《化工工藝學(xué)》教案第四章 產(chǎn)物的分離和提純

第四章產(chǎn)物的分離和提純產(chǎn)物是指從反應(yīng)器中出來的物料。大多數(shù)反應(yīng)產(chǎn)物都是混合物，它包括未反應(yīng)掉的原料和反應(yīng)生成物。氣相反應(yīng)器和氣固相反應(yīng)器的產(chǎn)物主要是氣體產(chǎn)物和夾帶的催化劑粉塵；液相反應(yīng)器的產(chǎn)物主要是液體產(chǎn)物與液固混合物；氣液相和氣液固三相反應(yīng)器的產(chǎn)物則有氣體產(chǎn)物、液體產(chǎn)物和液固混合物。產(chǎn)物的分離和提純是化工生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，它不僅可以由產(chǎn)物中分離出所需要的產(chǎn)品，并進(jìn)一步提純至一定產(chǎn)品的規(guī)格，還可以使未反應(yīng)的物料得以循環(huán)利用。因此，產(chǎn)物的分離和提純操作對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)效益起著重要作用。一、分離方法概述第一節(jié)產(chǎn)物分離的原則在化工生產(chǎn)中，產(chǎn)物的分離方法可分成機(jī)械分離和傳質(zhì)分離兩大類。一般來講，非均相混合物的分離主要采用機(jī)械分離法；均相混合物的分離采用傳質(zhì)分離法。1．機(jī)械分離機(jī)械分離法用于分離非均相混合物。非均相混合物分為氣態(tài)非均一系和液相非均一系兩大類。在工業(yè)生產(chǎn)中，用于分離氣態(tài)非均一系混合物的分離方法有重力沉降、慣性除塵、旋風(fēng)分離、靜電分離、濕法洗滌和纖維過濾等。用于液相非均一系的分離方法，按照其原理，大致可分為兩類。第一類方法取決于分散相和連續(xù)相之間的密度差，屬于這一類的有浮選法、重力沉降法和離心沉降法。第二類分離方法對(duì)兩相密度差沒有要求，而以具有過濾介質(zhì)為前提，利用過濾介質(zhì)對(duì)分散相物制裁的截留作用而實(shí)現(xiàn)分離操作。屬于這類的方法有濾餅過濾、深層過濾、篩濾、濾芯式過濾等。2．傳質(zhì)分離傳質(zhì)分離方法主要用于各種均相混合物的分離，其特點(diǎn)是在分離過程中有質(zhì)量傳遞現(xiàn)象。工業(yè)上常用的傳質(zhì)分離過程又分為兩大類，即在相間進(jìn)行質(zhì)量傳遞的平衡分離過程和在相內(nèi)進(jìn)行質(zhì)量傳遞的分離過程。(1)平衡分離過程。多數(shù)傳質(zhì)分離操作是通過相平衡時(shí)原料中各組分在兩相中的不同分配來實(shí)現(xiàn)的，這類分離操作通稱為平衡分離過程，例如蒸餾、吸收和萃取操作。為了實(shí)現(xiàn)平衡分離過程，將混合物分離成均勻的單一相溶液(氣體、液體或固體)，需要在混合物中添加分離劑來產(chǎn)生或移出一相。分離劑有能量分離劑(EsA)和質(zhì)量分離劑(MsA)兩類。精餾等操作應(yīng)用EsA，吸收和萃取操作采用MSA；而在萃取精餾和恒沸精餾操作中兩種分離劑都要應(yīng)用。由下述表4—1列出了屬于平衡分離過程的連續(xù)分離單元操作。表4—1平衡分離過程名稱

原料相態(tài)

分離媒介

分離劑產(chǎn)生產(chǎn)

物相態(tài)分離原理

工業(yè)應(yīng)用實(shí)例

閃蒸

液體

減壓

氣體

揮發(fā)度(蒸汽壓)有

較大差別由海水淡化生產(chǎn)純

水部分冷凝

氣體

熱量

液體和氣體

揮發(fā)度(蒸汽壓)有

較大差別由氨中回收氫氣和

氮?dú)饩s

氣、液或氣液

混合物熱量、有時(shí)用

機(jī)械功氣體和液體

揮發(fā)度(蒸汽壓)有

差別石油裂解氣的深冷

分離

萃取精餾

氣、液或氣液

混合物

液體溶劑和

塔釜加熱

氣體和液體

溶劑改變?cè)芤航M

分的相對(duì)揮發(fā)度

以苯酚作溶劑，由

沸點(diǎn)相近的非芳烴中

分離甲苯吸收蒸出

氣體或液體

液體吸收劑

加入熱量

氣體和液體

溶解度不同由催化裂化裝囂主

蒸餾塔頂產(chǎn)物中回收

乙烷及較輕的烴

吸收

氣體

液體吸收劑

液體和氣體

溶解度不同

用乙醇胺類吸收以

除去天然氣中的c02

和H2S

蒸出

液體

氣提氣

氣體

溶解度不同

原油蒸餾塔側(cè)線抽

出的石腦油、煤油和

柴油餾分的氣提帶有回流

的蒸出(水蒸

氣蒸餾)氣液或氣液

混合物氣提蒸汽和

熱量氣體和液體

溶解度不同

原油的減壓蒸餾

(水蒸氣為氣提劑)再沸蒸出

液體

熱量

氣體

溶解度不同

從石腦油餾分中脫

除輕組分

共沸精餾

氣、液或氣液

混合物

液體共沸劑

和熱量

氣體和液體

共沸劑改變?cè)芤?/p>

組分的相對(duì)揮發(fā)度

以乙酸丁酯作共沸

劑從稀溶液中分離乙

酸液一液萃

取液體

液體萃取劑

兩種液體

不同組分在兩液相

中的溶解度不同以丙烷作萃取劑從

重渣油中脫除瀝青液一液萃

取(雙溶劑)

液體

兩個(gè)萃取劑

兩種液體

不同組分在不同萃

取劑中的溶解度不同

以丙烷、甲酚為雙

溶劑，從芳烴和環(huán)烷

烴原料中分離鏈烷烴干燥

液體，更常見

是固體氣體、熱量

氣體、干燥的

固體水分蒸發(fā)

用熱空氣脫除聚氯

乙烯中的水分蒸發(fā)

液體

熱量

氣體和液體

蒸汽壓不同

由氫氧化鈉的水溶

液中蒸出水分結(jié)晶

液體

冷量或熱量

固體和母液

利用過飽和度

由二甲苯混合物中

結(jié)晶分離對(duì)二甲苯續(xù)表名稱原料相態(tài)分離媒介分離劑產(chǎn)生產(chǎn)

物相態(tài)分離原理工業(yè)應(yīng)用實(shí)例

凝聚蒸汽冷量固體和氣體選擇性地凝聚鄰苯二甲酸酐的精

制浸取固體液體溶劑

液體和固體

渣固體的溶解度

用水浸取礦渣中的

硫酸銅吸附

氣體或液體

固體吸附劑

氣體或液體

吸附作用的差別

通過分子篩吸附空

氣中的水分

離子交換

液體

固體樹脂

固體樹脂

和液體

質(zhì)量作用定律

水的軟化

(2)在相內(nèi)進(jìn)行質(zhì)量傳遞的分離過程。這類傳質(zhì)分離操作的共同特點(diǎn)是依靠原料中不同組分在某種推動(dòng)力(如壓差、濃度差、電位差)作用下經(jīng)過某種介質(zhì)(如半透膜)時(shí)的傳質(zhì)速度差異而實(shí)現(xiàn)分離。如膜分離、熱擴(kuò)散和氣體擴(kuò)散。表4—2匯總?cè)舾煞N在相內(nèi)進(jìn)行質(zhì)量傳遞的分離過程。單元過程相態(tài)分離方法分離工具工業(yè)舉例加壓擴(kuò)散氣態(tài)通過離心力建立壓力梯度離心力同位素混合物的分離氣體擴(kuò)散氣態(tài)壓力下流經(jīng)多孔隔板多孔隔板鈾同位素分離反滲透液態(tài)壓力梯度克服滲透壓膜水脫鹽滲透氣態(tài)或液態(tài)壓力下流體流經(jīng)半透膜膜異丙醇脫水滲析液態(tài)穿過膜的擴(kuò)散速度差膜由人造絲液體中回收提純苛

性鈉泡沫分餾液態(tài)選取的界面濃度泡沫界面酶和染料分離色譜分離氣態(tài)或液態(tài)在固體表面及內(nèi)部選取的濃度固體混合溶劑蒸汽的回收區(qū)域熔融固態(tài)液體穿過金屬塊移動(dòng)溫度梯度鍺的提純熱擴(kuò)散氣態(tài)和液態(tài)產(chǎn)生濃度梯度的溫度溫度梯度氣態(tài)同位素混合物分離電解液態(tài)電場(chǎng)電場(chǎng)和膜氫和氚的分離電滲析液態(tài)電場(chǎng)加充電膜膜和電場(chǎng)水脫鹽二、基本原理1．氣體產(chǎn)物的分離(1)氣體的凈制．．即除去氣體產(chǎn)物中的固體顆粒和霧滴。按照凈制原理不同，將氣體凈制方法分成以下四類：①氣體的機(jī)械凈制利用重力、慣性力和離心力等機(jī)械力的作用使微粒從氣體中分離出來；典型設(shè)備為重力沉降室、慣性除塵器和旋風(fēng)分離器。②氣體的濕法凈制使氣體與液體接觸，用液體洗去氣體中的微粒，從而使氣體凈化所用設(shè)備是各種濕式洗滌器。③氣體過濾凈制氣體通過過濾介質(zhì)時(shí)微粒被截留而使氣體凈化。典型設(shè)備為袋式過濾器。④氣體的電凈制使氣體通過高壓電場(chǎng)，其中的微粒在電場(chǎng)的作用下沉降，從而使氣體凈化，所用設(shè)備為電除塵器。(2)從氣體產(chǎn)物中分離出要用的物質(zhì)。當(dāng)氣體產(chǎn)物僅含有兩種或兩種以上氣體組分時(shí)，稱為氣相均一體系。氣相均一系的分離方法為冷凝、吸收和吸附。冷凝是將壓縮氣體或飽和蒸汽冷卻降溫，使氣體或蒸汽轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的過程。掌握一定的溫度和壓力，可將氣體中的某些組分冷凝成液體而另一些組分仍為氣體，可使氣體產(chǎn)物分為不同的部分。吸收是用適當(dāng)?shù)囊后w與氣體產(chǎn)物相接觸，使氣體進(jìn)入液體變?yōu)槿芤旱倪^程。選擇不同的吸收劑和不同的操作條件，可使氣體產(chǎn)物中某組分被吸收而進(jìn)入溶液，從而使氣體產(chǎn)物中不同組分分離。吸附是某些分子在多孔性固體吸附劑表面上濃集的過程。選擇適當(dāng)?shù)奈絼┚涂梢晕綒怏w或液體產(chǎn)物中的某些組分而不吸附其余的組分，從而使氣體產(chǎn)物得以分離。2．液體產(chǎn)物的分離液體產(chǎn)物通常含有兩種以上的液體組分，往往也會(huì)帶有少量固體雜質(zhì)或結(jié)晶。液體本身既有完全互溶的溶液，又有互不溶解的液體混合物，還有溶質(zhì)分散在液相主體中的乳液。(1)從液體產(chǎn)物中除去固體顆粒。當(dāng)液體產(chǎn)物中含有的固體顆粒很少時(shí)，這些固體顆粒如果是雜質(zhì)，則必須予以除去。如果這些固體顆粒是有用的結(jié)晶，而這些結(jié)晶又不妨礙液體在管道中的流動(dòng)和液體的其它加工．則不必對(duì)這些液體進(jìn)行處理，待這些結(jié)晶物大量生成后，按照加工固液混合物的方法進(jìn)行加工。如果這些有用的結(jié)晶顆粒會(huì)妨礙液體在管道中的流動(dòng)或妨礙進(jìn)行下一步加工，則須除去這些結(jié)晶顆粒。除去液體產(chǎn)物中少量固體顆粒的方法，與液體原料的凈制方法相同。(2)從不互溶的液體中除去其中一種液體。當(dāng)液體產(chǎn)物由兩種不互溶的液體組成時(shí)，一般均用沉降法進(jìn)行分離。對(duì)于要求分離很徹底，而沉降法又達(dá)不到分離要求的少量不溶性液體雜質(zhì)，可以采取吸附法進(jìn)行處理。例如產(chǎn)品的脫色和除臭就是從液體產(chǎn)物中除去少量的有機(jī)物雜質(zhì)。另外，也可以用吸附法從水溶液中除去少量油，或從油中脫除少量的水。(3)溶液增濃。當(dāng)液體產(chǎn)物為稀溶液，而希望得到較濃的溶液時(shí)，用蒸發(fā)的方法。即通過加熱使溶液在沸騰情況下氣化，使其中部分溶劑由于氣化而除去，從而使溶液濃度增大。例如將稀燒堿溶液變?yōu)闈馊芤壕陀谜舭l(fā)的方法。(4)將互溶的液體分離成不同組分。如果液體產(chǎn)物是互溶的兩種液體或多種液體，若要將它們分成單獨(dú)的或幾組物質(zhì)，需要用精餾、萃取等方法。對(duì)于不同組分在相同溫度下具有不同揮發(fā)度的溶液，可采用使溶液蒸發(fā)，汽液平衡，再將蒸汽冷凝，使溶液中的組分離的精餾方法。萃取是利用不同物質(zhì)在溶劑中具有不同溶解度，使液體產(chǎn)物中的不同組分分離的方注(5)將液體產(chǎn)物全部或部分變?yōu)楣腆w。將液體產(chǎn)物全部變?yōu)楣腆w，稱做凝固，是固體熔化的逆過程，通常都用冷卻和冷凍的方法降低液體的溫度以使液體全部變?yōu)楣腆w。將溶液中的固體溶質(zhì)分離出來的方法稱為結(jié)晶結(jié)晶可以看做固體溶解的逆過程，通常用降低溫度、減少溶劑和進(jìn)行鹽析等方法來實(shí)現(xiàn)，將乳液中的固體溶質(zhì)分離出來的辦法稱為凝聚，在乳液中加進(jìn)凝聚劑破壞乳化狀態(tài)，就能將呈粒狀的固體物質(zhì)分離出來。3．固體產(chǎn)物的分離(1)固液分離。常用的以取得固體產(chǎn)物為目的固液分離方法是過濾，過濾的基本原理是利用多孔的過濾介質(zhì)將懸浮液中的固體顆粒擋住，而讓液體通過，從而使液體同固體分離過濾結(jié)束后，要用水或其它溶劑沖洗濾餅，以使附著在濾渣顆粒表面的濾液和滯留在濾餅內(nèi)孔隙中的濾液溶到水中或其它溶劑中而被帶走，洗滌后濾餅經(jīng)加工后，可以得到較純凈的固體產(chǎn)物。(2)固體的干燥。工業(yè)生產(chǎn)中的固體干燥主要指從固體物料中除去少量水分，還包括從漿狀物或溶液中除去大量水分而直接得到含水量很低的固體產(chǎn)物；后者實(shí)質(zhì)上包含了蒸發(fā)和干燥兩個(gè)連續(xù)階段，有時(shí)還包括結(jié)晶過程。干燥過程中須將物料加熱以促使水分更快氣化，根據(jù)熱能傳給濕物料的方式可將干燥分為傳導(dǎo)干燥、對(duì)流干燥、輻射干燥與介電加熱干燥，其中對(duì)流干燥應(yīng)用最廣。干燥過程中將汽化了的水蒸氣帶走的介質(zhì)稱為干燥介質(zhì)，也稱為載濕體。工業(yè)上多用空氣作干燥介質(zhì)，有時(shí)也用煙道氣或其它惰性氣體作干燥介質(zhì)。三、分離流程的設(shè)計(jì)1．明確分離目標(biāo)在化工產(chǎn)品分離系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，首先要確定產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)、純度要求、對(duì)雜質(zhì)含量的要求等。一般而言，產(chǎn)品純度是據(jù)產(chǎn)品的使用目的來確定的。而回收率或產(chǎn)品總收率則在很大程度上決定著分離過程的經(jīng)濟(jì)性，所以經(jīng)濟(jì)性最佳就成為確定回收率的主要依據(jù)。2．確定可行的分離方法充分了解被分離混合物中各組分在物理、化學(xué)以及生物學(xué)方面的性質(zhì)，避免在分離過程中產(chǎn)物的分解、聚合、變質(zhì)和被污染，選擇合適的分離方法，熱敏的產(chǎn)物不能過熱，易聚合還要添加阻聚劑，萬不得已不要在分離流程中逗留太長(zhǎng)太久，然后選擇可以進(jìn)行分離并且是最為經(jīng)濟(jì)的分離方法。在選擇分離方法時(shí)，還需要考慮分離規(guī)模和能量的消耗。一般來說，建設(shè)工廠的投資與其規(guī)模的0.6次方成正比，但這只適用于大型工廠。當(dāng)規(guī)模小于某種程度后，與規(guī)模相關(guān)的投資就成為定值。這是因?yàn)楣に囘^程所必需的管道、儀表、泵類、貯罐等的投資與規(guī)模大小無關(guān)，而這些卻占據(jù)著工廠投資的較大部分。此外，規(guī)模小與規(guī)模大同樣要使用很多操作人員，規(guī)模變小所投入的勞動(dòng)力卻不會(huì)相應(yīng)減少。因此，對(duì)于較小規(guī)模，要盡量選擇操作簡(jiǎn)單的能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化操作的分離方法。分析分離所需的能量，最好能夠利用自然的能量。當(dāng)規(guī)模比較大時(shí)，首先要考慮能否利用熱能?？梢岳脽崮芮蚁鄬?duì)揮發(fā)度(分離系數(shù))大于1．05，就應(yīng)毫不猶豫地選擇蒸餾法。若相對(duì)揮發(fā)度小于1．05，則可采用萃取法等其它分離法與蒸餾法相互組合而構(gòu)成的分離過程。在熱能無法利用時(shí)就只能選擇速率差分離法。3．設(shè)計(jì)分離流程時(shí)的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則和注意事項(xiàng)工業(yè)上分離方法很多，可以設(shè)計(jì)出很多方案，把數(shù)以千計(jì)的方案逐個(gè)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，當(dāng)然未嘗不可，但可能徒然增加工作量，因?yàn)樵S多參數(shù)不可知也未必準(zhǔn)確。工程必須有經(jīng)驗(yàn)，一些經(jīng)驗(yàn)規(guī)則有很重要的參考價(jià)值：(1)反應(yīng)產(chǎn)物有固體物的，不論它們是目的產(chǎn)物還是廢棄物，一般要率先分離出來，免使管道設(shè)備堵塞，流程不順。(2)反應(yīng)產(chǎn)物中對(duì)目的產(chǎn)物尤其有害的物質(zhì)必須首先除去，甚至不惜能量的利用合理與否，這是工藝的要求。通常產(chǎn)品的收得率在經(jīng)濟(jì)上是最重的砝碼，因?yàn)樽罱K的產(chǎn)品利潤(rùn)最大。不能因?yàn)榭紤]能量的“合理”，而犧牲了產(chǎn)品的收率。(3)反應(yīng)產(chǎn)物中對(duì)后工藝有害的物質(zhì)，首先分離。比如精餾過程，從能量上考慮應(yīng)當(dāng)由揮發(fā)度從低到高逐級(jí)取出，但有時(shí)高沸點(diǎn)物質(zhì)會(huì)聚合，會(huì)凝絮甚或較黑較臟，也要先把它分出。然后再降溫從低沸物到高沸物地分離。這第一步似乎浪費(fèi)_r能量．但對(duì)流程和工藝有利。(4)產(chǎn)物中，盡量?jī)?yōu)先把未反應(yīng)原料分出來，循環(huán)使用，如果原料寶貴更應(yīng)如此。(5)把最難分離的組分或要求特高的產(chǎn)物應(yīng)從分離系統(tǒng)中先取出粗產(chǎn)物，再設(shè)計(jì)精制分離方案。不要希望過早地拿出來，更不主張一次分離就得到高純產(chǎn)物。(6)盡量選用簡(jiǎn)單的分離方法，能用機(jī)械分離的先用機(jī)械法。一般是機(jī)械法一物理法一物理化學(xué)法一化學(xué)法的順序，無論從操作和能量上都有可能。(7)一般情況下或者先取出最少的組分，或者先取出最多的組分。(8)一般情況下分離的流程先易后難，容易除去的先除去，容易拿到的先拿到。(9)盡量把多種雜質(zhì)一次性除去，再研究從雜質(zhì)中回收有用副產(chǎn)物。(10)能用精餾的地方盡量采用簡(jiǎn)單精餾，除非有充分理由，不主張率先考慮萃取精餾、夏應(yīng)精餾、共沸精餾等。精餾過程仍是先易后難，最難分離的組分最后精餾。(11)盡量利用熱源，節(jié)省能量。(12)盡量采用先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備。第二節(jié)分離和精制技術(shù)在具體設(shè)計(jì)分離流程時(shí)，對(duì)各分離單元操作進(jìn)行深入了解，要熟悉各分離單元操的適用范圍和條件，熟悉各類分離設(shè)備的性能，必要時(shí)每個(gè)分離設(shè)備的選用，都要現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。國(guó)外主張分離設(shè)備訂貨時(shí)，拿物料到廠家去調(diào)試，這就可見，分離流程的變化多端，分離設(shè)備的礙性各異。為此，我們不妨對(duì)分離技術(shù)作一個(gè)鳥瞰。氣固分離和除塵由于氣固非均相混合物中分散相和連續(xù)相具有不同的物理性質(zhì)，故工業(yè)上一般采用機(jī)械方法對(duì)兩相進(jìn)行分離。其基本操作遵循流體力學(xué)基本規(guī)律，依靠分散相和連續(xù)相之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)非均相混合物的分離。1．機(jī)械力分離法(1)重力沉降法。重力沉降法是利用含：霉嘉微粒氣流中的粒子借助自身的重力作用自然沉降的原理，實(shí)現(xiàn)氣固分離的方法。重力沉降的典型設(shè)備為重力沉降室。圖4—1為一種簡(jiǎn)單的重力沉降室。重力沉降室適用于分離粒徑較大的固體顆粒。當(dāng)粒子的沉降速度大于13env／s，即粒子的直徑大于50tinl時(shí)，可選用重力沉降室進(jìn)行氣固分離操作。其凈化效率不超過40％，～’70％-，只能作為氣體的初步凈化裝置。除塵效率低和體積大是重力沉降室的顯著缺點(diǎn)，但因其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、維護(hù)管理容易和壓力損失小等優(yōu)點(diǎn)，在第一級(jí)除塵中仍得到一定的應(yīng)用。(2)慣性沉降法。慣性沉降法是利用顆粒運(yùn)動(dòng)的慣性效應(yīng)將其從氣流中分離出來的方法。慣性除塵器可分為碰撞式和回轉(zhuǎn)式兩類。碰撞式是當(dāng)含塵氣體撞擊到擋板后，塵粒失去慣性力而靠重力作用沿?fù)醢迓湎拢换剞D(zhuǎn)式是含塵氣體從入口進(jìn)入后，粉塵靠慣性力沖至下部灰斗，氣體和慣性較小的細(xì)粉塵則穿過擋板而從出口排出。慣性除塵器中有一種稱為百葉式除塵器，常作為粉塵的濃縮器與其它除塵器組合成機(jī)組，可以獲得較高的凈化效率。圖4—2所示為百葉式慣性除塵器與旋風(fēng)除塵器組成的機(jī)組。有試驗(yàn)表明組合除塵效率高，可基本除凈20腳顆粒。慣性除塵器凈化效率不高，通常用于除去大顆粒和密度大的粉塵。(3)離心沉降法。是利用旋轉(zhuǎn)的氣流所產(chǎn)生的離心力，將顆粒從氣流中分離出來的方法。由于顆粒受到的離心力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于重力，故該法可分離很小的細(xì)粒，一般在10tma左右，高效的可分離出5tma的細(xì)粒。其分離設(shè)備是各種旋風(fēng)分離器。旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)如圖4—3所示。旋風(fēng)分離器的效率一般可達(dá)～70％～80％，影響旋風(fēng)分離器效率的有以下一些因素。①分離器的結(jié)構(gòu)形式對(duì)分離效率影響很大；出口管徑愈小則效率愈高，錐形適當(dāng)加長(zhǎng)，可提高效率。②分離器的直徑減小，分離效率可提高。③增加入口流速對(duì)提高效率有利，但入口流速過高不僅會(huì)增大阻力，而且會(huì)增強(qiáng)返混，因而通常取入口流速為12～26m／s。④塵粒的粒徑和密度愈大，分離效率愈高。⑤氣體溫度和粘度增大，引起效率下降。⑥灰斗的氣密性對(duì)分離效率影響很大，當(dāng)泄灰閥處漏氣量達(dá)到進(jìn)氣量的15％左右時(shí)，除塵效率幾乎降到零。從以上情況可知，旋風(fēng)分離器適于捕集顆粒大、密度大的粉塵。對(duì)于一定的含塵氣體應(yīng)選擇合適的結(jié)構(gòu)和入口流速，盡量減小分離器的直徑。而對(duì)任一臺(tái)旋風(fēng)分離器，都要保持不漏氣，這樣才會(huì)使分離效率提高。當(dāng)氣體處理量很大而又需要采用小直徑的分離器時(shí)，往往將若干直徑較小的旋風(fēng)分離器并聯(lián)起來，形成一個(gè)旋風(fēng)分離器機(jī)組：．當(dāng)要求凈化效率較高，采用一級(jí)旋風(fēng)分離不能滿足要求時(shí)，可將兩臺(tái)或三臺(tái)旋風(fēng)分離器串聯(lián)起來，成為串聯(lián)式旋風(fēng)分離器組。旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造，安裝和維護(hù)管理容易，投資少，占地小，除塵效率較高。對(duì)于5～15t~ln以上的顆粒物，捕集分離效率可達(dá)80％左右。旋風(fēng)分離器不宜處理濕度很高和粘著性的塵粒，不宜處理纖維粉塵。旋風(fēng)分離器的缺點(diǎn)是不能充分除去小于微米級(jí)的粉塵，氣流阻力大，粉塵對(duì)器壁磨損較嚴(yán)重。因此，旋風(fēng)分離器多用于要求不十分嚴(yán)格的除塵和初級(jí)除塵。2．過濾分離法使含塵氣體通過過濾介質(zhì)將粉塵分離而使氣體凈化的方法。該法可將1～0．1／_tln的微粒有效地捕集下來，是各種分離方法中分離效率最高而又穩(wěn)定的一種。過濾分離設(shè)備主要有袋式過濾除塵器，顆粒層除塵器和其它形式過濾器等。(1)袋式過濾器。袋式過濾器的形式很多，可以買到定型產(chǎn)品，也可以土法自制，按濾袋形狀可分為圓形和扁形，也可以有切換式把濾袋拿出更換。一般含塵氣體從濾袋外部進(jìn)入，粉塵阻于濾袋之外，振動(dòng)或自然抖落進(jìn)入集灰斗，濾后氣體從濾袋內(nèi)的上出口管送出。袋式除塵器是一種高效氣固分離設(shè)備，可捕集的固體粒子的粒徑較寬。其平均除塵效率可達(dá)99.5％以上，對(duì)1btm以上的粒子捕集效率可達(dá)98％以上；對(duì)微細(xì)粒子也有較高的捕集效率，能有效地收集0.1～0.5tma的粒子。并且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用靈活，維護(hù)容易，能量消耗較小。存在問題是其應(yīng)用受到濾布的耐溫、耐腐蝕性能的限制，不適用于帶電荷的或粘結(jié)性、吸濕性強(qiáng)的粉塵捕集。按照清灰方式的不同，將袋式除塵器分為簡(jiǎn)易清灰式、機(jī)誡振動(dòng)清灰式、逆氣流反吹風(fēng)式、氣環(huán)反吹風(fēng)式、脈沖噴吹式、回轉(zhuǎn)反吹式和聯(lián)合清灰式等各種除塵器。袋式除塵器的濾袋可用天然纖維和合成纖維制成纖維布、毛呢、毛氈等．再做成袋子，用于不同場(chǎng)合。(2)顆粒層除塵器。顆粒層除塵器是利用一層硅石、礫石等粒狀物料作為過濾介質(zhì)的除粒也會(huì)沉積到電暈電極上。(4)清灰。當(dāng)粉塵在集塵電極表面上沉積到一定厚度，就用機(jī)械振打等方法將沉積的粉塵層清除掉，使之落入下部灰斗中而定期排出。電暈電極上也會(huì)有少量粉塵附著，隔一定時(shí)間也需進(jìn)行清灰。如圖4一12所示為管式電除塵器。集塵電極以蜂窩形排列的叫蜂窩式電除塵器電除塵器還可按粉塵載電區(qū)和分離區(qū)的空問布置不同，分為單區(qū)電除塵器和雙區(qū)電除塵器；按清灰方式分為干式電除塵器和濕式電除塵器。電除塵器具有除塵效率高，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用少，壓力損失低，處理氣量大等優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用于高溫高壓的場(chǎng)合，能連續(xù)操作，并且可以完全自動(dòng)化，也可以用于處理要求除塵效果很好的含微細(xì)粉塵的氣體。電除塵器的凈化效率最高可達(dá)99．99％以上，但從經(jīng)濟(jì)效果考慮，一般控制凈化效率在95％～99％之間。電除塵器的主要缺點(diǎn)是設(shè)備龐大，消耗鋼材多，一次投資高，對(duì)安裝要求嚴(yán)格，運(yùn)行管理較復(fù)雜。在化工生產(chǎn)中，電除塵器有時(shí)用于除去氣體中的水霧和酸霧，稱為電除霧器。二、液體分離1．液相非均一系分離液相非均一系是由液體和懸浮于其中的固體顆粒，或者指一種或數(shù)種不相溶液體所組成的多相分散系統(tǒng)。如果液體中含有的固體顆粒很少，并且這些固體顆粒是雜質(zhì)，則必須予以除去。如果液體中的固體顆粒是有用的結(jié)晶，而這些結(jié)晶又不妨礙液體在管道中的流動(dòng)和液體的其它加工，則不必對(duì)這些結(jié)晶進(jìn)行處理，待這些結(jié)晶大量生成后，按照加工固液混合物的方法進(jìn)行加工．下面看重介紹以取得產(chǎn)物為目的固液分離方法及設(shè)備。(1)過濾與洗滌。過濾的基本原理是利用多孔的過濾介質(zhì)將懸浮液中的固體顆粒擋住，而讓液體通過，從而使液體與固體分離。對(duì)于以取得固體產(chǎn)物為目的的固液分離，常需在過濾結(jié)束后對(duì)濾餅進(jìn)行洗滌。洗滌是用水或其它溶劑沖洗濾餅，以使附著在濾渣顆粒表面的濾液和滯留在濾餅內(nèi)孔隙中的濾液溶到水或其它溶劑中而被帶走。經(jīng)加工后的雜質(zhì)含量亦大大減少，可以得到較純凈的固體產(chǎn)物。如果目的是為了取得濾液，則經(jīng)過洗滌可使存留在濾餅中的濾液得到回收，以得到更多的產(chǎn)品。洗滌液可與母液分開或合并處理。在滿足洗滌要求的前提下，洗滌用水或其它溶劑的用量應(yīng)盡可能的少，一方面是為了節(jié)約用水量及動(dòng)力消耗；另一方面，若濾液還需蒸發(fā)濃縮時(shí)，過多的水勢(shì)必還要消耗大量的熱能。為減少洗滌水用量，應(yīng)改善洗滌水的均勻分布，并采用逆流洗滌法。(2)過濾設(shè)備。過濾設(shè)備種類很多，按過濾介質(zhì)的不同可分為粒狀介質(zhì)過濾器，織物介質(zhì)過濾器和微孔管過濾器；按照過濾推動(dòng)力的不同可分為重力過濾、真空過濾、加壓過濾和離心過濾；按照操作方式不同可分為問歇式和連續(xù)式兩類。問歇式過濾設(shè)備有雙底過濾器、葉濾機(jī)、壓濾機(jī)等；連續(xù)式過濾設(shè)備有轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)、圓盤真空過濾機(jī)、離心過濾機(jī)和長(zhǎng)網(wǎng)過濾機(jī)等。①粒狀介質(zhì)過濾器。這種過濾器一般為圓形槽或方形池，底部有多孔假底，假底上鋪砂石作為過濾介質(zhì)。過濾可在常壓下由重力作用進(jìn)行，亦可加壓進(jìn)行。過濾器間歇操作。②雙底過濾器。它是一個(gè)具有雙層底的濾布介質(zhì)過濾器。上層由柵板或篩板做成假底，其上置以織物濾布。物料放入容器的上層，濾液通過濾布流到下部，濾渣停留在濾布上。雙底過濾器可利用濾液重力進(jìn)行過濾，亦可使容器下部減壓用真空過濾。將雙底過濾密封縮小并裝在管道上，即成為管道過濾器。⑧葉濾機(jī)。葉濾機(jī)包括真空葉濾礬和加壓葉濾機(jī)兩種。真空葉濾機(jī)主要由若干組濾葉和數(shù)個(gè)錐底槽所組成，濾葉就是一個(gè)個(gè)小型袋式過濾器，由濾布袋和濾框組成。操作時(shí)，將濾葉浸入濾漿槽內(nèi)，這時(shí)濾框內(nèi)抽真空，濾液即通過濾布被吸人，而濾渣則留在濾布表面上形成濾餅。然后將帶有濾餅的濾葉放到洗滌槽中加水洗滌，再將洗滌過的濾葉通空氣進(jìn)行干燥，在濾渣卸除槽中以反方向水流、空氣或蒸汽通入濾葉，以除去濾葉表面的濾餅，由螺旋輸送器將濾渣送出，這樣完成一個(gè)操作循環(huán)。加壓葉濾機(jī)有立式和臥式兩種：操作時(shí)，將濾漿充滿濾槽，然后加壓使濾液穿過濾布，由濾框經(jīng)導(dǎo)管排出，濾餅則留在濾葉上：濾餅積到一定厚度后，這組濾葉取出槽外，除去濾餅、加壓葉濾機(jī)拆裝麻煩，一般用于除去濾漿中含固體物較少的場(chǎng)合。在機(jī)殼的底部安裝螺旋輸送器，濾葉用旋轉(zhuǎn)的方式運(yùn)動(dòng)；可以做到不打開機(jī)殼，達(dá)到卸料的目的。葉濾機(jī)示意如圖4—13。④壓濾機(jī)。壓濾機(jī)有廂式壓濾機(jī)和板框式壓濾機(jī)兩種，以板框式壓濾機(jī)應(yīng)用較多。板框壓濾機(jī)由許多順序交替安裝在機(jī)架上的濾板和濾框組成。濾板和濾框利用螺旋壓緊裝置夾持在固定端板和可移動(dòng)端板之間，每塊濾板與濾框問夾有濾布。濾板表面周邊平整，在中間部分有構(gòu)槽與排液管相通。濾框?yàn)橹苓吰秸姆娇?，設(shè)有孔道可通入濾漿。濾板、濾布和濾框上方均有小孔，裝緊時(shí)可互相連接成為濾漿、洗滌水和濾液的孔道，各孔道終止在固定端板上。操作時(shí)，濾漿經(jīng)孔道進(jìn)入兩濾板和濾框組成的框室內(nèi)，濾液通過濾布由濾板的溝槽進(jìn)人排液管排出，濾渣則聚集在框室內(nèi)形成濾餅；待壓濾機(jī)中所有濾框被濾渣充滿后，可放松機(jī)頭螺旋，取出濾框，將濾餅除去。然后將濾框和濾布洗凈，重新裝合，準(zhǔn)備再一次過濾。若濾餅需洗滌時(shí)，可在濾餅充滿后通洗滌水進(jìn)行洗滌。板框式壓濾機(jī)推動(dòng)力大，易于操作，使用可靠。其缺點(diǎn)是間斷操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，濾布磨損嚴(yán)重。⑤轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)。如圖4一14和4—15所示。其主要部分為一表面有許多孔眼的回轉(zhuǎn)圓筒，轉(zhuǎn)筒周圍包有濾布或金屬濾網(wǎng)。轉(zhuǎn)筒置于濾漿槽內(nèi)，其下部浸入濾漿中，上半部仍露于槽外。濾漿槽內(nèi)設(shè)有攪拌器把濾漿攪拌均勻。操作時(shí)，浸在濾漿槽中的部分稱為過濾區(qū)，當(dāng)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)到此區(qū)時(shí)，轉(zhuǎn)筒內(nèi)部的扇形格子與真空相通，這樣濾液就通過轉(zhuǎn)筒上的濾布被吸人筒內(nèi)，經(jīng)濾液排出管排出。濾漿中的固體物質(zhì)則被阻留在濾布表面形成濾餅；當(dāng)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)到洗滌區(qū)時(shí)，設(shè)其上方的洗滌噴嘴將洗滌液噴到濾餅上，對(duì)濾餅進(jìn)行洗滌；濾餅進(jìn)入卸料區(qū)被刮刀刮下，用螺旋輸送器送走。轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)生產(chǎn)連續(xù)、生產(chǎn)能力大、適應(yīng)性強(qiáng)、管理簡(jiǎn)單，但輔助設(shè)備復(fù)雜，成本較高，不適用于粘度大的濾漿。，⑥圓盤真空過濾機(jī)。其主要部件為套在水平空心軸上的若干圓盤。每個(gè)圓盤上都有十余個(gè)互不相通的覆有濾布的扇形濾室，圓盤的下部浸入濾漿槽中。如圖4一16所示。操作時(shí)軸帶著圓盤在濾漿槽中緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，由于圓盤的濾室內(nèi)被抽成真空，濾液就通過濾布進(jìn)入圓盤的濾室中，并沿空心軸排出。濾渣則粘附在圓盤的濾布表面形成濾餅。這種過濾機(jī)的操作情況與轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)基本相同，但比轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，過濾面積大。其缺點(diǎn)是對(duì)濾渣洗滌困難，且濾渣不平整。⑦微孔管過濾器。微孔管過濾器的微孔管用陶瓷、石英、玻璃等制成。若干微孔管裝在一塊有通道的鑄鐵板上，設(shè)在一密閉容器內(nèi)，組成微孔管過濾器。操作時(shí)，濾漿進(jìn)入過濾器內(nèi)，濾液穿過管壁的微孔進(jìn)入管內(nèi)再匯集流出，濾渣被截留在管壁外，形成濾餅。然后經(jīng)洗滌、去餅等操作，完成一個(gè)操作循環(huán)。微孔管壁上的微孔需要定期清洗，以除去微孔中集存的小顆粒。微孔管耐腐蝕，特別適合于處理有強(qiáng)烈化學(xué)腐蝕性的濾漿。⑧離心過濾機(jī)。離心過濾機(jī)也稱為離心機(jī)。其主要部件為轉(zhuǎn)鼓，轉(zhuǎn)鼓裝在直立或水平軸上，轉(zhuǎn)鼓鼓面有孔，鼓壁內(nèi)表面設(shè)置濾布或?yàn)V網(wǎng)時(shí)離心機(jī)稱為離心過濾機(jī)。當(dāng)轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，其中濾漿產(chǎn)生很大的離心力，濾液通過濾布和鼓壁上的小孔迅速排出，濾渣則被阻留在濾布上，形成濾餅。轉(zhuǎn)鼓鼓壁無孔的離心機(jī)用來分離固液混合物時(shí)稱離心沉降機(jī)，用來分離乳濁液時(shí)稱為離心分離機(jī)。這里僅介紹兩種常見的離心過濾機(jī)。離心過濾機(jī)分為間歇式和連續(xù)式兩類。圖4一17所示為一上部人工卸料的三足式離心過濾機(jī)。操作時(shí)，先將濾布鋪在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，向鼓內(nèi)加入濾漿，啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓將濾液甩干，經(jīng)洗滌后將濾餅用人工取出。三足式離心機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單，易于操作，適合于小批量物料的過濾分離。缺點(diǎn)是其濾渣由人工卸出，是繁重的體力勞動(dòng)；軸承等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)鼓下方，檢修不方便，液體有可能漏人軸承使其受到腐蝕。為解決卸料問題，有許多形式的自動(dòng)卸料離心機(jī)問世，如振動(dòng)卸料離心機(jī)，見周4—18；臥式刮刀離心機(jī)，結(jié)構(gòu)示如圖4—19；虹吸刮刀卸料離心機(jī)，如圖4—20等。這類離心吼可連續(xù)操作，在加、卸料過程中均不需停車或降低轉(zhuǎn)速?？砂闯绦蜻M(jìn)行進(jìn)料、過濾、洗滌、卸料等自動(dòng)操作，亦可手動(dòng)控制各過程的時(shí)間。其生產(chǎn)能力大，適于大批物料的過濾斗離。化工廠中常用的還有上懸式下部卸料的間歇離心機(jī)、往復(fù)卸料的連續(xù)式離心機(jī)和螺旋卸料連續(xù)式離心機(jī)。液液萃取(1)基本概念。液一液萃取是分離液體混合物的一種方法。它利用選定的溶劑選擇作．把一種或幾種組分從混合物中分離出來。在萃取操作中，通?；旌弦褐斜惠腿〉奈镔|(zhì)稱為溶質(zhì)，其余部分為原溶劑，而加入的第三組分稱為溶劑或萃取劑。萃取劑應(yīng)對(duì)混合物中的溶質(zhì)有盡可能大的溶解度而與原溶劑一相溶或部分互溶。因此，當(dāng)溶劑和混合液混合后成為兩相，其中一個(gè)以萃取劑為主（有溶質(zhì))的稱為萃取相，另一個(gè)以原溶劑為主(有少量萃取劑和溶質(zhì))的稱為萃余相，將萃取相中的溶劑去除后得到的液體稱為萃取液或溶質(zhì)，同樣，去除溶劑后的萃余相稱為萃余液。在萃取過程中，通過混合物中溶質(zhì)向溶劑的傳遞，使得混合物得以分離，故萃取屬于傳質(zhì)操作。液一液萃取的基本依據(jù)是溶質(zhì)在萃取相和萃余相中的不同分配，平衡時(shí)的分配是分析萃取過程的基礎(chǔ)。由于萃取劑的加入，產(chǎn)生更新的液相，溶質(zhì)重新在兩相中分配，現(xiàn)以A表示溶質(zhì)，B為原溶劑，在萃取相中A、B兩組分濃度之比yA／yB必大于萃余相中A、B兩組分的濃度之比。通過萃取操作，可使原混合物中A、B兩組分得到某種程度的增濃或分離。所謂液一液萃取就是利用液體混合物各組分在溶劑中溶解度的差異而實(shí)現(xiàn)分離的方法。(2)萃取分離的應(yīng)用范圍。萃取和蒸餾都是分離溶液中不同組分的方法。萃取與蒸餾相比，過程要復(fù)雜得多。萃取操作的費(fèi)用包括下列幾項(xiàng)：萃取設(shè)備的建造和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)；分離萃取液和回收萃取劑的設(shè)備的建造費(fèi)和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)；萃取劑的損耗。在大多數(shù)情況下，萃取操作比蒸餾操作費(fèi)用大。有時(shí)萃取劑還會(huì)污損產(chǎn)品。一般來說，能應(yīng)用蒸餾分離時(shí)，就不會(huì)采用萃取。但萃取在某些情況下比蒸餾更經(jīng)濟(jì)合理，這些情況可考慮采用萃取操作。①混合液中各組分的沸點(diǎn)相近，甚至互相重疊或者各組分的揮發(fā)能力大體相同。若采用蒸餾法分離時(shí)需要很多塊塔板或十分高的填料層，這樣設(shè)備費(fèi)就很高。此時(shí)若有適當(dāng)?shù)妮腿瑒t可采用萃取操作。②混合液是恒沸物，用普通蒸餾法不能進(jìn)行分離，需要采用恒沸蒸餾、萃取蒸餾或液體萃取等方法進(jìn)行分離。這三種方法采用哪種，應(yīng)根據(jù)混合物料的具體情況進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后選用。例如丁酮與水形成共沸物，可以選用氯化鈣溶液為萃取劑作萃取分離。③熱敏性混合液的分離。對(duì)于不耐熱的熱敏性物質(zhì)，若用蒸餾分離時(shí)，因?yàn)闇囟炔荒芨?，故真空度就要求高。從?jīng)濟(jì)上考慮，有時(shí)萃取比蒸餾便宜，這時(shí)就采用萃取分離。例如用-乙酸戊酯或乙酸丁酯為萃取劑從培養(yǎng)液中分離青霉素和四環(huán)素等，④混合物中成分復(fù)雜，僅用蒸餾法不能分離出所需物質(zhì)者。如普魯卡因生產(chǎn)中需制取對(duì)氨基苯甲酸乙酯，反應(yīng)得到的產(chǎn)物中除含有對(duì)氨基苯甲酸乙酯外，還含有水、乙酸鈉、氧化鐵和鐵粉。這時(shí)可用二氯乙烷作萃取劑將對(duì)氨基苯甲酸乙酯萃取出來。⑤沸點(diǎn)比水高的有機(jī)物從稀水溶液中回收。因溶液很稀，用蒸餾法就要汽化大量水，耗費(fèi)大量熱能。這時(shí)先用適當(dāng)萃取劑進(jìn)行萃取使有機(jī)物增濃，然后再蒸餾，將萃取劑和有機(jī)物分開比較經(jīng)濟(jì)。例如，用乙酸乙酯或苯作萃取劑從稀乙酸水溶液中萃取乙酸。除以上情況外，萃取分離在石油工業(yè)、稀有金屬冶煉、廢水處理等方面有著較廣泛的應(yīng)用。(3)萃取劑的選擇。在萃取操作中，選用萃取劑應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)①萃取劑的選擇性。選用的萃取劑應(yīng)該對(duì)被萃取組分的溶解能力大，而對(duì)物料中其余組分溶解能力小。這種萃取劑的選擇性就好，、選擇性越好，萃取劑用量越少。②萃取劑的物理性質(zhì)。選用的萃取劑應(yīng)與原料液有較大的密度差并且有較大的表面張力，以利于萃取液和其余組分的分離?此外，還希望萃取劑粘度小、凝固點(diǎn)低、不易燃及毒性小。⑧萃取劑的化學(xué)性質(zhì)。選用的萃取劑應(yīng)該不與被處理的物料起化學(xué)反應(yīng)，并應(yīng)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性，在循環(huán)使用中不易變質(zhì)。此外，要求對(duì)設(shè)備的腐蝕性小。④萃取劑回收的難易。萃取劑的回收在萃取操作中占有很重要的位置。一般萃取操作中萃取劑回收往往是消耗費(fèi)用最多的部分。因而希望萃取劑易于回收，要求回收設(shè)備簡(jiǎn)單及回收時(shí)消耗能量少。⑤萃取劑的來源與價(jià)格。萃取劑的來源應(yīng)有保障，價(jià)格應(yīng)較低。否則雖具有其它良好的性能也往往不能采用。(4)萃取過程簡(jiǎn)介①萃取過程。萃取操作的基本過程包括下列步驟：料液和萃取劑(溶劑)的混合接觸；萃取相和萃余相的分離；從兩相分別回收溶劑，并得到產(chǎn)品?；旌虾头蛛x均在一定的設(shè)備中進(jìn)行，為強(qiáng)化萃取操作，要求萃取設(shè)備能使溶劑與料液之間充分接觸，通常是使一相盡可能地分散在另一相中，以造成巨大的相界面，但又不能過度分散而乳化，形成很難分離的、穩(wěn)定的乳濁液。萃取操作中兩相分離不完全，往往是分離效果變差的重要原因。②原料混合物和溶劑的接觸方式。在萃取操作中原料混合液和萃取劑的接觸方式可以分為兩類，即微分接觸和級(jí)式接觸。微分接觸。如圖4—2l所示的噴灑式萃取塔是一種典型的微分接觸式萃取設(shè)備，料液與溶劑中的較重者(稱為重相)自塔頂加入，較輕者(稱為輕相)從塔底加人。兩相中有一相(圖中所示為輕相)經(jīng)分布器分散成液滴，另一相保持連續(xù)。液滴在浮升或沉降過程中與連續(xù)相呈逆流接觸，進(jìn)行物質(zhì)傳遞，最后輕、重相分別從塔頂和塔底排出。級(jí)式接觸。圖4—22為單級(jí)連續(xù)萃取裝置，它包括混合器和沉降槽兩個(gè)部分，常稱混合沉降器。料液和溶劑連續(xù)加入混合器，在攪拌漿的作用下，一相被分散成液滴并分布于另一相中，使兩者充分接觸。從混合器流出的兩相混合物的沉降器中分層，并分別排出。若采用多個(gè)混合沉降槽，可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)接觸，各級(jí)間可以作逆流或錯(cuò)流的安排。但逆流總是優(yōu)于其它流型，在溶劑用量相同時(shí)，逆流有最大的傳質(zhì)推動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)同樣分離要求下所需設(shè)備要求最??；反之，對(duì)指定的設(shè)備和分離要求下逆流所需的溶劑用量最小。(5)常用的萃取設(shè)備分類(6)設(shè)備舉例①混合澄清槽。如圖4—23是一種典型的級(jí)式接觸設(shè)備，可以單級(jí)使用，也可以多級(jí)按逆流、并流方式組合使用。．混合澄清槽由混合器和澄清槽兩部分組成。混合器內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，實(shí)際上就是一個(gè)攪拌釜，在攪拌作用下，容器內(nèi)互不相溶的液體混合物中的一相被破碎為大小不一的液滴分散在另一相中。在混合器內(nèi)兩相接觸表面較大，相之間傳質(zhì)速率較高，因此混合澄清槽的效率也較高。當(dāng)兩相離開混合器時(shí)，通?；旧线_(dá)到平衡狀態(tài)。攪拌器以采用渦輪式攪拌器為宜，葉輪應(yīng)小而轉(zhuǎn)速宜高。澄清槽的作用是將已接近平衡的兩相分離開來。兩相的分離過程包括液滴沉降(或浮升)及液滴的凝聚分層兩個(gè)步驟。液滴的沉降(或浮升)的根本原因是密度差，而液滴凝聚的推動(dòng)力則是界面張力。對(duì)液液系統(tǒng)，若兩相密度差和界面張力都很小，液滴的移動(dòng)速度和凝聚速度就很小，即兩相分離所需的時(shí)間就很長(zhǎng)。為避免澄清槽尺寸過大，在混合槽內(nèi)分散相液滴不能太小，尤其要防止生成穩(wěn)定的乳化液，即便如此，要實(shí)現(xiàn)兩相的完全分離，所需的容積仍然很大。通常允許級(jí)間有少量的液滴夾帶，但不能過多，否則會(huì)降低傳質(zhì)效率。當(dāng)采用多級(jí)時(shí)，最后一級(jí)的澄清槽的尺寸可適當(dāng)加大，以實(shí)現(xiàn)完全的分離?；旌铣吻宀鄣闹饕獌?yōu)點(diǎn)是傳質(zhì)效率高，操作方便，能處理含有固體懸浮物的物料。但也有一些缺點(diǎn)，主要是：水平排列多級(jí)混合澄清槽，占地面積大；多級(jí)使用時(shí)每一級(jí)均設(shè)有攪拌裝置，流體在級(jí)間的流動(dòng)需用泵輸送，因而設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用較大。②篩板萃取塔。篩板萃取塔是微分接觸萃取設(shè)備，它與氣液傳質(zhì)設(shè)備中所用的篩扳塔相似。就總體而言，輕重兩相在塔內(nèi)作逆流流動(dòng)。如圖4—24所示，塔中設(shè)有一系列的篩板，塔下端引入的輕相經(jīng)篩板的篩孔分散后，在連續(xù)相(重相)中上升，到上層篩板下部集聚成一層輕液；由于重度差，輕相經(jīng)篩孔重新分散、上升再集聚：’如此重復(fù)流至塔上端分層后引出；重相則由塔頂端引，經(jīng)溢流部分逐板下降成連續(xù)相，但不必沒置溢流堰。若將溢流板改為升液板，溢流郅分成為升液部分，就可以使輕相成為連續(xù)，重相則為分散相，以適應(yīng)不同的生產(chǎn)要求。篩板塔應(yīng)用于界面張力較低的系統(tǒng)可以達(dá)到較高的效率，但對(duì)界面張力高的系統(tǒng)，準(zhǔn)以實(shí)現(xiàn)有效的分散，效率很低。篩板萃取塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能力大，對(duì)于界面張力較低的物系效率較高，在石油工業(yè)中芎烴的萃取和潤(rùn)滑油精制中獲得廣泛的應(yīng)用。③噴灑塔、噴淋塔。噴灑塔也是一種微分接觸式液液傳質(zhì)設(shè)備，由無任何內(nèi)件的圓形專體及液體引入和液體移出裝置組成，是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的設(shè)備，如圖4—25所示。噴灑塔在操時(shí)，輕、重液體分別由塔底和塔頂加入，并在密度差作用下呈逆流流動(dòng)。輕、重兩液體．一液體為連續(xù)相充滿塔內(nèi)主要空間，而另一液體以液滴形式分散于連續(xù)相，從而使兩相觸傳質(zhì)。塔體兩端各有一個(gè)澄清室，以使液體兩相分離。在分散相出口端，液滴凝聚分：為提供足夠的停留時(shí)間，有時(shí)將該出口端的塔徑局部擴(kuò)大。圖中(a)是重相為分散相，b1是輕相為分散相。噴灑塔的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但塔內(nèi)傳質(zhì)的效果很差，一般不會(huì)超過1～2個(gè)理論級(jí)，所以，目前在工業(yè)上很少應(yīng)用。④填料塔。用于液液傳質(zhì)的填料塔結(jié)構(gòu)與氣液系統(tǒng)的填料塔基本相同，如圖4—26所示也是由圓形外殼及內(nèi)部填料所構(gòu)成。在氣液系統(tǒng)中所用的各種典型填料，如鮑爾環(huán)、拉西環(huán)、鞍形填料及其它各種新型填料對(duì)液液系統(tǒng)仍然適用。填料層通常用柵板或多孔板支承。為防止溝流現(xiàn)象，填料尺寸不應(yīng)大于塔徑的l／10。分散相的液體必須直接引入填料層內(nèi)，通常應(yīng)深入填料層25～50r，硼，否則，液滴容易在填料層人口處凝聚，使該處成為填料塔生產(chǎn)的薄弱環(huán)節(jié)。為避免分散相液體在填料表面大量粘附而凝聚，所用填料應(yīng)優(yōu)先被連續(xù)相的液體所潤(rùn)濕。因此填料塔內(nèi)液液兩相傳質(zhì)的表面積與填料表面積基本無關(guān)，傳質(zhì)表面是液滴的外表面。一般說，瓷質(zhì)填料易被水潤(rùn)濕，而塑料填料則易被有機(jī)液體潤(rùn)濕，而金屬填料則需通過實(shí)驗(yàn)確定。填料層的存在減小了兩相流動(dòng)的自由截面，塔的通過能力下降。但和噴灑塔相比，填料層使連續(xù)相速度分布較為均勻，使液滴之問凝聚與分散的機(jī)會(huì)增多，并減少了兩相的軸向混合。這樣，填料塔的傳質(zhì)效果比噴灑塔有所提高，因此，所需的塔的高度可相應(yīng)降低。填料塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，特別適用于腐蝕性料液，但填料塔的效率仍然是比較低的。⑤轉(zhuǎn)盤塔。轉(zhuǎn)盤萃取塔是一種具有外加能量的萃取塔，其結(jié)構(gòu)如圖4—27所示，在塔體內(nèi)壁設(shè)置一系列等間距的固定環(huán)，而在塔的中心軸上水平地裝有一組圓形轉(zhuǎn)盤，每一轉(zhuǎn)盤正好在位于兩個(gè)定環(huán)的中間，軸則由安裝在塔頂?shù)碾妱?dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，輕液和和重液導(dǎo)人塔內(nèi)后不需要分布器，只是對(duì)于大直徑的塔要求以切向?qū)耍员苊馄茐乃械牧餍?。轉(zhuǎn)盤塔的兩端有一個(gè)兩相分層的沉降區(qū)，在進(jìn)口與沉降區(qū)之問安裝一塊固定的格子板，使傳質(zhì)接觸區(qū)與沉降區(qū)分開。三、液體分離和精餾1．概述分離液體混合物的典型單元操作是蒸餾。它利用混合液中各組分的揮發(fā)度差異，將液體部分汽化，蒸汽部分冷凝，使各組分得到分離。按照操作流程，可將蒸餾分成間歇蒸留和連續(xù)蒸餾兩種。按照蒸餾方式，可分成簡(jiǎn)單蒸餾、平衡蒸餾(閃蒸)、精餾和特殊蒸餾等。對(duì)較易分離的物系或分離要求不高時(shí)，可采用簡(jiǎn)單蒸餾或閃蒸；對(duì)較難分離的物系可采用精餾；對(duì)難以用普通精餾方法分離的物系可采用特殊精餾。2．精餾普通蒸餾操作只能部分地分離液體混合物，因其僅進(jìn)行一次部分汽化和冷凝過程。而精餾操作應(yīng)用回流手段，通過多次部分汽化和部分冷凝，可使各組分得到高純度分離。(1)連續(xù)精餾。圖4—29為連續(xù)精餾流程示意圖。原料液經(jīng)預(yù)熱器加熱到指定的溫度后，送入精餾塔的進(jìn)料板，其中汽相部分和塔下段(提餾段)上升的汽相混合進(jìn)入塔E段(精餾段)，與下降的液相(來源于回流液)接觸傳質(zhì)，難揮發(fā)組分從汽相傳到液相，液相中的易揮發(fā)組分進(jìn)入汽相，最終易揮發(fā)組分以極高的濃度進(jìn)人塔頂蒸汽。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器后被全部冷凝，將部分冷凝液用泵送回塔頂作為回流液體，其余部分經(jīng)冷卻器冷卻后被送出作為塔頂產(chǎn)品(餾出液)；原料中的液相部分和精餾段來的液相混合后，一起流入提餾段，在提餾段中與上升的汽相(來源于重沸器)接觸傳質(zhì)，最終由重沸器排出的是增濃了的難揮發(fā)組分。一般來講，要對(duì)原料中的m個(gè)組分實(shí)現(xiàn)高純度分離，需要(m一1)個(gè)精餾塔系。，(2)間歇精餾。圖4—30為間歇精餾流程示意圖。首先將原料加入蒸餾釜中，加入量一般以加到蒸餾釜高度的三分之二或加到液位淹設(shè)加熱盤管為準(zhǔn)，然后用蒸汽將原料液加熱至沸騰。蒸餾釜既可起原料加熱器的作用，又起殘液貯槽的作用。由蒸餾釜產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入精餾塔，經(jīng)過多次汽化和冷凝之后的。蒸汽通過塔頂氣相管進(jìn)入冷凝器，冷凝液部分回流入塔內(nèi)，其余部分通過冷卻器冷卻至所需溫度，經(jīng)觀察罩流人餾出液貯槽。在間歇精餾過程中，由于原料液一次性加入釜內(nèi)，所以釜內(nèi)液相中組分濃度隨時(shí)間變化，易揮發(fā)組分含量逐漸減少，難揮發(fā)組分含量逐漸升高。當(dāng)蒸餾釜中液體組分達(dá)到預(yù)定值時(shí)，即關(guān)閉塔頂餾出液的排出閥門，停止塔釜加熱，排出釜中的殘液，然后再將一批新的原料液加入釜中，重新開始精餾。3．精餾塔(1)精餾塔類型精餾塔屬于兩相流體傳質(zhì)設(shè)備，其作用是使上升蒸汽與回流液體充分接觸，同時(shí)進(jìn)行多次部分汽化與部分冷凝，使氣液之間充分進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，達(dá)到分離組分的目的。精餾塔分為連續(xù)接觸式設(shè)備——填料塔、，分級(jí)接觸式設(shè)備——板式塔兩種類型。填料塔多用于減壓精餾或用于吸收操作，化工生產(chǎn)中絕大多數(shù)精餾操作都采用板式塔。常用的精餾板式塔由多層塔板架合而成。塔板的主要功能是為了使上升蒸汽與回流液充分接觸，保證氣液兩相之間能在良好的條件下進(jìn)行質(zhì)量與熱量傳遞。故各種塔板皆由液體溢流裝置和氣體分布裝置兩部分組成。溢流裝置一般都有溢流堰和降液管兩部分。溢流堰的作用是使液體在塔板上維持一定液層高度，使液體在塔板上滯留一定的時(shí)間。以保證氣液充分接觸。降液管有圓形和弓形兩種形式，主要作用是保證溢流的液體通暢地流入下層塔板。氣體分布裝置的作用是保證上升氣體均勻分散于塔板上的液層中，以l利于氣液兩相充分接觸。氣體分布裝置有泡罩、浮閥、篩孔和舌型等多種類型，是塔板型式的主要特征，也是塔板分類的主要標(biāo)志。五、干燥1．概述(1)干燥概念。為了便于運(yùn)輸、貯藏和使用，常常需要將化工生產(chǎn)中的固體產(chǎn)品去濕．即除去其中的濕分(水分或有機(jī)溶劑)。常用的去濕方法有壓榨、沉降、過濾、離心分離或用吸濕性物料吸收除去濕物料中的水分。經(jīng)過去濕操作后，物料中大量的濕分已被除去。為了進(jìn)一步除掉物料中含有的少量水分，以得到符合規(guī)格的產(chǎn)品，用加熱或其它方法使固體物料中的濕分汽化并除去的操作過程稱為干燥。(2)干燥的類型。干燥過程中須將物料加熱，以促使水分更快汽化。根據(jù)熱能傳給濕物料的方式，可將干燥分為：①通過固體壁面?zhèn)鳠岬膫鲗?dǎo)干燥，又稱間接加熱干燥；②通過氣流與濕物料直接接觸面?zhèn)鳠岬膶?duì)流干燥，又稱不直接干燥；③通過將熱能以輻射的形式射置濕物料的表面，使其吸收并轉(zhuǎn)化為熱能的輻射干燥；④通過將物料置于高頻電場(chǎng)內(nèi)使?jié)裎锺萍訜岬慕殡娂訜岣稍?。在上?種干燥操作中，目前在工業(yè)上應(yīng)用最普遍的是對(duì)流干燥。在對(duì)流干燥中如前盱述，熱能是以對(duì)流的方式由十燥介質(zhì)(如熱至氣)傳給與其直接接觸的濕物料。圖4—46走對(duì)流干燥流程的示意圖，空氣經(jīng)預(yù)熱器加熱到一定溫度后，進(jìn)入干燥器，當(dāng)溫度較高畦空氣與濕物料直接接觸時(shí)，熱能就以對(duì)流方式由熱空氣傳給濕物料表面，同時(shí)物料表面上的濕分升溫汽化，并通過表面處的氣膜向空氣中擴(kuò)散。而空氣溫度則沿其行程下降，但含濕分增加，最后由干燥器另一端排出。(3)干燥介質(zhì)。干燥過程中將汽化了的水蒸氣帶走的介質(zhì)稱為干燥介質(zhì)，也稱為載濕體。工業(yè)上多用空氣作干燥介質(zhì)，有時(shí)也用煙道氣或其它惰性氣體作干燥介質(zhì)。干燥理論(1)空氣的濕度?？諝獾臐穸缺硎究諝庵泻魵饬康拇笮?，可用絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度含量來表示?？諝獾慕^對(duì)濕度表示單位體積混合氣體中水蒸氣的質(zhì)量?？諝獾南鄬?duì)濕度裹示空氣中的水蒸氣含量與同溫同壓下空氣中水蒸氣達(dá)到飽和時(shí)水蒸氣含量的比值，即空氣：水蒸氣的分壓力與同溫同壓下水的飽和蒸汽壓的比值?？諝獾臐窈勘硎締挝毁|(zhì)量絕對(duì)干的空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量?？諝獾南鄬?duì)濕度是空氣干濕程度的一個(gè)標(biāo)志。對(duì)于絕對(duì)干燥的空氣，相對(duì)濕度為零，對(duì)亍被水蒸氣所飽和的空氣，相對(duì)濕度為100％。濕然，只有當(dāng)相對(duì)濕度小于10HD％時(shí)，空氣可以繼續(xù)容納水分而作為干燥介質(zhì)。相對(duì)濕度越小，容納水分的能力就越大?？諝獾南鄬?duì)量變通?？赏ㄟ^干濕球溫度計(jì)來顯示。干濕球溫度差越大，表明空氣的相對(duì)濕度越小。(2)物料與水分的結(jié)合方式。被干燥的物料所含的水，有的在物料表面，有的在物料的專凹處與細(xì)孔中。其中一部分水和固體結(jié)合得比較牢固，另一部分則不受固體的影響。物體中受到固體分子引力作用，毛細(xì)管力作用或滲透作用而與固體分子結(jié)合得比較牢固藥水分稱為結(jié)合水分。結(jié)合水分的特點(diǎn)是比一般的水難揮發(fā)。物料表面和較大孔隙中的大部分水分受固體分子的作用力很小，其揮發(fā)能力和一般的水大致相同。這部分水稱為非結(jié)合水分，也稱為自由水分。(3)物料的平衡水分。物料在與一定溫度、一定濕度的空氣接觸時(shí)，將逐漸排除水分或玟收水分而使其含水量達(dá)到一定值，即物料中的水和空氣中的水達(dá)到平衡，這時(shí)物料中所含的水稱為在此條件下物料的平衡水分。平衡水分因物料的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)不同而異。對(duì)同一物科，又因所接觸空氣的溫度、濕度不同而異。當(dāng)物料中的水分大于所處條件下的平衡水分時(shí)，物料中大于平衡水分的部分可以進(jìn)人空氣而被空氣帶走，這時(shí)物料被干燥。當(dāng)物料中的水分小于所處條件下的平衡水分時(shí)，空氣中的水可以進(jìn)入物料中，使物料“返潮”。當(dāng)物料中的水分等于所處條件下的平衡水分時(shí)，空氣中的水既不進(jìn)人物料，物料中的水也不進(jìn)入空氣，即處于平衡。如果條件保持不變，平衡水分的值也不會(huì)變化。顯然，只有在物料中的水分大于干燥條件下物料的平衡水分時(shí)，干燥才可以進(jìn)行。而在干燥操作中能被除去的水分也僅為超出平衡水分的那一一部分水。干燥過程是物料中含水量降低的過程。與此相反，物料中含水量升高的過程稱為“吸濕”。在生產(chǎn)中，經(jīng)過干燥的物料須注意采取一些保護(hù)措施，以避免物料“吸濕”。(4)等速干燥和降速干燥。當(dāng)固體物料中水分大于平衡水分而與干燥介質(zhì)接觸時(shí)，物料表面的水分發(fā)生汽化，造成物料內(nèi)部與表面問的濕度差。于是物料內(nèi)部的水分向表面擴(kuò)散而在表面汽化。由于干燥介質(zhì)不斷地將汽化的水分帶走，從而使固體物料得到干燥。這是干燥的一種情形。例如薄層晶體物料的干燥多屬這一種。在這種情況下，水分由物料內(nèi)部擴(kuò)散到物料表面的速度始終大于或等于水分在表面上汽化的速度，整個(gè)干燥速度與表面汽化速度相等，大約等于一般水的汽化速度，即干燥速度為一恒定值，這種干燥狀況稱為等速干燥。對(duì)于內(nèi)部多孔的物料或物料層較厚時(shí)，干燥過程往往分為兩個(gè)階段，即等速干燥階段和降速干燥階段。開始是水分的物料表面汽化；到等速階段后期，水分由物料內(nèi)部擴(kuò)散到表面的速度已小于物料表面汽化的速度，物料的汽化層逐漸由表面移向內(nèi)部；這時(shí)汽化速度開始降低，干燥速度便隨之下降。以后隨著水分由內(nèi)部向外擴(kuò)散速度的降低和內(nèi)部水分的減少．干燥速度會(huì)越來越低。這一階段稱為降速干燥階段。等速干燥階段除去的水分，主要為物料的非結(jié)合水分。這些水分或存在于物料表面，或存在于物料內(nèi)部，但受固體分子引力的作用或毛細(xì)作用的影響很小，所以能像一般水那樣汽化，也能很快地?cái)U(kuò)散到物料表面。這一干燥階段的干燥速度就是表面水分的汽化速度，因而也稱為表面汽化控制階段。降速干燥階段除去的水分主要為物料的結(jié)合水分，也有一部分處于物料層下部的非結(jié)合水分。這些水分由于受到固體分子的引力、毛細(xì)管力作用或滲透作用，使這些水分子不能很快地向物料表面擴(kuò)散而在表面汽化，即使在物料內(nèi)部汽化時(shí)，水蒸氣分子也不能很快擴(kuò)散到物料表面被干燥介質(zhì)帶走。這一干燥階段的干燥速度受著水分在物料內(nèi)部擴(kuò)散速度的控制因而也稱為內(nèi)部擴(kuò)散控制階段。(5)影響干燥速度的因素。影響干燥速度的因素很多，其中較重要的有咚下幾方面。①濕物料的性質(zhì)和形狀。包括物料的物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、形狀及大小、物料層的厚薄或粒狀物料的直徑等。其中，化學(xué)組成決定物料可以承受的干燥溫度，其余因素則決定物料含結(jié)合水分的多少及內(nèi)部擴(kuò)散速度的快慢。⑦物料的最初、最終含水量與物料含結(jié)合水的量。當(dāng)干燥要求物料的最終含水量低于其含結(jié)合水的量時(shí)，若物料最初含水量中結(jié)合水很少，而主要為非結(jié)合水分，則物料主要在等速階段干燥，干燥速度可以較快；若物料最初含水量中主要為結(jié)合水，而非結(jié)合水很少則物料主要在降速階段干燥，與前者同樣的干燥條件下，干燥速度較慢；若物料的最初含量等于或低于其含的結(jié)合水量，則物料全在降速階段干燥，其干燥速度低。當(dāng)干燥要求物料的最終含水量高于其含結(jié)合水量時(shí)，物料全在等速階段干燥，其干燥速度可以較高。③物料溫度。物料本身溫度高，其表面汽化速度和內(nèi)部水分?jǐn)U散速度都會(huì)提高，干燥速度就會(huì)增高。④干燥介質(zhì)的溫度。干燥介質(zhì)的溫度越高，對(duì)于同樣的絕對(duì)濕度，其相對(duì)濕度就會(huì)低，結(jié)果增加了干燥介質(zhì)容納水分的能力，可以提高干燥速度。干燥介質(zhì)溫度的提高還增加物料的溫度，對(duì)提高干燥速度也有利。但干燥介質(zhì)的溫度提高，應(yīng)以不使被干燥物B的性質(zhì)受損為原則。干燥介質(zhì)在干燥器進(jìn)出口處的溫差越小，其平均溫度越高，干燥速度越大。⑤干燥介質(zhì)的濕度和流速。干燥介質(zhì)含水越少，水分汽化越快。干燥介質(zhì)為空氣}．空氣的相對(duì)濕度越低，其可容納的水分就越大，水分汽化得越快，越有利于干燥速度的提高；同理，空氣流速大，則可迅速將汽化了的水分帶走，新流進(jìn)的空氣相對(duì)濕度低，有利。六、吸收與吸附1．吸收(1)概述。吸收是利用適當(dāng)?shù)娜芤禾幚須怏w混合物，利用不同的氣體組分在溶劑中溶解度的差異使其中某一組分從氣體混合物中分離出來的操作。在吸收過程中，可以被液體溶解而形成溶液的氣體組分稱為吸收質(zhì)，作溶劑的液體叫做吸收劑，不被吸收的氣體組分叫做惰性氣體。在化工生產(chǎn)中，吸收操作應(yīng)用極為廣泛，具體應(yīng)用在以下幾方面：①吸收氣體混合物中某一組分制造液體產(chǎn)品。如用稀硫酸吸收氣體產(chǎn)物中的三氧化硫制造硫酸；用硫酸吸收氣體產(chǎn)物中的氨制造硫酸銨。②吸收氣體產(chǎn)物中的某幾個(gè)組分，使氣體混合物初步分離，從而有利于對(duì)分離產(chǎn)物進(jìn)一步加工如用中壓油吸收石油裂解氣中的乙烷、乙烯、丙烷、丁烷、丁烯等，使這些組分與不溶于中壓油的甲烷、氫氣分離。③氣體原料的凈化，如用乙醇胺、氨水及其它堿性溶液吸收原料氣中的硫化氫和二氧化碳，使氣體原料得到凈化。。④氣體產(chǎn)物中少量氣體的回收，如用洗油作吸收劑吸收焦?fàn)t煤氣中的芳香族氣體以回收苯、甲苯等物質(zhì)。③排氣中有害物質(zhì)的凈化，如用水吸收排氣中的氟化氫、氯化氫氣體，用堿液吸收排氣中的二二氧化硫、二氧化氮和氯氣等，使這些有害氣體溶解到液體中以減少對(duì)空氣的污染。如果吸收過程僅涉及氣體組分溶解到吸收劑中而不伴有明顯的化學(xué)反應(yīng)，則稱為物理吸收。例如，用水吸收氯化氫，用中壓油吸收乙烷等屬于物理吸收。如果吸收過程中吸收質(zhì)和吸收劑中的某些組分發(fā)生明顯的化學(xué)反應(yīng)，生成新的物質(zhì)，這類吸收稱為化學(xué)吸收。例如，用硫酸吸收氨，用堿液吸收二氧化硫等均屬于化學(xué)吸收。通常，在選擇吸收劑時(shí)應(yīng)盡量滿足以下要求：①吸收效率高，即單位數(shù)量吸收劑應(yīng)能吸收盡可能多的吸收質(zhì)。②分離效果好，即要使這種吸收劑能吸收最多的吸收質(zhì)而盡量不吸收或少吸收其它不需要吸收的組分。③便于進(jìn)一步加工利用，在吸收完成后，吸收液可以作為液體產(chǎn)品或者便于對(duì)吸收液和不溶氣體進(jìn)行加工，在吸收劑需要重復(fù)使用時(shí)，要求吸收劑和吸收質(zhì)便于分離。④來源方便、價(jià)錢便宜、經(jīng)濟(jì)效果好。有時(shí)這些條件不能同時(shí)具備，則應(yīng)在滿足分離要求的前提下爭(zhēng)取最好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。(2)吸收理論①氣液平衡和溶解度。在一定溫度和壓力下，一定量吸收劑與混合氣體接觸，溶質(zhì)便從氣相向液相轉(zhuǎn)移，直至液相中溶質(zhì)達(dá)到飽和，濃度不再增加為止。此時(shí)并非沒有溶質(zhì)分子繼續(xù)進(jìn)入液相．而是在任一瞬間進(jìn)入液相的溶質(zhì)分子與從液相中逸出的溶質(zhì)分子數(shù)恰好相等，即在宏觀上液相的濃度不再發(fā)生變化，這種狀態(tài)稱為氣液兩相達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡，簡(jiǎn)稱相平衡。平衡狀態(tài)下氣相中的溶質(zhì)分壓稱為平衡分壓(飽和分壓)，液相中的溶質(zhì)濃度稱為平衡濃度(飽和濃度)。所謂氣體在液體中的溶解度，就是指氣體在液相中的飽和對(duì)于難溶氣體和大多數(shù)氣體的稀溶液，其氣液平衡關(guān)系可用亨利(Henly)定律來描述?即當(dāng)總壓不高(不超過500kPa)時(shí)，在一定的溫度下，稀溶液上方的氣體溶質(zhì)的平衡分壓與其在溶液中的摩爾分?jǐn)?shù)成正比。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為p=Ex或式中p”——溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓，kPa；x——溶質(zhì)在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)；E——亨利系數(shù)(其值隨物系特性及溫度而異)，kPa；v”——平衡時(shí)溶質(zhì)在氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)；m——相平衡常數(shù)，無因次。當(dāng)混合氣體中某組分的分壓愈大、濃度愈大時(shí)，其在吸收液中的平衡濃度就愈大。對(duì)于混合氣體的不同組分，亨利系數(shù)E或相平衡常數(shù)m愈大，則溶解在液體中的該組分的濃度就愈低，即這種組分愈不易被吸收；相反，E與m值愈小，則表示該組分愈容易被吸收。②氣體的吸收和解吸。當(dāng)不平衡的氣液兩相接觸時(shí)，溶質(zhì)是被吸收還是解吸，要由相平衡關(guān)系決定。也就是說，當(dāng)氣體混合物與溶液接觸時(shí)，吸收過程能否發(fā)生，以及過程進(jìn)，二的限度，取決于溶液上方氣相中被吸收組分的平衡分壓。若氣相中被收組分的分壓pA高于液相濃度xA相對(duì)應(yīng)的平衡分壓pi，此時(shí)進(jìn)行的是吸收過程。隨著吸收過程的進(jìn)行，氣相中被吸收組分的含量不斷降低，溶液濃度不斷上升，溶液中其平衡分壓也隨之上升，直到氣相中被吸收組分的分壓pA等于與溶液濃度x。相應(yīng)的平衡分壓pj，即pA=pj，吸收達(dá)到了極限。若氣相中被吸收組分的分壓pA低于液相濃度xA所要求的平衡分壓pj，即pA<pi此時(shí)進(jìn)行的是解吸過程。③吸收方程。實(shí)踐證明，吸收速率與氣液接觸面積成正比，與吸收推動(dòng)力(吸收質(zhì)的壓差或濃度差)成正比。以(p—p”)表示總推動(dòng)力的吸收速率方程為VA=KGA(p—p’)式中～。——吸收質(zhì)的傳質(zhì)速率，m01／s；K。——?dú)庀嗫倐髻|(zhì)系數(shù)，mol／(ITl2·s·Pa)；A——?dú)庖航佑|面積，n12；p—p’——用氣相壓力差表示的總推動(dòng)力，Pa。從吸收速率方程可知，要想提高吸收速率，應(yīng)設(shè)法增加吸收面積，增大吸收推動(dòng)力力和收傳質(zhì)系數(shù)。通常采用：a．改進(jìn)吸收設(shè)備結(jié)構(gòu)，增大氣液接觸面積A。b．提高吸收壓力，降低吸收溫度，采用化學(xué)吸收增加吸收推動(dòng)力。提高吸收壓力增高p；降低吸收溫度可降低p；采用化學(xué)吸收后，溶解到吸收液中的吸收質(zhì)很快變其它物質(zhì)，使與p“平衡濃度降低，也就降低了P，p的升高和p的降低總的都是增大吸收推動(dòng)力。c．通過選擇吸收劑和改善流體流動(dòng)狀況等方法提高吸收系數(shù)。(3)吸收設(shè)備。在化工生產(chǎn)中使用的吸收設(shè)備很多，按其作用原理可分為表面吸收填料式吸收器、鼓泡式吸收器、噴液式吸收器和濺散式吸收器5類。①表面吸收器。最簡(jiǎn)單的表面吸收器為陶瓷制的吸收壇和熔石英制的S型排管：這兩種吸收器的接觸表面不很大，但單位體積的表面積較大，這樣就適用于吸收速度大且放熱量較大的吸收作業(yè)。這種吸收器效率不高，但因?yàn)樵O(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格較低，故還在一些化工廠用于少量腐蝕性氣體的吸收。②填料塔。填料塔為最常用的吸收設(shè)備。填料塔的斷面可做成圓形，亦可做成方形。簡(jiǎn)體一般為鋼制或塑料制。塔中部放置填料，填料可做一層堆放，亦可分層堆放。支承填料的構(gòu)件叫填料支承板，一般為柵板狀或篩孔板。填料層上方還放置一層填料壓板，用以防止填料受氣流沖擊后震動(dòng)而使填料破碎。吸收液自塔上部加入，為使吸收液均勻地流下，在液體人口管上設(shè)有液體分布器。當(dāng)填料層過高時(shí)，可將填料層分段，并在兩段填料層之間加設(shè)液體再分布器，使吸收液重新均勻地分布于填料層斷面上。氣體一般自塔下部進(jìn)入，經(jīng)氣體均勻分布裝置，不讓氣流直接沖出填料。氣體通過填料層后，部分組分被吸收液吸收，不被吸收的氣體從塔上部出塔。當(dāng)氣流速度較大時(shí)，會(huì)以霧沫形式帶出一部分吸收液。這時(shí)在填料層上方應(yīng)設(shè)置除霧器以除去氣流所夾帶的霧沫。。填料塔中所用的填料形式很多，最簡(jiǎn)單的如焦炭塊和石英砂，其次為拉西環(huán)。這些都屬于實(shí)體填料。還有0環(huán)、十字環(huán)、鮑爾環(huán)、花環(huán)、鞍形填料，波紋填料和柵條填料等。用于高效分離時(shí)，也采用一些金屬絲網(wǎng)做成的填料，稱為網(wǎng)體填料。使用網(wǎng)體填料的填料塔，大多用于分離程度很高的精餾作業(yè)，而用于吸收塔的很少。③湍球塔。用小球作為填料并加大氣體流速，使填料小球在塔內(nèi)浮起湍動(dòng)，這種特殊的填料塔稱為湍球塔。湍球塔由塔體、支承柵板、球形填料、擋板、液體噴淋裝置、氣體分布器、霧沫分離器等組成。支承柵板上放置一定數(shù)量的輕質(zhì)小球。操作時(shí)，氣體流速大于某一數(shù)值可使小球浮起、旋轉(zhuǎn)翻騰、互相碰撞呈湍動(dòng)狀態(tài)，由塔上部噴淋到小球上的液膜表面在小球湍動(dòng)中不斷更新。在湍球塔中，氣、液、固三相都在湍動(dòng)，從而使液膜變薄、接觸面積增加、吸收系數(shù)加大，總的效果是使吸收過程大為強(qiáng)化。湍球塔氣速高，處理能力大，塔的質(zhì)量輕，氣體分布較均勻，不易被固體及粘性物質(zhì)堵塞，特別適合于用吸收法分離和凈化大氣量的氣體，也可用于氣體的除塵和降溫。④鼓泡塔。對(duì)于只有一層氣體分布板或一層氣體噴嘴，氣體需要通過較高液層而進(jìn)行吸收操作的鼓泡式吸收器稱為鼓泡塔。鼓泡塔多用于化學(xué)吸收，例如用硫酸吸收含氨氣體中的氨而生成硫酸銨。不能被硫酸吸收的空氣則由塔上部排出。⑤噴淋塔和噴霧塔。噴淋塔和噴霧塔的基本結(jié)構(gòu)與噴淋式冷凝器相同。不同的噴液壓力和噴液裝置噴出的液滴大小也不同。當(dāng)噴嘴噴出的是較大的液滴時(shí)稱為噴淋塔。當(dāng)噴嘴噴出的是霧狀吸收液時(shí)，就稱為噴霧塔。噴淋塔和噴霧塔耗用液體少，消耗動(dòng)力大，吸收效率不高，但由于這種塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且在進(jìn)行吸收分離的同時(shí)可進(jìn)行冷卻、除塵、增濕等過程，所以在進(jìn)行吸收還需同時(shí)進(jìn)行上述作業(yè)時(shí)，還是采用這種設(shè)備。另外，在對(duì)排出廢氣中的有害氣體進(jìn)行凈化處理時(shí)，有時(shí)不要求很高的吸收效率，往往也采用這種設(shè)備。⑥文丘里吸收器。由文丘里管和氣液分離器組成。氣體由氣體進(jìn)口管高速進(jìn)入文丘里管，液體由吸收液入口管經(jīng)環(huán)形分布器進(jìn)入文丘里管，與高速氣流在喉管處混合并霧化。氣體和霧狀吸收液在文氏管內(nèi)充分接觸進(jìn)行吸收，然后進(jìn)入氣液分離器，不被吸收的氣體經(jīng)除霧器進(jìn)一步除霧后由氣體出口排出。吸收液自分離器下部的液體出口引出。文丘里吸收器吸收效率較高，特別適用于吸收過程中有固體顆粒生成的場(chǎng)合。這種吸收器壓降較大，動(dòng)力消耗較多。⑦濺散式吸收器。濺散式吸收器又稱潑水輪。吸收器下部為裝有吸收液的液槽，液面上方的橫軸上裝有～組網(wǎng)輪。隨著橫軸的旋轉(zhuǎn)，網(wǎng)輪也不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，將吸收液攪動(dòng)并形成液膜和液滴。氣體白吸收器上方通過，和空中的液滴與網(wǎng)上的液膜接觸，其中易溶組分被吸收，不被吸收的氣體從氣體出口管排出。隨著網(wǎng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，網(wǎng)上的液膜和空中的液滴不斷更新，使吸收更易進(jìn)行。濺散式吸收器吸收效率較高，特別適用于用少量吸收液處理大氣量氣體時(shí)的吸收作業(yè)：其缺點(diǎn)是構(gòu)造復(fù)雜，轉(zhuǎn)動(dòng)網(wǎng)輪耗費(fèi)較大能量。有的磷肥廠用這種設(shè)備吸收氟化氫和四氟化硅氣體。除以上幾種吸收器外，常用于氣體吸收的還有泡罩塔和泡沫塔。(4)吸收塔基本尺寸的確定及選用依據(jù)①理論板的概念。理論板即理淪塔板。它是具有如下特點(diǎn)的一塊塔板，不論進(jìn)入該板的氣液兩相組成如何，在該板上氣液兩相經(jīng)過充分混合并進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱，其結(jié)果總是使離開該板時(shí)的氣液兩相在傳質(zhì)與傳熱兩方面均達(dá)到的平衡狀態(tài)，而且塔板上的液相組成電可視為均勻一致。實(shí)際上，由于塔板上氣液間接觸面積和接觸時(shí)間是有限的，因此任何型式的塔板上氣液兩相都難以達(dá)到平衡狀態(tài)，也就是說理論板是不存在的。理論板僅是作為衡量實(shí)際板分離效率的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，它是一種理想板。在設(shè)計(jì)中人們先求取理論板層數(shù)，然后用塔板效率予以校正，從而求得實(shí)際板層數(shù)。理論板層數(shù)通常采用逐板計(jì)算法或圖解法求取，這兩種方法均以物系的相平衡關(guān)系和操作線方程式為依據(jù)。具體方法可參閱有關(guān)書籍。。②填料塔內(nèi)徑和填料層高度計(jì)算。填料塔的內(nèi)徑D是根據(jù)生產(chǎn)工藝上所要求的生產(chǎn)量及所選用的氣體空塔速度而定的。氣體的空塔速度是以塔內(nèi)截面積計(jì)算的氣體流速。設(shè)氣體的體積流量為y(ｍ/s)，塔的內(nèi)徑為D(m)，空塔速度為U(ｍ/s)，則：在填料塔中，當(dāng)氣體的體積流量一定時(shí)，塔的內(nèi)徑大，則空塔速度小，傳質(zhì)系數(shù)低。減小塔徑可使氣體的流速增大，提高傳質(zhì)系數(shù)。但氣速增大到一定數(shù)值就會(huì)引起液泛(此時(shí)液相為連續(xù)相，氣相為分散相，氣體以氣泡狀通過液體)，使操作不能進(jìn)行。開始引起液泛的氣體空塔速度稱為液泛速度。氣體在填料塔中的實(shí)際空塔速度，一般取液泛速度的60％～80％。液泛速度可從關(guān)聯(lián)圖查取，也可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。中z?！盍蠈痈叨?，m；A——傳質(zhì)面積，ITl2；D——填料塔內(nèi)徑，m；ａ——單位體積填料所提供的有效吸收面積，n12／In3。③板式塔的塔高、塔徑計(jì)算。板式塔的有效高度是指氣液接觸段高度，其質(zhì)依歪而定，即Z0=(Ⅳ。一1)HT式中．z。——塔的有效高度，m；Ⅳ。——實(shí)際塔板數(shù)；Ⅳ，——塔板間距，m。塔板間距HT的數(shù)值多為經(jīng)驗(yàn)值，可查有關(guān)手冊(cè)。塔的總高度除廠蜀之外，要加上塔頭和塔底和再分配空間高度。板式塔的塔徑計(jì)算方法同填料塔。④塔設(shè)備選用依據(jù)。填料塔與板式塔均為氣液傳質(zhì)設(shè)備。對(duì)于許多逆流操作的氣液傳過程，填料塔和板式塔均可適用，但兩種塔型有許多不同之處，了解這些差異，有助于我們合理選用塔型。填料塔與板式塔的不同點(diǎn)有：a．填料塔用小填料時(shí)，小塔效率高，填料層高度低，但塔徑增大后則效率降低。而板式塔的效率較穩(wěn)定，且大塔的效翠比小塔的效率有所提高。b．填料塔的壓降小，對(duì)阻力要求小的場(chǎng)合較適用(如真空操作)，而板式塔的壓降比填料塔大。c，填料塔操作范圍較小，對(duì)液體的噴淋密度有一定要求。若液體負(fù)荷過大，易引起液泛。而設(shè)計(jì)良好的板式塔，其操作彈性比填料塔大得多。d．熱敏性物系宜采用填料塔，因填料塔內(nèi)的持液量比板式塔小，所以物料在塔內(nèi)停留時(shí)間短。對(duì)腐蝕性物系宜采用填料塔，因填料塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于用非金屬材料、耐腐蝕材料制造。對(duì)易起泡物系宜采用填料塔，因填料本身對(duì)泡沫有限制和破碎作用。e．對(duì)易聚合或含有因體顆粒的物系，不宜選用填料塔，因易堵塞且清洗困難，檢修技清洗費(fèi)用較大，而大孔徑篩板等類型的板式塔，則可有效地處理這類物系。此外，板式塔檢修及清洗均比填料塔容易。塔型的選用涉及因素很多，必須結(jié)合具體情況而定，其根本原則應(yīng)為最大限度地適應(yīng)生產(chǎn)需要。2．吸附(1)概述①吸附和脫附。氣體和液體能夠?yàn)槎嗫仔怨腆w所吸引并在多孔性固體表面上濃集的現(xiàn)象稱為吸附現(xiàn)象。氣體或液體混合物與多孔性固體接觸，使其中一種或數(shù)種組分被吸引附在固體表面上，從而與其它組分分離的操作稱為吸附操作。吸附現(xiàn)象和吸附操作均被吸附。在吸附操作中，用來吸附氣體或液體組分的多孔性固體稱為吸附劑，被吸附的氣體或液體稱做吸附質(zhì)。吸附質(zhì)從吸附劑表面上脫離的現(xiàn)象稱為脫附現(xiàn)象，使吸附質(zhì)從吸附劑表面脫離的操作行為脫附操作，兩者均簡(jiǎn)稱為脫附。脫附是吸附的逆過程。⑦吸附在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用。由于吸附操作具有分離程度高和選擇性強(qiáng)的特點(diǎn)，以及一定量的吸附劑不能一次吸附很多氣體或液體組分，吸附在化工廠中多用于取得或除去氣皿混合物或液體混合物中含量很小的組分。具體應(yīng)用在以下一些方面。。．分離氣體混合物以得到極純凈的加工產(chǎn)物。如氧氣生產(chǎn)中用來除去氣體氧和液體篆中微量的乙炔、二氧化碳和油蒸氣。b．吸附劑吸附氣體后直接得到產(chǎn)品。如用含氨泥煤吸附硝酸尾氣中的二氧化氮以得勤腐殖酸肥料。ｃ．原料氣的凈制，如用吸附法除去乙烯中的少量二氧化碳和水蒸氣，得到較純的乙烯用于生產(chǎn)聚乙烯等產(chǎn)品。d．有機(jī)物蒸氣的回收，如從樹脂生產(chǎn)和塑料生產(chǎn)放出的氣體中吸附其中少量的苯乙烯、氯乙烯、丁二烯等有機(jī)物蒸氣，經(jīng)濃集脫附后再用于生產(chǎn)。ｅ．氣體產(chǎn)物和有機(jī)物液體中微量水的脫除，這項(xiàng)操作平時(shí)稱為氣體干燥或有機(jī)液體自：干燥。由于吸附法分離程度高，可把產(chǎn)物中的水干燥到十萬分之一以下。f．水溶液中微量油狀物的去除，當(dāng)以水為溶劑的產(chǎn)物中含有微量油狀物雜質(zhì)時(shí)，可以用吸附劑將油狀物吸附，以得到純凈的加工產(chǎn)物。g．產(chǎn)物的脫色與除臭，醫(yī)藥生產(chǎn)和試劑生產(chǎn)中要得到相當(dāng)純凈的產(chǎn)品，在加工過程中就用吸附法除去其中少量和微量的有機(jī)物雜質(zhì)，使產(chǎn)品純凈潔A。通常把這種加工稱為脫色與除臭。如巴比妥、普魯卡因、亞硝酸鈉等產(chǎn)品生產(chǎn)過程中均用活性炭進(jìn)行脫色。h．液體產(chǎn)物的分離，如用吸附法可分離石油餾分中的某一部分以制取液體石蠟，同時(shí)可得到脫蠟特制油。除此之外，化工廠的實(shí)驗(yàn)室和分析室中還用吸附法除去局部空氣中的水蒸氣以保持樣品稱量的準(zhǔn)確性。吸附操作在溶劑回收、環(huán)境保護(hù)、食品工業(yè)、空氣調(diào)節(jié)、惰性氣體精制方面亦有愈來愈多的應(yīng)用。③吸附劑。吸附劑是多孔性的固體物質(zhì)，具有很大的內(nèi)表面積。1g活性炭可以有1000m2以上的內(nèi)表面。工業(yè)用的吸附劑除了必須有巨大的內(nèi)表面積外，還應(yīng)具備以下條件：ａ．吸附能力高，即單位體積或單位質(zhì)量吸附劑能夠吸附的吸附質(zhì)的量要大。b．選擇性強(qiáng)，即對(duì)混合物中的某一組分或某幾組分的吸附量大，而對(duì)另外的組分不吸附或吸附量極小。c。．機(jī)械強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)。d．吸附劑容易再生。e．制備簡(jiǎn)單，成本低廉，原料來源充足。常用的工業(yè)吸附劑有活性氧化鋁、硅膠、活性炭、漂白土、酸化白土、分子篩和腐植酸系吸附劑，其中活性炭和分子篩的綜合性能較好，應(yīng)用也較廣。④物理吸附與化學(xué)吸附。根據(jù)吸附劑與吸附質(zhì)之間吸附力的不同，吸附可以被分為物理吸附及化學(xué)吸附。對(duì)于物理吸附，吸附劑和吸附質(zhì)之間通過分子間力相互吸引，形成吸附現(xiàn)象。吸附質(zhì)分圖4—54烴類氣體分離裝置一：離子交換接觸吸附法一般不設(shè)專用的吸附器，可在原來的反應(yīng)釜或其它帶攪拌的容器中使要處理的液體與吸附劑相互接觸進(jìn)行吸附，然后將吸附劑與液體分離。②固定床吸附法。固定床吸附法既可用于氣體吸附，也可用于液體吸附，是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的吸附方法。固定床吸附器有立式、臥式、環(huán)形等各種形式。用于液體吸附的固定床吸附器，其形式與用于氣體的相同。但吸附劑所吸附的液體大多不必回收，或者連同吸附劑一同處理，或者將用過的吸附劑收集起來，積成一批后再進(jìn)行再生回收。③移動(dòng)床吸附法。移動(dòng)床吸附法是使吸附劑在吸附器內(nèi)定向移動(dòng)，流體與它逆流接觸，在接觸過程中，完成吸附操作。所用設(shè)備為移動(dòng)床吸附裝置，是一組將吸附器、脫附器、冷卻器、再生器串聯(lián)組合在一起的連續(xù)式吸附裝置。圖4—54所示為一烴類氣體分離的移動(dòng)床吸附裝置。它用于從甲烷氫中提取濃度5．7％的乙烯。移動(dòng)床吸附裝置生產(chǎn)連續(xù)，處理量大，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能量消耗大，吸附劑磨損大，目前在化工廠中還應(yīng)用不多。第三節(jié)分離新技術(shù)和生化分離1．概述利用離子交換劑對(duì)液相中的離子進(jìn)行平衡反應(yīng)的分離操作稱為離子交換分離法。離子交換劑是一種帶有可交換離子的不溶性固體，帶有可交換的陽(yáng)離子的交換劑稱為陽(yáng)離子交換劑，帶有可交換的陰離子的交換劑稱為陰離子交換劑。在水溶液中離子交換劑可交換的離子與水溶液中的離子發(fā)生離子交換反應(yīng)?？勺麟x子交換劑的物質(zhì)有離子交換樹脂、無機(jī)離子交換劑(如沸石等)和某些天然有機(jī)物質(zhì)經(jīng)化學(xué)加工而得的交換劑(如磺化煤等)，其中離子交換樹脂應(yīng)用最廣。離子交換過程是液固兩相間的傳質(zhì)與化學(xué)反應(yīng)過程，通常在離子交換劑表面進(jìn)行的離子交換反應(yīng)很快，過程速