化工分离新技术.pptx

化工分离新技术本课程的主要目的第一章绪论1.2分离过程在工业生产中的地位和作用无论化学、石油、冶金、食品、轻工、医药、生化和原子能等工业都广泛应用分离过程。古代煤用于直接燃烧为饮食和取暖。炼焦工业的兴起使得煤经干馏获得焦炭和煤气煤得到了初步的合理使用。但其副产煤焦油却长期被看作无用而有毒的废物。直到近代发现煤焦油是含有多种芳香族化合物的复杂混合物(达几百种物质)用分馏的方法可以使苯、酚、萘和更复杂的芳香族化合物分开才使煤的综合利用臻于完善。同样从原油的直接燃烧到把它分馏为溶剂油、汽油、煤油、柴油和重油(沥青)等各种组分并加以利用和再加工直到形成现代庞大的石油炼制和石油化工体系。都是分离过程成功应用于化工生产的典型例子。干燥过程的应用遍及各行各业。谷物的含水量从收获时约30%~35%干燥到13%就可延长储存期一年。食品含水量低于5%微生物难以生存酶难以作用可长期保持香昧和营养。聚氯乙烯颗粒含水量小于千分之二可保证聚合加工成型时不出现气泡和增加塑料制品的强度。此外建材、木材、布匹、纸张、皮革、药物、油漆等等无不涉及干燥。据统计仅化工产品就有20万种以上需要干燥作业。随着工业的现代化科学研究和生产技术向着高质量、高纯度、精密加工、微型化和高技术密集型发展而这些都必须有分离过程的密切配合。就以半导体与电子技术为例高质量、高纯度的材料超纯水、半导体锗和硅以及载气氮、氦等其纯度都要在99.99%以上有的甚至达到99.9999%。这类产品的微型化使集成电路的线距仅1μm。彩色显像管装配封口后管内不得含有微粒否则在屏幕上会因折射而出现闪烁亮点而导致报废于是无论载气和装配车间的空气都必须经洁净处理到每升气体中所含大于0.5μm的尘粒少于3.5个。仅洁净空气和纯水为例就已包括了沉降、湿法洗净、过滤、电除尘、絮凝、泡沫分离、电渗析、超滤、反渗透以及离子交换等如此多的分离单元操作。事实上在医药、材料、冶金、食品、生化、原子能和环保等领域也都广泛地应用到分离过程。例如药物的精制和提纯；从矿产中提取和精选金属；食品的脱水、除去有毒或有害成分；抗菌素的净制和病毒的分离；同位素的分离和重水的制备等都离不开分离过程。随着现代工业趋向大型化生产所产生的大量废气、废水、废渣更需集中排放。对各种形式的流出废物进行末端治理使其达到有关的排放标准不但涉及物料的综合利用而且还关系到环境污染和生态平衡。如原子能废水中微量同位素物质很多工业废气中的硫化氢、二氧化硫、氧化氮等都需妥善处理。近年来由于能源紧张石油提价对分离过程的能耗要求越来越苛刻随之对设备性能要求也越来越高。分离技术的应用越来越得到人们的高度重视。需要说明的是分离技术不仅仅应用于化学工业。生产实践证明将地球上各种各样的混合物进行分离和提纯是促进科技发展、提高和改善生活水平的一种重要途径。由于发明了冶炼术把金属从矿石中分离出来使人类从石器时代进入了铜器时代开始向文明社会进步；放射性铀的同位素分离成功迎来了原子能时代；将水和空气中微量杂质除去的分离技术大幅提高了超大规模集成电器元件的成品合格率使它得以商品化生产同时集成度也大幅提高；深冷分离技术可从混合气体中分离出纯氧、纯氮和纯氢获得了接近绝对零度的低温为科学研究和生产技术提供了极为广阔的发展基础为火箭提供了具有极大推动力的高能燃料；从水中去除盐和有素物质的蒸馏、吸附、萃取、膜分离等分离技术使人们能从取之不尽的大海中提取淡水从工、农业污水中回收干净水和其它有用的东西。当代工业的三大支柱是材料、能源和信息这三大产业的发展都离不开新的分离技术。人类生活水平的进一步提高也有赖于新的分离技术。在21世纪分离技术必将日新月异再创辉煌。1.3分离过程在清洁工艺中的地位和作用与化工分离过程密切相关的化工清洁工艺包括有：1、降低原材料和能源的消耗提高有效利用率、回收利用率和循环利用率；2、开发和采用新技术、新工艺改善生产操作条件以控制和消除污染；3、采用生产工艺装置的闭路循环技术；4、处理生产中的副产物和废物使之减少或消除对环境的危害；5、研究、开发和采用低物耗、低能耗、高效率的“三废”治理技术。闭路循环系统是清洁工艺的重要方面其核心是将过程所产生的废物最大限度地回收和循环使用减少生产过程中排出废物的数量。如果工艺中的分离系统能够有效地进行分离和再循环那么该工艺产生的废物就最少。实现分离与再循环系统使废物最小化的方法有以下几种：1、废物直接再循环；2、进料提纯；3、除去分离过程中加入的附加物质；4、附加分离与再循环系统；清洁工艺除应避