分離工程：新分離方法2

1、分子蒸餾 常規(guī)蒸餾通常是指將液相加熱至沸騰后再將氣相冷凝，從而實(shí)現(xiàn)混合物的分離，其實(shí)質(zhì)是利用了不同物質(zhì)間的沸點(diǎn)差來完成的 。溫度高、受熱時(shí)間長、分離效率低等缺點(diǎn)，不適合高沸點(diǎn)、熱敏性、易氧化物質(zhì)的分離 。真空蒸餾設(shè)備，如間歇真空蒸餾，通過降低操作壓力和物料沸點(diǎn)而降低蒸發(fā)分離溫度，并設(shè)計(jì)了各種不同形式的薄膜蒸發(fā)器，如降膜式蒸發(fā)器、刮膜式蒸發(fā)器等。 不管空載真空度多高，操作時(shí)都必須要達(dá)到物料的沸點(diǎn)，其蒸發(fā)的氣相也必須靠一定壓力由蒸發(fā)器內(nèi)部移至外部冷凝器，因此其蒸發(fā)面上的實(shí)際操作壓力仍然比較高，對于許多熱敏性、高沸點(diǎn)物系的分離，薄膜蒸發(fā)器仍然無能為力。 分子蒸餾原理分子蒸餾技術(shù)是一種特殊的液液分離技

2、術(shù)，能在極高的真空下操作，它依據(jù)分子運(yùn)動(dòng)平均自由程的差別，利用不同種類分子逸出液面后飛行距離不同的性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)分離。輕分子的自由程大，重分子的自由程小，在離液面小于輕分子的平均自由程而大于重分子的平均自由程處設(shè)置一冷凝面，使得輕分子落在冷凝面上被冷凝，而重分子達(dá)不到冷凝面返回原來液面，這樣使混合物得以分離。分子蒸餾技術(shù)的原理決定了它特別適合于高沸點(diǎn)、熱敏性物質(zhì)的分離。 分子蒸餾的應(yīng)用1. 分子蒸餾技術(shù)可有效地脫除熱敏性物質(zhì)中的輕分子物質(zhì)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，如聚合物脫單體或產(chǎn)品中有害溶劑及易揮發(fā)成分的脫除等。2. 是分子蒸餾技術(shù)可有效地脫除產(chǎn)品的顏色，使產(chǎn)品的純度更高，色澤更好，如可應(yīng)用于脂肪酸及其衍

3、生物、醇及其衍生物等的精制，用以生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品。這類產(chǎn)品有芥酸、亞麻酸、二聚脂肪酸、油酸酰胺、芥酸酰胺等。根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)，只要產(chǎn)品的分子量在1000以下，原則上均可通過分子蒸餾進(jìn)行脫色處理。 3. 分子蒸餾技術(shù)可有效地降低熱敏性產(chǎn)品的熱損傷，提高產(chǎn)品的收率，降低產(chǎn)品成本。對于有一定附加值的許多精細(xì)化工產(chǎn)品而言，分子蒸餾是十分經(jīng)濟(jì)可行的。這些產(chǎn)品涉及石油化工、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、日化工業(yè)等多個(gè)行業(yè)， 如高碳烴的分離、高級(jí)潤滑油的精制、天然及合成維生素的提取等。 4.分子蒸餾技術(shù)可以大大改進(jìn)傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，在保護(hù)產(chǎn)品免受污染的同時(shí)，還可更好地保護(hù)環(huán)境。傳統(tǒng)的脫除甘油三酸酯中游離酸的方法為堿煉法，即先

4、用NaOH使游離酸皂化，再經(jīng)水洗將皂腳脫除，得到純的甘油三酸酯，這種傳統(tǒng)方法不僅使甘油三酸酯大量皂化，影響收率，而且使產(chǎn)品受到了化學(xué)品的污染，更重要的是，大量的廢水極大地污染了環(huán)境。 分子蒸餾的工業(yè)應(yīng)用工業(yè)化裝置投入使用并達(dá)到長期連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，生產(chǎn)出的產(chǎn)品包括天然維生素E、精制魚油、亞麻酸、天然色素、高純二聚酸等 。膜分離技術(shù)膜是一種具有特殊選擇性分離功能的無機(jī)或高分子材料，它能把流體分隔成不相通的兩個(gè)部分，使其中的一種或幾種物質(zhì)能透過，而將其他物質(zhì)分離出來。膜分離技術(shù)利用固膜或液膜的選擇性滲透作用而分離氣體或液體混合物的一種方法。膜分離優(yōu)點(diǎn)1.高效：由于膜具有選擇性，它能有選擇性地透過某些物

5、質(zhì)，而阻擋另一些物質(zhì)的透過。選擇合適的膜，可以有效地進(jìn)行物質(zhì)的分離，提純和濃縮；2.節(jié)能：多數(shù)膜分離過程在常溫下操作，被分離物質(zhì)不發(fā)生相變, 是一種低能耗，低成本的單元操作；3.過程簡單、容易操作和控制；4.不污染環(huán)境。固膜分離有超過濾、微孔過濾、反滲透、電滲析、氣體滲透分離、滲透蒸發(fā)、膜蒸餾等。液膜分離則往往模擬生物膜的結(jié)構(gòu)和功能。所用的液膜分為有支持體和無支持體兩類，液膜材料由成膜溶劑、表面活性劑和添加劑組成，支持體系用高分子材料制成的多孔膜、網(wǎng)。 膜分離過程是以選擇性透過膜為分離介質(zhì)，當(dāng)膜兩側(cè)存在某種推動(dòng)力(如壓力差、濃度差、電位差、溫度差等)時(shí)，原料側(cè)組分選擇性地透過膜，以達(dá)到分離，提

6、純的目的。不同的膜過程使用不同的膜，推動(dòng)力也不同。目前已經(jīng)工業(yè)化應(yīng)用的膜分離過程有微濾(MF)、超濾(UF)、反滲透(RO)、滲析(D)、電滲析(ED)、氣體分離(GS)、滲透汽化(PV)、乳化液膜(ELM)等八種。反滲透、超濾、微濾、電滲析這四大過程在技術(shù)上已經(jīng)相當(dāng)成熟，已有大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用，。 氣體分離和滲透汽化是正在發(fā)展中的技術(shù)。其中氣體分離相對較為成熟一些。目前已有工業(yè)規(guī)模的氣體分離體系是, 空氣中氧和氮的分離；合成氨廠中氨、氮、甲烷混合氣中氫的分離；天然氣中二氧化碳與甲烷的分離。 滲透汽化是這些膜過程中唯一有相變的過程，在組件和過程設(shè)計(jì)中均有特殊的地方。它主要用于有機(jī)物水，水有機(jī)物，

7、有機(jī)物有機(jī)物分離，是最有希望取代某些高能耗的精餾技術(shù)的膜過程。80年代中期進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用階段。 除了以上八種已工業(yè)應(yīng)用的膜分離過程外，還有許多正在開發(fā)研究中的新膜過程，它們是膜萃取、膜蒸餾、雙極性膜電滲析、膜分相、膜吸收、膜反應(yīng)、膜控制釋放、膜生物傳感器等。這些膜過程目前尚處在小型試驗(yàn)和中試階段。膜分離技術(shù)的發(fā)展其發(fā)展的歷史大致為：30年代微孔過濾，40年代透析；50年代電滲析；60年代反滲透；70年代超濾和液膜；80年代氣體分離；90年代滲透汽化。此外以膜為基礎(chǔ)的其它新型分離過程，以及膜分離與其它分離過程結(jié)合的集成過程(Integrated Membrane Process)也日益得到重視和

8、發(fā)展。膜分離技術(shù)的應(yīng)用1. 90年代出現(xiàn)低壓反滲透復(fù)合膜, 為第三代RO膜，膜性能大幅度提高，為RO 技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊的前景。目前RO 已在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，例如，超純水制造、鍋爐水軟化，食品、醫(yī)藥的濃縮，城市污水處理，化工廢液中有用物質(zhì)回收。 山東省榮成市萬噸級(jí)反滲透海水淡化示范工程（一期）。額定5000噸/日單機(jī)（25）在17 時(shí)產(chǎn)水量已達(dá)5280噸/日，出水含鹽量僅為160毫克/升，優(yōu)于國家500毫克/升的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，能耗低于3.8度/噸水。 生活污水，使用膜生物反應(yīng)器進(jìn)行處理是 一種特別有效的方法，它可以將水及生物降解 的物質(zhì)分離出去，而將微生物留在污水處理池 中。這樣可以保持微生物的含量處于一個(gè)最佳 的濃度，反應(yīng)速度最快。 80年代后期進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用的膜分離技術(shù)是用滲透汽化進(jìn)行醇類等恒沸物脫水，由于該過程的能耗僅為恒沸精餾的1/31/2，且不使用苯等挾帶劑，在取代恒沸精餾及其它脫水技術(shù)上具有很大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。德國GFT公司是率先開發(fā)成功唯一商品GFT膜