《化工工藝學(xué)》教案第四章 產(chǎn)物的分離和提純

1、第四章產(chǎn)物的分離和提純第四章產(chǎn)物的分離和提純產(chǎn)物是指從反應(yīng)器中出來的物料。大多數(shù)反應(yīng)產(chǎn)物都是混合物，它包括未反應(yīng)掉的原料和反應(yīng)生成物。氣相反應(yīng)器和氣固相反應(yīng)器的產(chǎn)物主要是氣體產(chǎn)物和夾帶的催化劑粉塵；液相反應(yīng)器的產(chǎn)物主要是液體產(chǎn)物與液固混合物；氣液相和氣液固三相反應(yīng)器的產(chǎn)物則有氣體產(chǎn)物、液體產(chǎn)物和液固混合物。產(chǎn)物的分離和提純是化工生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，它不僅可以由產(chǎn)物中分離出所需要的產(chǎn)品，并進(jìn)一步提純至一定產(chǎn)品的規(guī)格，還可以使未反應(yīng)的物料得以

2、循環(huán)利用。因此，產(chǎn)物的分離和提純操作對保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)效益起著重要作用。一、分離方法概述第一節(jié)產(chǎn)物分離的原則在化工生產(chǎn)中，產(chǎn)物的分離方法可分成機(jī)械分離和傳質(zhì)分離兩大類。一般來講，非均相混合物的分離主要采用機(jī)械分離法；均相混合物的分離采用傳質(zhì)分離法。1機(jī)械分離機(jī)械分離法用于分離非均相混合物。非均相混合物分為氣態(tài)非均一系和液相非均一系兩大類。在工業(yè)生產(chǎn)中，用于分離氣態(tài)非均一系混合物的分離方法有重力沉降、慣性除塵、旋風(fēng)分離、靜電分

3、離、濕法洗滌和纖維過濾等。用于液相非均一系的分離方法，按照其原理，大致可分為兩類。第一類方法取決于分散相和連續(xù)相之間的密度差，屬于這一類的有浮選法、重力沉降法和離心沉降法。第二類分離方法對兩相密度差沒有要求，而以具有過濾介質(zhì)為前提，利用過濾介質(zhì)對分散相物制裁的截留作用而實現(xiàn)分離操作。屬于這類的方法有濾餅過濾、深層過濾、篩濾、濾芯式過濾等。2傳質(zhì)分離傳質(zhì)分離方法主要用于各種均相混合物的分離，其特點是在分離過程中有質(zhì)量傳遞現(xiàn)象。工業(yè)上常用的

4、傳質(zhì)分離過程又分為兩大類，即在相間進(jìn)行質(zhì)量傳遞的平衡分離過程和在相內(nèi)進(jìn)行質(zhì)量傳遞的分離過程。(1)平衡分離過程。多數(shù)傳質(zhì)分離操作是通過相平衡時原料中各組分在兩相中的不同分配來實現(xiàn)的，這類分離操作通稱為平衡分離過程，例如蒸餾、吸收和萃取操作。為了實現(xiàn)平衡分離過程，將混合物分離成均勻的單一相溶液(氣體、液體或固體)，需要在混合物中添加分離劑來產(chǎn)生或移出液一液萃取液體液體萃取劑兩種液體不同組分在兩液相中的溶解度不同以丙烷作萃取劑從重渣油中脫除

5、瀝青液一液萃取(雙溶劑)液體兩個萃取劑兩種液體不同組分在不同萃取劑中的溶解度不同以丙烷、甲酚為雙溶劑，從芳烴和環(huán)烷烴原料中分離鏈烷烴干燥液體，更常見是固體氣體、熱量氣體、干燥的固體水分蒸發(fā)用熱空氣脫除聚氯乙烯中的水分蒸發(fā)液體熱量氣體和液體蒸汽壓不同由氫氧化鈉的水溶液中蒸出水分結(jié)晶液體冷量或熱量固體和母液利用過飽和度由二甲苯混合物中結(jié)晶分離對二甲苯續(xù)表名稱原料相態(tài)分離媒介分離劑產(chǎn)生產(chǎn)物相態(tài)分離原理工業(yè)應(yīng)用實例凝聚蒸汽冷量固體和氣體選擇性地

6、凝聚鄰苯二甲酸酐的精制浸取固體液體溶劑液體和固體渣固體的溶解度用水浸取礦渣中的硫酸銅吸附氣體或液體固體吸附劑氣體或液體吸附作用的差別通過分子篩吸附空氣中的水分離子交換液體固體樹脂固體樹脂和液體質(zhì)量作用定律水的軟化(2)在相內(nèi)進(jìn)行質(zhì)量傳遞的分離過程。這類傳質(zhì)分離操作的共同特點是依靠原料中不同組分在某種推動力(如壓差、濃度差、電位差)作用下經(jīng)過某種介質(zhì)(如半透膜)時的傳質(zhì)速度差異而實現(xiàn)分離。如膜分離、熱擴(kuò)散和氣體擴(kuò)散。表4—2匯總?cè)舾煞N在相