化工分离过程强化的特点及发展方向

作者/来源：费维扬，罗淑娟，赵兴雷 (清华大学化学工程联合国家重点实验室，北京 100084)   日期： 2008-11-06   点击率：1701

1  概述 1.1  化工分离过程的重要性     化工分离过程是化学工程的一个重要分支，从原料的精制、中间产物的分离、产品的提纯和废水、废气的处理都有赖于化工分离技术(见图1)。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分离剂使混合物各组分得到分离提纯。化工分离过程的应用遍及能源、资源、环保、生物、新材料等领域，无论是石油炼制、塑料化纤、湿法冶金、同位素分离，还是生物制品精制、纳米材料制备、烟道气脱硫和化肥生产等都离不开化工分离过程。它往往是获得合格产品、充分利用资源和控制环境污染的关键步骤。     分离过程是耗能过程，设备数量众多，规模巨大。在1000万t常、减压和100万t乙烯等特大型石化装置中，塔径10m以上的分离塔比比皆是。随着新产品的不断出现，对分离过程提出了越来越高的要求。例如医用的O18稳定同位素分离需要约 2000个理论级。化工分离过程通常占过程工业设备费和操作费的40％～70％，对过程的技术经济指标和产品的成本具有重要的影响。随着节能减排要求的提高和水资源紧缺问题的日益突出，化工分离技术显得尤为重要。 1.2  化工分离过程的多样性     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。按化工分离过程机理划分，可大致分成5类：①生成新相以进行分离(如蒸馏、结晶)；②加入新相进行分离(如萃取、吸收)；③用隔离物进行分离(如膜分离)；④用固体试剂进行分离(如吸附、离子交换)；⑤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，但都有各自的特点和特定的应用场合。Keller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。20余年来，化工分离技术有了很大的发展，但Keller指出的趋势仍可供参考，精馏、吸收、萃取和结晶等仍是当前使用最多的分离技术，膜分....