化工分离过程论文

化工分离过程论文（精选8篇）

化工分离过程论文 篇1

1 化工分离过程的开发与方法

开发基础研究、过程研究及工程研究三个因素组成了化工技术开发, 而在化工新技术开发的三个关键环节中最主要的就是放大技术。放大技术有四种方法即:逐级经验放大、数学模型方法、参照类似工业装置放大和工程理论指导放大。

1.1 逐级经验放大

逐级经验放大的方法是:先对过程进行小的试验, 根据试验来确定相关的反应条件和相应的设备, 来满足理想的技术经济指标。小试验如果获得成功就进行规模再大一点的试验, 来确定设备变大后的相关影响作用也就是放大效应, 根据放大的效果再次进行放大到工业规模的大型设备。

1.2 数学模型方法

数学模型方法结果的可靠性, 取决于数学模型的合理性, 而数学模型的合理性则取决于对过程的简化是否抓住了本质, 得到了不失真的物理模型。所谓不失真, 并不是要求模型与原过程在各方面都惟妙惟肖 (如是这样, 就无所谓简化) , 而是要求在所研究问题的方面, 模型与原过程等效。因此, 抓住研究过程的内在规律的特殊性, 明确研究的目的性, 是能否得到合理简化的物理模型的关键。如果模型方程可靠, 就可由数学模型方法的结果直接设计出大设备, 不存在什么放大效应问题, 与逐级经验放大方法相比, 可以节省试验费用, 缩短开发周期, 结果比较可靠, 所以是工程开发者试图遵循的。但是, 数学模型法尽管在方法的逻辑上合理, 从方法论上说也很科学, 但在化工中的实际应用至今仍然有限。主要原因在于化工过程太复杂, 可靠又合理简化的数学模型难以建立。

就传质分离操作而言, 对于常用的蒸馏、吸收, 已经达到了相当探度的认识, 对于工程上广泛遇到的物系, 其设计可以从基本物性和基础平衡数据出发进行, 几乎不必进行实验, 就可以完成设计。对于不熟悉的新物系, 或希望开发的塔设备, 一般也只要作下述的实验测定工作:1) 平衡关系以及必要的热力学和传递物性的测定;2) 板效率, 传质单元数或传质系数的测定。因相平衡热力学的迅速发展, 开发出了一些比较可靠的关联式, 使得相平衡的实测工作量可以大为减少。

总之, 能否自觉应用正确的方法论和利用规律性知识作指导, 开发的速度和效果将大不一样。

2 化工分离方法的选择

随着社会科技水平的提高, 化工分离的方法也越来越多, 每中方法都有利有弊。分离工序的第一步就是进行方法的可行性研究, 对方法进行合理选择, 既要在技术上先进还要更加经济节能。以下的集中方法仅提供些准则, 供大家参考。

2.1 分离方法选择可行性

在对分离的方法进行选择的时候, 第一个要考虑的就是这个分离方法能否可行。通过对分离方法的严格筛选, 选出最好的方法。

如果一个方法在原理上完全可行, 能够满足我们的要求, 我们也要看看进行这个反应所需要的条件, 如:温度、压力等我们是否具备。比如丙酮和乙醚的分离操作, 单单从两种物质的凝固点来看的话, 我们运用升华干燥、浸取和逐区熔融的方法都可以进行两种物质的分离, 达到我们的目的。但是他们的凝固点温度很低, 如果选择这个方法的话, 就得看看我们有没有低温制冷设备进行此次试验, 如果没有设备还是不能选择这个方法。如果我们有了低温制冷设备, 也要考虑一下成本是否较大, 成本很高的话也是得考虑别的方法。所以, 如果有多个分离方法可以选择的话, 我们还是得多多比较, 选择最经济、最合理的方法。

相同的一种原料, 我们如果用不一样的方法进行分离提纯, 得到产品的先后顺序和纯度也不一样。比如丙二烯、丙烯和丙烷这三样物质的混合在一起来分离操作, 采用蒸馏的方式进行分离, 首先我们得到的是丙烯;采用萃取蒸馏的方法进行操作, 加入极性溶剂, 我们首先得到的就能够成为丙烷;采用萃取方法进行操作, 我们加上跟丙二烯、丙烯和丙烷不溶解的极性溶剂, 我们首先得到的将是丙二烯。由此看出, 分离路线的选择也非常重要。

2.2 分离过程类别的选择

通常情况下, 我们把传质分离分成平衡分离过程和速率控制分离过程;也可以根据添加剂的不同成分, 分成添加物质型分离过程和添加能量型分离过程两种。这几种过程都有自己的优点和缺点, 我们可以进行合理选择。

如果考虑能量消耗的量大与量小, 在进行多级分离过程时, 我们应当优先选择平衡分离过程, 其次考虑速率控制过程。之所以这样选择是因为:多级速率控制分离的每一级试验中需要消耗的添加剂量大, 而在平衡分离的试验中添加剂只需要加入一次。平衡分离过程中我们先运用能量添加型分离过程。因为物质添加型分离过程中添加的溶剂在试验的过程中可以再次利用。跟能量添加型的相比起来, 需要消耗更多的能量。所以, 在丙二烯一丙烯-丙烷分离时, 我们先运用蒸馏, 其次萃取蒸馏, 最后选择萃取。当然, 个别的分离试验操作只能够让我们选择多级分离过程。分离过程中有固态的分离, 就会在生产中的连续性造成困难, 只能用复杂的设备来处理。拿气固吸附作为例子, 如果运用固定床吸附的时候我们一定要考虑到吸附剂的动态吸附平衡, 应当使用复套固定床的生产流程线, 但是这个也仅仅能够对混合物中低浓度组分的分离。

2.3 物性与分子性质

利用萃取和吸收操作进行分离的原理就是同一种溶质在不同的溶剂中的溶解度不同。更深层的原因就是分子的偶极矩或分子间的化学反应平衡和极化强度的大小, 从结晶的过程看, 在大的方面表现出来的是溶解度的大小不同, 其实是因为各个分子聚集能力的不同, 跟分子的大小、形状和所带的电荷有很大关系。

3 结论

化工分离过程是一个复杂的过程, 方法有很多, 在选择方法时既要考虑原理上的合理, 还要考虑成本的降低。因为作者自身能力有限, 文中不当之处还请读者批评指正。

摘要：本文根据作者多年经验, 从化工分离过程的开发与方法和方法的选择两个方面探讨了作者对化工分离过程开发及方法选择的见解。

关键词：化学,化工分离,开发,方法

参考文献

[1]任立鹏, 侯侠.化工分离技术的发展.化学与黏合, 2012 (11) .

[2]朱家文, 纪利俊, 房鼎业.化工分离工程与高新科技发展.化学工业与工程技术, 2000 (4) .

化工分离过程论文 篇2

第一章 绪论 1.1概述

1.1.1 分离过程的发展与分类

随着世界工业的技术革命与发展,特别是化学工业的发展,人们发现尽管化工产品种类繁多,但生产过程的设备往往都可以认为是由反应器、分离设备和通用的机、泵、换热器等构成。其中离不开两类关键操作: 一是反应器,产生新物质的化学反应过程,其为化工生产的核心;于是研究化学工业中具有共同性的过程和设备的规律,并将之运用于生产的“化学工程”这一 学科应运而生。

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。依据处于热力学平衡的两相组成不相等的原理,以每一级都处于平衡态为手段,把其他影响参数均归纳于效率之中,使其更符合实际。它的另一种工程处理方法则是把现状和达到平衡之间的浓度梯度或压力梯度作为过程的推动力,而把其他影响参数都归纳于阻力之中,传递速率就成为推动力与阻力的商了。上述两种工程处理方法所描述的过程,都称作平衡级分离过程。分离行为在单级中进行时,往往着眼于气相或液相中粒子、离子、分子以及分子微团等在场的作用下迁移速度不同所造成的分离。热扩散、反渗透、超过滤、电渗析及电泳等分离过程都属此类,称速率控制分离过程,都是很有发展潜力的新分离方法。综上所述,分离过程得以进行的基础是在“场”的存在下,利用分离组分间物理或化学性质的差异,并采用工程手段使之达到分离。显然,构思新颖、结构简单、运行可靠、高效节能的分离设备将是分离过程得以实施乃至完成的保证。

1.1.2 分离过程的地位

广泛的应用、科技的发展、环境的需要都说明分离过程在国计民生中所占的地位和作用,并展示了分离过程的广阔前景:现代社会离不开分离技术,分离技术发展于现社会。

1.2 分离分子

组分 i和J的通用分高因一fαl11为二组分在严品l中的摩尔分率的比値除以在产品2中的比值。显然，r的单位可以用组分的质量分率、摩尔流量或质量流量,其所得的分离因子值不变。1.3过程开发及方法

(1)开发基础研究:针对项目的应用性基础研究和工艺特征研究,以实验室研究为主体

(2)过程研究:进行工艺、产品、设备等的工程放大试验,包括模型试验、徽型中试、中间试验、原型装置试验及工业试验的全部过程或部分过程。

(3)工程研究:包括技术经济评价、概念设计、数学模型、放大技术及基础设计等 所以,化工新技术开发不外乎三个关键环节:概念形成到课题的选定、技术与经济论证(可行性)和放大技术。其中,放大技术是研究开发的核心。1.逐级经验放大

其基本步骤是:进行小试,确定操作条件和设备形式,以及可望达到的技术经济指标。确定的依据是最终产品质量、产量和成本,并不考虑过程的机理。小试之后进行规模稍大的中试,以确定设备尺寸放大后的影响(放大效应),然后才能放大到工业规模的大型装置。

2.数学模型方法

此法基于对过程本质的深刻理解,将复杂过程分解为多个较简单的子过程,再根据研究的目的进行合理简化,得出物理模型。

1.4 分离方法的选择 1可行性

要选择合适的分离方法,首先应考查它的可行性。也就是说,应用该方法是否可能获得所期望的结果。通过可行性判断,可以筛选合适的分离方法。

第二章 精馏

蒸馏（Distillation）：借助液体混合物中各组分挥发性的差异而进行分离的一种操作方法。简单蒸馏（simple distillation)：混合液受热部分汽化，产生的蒸汽进入冷凝器种冷凝，分批收

集不同组成的馏出液产品。

平衡蒸馏（equilibrium distillation)：釜内液体混合物被部分汽化，使气相与液相处于平衡状态，然后将气相与液相分开，是一种单级蒸馏操作。

精馏（rectification)：液体混合物多次进行部分冷凝或部分汽化后，最终可以在气相中得到较纯的易挥发组分，而在液相中得到较纯的难挥发组分。精馏计算：物料衡算，热量衡算，相平衡关系

计算方法：双组份常用图解法；多组分常用简捷法、严格计算法 普通精馏不适用下列物料的分离：

（1）待分离组分间的相对挥发度很接近于1。此时，它们的分离需要很多理论板数和很大的回流比，因此设备投资和操作费用很大，不经济。一般认为，当分离所需的理论板数大于100时，精馏已不适用。

（2）待分离组分形成恒沸物，此时相对挥发度等于1，平衡的汽液两相组成一样，普通精馏无法实现分离。

（3）待分离物料是热敏性的，或是在高温下易发生聚合、结垢、分解等不良反应的。（4）待回收的组分是难挥发组分，且在料液中含量很低。此时能量消耗太大，不经济。理论板、板效率和填料的理论板当量高度

理论板：进入该板的不平衡的物流发生了充分的接触传质，离开了两相的物流间达到了平衡；在该板上发生传质接触的汽液两相各自完全混合，板上各点的汽相和液相浓度各自一样；该板上充分接触后的汽液两相实现了机械上的完全分离，离开该板的汽流中不夹带雾滴，液流中不夹带气泡，也不存在漏液。板效率： EMVyjyj1y*jyj1

式中，分子为汽相经实际板接触传质后的增浓值；分母则为经理论板后的增浓值；效率为两者之比值。

点效率、莫夫里板效率（干板效率）、湿板效率、总板效率

理论板数只与相平衡关系、规定的分离要求和精馏操作参数（进料热状况、回流比和液气比）有关，表征物料达到规定分离要求的难易。系统物性对板效率的影响

液相粘度：粘度高产生的气泡大，两相接触差，液相扩散系数小，效率低； 相对挥发度：相对挥发度大则气相溶解度低，液相阻力大，板效率低； 表面张力：表面张力对板效率影响相当小。

二元精馏计算

图解法：在x－y图上作出平衡线和操作线、对角线和曲，精馏段在 精馏段操作线与平衡线之间画得的梯级即为精馏段的理论板数，在提馏段操作线与平衡线画出的梯级数为提馏段的理论板数。汽液平衡关系；相邻两板之间汽液两相组成的操作关系；原料液的组成；进料热状况；操作回流比；分离程度 精馏段

各组分的摩尔汽化焓相等； 气液接触时因温度不同而交换的的显热可以忽略不计；塔的热损失可以忽略不计 操作线方程 y(R1)x()xD R1R1提馏段操作线方程 y(VB11)x()xB VBVBFeed stage considerations 冷液进料、饱和液体、气液混合进料、饱和蒸汽进料、过热蒸汽进料 进料热状态参数q：q饱和蒸汽的摩尔焓－原料的摩尔焓

饱和蒸汽的摩尔焓－饱和液体的摩尔焓q线方程：y(qz)x(F)q1q1平衡级与进料板位置的确定

精馏的简捷计算（多组分精馏）

关键组分：进料中按要求选取的两个组分（大多是挥发度相邻的两个组分它们对物料的分离起控制作用。挥发度大的称为轻关键组分（LK），它在塔釜中的浓度必须加以控制，不能大于某个规定值；两组分中挥发度大的称为重关键组分（HK），为达到分离要求，它在塔顶产品中的含量必须加以控制。料液中比轻关键组分更易挥发的组分为轻非关键组分（LNK），简称为轻组分；比重关键组分更难挥发的组分称为重非关键组分（HNK），简称为重组分。

在多组分精馏中，只在塔顶或塔釜出现的组分为非分配组分；而在塔顶和塔釜均出现的组分则为分配组分。LK和HK肯定同时在塔顶和塔釜出现，是当然的分配组分。多组分精馏过程特性：

对二组分精馏，设计变量值被确定后，很容易用物料衡算式，汽液平衡式和热量衡算式从塔的任何一端出发作逐板计算，无需进行试差。

但在多组分精馏中，由于不能指定馏出液和釜液的全部组成，要进行逐板计算，必须先假设一端的组成，然后通过反复试差求解。

精馏塔的分离要求通常有两个，它们可以是产品的纯度和流量（或回收率），但至少有一个应是纯度。多组分精馏与二组分精馏在含量分布上的区别：

在多组分精馏中，关键组分的含量分布有极大值；非关键组分通常是非分配的，即重组分通常仅出现在釜液中，轻组分仅出现在馏出液中；重、轻非关键组分分别在进料板下、上形成几乎恒浓的区域；全部组分均存在于进料板上，但进料板含量不等于进料含量，塔内各组分的含量分布曲线在进料板处是不连续的。

在精馏塔中，温度分布主要反映物流的组成，而总的级间流量分布则主要反映了热量衡算的限制。最小理论板数Nmin：精馏塔在操作过程中，将塔顶蒸气全部冷凝，其凝液全部返回塔顶作为回流，称此操作为全回流(total reflux)，回流比R为无穷大(R=∞)。此时通常不进料，塔顶、塔底不采出。故精馏塔内气、液两相流量相等，L = V，两操作线斜率均为1，并与对角线重合。由于全回流操作时，使每块理论板分离能力达到最大，完成相同的分离要求，所需理论板数最少，并称其为最小理论板数Nmin。芬斯克方程

lg[(NminxAx)D/(A)W]xBxB

lgABNminLK,DHK,Wlg[](1LK,D)(1HK,W)lgLKHK最小回流比Rmin：RminxDye

yexeiBxFi1qiiB恩特伍德方程（估算最小回流比）：

iBxDiRm1iiB适宜回流比

RRmin0.5668NNmin0.751吉利兰关联式：

N1R1多组分精馏的FUG简捷计算方法

①首先用芬斯克方程计算最少理论板数；②计算给定条件下的最小回流比；③应用吉利兰经验关联式估算所需理论板数。

FUG法适合于新塔的设计计算，习惯需要指定以下三个变量：实际回流流率与最小回流流率之比；参考组分（通常是重关键组分）的切割程度；另一组分（通常为轻关键组分）的切割程度。精馏的简捷计算例题-见课件

严格的多组分精馏计算 精馏的定态数学模型

MESH方程：组分物料衡算（M），相平衡关联（E），摩尔分率加和归一（S），热量衡算（H）组分物料衡算（M）方程： uij+wij+lij+vij-vi,j+1-li,j-1-fij=0(i=1,„,c;j=1,„,N)

Lj相平衡关联（E方程）：(i=1,„,c;j=1,„,N)

vijKijVjlijLVFijijilijvijfijj16

摩尔分率加和归一（S）方程：(j=1,„,N)

(UjLj)hj(WjVj)HjVj1Hj1Lj1hj1FjhFjQj0热量衡算（H）方程：

(j=1,„,N)为进行精馏的严格计算，除MESH模型方程组外，Kij，hj和Hj的关联式必须知道。

基于上述定态数学模型的操作型算法可归并为两大类：1）分块求解；2）联列解。王-亨克（Wang-Henke）的三对角矩阵法属于分块解法。王-亨克算法的计算框图 泡点法（BP法）

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第三章 吸收 吸收的定义

吸收分离过程的用途：获得产品、分离气体混合物、气体的净化、回收有用组分

吸收剂不需要解吸再生的吸收装置：如硫酸吸收SO3制H2SO4、水吸收HCl制盐酸、吸收甲醛制福尔马林、碱液吸收CO2或SO2制碳酸氢盐或硫酸盐等。（流程图）吸收剂进行解吸的吸收装置：

1． 吸收剂价廉，但必须解吸后再弃去的吸收装置（液化废气中提取氯）； 2． 减压冷再生流程（合成氨中CO2的解吸）3． 气提冷再生流程（氧化法吸收H2S）4．间接蒸汽再生流程 吸收过程的分类：

物理吸收: 吸收剂与溶质之间没有化学反应发生;化学吸收: 液相中发生化学反应。

塔设备：

填料塔：结构简单，造价低廉，制造方便，体积大，重量大，传质效率不高，操作稳定性差，容易发生沟流现象

板式塔：单位处理量大，重量小，清理检修方便，制造麻烦，投资费用大（泡罩塔、筛板塔、浮伐塔）

板式塔特性的比较 填料塔（本章重点）填料的要求

 比表面积要大；

 能够提供大的流体通量；  液体的再分布性能要好；

 填料装填后，床层结构均匀

 堆放的形状有利于液体向四周均匀分布  既能垂直上下传递，而且能够横向传递

 要有足够的机械强度。填料塔中的传质速率

渗透论

传质开始时，气液两相各自内部的浓度是一致的，两者一开始接触就开始传质，气相溶质不断溶解到液相中，接触时间愈长，累积在液膜内的溶质越多，传质速率趋于稳定；

液相主体中任一元素都有可能被主体内的流动带到气液接触界面上，进行不稳定的传质，直到另一个漩涡把它拉回到液相主体。可假定微元停留在界面的停留时间相同； 界面无阻力，气液两相达到平衡。双膜理论

在气液接触界面的两侧，存在着一层稳定的滞留膜；

膜两侧的主体流动区内由于湍流的激烈程度已使主体内物质的浓度趋于一致，滞流膜内传质方式将以分子扩散来实现，传质阻力集中在界面两侧的液膜和气膜； 对于界面，气液两相立即达到平衡，界面无阻力。

姓名：何赵平

谈化工分离方法的选择 篇3

1 可行性

任何一个可提供考虑的分离方法, 首先必须是可行的, 也就是说, 应用该分离方法有可能获得所要的结果。这虽然是一个看来很简单的原则, 但用处常常是很大的。利用它可以把大量的分离方法筛选掉。通常, 某一种方法是否可行, 还常常和需要不需要苛刻的工艺条件有联系。什么算苛刻的工艺条件, 当然并无严格的界限。但一般的概念是如果要求很高或很低的压力或温度时, 就不如采用不要这些条件的方法。将一个多组分混合物分离成为数不多的几个产品时, 也有可行性问题。因为不同的分离方法是以不同的原理为依据的, 所以同一混合物按不同的分离方法分离时, 分得产品的顺序不一定相同。

2 产品的价值

产品的价值常常影响到分离过程的选择。从海水淡化所得的淡水、裂解气分离所得的乙烯, 以及很多醛、酮、酸, 直到很多药物, 其价值可以相差达几个数量级之多。显然, 有些分离方法对高价值产品是合适的, 但对低价值的产品则不能用。产品的经济价值越低, 就要求采用能耗尽量小或加入的分离介质是很便宜的那些过程。单价便宜的物质一般情况都是大量生产的, 此时, 在分离过程的选择中, 工厂及分离设备的能力常常是一个重要因素, 因为有些过程是难以大规模进行的。

3 产品的损坏

避免产品的损坏, 常常是分离方法选择中的一个重要因素。一个问题是要采取必要的步骤, 以防止因热而使产品损坏, 其中包括变质、变色, 以及产生聚合物等。若采用精馏的办法有使产品因热而损坏的危险时, 则常采用减压以降低釜温, 此外, 还常采用特殊的设计以缩短物料在高温下的停留时间。另一个问题是加入的分离介质对产品质量所产生的影响。例如解吸过程所用气体中是否有氧存在, 对易氧化的物质来说常常是一个决定性的因素。再如对生物制品来说, 冷冻有可能导致不可逆的组织破坏, 因此必须选择合适的条件。

4 过程的类别

从各类分离方法用于不同的过程时所具有的优点和缺点来说, 可对各类分离过程列出某些一般性的规律。

一般说来, 以能量为分离介质的过程, 其热力学效率较高。这是因为以物质为分离介质的过程中, 由于混合过程加入了另一个组分, 以后又要将它分离, 则必定要花费能量。因此, 在选用以物质为分离介质的分离过程时, 应有较大的分离因子才行。

另一个重要因素是分级。膜分离过程较难实现多级过程, 而精熘则可在一个塔内设很多的级。也有另一些方法很适合于需要很多的级的分离。按过程类别加以考虑后, 可以认为精馏是一种较好的分离方法。

5 分子性质

不同的分离方法所依据的物质的宏观性质是不同的。精馏是依靠蒸气压的不同, 而萃取和吸收则是溶解度的差别, 等等。这些宏观性质的差别必定是分子本身性质不同的反映。目前, 已知下列分子性质对于分离因子的大小有重要的决定作用:相对分子质量;分子体积通常是用物质在常压沸点下的摩尔体积来表示;分子形状指分子是链状的、圆的等, 常用键角来度量;偶极矩及极化度这些性质说明分子间力的大小;分子电荷;化学反应。

6 经验

经验在选择分离方法中起重要的作用, 一般设计人员都愿意应用巳经取得较好经验的分离方法, 因此很多方法常常是慢慢地才被广泛采用的。一个优秀的工程技术人员应该是既勇于采用先进技术, 又能仔细分析已有的经验, 包括本人和本单位的经验, 也包括旁人和外单位的经验, 这样才能有所创造, 有所前进。

摘要：化工分离的方法有许多, 当要对某个混合物确定分离方法时, 一般设计人员不能立刻选出适合的分离方法。有许多因素对分离方法有着影响, 这些因素会随着条件的改变而发生变化, 所以, 能够在所有条件下可以应用的模式并不存在, 需要设计员的仔细考虑。

关键词：化工分离方法,选择,可行性

参考文献

[1]罗旋.化工行业发展模式初探[J].科学技术与工程, 2006, 6.[1]罗旋.化工行业发展模式初探[J].科学技术与工程, 2006, 6.

化工分离过程论文 篇4

1 采用PBL教学模式

基于问题式学习 (Problem-Based Learning, 简称PBL) 的教学模式最早出现在20世纪60年代中期的美国医学教育中。PBL教学强调把学习设置于复杂的、有意义的问题中, 通过让学生合作解决实际问题来学习隐含于问题背后的科学知识, 培养学生解决问题的技能和自主学习的能力[2]。课堂上, 教师将自己的课堂教学思维方法“复制”传授给学生, 让学生掌握本知识系统所需的合理思维路线和基本分析方法, 在听课的同时与老师一起参与分析构筑知识体系, 使学生的思维过程与教师的讲课过程并行演进 (对较好的或大部分学生) , 或随后沿思维“路标”跟进 (对反应相对较慢的学生) , 实现学生的能动思维。课堂外, 精心设计问题, 根据学生已经掌握的知识水平和下一步希望学生掌握的内容进行问题设计, 同时要确保学生在分析问题和解决问题过程中具有足够的可利用资源、资料收集的多途径和良好的探究学习环境, 便于学生的自主活动。利用参考书和文献提高学生的阅读量, 培养学生的专业兴趣和工程思维, 给学生提供更丰富、更真实的学习经历。PBL模式的教学过程逐渐形成教师和学生间的学术对话, 锻炼学生提问题、想问题和辨问题能力, 促进学生思维的培养和探究知识的兴趣提升, 同时也是对教师自身教学方法、能力和知识水平的更高考验。

2 改变考核方式

注重在实践中培养学生的综合能力, 改变传统以解题式作业为主的方式, 强调学生的主动探索创新精神。尝试大作业与小作业相结合的作业模式, 在利用小作业强化学生建模及计算能力的同时, 采用研究型和调研型的大型作业。可以考虑学习完一种新型分离方法后, 让学生与实习工厂实际联系, 运用课本知识和查阅文献资料, 完成工艺改进并以小论文的形式提交。初步的教学改革实践表明, 学生独立获取、归纳、综述信息和科技写作能力得到改善, 创新能力和实践能力有了明显进步, 课堂教学效果也有了很大提高。

3 树立新型教学理念

3.1 关注科技前沿

随着社会的发展, 分离工程的使用已不限于化学工业和石油工业, 它已逐渐渗透到核能开发、生物技术研究、环境保护和信息工程等行业[3]。同时, 生产对分离技术的要求越来越高, 安排介绍科学发展前沿及化学行业的具体应用必不可少。新型分离技术发展迅速, 膜分离、新型萃取分离、色谱分离、电渗析、特种精馏、泡沫吸附分离、层析技术、耦合与集成技术等新技术层出不穷。在授课中, 充分利用多媒体工具, 介绍和展示分离过程的原理、工艺图及设备图和学科前沿的新进展。这些新型分离技术普及给化工类学生, 可以使学生适应高新技术快速发展的步伐, 使毕业生在化工分离过程方面具有初步的创新与应变能力, 满足人才市场的需要。

3.2 强化工程意识, 建立清洁观念

学生通过工业实习, 对工厂中各种常规和特殊分离过程及其各种形式的分离设备有了一定的了解。利用工厂实例来弥补课堂教学的缺陷, 引导学生的思维方式从以科学、严谨、抽象、演绎为主的“理”与以综合、归纳、合理简化为主的“工”结合起来, 使其建立用理论指导工程技术及技术经济的观点[4]。通过处理工厂实际问题和独立设计并完成实验, 不仅提高了课堂教学的吸引力, 并最终能达到强化学生工程意识, 提高学生创新能力和总体素质的目的。另外, 帮助学生建立清洁工艺的观念。清洁工艺是面向21世纪社会和经济可持续发展的重大课题, 将生产工艺和防治污染有机地结合起来, 将污染物减少或消灭在工艺过程中, 从根本上解决工业污染问题。此过程离不开对传统分离技术的改进, 对新型分离技术的研究、开发和工业应用, 以及分离过程之间、反应与分离过程之间的集成耦合。讲授时注意结合各类分离方法的发展情况, 有选择的针对新型分离技术、工艺及设备进行经济和环境保护方面的分析比较, 使学生能适应化学工业清洁化发展的要求。

3.3 注重实践教学

实践教学是实现培养人才目标的重要方面, 对提高学生的综合素质, 培养学生的动手操作能力和动脑思考能力, 提高学生创造性思维能力, 使学生成为一个复合型人才具有不可替代的作用。具体措施包括: (1) 调整理论教学与实践教学的比例。在坚持“厚基础、宽专业”的原则下, 适当压缩一些理论教学课时, 提高实践教学的比例。 (2) 增加实践教学的环节。实践教学形式可多样化, 包括教学实验、实习课程设计、业务实习过程实践、社会调查研究、课外科技活动、科研训练、各类学科竞赛和参加生产实践等。在实践教学中, 充分尊重学生的主体地位, 允许学生按照教学要求自行设计实验方案, 发挥学生的想像力和创造力。 (3) 制订相对独立的实践教学计划。围绕学生必须具备的能力和技能来设计实践教学环节, 统筹安排, 并用教学文件的形式固定下来。 (4) 建立现代的综合实验教学模式。在实验内容上实现由验证性试验向综合性、设计性试验转变, 突出创新性和实践性, 以培养学生的专业基本操作为中心, 鼓励学生自主设计分离路线, 进行相关物质的纯化, 培养学生利用所学知识分析解决问题的能力。

3.4 教学科研结合

在教学过程中, 把相关的科研工作内容带入课堂, 结合教材内容加以分析和发挥, 丰富了课堂教学内容, 加深了学生对所学化工分离工程知识的理解, 激发了他们的学习积极性、求知欲和探索精神, 有利于培养其创新思维方法和能力, 为其将来从事科研工作、开发和利用本地资源生产化工产品提供思路、奠定理论基础, 同时对报考研究生的学生也具有引导作用。当然, 这也督促教师要不断钻研该课程的前沿知识, 提高自身科研素质和教学水平。

4 加强学生计算机编程和计算机软件应用能力的培养

分离过程研究开发的方法包括解析法和模型法。它是在对过程有了一定深度的理解后, 利用化学工程分析及基础数据建立理论模型, 再利用现有生产装置或类似生产装置的结果与计算机计算结果对比, 修正模型后以此为根据进行新的设计计算[5]。计算过程复杂, 多采用计算机编程求解, 过程的实现需要学生具有一定的计算机能力。但教学中发现许多学生的计算机编程解决实际问题的能力不够, 因此建议在分离工程课程教学前开设相关化工计算软件课程。化工模拟软件在化工计算与设计中显示出越来越重要的作用, 可以实现数值计算及流程模拟等多种功能[6,7]。采用模拟技术提高计算效率、开阔思路、巩固基本概念、进行多因素考察和实现整体优化。随着CHEMCAD、ASPENPLUS、PRO II等模拟软件的出现, 学生可以使用这些通用模拟软件完成化工分离过程计算, 计算效率大幅提高, 教学重点也可由编程转变为过程分析, 深化了学生对分离过程本质的理解, 激发了学生的学习兴趣, 从而达到拓展教学内容和强化能力培养的目的。同时此类软件紧密联系工业生产, 有助于增加学生的就业机会。

5 开通网络课程

网络课件是河南省教育厅“新世纪网络课程建设工程”项目, 它是以现代化的信息技术为手段, 开发出适合远程传输的便于交互式学习的大信息量的网上教育软件[8]。课件主要板块包括:课程首页, 内容导航, 课程简介, 教学大纲, 练习思考, 在线习题, 网络课程, 相关链接, 师生交流和网上答疑。网络课件通过形象生动的教学媒体介入, 为学生提供了丰富准确的教学内容及详实科学的教学资料。网络的跨时空性、强大的交互功能又可加快分离工程知识的补充更新, 帮助学生了解本学科相关的最新科技动态, 拓展了本课程教育的时间与空间。网络课件更为学生利用课后时间自学提供了极大的方便, 使学生的学习富于独立性和创造性, 能充分发挥学生自我管理、自我教育的实践功能, 从而促使学生独立观察、分析能力的发展和主动获取信息、处理信息能力的培养。

6 合理结合多媒体与传统教学手段

多媒体教学是指在多媒体平台上, 借助预先制作的多媒体教学课件来组织实施的教学活动。它具有直观性、容量大、可重复性和深刻性等优点, 变抽象为形象, 将传统教学手段难以展示的各分离单元操作及其设备工作原理用动画、影像、图像等方式在课堂上模拟演示[9,10], 为学生提供了丰富的教学内容及详实的教学资料, 使得课堂教学生动有趣。但其弊端在于颠倒了教与学的主导与主体关系, 不利于课堂师生情感交流, 不利于发挥学生的想象力, 不能突出课堂内容的重难点。因此多媒体的使用应取决于课堂教学的内容, 要根据具体内容进行传统板书与多媒体教学的合理结合, 既发挥多媒体教学的优势, 又发挥教师的主导作用。通过对教学过程的设计和灵活多变的操作, 把握好多媒体使用时机, 正确处理好多媒体和粉笔、黑板、普通教具、语言表达等传统教学手段之间的关系, 正确处理好多媒体教学时间与课堂讲解、板书、交互、反思时间的关系, 通过两者的优势互补, 突出教学重难点, 使多媒体在教师的驾驭下发挥最佳教学功能, 从而达到预期的教学目的。

7 结语

经过数十年来对化学工程专业《化工分离工程》课程的教学改革和探索, 我们已经初步建立了一套可行的教学方法, 提高了学生分析解决问题的能力, 有利于学生工程素质的培养, 使学生初步具有了从事化学工程行业的环境适应能力、技术改造能力和科学技术能力, 切合了化学工程专业的培养目标。今后, 我们还需要积极不断地研究和探索新的教学方法, 使课程教学质量得到更大的提高。

参考文献

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[5]李士雨, 齐向娟.采用CHEMCAD软件强化“化工分离过程”课程教学[J].化学工业与工程, 2005, 22 (1) :61-62.

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[8]李华, 胡国勤, 熊跃龙.《制药分离工程》网络课件的设计与开发[J].化工高等教育, 2008, 19 (5) :84-87.

[9]叶庆国, 徐东彦, 钟立梅.多媒体与传统教学在分离工程教学中的结合[J].现代教育技术, 2008, 19 (13) :52-54.

探究化工分离器自动焊接工艺设计 篇5

对于厚度为32mm、材质为0Cr18Ni9的厚板不锈钢筒体的纵缝、环缝,打底焊缝一般采用手工电弧焊或钨极氩弧焊,填充、盖面焊缝常用传统的手工电弧焊。对于焊条手工电弧焊打底、填充和盖面的焊接方法,每道焊缝焊后都需要清除焊渣。这不仅增加了辅助工时,而且由于焊渣清除不净极易造成焊缝夹渣的缺陷。对于化工分离器重要部件的焊缝,需要对夹渣处进行挖补焊接,直至焊缝质量达到设计要求。对于手工TIG焊,手工操作影响了焊缝质量的再现性,另外,手工TIG焊和手工电弧焊的熔敷率低,焊接速度较小,生产率低。为解决上述问题,对于厚板材质的化工分离器的主体焊缝:筒体的纵缝、环缝以及筒体与封头的环缝,采用了熔化极混合气体保护自动焊打底、反面填充、盖面,埋弧自动焊正面填充、盖面的新的组合焊接工艺。克服了上述手工电弧焊存在的缺点,弥补了钨极氩弧焊熔敷率低的不足。同时,熔化极混合气体保护焊代替MIG焊,改善了焊缝的表面成形质量、解决了TIG焊容易咬边的问题,焊缝质量也有很大的提高,达到了分离器焊接的质量要求。产品的焊接生产率与手工电弧焊及手工氩弧焊相比大为提高,获得了良好的经济效益。

1 生产分离器筒体结构及焊接特点

1.1 分离器筒体结构

分离器筒体结构。筒体材质:SUS304(0Cr18Ni9);筒身直径:950mm;筒节长度:1600mm;筒壁厚度:32mm;封头长度:600mm;筒身总长约4400mm。

1.2 分离器焊接的质量要求

(1)GB150-1998《钢制压力容器》制造验收条件;(2)对接焊缝无损检测长度及合格标准:JB4730-94,100%焊缝长度射线探伤,Ⅱ级合格;(3)水压试验压力:容器卧置10.5 MPa;(4)内外焊缝焊后打磨与母材面的平整度≤0.5mm;(5)不锈钢内外表面作酸洗钝化处理。

2 化工分离器的焊接特性

2.1 大厚型化工分离器的焊接技术特点

(1)对于大型化工容器的焊接,焊接工艺及工装夹具的设计和应用不可避免地造成焊缝存在较大的焊接应力,焊后一般需要进行消应力热处理。(2)因为不锈钢焊缝对氧化性气体比较敏感,为避免焊缝形成氧化物夹杂,必须严格控制保护气中氧化性气体的含量(一般控制在2%左右),因(Ar+CO2)混合气体焊接不锈钢时,常引起增碳,故在设计混合气体成分时不宜采用Ar+CO2,一般选择Ar+O2。(3)可以看出:该化工分离器的筒体结构为大厚型不锈钢焊接结构,焊接工作量、焊接难度都比较大。因此在焊接方法上采用MAG自动焊代替手工焊,保护气体采用Ar+O2混合气体(Ar98%+O22%)。与纯氩相比,它能使熔融金属表面维持表面张力小、电弧的电子发射能力强且有稳定的含氧原子层,电弧阴极斑点稳定,喷射过渡稳定、熔滴直径小、飞溅很少,焊缝深宽比恰当,焊缝表面成形美观。

2.2 0Cr18Ni9不锈钢焊接特点

0Cr18Ni9不锈钢与碳钢相比有如下特点:(1)导热系数为碳钢的1/3;(2)电阻约为碳钢的4倍;(3)线胀系数比碳钢大40%,且随着温度的升高线胀系数相应增加。

在不锈钢焊接过程中,如果焊接材料选择不当或规范参数控制不好,焊接接头容易出现晶间腐蚀或热裂纹等焊接缺陷。为减少晶间腐蚀,主要控制“贫铬现象”产生,在焊接工艺方面就要合理选择焊接材料成分并控制焊接过程中焊缝的冷却速度。预防热裂纹的主要措施是控制焊缝杂质含量。对不锈钢,过高的焊接热输入会扩大近缝区敏化温度区间,最终导致焊接热影响区耐蚀性的丧失。同时,较小的焊接线能量可降低冷裂倾向。所以在设计焊接工艺参数时要尽可能采用较高的焊接速度配合较小的焊接电流。

2.3 厚板坡口设计要点

X型坡口角度太大,则需要填充的金属增加,焊缝热输入也会随之增加,影响焊缝质量。角度太小焊缝就容易产生气孔。因此X型坡口角度控制在70±5°为宜。一般在破口设计过程中,在相同厚度条件下不锈钢的坡口角度比普通碳钢要大7-10°。对于厚度为32mm的板材卷圆而成的纵焊缝、筒节间的环焊缝以及其中一个筒节与封头的环焊缝的坡口均设计为X型坡口。反面坡口高度较小,有利于MAG焊打底、填充和盖面,符合MAG焊电流较小、焊接质量高的特点。正面坡口高度较大,充分利用埋弧自动焊电流大、焊接生产率高的特性。因为筒体无人孔,且筒体新开孔径均小于310mm,故焊最后一道环缝时只能从筒体外面施焊,采用埋弧焊盖面的焊接工艺,所以最后一道环焊缝坡口与前两道环焊缝及纵缝的坡口不同,具体设计为带环形垫圈的U型坡口,这不仅减少了焊接接头的填充金属和焊接工作量,同时可提高焊接接头的焊接质量。内环缝增加的环形垫圈,材质与筒体材质相同,垫圈厚度为4mm,宽度为30mm。

3 厚板不锈钢的焊接工艺评定试验

3.1 试件的坡口设计及焊接材料选择

(1)试件坡口设计:工艺评定用的2个试件的坡口形式、尺寸和焊道设计,试件的材料与分离器筒体的材质相同,为0Cr18Ni9不锈钢。(2)焊接材料的选择:MAG焊的焊丝选用H0Cr20Ni10,焊丝直径为1.2mm。埋弧焊焊剂选用F308,焊丝直径4.0mm,材质为H0Cr21Ni10。填充焊丝Cr、Ni含量略高于母材,可使焊缝增加Cr、Ni成分,保证焊缝耐蚀性能。

3.2 焊缝质量评定

经检验,焊缝表面成形良好,焊缝X射线探伤为Ⅰ级。焊缝金属的抗拉强度为585 MPa,延伸率为40.1%。可见焊缝金属的抗拉强度、延伸率均与母材相当,符合设计要求。

4 焊接工艺设计和焊接质量检验

4.1 分离器主体焊缝坡口预置

纵缝及前两道环焊缝的坡口尺寸为X型钝边坡口,反面V形夹角为65°,正面V形夹角70°,钝边高度为2mm。接头间隙为0-2mm。最后一道环焊缝(筒节2与封头4的接头)的坡口接头间隙为0-2mm,圆弧半径R=6mm,夹角α=15°,钝边高度为2mm。坡口须用机械加工方法制作。对筒节的直焊缝制作引弧板、收弧板各一块,其材质、板厚、坡口尺寸要与相应焊缝的母材相同,焊前随焊缝同时进行表面处理。

4.2 焊前准备及部件装配

自动送丝MAG焊选用直流反接。坡口及附近30-40 mm范围内进行表面处理,将浓碱盛在塑料盒内,加50%热水搅拌,用棉纱浸湿后,在需处理的表面或焊口揩擦呈白色,然后用清水冲洗、吹干。焊件组对:封头与筒体组对的错边量b≤2mm,间隙0-2mm,棱角度E≤2.8mm。检查并确定定位焊点环缝间距70-80mm,直缝间距为120-180mm,焊缝长度15-20mm,焊点高度为2-3mm。定位焊焊接方法采用半自动MAG焊焊接材料为H0Cr20Ni10,焊丝直径为1.2mm,焊接电流取200-210A,电弧电压取21-23V。保护气体流量为16-18L/min。定位焊缝的起弧和收尾处应圆滑过渡,以避免正式焊接时引起未熔合的缺陷。

4.3 现场工艺参数及施焊

筒节的纵缝和前两道环焊缝的焊接层次,最后一道环焊缝(筒节2与封头4的接头)的焊接层次,MAG焊的保护气体流量为15-17L/min。焊缝的层间温度控制在80°以下。

4.4 焊接质量检验

(1)纵、环焊缝焊接完毕之后,对焊缝进行外观检验,焊缝表面气孔的大小、数量,咬边的深度及长度都符合产品设计要求。(2)对最后一道环焊缝之前的纵缝、环缝进行了100%X射线探伤Ⅱ级合格。(3)对最后一道环焊缝先进行了渗透探伤,合格;按设计要求进行了10.5 MPa水压试验(卧置),无异响、泄漏和明显变形,合格。

5 结束语

(1)对化工分离器的主体焊缝选用了熔化极混合气体保护自动焊打底、反面填充、盖面,埋弧自动焊正面填充、盖面的新的组合焊接工艺。克服了手工电弧焊存在的缺点,弥补了钨极氩弧焊熔敷率低的不足。(2)熔化极混合气体保护焊代替MIG焊,使焊缝成形的深宽比得到了控制。改善了焊缝的表面成形质量、焊接过程中熔滴过渡平稳,解决了TIG焊容易咬边的问题,避免了手工电弧焊容易存在的夹渣问题。(3)检验结果表明,焊缝质量达到了化工分离器的设计要求。(4)组合工艺的自动化程度及焊接生产率与手工电弧焊及手工氩弧焊相比大为提高,获得了良好的经济效益。

摘要：针对大厚型不锈钢化工分离器主体的结构特点和使用性能要求,设计选用了熔化极混合气体保护自动焊打底、反面填充、盖面,埋弧焊正面填充、盖面的新的组合焊接工艺方法,代替传统的手工TIG焊打底、焊条手工焊填充、盖面的工艺方法。通过焊接工艺评定和相关试验研究,并将研究结果应用于产品的焊接,获得了满足产品设计要求的焊接质量,提高了生产率,同时减轻了施焊的劳动强度,取得了良好的经济效益。

关键词：MAG焊,埋弧焊,化工分离器

参考文献

[1]鞠学贞.化工工艺设计中的思考与建议[J].浙江化工,2004,(12).

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化工分离过程论文 篇6

1 膜分离技术概述

膜分离技术运用了一定的化学知识原理, 不同粒径分子的混合物处于分子水平的条件下通过半透膜进行选择性分离的一种技术。半透膜又称之为滤膜与分离膜, 在膜壁上分布着大小形状不一的小孔, 按照孔径的大小分为不同种类, 通常膜分离采用的方式是错流过滤[1]。

上世纪初膜分离开始出现, 在六十年代后迅速崛起, 得到了快速发展。其技术具备分离、浓缩等多种功能, 环保节能, 在石油化工等多个领域中得到了广泛应用, 对于各领域发展起到了重要作用, 为分离科学技术的丰富发展做出了重要贡献, 在分离科学中占有重要位置。从其技术工艺原理上来说是颇为简单的, 料液在泵的加压下, 从滤膜的表面以一定流速流过, 在过滤过程当中不同性质物质分子呈现出不同状态, 小于膜截留分子量的物质或分子透过膜, 形成透析液, 而大于膜截留分子量的物质分子不透过膜流回料罐, 所以膜系统都会有回流液与透析液两个出口, 待液体干燥之后经过一系列的处理, 最终实现膜分离。膜分离是一种纯物理过程, 基于节能等特点在石油化工等领域中得到了广泛应用, 在实际应用中选择合适的工艺, 能够提高生产效率, 降低生产成本。

2 膜分离技术在石油化工领域的应用

2.1 在水处理中的应用

在石油化工领域中工艺用水在每个环节中都有涉及, 用水又分为多个级别, 如果能够有效利用水资源, 对生产效率的提高有着重要作用, 在水处理问题方面出现了膜分离这种技术。

2.1.1 油田回注用水处理

油田开采中采出来的水含有多种成分, 石油生产加工中需要将一些成分隔离剔除, 在对这些成分隔离与剔除的过程中膜分离技术能够达到很好的分离效果, 同时还能够用作油田回注用水[2]。

2.1.2 海水和苦咸水的淡化

盛产石油的地区一般位于水资源匮乏区, 这些地区的水资源多以海水与苦咸水为主, 不适宜直接用于人类饮用与用于石油化工等领域的工业生产, 需要通过淡化处理才能达到可以饮用、用于工业生产的标准要求。20世纪70年代以来, 膜分离技术中的反渗透装置在淡水处理中发挥了越来越重要的作用, 在海水和苦咸水处理中反渗透技术成为其水资源处理的重要途径, 由于苦咸水的很多性质优于海水, 因此反渗透技术在对其水资源的处理方面有很广泛的应用。

2.2 在有机溶剂混合物分离中的应用

除了膜分离技术在工艺用水方面有着广泛的应用, 而且还可以用于有机溶剂混合物的分离。精馏法是膜分离技术没有大批量的使用之前的一种传统分离方法, 这种方法具有能耗高等缺点, 在分离中还需要加入溶剂, 不具有环保性。蒸汽渗透膜、渗透气化膜这两种现代膜分离技术对有机溶剂混合物分离中, 热力学平衡不会对分离结果造成影响, 通过渗透物、膜之间发生反应, 近、恒两种沸物被分离出来, 有机溶剂混合物也在其中被分离开来[3]。无机膜在近些年来得到了更加广泛的应用, 在膜市场中占有的份额越来越多, 以其化学稳定性好等优点同样在有机溶剂混合物分离中发挥了重要作用。

2.3 在气体分离中的应用

20世纪70年代以来, 膜分离技术得到了高度重视, 对其研究工作逐渐深入, 在长期的研究当中研发出了一种新技术:气体膜分离技术。经过多年来对其技术的改进, 显示出技术越加成熟的一面, 在石油化工领域中的气体分离越加广泛。

富氧空气在煤气发生炉中添加之后, 节约了大量煤炭资源的使用, 气化强度也得到提高。如果在石油化工产品中, 空气分离富氧技术能够催化氧化反应, 会增加化工产品种类, 将会使产品在数量上和质量上得到提高。基于科学技术的发展, 现代社会中对富氧空气的制备可以通过多种方法来实现。

3 结束语

通过上述可知, 本文从两个方面对膜分离技术在石油化工领域的应用进展进行了论述。膜分离技术已有一个世纪的发展历史, 我国于20世纪50年代开始深入对其研究, 也已有五、六十年的研究历史, 但是我国与国外相比还有很大的差距, 还需要国家的大力支持, 与科研机构、生产厂家的共同努力。其技术在石油化工领域中的广泛应用, 还应结合这些领域的发展现状, 根据发展需求, 更新完善技术, 研发出适合于领域发展的技术产品。

参考文献

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[2]蒋学彬.膜分离技术在石油工业含油污水处理中的应用研究进展[J].油气田环境保护, 2015, (5) :77-80+94.

液膜分离技术在医药化工中的应用 篇7

液膜一般是由膜溶剂、活性剂以及载体组成。液膜 (英文为liquid membrane) 是指由液体物质材料形成的膜, 液膜是由乳液微粒构成, 主要是悬浮在液体里的乳液微粒通过化学组合成一层薄的微粒层。液膜是由膜溶剂、载体、表面活性剂及稳定剂组成。液膜分离技术也称液膜萃取法, 与固体膜相比, 具有传递性强、利于萃取、成本低的优点, 通过液膜分离技术可以快速的实现液体的萃取与浓缩。

1.1、液膜的分类

液膜按照不同的标准可以分为不同的类型, 如按照膜相的不同可以分为油包水行与水包油型。液膜分类主要按其构型和操作方式的不同, 可分为乳状液膜和支撑液膜。其中, 前者是一种液滴直径小并接近乳化形状的液膜, 在实际的应用中比较广泛。后者是一种隔离型的液膜, 主要是通过将载体溶解溶液滴入惰性多孔膜微孔, 使其与其他的微粒产生分离。按传质机理的不同, 又可分为无载体传输和有载体传输两种。其中, 无载体传输是由膜溶剂和表面活性剂组成, 有载体传输则由膜溶剂、表面活性剂及加入一定量载体组成。目前, 研究应用比较广泛的是有载体传输液膜。

1.2、液膜分离技术的优点

液膜分离技术利用介质渗透性的差异性进行液体分离, 实现分离过程不需要将液体加热至沸腾状态才可进行分离, 更不需要使液体汽化, 因此它的优点有: (1) 效率高; (2) 降低成本; (3) 渗透性强; (4) 难实现难度大的物质分离; (5) 操作浓度的范围大; (6) 工艺简单, 方便操作, 成本低。

当今医药化工领域, 药物的提取通常采用传统方式, 如:吸附、沉淀、溶媒萃取、反胶团萃取、微生物发酵等, 工艺过程十分繁琐, 需要的时间比较长, 在提取的过程中要消耗大量的原料, 能耗较高, 产品回收率低。为此, 研究者们越来越重视改进药物的提取工艺, 随着这方面技术的不断发展, 膜技术在医药化工领域的应用日趋成熟。

二、液膜分离技术在医药化工中的应用

2.1、乳状液膜在提取青霉素中的应用

液膜渗透速度很快, 适合于分离和富集较不稳定的抗生素;推进了在抗生素分离和纯化中的应用。而且在抗生素提炼中的应用研究主要是青霉素的提取。

青霉素在以钠盐存在时呈稳定状态, 在传统提取工艺中, 是将酸添加到盐中使之变成游离酸的形式, 再用乙酸丁酯或乙酸戊脂萃取游离酸。此工艺不可避免的损失x青霉素, 且工艺复杂。用液膜法分离, 可以在青霉素p H值为5~7条件下进行, 这样避免了青霉素水解造成的损失。液膜分离具有浓缩与分离同时进行, 节约大量能源的特点。

2.2、液膜分离技术提取生物碱

液膜分离技术可以实现在常温的条件下将液体物质快速的分离, 且使用的设备装置都比较简单, 操作方法也简单易懂, 液膜分离技术的运用范围不仅可以是实现无机物的分离, 还能对有机物及生物制品实现分离。因此可以将液膜分离技术运用在生物碱的提取上。传统的生物碱提取技术需要运用较为复杂的设备、且工序较多, 操作起来不仅繁琐、耗费的成本也较大, 而且提取的萃取率也比较低。有学者通过研究发现, 利用液膜分离技术中的表面活性剂对生物碱进行提取, 不仅可以节约成本, 操作简便, 还能够提高萃取率。有学者分析萃取北豆根总碱的液膜分离技术方法, 使萃取率达到85%。此外, 还有学者通过对烟碱进行液膜分离技术进行萃取, 不仅找到了最佳的萃取方法, 还建立了相关的萃取函数公式。

2.3、液膜分离技术为血液充氧

在给学些供氧时, 必须将血液中的不是氧气的成分进行排除, 比如, 二氧化碳。这种排除主要是利用了碳氟化合物能够将二氧化碳以及氧进行溶解这一原理, 然后将溶解的二氧化碳作为液膜的组成材料。再将含有二氧化碳的反应剂或者是吸收剂和含氟化合物混合起来, 制成乳液, 将水溶液作为内相, 有机氟作为膜相, 用全氟表面活性剂作为催化剂。制成的乳液充氧, 同时要保证氧和有机氟化合物的膜相能够溶解在一起, 直到饱和为止。这时, 在血液中渗入了溶解在有机氟相中的氧, 当血液中的二氧化碳渗透膜相进入乳状内相中, 就会被吸收或者反应。

2.4、液膜分离技术在制备中药口服液中的应用

液膜分离技术也大量的运用在医药领域, 中成药中的口服液不仅使用方便、利于病人吸收, 还能够达到疗效好、剂量准确的效果, 一般而言, 老人与幼儿服用较好, 中药口服液的运用不仅节约成本, 还具有汤剂的效果, 因而发展迅速。

2.5、液膜分离技术在提取金属中的应用

传统的金属分离富集方法以火试金法、溶剂萃取法、吸附法、离子交换法、离子浮选等为主。在湿法冶金中, 溶剂萃取法是常用的方法, 但这种方法的缺点是成本较高。因而采用液膜法, 这种方法适合稀贵金属的分离和富集。美国埃克森公司最先将液膜分离技术用于铜的生产上, 十几年来, 国内外许多研究机构主要讲方向聚焦在利用液膜法回收稀土元素和贵金属上面, 并已经取得了很大的进展。沈阳师范学院化学系刘芙燕等采用液膜分析法提取金, 其首先制成一种油包水乳液, 将此乳液分散于含外水相中, 破乳后得到海绵态金。

三、结语

液膜分离技术是一种高效的、新型分离技术, 它具有传统分离技术没有的优点, 近年来已经引起了各个行业的关注, 并在很多行业都显现出了它极高的应用价值, 发展前景十分广阔。当然, 其自身的一些不足也限制了它的发展。比如, 膜清洗困难等。所以, 液膜分离技术要想有新的突破, 就应该认真分析其本质原因, 不管是材料还是技术的自我创新都应该着手尝试。同时, 技术研究人员也应坚持长久的这方面的发掘。

参考文献

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化工分离过程论文 篇8

1 甲烷深冷分离工艺概述

甲烷的深冷及提取分离工艺, 通常所要经历的第一个环节是原料气的压缩单元, 将原料气通过入口过滤器过滤, 再进入压缩机进行处理, 使用分子过滤和提纯技术进行脱水, 处理出来之后的气体虽然仍具有一定的毒性但是其危害性已经大大降低。

通过分子筛过滤器来合成原料气, 由于其中的水分和甲醇等均被吸附, 因此, 下一步将继续进入到粉尘过滤器中, 从而脱除相应的吸附剂, 此时一般使用活性炭粉, 在去除相应的成分之后, 气体一般进入到热循环状态。

简单的说, 将已经去除掉水分和甲醛, 以及被活性炭进行一定吸附之后的混合气体, 把其中的水分和甲醛排放到大气中之后, 将剩余的混合气体进入到冷却装置中。

2 冷剂的加入和冷箱中温度控制的问题

此后的混合气体将进入到封闭式的循环状态, 进行混合冷凝环节, 此时需要人为的添加相应的冷剂, 氮气和碳氢化合物等。这个工艺流程阶段应该非常注重的是, 进行该设备的接地和防雷设施, 由于该工艺阶段是爆炸频繁发生的阶段, 一起要进行相应的严格安检。

一般来说制冷压缩机的启动过程伴随着甲烷气体的进入和启动过程, 由于甲烷运行冷气的分子量往往低于设计区, 混合的组分质量很低, 使得压缩机的排放压力很低, 出口温度升高。冷剂的关键性作用是使得压缩机的排放工作进行尽可能的正常进行。冷剂的物理状态并非完全稳定, 因此当周围环境发生极大变化时, 其就有可能会提升温度变成蒸汽, 这需要将冷却剂中冷却水流量进行人为的精确控制, 尽可能地通过向冷却器中注入冷却水流量来控制冷却的实际温度, 尽量保持系统压力的稳定。

当将原料气体注入到分子筛中去时, 往往会事先对于气体的温度进行检测, 这是为了能够避免换热器表面结垢或者结霜的现象发生。这个环节一般会对于冷箱中加入冷剂, 然后通过生产用泵和泵回流阀, 逐渐增加流量。一般来说, 关于气体能否进入制冷机的温度条件往往是将阀门的温度降至到零下40度。这个时候利用回流罐液体的来回流动来进行调节, 从而完成该步骤的实际使用要求。该环节其中需要注意的是, 当原料气负荷达到一定程度时, 应及时启动膨胀机组, 而冷箱冷却的过程是一个往往长达7到8小时的漫长过程。

3 产品实际产量对于工艺流程的要求

通过大型煤化集团的相应甲烷深冷分离机组的相应观察和使用研究, 可以发现甲烷的深冷分离装置是一个复杂多变的使用装置, 由于甲烷的实际供应将会经过对于多种气体产品的分离和处理步骤, 因此如何将合成气体中的甲烷顺利提取出来, 是需要对于混合气体中其他组分进行深入的计算和精确的核对准备的。

同时需要注意的是, 在实际的甲烷分离过程中, 对于合成气体中的甲烷含量高低的测算, 和实际甲烷液态分理出来的产量具有很大关联性, 对于LNG部分的基础产量, 往往是煤化集团企业对于该气体产品效益的检测标准, 因此, 为了将甲烷部分更加精确的蒸馏出来, 就需要回流装置相对调整组分含量, 从而能够更加精确地控制液体部分的组成成分, 按照相应的产品质量规范进行所需的气体产品的产量进行相对稳定的工业生产。

4 各单元气体含量标准等等相关控制要点

在甲烷的液化和处理单元的整个流程中, 包含着很多具体的处置单元, 每一个单元对于液体的具体含量等要素都要进行严格的管控, 否则不仅会因为含量的变化而使甲烷成品的实际质量产生差异, 而且还可能因为液体的比例出现不合理变化而发生爆炸等危险事故。

比如对于大气的循环单元, 来自新罐的温度, 相对压力和其他冷凝温度等都有具体的数据指标。又比如在冷剂的补充单元, 对于冷剂的比例和相关添加组分, 甚至在储存罐中的储存时间和相应分量等, 都应该进行严格的要求和相应监督。又比如在蒸气的气压缩环节的过程中, 气体需要经过蒸汽换热器和冷却器等等步骤循环处理, 最终进入二段出口冷却器和压缩机单元, 对于每一个气体的处理步骤, 都应该进行相应的严格含量把控和测算。

5 结语

在目前的科学条件下, 甲烷的深冷处理装置一般在大型的煤化工项目中都进行了广泛的应用。甲烷深冷分离装置是煤炭洁净净化的有效途径之一, 该装置主要使用了冷却低温空气气体等合理的相关技术, 在一定的温度条件下去除合成气体中的惰性气体, 并使其得以精细化和精制。甲烷在工业中的应用非常广泛, 而且到液化之后的甲烷往往可以直接用作为清洁的生活用能源, 也就是我们通常所说的家用或商业用天然气, 甲烷作为工业及生活用的主要能源之一, 在我们的实际生活中占据着非常重要的地位。

参考文献

[1]杨中维, 深冷分离技术在聚乙烯装置中的应用, 《石化技术》, 2013年02期.

[2]夏道宏, 朱根权, 项玉芝等, 各种公益对脱除汽油中硫醇效果的研究, 炼油设计, 2004.