滲透蒸發(fā)過程ppt課件-wenkub.com
2025-05-09 12:25 本頁面
【正文】 總之滲透蒸發(fā)將是近期膜分離過程的熱門研究領(lǐng)域之一。提高分離器性能主要是改善其成本和壽命。例如：若有機(jī)物中含水量在（ 10~30） 106以上時，使用滲透蒸發(fā)脫水比較經(jīng)濟(jì)，但當(dāng)要求進(jìn)一步脫水時，由于滲透蒸發(fā)的推動力小，滲透通量小，需要較大的膜面積和較高的真空度，此時采用吸附發(fā)脫水就可能是一個較好的選擇。 工業(yè)上滲透蒸發(fā)通常多是和精餾聯(lián)合使用。 該方案的實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖 815所示。酯化反應(yīng)是其中最有代表性的反應(yīng)過程。不過這一問題并不是完全無法解決的，據(jù)專家們預(yù)測。這一方面的應(yīng)用還有待進(jìn)一步的研究、開發(fā)，特別是有待于進(jìn)一步工業(yè)化。 滲透蒸發(fā)過程還可以對其他有機(jī)溶劑進(jìn)行脫水，其流程如圖 810所示 水的凈化與低濃度有機(jī)溶劑的回收 滲透蒸發(fā)過程可以用于水的凈化與低濃度有機(jī)溶液的回收，一般認(rèn)為有機(jī)溶劑在水中的濃度在 100ppm（ %） 至10%的范圍內(nèi)， βpervap大于 4050時滲透蒸發(fā)過程就很容易同精餾和炭吸附、焚燃等方法相競爭，如圖 811所示。 幾種方法分離乙醇水溶液，在較小生產(chǎn)規(guī)模 1000L/day時，成本和能耗的對比見表 83，共沸精餾與滲透蒸發(fā)分離乙醇水恒沸物的對比流程如圖 88。 滲透蒸發(fā)過程的應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)性 ? 有機(jī)溶劑脫水 ? 水的凈化與低濃度有機(jī)溶劑的回收 ? 有機(jī)混合物的分離 ? 在反應(yīng)過程中的應(yīng)用 有機(jī)溶劑脫水 滲透蒸發(fā)在有機(jī)溶劑脫水的應(yīng)用中，最經(jīng)濟(jì)的是分離共沸物，如從乙醇水的恒沸物中制取 99%左右的乙醇產(chǎn)品。另一方面工業(yè)化的應(yīng)用是從被污染的水中除去少量的有機(jī)溶劑，這項(xiàng)技術(shù)是被 MTR開發(fā)的。由于其密封是借助一種凹凸段結(jié)構(gòu)解決的，所以不需要多余的間隔網(wǎng)。世界上主要的滲透蒸發(fā)供應(yīng)商見表 82。 膜分離器和供應(yīng)商 由于滲透蒸發(fā)的進(jìn)料通常需被加熱，且含有機(jī)物，容易對膜分離器的密封和其它部分造成破壞，因此第一代滲透蒸發(fā)工業(yè)化的膜分離器都是由不銹鋼制造的板框式，成本較高。目前，就已工業(yè)規(guī)模投產(chǎn)的 PV膜而言，當(dāng)推德國 GFT 公司的由 PVA系聚合物為活性層構(gòu)成的平板式復(fù)合膜為先驅(qū)。不過，此類膜的化學(xué)穩(wěn)定性限制了其應(yīng)用，分離系數(shù)也有待提高。 有時為了防止膜液滲入支撐體內(nèi)，可采用中間凝膠層來遮蔽支撐體表面。如今大多用作滲透蒸發(fā)復(fù)合膜的支撐膜。這類膜的選擇性好，耐壓，不過由于結(jié)構(gòu)致密，厚度大，阻力大，從而通量低。 滲透蒸發(fā)膜、膜分離器與供應(yīng)商 ? 滲透蒸發(fā)膜 ? 膜分離器和供應(yīng)商 滲透蒸發(fā)膜 與其它膜分離過程類似，滲透蒸發(fā)膜性能之優(yōu)劣是滲透蒸發(fā)技術(shù)能否工業(yè)化的關(guān)鍵。 (8) 在操作過程中，進(jìn)料側(cè)原則上不需加壓，所以不會導(dǎo)致膜的壓密，因而其透過率不會隨時間的增加而減小。h以下，而具有高選擇性的滲透蒸發(fā)膜， 其通量往往只有 100g/m2例如，稀酒精 — 水溶液進(jìn)料，酒精在膜的下游得到第一次富積，然后進(jìn)入第一冷凝器，分離成富水和富醇溜分，富水餾分可返回進(jìn)料循環(huán)，富醇餾分進(jìn)入下一個冷凝器，再一次部分分離，可以得到很高的酒精餾分。但是如果滲透蒸汽沒有回收價(jià)值，且可以直接排放，如水蒸汽中含有痕量的有機(jī)物，則不必有冷凝器，載氣吹掃滲透蒸汽后直接排放掉，則該種流程的成本大大降低。 圖 82 幾種典型的滲透蒸發(fā)流程示意圖 （ a） 真空滲透蒸發(fā)：滲透側(cè)用真空泵來產(chǎn)生 低壓，這種流程在實(shí)驗(yàn)室非常方便，如圖所示，但在工業(yè)化規(guī)膜的生產(chǎn)中需安的真空泵太大，一般很難實(shí)現(xiàn)。該模型假定滲透蒸發(fā)過程是液體滲透和蒸汽滲透的串聯(lián)耦合過程，與溶解擴(kuò)散模型相比，該模型的主要不同在于膜內(nèi)存在壓力梯度和虛擬相變。 ?當(dāng) δ→0 時 waeaawew xckxck / (9) J aeawew ckck ? (10) 這就是說，按非平衡溶解擴(kuò)散模型，當(dāng)膜厚趨近于 0時，分離因子和滲透通量都趨于常數(shù)，這是合理的，而用平衡模型則不能得出這一結(jié)果。因此，只有透過側(cè)在真空下操 0//// ?? ji pp , )/()( /////// jjji pppp ??若 j組分優(yōu)先透過也有相同結(jié)論。其中蒸發(fā)過程的分離系數(shù)是由操作條件下的汽一液平衡關(guān)系所決定，可以用汽 — 液平衡數(shù)據(jù)求得。雖然在滲透蒸發(fā)過程中，在膜的原料側(cè)沒有真正發(fā)生液體的蒸發(fā)，但上述的機(jī)理模型同真正的滲透蒸發(fā)過程在熱力學(xué)上是等效的。因此，在美國滲透蒸發(fā)是被優(yōu)先發(fā)展的膜分離過程。滲透蒸發(fā)區(qū)別于其它膜過程的重要特點(diǎn)就是有相變，在膜的一側(cè)是液體，而在膜的另一側(cè)則是氣體，滲透蒸發(fā)過程的示意圖如圖 81所示。 滲透蒸發(fā)技術(shù)是膜分離技術(shù)的一個新的分支，也是熱驅(qū)動的蒸餾法與膜法相結(jié)合的分離過程。第八章 滲透蒸發(fā)過程 早在 100多年前，人們就發(fā)現(xiàn)了滲透蒸發(fā)現(xiàn)象，但由于長期以來未找到既有一定分離效果，又有較高通量的膜，一直沒能得以實(shí)際應(yīng)用。不過，它不同于反滲透等膜分離技術(shù)，因?yàn)樗跐B透過程中將產(chǎn)生由液相到氣相的相變。 滲透蒸發(fā)不僅可以應(yīng)用于溶劑脫水，還可以進(jìn)行有機(jī)物 有機(jī)物分離，如果真正工業(yè)化，將可在相當(dāng)大的范圍內(nèi)替代精餾。 ? 滲透蒸發(fā)過程的機(jī)理 ? 滲透蒸發(fā)幾種典型的流程 ? 滲透蒸發(fā)過程的特點(diǎn) ? 滲透蒸發(fā)膜、膜分離器與供應(yīng)商 ? 滲透蒸發(fā)過程的發(fā)展 ? 滲透蒸發(fā)過程的應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)性 ? 滲透蒸發(fā)和其他方法的聯(lián)合使用 ? 滲透蒸發(fā)過程急需解決的問題 滲
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