第四章-产物的分离与提纯1.ppt

第一节产物分离的原则 在化工生产中，产物的分离方法可分成机械分离和传质分离两大类一般来讲，非均相混合物的分离主要采用机械分离法；均相混合物的分离采用传质分离法 1机械分离 2传质分离名称原料相态态分离媒介分离剂剂产产生产产物相态态分离原理工业应业应 用实实例闪闪蒸液体减压压气体挥发挥发 度(蒸汽压压)有较较大差别别由海水淡化生产纯产纯水部分冷凝气体热热量液体和气体挥发挥发 度(蒸汽压压)有较较大差别别由氨中回收氢氢气和氮气精馏馏气、液或气液混合物热热量、有时时用机械功气体和液体挥发挥发 度(蒸汽压压)有差别别石油裂解气的深冷分离萃取精馏馏气、液或气液混合物液体溶剂剂和塔釜加热热气体和液体溶剂剂改变变原溶液组组分的相对对挥发挥发 度以苯酚作溶剂剂，由沸点相近的非芳烃烃中分离甲苯吸收蒸出气体或液体液体吸收剂剂加入热热量气体和液体溶解度不同由催化裂化装嚣嚣主蒸馏馏塔顶产顶产 物中回收乙烷烷及较轻较轻 的烃烃吸收气体液体吸收剂剂液体和气体溶解度不同用乙醇胺类类吸收以除去天然气中的C02和H2S蒸出液体气提气气体溶解度不同原油蒸馏馏塔侧线侧线 抽出的石脑脑油、煤油和柴油馏馏分的气提带带有回流的蒸出(水蒸气蒸馏馏)气液或气液混合物气提蒸汽和热热量气体和液体溶解度不同原油的减压压蒸馏馏 (水蒸气为为气提剂剂)再沸蒸出液体热热量气体溶解度不同从石脑脑油馏馏分中脱除轻组轻组 分共沸精馏馏气、液或气液混合物液体共沸剂剂和热热量气体和液体共沸剂剂改变变原溶液组组分的相对挥发对挥发 度以乙酸丁酯酯作共沸剂剂从稀溶液中分离乙酸液一液萃取液体液体萃取剂剂两种液体不同组组分在两液相中的溶解度不同以丙烷烷作萃取剂剂从重渣油中脱除沥沥青液一液萃取(双溶剂剂)液体两个萃取剂剂两种液体不同组组分在不同萃取剂剂中的溶解度不同以丙烷烷、甲酚为为双溶剂剂，从芳烃烃和环环烷烃烷烃 原料中分离链链烷烃烷烃干燥液体，更常见见是固体气体、热热量气体、干燥的固体水分蒸发发用热热空气脱除聚氯氯乙烯烯中的水分蒸发发液体热热量气体和液体蒸汽压压不同由氢氢氧化钠钠的水溶液中蒸出水分结结晶液体冷量或热热量固体和母液利用过饱过饱 和度由二甲苯混合物中结结晶分离对对二甲苯蒸出液体气提气气体溶解度不同原油蒸馏馏塔侧线侧线 抽出的石脑脑油、煤油和柴油馏馏分的气提带有回流的蒸出(水蒸气蒸馏)气液或气液混合物气提蒸汽和热量气体和液体溶解度不同原油的减压蒸馏 (水蒸气为气提剂)再沸蒸出液体热量气体溶解度不同从石脑油馏分中脱除轻组分共沸精馏气、液或气液混合物液体共沸剂和热量气体和液体共沸剂改变原溶液组分的相对挥发度以乙酸丁酯作共沸剂从稀溶液中分离乙酸液一液萃取液体液体萃取剂两种液体不同组分在两液相中的溶解度不同以丙烷作萃取剂从重渣油中脱除沥青液一液萃取(双溶剂)液体两个萃取剂两种液体不同组分在不同萃取剂中的溶解度不同以丙烷、甲酚为双溶剂，从芳烃和环烷烃 原料中分离链烷烃干燥液体，更常见是固体气体、热量气体、干燥的固体水分蒸发用热空气脱除聚氯乙烯中的水分蒸发液体热量气体和液体蒸汽压不同由氢氧化钠的水溶液中蒸出水分结晶液体冷量或热量固体和母液利用过饱和度由二甲苯混合物中结晶分离对二甲苯蒸发发液体热热量气体和液体蒸汽压压不同由氢氢氧化钠钠的水溶液中蒸出水分结晶液体冷量或热量固体和母液利用过饱和度由二甲苯混合物中结晶分离对二甲苯名称原料相态态分离媒介分离剂剂产产生产产物相态态分离原理工业应业应 用实实例凝聚蒸汽冷量固体和气体选择选择 性地凝聚邻邻苯二甲酸酐酐的精制浸取固体液体溶剂剂液体和固体渣固体的溶解度用水浸取矿矿渣中的硫酸铜铜吸附气体或液体固体吸附剂剂气体或液体吸附作用的差别别通过过分子筛筛吸附空气中的水分离子交换换液体固体树树脂固体树树脂和液体质质量作用定律水的软软化(2)在相内进行质量传递的分离过程。

这类传质分离操作的共同特点是依靠原料中不同组分在某种推动力(如压差、浓度差、电位差)作用下经过某种介质(如半透膜)时的传质速度差异而实现分离如膜分离、热扩散和气体扩散单单元过过程相态态分离方法分离工具工业举业举 例加压扩压扩散气态态通过过离心力建立压压力梯度离心力同位素混合物的分离气体扩扩散气态态压压力下流经经多孔隔板多孔隔板铀铀同位素分离反渗透液态态压压力梯度克服渗透压压膜水脱盐盐渗透气态态或液态态压压力下流体流经经半透膜膜异丙醇脱水渗析液态态穿过过膜的扩扩散速度差膜由人造丝丝液体中回收提纯纯苛性钠钠泡沫分馏馏液态态选选取的界面浓浓度泡沫界面酶和染料分离色谱谱分离气态态或液态态在固体表面及内部选选取的浓浓度固体混合溶剂剂蒸汽的回收区域熔融固态态液体穿过过金属块块移动动温度梯度锗锗的提纯纯热扩热扩 散气态态和液态态产产生浓浓度梯度的温度温度梯度气态态同位素混合物分离电电解液态态电场电场电场电场 和膜氢氢和氚氚的分离电电渗析液态态电场电场 加充电电膜膜和电电场场水脱盐盐 二、基本原理 1气体产物的分离 2液体产物的分离 3固体产物的分离 三、分离流程的设计 1明确分离目标 一般而言，产品纯度是据产品的使用目的来确定的。

而回收率或产品总收率则在很大程度上决定着分离过程的经济性，所以经济性最佳就成为确定回收率的主要依据 2确定可行的分离方法 3设计分离流程时的经验规则和注意事项 (1)反应产物有固体物的，不论它们是目的产物还是废弃物，一般要率先分离出来，免使管道设备堵塞，流程不顺 (2)反应产物中对目的产物尤其有害的物质必须首先除去，甚至不惜能量的利用合理与否，这是工艺的要求通常产品的收得率在经济上是最重的砝码，因为最终的产品利润最大不能因为考虑能量的“合理”，而牺牲了产品的收率 (3)反应产物中对后工艺有害的物质，首先分离比如精馏过程，从能量上考虑应当由挥发度从低到高逐级取出，但有时高沸点物质会聚合，会凝絮甚或较黑较脏，也要先把它分出然后再降温从低沸物到高沸物地分离这第一步似乎浪费能量但对流程和工艺有利 (4)产物中，尽量优先把未反应原料分出来，循环使用，如果原料宝贵更应如此 (5)把最难分离的组分或要求特高的产物应从分离系统中先取出粗产物，再设计精制分离方案不要希望过早地拿出来，更不主张一次分离就得到高纯产物 (6)尽量选用简单的分离方法，能用机械分离的先用机械法一般是机械法-物理法-物理化学法-化学法的顺序，无论从操作和能量上都有可能。

(7)一般情况下或者先取出最少的组分，或者先取出最多的组分 (8)一般情况下分离的流程先易后难，容易除去的先除去，容易拿到的先拿到 (9)尽量把多种杂质一次性除去，再研究从杂质中回收有用副产物 (10)能用精馏的地方尽量采用简单精馏，除非有充分理由，不主张率先考虑萃取精馏、 夏应精馏、共沸精馏等精馏过程仍是先易后难，最难分离的组分最后精馏 (11)尽量利用热源，节省能量 (12)尽量采用先进技术和先进设备第二节分离和精制技术 分离技术作一个鸟瞰 一、气固分离和除尘 1机械力分离法 (1)重力沉降法 (2)惯性沉降法(3)离心沉降法 2过滤分离法 二、液体分离 1液相非均一系分离 2. 液液萃取 三、液体分离和精馏 1概述 2精馏 3精馏塔 四、蒸发和结晶 五、干燥第三节分离新技术和生化分离 一、离子交换 1概述 2对离子交换剂的一般要求 3离子交换树脂 4离子交换过程的工业应用 二、膜分离 1概述 2分离用膜 3膜分离设备 4各种膜分离过程简介 三、色谱分离 1概述 2应用 四、超临界流体萃取和其它萃取分离 1超临界流体萃取物性溶剂临界温度临界压力MPa临界密度(gCM3)乙烯二氧化碳乙烷丙烯丙烷氨正戊烷甲苯9231032291896613241973195037384.88462424113337402180468020302330217023502370292表49常用超临界溶剂的临界值 五、电泳分离 六、生化分离 七、其它分离方法 1鼓泡与泡沫分离 2溶液结晶分离 3升华分离 4凝胶萃取 裂解气的分离。