新型分离技术-第一章-前言

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1、新型分离技术NovelSeparationTechniques苏延磊Tel:27890882E-mail:suyanlei@tju.edu.cn大量的销毁问题奶粉，有无回收的可能性？第一章：绪论分离技术：物理、化学、物理化学的手段。分离过程：分离装置和分离剂。分离工程：工业规模。为什么研究分离过程？化工过程中，分离方面的投资占50-90％。能耗占绝大部分。过程工业的重中之重：节能减排1.分离技术的地位与作用分离技术在化工过程工业中的基础地位。分离技术在日常生活中的作用。分离技术在环境保护中的作用。分离技术在人类健康中的作用。分离技术在能源再生与利用方面的作用。“让烟囱里开出鲜花

2、”——煤层气分离与液化技术工业化实验成功之路科学时报2007-8-20煤层气是一种以吸附状态为主、生成并储存于煤层及其周围岩中的甲烷气体，发热量大于8100大卡/立方米；与常规天然气成分大体相同，煤层气主要由95%以上的甲烷组成，另外5%的气体一般是二氧化碳或氮气(注意开采后混有大量空气)。开发利用煤层气不仅可从根本上防止煤矿瓦斯事故的发生、还可变害为宝，把煤炭开采过程中产生的煤层气有效利用，增加洁净的气体能源。开发利用煤层气可以有效减排温室气体、改善大气环境。据联合国统计，我国每年因采煤向大气排放的甲烷气体达190亿立方米，约占我国工业生产甲烷排放量的1/3，已引起国际社会的

3、普遍关注。为了开发利用煤层气，目前国际上的主要在研技术有4种：变压吸附法、膜分离法、燃烧脱氧法、低温分离法。变压吸附法采用变压吸附法是让吸附质在较高压力下进行吸附操作，然后降低压力使吸附质脱附，用部分产品气作为脱附冲洗气。吸附过程是在压力下进行的，再生冲洗一般在常压下进行。变压吸附具有能耗低、脱附时间短、操作方便等优点，但其产品回收率比较低，只有40%～50%，因为吸附层中存在空隙，吸附时空隙中贮存的产品气体在脱附阶段被排放而损失掉，而且还需要用部分产品气做冲洗之用。膜分离法薄膜分离法有不少优点，不需要发生相态的变化，设备简单，占地面积小，可连续运行。但气体各组分对薄膜的渗透能

4、力不同，其渗透量与组分的渗透系数有关、与渗透膜的面积有关、与膜两侧的气体组分的分压差也有关。在分离中造成了产品气的损失，而且过高的压力会对混合气产生安全隐患，不适合在煤矿采用。燃烧脱氧法燃烧的方法脱氧较为彻底，可以将含氧量降到0.5%以下。可缺点是设备比较复杂，在燃烧过程中还会增加原料气中的CO2、CO、SO2以及H2S的含量。煤层气通常含CO2很少，仅0.2%～0.5%，有的完全不含硫化物，可以用分子筛在脱水的同时就把CO2脱除。如果采用燃烧法脱氧，脱氧以后，又需要增加一套复杂的脱CO2、硫化物的醇胺脱酸设备，不仅增加了设备投资、增加了能耗，而且使操作更加不便，也不适合在煤矿

5、采用。低温分离法低温分离法的原理是先将气体混合物冷凝为液体，然后再按各组分蒸发温度的不同将它们分离，是最适合含氧煤层气分离的方案。分离的产品纯度最高；其次比较安全，分离过程在低压和低温下进行，不容易产生燃烧和爆炸；第三，这种方案最经济，因为要想生产液化天然气，就必须把原料气的温度降到甲烷液化温度，在降温的过程中进行低温分离，可以同时分离和脱除氧、氮，不需为脱除氧、氮增加额外的能耗。2007年，北京赞成国际投资公司、中科院理化技术研究所和山西阳煤集团达成协议，共同开展日处理4300立方米煤层气工业装置实验。双塔实验装置于2007年7月建成。“8月4日上午，进行了第一次联合调试。氮

6、气压缩机启动了，透平膨胀机开始预冷。晚上8时许，煤层气实验设备的冷箱及分离塔的温度降到了零下170摄氏度以下，开始向塔内送入甲烷含量为35%的含氧煤层气；晚上10时，甲烷塔开始积液。装置中的液体甲烷浓度分析显示仪显示的甲烷浓度逐渐升高，当浓度稳定地显示达到100%时，在场的试验人员欢呼起来……这样一种全新的试验装置，能在第一次联调就调试出合格的液化天然气产品….”（1）科学发展与探索的需求。（2）资源利用与清洁生产的需求。（3）生态环境保护的需求。2.分离技术开拓与发展的必要性2.1古代分离技术晒盐、酿酒、吸附（活性炭）、中药的浸取等都是古老的分离技术。2.2现代分离技术新型分

7、离技术2.3未来的分离技术节能（氢能、核能、风能、太阳能等）。环保（水的循环再利用，三废的资源再生等）。仿生（每个动物、每珠植物、每个微生物、每个细胞都是完美的分离体系）。和谐、生态化等。3.分离过程的分类（1）机械分离：场致分离。（2）传质分离：平衡分离和速度控制分离。（3）反应分离：借助化学反应、生物分解反应、电化学分解反应、光分解反应等。4.新型分离技术的产生（1）对传统分离技术的革新，如超临界萃取、液膜萃取、双水相萃取等。（2）基于材料科学的发展形成的分离技术，如反渗透、超滤、纳滤、