資源描述：
《東南大學(xué)滲透汽化論文》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、滲透汽化技術(shù)張麗娟東南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)工程專業(yè)摘要本文重點(diǎn)介紹了滲透汽化的基本原理、裝置和流程示意圖、應(yīng)用領(lǐng)域以及工業(yè)化應(yīng)用實(shí)例之一即已經(jīng)投產(chǎn)在用的乙醇脫水工藝技術(shù)，同時也間接說明了滲透汽化在某些方面比傳統(tǒng)精餾萃取等分離方法更具優(yōu)勢，是未來分離技術(shù)的前沿領(lǐng)域之一，具有更為廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞滲透汽化裝置優(yōu)勢分離技術(shù)前沿領(lǐng)域1．基本原理滲透汽化(pervaporation,簡稱PV)技術(shù)是一種新興的分離技術(shù)，也稱滲透汽化膜分離技術(shù)。其原理是利用高分子膜材料對有機(jī)混合物中各組分的溶解度(熱力學(xué)性質(zhì))和擴(kuò)散速
2、度(動力學(xué)性質(zhì))的不同來實(shí)現(xiàn)組分分離的一種膜過程（如圖1）。膜分離過程中滲透汽化的原料則以液體形式供料，液體混合物原料經(jīng)加熱器加熱到一定溫度后，在常壓下送入膜分離器與膜接觸，在膜的下游側(cè)用抽真空或載氣吹掃的方法維持低壓。滲透物組分在膜兩側(cè)的蒸汽分壓差(或化學(xué)位梯度)的作用下透過膜，并在膜的下游側(cè)汽化，被冷凝成液體而除去。不能透過膜的截留物流出膜分離器[1]。圖1滲透汽化技術(shù)原理圖2滲透汽化裝置及流程圖2裝置及流程示意圖[4]整個裝置由三部分組成（如圖2）：(1)料液和溶劑循環(huán)系統(tǒng)：包括料液罐和溶劑罐、加熱系統(tǒng)
3、、料液泵和溶劑泵以及流量計(jì)等。實(shí)驗(yàn)中可以方便地設(shè)定料液或溶劑流量和溫度,以測定不同操作條件下的膜分離性能。通過自動控制加熱系統(tǒng),可以保證料液和溶劑溫度在設(shè)定值處的波動范圍為±0.2℃。(2)膜組件：這是整個裝置的核心部分。它由料液側(cè)和滲透物側(cè)的兩個腔室組成,中間由滲透膜分隔。為了減小膜表面處因邊界層的存在而引起的濃差極化現(xiàn)象對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,膜組件內(nèi)的流體流動通道采用特殊的環(huán)形結(jié)構(gòu),以增大其湍動度。同時,實(shí)驗(yàn)中可采用較大的料液流量并保持恒定,以保證膜組件內(nèi)較大的流動雷諾準(zhǔn)數(shù),從而降低流動邊界層的厚度。(3)滲
4、透物收集系統(tǒng)：包括液氮冷阱、真空泵和真空計(jì)等,主要用于收集滲透汽化過程滲透物。為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可重復(fù)性,冷阱裝置采用了特殊的設(shè)計(jì),以防止?jié)B透物在高真空條件下的流失。實(shí)驗(yàn)裝置中設(shè)置了兩個并行的液氮冷阱,可以連續(xù)進(jìn)行滲透汽化性能的測定。同時,裝置中預(yù)留了各種物流進(jìn)入氣相色譜系統(tǒng)的接口,以進(jìn)行不同物流組成的在線分析,簡化。3．應(yīng)用領(lǐng)域[2]滲透汽化技術(shù)在石油化工、生化醫(yī)藥、食品、環(huán)保等工業(yè)領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景及市場。它特別適用于蒸餾法較難分離或不能分離的近沸點(diǎn)、恒沸點(diǎn)混合物及同分異構(gòu)體的分離，對有機(jī)溶劑(如苯
5、、己烷、環(huán)己烷、C6溶劑油、四氫呋喃、含氯烴化物等)中微量水的脫除也有明顯的經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上的優(yōu)勢;在有水生成的化學(xué)反應(yīng)(如酯化、酰化、脫水環(huán)合等)中以及在進(jìn)行醇類、酮類、酯類、醚類、胺類等有機(jī)水溶液脫水,有較為廣泛的應(yīng)用；還可以同生物及化學(xué)反應(yīng)耦合,將反應(yīng)生成物不斷脫除,提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。在非水溶性有機(jī)混合物體系的分離(如芳烴/烷烴、烷烴/烯烴、醇/醚、醇/烴等)中替代或部分替代能耗高的傳統(tǒng)分離過程；也可以用于食品、生化工業(yè)中熱敏性產(chǎn)物或芳香物的濃縮、分離;在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域可用于進(jìn)行廢水中有機(jī)污染物的脫除,使水資
6、源再生。它是目前處于開發(fā)期和發(fā)展期的技術(shù)，國際學(xué)術(shù)界的專家們稱之為21世紀(jì)最有前途的高技一。4．應(yīng)用實(shí)例[3]某工藝要求必須使用含水量0.1％的無水乙醇作為溶劑，為了實(shí)現(xiàn)乙醇母液回收再利用，達(dá)到節(jié)能減排、降低生產(chǎn)成本的目的，可以采用滲透汽化膜分離法。1－料液罐2－料液泵3－回流閥門4－主路閥門5－加熱器6－真空罩7－膜組件8－冷凝器9－浮子流量計(jì)10－水銀真空計(jì)11－冷阱12－取樣器13－緩沖罐14－真空泵由于滲透汽化膜分離的特定性，需要對取自現(xiàn)場的料液進(jìn)行小試考察，以確保料液中不含有對膜產(chǎn)生破壞性的物質(zhì)，同
7、時收集獲得小試數(shù)據(jù)，并以此作為工業(yè)化裝置設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。(1)試驗(yàn)原料：取該工藝現(xiàn)場的乙醇母液11L（8.88kg），含水4.96％（質(zhì)量百分比，卡爾費(fèi)休測定），其余為乙醇和極少量的其他雜質(zhì)，澄清且無色透明，pH值7.12。(2)檢測儀器：GC-8A型氣相色儀；737KF型卡爾費(fèi)休微量水分析儀。(3)試驗(yàn)裝置及流程見圖1：包括料液、加熱和真空冷凝三個基本系統(tǒng)。料液系統(tǒng)中，料液從料液罐流出，由屏蔽泵輸送至加熱器，加熱至設(shè)定溫度后進(jìn)入板框式膜組件，與膜表面相接觸后從膜組件流出返回料液罐。料液在裝置中循環(huán)直到達(dá)到要求。
8、加熱系統(tǒng)主要由加熱棒和溫控系統(tǒng)組成。通過真空泵維持滲透側(cè)較高的真空度。滲透蒸汽由真空罩中抽出，經(jīng)冷凝得到滲透液。(4)操作條件：溫度80℃-95℃，真空度5mmHg-10mmHg，流量880L/h。(5)操作過程：a）裝膜，保證組件密封良好；b）將試驗(yàn)原料液加入裝置料液罐中；c）開啟料液泵，調(diào)整料液循環(huán)量到880L/hr；開加熱系統(tǒng)，用調(diào)壓器控制，使料液溫度升至驗(yàn)要求溫度；d）溫度穩(wěn)定后開啟真空泵，
