化工分離工程概述(編輯修改稿)
2025-01-19 01:48 本頁面
【文章內容簡介】 物，即從源頭減少三廢之外，生成廢物的分離、再循環(huán)利用和廢物的后處理也是極其重要的，而這后一部分任務在多是由化工分離操作承擔和完成的。 分離過程在清潔工藝中的地位和作用 化工分離設備技術特點 (1)化工分離技術的多樣性 (2)化工分離技術的複雜性 (3)分離技術的前瞻性 (4)分離技術的特殊性 化工分離技術的多樣性 由於化工分離技術的應用領域十分廣泛，決定了分離技術的多樣性。按機理劃分，大致可分成 5類：①生成新相以進行分離 (如蒸餾、結晶 )；②加入新相進行分離 (如萃取、吸收 )；③用隔離物進行分離 (如膜分離 )；④用固體試劑進行分離 (如吸附、離子交換 )；⑤用外力場和梯度進行分離 (如離心萃取分離和電泳等 )，它們的特點和設計方法有所不同。 化工分離技術的複雜性 化工分離技術的重要性和多樣性決定了它的複雜性。即使對於精餾、萃取這些較為成熟的技術，多組分體係大型設備的設計仍是一項困難的工作，問題是缺乏基礎特性數據和大型塔器的可靠設計方法。對於高溫、高壓、多組分和強非理想體係，不僅平衡數據和分子擴散係數難以準確計算，就連界麵張力粘度等物性數據也難以求得。 催化劑和反應萃取之類的耦合分離技術的基礎特性數據更為缺乏。大型塔器設計的放大的主要難度在於塔內兩相流和傳質特性十分複雜，數字模型尚不完善。沿用了百餘年的平衡級模型雖然簡單直觀，但用於多組分分離過程的缺點已顯而易見。非平衡模型被稱為 可能開創(chuàng)板式分離設備設計和模擬新紀元 優(yōu)點顯著，但缺乏傳質係數實驗數據和模型參數過多，使其工程應用存在困難。已開發(fā)出的軟件功能強大，已在工程設計中得到應用，但工程經驗和中試實驗仍是不可缺少的。 分離技術的前瞻性 隨著能源、資源、環(huán)境、新材料等基礎工業(yè)和高新技術的發(fā)展，分類技術麵臨著新的機遇和挑戰(zhàn)。石化領域的分離過程必需進一步節(jié)能和降耗，充分利用能源和資源。生產裝置大型化步伐正在加快，能耗和成本不斷降低。 在生物製藥工程方麵，隨著基因工程和細胞工程的發(fā)展，生物藥品得到迅速發(fā)展。利用 CO2作為溶劑的超臨萃取具有不汙染產品和選擇性高等優(yōu)點。色譜分離、電泳分離等方法由於其高效、常溫常壓特點而成功地應用於生產及實驗室研究。隨著環(huán)境意識的加強，“三廢”處理引起了重視。從工業(yè)生態(tài)學的角度分析，許多工藝過程排出的 廢物 ，不再是“無用”的，而是沒有完全利用的物質，“三廢處理”對分離技術是一種新的挑戰(zhàn)。 分離技術的特殊性 競爭促進了分離過程的強化，分離過程的強化包括新裝置新工藝方法兩個方麵。任何能使設備小型化、能量高效化和有利於可持續(xù)性發(fā)展的化工分離新技術均屬於分離過程的強化之列。這是化工分離技術發(fā)展的重要趨勢之一。 耦合分離技術受到關注。催化劑精餾、膜精餾、吸附精餾、反應萃取、絡合吸附、反膠團、膜萃取、發(fā)酵萃取、化學吸附和電泳萃取等新型耦合分離技術得到了長足的發(fā)展，並實現了工業(yè)化。耦合分離技術可能解決許多傳統分離難以完成的任務。電動耦合色譜可以高效地分離維生素。 信息技術推動了分離技術的發(fā)展。分離科學和技術具有多學科交叉的特點，信息技術和傳統化工方法結合加速了分離技術的進步。 分離過程 傳質分離過程 機械分離過程 平衡分離過程 速率分離過程 借助分離媒介使均相混合物形成兩相 ,以混合物中不同組在處于平衡的兩相中不同分布為依據實現混合物分離的過程 在某種推動力作用下 (或在選擇性膜的配合下 ),利用各組分擴散速度的不同實現組分分離的過程 分離過程分類 機械分離 利用機械力簡單的將兩相混合物相互分離的過程稱為機械分離過程，他們的分離對象多為兩相混合物，分離時相間沒有物質傳遞發(fā)生，它們在化學工程中也有很重要的作用，如氣固催化反應中固體催化劑的分離。但本課程不討論這方面的內容。 平衡分離過程 平衡分離過程系借助分離媒介（如熱能、溶劑、吸附劑等）使均相混合物系統變?yōu)閮上嘞到y，再以混合物中各組分在處于相平衡的兩相中不等同的分配為依據而實現分離。 分離媒介可以是能量媒介（ ESA）或物質媒介（ MSA），有時也可以兩種同時應用。根據兩相狀態(tài)不同 , 平衡分離過程可分為如下幾類。 氣液傳質過程 : 如吸收、氣體的增濕和減濕。 汽液傳質過程 : 如液體的蒸餾和精餾。 液液傳質過程 : 如萃取。 液固傳質過程 : 如結晶、浸取、吸附、離子交換、色層分 離、參數泵分離等。 氣固傳質過程 : 如固體干燥、吸附等。 平衡分離過程 Partial condensation, partial vaporization 1 Feed mixture: species that differ widely in their tendency to vaporize or condense. 2 Heat removed to partially condense a vapor feed and heat added to partially vaporize liquid feed. 3 Principle of separation: difference in volatilities 4 Created phase: liquid and/or vapor 5 Separating agent: heat (ESA) Flash vaporization ? Partial vaporization by reducing the pressure of the feed. ? Principle of separation: difference in volatilities ? Created phase: vapor ? Separating agent: pressure reduction
環(huán)評公示相關推薦
鄂ICP備17016276號-1