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闭路循环系统: 将过程所产生的废物最大限度地回收和 循环使用。 原 料 产品 排出 1 1 1 2 2 2 废 物 废 物 1 — 单元过程; 2 — 处理 1.2 传质分离过程的分 类和特征 ? 1.2.1 平衡分离过程 ? 1.2.2 速率分离过程 ? 1.2.3 分离因子 按有无传质过程发生分: 一类:机械分离 特点: 被分离物为非均相 简单的将混合物分开 如:过滤、沉降 … 化工原 理内容 二类:传质分离 包含: 平衡分离过程;速率控制分离 特点: 被分离物为均相,有质量传递发生 分析分离 ? 规模小 ? 定量分析 制备分离 ? 规模小 ? 研究用材料 工业分离 ? 规模大 ? 经济 例 : 色谱分离 例 : 离心分离 例 : 精馏分离 化工厂中分离设备投资约 占总投资的 50 ~ 90 % !!! 按分离的规模分类 按物理化学原理的不同分为: 平衡分离过程: 速率分离过程 : 如精馏、吸收、萃取、结晶、吸附等。 如微滤、超滤、反渗透、电渗析等。 1.2.1 平衡分离过程 分离设备 混合物 产品 1 产品 2 产品 n 分离媒介 分离媒介: 能量媒介 ESA 、物质媒介 MSA 、压力 平衡分离过程 —— 借助分离媒介,使均相混合物系统变 成两相系统,再以混合物中各组分在处于相平衡 的两相中不等同的分配为依据而实现分配。 (气、液、固) 极限程度= 热力学 热力学第二定律: 混合过程 自发、混乱度或熵增 Δ S0 分离过程 强制、混乱度或熵减 Δ S0 分离媒介: 能量媒介 ESA 、物质媒介 MSA 、压力 分离媒介可以单独使用,也可以同时使用,如萃取精馏、 共沸精馏。 ① 能量媒介 ESA : 指 传入或传出系统的热及输入或 输出系统的功。闪蒸、冷凝、精馏等。 ② 物质媒介 MSA : 指 分离过程中所借助的物质, 如吸收过程的吸收剂、萃取过程的萃取剂及吸附 过程的吸附剂。 平衡分离过程的分离单元操作 闪 蒸 原料 相态: 液体 分离媒 介: 减压 分离原 理: 挥发度 (蒸汽压) 有较大差 别 工业应 用: 海水淡化生 产纯水;吸 收液的解吸。 精 馏 原料 相态: 汽、液 或汽液 混合物 分离媒介: 热量,有 时用机械 功 同上 石油裂解气 的深冷分离; 苯、甲苯、 二甲苯的分 离。 吸 收 解 吸 原料 相态: 气体或 液体 分离媒 介: 液体吸收 剂 ( MSA ); 加入热量 ( ESA ) 分离原 理: 挥发度 (蒸汽压) 有较大差 别 工业应 用: 由催化裂化 装置主蒸塔 顶产物中回 收乙烷及较 轻的烃。 萃 取 或 共 沸 精 馏 原料 相态: 汽、液 或汽液 混合物 液体溶剂 ( MSA )或 塔釜加热 ( ESA ) 液体共沸剂 ( MSA )或 塔釜加热 ( ESA ) 改变原溶 液的相对 挥发度 以苯酚作溶 剂由沸点相 近的非芳烃 中分离芳烃; 以醋酸丁酯 作共沸剂从 稀溶液中分 离醋酸。 MSA L 或 V L L L 或 V MSA L V 平衡分离过程的分离单元操作 1.2.2 速率分离过程 膜分离 热扩散 速率分离 : 在某种推动力( 浓度差、压 力差、温度差、电位差等 )的 作用下,有时在选择性膜的 配合下,利用各组分扩散速 率的差异实现组分的分离。 膜有固态膜和液态膜,处理的流体可以是液体或气体。 膜材料:聚砜、聚酰胺、聚碳酸酯、醋酸纤维素等。 特点 :该分离过程不发生相变,能耗低,分离操作在常 温下进行,适用于热敏性物质的分离。 微孔过滤( MF ): 推动力: 压力差(~ 100kPa ) 传递机理: 筛分 膜类型: 多孔膜 进料 (液体和气体) 溶剂、水、 气体 颗粒、纤
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