分离技术的发展与展望.pdf

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1、第29卷第3期广西大学学报(自然科学版)Vol.29,No.32004年9月JournalofGuangxiUniversity(NatSciEd)Sept.,2004文章编号:1001-7445(2004)03-0247-05分离技术的发展与展望12刘琨,赖昭军(1.广西大学化学化工学院,广西南宁530004;2.广西冶金研究院,广西南宁530022)摘要:简要介绍了分离工程产生和发展历史,各主要分离技术的发展现状,研究前沿以及未来的发展方向.分离工程过去在化学工程以及相近产业的发展中起了重要作用,也将在现在和未来推动现代化工和相

2、关工业的发展,并在高新技术领域的发展中大显身手.关键词:分离技术;发展;展望中图分类号:TQ028文献标识码:A分离工程及技术是伴随着化学工业的产生而产生的,随着化学工业以及相关工业的发展,分离工程作为它们必不可少的组成部分,也得到了补充,完善及发展;同时,分离工程技术的进步也促进了这些工业的发展,可以说化学工业和分离工程是一对孪生姐妹.精馏虽然是最早期的分离技术之一,几乎与精馏同时诞生的传统分离技术,如吸收,蒸发,结晶,干燥等,经过一百多年的发展,至今仍然在化工,医药,冶金,食品等工业中广泛应用并起着重要作用.随着社会的发展,科学的

3、进步,进入21世纪,各国实施可持续发展战略,生态环境的保护,生物技术唱主角.1分离技术的诞生与发展最早的分离技术可以追朔到中国夏,商朝的酿酒业中的蒸酒技术;古人制糖和盐掌握了蒸发浓缩和结晶技术;用蒸馏方法从煤焦油中提取油品.十八世纪英国工业革命,使化学工业这个巨人真正诞生和发展起来,随之分离工程也诞生并发展起来.1901年英国学者戴维斯在其著作《化学工程手册》中首先确定了分离操作的概念,1923年美国学者[2]刘易斯和麦克亚当斯合著出版了《化工原理》,从而确立了分离工程理论.1.1精馏精馏用于分离液体混合物广泛应用于炼油,化工,轻工食

4、品以及空气分离等,是最重要的分离方法之一.二十世纪的石油化工技术使精馏技术得以大大提高.生产能力大,分离效率高,能耗低,流动阻力小的新型精馏塔不断涌现,常规精馏技术几乎完美,分离复杂物系的特殊精馏,如恒沸精馏,萃取精馏,加盐精馏,分子精馏陆续问世并不断完善.1.2吸收吸收用于分离气体混合物,目的有直接制取产品如用水吸收HCL制取盐酸;或对原料气实行净化,如焦炉气中苯的脱出;或环保的要求,如烟道气脱硫等.到现在,其技术成熟度与工业应用度也几乎完美.1.3结晶与精馏和吸收一样,结晶也是一古老传统的分离技术,它多在蒸发的下游,最终获得固体产

5、品.其技术在二十世纪50年代取得重大进展,最著名的是采用深冷结晶法从混合二甲苯中分离出对位二甲苯,但设备庞大复杂,而且能耗很高,工业应用受阻.至20世纪80年代,多级分步结晶技术逐步工业化,使结晶技术取得突破性进展,多级分步结晶最大的优点是能耗低.据统计至少有1500中产品采用了这一a收稿日期:20031121;修订日期:20040517作者简介:刘琨(1962),女,广东兴宁市人,广西大学化工学院副教授.a248广西大学学报(自然科学版)第29卷技术进行提纯精制.1.4干燥干燥也是一古老传统的分离方法,其应用最广也是能耗最多的分离操

6、作之一,用来脱出水分或湿分以获得固体产品,可以说几乎没有那个行业完全与干燥无关.在过去20～30年间,干燥领域的主要技术[3]进步如下:(1)流态化干燥.诞生于1921年,目前应用最广,技术最成熟的设备是卧式振动流化床.(2)喷雾干燥.其独特的优势为可以直接由溶液或悬浮液制成粉状或粒状产品.(3)间接加热干燥(也称接触干燥).这种干燥方式的特点是热气体不直接接触物料,而是通过器壁或管壁加热,如可以用废气作为加热介质而又不会污染产品.(4)真空干燥与真空冷冻干燥.真空可以降低干燥温度,因此这种干燥方式对于热敏性物料的优势几乎不可替代,已

7、成为近20年来发展最快的干燥技术之一.真空冷冻干燥是集冷冻和干燥为一体,20世纪70年代开发研究,其产品质量均优于普通真空干燥,但成本高,现仅用于高附加值产品,如人参等.1.5超临界萃取提到分离技术,不得不提超临界萃取技术.20世纪70～80年代的全球性能源危机,是超临界萃取技术的催生剂和催化剂,世界各国对超临界流体的溶解能力和相平衡特性进行了大量的研究,我国也不例外.目前,这一技术已工业化应用于天然物分离.已经工业化的有萃取脂溶性高沸点热敏物质.将超临[3]界萃取技术用于精馏;超临界溶液快速膨胀(RESS);超临界流体脱溶(SAS)

8、;超临界逆向结晶(SRC);超临界干燥(SD);超临界流体色谱;超临界流体重结晶提纯以及制备微细颗粒材料.1.6膜分离同超临界萃取技术一样,提起分离技术,不得不提膜分离技术.其诞生和发展是近五十年的事.上个世纪50～60