浅析特殊精馏技术

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1、浅析特殊精馏技术　　精馏是过程工业中应用最广的分离操作，据估计，90%～95%的产品提纯和回收由精馏实现，这除了由于其技术比较成熟的原因外，最主要的是因其通常只需要提供能量和冷却剂，就能得到高纯度产品，操作简单，一般比较经济。一般的蒸馏或精馏操作是以液体混合物中各组分的相对挥发度差异为依据的。组分间挥发度差别愈大愈容易分离。但对于某些液体混合物，不宜或不能用一般精馏方法分离。而从技术上，经济上又不适用于其它方法分离时，则需要采用特殊精馏方法，另外随着生物技术、中药现代化和环境化工等领域的不断发展和兴起，人们对蒸馏技术提出了很多新的要求(低能耗、无污染

2、等)，由此也促进了许多精馏技术的产生，主要有以下几个方面:耦合精馏、特殊物料精馏、节能技术精馏等。　　1耦合精馏　　截至目前所开发出的耦合精馏方法有膜蒸馏、催化精馏、吸附精馏、萃取精馏等等。　　1.1反应精馏　　反应精馏是化学反应和精馏分离耦合在一个设备中进行的操作。反应精馏自1860年以来已经被应用于各种化工过程中，但直到1921年，反应精馏概念才由Backhaus提出，70年代初，SennebraneDistillation，简称MD)是近几十年得到迅速发展的一种新型高效的膜分离技术。这种技术基于膜两侧水蒸气压力差的作用，热侧的水蒸气通过膜孔进入

3、冷侧，然后在冷侧冷凝下来，这个过程同常规蒸馏中的蒸发-传递-冷凝过程一样。与其他膜分离过程相比，膜蒸馏具有可在常压和稍高于常温的条件下进行分离的独特优点，可以充分利用太阳能、工业余热和废热等低价能源，且设备简单、操作方便。可用于海水和苦咸水淡化、超纯水制备、浓缩水溶液以及医药、环保等诸多方面，所以膜蒸馏技术的发展越来越引起人们的重视。根据在膜冷侧收集水蒸气的方式不同，膜蒸馏的类型可分为:　　(1)直接接触式膜蒸馏(水吸式或外冷式)(DCMD)该组件内，膜两侧的液体直接与膜面接触。其一面是经过加热的原溶液为热侧，另一面是冷却水为冷侧，膜孔内为汽相(蒸气

4、和空气)，在热侧膜面上生成的水蒸气透过膜至冷侧凝结成水，并和冷却水合而为一。　　(2)气隙式膜蒸馏(内冷式)(AGMD)该组件内，膜的冷侧装有冷却板。在其间就是气隙室。当热侧水蒸气透过膜在气隙室扩散端冷壁凝结成液态导出，而冷却水在组件内部降温。凝结水和冷却水各有通道，互不混合。和直接接触膜蒸馏组件相反，蒸发面和冷却面之间有一定距离(气隙室宽度)，这样通量和热传导均受到了阻力。其优点是热量损失小，热效率高;不需另加热能回收装置。缺点是组件结构较直接法复杂;其膜通量比直接法小。　　(3)扫气式膜蒸馏该组件内，膜的冷侧通常以隋性气体(如氮气等)作载体，将透

5、过膜的水蒸气带至组件外冷凝。　　(4)减压膜蒸馏与气隙式膜蒸馏相类似，只是将冷侧施以低压处理。　　膜蒸馏具有很多的优点，主要有:该过程几乎在常压下进行，设备简单、操作简便，在技术力量较弱的地区也有可能实现。　　在该过程中无需把溶液加热到沸点，只要膜两侧维持适当的温差，该过程便可以运行这就有可能利用太阳能、地热、温泉等廉价的天然能源以及工厂的余热等，对在能源日趋紧张的情况下，利废节能是很有意义的;在非挥发性溶质水溶液的膜蒸馏过程中，因为只有水蒸气能透过膜孔，所以蒸馏十分纯净，有望成为大规模低成本制备超纯水的手段;膜蒸馏耐腐蚀、抗辐射，故能处理酸性、碱性

6、和有放射性的溶液;膜蒸馏组件很容易设计成潜热回收的形式，可进一步降低能耗。膜蒸馏可广泛应用于海水和苦咸水淡化，污水和工业废水的处理，非挥发性酸、碱性溶液、挥发性溶液的浓缩和提纯以及在医药、食品加工等方面的应用。　　另外膜蒸馏也有许多的缺点，主要有:　　(1)膜成本高蒸馏通量小;　　(2)由于温度极化和浓度极化的影响，运行状态不稳定;　　(3)研究工作多处于实验阶段，对传质和传热机理及参数影响的定量分析还很不够;　　(4)研究所用物料一般都是简单的水溶液。对一些工业废水的研究甚少。　　膜蒸馏过程的开发最初完全是以海水淡化为目的，现在膜精馏技术已广泛应用

7、到化学物质的浓缩和回收，例如对蔗糖糖浆的浓缩;水溶液中挥发性溶质的脱除和回收，如从水溶液中脱除甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、氯仿、同时脱除乙醇和丙酮、同时脱除丙酮、丁醇和乙醇、甲基异丁基酮、卤代挥发性有机化合物等;果汁、液体食品的浓缩，如直接接触式膜蒸馏浓缩苹果汁、集成膜过程浓缩柠檬汁和胡萝卜汁等;废水处理。　　从近几年有关文献的数量和质量上都可看到膜蒸馏过程研究的发展十分迅速，人们不再满足于对膜蒸馏过程普遍规律的描述，而是根据各自研究体系的特点，从机理的角度建立数学模型，考虑包括温度极化、浓度极化在内的各种相关参数，使数学模型的预测结果更符合实际.尽管

8、人们目前考虑问题的角度、解决问题的方法不同，但基本都是以KudSen扩散、分子扩散、Poiseuille流动