现代分离工程的应用及其前景

现代分离工程的应用及其前景第一篇：现代分离工程的应用及其前景现代分离工程的应用及其前景摘要：大多数化学过程和物理过程所得到的产品都是混合物；分离工程就是使混合物得以分离成为二种或二种以上的较纯物质的—门工程技术、它是化学工程学科的一个重要分支。近年来，它的发展更为迅速，研究与应用的分离方法种类繁多。本文结合分离工程的发展，就现代化工分离技术现状、应用和前景进行了简要的论述关键词：现代化工分离；高效导向筛板；填料1.引言：分离过程可分为机械分离和传质分离两大类。机械分离过程的对象都是两相或两相以上的非均相混合物，只要用简单的机械方法就可将两相分离，而两相间并无物质传递现象发生：传质分离过程的特点是相间传质，可以在均相中进行，也可以在非均相中进行。传统的单元操作中，蒸发、蒸馏、吸收、吸附、萃取、浸取、干燥、结晶等单元操作大多在两相中进行。2．分离单元操作2．1蒸馏人类早就用蒸馏的方法制酒，从煤焦油中提取油品，开始用一般的蒸馏方法，后来设计了直立多级、采用回流的精馏塔。精馏塔广泛用于炼油、化工、轻工、食品与空气分离等工业中，成为非常重要的分离方法之一。2O世纪以来石化工业的发展在生产规模与分离难度上对蒸馏提出了更高的要求，各种生产能力大、分离效率高、流动阻力小的新型分离设备不断出现，不断改进；精馏技术进一步发展。各种复杂精馏分离，如萃取分离、盐精馏、分子精馏等陆续问世。2．2吸收吸收操作源于生产实际，一些产品需通过吸收制得，如水吸收HC1制盐酸、吸收SO制硫酸；一些产品在生产过程中要通过吸收对原料气进行净化，如合成气中H2S、CO的脱除，焦炉气中苯的脱除；环保中要通过吸收处理废气中的SOX、NOx等有害杂质。现在大型生产装置中的吸收系统与再生系统日趋完善，装置也不断改进。2．3萃取20世纪初采用液态SO：从煤油中萃取芳烃，是萃取首次的工业应用。现在萃取已广泛用于各工业和国防部门，原子能工业中对放射性元素的萃取分离，石油馏分中芳烃与烷烃的分离，润滑油的精制，都采用了先进的萃取技术。2．4浸取用水与溶剂浸取矿物质和天然植物中的有效成分，已有悠久的历史。现在湿法冶金、湿法磷酸、蔗糖生产、植物油生产都采用浸取操作。2．5结晶人们早已利用太阳能蒸发海水，使食盐结晶。现在结晶已成为从不纯溶液中制取纯净固体产品的有效且经济的操作方式。许多化学产品，如染料、涂料、医药以及各种盐类都用结晶制取，使得的产品不仅有一定的纯度，而且外形美观，便于包装、运输、贮存和应用。2．6吸附用活性炭、硅胶、硅藻土脱色，脱臭，早已在工业中使用。20世纪吸附技术的应用领域不断扩大，空气分离、异构体分离、废水废气处理都采用新型的吸附技术，吸附剂也发展到分子筛、活性氧化铝、合成树脂等物质。2．7离子交换虽然人们早就发现土壤吸收铵盐的离子交换现象，但离子交换作为一种单元操作是在2O世纪4O年代人工合成离子交换树脂以后。目前离子交换主要用于水的软化和纯化，溶液的精制与脱色，工业废水中回收贵重金属等过程。2．8过滤过滤过程由来已久，完全属于流体动力过程的机械分离过程，无论是常压过滤或加压过滤，真空过滤或离心过滤均已在各工业部门广泛使用。3．现代分离工程3.1新型塔分离技术各种分离操作是石油炼制与石油化工生产过程必不可少的组成部分，在其设备投资与操作费用中占据了较大的份额。蒸馏是炼油和石化的最主要的操作过程之一，随着蒸馏技术的发展，精馏技术的开发，填料塔与板式塔的应用，提高了炼油过程中原油的分离效率，使大规模连续化的分离操作得以实现，明显降低了设备投资和操作能耗。近20多年来，各种生产能力大、分离效率高、流动阻力小的新型塔器的出现，进一步促进了炼油的技术进步。3.1.1高效导向筛板高效导向筛板具有生产能力大、塔板效率高、塔压降低、结构简单、造价低廉、维修方便的特点。目前已广泛应用于化学工业、石油化工、精细化工、轻工化工、医药工业、香料工业、原子能工业等，所应用的物系包括甲醇—水(原料中还会有粘性树脂和发泡剂等杂质)、乙醇—水(发酵醪制乙醇)、醋酸—醋酸乙烯、醋酸甲酯—醋酸乙烯—水、乙炔—乙醛—醋酸乙烯、聚醋酸乙烯—醋酸乙烯—甲醇、乙苯—苯乙烯、邻硝基氯苯—对硝基氯苯、香叶醇分离、重水分离等。高效导向筛板具有以下特点：(1)生产能力大；(2)效率高；(3)压降低；(4)抗堵能力强；(5)结构简单，造价低廉。高效导向筛板适用于要求生产能力大或扩产改造的场合，要求分离效率高以及精密分离的场合，要求压降低特别是真空精馏的场合，它对粘性物料或含有固体颗粒的物料有很强的抗污和抗堵能力，还能够有效地破除塔板上的泡沫，降低雾沫夹带，防止液泛发生。3.1.2新型高效填料填料包括规整填料和散堆填料。填料是填料塔最重要的传质内件，填料的性能主要取决于填料表面的湿润程度和汽液两相流体分布的均匀程度。因为填料提供了单位体积中较大的表面积，这仅是填料的几何表面，起气液传质作用的表面要比几何表面小，总有一部分填料表面未被湿润，减少了气液有效接触的相界面，从而降低了传质效果。若想达到好的传质效果，必须使液体在整个填料表面充分湿润，形成均匀的液膜。填料表面的湿润性能主要依赖于所处理物料的表面张力、粘度和填料表面的性质等。尤其是对水、甘油等表面张力大的物系，必须对填料表面进行物理处理和化学处理，提高填料表面的湿润性能。对金属材质填料，采用物理方法、化学方法及联合方法，对金属丝网波纹填料与金属板波纹填料进行表面处理，大大提高了液体在填料表面的成膜和填料的分离效率，甚至使有的分离过程由不可能成为可能，强化了分离技术与工艺。在塑料填料方面，对于聚丙烯、聚乙烯等材质的填料，无论是规整填料还是散堆填料，北京化工大学开发了最为先进的高分子表面接枝技术，对塑料表面的0．1m内进行接枝改性，大大提高了填料表面的湿润性，进而提高了填料的传质效率，经在恶劣环境下(酸、碱环境下)应用表明：塑料填料同样具有很高的传质性能和流体力学性能，且价格便宜。北京化工大学研制开发的双层、三层金属填料，具有大通量、低压降、效率极高的特点，被称为“效率之冠”。由于填料效率极高，在精密分离过程中与在旧塔改造过程中，可以有效地降低塔的高度，在新塔设计与要求满足原有空问旧塔改造的过程中都有着很高的实用价值。新型高效规整填料主要包括金属板波纹填料和金属丝网波纹填料两大类，在将其进行物理的和化学的方法处理后，填料的分离效率大为提高。主要优点有：(1)理论塔数高、通量大、压力降低；(2)低负荷性能好、理论板数随气体负荷的降低而增加，没有低负荷极限；(3)放大效应不明显；(4)适于减压精馏，能够满足精密、大型、高真空精馏装置的要求，为难分离物系、热敏性物系及高纯度产品的精馏分离提供了有利的条件。新型高效散堆填料主要包括金属鲍尔环填料、金属阶梯环填料、金属环矩鞍填料。新型高效填料已经在北京有机化工厂、石家庄化工化纤有限公司、江西维尼纶厂、贵州有机化工总厂、云南云维股份公司、兰州维尼纶(集团)公司、北京第三制药厂、北京化工实验厂等几十家企、的塔器中得剑应用，均取得了扩产、节能、降耗，大幅度提高经济效益的效果。应用的物系包话：甲醇—水、乙醇—水、NaOH水溶液脱硫、磷、NaOH水洗涤等醋酸乙烯—醋酸甲酯分离、醋酸—醋酸乙烯分离、乙醛—醋酸乙烯分离、乙苯—苯乙烯分离、硝基氯苯同分异物体分离等等。在制药行业的溶剂回收应用中也得到了广泛的好评。3.2膜分离技术液体分离膜的主要有（1）微滤膜、超滤膜(2)纳滤膜反渗透膜(3)离子交换膜(4)渗透汽化膜等。以膜为分离介质实现混合物的分离是一种新型分离技术。膜是指两相之间的一个不连续的界面。膜可分为气相、液相、固相或它们的组合，通常是固膜(聚合物膜或无机材料膜)和液膜(乳化液膜或支撑液膜)。膜分离过程是利用不同的膜的特定选择渗透性能，在不同的推动力(压力、电场、浓度差等)作用下实现混合物分离的过程。膜分离工程可分为微滤、超滤、反渗析、电渗析、气体渗透、渗透汽化和液膜分离等类型。由于膜分离过程操作条件较为温和，效率高，能耗低，已在高新科技和国民经济各部门得到应用。3．3新型吸附技术新型吸附技术，如模拟移动床、变压吸附、层析、扩张床等新分离方法在研究开发的基础上，将在工业中发挥较大的作用。美国UOP公司首先发展起来的PAREX模拟移动床吸附分离法，利用对对二甲苯有较强吸附作用的分子筛固体吸附剂，通过固相模拟移动的方法产生两相连续逆流接触的效果，既提高了吸附剂的利用率、设备的生产能力和分离效率，又避免了固体吸附剂的磨损破裂、堵塞及固体颗粒缝间的沟流。与固定床吸附装置相比较，其吸附剂装填量仅为l／25，液体脱附剂用量为1／2，明显降低了设备投资费用和分离成本，获得的产品纯度很高。模拟移动床现已成功地应用于果／葡萄糖浆分离的工业过程，被认为是现代制糖工业重要的技术进步之一。固体吸附剂对不同的气体组分具有一定的吸附选择性且平衡吸附量随组分分压升高而增加，利用此特性进行加压吸附、减压脱附实现混合物的分离。变压吸附一般是常温操作，循环周期短，易于实现自动化。变压吸附在工业生产的应用迅速增长，目前的应用领域有：空气干燥，氢的纯化(可生产纯度高达99．999％的)，从含有支链异构体和环烃的混合物中分离正构烷烃，空气分离等。变压吸附已应用于炼钢、有色金属冶炼、材料、医药、环保、惰性气体保护、食品保鲜等各方面。在层析分离中，亲固定相的分子在体系中移动较慢，而亲流动相的分子则较快地流出体系，从而实现了不同物质之间的分离。按两相相互作用的原理不同，可以分为吸附层析、离子交换层析、疏水作用层析、亲和层析、固定化金属离子亲和层析、凝胶过滤层析等不同的过程。层析是分离能力很强的技术，在工业上用于一些分离纯化要求很高的过程，如生物活性物质的提取、天然动、植物资源中有效成分的提取、重稀土金属的分离。在生物技术产品的分离提取过程中，层析是一种特别重要的手段。通常的生物产品的分离纯化过程包括发酵液预处理、固液分离、分离纯化、产品加工等步骤，操作复杂、处理时间长，造成提取过程收率低、分离成本高。其中，对料液的固液分离，当料液中颗粒小、料液粘度高时是一个很困难的过程，处理不当时容易造成生物活性物质的失活。与固定床吸附不同，扩张床在吸附操作时其床层处于膨松的亚流化状态，但同时又保持了较低的返混，因而可以处理含较多颗粒的“脏”料液，如发酵液等，并达到良好的分离效果；在脱附时则反向以固定床方式进行。扩张床吸附将固液分离、吸附分离和浓缩集中成为一个操作过程，简化了分离工艺，提高了产品回收率，是一项应用前景广阔的生化分离新技术。例如，扩张床技术的应用是基因过程人工血清蛋白得以成功地实现工业化生产的关键之一。4.结论现代分离工程具有广阔的发展空间和应用空间，对化工产业的发展具有很大的推动作用。发展好现代分离工程，对我国的化工产业发展具有重大意义。参考文献：[1]朱家文，房鼎业，面向21世纪的化工分离工程[J]，化工生产与技术，2000（7）[2]李伟锋，李群生，新型导向复合塔板流体力学性能研究[J],北京化工大学学报,2010(3)[3]朱家文,纪利俊,化工分离工程与高新科技发展[J],化学工业与工程技术,2000(2)[4]涂中清,也论现代化工分离技术[J],科技论坛，2007（3）[5]李群生，杨明，李伟锋，双曲型高效规整填料的流体力学和传质性能[J]，北京化工大学学报,2010(2)第二篇：分离工程第二章多组分分离基础1填空题•••••••••••••••••••1、分离过程涉及的变量数减去描述该过程的方程数即为该过程的（）。2、设计变量是指在计算前，必须由设计者（）的变量。3、一个含有4个组分的相平衡物流独立变量数有（）个。4、一个装置的设计变量的确定是将装置分解为若干进行（），由（）计算出装置的设计变量数。5、常用的汽液相平衡关系为（）。6、相对挥发度的定义为两组分的（）之比，它又称为（）。7、活度系数方程中A可用来判别实际溶液与理想溶液的（）。8、用于泡点计算的调整公式为（）。9、一定压力下加热液体混合物，当液体混合物开始汽化产生第一个汽泡时的温度叫（）。10、一定温度下压缩气体混合物，当开始冷凝产生第一个液滴时的压力叫（）。11、计算泡点温度时，若，温度应调（）。12、平衡常数与组成有关的露点计算，需迭代露点温度或压力外，还需对（）进行试差。13、在分离流程中常遇到的部分汽化和冷凝过程属（）。14、单级分离是指两相经（）后随即引离的过程。15、等温闪蒸计算目标函数对收敛速度和稳定性有很大影响，采用Newton-Raphson法时，较好的目标函数为（）。16、若组成为zi的物系,∑Kizi＜1时其相态为（）。17、在进行闪蒸计算时，需判断混合物在指定温度和压力下是否处于（）。18、闪蒸按体系与环境有无热量交换分为（）和（）两类。19、绝热闪蒸与等温闪蒸计算不同点是需要考虑（）。2选择题1、约束变量关系数就是（）•a.过程所涉及的变量的数目；b.固定设计变量的数目；•c.独立变量数与设计变量数的和；d.变量之间可以建立的方程数和给定的条件。2、每一单股进料均有（）个设计变量。•a.c；b.c+1；c.c+2；d.c+33、一般吸收过程，可调设计变量数为（）：•a.5个；b.4个；c.1个；d.2个4、绝热操作的简单平衡级设计变量数为（）：•a.2c+3个；b.2c+4个；c.c+5个；d.2c+5个。5、多组分精馏装置的可调设计变量数与进料中组分数的关系为（）：•a.随进料中组分数的增加而增加；b.随进料中组分数的增加而减少；•c.与进料中组分数无关；d.以上三种关系都不成立。•6、平衡常数计算式在()条件下成立。•a.气相是理想气体，液相是理想溶液；b.气相是理想气体，液相是非理想溶液；•c.气相是理想溶液，液相是理想溶液；d.气相是理想溶液，液相是非理想溶液；7、汽液相平衡K值越大，说明该组分越（）•a.易挥发；b.难挥发；c.沸点高；d.蒸汽压小8、当汽相为理想气体混合物，液相为非理想溶液时，其汽液相平衡关系为（）0ˆVypˆLxppyip•a.ic.iiipyipi0xi；b.iixi；d.iiVpyi0pi0x；i•9、关于溶液的蒸气压大小说法正确的是（）：•a.只与温度有关；b.不仅与温度有关，还与各组分的浓度有关；•c.不仅与温度和各组分的浓度有关，还与溶液的数量有关；d.与上述因素均无关10、当把一个气体溶液冷凝时，开始产生液滴的点叫作（）•a.露点；b.临界点；c.泡点；d.熔点10•11、计算溶液泡点时，若Kx，则说明（）•a.温度偏低；b.正好泡点；c.温度偏高；d.正好露点10，且1，0ixi•12、在一定温度和压力下，由物料组成计算出的Kzii/Ki1i1该进料状态为（）•a.过冷液体；b.过热气体；c.汽液混合物；d.饱和液体•13、进行等温闪蒸时，对满足（）条件时系统处于两相区•a.TBT；c.TD>T>TB；d.TB=T•14、系统温度小于泡点时，体系处于（）•a.饱和液相；b.过冷液体；c.饱和汽相；d.汽液两相•15、闪蒸是单级蒸馏过程，所能达到的分离程度（）•a.很高；b.较低；c.只是冷凝过程，无分离作用；d.只是气化过程，无分离作用16、下列哪一个过程不是闪蒸过程（）•a.部分汽化；b.部分冷凝；c.等焓节流；d.纯组分的蒸发•17、等焓节流之后（）•a.温度提高；b.压力提高；c.压力降低，温度也降低；d.有气化现象发生，压力提高18、下列分离过程可看为等焓过程的是（）a.精馏；b.吸收；c.等温闪蒸；d.绝热闪蒸iii1•••第二章答案（填空题）•••••••••••••••••••••••••填空题1、设计变量数2、指定3、64、简单过程的单元；单元的设计变量数ˆVyf0LxˆVypˆL5、或ppxiiiiiiiii6、汽液组成；分配系数7、偏离程度K8、K(Kx)9、泡点温度10、露点压力11、低再试差计算12、（活度系数）13、等温闪蒸过程14、一次紧密接触达到平衡15、F(v)(yixi)016、过冷液体17、两相区18、等温闪蒸；绝热闪蒸19、焓平衡（二）选择题1、d；2、c；3、c；4、d；5、c；6、a；7、a；8、c；9、a；10、a；11、c；12、b；13、c；14、b；15、b；16、d；17、c；18dGGMm1ii第三章精馏(1)填空题1、多组分精馏根据指定设计变量不同可分为（）型计算和（）型计算。2、在塔顶和塔釜同时出现的组分为（）。3、非清晰分割法假设各组分在塔内的分布与在（）时分布一致。4、精馏塔计算中每个级由于（）改变而引起的温度变化，可用（）确定。5、萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（）6、采用液相进料的萃取精馏时，要使萃取剂的浓度在全塔内为一恒定值，所以在（）。7、当原溶液为非理想型较强的物系，则加入萃取剂主要起（）作用。8、要提高萃取剂的选择性，可（）萃取剂的浓度。9、最低恒沸物，压力降低使恒沸组成中汽化潜热（）的组分增加。10、在一定温度和组成下，A,B混合液形成最低沸点恒沸物的条件为（）。11、不加恒沸剂可完成恒沸物分离的方法有（）和（）两种。12、由耳波和马多克思关联图求理论级数时要求进料状态必须是（）。13、分配组分是指在馏出液和釜液（）；非分配组分是指仅在（）出现的组分。14、多组分精馏中，关键组分是指（）的组分。HK,W•15、回收率是釜液W中（）与进料中HK的流率之比，LK,D是馏出液D中（）与进料中LK的流率之比。回收率16、清晰分割是指馏出液中除了（）外，没有其他重组分，釜液中除了（）外，没有其他轻组分。17、精馏塔中，温度分布主要反映物流的（），而总的级间流量分布则主要反映（）的限制。18、若加入的新组分和被分离系统的一个或几个组分形成最低恒沸物从（）蒸出。这种特殊精馏叫恒沸精馏。加入的新组分叫（）。19、若加入的新组分不与原系统中任一组分形成恒沸物，而其沸点又较原系统任一组分高，从釜液离开精馏塔。这类特殊精馏叫（），所加入的新组分叫作（）。•20、在萃取精馏中所选的萃取剂希望与塔顶馏出组分形成具有（）偏差的非理想溶液。21、在萃取精馏中所选的萃取剂希望而与塔釜组分形成具有（）偏差的非理想溶液。•22、在萃取精馏中所选的萃取剂使A1S值越大，溶剂的选择性（）。23、萃取精馏塔中，萃取剂是从塔（）出来。24、恒沸剂与组分形成最高沸点的恒沸物时，恒沸剂从塔（）出来。25、均相恒沸物在低压下其活度系数之比γ1/γ2应等于（）与（）之比。26、精馏过程的关键组分是指由设计者（）的那两个组分。•27、特殊精馏是既加入（），又加入（）的精馏过程。•28、加盐萃取精馏是综合了（）和（）的优点，把盐加入溶剂而形成的新的萃取精馏方法。(2)选择题1、A（轻组分）、B两组分的相对挥发度αAB越小（）a.A、B两组分越容易分离；b.原料中含轻组分越多，所需的理论级数越少；c.A、B两组分越难分离；d.与A、B两组分的分离难易程度无关；2、多组分精馏装置的可调设计变量数与进料中组分数的关系为（）a.随进料中组分数的增加而增加；b.随进料中组分数的增加而减少；c.与进料中组分数无关；d.以上三种关系都不成立。•3、当普通精馏塔的产品不合格时，可以考虑（）a.提高进料量；b.降低回流比；c.提高塔压；d.提高回流比。4、多组分精馏过程，当进料中的非分配组分只有重组分而无轻组分时，恒浓区出现于（）a.上恒浓区出现于精馏段中部，下恒浓区出现于进料级下；b.恒浓区出现于进料级上下；上恒浓区在进料级上，下恒浓区出现于提馏段中部；d.上、下恒浓区分别出现于精馏段和提馏段的中部。5、吉利兰关联图，关联了四个物理量之间的关系，下列哪个不是其中之一（）a.最小理论级数；b.最小回流比；c.压力；d.理论级数。•6、下列关于简捷法的描述那一个不正确（）a.计算简便；b.可为精确计算提供初值；7、下列说法正确的是（）a.多组分精馏中，回流比小于最小回流比时满足分离要求将需要无穷多的理论级；b.多组分精馏中，回流比小于最小回流比时无论多少理论级都不能满足分离要求；c.回流比R的值趋于零时的回流比叫最小回流比；•d.多组分精馏中，回流比小于最小回流比时整个精馏塔将无分离作用。c.所需物性数据少；d.计算结果准确。•8、全回流操作不能用于（）a.正常生产稳定过程；b.开车时；c.当产品不合格时进行调节；d.实验室研究传质过程。•9、用芬斯克公式求全塔理论级数时，式中相对挥发度应为（）a.塔顶处的相对挥发度；b.进料处的相对挥发度；c.塔底处的相对挥发度；d.全塔相对挥发度的平均值。•10、全回流操作时，精馏塔进料F、馏出液D和釜液W的流率应为（）a.W=0，D=0，F=0；b.W=0，D=0，F≠0；c.W≠0，D≠0，F≠0；d.W=0，D≠0，F≠0。11、如果二元物系，A12>0,A21>0，则此二元物系所形成的溶液一定是（）a.正偏差溶液；b.理想溶液；c.负偏差溶液；d.不确定。12、如果二元物系，>1,>1，则此二元物系所形成的溶液一定是（）a.正偏差溶液；b.理想溶液；c.负偏差溶液；d.不确定。13、如果二元物系，=1,=1,则此二元物系所形成的溶液一定是（）a.正偏差溶液；b.理想溶液；c.负偏差溶液；d.不确定。14、关于萃取精馏塔的下列描述中，那一个不正确（）a.气液负荷不均，液相负荷大；b.回流比提高，产品纯度提高；c.恒摩尔流不太适合；d.是蒸馏过程。15、如果二元物系有最低压力恒沸物存在，则此二元物系所形成的溶液一定是（）a.正偏差溶液；b.理想溶液；c.负偏差溶液；d.不一定。16、萃取精馏过程选择的萃取剂最好应与沸点低的组分形成（）a.正偏差溶液；b.理想溶液；c.负偏差溶液；d.不一定。17、萃取精馏时若饱和液体进料，萃取剂应该从（）：a.精馏段上部；b.进料级；c.精馏段上部和进料级；d.精馏段下部。•18、“”是加入溶剂在任何脱溶剂浓度（为任何值）时均能增加原溶液的相对挥发度（提高选择性）的（）a.充分条件；b.必要条件；c.充要条件；d.以上三项都不是。19、在萃取精馏中，当进料为饱和液体进料时，下列说法正确的是（）a.全塔范围内液相中溶剂浓度可近似看为不变；b.精馏段液相中溶剂浓度可近似看为不变；c.塔釜和塔底第一个级上液相中溶剂浓度可近似看为不变；d.溶剂回收段液相中溶剂浓度可近似看为不变。•20、当萃取塔塔顶产品不合格时，可采用（）方法来调节a.加大回流比；b.加大萃取剂用量；c.增加进料量；d.减少进料量。21、在一定温度和组成下，A、B混合液的总蒸汽压力为p，00pBppA若，且p，则该溶液（）a.形成最低沸点恒沸物；b.形成最高恒沸物；c.不形成恒沸物；d.理想溶液。22、对于最高沸点恒沸物，压力增加使恒沸组成中汽化潜热小的组分（）a.增加；b.不变；c.减小。24、在下列单元操作中属于双向传质过程的是（）a.吸收过程；b.蒸出过程；c.精馏过程；d.以上三种操作过程。25、关于恒沸精馏塔的下列描述中，不正确的是（）a.恒沸剂用量不能随意调整；b.恒沸剂为塔项产品；c.恒沸剂可能是塔顶产品，也可能是塔底产品d.恒沸精馏可用于间歇操作过程。26、对一个恒沸精馏过程，从塔内分出的最低温度的恒沸物，则有较纯组分的产品应从（）a.塔釜得到；b.塔顶得到；c.可能是塔项得到，也可能是塔底得到；d.视具体情况而变。27、对形成恒沸物的体系，下列说法不正确的是（）a.在恒沸点其气相组成必等于液相组成；b.经过恒沸点轻重组分互换；c.在恒沸点，其露点温度和泡点温度相等；d.其恒沸组成将随着气化率的大小而变。28、对形成恒沸物的某体系，下列说法不正确的是（）a.当压力确定后，其恒沸温度和恒沸组成确定；b.二元恒沸物的压力确定后，则恒沸温度和恒沸组成确定，而•三元恒沸物则不然；c.除恒沸点外，在其余组成下，精馏仍具有分离作用；d.体系在恒沸点的自由度数目与恒沸物的组分数无关。•29、对某一恒沸体系，随着外压增大，其恒沸组成变化趋势为（）a.摩尔汽化潜热大的组分的浓度增大；b.摩尔汽化潜热小的组分的浓度增大；c.对最高恒沸物，摩尔汽化潜热大的组分的浓度增大；对最低恒沸物，摩尔汽化潜热小的组分的浓度增大；d.对最低恒沸物，摩尔汽化潜热大的组分的浓度增大；对最高恒沸物，摩尔汽化潜热小的组分的浓度增大。•30、容易形成恒沸物的为（）a.各组分的化学结构相似，其沸点差较大b.各组分的化学结构相似，其沸点差较小；c.各组分的化学结构不相似，其沸点差较大；d.各组分的化学结构不相似，其沸点差较小31、在下列单元操作中，气液两相近似看成恒摩尔流而误差较小的是（）a.吸收过程；b.蒸出过程；c.精馏过程；d.以上三种操作过程。32、分离同一混合物采用萃取精馏与采用普通精馏相比有（）a.汽液比更大些；b.级效率更低些；c.级效率更高些；d.精馏温度更低些。•第三章答案（填空题）填空题1、设计；操作•2、分配组分•3、全回流4、组成；泡露点方程•5、萃取剂回收段6、进料时补加一定量的萃取剂•7、稀释•8、增大•9、小00•10、ppApB•11、变压精馏；非均相恒沸物的精馏•12、泡点进料13、均出现的组分；馏出液或釜液14、由设计者指定浓度或提出分离要求15、重关键组分HK的流率；轻关键组分LK的流率•16、重关键组分；轻关键组分•17、组成；热量衡算•18、塔顶；恒沸剂•19、萃取精馏；萃取剂•20、正•21、负•22、越好•23、釜•24、釜00pp•25、；12•26、指定浓度或提出分离要求•27、能量分离媒介（ESA）；质量分离媒介（MSA）•28、普通萃取精馏；溶盐精馏•答案（选择题）1、c；2、c；3、d；4、a；5、c；6、d；7、b；8、a；9、d；10、a；11、a；12、a；13、b14、b；15、c；16、a；17、c；18、a；19、b；20、b；21、a；22、a；23、a；24、c；25、c；26、a；27、d；28、b；29、d；30、d；31、c；32、b•第四章气体吸收•填空题1、用于吸收的相平衡表达式为（），当（）降低，（）升高时有利于吸收。2、应用平均吸收因子法进行计算时，假设各平衡级的（）相等。3、通常多组分精馏有（）个关键组分，多组分吸收有（）个关键组分。4、吸收过程在塔顶的限度为（），它决定了尾气中（）。•5、吸收操作中，最小液气比下，关键组分的吸收因子和关键组分的吸收率在数值上（）。6、多组分吸收过程液气比一般取最小液气比的（）~（）倍。7、吸收操作中，最小液气比是指在无穷多塔级下，达到规定分离要求时，1kmol进料气所需要（）的kmol数。8、吸收过程主要由（）完成的。•9、蒸出因子定义式为（），其值可反映蒸出过程（）。•10、相对吸收率与吸收率相等的条件是（）。•11、吸收剂的再生常采用的是（）,（），（）。•12、吸收过程中通常气体为（），液体为（）。13、化学吸收的增强因子就是与相同条件下化学吸收与物理吸收的（）之比，其定义式为（）。14、化学吸收按反应类型又分为为（）和（）两类。•选择题1、平均吸收因子法的适用范围是（）•a.单组分吸收；b.恒摩尔流；c.贫气吸收；d.富气吸收。•2、吸收作用发生的条件为（）•a.pipi*；c.yi3、吸收由于是单向传质，吸收塔每个级的温度的变化主要由（）引起。•a.热量变化；b.组成改变；c.流率变化；d.其他原因。•4、吸收操作中，若要提高关键组分的相对吸收率应采用最有效措施是（）•a.提高压力；b.升高温度；c.增加液汽比；d.增加塔级数。•5、多组分吸收过程采用图解梯级法的依据是（）•a.恒温操作；b.恒摩尔流；c.贫气吸收；d.富气吸收。•6、吸收过程各组分的吸收量主要发生在（）•a.每个级均匀吸收；b.主要在塔顶一级和塔釜一个理论级；•c.主要在塔釜；d.塔中部。•7、当体系的yi=yi*时（）•a.发生解吸过程；b.发生吸收过程；c.发生精馏过程；d.没有物质的净转移。8、关于吸收的描述下列哪一个不正确（）•a.根据溶解度的差异分离混合物；b.适合处理大量气体的分离；•c.效率比精馏低；d.能得到高纯度的气体。9、通常对物理吸收操作最有利的操作条件是（）•a.高温高压；b.低温高压；c.低温低压；d.高温低压。•10、在多组分吸收中，吸收主要发生于塔顶附近几个级的组分是（）•a.易溶组分；b.难溶组分；c.关键组分；d.所有组分。•11、在多组分吸收中，吸收发生于全塔所有塔级的组分是（）•a.易溶组分；b.难溶组分；c.关键组分；d.所有组分。•12、吸收塔的气、液相最大负荷处应在（）•a.塔的底部；b.塔的中部；c.塔的顶部；d.不确定。•13、在板式塔的吸收中，原料中的平衡常数小的组分主要在（）被吸收•a.塔上部少数几块板；b.塔下部少数几块板；c.塔中部少数几块板；d.全塔所有板。14、在板式塔的吸收中，原料中关键组分组分主要在（）被吸收•a.塔上部少数几块板；b.塔下部少数几块板；c.塔中部少数几块板；d.全塔所有板。15、当关键组分的相对吸收率大于其吸收因子A时，应有结论（）•a.吸收塔无论有多少个理论级也完不成给定的分离任务；•b.吸收塔需有无穷多个理论级才能完成给定分离任务；•c.吸收塔有限多个理论级即可完成给定的分离任务；•d.上述结论均成立。16、一般吸收过程，可调设计变量数为（）•a.5个；b.4个；c.1个；d.2个。17、在吸收操作过程中，任一组分的吸收因子Ai与其吸收率在数值上相应是（）Aii•a.；b.Aii；c.Aii；d.以上三种情况均有可能。18、下列吸收的有利条件的是（）•a.提高温度；b.提高原料气流率量；c.提高压力；d.减少吸收剂流率。19、平衡常数较小的组分是（）•a.难吸收的组分；b.最较轻组分；•c.挥发能力大的组分；d.吸收剂中的溶解度大的组分。•20、难吸收组分主要在塔的（）被吸收•a.塔顶级；b.进料级；c.塔釜级；d.全塔平均吸收。•第四章答案（填空题）1、l=Av；温度；压力•2、吸收因子•3、2；1•4、yi,1≧Kixi,0；该组分的最低浓度•5、相等•6、1.2；2.0•7、吸收剂8、塔顶釜两个级9、S=KV/L；分离的难易程度•10、吸收剂中不含溶质11、用蒸汽或惰性气体的蒸出塔；用再沸器的蒸出塔；用再沸器的精馏塔12、过热蒸汽；过冷液体•13、传质系数；E=KL/KL0•14、可逆反应；不可逆反应选择题1、c；2、b；3、a；4、a；5、c；•6、b；7、d；8、d；9、b；10、b；11、c；12、a；13、b；14、d；15、a；16、c；17、c；18、c；19、d；20、a••第五章多组分多级分离的严格计算填空题1、仅有一股进料且无侧线出料和中间换热设备的塔型称为（）。2、描述多级分离过程的数学模型为（）。3、对窄沸程的精馏过程，其各级的温度变化由（）决定，故可由（）计算各级的温度。4、用精馏或吸收的方法分离含有c个组分的混合物，描述一个平衡级的M方程有（）个，E方程有（）个，S方程有（）个，H方程有（）个。5、三对角矩阵法沿塔流率分布和温度的初值分别假定为（）。•6、三对角矩阵法在求得xij后，由（）求Tj，由（）求Vj。7、三对角矩阵法在用S方程计算新的温度分布，在未收敛前xij1,则采用（）的方法。8、逐级计算起点选择应从组成（）的一端算起。9、逐级计算合适的进料位置定义为达到规定分离要求所需（）的进料位置。10、逐级计算法求平衡级数中交替使用（）关系和（）关系。11、逐级计算法从上到下采用（）计算多组分精馏的各级温度。12、CMB矩阵法用物料衡算来校正圆整后的液相组成，使之（）。13、松弛法的开发是仿照精馏过程由不稳态趋向稳态的进程来求解，故其中间计算结果可模拟精馏过程的（）。选择题1、下面哪种塔型不是复杂精馏塔（）•a.设有中间再沸换热设备的精馏分离装置；b.有多股进料的精馏分离装置；•c.仅有一股进料且无侧线出料和中间换热设备的精馏分离装置；•d.设有中间冷凝换热设备的精馏分离装置。2、下面哪个关系或方程不属于MESH方程组（）•a.物料平衡关系；b.化学平衡关系；c.相平衡关系；d.热量平衡方程3、流量加和露点法选择的迭代变量为（）•a.xi，j；b.yi，j；c.li，j；d.vi，j4、当两个易挥发组分为关键组分时，则以何处为起点逐级计算（）•a.塔顶往下b.塔釜往上c.两端同时算起5、当采用逐级计算法从上到下计算多组分精馏的理论级数时，第j级为适宜进料位置应满足下条件（）•当采用逐级计算法从下到上计算多组分精馏的理论级数时计算结束判据为（）7、流量加和法在求得xij后由什么方程来求各级的温度（）•a.热量平衡方程；b.相平衡方程；c.物料平衡方程；d.摩尔分率加和式8、同时校正法在求得xij后由什么方程来求各级的温度（）•a.热量平衡方程；b.相平衡方程；c.物料平衡方程；d.热量平衡方程和摩尔分率加和式同时求解9、三对角矩阵法在求得xij后，若∑xij≠1则（）•a.直接用S方程计算温度；•b.硬性归一后用S方程计算温度；•c.组分物料衡算校正后用S方程计算温度10、矩阵求逆法与三对角矩阵法不同之处在于（）•a.迭代变量不同；b.迭代变量的组织方法不同；•c．解三对角矩阵求xij的方法不同；d.xij的归一方法不同•11、三对角矩阵法在求得xij后由什么方程来求各级的流率（）•a.热量平衡方程；b.相平衡方程；c.物料平衡方程；d.摩尔分率加和式12、采用三对角线矩阵法对多组分多级分离进行严格计算，适用于（）•a.操作计算；b.设计计算；c.设计计算和操作计算•13、CMB矩阵法在求得xij后，若∑xij≠1，则（）：a.直接用S方程计算温度；•b.硬性归一后用S方程计算温度；•c.组分物料衡算校正后用S方程计算温度••第五章答案（填空题）•••••••••••••1、常规塔或普通塔或简单精馏塔；2、MESH方程；3、组成，ES方程；4、Nc；Nc；2N；N5、恒摩尔流和线性分布；6、ES方程，H方程；7、硬性归一；8、精确；9、理论级数最少；10、相平衡；物料平衡11、露点温度12、不仅满足S方程，也尽量符合M方程；13、开车•答案（选择题）•••1、c；2、b；3、d；4、b；5、a；6、b；7、a；8、a；9、b；10、c；11、a；12、c；13、c第六章分离过程及设备的效率与节能综合填空题1、影响气液传质设备的处理能力的因素有（）、（）、（）和()。2、精馏中液体在降液管内停留时间一般≮（）秒。3、气液传质设备可分为（）和（）两大类。•4、板式气液分离设备常见的表示方法有（）、（）、（）。•5、当板上液体达到完全混合时，点效率（）气相默弗里板效率。6、可用（）准数表示板上液体的混合情况，当板上完全不混合时，则该准数（）。7、雾沫夹带是气液两相在传质后分离（）引起的。•8、实际板上液相为（），板上液相各点浓度（）。9、一般精馏过程的效率高于吸收过程，主要是因为精馏过程的（）。10、等温最小分离功与被分离组成的相对挥发度（）。•11、分离最小功表示（），最小分离功的大小标志着（）。•12、等温分离低压液体混合物，除温度外最小功仅决定于（）。•13、若分离过程的产品温度与原料温度不同时，分离过程所需的最小功用该过程的（）变化来表示。14、分离过程消耗的净功与环境温度有关，一般夏天的同一分离过程消耗的最小功（）。15、要提高分离过程的热力学效率，应通过减少分离过程的（）来实现。16、精馏过程的不可逆性主要表现在（）、（）、（）方面。17、多效精馏过程将高压塔（）作为低压塔（）的加热介质，使能耗下降。18、热泵精馏是将温度较低的塔顶蒸汽（）后作为塔底再沸器的热源。19、采用简单精馏塔将c个组分所组成的溶液分离成c个产品需要（）个塔。•20、含有质量分离剂的分离方法不作为首选的方法，是因为该法需（）。21、对多组分物系的分离，（）的组分和（）的组分要先分离。22、从节能的角度分析最难分离的组分应放在（）分离；分离要求高的组分应放在（）分离；进料中含量高的组分应（）分离。选择题1、下面有关塔板效率的说法中哪些是正确的（）？•a.全塔效率可大于1；b.点效率不必小于1；•c.Murphere板效率可大于1；d.板效率必小于点效率•2、当板上液体达到完全混合时，则（）：•a.Pe=0；b.Pe=；c.0<Pe<；d.Pe<0•3、当板上液体存在返混时，点效率与板效率的关系为（）：•a.EMV>EOGb.EMV=EOGc.EMV4、从液体粘度对流体状态的和液相传质阻力的影响来看，精馏过程的效率比吸收过程的效率（）•a.更大；b.相等；c.更小5、与板式塔相比，填料塔常具有的特点是（）：•a.塔效率较高且稳定；b.液气比适应范围较大；c.用于大直径塔较适宜；d.压降小6、与填料塔相比，不属于板式塔的特点的是（）：•a.塔效率较高且稳定；b.安装检修较困难；c.较适用于处理含有固体悬浮物的物系；d.压降小。7、适合于选用填料塔的情况为（）：•a.物料具有腐蚀性时；b.要求具有较大操作弹性时；c.有多个进料口和侧线采出的精馏塔；d.需要从塔的分离段移入或移出较多热量时8、适合于选用填料塔的情况为（）：•a.欲分离物料为易发泡物系；b.要求具有较大操作弹性时；c.有多个进料口和侧线采出的精馏塔；d.需要从塔的分离段移入或移出较多热量时。9、不适合于选用填料塔的情况为（）：•a.物料具有腐蚀性时；b.要求具有较大操作弹性时；c.间歇操作，塔持液量较小时；d.欲分离物料为易发泡物系。10、汽液接触板式塔中，液泛随（）而增大：•a.L/V减小和板间距减小；b.L/V减小和板间距增大；c.L/V增大和板间距减小；d.L/V增大和板间距增大11、塔板上液层越厚，气泡越分散，表面湍动程度越高，则点效率（）。•a.越高；b.越低；c.无必然联系；d.不变12、等温下将同组成的二元混合物分离分离成两个纯组分，分离最小功最小的情况是（）：•a.分离理想溶液；b.分离具有正偏差的非理想溶液；c.分离具有负偏差的非理想溶液；d.分离完全不互溶的液体。13、分离最小功是指下面的过程中所消耗的功（）•a.实际过程；b.可逆过程；c.完全可逆过程；d.不可逆过程•14、在相同的组成下，分离成纯组分时所需的功与分离成两非纯组分时所需的功（）•a.更大；b.相等；c.更小15、分离过程消耗的净功与环境温度有关，一般冬天的同一分离过程消耗的最小功比夏天消耗的最小功（）•a.更大；b.更小；c.相等16、要提高分离过程的热力学效率，应通过下列方法来实现（）：•a.加大回流比；b.减少分离过程的不可逆性；c.增大关键组分间的相对挥发度•17、热泵精馏是将温度较低的塔顶蒸汽经下面的过程后作为塔底再沸器的热源（）•a.压缩升温；b.节流降温a.压缩降温；b.节流升温18、采用简单精馏塔将c个组分所组成的溶液分离成c个产品需要几个塔（）：•a.c－1；b.c；c.c+1•19、对多组分物系的分离，应将分离要求高的组分（）：•a.最先分离；b.中间分离；c.最后分离；d.与顺序无关•20、在多组分物系的分离中，若有腐蚀的组分存在应将该组分（）：•a.最先分离；b.中间分离；c.最后分离；d.与顺序无关•21、一般来说，下列分离过程中效率最低的是（）•a.只靠外加能量的过程；b.同时具有能量分离剂和质量分离剂的过程；c.速率控制的分离过程；第六章答案答案（填空题）••••••••••••••••••••••答案••••••1、液泛；雾沫夹带；压力降；液体在降液管的停留时间；2、3～5；3、板式塔；填料塔；4、全塔效率；默弗利板效率；点效率；5、等于；6、彼克来（Peclet）；Pe=∞；7、气速较高时；8、完全不混合；不相等；9、温度比吸收过程更高；10、无关；11、分离过程耗能的最低限；物质分离的难易程度；12、物料组成及性质；13、有效能变化；14、更大；15、不可逆性；16、流体流动；传热；传质；17、塔顶蒸汽；塔釜再沸器；18、经压缩升温；19、c－1；20、须增设质量分离剂的回收设备；21、易分离；易挥发；22、最后；最后；优先1、c；2、a；3、a；4、a；5、d；6、d；7、a；8、a；9、b；10、c；11、a；12、d；13、c；14、a；15、b；16、b；17、a；18、a；19、c；b；20、a；21、c（选择题）第三篇：现代分离技术论文分离技术的发展现状和展望摘要:简要阐述了分离技术的产生和发展概况，各主要常规和新型分离技术的发展现状、研究前沿及未来的发展方向，并讨论了分离技术将继续推动现代化工和相关工业的发展，并在高新技术领域的发展中大显身手。关键词:分离技术；发展现状；展望DevelopmentStatusandprospectonseparationtechnologyAbstract:Thehistoryofproduceanddevelopmentonseparationengineeringisbrieflyintroduced.Thestatusandstudyadvanceofmosttraditionalandnewseparationtechniquesanditsdevelopingdirectioninfutureisbriefed.Inthepast,separationtechnologybroughtintoimportantplayinchemicalengineering.Itisdiscussedthatitwillalsoimpelmodernchemicalengineeringandrelativeindustriesinfuture.Moreoveritwillstrutitsstuffinhightechnology.Keywords:separationtechnology;development;prospect本文从分离技术的产生和发展概况入手，综述了精馏、吸附、干燥等常规分离技术和超临界流体分离、膜分离、耦合分离等新型分离技术的研究，并分析了各种技术在现代化工中的重要作用。概述分离技术是研究生产过程中混合物的分离、产物的提取或纯化的一门新型学科。1901年英国学者戴维斯[1]在其著作《化学工程手册》中首先确定了分离操作的概念；1923年美国学者刘易斯和麦克亚当斯[1]合著出版了《化工原理》，从而确立了分离工程理论，并得以充实和完备；20世纪后期，分离技术不断深化与拓宽。而从近年的发展来看，各国都在根据自身特点和条件加速发展分离技术，例如美国的研究工作兼具新颖性和实用性的特点，法国重视核领域和数学模型的研究，德国重视实验技术和工程研究等。我国分离技术的研究和应用从50年代以来也取得了重大的进展。展望新的世纪，分离技术将在高新科技的发展中起更大的作用。1.1化工分离技术重要性化工分离技术是化学工程的一个重要分支，任何化工生产过程都离不开这种技术[2]。绝大多数反应过程的原料和反应所得到的产物都是混合物，需要利用体系中各组分物性的差别或借助于分离剂使混合物得到分离提纯。随着对产品的质量及物质纯度的要求随之提高，同时煤炭与石油危机所引起的能源危机对资源利用与清洁生产也提出了要求。正因为如此，推动了人们对新型分离技术不懈的探索。一些常规分离技术，如蒸馏、吸收、萃取等不断改进、完善和发展，并使一些特色明显的新型分离技术，如膜分离、泡沫分离、超临界流体萃取以及耦合技术等得到重视和发展。1.2化工分离技术的多样性由于化工分离技术的应用领域十分广泛，原料、产品和对分离操作的要求多种多样，这就决定了分离技术的多样性。按机理划分，可大致分成五类，即：生成新相以进行分离（如蒸馏、结晶）；加入新相进行分离（如萃取、吸收）；用隔离物进行分离（如膜分离）；用固体试剂进行分离（如吸附、离子交换）和用外力场或梯度进行分离（如离心萃取分离、电泳）等，它们的特点和设计方法有所不同。Kelley[3]于1987年总结了一些常用分离方法的技术成熟度和应用成熟度的关系图(图1)。十余年来，化工分离技术虽然有了很大的发展，但图中指出的方向仍可供参考。例如,精馏、萃取、吸收、结晶等仍是当前使用最多的分离技术[4-5]。液膜分离虽然构思巧妙,但由于技术上的局限性,仅在药物缓释等方面得到有限的应用。图1分离过程的技术和应用成熟度[3]Fig.1Thetechnologyandusematurityoftheseparatingprocess2传统分离技术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。2.1精馏技术精馏是关键共性技术，已经被广发应用了200多年，从技术和应用的成熟程度考虑，目前仍然是工厂的首选分离方法[6]。精馏市场的经济效益至今仍是令人刮目相看的。而近年来，随着相关学科的渗透、精馏学科本身的发展及经济全球化的冲击，我国精馏技术正向新一代转变，以迎接所面临的挑战。其特征[7]为：（1）精馏学科正由传统的依靠经验、半经验过渡到凭半理论以至理论；（2）精馏过程正由传统的单一分离过程过渡到耦合和复杂的优化分离过程，以提高分离效率和节能；（3）由对环境造成严重污染的一代向注重环保的一代转变；（4）由走加工的道路向技术集成创新型转变；（5）通过我国自己的技术进步解决装置大型化、长周期运行，通过创新解决精馏技术问题，以降低成本、提高国际竞争力。常规精馏包括简单精馏、分批精馏、连续精馏和多侧线精馏。在化工生产中，简单的精馏往往难以达到理想分离效果，因此特殊精馏便应运而生[8]。新型和特殊精馏主要有以下几方面：添加物精馏（如萃取精馏或共沸精馏方法）；耦合精馏（如反应精馏、吸附精馏和膜精馏）和热敏物料精馏（分子精馏技术等）[9]。2.2吸附分离技术吸附分离过程是利用混合物中各组分在固体吸附剂与流体相间分配不同的性质，使混合物中难吸附与易吸附组分得到分离的技术。其特点为利用吸附剂巨大的比表面积能吸附分离低浓度或微量的溶质成分，且适合的高性能吸附剂对性质相近的溶质成分有很高的吸附选择性。因此，吸附分离非常适用于采用传统分离方法（蒸馏等）难于分离的混合物体系。此外，吸附分离过程的操作条件较为温和，适合生化产物的分离。吸附分离过程已经广泛地应用于化工、炼油、轻工、食品、制药、环保及能源等各行业中。对于液相混合物体系的吸附分离，其应用领域主要有：食品工业中油类的脱色、脱臭，无水乙醇生产中的脱水，石油馏分的脱色、干燥，以及水源保护和污水处理等。对于气体混合物体系的分离，工业化程度最高，其应用领域主要有：空气的净化及其常温下的氧氮分离制备氧气和氮气，电子工业中高纯气体的制备，工业废气的净化如废气中SO2、NOx、氟利昂、挥发性有机气体和焚烧烟气中二噁英的脱除，以及核废气的处理等。2.3干燥技术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，可以说几乎没有哪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进步有[10]：（1）流态化干燥。诞生于1921年，日前应用最广。（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。新世纪的分离技术及其展望新世纪全人类所面临的四大问题：环保、能源、粮食与健康医疗，每个都与化学工程及分离工程相关。因此，分离技术的不断改善和发展，将成为新兴产业发展的关键。3.1超临界流体分离技术当物质处于临界温度与临界压力以上，即为超临界流体。物质于超临界流体状态表现出一些重要特性：（1）当接近临界温度时，流体有很大的可压缩性，且超临界流体的密度和液体的密度接近；（2）当接近超临界压力时，适当增加压力可使流体密度很快增到接近普通液体的密度，使超临界流体具有类似液体对溶质的溶解能力；（3）超临界流体的黏度接近气体，受温度和压力的影响不太大；（4）超临界流体的扩散能力接近于普通气体；（5）超临界流体表面张力趋于零，因此在超临界流体状态下去除溶剂可以很好保护材料的微、纳米孔道。正由于上述特性，其可以广泛应用于化工分离和反应过程中，从而形成许多超临界技术。超临界流体技术大体的发展包括三个阶段：19世纪70年代以前研究阶段，研究内容以含超临界流体体系的相平衡、过程传质为主；20世纪70到90年代的迅猛发展阶段，出现了重要的超临界水养化技术、超临界流体粉体化技术等；20世纪90年代以来的全面发展阶段，以绿色化学、能源开发为理念的反应以及耦合分离等技术得到全面的研究和应用。超临界流体由于具有绿色化学的特点，因此其技术在天然产物、废弃物中高附加值产品的分离中仍然具有很好的前景，其优点越来越受到人们的广泛关注，已在食品、医药、香精香料、化学工业、能源工业等领域显示出广泛的应用前景。杨敏等[11]以13%甲醇与CO2为流动相，采用超临界流体色谱分离技术（SFC）测定吴茱萸中吴茱萸次碱与吴茱萸碱含量，与传统方法相比，SFC可在简单的流动相条件下对吴茱萸中的吴茱萸次碱和吴茱萸碱进行良好分离，且分析时间仅为6min。王晓丹、史桂云[12]分别采用水提取法、传统乙醇提取法、微波提取法、超临界CO2萃取法提取柿叶总黄酮，结果表明超临界CO2萃取法提取总黄酮含量最高，且得到的萃取物纯净，色泽金黄，纯度高，无异味。3.2膜分离技术膜分离技术是一种使用半透膜分离方法，其分离原理是依据物质分子尺度的大小，借助膜的选择渗透作用，在外界能量或化学位差的推动作用下对混合物中双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、分级提纯和富集，从而达到分离、提纯和浓缩的目的。与传统分离方法(蒸发、萃取或离子交换等)相比，它是在常温下操作，没有相变，最适宜对热敏性物质和生物活性物质的分离与浓缩，具有高效、节能，工艺过程简单、投资少、污染小等优点，因而在化工、轻工、电子、医药、纺织、生物工程、环境治理、冶金等方面具有广泛的应用前景。数十年来，膜分离技术发展迅速，特别是90年代以后，膜分离技术的应用领域已经渗透到人们生活和生产的各个方面。膜分离技术作为一种新兴的高效分离技术，已经被广泛应用于化工、环保、电子、轻工、纺织、石油、食品、医药、生物工程、能源工程等。国外有关专家甚至把膜分离技术的发展称为“第三次工业革命”。膜分离技术被认为是20世纪末至21世纪中期最有发展前途的高新技术之一[13-15]。目前己经深入研究和开发的膜分离技术有微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、渗透汽化和气体分离等。正在开发研究中新的膜过程有：膜蒸馏、支撑液膜、膜萃取、膜生物反应器、控制释放膜、仿生膜以及生物膜等过程。微滤主要用于分离水溶液中的物质，除去尺寸为500um-50um的微粒，一般其膜是一次性使用的，因此降低膜成本和拓宽应用范围将是研发方向；超滤也主要是从水溶液中除去1.2nm-50nm的大分子及高分子化合物、胶体、病毒等，根据市场需要，增加品种，提高膜的性能将是其研究方向；反渗透能够除去水溶液中0.3nm-1.2nm的溶质，可除去除H+和OH一以外的无机离子和低分子有机物，现主要用于脱盐，研究发展方向将是提高通量和脱盐率，膜的耐热及耐氧化性，组件大型化，降低膜成本，拓宽应用领域等。气体分离领域，氢气分离中变压吸附和深冷分离法具有明显优势，空气富氧化方面，正在积极开发燃烧用膜式空气富氧化系统。渗透蒸发已成功用于制取无水乙醇。开发低能耗，工艺简单的方法从发酵液中提取乙醇是一重要课题，正在研究的乙醇选择性透过膜可由含乙醇4%-8%的发酵液中制成80%的乙醇，使制备无水乙醇的能耗降为常规精馏法的25%，一旦成功，传统精馏法生产乙醇将受到挑战，但膜是否能循环使用是个问题(抗污染性)。反应与渗透蒸发藕合，利用渗透蒸发使生成物不断排除，促进可逆反应的进行，如脂化反应，这一课题前景光明。液体膜，至今几乎无大规模工业应用，主要是由于液膜寿命短的问题一直没有解决，因此长寿命液膜的研究是诱人的课题。其余具有开发研究价值的膜分离技术还有膜反应器、酶膜反应器；具有催化活性的络合金属高分子膜、离子传导膜；膜在医疗上的应用，如人工肾、反应-膜分离藕合等。3.3耦合分离技术将分离与分离或者反应与分离等两种或两种以上的单元操作藕合或者结合在一起并用于分离的过程称为基础过程或杂化过程。集成过程的最大特点是为实现物料与能量消耗的最小化、工艺过程效率的最大化，或为达到清洁生产的目的，或为混合物的最优分离和获得最佳的产物浓度。将膜分离技术与传统分离技术相结合组合而成的集合技术，如精馏-渗透汽化集成技术、渗透汽化-萃取集成技术、错流过滤-蒸发集成技术、膜渗透-变压吸附集成技术等分离技术使分离过程在最优条件下进行。而在反应过程中，采用反应-分离耦合技术可以及时将反应产物移除出反应体系，可以促进反应的进行，进一步提高反应的转化率，具有十分重要的意义。陶昭才等[16]利用催化反应-蒸馏集成技术将Ti(0C4H9)4与PbO复配作为催化剂，对苯酚和DMC醋交换法反应蒸馏合成DPC进行了探索性研究。结果达到了预期效果，为将来碳酸二苯醋的工业化打下基础。王乐夫等[17]则采用醋化反应-渗透汽化集成技术制备了活性分离层厚度为l-10μm的PPVA/PAN渗透汽化复合膜，并将其用于乙醇/水恒沸混合物的分离及乙酸和正丁醇酯化制乙酸正丁醋的酸催化反应过程，该复合膜具有很好的热稳定性和抗溶剂性，并具有非常高的水涌透选择性和适宜的通量。张秀莉等[18]用膜基化学吸收集成技术对中空纤维膜组件中NaOH水溶液吸收CO2的传质过程进行实验研究。对气相分传质系数进行了计算和关联，得到了中空纤维膜组件管内气相传质数学模型计算式，为中空纤维膜基化学吸收的研究提供了一种理论模型。目前，新型分离技术已在多个领域实现了产业化，对某些新领域的开发也取得了一定进展。随着节能和环保的要求日益提高，新型分离技术将会发挥更大作用，是解决能源危机和缓解三废污染的有效途径。结合了先进的计算机模拟工具，相信相关的新型分离技术在未来将会有更好的发展。特别是在今天环保和节能已经成为全世界最关注的焦点下，更使那些具有低能耗、无污染特色的新型分离技术将得到充分的开发和应用。展望21世纪是生物科学技术的时代，是信息时代，是全人类为生存、为健康、为保卫人类共同的家园——地球而奋斗的时代。相信分离工程将会在新世纪的科学技术进步中起更大作用，取得更辉煌的成就。参考文献[1]朱家文,房鼎业.面向21世纪的化工分离工程[J].化工生产与技术,2000,7(2):1-5.[2]SeaderJD,HenleyEJ.SeparationProcessPrinciple[M].NewYork:JohnWiley&SonsInc,1998.[3]KellerGE.Separations:NewDirectionsforanOldField[M].NewYork:AmericanInstituteofChemicalEngineersMonographSeries,1987,83(17).[4]余国琮,袁希钢.我国蒸馏技术的现状与发展[J].现代化工,1996,10:7.[5]汪家鼎,费维扬.溶剂萃取的最新进展[J].化学进展,1995,7(3):219[6]KisterHZ..Distillationoperation.NewYork:McGrawHill,1990[7]丁辉,徐世民,姜斌等.天津大学精馏技术与传质理论研究.化工进展,2004,23（4）:358-363[8]PerryRH.佩里.化学工程师手册.北京：科学出版社，2001年[9]徐世民,王军武,许松林.新型精馏技术及应用.化工机械，2004,31（3）:183-187[10]伍沅.干燥技术的进展与应用[J].化学工程,1995,23(3):47-55.[11]杨敏,周萍,徐路等.吴茱萸中吴茱萸次碱与吴茱萸碱含量的超临界流体色谱法测定[J].分析测试学报,2010,29(7):743[12]刘书成,章超桦,洪鹏志等.超临界流体色谱和质谱联用在油脂分析中的应用[J].中国油脂,2006,31(9):48[13]何旭敏,何国梅,曾碧榕等.膜分离技术的应用[J].厦门大学学报(自然科学版),2001,40(2):495-502.[14]陈一鸣,蔡惠如,刘玉荣.膜分离技术的现状及其在染料化工中的应用[J].化工装备技术,2000,22(1):6-12.[15]Cotl.ProceediongsoftheThirdInternationalConferenceonInorganicMemnrance[M].WOrcosterUSA,1994.157.[16]Wanglefu,LiXuehui.StudyonPervaporation-EsterificationReactionCoupledMembraneProcess,JournalofSouthChinaUniversityofTechnology(NaturalScience),199-8,26(11):46-51.[17]张秀莉,张卫东,张泽廷.中空纤维多孔膜基气体吸收传质性能研究[J].北京化工大学学报〔自然科学版),2004,31(3):4-8.[18]陈欢林.新型分离技术[[M].北京:化学工业出版社,2005.第四篇：现代分离技术资料总结名词解释：萃取：是利用两物质在两相中溶解度不同而使其分离的技术。超临界萃取：利用超临界流体的特殊性质，与待分离的物质接触，萃取出目的产物，然后通过降压或升温的方法，使萃取物得到分离。反相微胶团萃取：如果溶剂为非极性液体，加入表面活性剂时，表面活性剂的非极性基团部分朝外，朝向非极性溶剂部分，而极性基团部分则朝内，因而形成一种与水相微胶团结构反向的聚集体，这种聚集体就称为反相微胶团。如果待分离组分以是以反微胶团的形式被萃取，就称之为反相微胶团萃取。分离膜：是指能以特定形式限制和传递流体物质的分隔两相或两部分的界面。迁移率：在电位梯度E的影响下，带电颗粒在时间t中的迁移距离d。色谱分离技术：利用混合液中各种组分之间的理化性质差别，在固定相和流动相中具有不同的平衡分配系数（或溶解度），当两相作相对运动时，不同的组分在两相中被反复多次地分配，形成特有的区段，从而得到分离。有机沉淀剂沉淀分离法概念：在含有溶质的水溶液中加入一定量亲水的有机溶剂，降低溶质的溶解度，使其沉淀析出。膜分离的概念：利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。电泳迁移率：在电位梯度E的影响下，带电颗粒在时间单位是cm2.sec-1t中的迁移距离.V-1d。其简答题：分离技术方法的确定：⑴查找待分离组分的基础性研究资料，包括待分离组分的相对分子质量、化学结构、理化性质以及生物活性等。⑵选择和确立对该组分进行定性、定量测定的方法，目的在于能对分离效率有一个有效的评价。⑶了解原料的特性以及待分离组分的存在和含量情况。⑷确定选用分离技术并对分离条件进行实验选择、优化。⑸对分离效果进行评价。⑹中间试验和工业生产应用的放大设计。沉淀分离技术通常包括下列各种沉淀方法：⑴无机沉淀剂沉淀分离法：通常是以盐类作为沉淀剂的一类沉淀方法，如盐析法，多用于各种蛋白质和酶类的分离纯化，以及某些金属离子的去除。常用的沉淀剂有：硫酸铵、硫酸钠、柠檬酸钠、氯化钠等。⑵有机沉淀剂沉淀分离法：多用于生物小分子、多糖及核酸类产品的分离；有时也用于蛋白质的沉淀和金属离子的去除；用于酶的沉淀分离时，易导致酶的失活。常用到的沉淀剂有：丙酮、乙醇、甲醇等。⑶非离子多聚体沉淀剂沉淀分离法：适用于生物大分子的沉淀分离，如酶、核酸、蛋白质、病毒、细菌等。典型的非离子型多聚体是聚乙二醇(PEG)。⑷等电点沉淀法：主要是利用两性电解质在等电点状态下的溶解度最低而沉淀析出的原理。适用于氨基酸、蛋白质及其它属于两性电解质组分的沉淀分离。⑸共沉淀分离法：又可称为生物盐复合物沉淀法，用于多种化合物特别是一些小分子物质的沉淀。它是利用沉淀的同时对其它待分离成份吸附共沉淀而达到除杂的目的。⑹变性沉淀分离法：又称为选择性变性沉淀法，是利用特定条件使目标成分变性，导致其性质的改变如溶解度下降而得以分离。适用于一些变性条件下差异较大的蛋白质和酶类的分离纯化。采取的变性条件有pH值、温度的改变以及添加剂、利用酶的作用等。膜的基本要求：（1）耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较高的压力，一般模操作的压力范围在0.1~0.5Mpa，反渗透膜的压力更高，约为1~10MPa（2）耐高温:高通量带来的温度升高和清洗的需要（3）耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的水解；（4）化学相容性：保持膜的稳定性；（5）生物相容性：防止生物大分子的变性；（6）成本低；超临界流体萃取的典型流程1、等温变压法萃取剂经压缩达到了最大溶解能力的状态点（即超临界状态）后加入到萃取器中与物料接触进行萃取。当萃取了溶质的超临界流体通过膨胀阀进入分离槽后，压力下降，超临界流体的密度也下降，对其中溶质的溶解度也下降。溶质于是析出并在槽底部收集取出。释放了溶质后的萃取剂经压缩机升温加压后再送回萃取槽中循环使用。2、等压变温法萃取了溶质的超临界流体经加热器升温后在分离槽析出溶质。作为萃取剂的气体经冷却器等降温升压后送回萃取槽循环使用。此种流程中，由于温度升高会使溶质的蒸气压也提高，其溶解度也会提高，往往会抵消了升温导致超临界流体的分离效果，因而比较复杂一些。3、吸附法此种流程是将萃取了溶质的超临界流体，再通过一种吸附分离器，这种吸附分离器中装有只吸附溶质而不吸附萃取剂的吸附剂。当萃取了溶质的超临界流体通过这种吸附分离器后，溶质便与萃取剂即超临界流体分离，萃取剂经压缩后循环使用。膜分离技术的分类：按分离粒子大小进行分类：微滤：以多孔细小薄膜为过滤介质，压力为推动力，使不溶性物质得以分离的操作，孔径分布范围在0.025~14μm之间；超滤：分离介质同上，但孔径更小，为0.001~0.02μm，分离推动力仍为压力差，适合于分离酶、蛋白质等生物大分子物质；反渗透：是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作，孔径范围在0.0001~0.001μm之间；（由于分离的溶剂分子往往很小，不能忽略渗透压的作用，故而成为反渗透）；纳滤：以压力差为推动力，从溶液中分离300~1000小分子量的膜分离过程，孔径分布在平均2nm；电渗析：以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质的膜分离操作；微孔过滤技术应用领域（1）微粒和细菌的过滤。可用于水的高度净化、食品和饮料的除菌、药液的过滤、发酵工业的空气净化和除菌等。（2）微粒和细菌的检测。微孔膜可作为微粒和细菌的富集器，从而进行微粒和细菌含量的测定。（3）气体、溶液和水的净化。大气中悬浮的尘埃、纤维、花粉、细菌、病毒等；溶液和水中存在的微小固体颗粒和微生物，都可借助微孔膜去除。（4）食糖与酒类的精制。微孔膜对食糖溶液和啤、黄酒等酒类进行过滤，可除去食糖中的杂质、酒类中的酵母、霉菌和其他微生物，提高食糖的纯度和酒类产品的清澈度，延长存放期。由于是常温操作，不会使酒类产品变味。（5）药物的除菌和除微粒。三种形式的电泳分离系统：（1）区带电泳（zoneele