化工工艺学教案产物的分离和提纯.doc

第四章产物的分离和提纯产物是指从反映器中出来的物料。大多数反映产物都是混合物，它涉及未反映掉的原料和反映生成物。气相反映器和气固相反映器的产物重要是气体产物和夹带的催化剂粉尘；液相反映器的产物重要是液体产物与液固混合物；气液相和气液固三相反映器的产物则有气体产物、液体产物和液固混合物。产物的分离和提纯是化工生产中的重要环节，它不仅可以由产物中分离出所需要的产品，并进一步提纯至一定产品的规格，还可以使未反映的物料得以循环运用。因此，产物的分离和提纯操作对保证产品质量和生产过程的经济效益起着重要作用。一、分离方法概述第一节产物分离的原则在化工生产中，产物的分离方法可提成机械分离和传质分离两大类。一般来讲，非均相混合物的分离重要采用机械分离法；均相混合物的分离采用传质分离法。1．机械分离机械分离法用于分离非均相混合物。非均相混合物分为气态非均一系和液相非均一系两大类。在工业生产中，用于分离气态非均一系混合物的分离方法有重力沉降、惯性除尘、旋风分离、静电分离、湿法洗涤和纤维过滤等。用于液相非均一系的分离方法，按照其原理，大体可分为两类。第一类方法取决于分散相和连续相之间的密度差，属于这一类的有浮选法、重力沉降法和离心沉降法。第二类分离方法对两相密度差没有规定，而以具有过滤介质为前提，运用过滤介质对分散相物制裁的截留作用而实现分离操作。属于这类的方法有滤饼过滤、深层过滤、筛滤、滤芯式过滤等。2．传质分离传质分离方法重要用于各种均相混合物的分离，其特点是在分离过程中有质量传递现象。工业上常用的传质分离过程又分为两大类，即在相间进行质量传递的平衡分离过程和在相内进行质量传递的分离过程。(1)平衡分离过程。多数传质分离操作是通过相平衡时原料中各组分在两相中的不同分派来实现的，这类分离操作通称为平衡分离过程，例如蒸馏、吸取和萃取操作。为了实现平衡分离过程，将混合物分离成均匀的单一相溶液(气体、液体或固体)，需要在混合物中添加分离剂来产生或移出一相。分离剂有能量分离剂(EsA)和质量分离剂(MsA)两类。精馏等操作应用EsA，吸取和萃取操作采用MSA；而在萃取精馏和恒沸精馏操作中两种分离剂都要应用。由下述表4—1列出了属于平衡分离过程的连续分离单元操作。表4—1平衡分离过程名称原料相态分离媒介分离剂产生产物相态分离原理工业应用实例闪蒸液体减压气体挥发度(蒸汽压)有较大差别由海水淡化生产纯水部分冷凝气体热量液体和气体挥发度(蒸汽压)有较大差别由氨中回收氢气和氮气精馏气、液或气液混合物热量、有时用机械功气体和液体挥发度(蒸汽压)有差别石油裂解气的深冷分离萃取精馏气、液或气液混合物液体溶剂和塔釜加热气体和液体溶剂改变原溶液组分的相对挥发度以苯酚作溶剂，由沸点相近的非芳烃中分离甲苯吸取蒸出气体或液体液体吸取剂加入热量气体和液体溶解度不同由催化裂化装嚣主蒸馏塔顶产物中回收乙烷及较轻的烃吸取气体液体吸取剂液体和气体溶解度不同用乙醇胺类吸取以除去天然气中的c02和H2S蒸出液体气提气气体溶解度不同原油蒸馏塔侧线抽出的石脑油、煤油和柴油馏分的气提带有回流的蒸出(水蒸气蒸馏)气液或气液混合物气提蒸汽和热量气体和液体溶解度不同原油的减压蒸馏(水蒸气为气提剂)再沸蒸出液体热量气体溶解度不同从石脑油馏分中脱除轻组分共沸精馏气、液或气液混合物液体共沸剂和热量气体和液体共沸剂改变原溶液组分的相对挥发度以乙酸丁酯作共沸剂从稀溶液中分离乙酸液一液萃取液体液体萃取剂两种液体不同组分在两液相中的溶解度不同以丙烷作萃取剂从重渣油中脱除沥青液一液萃取(双溶剂)液体两个萃取剂两种液体不同组分在不同萃取剂中的溶解度不同以丙烷、甲酚为双溶剂，从芳烃和环烷烃原料中分离链烷烃干燥液体，更常见是固体气体、热量气体、干燥的固体水分蒸发用热空气脱除聚氯乙烯中的水分蒸发液体热量气体和液体蒸汽压不同由氢氧化钠的水溶液中蒸出水分结晶液体冷量或热量固体和母液运用过饱和度由二甲苯混合物中结晶分离对二甲苯续表名称原料相态分离媒介分离剂产生产物相态分离原理工业应用实例凝聚蒸汽冷量固体和气体选择性地凝聚邻苯二甲酸酐的精制浸取固体液体溶剂液体和固体渣固体的溶解度用水浸取矿渣中的硫酸铜吸附气体或液体固体吸附剂气体或液体吸附作用的差别通过度子筛吸附空气中的水分离子互换液体固体树脂固体树脂和液体质量作用定律水的软化(2)在相内进行质量传递的分离过程。这类传质分离操作的共同特点是依靠原料中不同组分在某种推动力(如压差、浓度差、电位差)作用下通过某种介质(如半透膜)时的传质速度差异而实现分离。如膜分离、热扩散和气体扩散。表4—2汇总若干种在相内进行质量传递的分离过程。单元过程相态分离方法分离工具工业举例加压扩散气态通过离心力建立压力梯度离心力同位素混合物的分离气体扩散气态压力下流经多孔隔板多孔隔板铀同位素分离反渗透液态压力梯度克