1、现代分离技术概论现代分离技术概论 参考书n1、新型分离技术 陈欢林 化学工业出版社n2、新型传质分离技术 蒋维钧 化学工业出版社n3、生化分离工程 袁希康 化学工业出版社n4、离子液体从基础研究到工业应用 张锁江 n 科学出版社n5、分子蒸馏 杨村 化学工业出版社2课件本讲内容本讲内容n 新型分离技术概论新型分离技术概论 分离技术的作分离技术的作用和地位用和地位n 分离技术的分类分离技术的分类n 新型分离技术与传统分离技术新型分离技术与传统分离技术n 特殊精馏特殊精馏3课件概论：分离技术的作用和地位概论：分离技术的作用和地位n分离技术是将混合物分离为较纯物质的技术分离技术是将混合物分离为较纯物
2、质的技术n万物从有序自动走向无序，纯物质逐渐变为混合物万物从有序自动走向无序，纯物质逐渐变为混合物n必须消耗能量，才能实现混合物的分离必须消耗能量，才能实现混合物的分离n分离技术扮演着工业生产中的关键角色分离技术扮演着工业生产中的关键角色n自然界物质、工业半成品和产品大都需经分离、提纯自然界物质、工业半成品和产品大都需经分离、提纯n随着高科技的发展，需要高纯度的水、氮、氦等产品随着高科技的发展，需要高纯度的水、氮、氦等产品n环境保护和三废治理需要分离技术来保证环境保护和三废治理需要分离技术来保证4课件概论：分离技术的作用和地位概论：分离技术的作用和地位n分离装置的投资大分离装置的投资大n一般占
3、炼油厂、石化厂投资的一般占炼油厂、石化厂投资的5090n分离过程的能耗高分离过程的能耗高n一般占化工厂总能耗的一般占化工厂总能耗的60以上以上n分离技术为产品的质量把关分离技术为产品的质量把关5课件概论：分离过程分类概论：分离过程分类 （一）平衡分离过程（一）平衡分离过程名称名称物料物料分离剂分离剂原理原理应用实例应用实例蒸发蒸发液体液体热热挥发度差异挥发度差异糖类浓缩糖类浓缩精馏精馏液或汽液或汽热热挥发度差异挥发度差异醇类提纯醇类提纯吸收吸收气体气体吸收剂吸收剂溶解度差异溶解度差异气体净化气体净化萃取萃取液体液体萃取剂萃取剂溶解度差异溶解度差异芳烃抽提芳烃抽提吸附吸附气或液气或液吸附剂吸附剂
4、吸附平衡吸附平衡活性炭吸附活性炭吸附离子交换离子交换液体液体交换树脂交换树脂吸附平衡吸附平衡水软化水软化萃取精馏萃取精馏液体液体热、萃取剂热、萃取剂挥发度差异挥发度差异恒沸物分离恒沸物分离6课件概论：分离过程分类概论：分离过程分类 （二）速率控制分离过程（二）速率控制分离过程名称名称原料原料分离剂分离剂原理原理应用实例应用实例反渗透反渗透液体液体膜、压力膜、压力克服渗透压克服渗透压水脱盐水脱盐渗析渗析液体液体膜膜扩散速度差扩散速度差废水碱回收废水碱回收渗透蒸发渗透蒸发液体液体膜、真空膜、真空溶解、扩散溶解、扩散异丙醇脱水异丙醇脱水泡沫分离泡沫分离液体液体表面活性剂表面活性剂界面浓差界面浓差酶与
5、染料分离酶与染料分离色谱分离色谱分离气或液气或液固相载体固相载体吸附浓度差吸附浓度差溶剂蒸汽回收溶剂蒸汽回收电渗析电渗析液体液体电场、膜电场、膜电位差电位差水脱盐水脱盐7课件概论概论新型与新型与传统分传统分离技术离技术的关系的关系n1 1 蒸馏蒸馏 2 2 吸收吸收 3 3 萃取萃取/恒沸蒸馏恒沸蒸馏 4 4 萃取萃取 5 5 结晶结晶 6 6 离子交换离子交换 n7 7、8 8 吸附吸附 9 9、10 10 膜分离膜分离 11 11 层析层析 12 12 超临界萃取超临界萃取n13 13 场致分离场致分离 14 14 亲和分离亲和分离 15 15 液膜分离液膜分离 8课件The basis
6、of different separation methodn1.Molecular properties(分子特性）nMolecular weight（分子量）nPolarizability（极化性）nVan der waals volume（范德华体积）nVan der waals area（范德华面积）nMolecular shape(acentric factor)（分子形状）nDipole moment（偶极距）9课件The basis of different separation methodnDielectric constant（介电常数）nElectric charge（电
7、荷）nRadius of gyration（回转半径）n2.Thermodynamic and transport propertiesnVapor（蒸气压）Adsorptivity（吸附率）nSolubility（溶解度）Diffusivity（扩散率）10课件 概论概论:新型分离技术的类型新型分离技术的类型n对传统分离技术改进、变革对传统分离技术改进、变革 而形成的新型分离技术而形成的新型分离技术 如：如：特殊精馏；特殊精馏；特殊萃取；特殊萃取；色谱分离技术；色谱分离技术；分离过程节能技术和夹点技术分离过程节能技术和夹点技术11课件概论：新型分离技术的类型概论：新型分离技术的类型（续）（续
8、）n耦合分离技术耦合分离技术n两种或两种以上技术相结合形成的两种或两种以上技术相结合形成的 新型分离技术新型分离技术 如：反应精馏；反应萃取；膜蒸馏如：反应精馏；反应萃取；膜蒸馏;发酵精馏发酵精馏等等12课件概论：新型分离技术的类型（续）概论：新型分离技术的类型（续）n 基于材料科学发展起来的基于材料科学发展起来的 新型分离技术：新型分离技术：n如：反渗透、超滤等膜分离技如：反渗透、超滤等膜分离技13课件概论：新型分离技术的类型（续）概论：新型分离技术的类型（续）n场致分离技术场致分离技术n电渗析、高梯度磁场分离、超重力场分电渗析、高梯度磁场分离、超重力场分离离14课件概论概论:新型分离技术的
9、工业化新型分离技术的工业化n实现工业化的必备条件：实现工业化的必备条件：n建立描述过程及设备性能的数学模型建立描述过程及设备性能的数学模型 为了设计和放大为了设计和放大n开发具有适应性和经济性的设备开发具有适应性和经济性的设备 为了匹配和实用为了匹配和实用15课件概论：新型分离技术的开发概论：新型分离技术的开发n两种开发方法两种开发方法n逐级经验放大逐级经验放大n数学模型方法数学模型方法n分离过程开发分离过程开发n选择合适的分离方法选择合适的分离方法n优化工艺操作条件优化工艺操作条件n合理选用分离设备合理选用分离设备n确定分离设备主要尺寸确定分离设备主要尺寸16课件特殊精馏特殊精馏(Speci
10、alDistillation)n1 1、恒沸精馏恒沸精馏(AzeotropicDistillation)n2 2、萃取精馏萃取精馏(ExtractiveDistillation)n3 3、加盐精馏和加盐萃取精馏加盐精馏和加盐萃取精馏 (SaltedDistillationandSalt-ExtractedDistillation)n4 4、反应精馏反应精馏(Reaction Distillation)n5 5、分子蒸馏分子蒸馏(Molecular Distillation)17课件1 1、恒、恒 沸沸 精精 馏馏 (AzeotropicDistillation)n 恒沸精馏原理恒沸精馏原理n
11、典型流程和实例典型流程和实例n 对夹带剂的要求对夹带剂的要求18课件恒恒沸沸现现象象19课件恒沸现象恒沸现象n溶液在一定压力溶液在一定压力下汽化或冷凝下汽化或冷凝 平衡的汽液相组平衡的汽液相组成相等成相等 温度保持不变温度保持不变20课件恒沸精馏的原理恒沸精馏的原理n加入夹带剂或恒沸剂加入夹带剂或恒沸剂与原来一组分形成二元最低恒沸物与原来一组分形成二元最低恒沸物或与原来两组分形成三元最低恒沸物或与原来两组分形成三元最低恒沸物n形成的新恒沸物形成的新恒沸物 与另一组分间有较大的相对挥发度与另一组分间有较大的相对挥发度 很易从塔顶馏出很易从塔顶馏出n馏出物分层，再进行夹带剂的回收处理馏出物分层，再
12、进行夹带剂的回收处理21课件n恒沸精馏的基本恒沸精馏的基本流程流程乙醇与水的共沸物：乙醇与水的共沸物：乙醇乙醇0.8943,78.150.8943,78.15加入苯形成三元共沸物：加入苯形成三元共沸物：乙醇乙醇0.228,0.228,水水0.2330.23364.86 64.86 三元恒沸物冷凝分层三元恒沸物冷凝分层 上层富苯，回流入塔上层富苯，回流入塔下层富乙醇入脱苯塔下层富乙醇入脱苯塔22课件恒沸精馏的基本流程恒沸精馏的基本流程n利用不同压力分离恒沸物利用不同压力分离恒沸物n自夹带非均相恒沸流程自夹带非均相恒沸流程n塔顶产品为均相恒沸物的流程塔顶产品为均相恒沸物的流程23课件恒沸精馏的操作
13、恒沸精馏的操作夹带剂的加入位置夹带剂的加入位置n夹带剂较原组分更不易挥发夹带剂较原组分更不易挥发夹带剂从塔顶加入夹带剂从塔顶加入n夹带剂较原组分更易挥发夹带剂较原组分更易挥发夹带剂从进料板或进料板以下位置加入夹带剂从进料板或进料板以下位置加入24课件对夹带剂的要求对夹带剂的要求n形成的新恒沸物与另一组分间的相对挥发度足形成的新恒沸物与另一组分间的相对挥发度足够大，沸点差大于够大，沸点差大于1010n新恒沸物馏出后能分层，以便于夹带剂回收新恒沸物馏出后能分层，以便于夹带剂回收n工程性能好，如热稳定好、不腐蚀、无毒、无工程性能好，如热稳定好、不腐蚀、无毒、无嗅、不易爆炸、价廉易得等嗅、不易爆炸、价
14、廉易得等n附带条件：附带条件：n最好能与含量少的组分形成恒沸物最好能与含量少的组分形成恒沸物n在新恒沸物组成中，夹带剂占的比例较少在新恒沸物组成中，夹带剂占的比例较少25课件恒沸剂的用量恒沸剂的用量n恒沸剂恒沸剂S Sn恒沸剂加入量恒沸剂加入量P P S/F=PF/PS S/F=PF/PSn塔顶馏出物塔顶馏出物D D，塔釜，塔釜B Bn若加入量过少：若加入量过少：n以以Q Q表示，表示，塔釜塔釜为为QQn若加入量过多：若加入量过多：n以以R R表示，表示，塔釜为塔釜为RR26课件恒沸精馏塔的理论塔板数确定恒沸精馏塔的理论塔板数确定n严格的非理想体系逐板计算严格的非理想体系逐板计算n简捷法简捷法
15、n将新恒沸物看作一个单一组分将新恒沸物看作一个单一组分n恒沸精馏塔的计算简化为新恒沸物与另一组分间的恒沸精馏塔的计算简化为新恒沸物与另一组分间的二元精馏计算二元精馏计算n简化逐板计算法简化逐板计算法n忽略全塔的焓变化（恒摩尔流）忽略全塔的焓变化（恒摩尔流）n考虑各板上的相对挥发度变化考虑各板上的相对挥发度变化27课件2 2、萃取精馏、萃取精馏(Extractive Distillation)n 萃取精馏原理萃取精馏原理n 典型流程典型流程n 对溶剂的要求对溶剂的要求n 萃取精馏与恒沸精馏的比较萃取精馏与恒沸精馏的比较28课件萃取精馏原理萃取精馏原理(Principleof Extractive
16、 Distillation)n加入萃取剂，破坏原恒沸物加入萃取剂，破坏原恒沸物 或增大原组分间的相对挥发度或增大原组分间的相对挥发度n萃取剂比原各组分的挥发度低萃取剂比原各组分的挥发度低 与难挥发组分一起从塔底排出与难挥发组分一起从塔底排出 再进入第二个塔进行分离回收再进入第二个塔进行分离回收29课件萃取剂作用的机理萃取剂作用的机理n萃取剂加入改变原组分分子间的作用力萃取剂加入改变原组分分子间的作用力n分子间作用力的分类分子间作用力的分类n物理作用力范德华力（取向力、诱导力、色散力）物理作用力范德华力（取向力、诱导力、色散力）n体现分子极化程度和分子体积的影响体现分子极化程度和分子体积的影响n
17、组分受极性萃取剂分子作用产生的极化程度不同，如烯烃产生的组分受极性萃取剂分子作用产生的极化程度不同，如烯烃产生的诱导偶极矩大于烷烃诱导偶极矩大于烷烃n分子间的物理作用力与分子体积有关，体积越小分子间的物理作用力与分子体积有关，体积越小 ，作用力越大，作用力越大n化学作用力氢键和络合作用力化学作用力氢键和络合作用力n萃取剂选择性地与某些组分形成氢键，或破坏原有氢键萃取剂选择性地与某些组分形成氢键，或破坏原有氢键n由于路易斯酸与路易斯碱形成络合物，引起活度系数变化由于路易斯酸与路易斯碱形成络合物，引起活度系数变化30课件溶剂作用的机理（续）溶剂作用的机理（续）n各种作用力是彼此结合、共同作用的各种
18、作用力是彼此结合、共同作用的n由于分子间作用力的复杂性和溶液理论的不够由于分子间作用力的复杂性和溶液理论的不够 完善，还只能依赖实验和经验分析和判断完善，还只能依赖实验和经验分析和判断n不同体系，各种作用力所起的作用大小不同不同体系，各种作用力所起的作用大小不同n乙二醇加入到乙醇水体系中，氢键作用是主要的乙二醇加入到乙醇水体系中，氢键作用是主要的n苯酚加入到甲基环己烷甲苯体系中，物理作用的苯酚加入到甲基环己烷甲苯体系中，物理作用的 色散力（偶极矩变化）是主要的色散力（偶极矩变化）是主要的31课件溶剂选择度的估算方法溶剂选择度的估算方法n选择度选择度 nSij=ij有溶剂有溶剂/ij无溶剂无溶剂
19、 =(iPio/jPjo)有溶剂有溶剂/(iPio/jPjo)无溶剂无溶剂n由于无溶剂时，由于无溶剂时，i j1 则则 Sij=(i/j)有溶剂有溶剂n选择度的估算方法选择度的估算方法n定性判断定性判断n定量估算定量估算n实验测定实验测定32课件溶剂选择度的定性判断溶剂选择度的定性判断n非烃类混合物非烃类混合物n由两组分的同系物中选择由两组分的同系物中选择分离组分分离组分丙酮丙酮溶剂溶剂甲基乙基酮甲基乙基酮甲基丙基酮甲基丙基酮甲基异丁基酮甲基异丁基酮甲基戊基酮甲基戊基酮分离组分分离组分甲醇甲醇溶剂溶剂乙醇乙醇丙醇丙醇水水丁醇丁醇33课件溶剂选择度的定性判断溶剂选择度的定性判断非烃类混合物非烃类
20、混合物n根据组分的极性不同来选择根据组分的极性不同来选择n按极性大小排列（由弱到强）：按极性大小排列（由弱到强）：碳氢化合物醚醛酮酯醇乙二醇水碳氢化合物醚醛酮酯醇乙二醇水n根据相似物质溶于相似物质的规律选择根据相似物质溶于相似物质的规律选择n实例之一：对丙酮甲醇体系，若要提高极性较低的丙酮的挥发实例之一：对丙酮甲醇体系，若要提高极性较低的丙酮的挥发度，应加入极性强的水，若要提高极性较高的甲醇挥发度，应加度，应加入极性强的水，若要提高极性较高的甲醇挥发度，应加入极性小的碳氢化合物入极性小的碳氢化合物n实例之二：要除去有机溶液中微量的水，可加入碳氢化合物，提实例之二：要除去有机溶液中微量的水，可加
21、入碳氢化合物，提高水的挥发度高水的挥发度n实例之三：要分离有机溶液中的少量碳氢化合物，可加入水，提实例之三：要分离有机溶液中的少量碳氢化合物，可加入水，提高碳氢化合物的挥发度高碳氢化合物的挥发度34课件溶剂选择度的定性判断溶剂选择度的定性判断 烃类混合物烃类混合物n按溶剂极性和被分离组分的分子体积差判别按溶剂极性和被分离组分的分子体积差判别n分子体积差分子体积差55 优先考虑物理作用力，选极性大的溶剂优先考虑物理作用力，选极性大的溶剂n分子体积差分子体积差55 应考虑溶剂的络合作用，考虑络合物的稳应考虑溶剂的络合作用，考虑络合物的稳定性，选择电子亲和能大的溶剂定性，选择电子亲和能大的溶剂35课
22、件对溶剂的总要求对溶剂的总要求n选择性好拉开相对挥发度的能力大选择性好拉开相对挥发度的能力大n能与被分离物系互溶不分层能与被分离物系互溶不分层n沸点高易于与原难挥发组分分离沸点高易于与原难挥发组分分离n工程性能好工程性能好热稳定好、不腐蚀、无毒、无嗅、不易爆热稳定好、不腐蚀、无毒、无嗅、不易爆炸、价廉易得等炸、价廉易得等36课件n萃取精馏的萃取精馏的典型流程典型流程（制取无水酒精）（制取无水酒精）（乙二醇为溶剂）（乙二醇为溶剂）37课件萃取精馏与恒沸精馏的比较萃取精馏与恒沸精馏的比较n能量消耗能量消耗 萃取精馏萃取精馏 恒沸精馏恒沸精馏 n溶剂选择难易溶剂选择难易 萃取精馏萃取精馏 易于易于
23、恒沸精馏恒沸精馏n操作条件范围操作条件范围 萃取精馏萃取精馏 宽于宽于 恒沸精馏恒沸精馏n操作温度操作温度 萃取精馏萃取精馏 高于高于 恒沸精馏恒沸精馏38课件3 3、加盐精馏加盐精馏(SaltedDistillation)n 盐对汽液平衡的影响盐对汽液平衡的影响n 溶盐精馏溶盐精馏n 加盐萃取精馏加盐萃取精馏39课件盐对汽液平衡的影响盐对汽液平衡的影响40课件溶盐精馏溶盐精馏n采用溶盐为萃取剂采用溶盐为萃取剂n溶盐无挥发性溶盐无挥发性 从塔顶加入从塔顶加入 从塔底排出从塔底排出n应用实例：图应用实例：图1 12727 加入加入C Ca aClCl2 2 制取无水酒精制取无水酒精41课件溶盐精
24、馏的优缺点溶盐精馏的优缺点n溶盐不挥发，不消耗热能溶盐不挥发，不消耗热能n溶盐能大幅度提高相对挥发度，降低塔高溶盐能大幅度提高相对挥发度，降低塔高n溶盐加入量少，可减小塔径，节约回收能耗溶盐加入量少，可减小塔径，节约回收能耗n盐的回收困难，一般采用蒸发和结晶的方法盐的回收困难，一般采用蒸发和结晶的方法n盐的输送困难，管道易堵盐的输送困难，管道易堵42课件加盐萃取精馏加盐萃取精馏n针对溶盐精馏的缺点提出针对溶盐精馏的缺点提出n盐和萃取剂同时加入盐和萃取剂同时加入n优缺点：优缺点：n盐提高了萃取剂的效能，减少了萃取剂用量盐提高了萃取剂的效能，减少了萃取剂用量n萃取剂改善了液态盐的回收和输送，减轻了
25、腐蚀萃取剂改善了液态盐的回收和输送，减轻了腐蚀n体系复杂，最少也是四元体系，对实验依赖性大体系复杂，最少也是四元体系，对实验依赖性大43课件叔丁醇水乙二醇醋酸钾体系叔丁醇水乙二醇醋酸钾体系44课件流程图流程图n流程与萃流程与萃取精馏完取精馏完全相同全相同n含盐萃取含盐萃取剂在进入剂在进入系统前预系统前预先制备好先制备好45课件4 4、耦、耦 合合 精精 馏馏n 耦合精馏技术耦合精馏技术n 反应精馏反应精馏n 催化精馏催化精馏46课件耦合精馏技术耦合精馏技术(CouplingDistillation)n耦合精馏：耦合精馏：n以精馏为主体，结合其它过程同时进行以精馏为主体，结合其它过程同时进行n耦
26、合精馏可以实现过程强化和节能耦合精馏可以实现过程强化和节能n已开发的耦合精馏已开发的耦合精馏n反应精馏和催化精馏反应精馏和催化精馏n吸附精馏吸附精馏n膜蒸馏膜蒸馏47课件反应精馏反应精馏(Reaction Distillation)n原理原理n将化学反应过程与精馏分离过程放在同一设备中进行将化学反应过程与精馏分离过程放在同一设备中进行n通过精馏，不断移走反应产物，改善反应收率和产率通过精馏，不断移走反应产物，改善反应收率和产率n通过反应，改善难分离物系的分离操作通过反应，改善难分离物系的分离操作n装置装置n反应精馏塔分为三段：精馏段、反应段、提馏段反应精馏塔分为三段：精馏段、反应段、提馏段n反
27、应段可为催化剂构成的填充床反应段可为催化剂构成的填充床 也可为塔板或流化床也可为塔板或流化床48课件反应精馏反应精馏装置示意图装置示意图49课件 催化精馏流程催化精馏流程(a)(a)异戊烯醚脱醚异戊烯难分离，醇易分离异戊烯醚脱醚异戊烯难分离，醇易分离(b)(b)苯烷基化制异丙苯与苯烷基化制异丙苯与(a)(a)正好相反正好相反(c)(c)甲基叔丁基醚（甲基叔丁基醚（MTBE)MTBE)的合成防止副反应生成二甲的合成防止副反应生成二甲醚醚50课件最早工业化的催化精馏工艺流程最早工业化的催化精馏工艺流程（甲基叔丁基醚）（甲基叔丁基醚）51课件两类反应精馏两类反应精馏n利用精馏促进反应利用精馏促进反应
28、例：酯化反应中利用精馏不断移走产物提高收率例：酯化反应中利用精馏不断移走产物提高收率n通过化学反应促进精馏分离通过化学反应促进精馏分离例：利用活性金属与芳香烃异构体的选择性反应例：利用活性金属与芳香烃异构体的选择性反应来分离间、对位二甲苯来分离间、对位二甲苯52课件反应精馏的应用反应精馏的应用n反应精馏适用的反应类型反应精馏适用的反应类型n酯化、胺化、酯交换皂化、水解、异构化、酯化、胺化、酯交换皂化、水解、异构化、卤化、脱水、硝化等卤化、脱水、硝化等n应用实例之一应用实例之一n酯化反应与精馏的耦合：乙酸与乙醇在浓硫酯化反应与精馏的耦合：乙酸与乙醇在浓硫酸催化下生成乙酸乙酯和水酸催化下生成乙酸乙
29、酯和水n应用实例之二应用实例之二n利用异丙苯钠，从间二甲苯中分离对二甲苯利用异丙苯钠，从间二甲苯中分离对二甲苯53课件应用实例一应用实例一 :酯化与精馏的耦合酯化与精馏的耦合n全塔全塔2020层理论板层理论板n加料位置：加料位置：n醋酸和硫酸加在第醋酸和硫酸加在第5 5层层n乙醇加在第乙醇加在第1313层层n加料浓度：加料浓度：n醋酸醋酸23.59%23.59%（摩尔）（摩尔）n乙醇乙醇88.19%88.19%（摩尔）（摩尔）n回流比为回流比为3 3n出料：出料：n塔顶为酯、醇、水塔顶为酯、醇、水n塔底为塔底为水水54课件反应精馏塔内的浓度和温度分布反应精馏塔内的浓度和温度分布55课件应用实例
30、二应用实例二金属反应精馏金属反应精馏n异丙苯钠的加入，异丙苯钠的加入，发生选择性金属化作用发生选择性金属化作用 加大加大C C8 8芳烃异构物的相对挥发度芳烃异构物的相对挥发度 以促进以促进C C8 8芳烃异构物的分离芳烃异构物的分离n正常沸点：正常沸点：n对二甲苯对二甲苯138.35138.35n间二甲苯间二甲苯139.10139.10n邻二甲苯邻二甲苯144.42144.42n传统分离方法：传统分离方法：n深冷结晶分离深冷结晶分离n模拟移动床吸附分离模拟移动床吸附分离56课件反应精馏的特点反应精馏的特点n反应生成物不断蒸出反应生成物不断蒸出n对于可逆反应，加快了正向反应速率，提高了转化率，
31、减少了过对于可逆反应，加快了正向反应速率，提高了转化率，减少了过剩的反应物剩的反应物n对于串联反应，抑制了副反应，提高了收率对于串联反应，抑制了副反应，提高了收率n反应热直接用于精馏过程的液相汽化，减少了供热量反应热直接用于精馏过程的液相汽化，减少了供热量n反应在物系的泡点和露点下进行，温度易于控制反应在物系的泡点和露点下进行，温度易于控制n反应器与精馏塔合一反应器与精馏塔合一n简化了流程简化了流程n节省了投资节省了投资57课件反应精馏的优缺点反应精馏的优缺点n优点：优点：n选择性高选择性高n收率高收率高n能耗低能耗低n投资省投资省n缺点：缺点：n系统复杂，相互影响因素多，不易稳定系统复杂，相
32、互影响因素多，不易稳定n对进料位置、物流比、停留时间等工艺因素很敏感对进料位置、物流比、停留时间等工艺因素很敏感58课件反应精馏的发展方向反应精馏的发展方向n反应精馏有广阔的前景反应精馏有广阔的前景n反应精馏主要研究方向反应精馏主要研究方向n反应种类和反应物、产物性质对反应精馏过程的影响反应种类和反应物、产物性质对反应精馏过程的影响n反应热效应对精馏的影响反应热效应对精馏的影响n非均相催化反应精馏过程的传热、传质规律及其设计方法非均相催化反应精馏过程的传热、传质规律及其设计方法n用于精细化工的间歇式反应精馏的非稳态特性用于精细化工的间歇式反应精馏的非稳态特性59课件5 5、分子蒸馏、分子蒸馏
33、(Molecular Distillation)n 分子蒸馏原理分子蒸馏原理n 分子蒸馏特点分子蒸馏特点n 分子蒸馏装置分子蒸馏装置n 分子蒸馏装置的设计原则分子蒸馏装置的设计原则60课件分子蒸馏原理分子蒸馏原理n在高真空条件下在高真空条件下(P 0.1(P 0.10.01Pa0.01Pa）进行蒸馏操作进行蒸馏操作n蒸发面与冷凝面的间距蒸发面与冷凝面的间距 大于蒸发分子的平均自由程（如大于蒸发分子的平均自由程（如1 12cm)2cm)n由蒸发面逸出的分子由蒸发面逸出的分子 毫无阻拦地到达冷凝面，毫无阻拦地到达冷凝面，并凝集在冷凝面上，得以分离并凝集在冷凝面上，得以分离61课件分子蒸馏过程分子蒸
34、馏过程n分子从液相主体向蒸发面扩散分子从液相主体向蒸发面扩散n降低扩散阻力是关键，应减薄液层，加快液层流动降低扩散阻力是关键，应减薄液层，加快液层流动n分子在液相表面自由蒸发分子在液相表面自由蒸发n选择合适的蒸发温度是关键，应在保证物料热稳定下，适当提高选择合适的蒸发温度是关键，应在保证物料热稳定下，适当提高蒸发温度，以提高蒸发速率蒸发温度，以提高蒸发速率n分子从蒸发面向冷凝面飞射分子从蒸发面向冷凝面飞射n保持足够高的真空度是关键，应使分子平均自由程大于或等于蒸保持足够高的真空度是关键，应使分子平均自由程大于或等于蒸发面和冷凝面的距离发面和冷凝面的距离n分子在冷凝面上冷凝分子在冷凝面上冷凝n保
35、证冷凝在瞬时完成是关键，需保证冷热面温差保证冷凝在瞬时完成是关键，需保证冷热面温差707010010062课件分子蒸馏的特点分子蒸馏的特点n不必在沸点下，可在任何温度下进行不必在沸点下，可在任何温度下进行 只要冷热面之间有足够的温差只要冷热面之间有足够的温差n是一不可逆过程，不形成相平衡是一不可逆过程，不形成相平衡 分子没有返回蒸发面的可能分子没有返回蒸发面的可能n是在液层表面的自由蒸发过程，没有鼓泡、沸腾现象是在液层表面的自由蒸发过程，没有鼓泡、沸腾现象n表示分离能力的分离因素表示分离能力的分离因素n与组分的蒸汽压和分子量有关与组分的蒸汽压和分子量有关n普通蒸馏与分子量无关普通蒸馏与分子量无
36、关63课件分子蒸馏装置分子蒸馏装置n抽真空装置抽真空装置n保证高真空度和系统的气密性保证高真空度和系统的气密性n脱气装置脱气装置n脱除溶液中溶解的气体，以防爆沸脱除溶液中溶解的气体，以防爆沸n分子蒸馏器主体设备分子蒸馏器主体设备n测试控制系统测试控制系统64课件降膜式降膜式分子蒸分子蒸馏装置馏装置65课件刷膜式分子刷膜式分子蒸馏装置蒸馏装置66课件静止式分子蒸馏装置静止式分子蒸馏装置67课件分子蒸馏装置的设计准则分子蒸馏装置的设计准则n合理选择真空泵、管路和密封结构合理选择真空泵、管路和密封结构n抽真空系统可由多级组成前级泵、维持泵、主真空泵等抽真空系统可由多级组成前级泵、维持泵、主真空泵等n合理选择蒸发面和冷凝面结构合理选择蒸发面和冷凝面结构n包括形状、距离、排气要求等包括形状、距离、排气要求等n合理选择物料停留时间，以保证热稳定要求合理选择物料停留时间，以保证热稳定要求n尽量减小液层中的扩散阻力，如刷膜结构的选择尽量减小液层中的扩散阻力，如刷膜结构的选择n合理设计进入设备前的脱气装置合理设计进入设备前的脱气装置68课件endthanks！69课件
