分離過程的強化和集成課件

分離過程的集成與強化分離過程普遍存在于工業(yè)生產(chǎn)、三廢處理及人們的日常生活中。分離過程的好壞決定了產(chǎn)品或處理過程的質(zhì)量及成本。有效地應用分離過程的組合，既能提高分離效率，又能降低分離成本；本文根據(jù)分離過程的特性，介紹了分離過程的集成與強化，可以讓大家了解更多關(guān)于分離過程的知識。分離過程的集成與強化分離過程普遍存在于工業(yè)生產(chǎn)、三廢處理及人11.反應過程與分離過程的耦合2.分離過程與分離過程的耦合3.反應過程與反應過程的耦合4.

分離過程的集成分離過程的強化1.反應過程與分離過程的耦合分離過程的強化2分離技術(shù)過程強化技術(shù)工具分離技術(shù)過程強化技術(shù)工具31.反應過程與分離過程的耦合目的：改善不利的熱力學和動力學因數(shù)，減少設(shè)備、操作費用、節(jié)約資源和能源。1.反應過程與分離過程的耦合目的：例如：反應精餾反應精餾是在進行反應的同時，用精餾方法分離產(chǎn)物的過程。目的：

提高分離效率

提高反應收率例如：反應精餾反應精餾的應用：反應精餾的應用：6反應精餾的特點：反應精餾的主要優(yōu)點：（1）選擇性高（2）轉(zhuǎn)化率高（3）生產(chǎn)能力高（4）產(chǎn)品純度高（5）能耗低（6）投資省（7）系統(tǒng)容易控制反應精餾的特點：7反應精餾的應用也有其局限性：（1）僅適用于那些反應和精餾分離可以在同一溫度條件下進行的工藝過程。（2）對于所有產(chǎn)物的相對揮發(fā)度介于反應物的相對揮發(fā)度之間和反應物和產(chǎn)物的相對揮發(fā)度基本相同的兩類情況不適用。反應精餾的應用也有其局限性：8利用精餾促進反應的反應精餾可逆反應如：醇與酸進行酯化反應連串反應

A→R→S

利用精餾促進反應的反應精餾可逆反應如：醇與酸進行酯化反應92.分離過程與分離過程的耦合復合分離過程（即多個分離的組合）

優(yōu)點：集原分離過程之所長，避其所短。

適用于:

特殊物系的分離。2.分離過程與分離過程的耦合10利用反應促進精餾的反應精餾

利用異構(gòu)體與反應添加劑之間反應能力的差

異，通過反應精餾而實現(xiàn)分離是異構(gòu)體分離

技術(shù)之一。例如C8芳烴異構(gòu)體。通常是在雙塔中完成的。利用反應促進精餾的反應精餾利用異構(gòu)體與反應添加劑之間反應能112.1萃取結(jié)晶（加和結(jié)晶）

分離：①揮發(fā)度相近的組分。②無機鹽生產(chǎn)（優(yōu)點：節(jié)能）溶劑可萃取出部分水。

2.2吸附蒸餾

氣一液一固三相分離過程吸附分離優(yōu)點：分離因子高，產(chǎn)品濃度高，能耗低。缺點：吸附劑用量大，收率低。

——形成互補2.1萃取結(jié)晶（加和結(jié)晶）122.3電泳分離

不同蛋白質(zhì)在一定pH值的緩沖溶液中，其溶解度不同，在電場作用下，這些帶電的溶膠離子在介質(zhì)中的泳動速度不同，實現(xiàn)不同蛋白質(zhì)的分離。酰胺凝膠垂直板電泳分離蛋白質(zhì)

2.3電泳分離酰胺凝膠垂直板電泳分離蛋白質(zhì)132.4結(jié)晶與精餾的組合把結(jié)晶和精餾結(jié)合起來分離易結(jié)晶，沸點相近，熔點差較大的混合物是最近提出的一種新型的分離工藝。對這類物質(zhì)僅利用精餾過程進行分離，沸點接近使分離的難度增大，熔點高造成的易結(jié)晶現(xiàn)象使操作控制比較困難，利用它們?nèi)埸c差較大的特性將精餾與熔融結(jié)晶耦合在一起；這樣既可以解決操作過程的困難，也可以利用熔點差大的特點增強分離效果。2.4結(jié)晶與精餾的組合把結(jié)晶和精餾結(jié)合起來分離易結(jié)晶，沸點相14精餾塔在惰性氣氛中結(jié)晶出產(chǎn)品流程精餾塔在惰性氣氛中結(jié)晶出產(chǎn)品流程15中國海洋大學

對于用結(jié)晶-精餾耦合分離MDI同分異構(gòu)體的研究

二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)是一種重要的異氰酸酯，是生產(chǎn)聚氨酯的重要原料之一；二苯甲烷二異氰酸酯主要有三種同分異構(gòu)體4，4‘-MDI，2，4’．MDI和2．2‘-MDI。這三種異構(gòu)體的沸點和凝固點都比較相近，工業(yè)粗產(chǎn)品中2，2’-MDI含量很少；工業(yè)生產(chǎn)上普遍采用精餾的方法分離提純MDI產(chǎn)品，也有專利中采用熔融結(jié)晶的方法分離提純MDI．100，而將精餾和結(jié)晶結(jié)合起來分離二苯甲基二異氰酸酯同分異構(gòu)體，相比單純的精餾或者結(jié)晶法，具有更大的優(yōu)越性，和經(jīng)濟可行性。中國海洋大學對于用結(jié)晶-精餾耦合分離MDI同分異構(gòu)體的研究16結(jié)晶精餾耦合過程流程圖結(jié)晶精餾耦合過程流程圖173.反應過程與反應過程耦合反應與反應耦合：1.兩個反應相互耦合聯(lián)合一體，強化反應過程，比如一個吸熱反應和放熱反應耦合，實現(xiàn)整個反應熱的自供，把一個不能自發(fā)進行的反應和另一個比較容易自發(fā)進行的反應耦合，從而構(gòu)成一個可以自發(fā)進行的反應，從而提高效率和選擇性；2.反應與反應之間耦合要求比較高，技術(shù)上的限制也是比較多的；3.在2011年11月在中國化工學報有一篇說《甲烷催化燃燒與十二烷脫氫反應的間接熱耦合》說到是甲烷催化燃燒放出來熱量來給十二烷脫氫反應。3.反應過程與反應過程耦合反應與反應耦合：18甲烷催化燃燒與十二烷脫氫反應的間接熱耦合甲烷催化燃燒和十二烷脫氫反應分別裝入套管式反應器中的內(nèi)側(cè)和環(huán)隙中，組裝成吸熱反應間接熱耦合套管式反應器，通過內(nèi)側(cè)和環(huán)隙的單側(cè)反應熱傳遞，溫度分布均勻，從而到達熱量的動態(tài)平衡；

影響耦合反應因素：反應條件：十二烷液時空速，內(nèi)側(cè)反應混合空速和電爐的溫度。（空速是根據(jù)催化劑性能、原料性質(zhì)及要求的反應深度而變化的。）

甲烷催化燃燒與十二烷脫氫反應的間接熱耦合甲烷催化燃燒和十二烷19套管式反應器套管式反應器是根據(jù)熱傳遞；內(nèi)側(cè)通入甲烷和空氣催化燃燒，環(huán)隙加入的十二烷和氫氣進行脫氫反應，內(nèi)側(cè)燃燒放出來的熱量給十二烷脫氫反應提供反應熱。T1,T2和T3溫度計；通過氣相色譜法進行分析原材料和尾氣溫度。

套管式反應器套管式反應器是根據(jù)熱傳遞；20效率高通過上圖可以得出看出甲烷的利用率100%T1表示同一水平位置上內(nèi)側(cè)催化劑床層中間T2表示同一水平位置上環(huán)隙催化劑床層中間T3電爐溫度的熱電偶T1、T2和T3溫度效率高通過上圖可以得出看出甲烷的利用率100%T1、T2和21反應與反應的耦合優(yōu)點：反應與反應耦合充分利用能源和原材料。主要可以簡化很多工藝流程，強化了反應過程。提高了反應的利用率，選擇性和效率。反應與反應的耦合優(yōu)點：反應與反應耦合充分利用能源和原材料。主22過程的集成1.傳統(tǒng)分離過程的集成合理組合傳統(tǒng)分離過程，揚長避短，達到高效、低耗和減少污染的目的。共沸精餾與萃取集成環(huán)己烷+苯丙酮環(huán)己烷+丙酮共沸物純苯環(huán)己烷丙酮+水丙酮水水過程的集成環(huán)己烷+苯丙酮環(huán)己烷+丙酮共沸物純苯環(huán)己烷丙酮+232.傳統(tǒng)分離過程與膜分離的集成

將膜技術(shù)應用到傳統(tǒng)分離過程中◆滲透蒸發(fā)

用來分離揮發(fā)性液體混合物，恒沸、近沸點物系?！粽羝麧B透發(fā)酵液脫水制無水乙醇

3.膜過程的集成優(yōu)點：取長補短例：分離懸浮液為高固體含量物料將超濾、反滲透、滲透蒸餾組合在一起。2.傳統(tǒng)分離過程與膜分離的集成24