专利10多项，形成了完整的具有我国自主知识产权的专有技术，代表着我国渗透汽化和汽体渗透膜技术的先进水平。
第七章渗透汽化及蒸气渗透
研究最多、应用最普遍、技术最成熟。已有较多的工业实例。 7.9.1.1 无水乙醇和燃料乙醇的生产
无水乙醇的生产是渗透蒸发脱水的最典型应用。世界上第一套和最大 的工业生产装置都是用于无水乙醇的生产。传统制备99.8%以上的无水 乙醇，需要采取萃取精馏、加盐精馏，过程复杂、能耗高、易污染。 渗透蒸发节能1/2-1/3，避免污染。
7.9.1.2 异丙醇脱水
除乙醇脱水外渗透蒸发过程的主要应用。异丙醇与水在80.37℃ 形成共沸物，共沸物含异丙醇87.7%，用于乙醇脱水的膜可直接 用于异丙醇脱水，且分离系数会更高。1986年，日本建造第一套 渗透蒸发工业装置用于异丙醇脱水，渗透液中异丙醇含量99.7%， 产能500千克/小时。
7.3 渗透汽化的基本原理
原料液进入膜组件，因为膜后 侧处于低压，易挥发组分通过膜后 即汽化成蒸气，蒸气用真空泵抽走 或用惰性气体吹扫等方法除去，使 渗透过程不断进行。原液中各组分 通过膜的速率不同，透过膜快的组 分就可以从原液中分离出来。膜组 件流出的渗余物是纯度较高、透过 速率较慢的组分。
为了增大过程的推动力、提高 组分的渗透通量，一方面要提高料 液温度，通常在流程中设预热器； 另一方面要降低膜后侧组分的蒸气 分压。
不溶于水、碱液和普通溶剂，但可溶于甲酸、乙酸等的稀溶液。耐水 性仍较差，需要交联处理，可用戊二醛、硫酸交联；与PVA共混改性。 7.8.1.3 聚丙烯酸类膜
亲水性强，侧链的羧基可供交联，交联后能够耐多种有机溶剂。分子 量高，可以制备很薄且有韧性的膜。
德国GFT(Sulzer Chemtech)膜性能一览
用载气吹扫膜的透过侧，以带走透过组分。吹扫气经冷凝后回收透过组分。 载气循环使用。透过组分无回收价值时，将吹扫气放空。
渗透气化技术
易地排出系统，膜后侧气体的流动阻力尽量小。
2.要求真空度高，对系统的密封材料要求较高 3.组件设计上可以不考虑料液流速的变化。
渗透汽化的装置
1.板框式组件
目前应用最为广 泛的渗透汽化膜 组件。
渗透汽化的装置
2.螺旋卷式膜组件
渗透汽化的装置
3.中空纤维式膜组 件
尽管已经广泛地用于
反渗透和气体分离等 膜过程中，但其在渗 透汽化过程的应用还 不普遍。
渗透汽化的装置
4.管式膜组件
应用
1.无水乙醇和燃 料乙醇的生产 恒沸物的分离是 渗透气化最能发 挥优势的领域。 其中无水乙醇的 生产时渗透汽化 脱水的典型
应用
2.异丙醇脱水
异丙醇是常用的有机溶剂和原料。目前，异丙醇脱水时除乙 醇脱水外，渗透渗透汽化过程主要的应用。
应用
3.苯中微 量水的脱 除 苯是重要 的化工原 料，在其 应用过程 中，许多 情况下需 将苯中的 微量水脱 至 0.005% 以下。
醇、醚混合物的分 离主要是甲醇/甲 基叔丁基醚和乙醇 /乙基叔丁基醚的 分离。
6.过程简单，操作方便
渗透汽化的操作模式
渗透汽化的推动力是组分在膜两侧的蒸汽分压差，分压差越 大，推动力越大，传质分离所需的膜面积就越小。一般采取 加热料液的方法来提高组分在膜上游侧的蒸汽分压，由于液 体压力变化对蒸汽压的影响不太敏感，料液侧通常采用常压
操作方式。可以采取以下几种方法来降低组分在膜下游侧的
渗透气化的特点
渗透汽化过程中最突出的优点是： 1.能够以较低的能耗实现蒸馏、萃取和吸收等传统分离方法难以 实现的分离任务。 2.高效，选择合适的膜，单级就能达到很高的分离度。 3.不引入其他溶剂，产品不会受到二次污染。
渗透汽化实验课件
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3、反渗透
本章着重讨论渗透汽化（PV)的一些参数及其
操作情况。
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二、渗透汽化
1、渗透汽化的分离原理：溶质与膜的亲和 作用,与某一物质的极性相关 ➢具体工作原理：利用膜对液体混合物中 各组分的溶解性不同，及各组分在膜中的 扩散速度不同从而得以达到分离目的。 ➢优点： 高选择性，低消耗，为物理分离机制，操作灵活，
不需要额外的添加剂以及易于放大，无污染。
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2、分类 2.1 真空渗透汽化 膜透过侧用真空泵抽真空，以造成膜两侧组
分的分压差，该法简单，传质推动力大。
2.2 热渗透汽化
通过料液侧加热或透过侧冷凝的方法，形成 膜两侧组分的蒸汽压差。
2.3 不凝性载气吹扫渗透汽化
用不凝性载气吹扫膜的透过侧，带走渗透组 分，吹扫气冷凝回收透过组分，载气循环 使用，若不需要回收透过组分，载气可直 接放空。
液膜技术、气体渗透、渗透蒸发
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膜分离发展过程和趋势
膜
反
活 化
闸 膜
应 器
传
递
电
渗
控析
制
气 体
释 放
渗 透
分 离
汽
双化
极
膜 液
膜
反 超 微透 渗 滤 滤析 透
渗透汽化膜分离技术
蒸汽渗透膜分离技术清华大学膜技术工程研究中心北京清源洁华膜技术有限公司2015年10月1. ,概要北京清源洁华膜技术有限公司成立于2013年，公司以清华大学膜技术工程研究中心渗透汽化膜等专利技术为基础，从事渗透汽化、汽体渗透、透醇膜、超滤膜、纳滤膜等的研发生产。
北京清源洁华膜技术有限公司主要发起人全部毕业于清华大学，分别具有几十年的膜性能研发生产、化工工艺开发设计、化工设备加工制造、化工装置及企业生产管理经验，对国家环境保护工作的紧迫性及膜分离技术的先进性共同认知促成大家走到了一起。
汽体渗透和渗透汽化膜分离技术是近二十年来发展起来的一种高新技术，依据溶解扩散分离原理，依靠有机汽体和空气各组分在膜中的溶解与扩散速度不同的性质来实现分离的新型膜分离技术，以混合物中组分分压差为分离推动力，有机汽体透过膜、空气不能透过膜。
该技术具有高效、低能耗、操作安全等优点，与传统油汽回收技术相比，具有明显的技术上和经济上的优势。
北京清源洁华膜技术有限公司作为清华大学膜技术工程中心生产、实验基地，拥有三项国家发明专利，分别是：一种渗透汽化优先透醇沸石填充硅橡胶复合膜的制备方法（专利号：ZL 2008 1 0105405.6；专利有效期：2008年4月30日至2028年4月29日）、一种渗透汽化汽油脱硫用互穿网络膜的制备方法（专利号：ZL 2010 1 0282031.2；专利有效期：2010年9月14日至2030年9月13日）、二氮杂萘聚醚砜酮类聚合物平板超滤膜及其制备方法（专利证书号：ZL 20071 0177247.0；专利有效期：2007年11月13日至2027年11月12日）。
2.项目背景清华大学膜技术工程研究中心深知国际竞争的残酷性和中国人拥有该先进技术自主产权的重要性，是国内最早开展渗透汽化和汽体渗透膜技术研究单位。
在国家的支持下，本研究中心先后承担了国家自然科学基金“七五”重大项目“膜分离与分离膜”、“八五”重点项目“新型膜分离过程的应用基础研究”、“九五”国家重点科技攻关“渗透汽化透水膜及其过程关键技术开发”研究以及国家“十五”“863”项目“渗透汽化膜材料及其应用”研究，取得了醇、酯、酮脱水等16项小试研究成果和苯脱水、碳六油脱水两项工业中试研究成果，建立了年生产能力10万平方米的渗透汽化膜生产线，在广东、山东、江苏、浙江、四川等地相继建成了30多套渗透汽化膜脱水工业装置，在渗透汽化膜制备、膜组件设计、膜工艺等方面申请专利10多项，形成了完整的具有我国自主知识产权的专有技术，代表着我国渗透汽化和汽体渗透膜技术的先进水平。
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渗透汽化膜
渗透汽化膜是一种新型的分离膜技术，主要用于分离溶液中的溶质和溶剂。
该技术基于渗透原理，通过对溶液进行增压处理，使其在膜表面形成薄膜，当
薄膜中的溶质与溶剂达到平衡时，溶质就能通过膜表面释放出来，实现分离和
浓缩效果。
渗透汽化膜的主要特点是可以分离高粘度、高含固体、高含有机物的液体，同时能够节能、环保、成本低廉。
在工业中应用广泛，主要用于污水处理、化工、食品加工等领域。
以下介绍该技术的原理、应用、优势以及发展趋势。
渗透汽化膜技术的原理
渗透汽化膜技术基于渗透原理，通过利用膜的微小孔隙来实现分离和浓缩
效果。
当溶液在膜表面形成薄膜时，溶质分子将随着溶剂分子一同被压入膜孔
隙中，并在膜内部和膜表面之间形成浓度差。
由于渗透膜孔隙的限制作用，溶
质分子难以穿过孔隙，而溶剂分子可以通过膜的微孔，渗透到膜孔的另一侧。
随着不断的溶剂通量，膜表面的浓度差增大，最终形成浓缩液和淡化液的两个
区域。
在渗透汽化膜中，通过对淡化液进行脱压处理，使其从膜孔中释放出来，实现溶液中溶质分离的效果。
渗透汽化膜技术的应用
渗透汽化膜技术在工业中应用广泛，主要应用于以下领域：
1. 污水处理。
渗透汽化膜可以用于处理含有色素、脂肪、蛋白质等高浓度有机物的污水，具有高效、低能耗、易于操作、占地面积小等优点。
2. 化工。
渗透汽化膜可以用于处理液态化工原料和产品中的杂质，如有机溶剂、酸碱性废水等，具有高效、低能耗、占地面积小等优势。
3. 食品加工。
渗透汽化膜可以用于提取高浓度果汁、浓缩牛奶等，具有节能、环保、操作简便、成本低等优点。
渗透汽化膜技术的优势
渗透汽化膜技术相比传统分离技术，具有以下优点：
1. 高效。
渗透汽化膜的分离效率高，可以分离高浓度、高粘度、高含固体等液体，同时可以快速、高效地进行浓缩和分离。
2. 节能。
渗透汽化膜技术所需的能量较低，且可以回收部分能量，能够降低生产成本。
3. 环保。
渗透汽化膜技术对环境的影响较小，可以有效地减少有害废物排放量，符合现代化企业环保要求。
4. 成本低。
与其他技术相比，渗透汽化膜技术的投资和运营成本较低，是提高企业效益和降低成本的有效途径。
渗透汽化膜技术的发展趋势
随着工业技术的不断发展和需求的增加，渗透汽化膜技术将会得到更广泛的应用和推广。
未来，该技术的发展趋势主要有以下几点：
1. 多层复合膜。
为了提高渗透汽化膜的分离效率和稳定性，将会出现多层复合膜的发展趋势。
2. 定制化设计。
根据不同行业的需要，渗透汽化膜将会进行定制化设计，以满足产品的不同要求。
3. 自动化控制。
未来，渗透汽化膜将实现自动化控制，减少人工干预，提高生产效率和产品品质。
4. 低温高压技术。
随着人类对环境保护需求的不断提高，未来渗透汽化膜技术将会进行低温高压技术研究，以降低对环境的影响。
总之，随着科技的不断发展和工业的不断进步，渗透汽化膜技术将越来越得到广泛的应用和推广，为企业提高效益、降低成本提供有效途径。