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包郵 化工分離過程

出版社：科學(xué)出版社出版時間：2022-06-01
開本： 26cm 頁數(shù)： 288頁
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化工分離過程 版權(quán)信息

化工分離過程 本書特色

本書適用于具有一定化工基礎(chǔ)知識的高年級本科生、研究生、科技及工程設(shè)計人員，可作為高等學(xué)校化工類專業(yè)的研究生教材或教學(xué)參考書，可也作為本科生畢業(yè)設(shè)計、化工設(shè)計大賽的參考用書，還可作為化工科研人員、技術(shù)人員和設(shè)計人員的參考書。 ★ 強化計算機模擬、過程集成、過程強化等先進技術(shù) ★ 用豐富的示例和實際工程案例引領(lǐng)理論與實踐的融合 ★ 深入剖析分離技術(shù)基本原理，注重實際分離過程處理策略

化工分離過程 內(nèi)容簡介

本書共10章, 介紹了當(dāng)前化工工業(yè)領(lǐng)域常見的分離技術(shù), 主要包括精餾、吸收、工業(yè)結(jié)晶、吸附與離子交換、膜分離等。主要內(nèi)容包括: 緒論、多元精餾過程的設(shè)計、精餾過程的精確計算、共沸物的精餾分離、精餾過程能量系統(tǒng)的優(yōu)化、反應(yīng)精餾等。

化工分離過程 目錄

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 分離過程的重要性 1
1.2 分離過程的多樣性 4
1.3 分離過程的成熟度 5
1.4 分離過程的機理與分類 6
1.5 多級分離過程及排列方式 7
1.5.1 平衡級 7
1.5.2 平衡級的排列方式 8
1.6 分離因子 9
1.7 分離方法的選擇 10
1.8 精餾過程的局限 10
思考與練習(xí)題 11
第2章 多元精餾過程的設(shè)計 12
2.1 單級氣-液平衡計算 12
2.1.1 單級氣-液平衡過程 12
2.1.2 閃蒸過程的數(shù)學(xué)模型與算法 13
2.1.3 物料狀態(tài)的判別 15
2.2 分離方案的設(shè)計 18
2.2.1 精餾塔序列 19
2.2.2 精餾塔序列合成的啟發(fā)式規(guī)則 20
2.2.3 精餾塔序列合成的約束條件 20
2.3 精餾塔的操作壓力和冷凝器類型 24
2.3.1 精餾塔的操作壓力 24
2.3.2 冷凝器類型的確定 26
2.4 輕、重關(guān)鍵組分 28
2.5 FUG法 30
2.5.1 方法概述 30
2.5.2 由Fenske方程確定*小平衡級數(shù) 30
2.5.3 由Fenske方程估算非關(guān)鍵組分的分配 33
2.5.4 由Underwood方程確定*小回流比 33
2.5.5 由Gilliland關(guān)聯(lián)確定實際回流比與理論級數(shù) 38
2.5.6 實際回流比下非關(guān)鍵組分的分配 39
2.5.7 由Kirkbride方程確定進料位置 39
2.6 計算機輔助設(shè)計 40
思考與練習(xí)題 44
第3章 精餾過程的精確計算 45
3.1 多元平衡級分離模型 45
3.2 精餾塔的精確模擬 48
3.3 精餾塔的精確設(shè)計與核算 56
3.3.1 板式塔的設(shè)計與核算 57
3.3.2 填料塔的設(shè)計與核算 60
3.3.3 水力學(xué)核算 62
3.4 負荷性能圖的應(yīng)用 64
3.4.1 精餾塔的故障診斷 64
3.4.2 脫瓶頸與擴產(chǎn) 66
3.4.3 操作參數(shù)優(yōu)化 67
3.5 可逆精餾與溫焓分析 69
3.5.1 二元可逆精餾塔概述 69
3.5.2 二元可逆精餾塔的物料平衡與能量平衡 71
3.5.3 二元可逆精餾塔的T-H圖 71
3.5.4 多元可逆精餾塔的T-H圖 72
3.6 簡單精餾塔的優(yōu)化 73
3.6.1 T-H圖的繪制 73
3.6.2 降低回流比 74
3.6.3 調(diào)整進料條件 74
3.6.4 使用中間再沸器或中間冷凝器 74
思考與練習(xí)題 86
第4章 共沸物的精餾分離 87
4.1 共沸現(xiàn)象及相圖特征 87
4.1.1 二元物系 87
4.1.2 三元物系與三角相圖 91
4.1.3 杠桿規(guī)則 97
4.2 殘留曲線 99
4.2.1 殘留曲線的定義 99
4.2.2 幾種典型的殘留曲線 100
4.2.3 殘留曲線的計算 101
4.2.4 采用殘留曲線分析蒸餾過程 103
4.3 精餾過程概念設(shè)計的含義 106
4.3.1 精餾過程的概念設(shè)計 106
4.3.2 從概念設(shè)計到精確設(shè)計 118
4.4 共沸點的破壞 120
4.4.1 共沸精餾 120
4.4.2 萃取精餾 123
4.4.3 加鹽精餾 125
4.5 變壓精餾 126
思考與練習(xí)題 128
第5章 精餾過程能量系統(tǒng)的優(yōu)化 129
5.1 精餾過程的能量系統(tǒng) 129
5.1.1 再沸器的加熱 129
5.1.2 冷凝器的冷卻 129
5.1.3 公用工程的選用原則 130
5.2 夾點技術(shù)概要 130
5.2.1 組合曲線 130
5.2.2 夾點分析 132
5.2.3 夾點規(guī)則 134
5.2.4 夾點的計算 136
5.2.5 總組合曲線 140
5.3 精餾過程的能量集成 141
5.3.1 精餾塔能量系統(tǒng)的T-H圖 141
5.3.2 簡單精餾塔的能量集成 142
5.3.3 精餾塔序列的能量集成 143
5.3.4 二甲醚裝置的能量集成 145
5.4 雙效精餾及多效精餾 147
5.4.1 雙效精餾原理 147
5.4.2 甲醇雙效精餾 147
5.4.3 雙效精餾過程的優(yōu)化 148
5.4.4 多效精餾 149
5.5 熱泵精餾 150
5.5.1 熱泵精餾原理 150
5.5.2 BDO精餾系統(tǒng)的熱泵精餾 152
5.5.3 節(jié)約制冷機組動力消耗的熱泵精餾 154
5.6 復(fù)雜精餾塔 158
5.6.1 具有側(cè)線采出的精餾塔 158
5.6.2 具有中間換熱器或冷凝器的精餾塔 159
5.6.3 熱耦精餾塔 159
5.6.4 隔板塔 161
思考與練習(xí)題 170
第6章 反應(yīng)精餾 171
6.1 概述 171
6.1.1 理想的反應(yīng)精餾塔 171
6.1.2 反應(yīng)精餾技術(shù)的發(fā)展 172
6.1.3 反應(yīng)精餾技術(shù)的適用范圍 173
6.2 反應(yīng)精餾工藝流程 174
6.2.1 單塔流程 174
6.2.2 雙塔流程 174
6.2.3 外掛反應(yīng)器流程 174
6.2.4 反應(yīng)精餾流程與常規(guī)過程的對比 175
6.3 反應(yīng)精餾塔的催化劑布置 176
6.3.1 板式塔催化劑布置 176
6.3.2 填料塔催化劑布置 177
6.3.3 催化劑的裝填模式 177
6.4 反應(yīng)精餾過程的計算機模擬 178
6.5 其他精餾過程強化模式 184
思考與練習(xí)題 185
第7章 吸收過程 186
7.1 概述 186
7.1.1 物理吸收 186
7.1.2 化學(xué)吸收 187
7.1.3 物理吸收與化學(xué)吸收的比較 188
7.1.4 亨利定律 188
7.2 物理吸收 189
7.2.1 物理吸收工藝流程 189
7.2.2 物料平衡及操作線方程 190
7.2.3 *小液氣比的確定 191
7.2.4 理論級數(shù)的確定 191
7.2.5 操作條件的確定 192
7.3 化學(xué)吸收 193
7.3.1 吸收反應(yīng) 193
7.3.2 工藝流程 194
7.3.3 吸收平衡 194
7.3.4 *小吸收劑用量 194
7.4 吸收過程的計算機模擬 195
7.4.1 吸收塔模擬 196
7.4.2 解吸塔模擬 201
7.4.3 化學(xué)吸收過程模擬 206
7.5 低溫甲醇洗簡介 209
7.5.1 需求分析 210
7.5.2 吸收機理 211
7.5.3 溶解度 211
7.5.4 工藝流程 213
思考與練習(xí)題 214
第8章 工業(yè)結(jié)晶 215
8.1 工業(yè)結(jié)晶中用到的晶體概念 215
8.2 與溶質(zhì)溶解相關(guān)的概念 217
8.2.1 溶解度 217
8.2.2 飽和溶液、過飽和溶液、超溶解度曲線及介穩(wěn)區(qū) 220
8.3 成核與生長 221
8.3.1 初級成核 221
8.3.2 二次成核 222
8.3.3 晶體生長 224
8.4 添加劑、雜質(zhì)和溶劑對結(jié)晶的影響 225
8.5 粒數(shù)衡算和粒度分布 226
8.5.1 粒數(shù)密度 226
8.5.2 基本粒數(shù)衡算方程 227
8.5.3 穩(wěn)態(tài)時與粒度無關(guān)的晶體生長的粒度分布 227
8.5.4 穩(wěn)態(tài)時與粒度相關(guān)的晶體生長的粒度分布 230
8.5.5 平均粒度和變異系數(shù) 230
8.5.6 操作參數(shù)對粒度分布的影響 231
8.5.7 具有細晶消除的粒度分布 232
8.6 結(jié)晶器 234
8.6.1 冷卻結(jié)晶 234
8.6.2 蒸發(fā)結(jié)晶 235
8.6.3 真空絕熱閃蒸結(jié)晶 236
8.6.4 溶析結(jié)晶 237
8.7 熔融結(jié)晶 238
8.7.1 技術(shù)原理 238
8.7.2 熔融結(jié)晶器 239
8.7.3 典型案例 241
8.8 其他結(jié)晶方法 245
思考與練習(xí)題 245
第9章 吸附與離子交換 247
9.1 概述 247
9.1.1 吸附 247
9.1.2 離子交換 248
9.2 工業(yè)吸附劑 248
9.2.1 定義 248
9.2.2 常用吸附劑的物理性質(zhì) 249
9.2.3 常用工業(yè)吸附劑 249
9.3 吸附平衡 251
9.3.1 單分子氣體吸附平衡 251
9.3.2 氣體混合物吸附平衡 251
9.3.3 液相吸附平衡 252
9.4 吸附動力學(xué) 254
9.4.1 吸附機理 254
9.4.2 外擴散傳質(zhì)過程 255
9.4.3 顆粒內(nèi)部傳質(zhì)過程 256
9.5 吸附分離過程 256
9.5.1 吸附床 256
9.5.2 固定床的濃度波和透過曲線 257
9.5.3 吸附流程 258
9.5.4 變溫吸附 259
9.5.5 變壓吸附 261
9.5.6 吸附過程的連續(xù)化或擬連續(xù)化 262
9.6 MOFs吸附技術(shù) 263
9.6.1 MOFs材料 263
9.6.2 流動吸附技術(shù) 263
9.7 離子交換過程 265
9.7.1 離子交換樹脂 265
9.7.2 離子交換原理 266
9.7.3 利用離子交換樹脂進行的分離過程 266
9.7.4 離子交換反應(yīng)動力學(xué) 267
9.7.5 離子交換過程的設(shè)備與操作方式 267
思考與練習(xí)題 268
第10章 膜分離 269
10.1 概述 269
10.1.1 定義及術(shù)語 269
10.1.2 膜分離的特點 270
10.2 膜的類型與材料 270
10.2.1 微孔膜 270
10.2.2 致密固體膜 270
10.2.3 不對稱膜 271
10.2.4 膜材料 271
10.3 膜的形狀與組件 271
10.3.1 膜的形狀 271
10.3.2 膜組件 272
10.4 膜分離過程的模型 273
10.4.1 理想流動模型 274
10.4.2 多級膜分離 274
10.4.3 充分混合模型的推導(dǎo) 275
10.5 膜分離過程及其應(yīng)用 277
10.5.1 氣體膜分離 277
10.5.2 微濾、納濾、超濾 278
10.5.3 反滲透 281
10.5.4 滲透氣化 283
10.5.5 膜的污染和清洗 285
思考與練習(xí)題 286
參考文獻 287
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化工分離過程 節(jié)選

第1章　　緒論 本章介紹化工分離過程相關(guān)的一些基本概念，包括分離過程的重要性、分離過程的機理及多樣性、常見分離過程、分離過程的成熟度、分離過程的分類、分離因子、精餾過程的局限、平衡級分離過程及排列方式、如何選擇合適的分離過程。 1.1　分離過程的重要性 將混合物分成兩種或多種純物質(zhì)或不同組成的混合物的過程稱為分離過程。如圖1-1所示，待分離的混合物即原料，原料是混合物，得到的產(chǎn)物1～N可能是純物質(zhì)，也可能是不同組成的新的混合物，將原料分離成產(chǎn)物的過程就是分離過程。分離過程種類很多，如精餾、萃取、吸收、膜分離、吸附、結(jié)晶等，其共同特征是將原料分離成純物質(zhì)或新的混合物。 圖1-1　分離過程示意圖 分離過程具有悠久的歷史，早期的海水曬鹽、金屬冶煉、香料提取、中藥炮制等實際上都包含了分離過程。 分離過程的范圍也很廣，色譜分離和化學(xué)實驗中經(jīng)常用到的萃取、蒸餾、干燥等過程，以及小試實驗中的小型精餾過程等都是分離過程，這些分離過程注重的只是物料能否被分開，不注重分離過程的經(jīng)濟性。 工業(yè)上的分離過程既要注重分離效果，也要注重分離的經(jīng)濟性，如大型煉油裝置、大型甲醇精餾裝置，必須同時考慮分離效果及過程的經(jīng)濟性。本書的化工分離過程是指工業(yè)中常用的分離過程。 以精餾為代表的基于氣-液平衡的多級分離過程在大化工如煤化工、石油化工、天然氣化工等領(lǐng)域有許多重要的應(yīng)用，原料的預(yù)處理、反應(yīng)產(chǎn)物的分離等許多領(lǐng)域都會用到精餾技術(shù)。煉油中的常減壓裝置(例1-1)，煤化工中合成氣體脫硫采用的低溫甲醇洗工藝，石油化工中的芳烴裝置，天然氣處理中的甲烷與乙烷、丙烷、丁烷等物質(zhì)的分離裝置，都使用精餾技術(shù)，近些年出現(xiàn)的大型空分裝置也是以精餾系統(tǒng)為核心裝備的。精細化工中也有許多精餾技術(shù)的應(yīng)用，如香料行業(yè)中的揮發(fā)油精制、制藥行業(yè)中的溶劑回收、氟化工中的混合物分離等。 精餾過程的重要性還可以從以下幾方面理解： (1) 普遍適用性。精餾過程可以用于許多物系的分離，如石油化工、煤化工、天然氣化工、精細化工中均有大量精餾過程應(yīng)用。 (2) 產(chǎn)品規(guī)模分布較寬。精餾過程可用于小批量生產(chǎn)，如實驗室小規(guī)模的分離提取，也適用于大批量生產(chǎn)，如年產(chǎn)量千萬噸的煉油和年產(chǎn)量百萬噸的乙烯生產(chǎn)。 (3) 投資方面。常見的化工生產(chǎn)過程，如石油化工、煤化工、天然氣化工中，精餾過程的投資一般占整個裝置投資的40%～70%。 (4) 對所分離物系的要求不高。精餾適用于分離的物料的進料組成比較寬，既可用于分離目標產(chǎn)物含量較低的物系，也可用于分離目標產(chǎn)物含量較高的物系。 (5) 精餾過程的產(chǎn)品。精餾過程可以得到新的、組成與進料不同的混合物，也可以得到高純目標產(chǎn)品，如含量為4個9(99.99%)、5個9(99.999%)或6個9(99.9999%)的情況。 結(jié)晶過程在工業(yè)中也有廣泛的應(yīng)用。許多固體產(chǎn)品都是結(jié)晶產(chǎn)品，如化肥中的碳酸銨、硫酸銨，許多固體藥物都是晶體，如青霉素鉀鹽和鈉鹽、二甲雙胍等，這些物質(zhì)往往要求高純度。從理論上講，晶體是純度100%的產(chǎn)品，結(jié)晶產(chǎn)品中所含的雜質(zhì)一般包裹在晶體外面或夾雜在晶體中，因此結(jié)晶技術(shù)在制藥行業(yè)有廣泛的應(yīng)用。在工業(yè)結(jié)晶中，溶液結(jié)晶和熔融結(jié)晶是應(yīng)用*廣泛的結(jié)晶技術(shù)。溶液結(jié)晶一般是指溶質(zhì)從水溶液中結(jié)晶出來，依據(jù)溶質(zhì)的溶解度進行分離，是比較常見的結(jié)晶技術(shù)；熔融結(jié)晶則是依據(jù)固-液平衡相圖，以固體溶液型和低共熔型相圖為主，依據(jù)物質(zhì)的凝固點差異對物系進行分離，對沸點相差很小的同分異構(gòu)體往往可以得到很好的分離效果。熔融結(jié)晶技術(shù)逐漸應(yīng)用到一些大化工領(lǐng)域，如芳烴同分異構(gòu)體混合物的分離、稀硫酸廢水的分離等。 此外，還有吸附、離子交換、膜分離、過濾等多種分離過程在工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。 除化工、煉油、天然氣處理、精細化工等領(lǐng)域采用大量不同的分離過程外，環(huán)保領(lǐng)域也有大量分離過程的應(yīng)用，如揮發(fā)性有機物的治理、廢水處理、固體廢棄物的處理等。 【例1-1】　常減壓蒸餾過程。 圖1-2為某煉油廠常減壓裝置工藝流程圖。該裝置由4部分組成：①換熱部分，主要作用是將原油加熱到一定的溫度進入蒸餾塔蒸餾，同時回收蒸餾塔中物料的能量；②閃蒸部分，用于分離輕組分；③常壓部分，在常壓條件下進行蒸餾分離；④減壓部分，在減壓條件下進行蒸餾分離。該裝置的產(chǎn)品有常壓瓦斯、石腦油、汽油、柴油、重柴油、減壓餾分和燃料油等。 1. 換熱部分 約40℃的原油自罐區(qū)由泵送入裝置，分兩路分別與常頂油氣換熱器E-101/1、2(“1、2”表示兩臺換熱器，編號為1和2，下同)換熱，再混合。再經(jīng)流量控制調(diào)節(jié)閥分成兩路：一路進減一線及減頂循換熱器E-105/1、2，減二線換熱器E-106，減三線換熱器E-107/1、2；另一路進常一線換熱器E-102，常三線換熱器E-103，常二線換熱器E-104/1、2。然后兩路合并經(jīng)過氣化油換熱器E-138，溫度升至130℃后，依次進入一級電脫鹽罐、二級電脫鹽罐(2臺并聯(lián))，進行脫鹽脫水。該換熱網(wǎng)絡(luò)稱為脫前換熱網(wǎng)絡(luò)。 脫鹽脫水后溫度達到127℃，分兩路進入脫后換熱網(wǎng)絡(luò)：一路經(jīng)常一線中換熱器E-112，常二線中(二)換熱器E-113，減底渣油(三)換熱器E-115，減三線及減二線中(二)換熱器E-109；另一路經(jīng)減底渣油(四)換熱器E-108/1、2，減二線及減一線中換熱器E-114，常二線中(一)換熱器E-110，常三線(一)換熱器E-111。換熱后兩路合并，溫度約為235℃，然后進入閃蒸塔C-101進行閃蒸。 231℃閃蒸塔底油由閃底油泵抽出，經(jīng)減底渣油(二)換熱器E-116、減三線及減二線中(一)換熱器E-117、減底渣油(一)換熱器E-118。該換熱網(wǎng)絡(luò)稱為爐前換熱網(wǎng)絡(luò)，換熱至301℃后，經(jīng)常壓爐進料調(diào)節(jié)閥進常壓爐F-101升溫至370℃，然后進入常壓塔C-102。 2. 閃蒸部分 用于分離輕組分。原油電脫鹽后，經(jīng)脫后換熱網(wǎng)絡(luò)加熱到溫度約為235℃，進入閃蒸塔C-101進行閃蒸，除去輕組分。 3. 常壓部分 閃蒸塔底油經(jīng)換熱網(wǎng)絡(luò)加熱后進入常壓爐F-101升溫到370℃，然后進入常壓塔C-102在常壓下蒸餾。 約126℃的塔頂油氣經(jīng)E-101/1、2及空氣冷卻器換熱冷卻至40℃后進入常頂汽油回流罐，不凝氣引至常壓瓦斯罐分液后進入常壓爐燒掉。常頂汽油由常頂回流泵抽出，一部分作為塔頂冷回流回注常壓塔C-102內(nèi)，另一部分作為產(chǎn)品經(jīng)常頂汽油堿洗、電精制后出裝置。 常一線、常二線、常三線自常壓塔不同的塔盤進入汽提塔C-103汽提，然后經(jīng)換熱，再經(jīng)堿洗、水洗、電精制罐精制后送至罐區(qū)。常壓塔底重油溫度為356℃，由常底油泵抽出后，經(jīng)減壓爐F-102加熱至395℃，進入減壓塔C-104進行蒸餾。 4. 減壓部分 減壓塔C-104頂設(shè)三級抽真空泵，一、二、三級抽空冷凝氣冷卻后的油水混合物進入減頂油氣分水罐，不凝氣引至減壓爐F-102后燒掉，減頂油經(jīng)減頂油泵升壓后并入減一線出裝置。 減一線油、減二線油、減三線油自減壓塔側(cè)線采出，分別經(jīng)換熱后，其中一路作為回流，另一路再經(jīng)換熱冷卻出裝置。 減壓塔底重油溫度為373℃，由減底油泵抽出，至后續(xù)減黏反應(yīng)塔。 此裝置中，閃蒸塔、常壓塔、汽提塔和減壓塔都是分離設(shè)備。 1.2　分離過程的多樣性 分離過程的多樣性是指同一混合物可以采用不同的分離方法達到同樣的分離效果。以混合二甲苯分離為例，該混合物主要由鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯組成，分離的目標是得到高純的對二甲苯。三種同分異構(gòu)體的沸點和熔點如表1-1所示。 表1-1　三種二甲苯的沸點和熔點數(shù)據(jù) 文獻中可檢索到的分離方法主要有：熔融結(jié)晶法、分子篩吸附法、精餾法和其他分離方法。 熔融結(jié)晶法：根據(jù)組分的熔點差異進行分離。從表1-1中可以看出，三種同分異構(gòu)體的熔點相差比較大，熔融結(jié)晶法不失為一種可以考慮的分離方法。 分子篩吸附法：這種方法是利用三種同分異構(gòu)體分子結(jié)構(gòu)的差異，采用分子篩技術(shù)實現(xiàn)對二甲苯與鄰、間二甲苯的分離。其中，對二甲苯的兩個甲基在一條直線上，可以進入吸附劑的孔道，鄰、間二甲苯的兩個甲基不在一條直線上，分子直徑比較大，不能進入吸附劑的孔道。這種方法在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用，如UOP公司的模擬移動床技術(shù)。采用分子篩技術(shù)時，吸附在吸附劑上的對二甲苯解吸往往消耗很多能量，另外，當(dāng)物系中含有甲苯時，還存在對二甲苯與甲苯進一步分離的問題。 精餾法：精餾主要依據(jù)組分間相對揮發(fā)度的差異進行分離，相對揮發(fā)度與沸點關(guān)聯(lián)性強，沸點相差比較大時，相對揮發(fā)度一般也相差比較大。對于該物系，對二甲苯與間二甲苯的沸點相差不足1℃，與鄰二甲苯的沸點相差也不大，因此采用精餾方法分離的難度比較大，要求精餾塔的理論塔板數(shù)很高，且精餾過程的能耗很高，經(jīng)濟上不劃算。這種方法已逐漸淘汰。 其他分離方法：文獻中還有化學(xué)反應(yīng)法，即利用對二甲苯與乙酸鈉反應(yīng)得到鈉鹽，再脫鈉鹽，得到高純對二甲苯，但尚未見到該方法的工業(yè)化裝置。 可見，對同一物系、同一分離要求，可以采用不同的分離技術(shù)實現(xiàn)。分離方法的經(jīng)濟性是工業(yè)上選擇分離方法的一個重要依據(jù)。近些年出現(xiàn)的一些復(fù)合分離技術(shù)，如熱耦精餾、隔板塔精餾、反應(yīng)精餾等，均與分離方法的經(jīng)濟性有關(guān)。 1.3　分離過程的成熟度 圖1-3給出了多種常見分離方法的技術(shù)成熟度和應(yīng)用成熟度。可以看出，精餾是目前技術(shù)*成熟、應(yīng)用*廣泛的分離技術(shù)，其次是氣體吸收、萃取/恒沸(或共沸)精餾、結(jié)晶、溶劑萃取等。從機理上講，精餾、氣體吸收、萃取/恒沸精餾都屬于多級氣-液平衡分離過程，有許多相似之處。溶劑萃取屬于多級液-液平衡分離過程，其模型與多級氣-液平衡模型類似，但相平衡關(guān)系屬于液-液平衡。結(jié)晶是固-液分離過程，一般分為溶液結(jié)晶、熔融結(jié)晶和升華結(jié)晶等。 圖1-3　多種常見分離方法的技術(shù)成熟度與應(yīng)用成熟度 1.4　分離過程的機理與分類 分離過程的種類很多，分類方法也不唯一。從機理上講，分離過程可分為基于相間傳質(zhì)的分離過程、基于屏障面的分離過程、基于固體分離劑的分離過程和基于場效應(yīng)的分離過程。 基于相間傳質(zhì)的分離過程的特點是分離過程中有兩個或兩個以上的相，在不同的相間有質(zhì)量傳遞，進而在不同的相中組分的濃度不同，從而實現(xiàn)分離。常見的分離過程有蒸發(fā)、精餾、吸收、萃取、結(jié)晶、升華。蒸發(fā)、精餾、吸收過程有氣-液兩相或者氣-液-液三相，相間存在相平衡，各相中的組成不同，相間存在質(zhì)量傳遞。萃取過程基于液-液平衡，結(jié)晶過程主要是固-液平衡，升華結(jié)晶過程是氣-固平衡。 每種分離過程又可進一步細分，如精餾又分為簡單精餾(只有一個進料、一個塔頂采出、一個塔釜采出的精餾)、有側(cè)線采出的精餾、汽提精餾、熱泵精餾、萃取精餾、共沸精餾、反應(yīng)精餾等，結(jié)晶過程又分為溶液結(jié)晶、熔融結(jié)晶、升華結(jié)晶等，溶液結(jié)晶又分為冷卻結(jié)晶、蒸發(fā)結(jié)晶、溶析結(jié)晶等。 無論哪種分離過程，基于相間傳質(zhì)的分離過程均具有三個基本特征：必須有兩個或兩個以上的相，分離效果受熱力學(xué)平衡的限制，分離速率受傳質(zhì)動力學(xué)的限制。以精餾為例，有些過程無法形成兩相或者形成兩相非常困難，不能考慮精餾方法分離，如煙氣中的脫除，這種分離過程主要是和、的分離，很難形成兩相，或者形成兩相的成本過高，經(jīng)濟上不具備可行性，因而不能考慮精餾方法分離。有些物系各組分之間相對揮發(fā)度很小，甚至存在共沸現(xiàn)象，這種情況就是典型的熱力學(xué)平衡限制了分離

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