產(chǎn)物的分離與提純

第四章產(chǎn)物的分離與提純第一節(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械分離法；均相混合物的分離采用傳質(zhì)分離法。1．機械分離2．傳質(zhì)分離名稱原料相態(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

氮氣精餾氣、液或氣液混合物熱量、有時用機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原溶液組分的相對揮發(fā)度以苯酚作溶劑，由沸點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

共沸劑改變原溶液組分的相對揮發(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)晶分離對二甲苯

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

共沸劑改變原溶液組分的相對揮發(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)晶分離對二甲苯蒸發(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)晶分離對二甲苯名稱原料相態(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是依靠原料中不同組分在某種推動力(如壓差、濃度差、電位差)作用下經(jīng)過某種介質(zhì)(如半透膜)時的傳質(zhì)速度差異而實現(xiàn)分離。如膜分離、熱擴散和氣體擴散。單元過程相態(tài)分離方法分離工具工業(yè)舉例加壓擴散氣態(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溫度梯度鍺的提純熱擴散氣態(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)電場電場和膜氫和氚的分離電滲析液態(tài)電場加充電膜膜和電場水脫鹽二、基本原理1．氣體產(chǎn)物的分離2．液體產(chǎn)物的分離3．固體產(chǎn)物的分離三、分離流程的設(shè)計1．明確分離目標一般而言，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)濟性，所以經(jīng)濟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3．設(shè)計分離流程時的經(jīng)驗規(guī)則和注意事項(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)濟上是最重的砝碼，因為最終的產(chǎn)品利潤最大。不能因為考慮能量的“合理”，而犧牲了產(chǎn)品的收率。(3)反應(yīng)產(chǎn)物中對后工藝有害的物質(zhì)，首先分離。比如精餾過程，從能量上考慮應(yīng)當由揮發(fā)度從低到高逐級取出，但有時高沸點物質(zhì)會聚合，會凝絮甚或較黑較臟，也要先把它分出。然后再降溫從低沸物到高沸物地分離。這第一步似乎浪費能量．但對流程和工藝有利。(4)產(chǎn)物中，盡量優(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)盡量選用簡單的分離方法，能用機械分離的先用機械法。一般是機械法--物理法--物理化學法--化學法的順序，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)盡量采用先進技術(shù)和先進設(shè)備。第二節(jié)分離和精制技術(shù)分離技術(shù)作一個鳥瞰一、氣固分離和除塵1．機械力分離法(1)重力沉降法(2)慣性沉降法(3)離心沉降法2．過濾分離法二、液體分離1．液相非均一系分離2.液液萃取三、液體分離和精餾1．概述2．精餾3．精餾塔四、蒸發(fā)和結(jié)晶五、干燥以乙酸丁酯作共沸

劑從稀溶液中分離乙酸用乙醇胺類吸收以

除去天然氣中的C02和H2S揮發(fā)度(蒸汽壓)有差別在固體表面及內(nèi)部選取的濃度第四章產(chǎn)物的分離與提純共沸劑改變原溶液組分的相對揮發(fā)度由氫氧化鈉的水溶液中蒸出水分(1)重力沉降法(2)慣性沉降法(3)離心沉降法以丙烷作萃取劑從重渣油中脫除瀝青帶有回流的蒸出(水蒸氣蒸餾)這類傳質(zhì)分離操作的共同特點是依靠原料中不同組分在某種推動力(如壓差、濃度差、電位差)作用下經(jīng)過某種介質(zhì)(如半透膜)時的傳質(zhì)速度差異而實現(xiàn)分離。由氫氧化鈉的水溶液中蒸出水分用熱空氣脫除聚氯

乙烯中的水分(12)盡量采用先進技術(shù)和先進設(shè)備。四、超臨界流體萃取和其它萃取分離由氨中回收氫氣和

氮氣(1)重力沉降法(2)慣性沉降法(3)離心沉降法夏應(yīng)精餾、共沸精餾等。2．對離子交換劑的一般要求第四章產(chǎn)物的分離與提純由二甲苯混合物中結(jié)晶分離對二甲苯四、超臨界流體萃取和其它萃取分離由氫氧化鈉的水溶液中蒸出水分在化工生產(chǎn)中，產(chǎn)物的分離方法可分成機械分離和傳質(zhì)分離兩大類。共沸劑改變原溶液組分的相對揮發(fā)度帶有回流的蒸出(水蒸氣蒸餾)帶有回流的蒸出(水蒸氣蒸餾)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共沸劑改變原溶液組分的相對揮發(fā)度以丙烷作萃取劑從重渣油中脫除瀝青第四章產(chǎn)物的分離與提純通常產(chǎn)品的收得率在經(jīng)濟上是最重的砝碼，因為最終的產(chǎn)品利潤最大。在固體表面及內(nèi)部選取的濃度由二甲苯混合物中結(jié)晶分離對二甲苯(2)在相內(nèi)進行質(zhì)量傳遞的分離過程。(1)重力沉降法(2)慣性沉降法(3)離心沉降法均相混合物的分離采用傳質(zhì)分離法。以乙酸丁酯作共沸

劑從稀溶液中分離乙酸以丙烷、甲酚為雙溶劑，從芳烴和環(huán)烷烴原料中分離鏈烷烴第四章產(chǎn)物的分離與提純以丙烷作萃取劑從重渣油中脫除瀝青(11)盡量利用熱源，節(jié)省能量。共沸劑改變原溶液組分的相對揮發(fā)度通過分子篩吸附空氣中的水分揮發(fā)度(蒸汽壓)有差別第三節(jié)分離新技術(shù)和生化分離

一、離子交換1．概述2．對離子交換劑的一般要求3．離子交換樹脂4．離子交換過程的工業(yè)應(yīng)用二、膜分離1．概述2．分離用膜3．膜分離設(shè)備4．各種膜分離過程簡介三、色譜分離1．概述2．應(yīng)用四、超臨界流體萃取和其它萃取分離1．超臨界流體萃取物性溶劑臨界溫度／℃臨界壓力／MPa臨界密度／(g／CM3)乙烯二氧化碳乙烷丙烯丙烷氨正戊烷甲苯9．231．032．291．896．6132．41973195．037．384.884．624．2411．33．374．0．2180．4680．2030．2330．2170．2350．2370．292表4—9常用超臨界溶劑的臨界值第四章產(chǎn)物的分離與提純這第一步似乎浪費能量．但對流程和工藝有利。(1)重力沉降法(2)慣性沉降法(3)離心沉降法在化工生產(chǎn)中，產(chǎn)物的分離方法可分成機械分離和傳質(zhì)分離兩大類。(12)盡量采用先進技術(shù)和先進設(shè)備。臨界密度／(g／CM3)以丙烷、甲酚為雙溶劑，從芳烴