新型分离技术将获推广

随着新型分离技术开发和应用日益受到重视,膜分离、结晶分离、超临界萃取、吸附分离、超重力精馏等新技术已成功应用于我国化工生产实践中。浙江工业大学开发的超重力场精馏技术成功实现了产业化,其专利产品为折流式超重力床,这个仅1 m高的设备可代替约10 m的传统精馏塔,不仅使设备体积大大缩小,并且在分离热敏性物质或者高黏度物料方面较传统设备具有明显优势。     

超重力精馏传质过程强化理论分析

超重力精馏技术是一种新型的过程强化精馏技术,文中通过实验与理论分析,探讨其传质过程强化的作用机理。以乙醇/水为物系,多级旋转填料床为主要设备,在常压操作条件下,进行超重力精馏实验研究。在超重力因子为31—196,原料流量为15—30 L/h,原料摩尔分数为0.089 1—0.283 1,回流比为1.0—2.5的操作条件下,超重力装置的理论塔板高度为12.7—152 mm,比传统精馏塔低1个数量级。通过分析流体在超重力装置内的流动状态,提出超重力精馏过程的传质原理及传质单元——液膜。通过理论分析,认为超重力精馏传质过程克服了双膜理论、渗透理论与表面更新理论中的瓶颈,是超重力精馏传质过程强化的根本原因。     

超重力场精馏过程探讨

在常压、全回流操作条件下,以甲醇-水溶液为物系,研究了超重力场精馏过程中超重力因子、回流量、气相动能因子对超重力精馏装置传质性能和流体力学性能的影响规律;研究了转子结构对超重力精馏装置传质性能的影响.结果表明在超重力场中,精馏过程存在最佳操作条件;转子结构对精馏装置的精馏性能有较大影响.应用最小二乘法建立了超重力装置精馏过程的传质模型与流体力模型.     

超重力精馏与反应耦合回收甲醇

针对企业反应过程生成甲醇副产物回收工艺进行设计改造。基于超重力旋转精馏床具有传质效率高、设备体积小的优点,将超重力精馏床与反应釜耦合,改变传统反应过程甲醇回收方式。改造后工艺可实现反应过程副产物甲醇与水的分离,给企业节省了大量能耗和管理成本,比传统甲醇回收工艺具有明显优势。     

溶剂回收的新型设备--折流式超重力旋转床

折流式超重力旋转床是一种新型、高效的精馏设备，主要介绍了其结构特点和工作原理，与常用填料式旋转床相比，折流式超重力旋转床可以更方便地实现连续精馏操作所必需的中间进料，并可以同一轴安装多个转子以提高单台设备的分离能力，而在转子之间没有动密封，其在有机溶剂回收精馏过程中成功的工业应用，展示出十分广阔的应用前景。     

两级分离式超重力精馏实验研究

在常压下以乙醇/水体系为研究对象进行了两级分离式超重力精馏中试。分别考察了超重力因子β、回流比R、原料液流量F对整个系统、精馏段和提馏段理论塔板数(NTP)的影响。在中试实验的基础上建立了超重力精馏的传质数学模型,并应用逐步回归法分析得出了对超重力精馏传质显著性影响由高到低依次为:馏出液摩尔分率、超重力因子、回流比、馏出比、进料摩尔分率。     

超重力技术在精馏中的应用

对超重力技术在化工生产中应用的现状,尤其是在精馏领域的应用作了全面的总结.介绍了超重力技术的基本原理和特点及超重力精馏的基本流程图,并对其在精馏领域的优越性进行了较为详细的叙述.     

高效旋转精馏床的传质性能

以乙醇-水溶液为物系,以不锈钢波纹丝网为填料,在超重力因子为20~120、原料流量0.925~1.851 mol/h、回流比1.5~4.0、原料摩尔分数0.2425、室温进料和常压操作条件下,考察了高效旋转精馏床(HERDB)运行情况与传质性能。结果显示:①高效旋转精馏床运行平稳;②高效旋转精馏床的理论塔板数随超重力因子、原料流量和回流比的增大而增加;③在实验操作条件下,高效旋转精馏床传质单元高度为9.6~65.2 mm。与实验超重力精馏设备相比,高效旋转精馏床的等板高度大于实验室超重力精馏设备,说明存在放大效应。     

多级超重力精馏过程的传质性能

超重力精馏设备因具有体积小、能耗低且传质效率高的优势已引起人们广泛关注。文中以不锈钢波纹丝网为填料,以甲醇/水溶液为物系,在超重力因子β为21—131、回流比R为1.5—4.0、原料流量q为1.24—2.50kmol/h、原料摩尔分数xf为0.09—0.32、常压操作和室温进料条件下,考察多级超重力精馏过程的传质性能研究,并与其他超重力精馏填料的传质性能进行比较。研究表明:装有不锈钢波纹丝网填料的多级超重机在精馏实验过程中运行平稳;实验最佳操作条件为q=1.248 3 kmol/h,R=4,β=83.609 4,xf=0.090 3,精馏段、提馏段和整个系统的理论塔板数NTP分别为5.1,5.5和10.6;设备的理论塔板高度为37.6—58.4mm;塔顶、塔底分离效果可达97.6%以上和1%以下(质量分数),其传质效率优于常规塔设备及实验室设备。     

超重力萃取精馏传质性能研究

利用填装星型填料的HERPB加入醋酸钾分离乙醇/水物系,在超重力因子β为21~188、回流比R为1.0~3.5、原料流量F为1.24~2.50 kmol/h、进料摩尔分数xf为0.064 6~0.242 5、溶盐量S为5~25 g/L、0.1 MPa和室温进料操作条件下对其传质性能进行研究。结果显示,整个实验过程中高效旋转精馏床(HERDB)运行平稳。高效旋转精馏床的传质效果随超重力因子β和原料液流量F先增加后减小;随溶盐量S和原料液浓度xf的增加而提升;随回流比R的增大而降低。实验的最佳操作条件为β=83.609 4、R=1.5、F=1.731 7 kmol/h、x_f=0.242 5、S=25 g/L,精馏段、提馏段和整个系统的HETP分别为3.75、7.61、4.29 mm,小于超重力精馏传质单元高度。建立了超重力萃取精馏的经验模型,偏差在±5%以内,平均偏差为4.42%。     

Distillation technology – still young and full of breakthrough opportunities

Throughout history, distillation has been the most widespread separation method. However, despite its simplicity and flexibility, distillation still remains very energy inefficient. Novel distillation concepts based on process intensification, can deliver major benefits, not just in terms of significantly lower energy use, but also in reducing capital investment and improving eco‐efficiency. While very likely to remain the separation technology of choice for the next decades, there is no doubt that distillation technology needs to make radical changes in order to meet the demands of the energy‐conscious modern society. This article aims to show that in spite of its long age, distillation technology is still young and full of breakthrough opportunities. Moreover, it provides a broad overview of the recent developments in distillation based on process intensification principles, for example heat pump assisted distillation (e.g. vapor compression or compression–resorption), heat‐integrated distillation column, membrane distillation, HiGee distillation, cyclic distillation, thermally coupled distillation systems (Petlyuk), dividing‐wall column, and reactive distillation. These developments as well as the future perspectives of distillation are discussed in the context of changes towards a more energy efficient and sustainable chemical process industry. Several key examples are also included to illustrate the astonishing potential of these new distillation concepts to significantly reduce the capital and operating cost at industrial scale. © 2013 Society of Chemical Industry     

超重力技术处理挥发性有机化合物的研究进展

超重力技术是一种新型的化工过程强化技术。首次将超重力技术处理挥収性有机化合物的研究方法进行了总结,简单介绍了超重力技术的原理、装置及特点,重点介绍了超重力场中吸收法,萃取法,精馏法,气提法以及其它方法处理挥収性有机化合物的研究进展。     

节能塔器和分离技术

就节能塔器和分离技术的国内外最新进展进行了综述,其中包括节能型塔器内件、新型填料、无塔蒸馏精制设备、热集成蒸馏塔、超重力场精馏技术和分壁式塔器等内容。     

新型旋转填料床强化气膜控制传质过程

转子结构为相互嵌套填料环的新型旋转填料床是基于强化气膜控制传质过程的新型高效传质设备,可适用于受气膜控制的吸收、精馏和低浓度工业气体的净化等过程。分别以化学吸收体系CO2-NaOH和物理吸收体系NH3-H2O测定了不同气量、液气比和超重力因子条件下的有效比表面积a和气相体积传质系数kya,并由此得到气相传质系数ky,对其传质性能进行研究。实验结果表明：a、kya和ky均随着气量、液气比和超重力因子的增大而增大。通过对比可知,新型旋转填料床的气相体积传质系数在相近操作条件下是文献逆流旋转填料床的2倍。并对实验数据进行了回归,拟合出了a、kya和ky分别与气相雷诺数ReG、液相韦伯数WeL和伽利略数Ga之间的关联式。     

An industrial perspective on membrane distillation processes

Process intensification has led to significant developments in both distillation and membrane technology. Membrane distillation (MD) is an emerging technology for fluid separations that are typically performed by conventional separation processes, such as distillation or reverse osmosis (e.g. water desalination, or water removal). Compared with other membrane technologies, the driving force in MD is the difference in vapor pressure across the hydrophobic membrane, rather than the total pressure. MD can be a cost effective separation process, especially when more sustainable alternative sources of energy (e.g. geothermal and solar) or waste heat sources are used. Many review papers on MD are available in the open literature, but most of them focus on the membrane characteristics (e.g. material aspects). This industrial perspective paper assesses the MD technology and reports on relevant issues by offering a concise overview of MD technology, addressing different MD configurations, current major applications, operating parameters and their effect on the MD process, commercially available membranes, as well as cost estimations to determine the feasibility of MD processes. While successfully applied in desalination and a few other niche applications, MD has failed to make a strong industrial impact in other areas still dominated by distillation. A key message is that membrane distillation is still a growing technology for separation and purification processes, but it needs further exploration and optimization to become a mature technology applicable to more industrial processes in the chemical process industry. © 2018 Society of Chemical Industry     

我国环己烷氧化分解液碱水分离技术研究进展

废碱液的分离是环己烷氧化法制备环己酮的关键处理环节,若分离不彻底,将直接导致烷蒸馏塔再沸器结垢,造成物料消耗增加及装置运行周期大幅度缩短;因此如何高效降低环己烷氧化分解液中废碱含量一直是各个企业所面临的难题。本文对环己烷氧化分解液碱水分离技术进展进行了综述,分析了重力沉降+斜板分离工艺、重力沉降+聚结分离工艺、重力沉降+旋流分离+聚结分离工艺、斜板分离+旋流分离+聚结分离工艺技术的原理、特点及其应用效果。随着深度分离技术的升级,进入烷蒸馏塔物料中Na⁺含量从50~100mg/kg降至0.2mg/kg以下,环己酮装置开车周期从2~3个月延长到24个月以上。从工业应用效果来看,重力沉降+旋流分离+聚结分离工艺碱水分离效率最高、工业应用效果最好,值得大力推广应用。此外,斜板分离+旋流分离+聚结分离工艺作为新型组合分离技术,其分离效果有待进一步工业验证。     

SFE-MD联用技术在天然产物分离提纯中的应用进展

分子蒸馏技术与超临界萃取技术都是新型的绿色分离技术,二者联用技术也一直备受各国关注。本文介绍了超临界萃取（SFE）与分子蒸馏（MD）技术的原理特点,综合评述了SFE-MD联用技术在天然产物分离提纯中的发展概况及其应用特点,并对该技术在天然产物提纯方面的前景进行了展望。     

蒸馏过程强化技术研究进展

蒸馏过程强化技术作为我国现代化学工业发展的重要研究领域,是过程强化概念在化学工业成功应用的典范之一。随着近些年的发展,蒸馏过程强化技术的研究已形成了一套较完整的体系,但也出现了一系列新的难题与挑战。为此,本文针对混合物相对挥发度与气液传质两个蒸馏过程强化的基础理论本质问题,以基础理论创新、关键技术突破和关键装备研究进展为主线,从强化原理、研究进展、工业应用及发展3方面系统介绍共沸蒸馏、萃取蒸馏、反应蒸馏这3类典型的引入质量分离剂强化的蒸馏过程及其耦合技术;微波、超重力场等典型外场作用下的引入能量分离剂强化的蒸馏过程,并系统介绍以新型塔内件及新型塔结构为切入点的基于先进设备强化的蒸馏过程,为迎接这一领域新的难题和挑战提供新思路。