第五章 其他分离技术和分离过程
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膜分离法分离乙烯乙烷乙炔的技术路线膜分离法分离乙烯、乙烷、乙炔的技术路线背景乙烯、乙炔和乙烷都是重要的基础化工原料,广泛应用于化工、制药、塑料等领域。
它们通常是通过炼油或裂解烃制得的混合物。
如何高效快速地分离出这三种物质,一直是化工行业面临的难题。
现代科技的发展,使得膜分离技术成为了一种新型分离技术,膜分离法分离乙烯、乙烷、乙炔成为了一个备受关注的研究领域。
一、膜分离技术的基本原理膜分离技术指利用一定的方法和设备制作出一种可以选择性地分离混合物中物质的膜。
膜的选择性是指它对于不同的物质具有不同的通透性,从而可以通过控制压力差使得某些物质可以透过膜而其他物质留在膜上形成纯品。
膜分离技术可以分为三类:压力驱动型、电驱动型和静电场驱动型。
常见的膜分离技术有微滤、超滤、纳滤、反渗透、气体分离等。
二、膜分离法分离乙烯、乙烷、乙炔的技术路线(一)选择合适的膜材料对于分离乙烯、乙烷、乙炔的膜分离技术,需要选择具有一定选择特性的膜材料。
一般而言,高分子材料如聚丙烯、聚氨酯、聚苯乙烯磺酸、聚醚酯等被广泛应用于分离乙烯、乙烷、乙炔。
其中,聚苯乙烯磺酸膜材料应用于气体分离;聚乙烯膜材料适用于透析;而聚醚酯和聚氨酯膜材料适用于微滤和超滤。
应选择具有良好分离特性、优异分子选择性、高分离效率、经济实用、较高的膜通量、高显着性等特点的膜材料。
(二)系统设计膜分离技术的系统设计也是膜分离法分离乙烯、乙烷、乙炔的关键之一,包括管道设计、过滤器设计、取样器、流量计等系统元件,还需要考虑到对温度、压力和流量的控制。
在流程设计上要严格按照工艺要求,力求降低杂质的含量,同时注意下一个工艺步骤的收率准确性。
在实验室尺度上,代表性的操作设备为手动加压、连续注入型多段操作系统,以5mm的气体为载流体,操作温度一般在90℃左右,操作压力在4-5 bar,以聚砜膜作为膜材料。
(三)实验过程在实验过程中,首先需要将混合物流入系统,通过控制压力,使得其中的乙烯、乙炔等较小分子可以透过膜,而较大分子的乙烷则会被过滤器拦截,最终得到分离的乙烯和乙炔;另外一方面亦可通过增加温度带动分子在通过膜时的速度,压缩分子之间的空隙,从而提高透过膜的分子通量。
《生化分离工程》思量题及答案第一章绪论1、何为生化分离技术?其主要研究那些内容?生化分离技术是指从动植物组织培养液和微生物发酵液中分离、纯化生物产品的过程中所采用的方法和手段的总称。
2、生化分离的普通步骤包括哪些环节及技术?普通说来,生化分离过程主要包括 4 个方面:①原料液的预处理和固液分离,常用加热、调 PH、凝结和絮凝等方法;②初步纯化(提取),常用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作;③高度纯化(精制),常选用色谱分离技术;④成品加工,有浓缩、结晶和干燥等技术。
3、生化分离工程有那些特点,及其重要性?特点: 1、目的产物在初始物料(发酵液)中的含量低; 2、培养液是多组分的混合物,除少量产物外,还有大量的细胞及碎片、其他代谢物(几百上千种)、培养基成份、无机盐等; 3、生化产物的稳定性低,易变质、易失活、易变性,对温度、pH 值、重金属离子、有机溶剂、剪切力、表面张力等非常敏感; 4、对最终产品的质量要求高重要性:生物技术产品普通存在于一个复杂的多相体系中。
惟有经过分离和纯化等下游加工过程,才干制得符合使用要求的产品。
因此产品的分离纯化是生物技术工业化的必需手段。
在生物产品的开发研究中,分离过程的费用占全部研究费用的 50%以上;在产品的成本构成中,分离与纯化部份占总成本的 40~80%;精细、药用产品的比例更高达 70~90%。
显然开辟新的分离和纯化工艺是提高经济效益或者减少投资的重要途径。
5、为何生物技术领域中往往浮现“丰产不丰收”的现象?第二章预处理、过滤和细胞破碎1、发酵液预处理的目的是什么?主要有那几种方法?目的:改变发酵液的物理性质,加快悬浮液中固形物沉降的速率;出去大部份可溶性杂质,并尽可能使产物转入便于以后处理的相中(多数是液相),以便于固液分离及后提取工序的顺利进行。
:①加热法。
升高温度可有效降低液体粘度,从而提高过滤速率,常用于粘度随温度变化较大的流体。
控制适当温度和受热时间,能使蛋白质凝结形成较大颗粒,进一步改善发酵液的过滤特性。
第五章其他分离技术和分离过程简介:蒸馏、吸收和萃取等单元操作主要用来进行气液和液夜两相间的传质。
特点:两相均为流体,两相在相对运动和相互接触的过程中形成自由界面,物质在扩散作用的作用下,从一相传递到另一相。
蒸馏:是使难挥发组分从气相扩散到液相,易挥发组分则以大致相等的传递速率按照相反的方向从液相扩散到气相的操作。
吸收:是使被吸收的组分从气相扩散到液相的操作。
萃取:是利用液体溶剂的选择作用来萃取液相混合物中的一种组分,组分经过两相间的边界层,由一相扩散到另一相。
三者传质过程的最终结果皆是达到相平衡,而相平衡只有在无限长的时间接触后,才可以实现。
二实际生产过程中的接触时间是有限的,因而要研究在一定的接触时间内物质的传递量和强化这种传递过程的方法。
一、萃取的基本概念1 萃取的定义萃取——应用溶剂从混合物中提取某种物质的过程。
萃取过程和蒸馏、吸收等过程一样,都是属于两相之间的传质过程,即物质从一相转相另一相的过程。
广义理解分类:(1)液相到液相:碘在水和四氯化碳中的溶解(2)故相到液相:从大豆中提取豆油(3)气相到液相:吸收但是在科学研究和生产实践中,萃取通常是指液液萃取过程,而将故液传质过程称为:浸出,气液传质过程称为:吸收。
2 基本概念液液萃取:也成为溶剂萃取,简称为萃取。
萃取过程:萃取是分离混合液的一种常用的单元操作。
它是根据混合液体中的个组分在所选择的溶剂中的溶解度的差异,使混和液中预分离的组分溶解于溶剂中,而余下的组分完全不互溶或者部分互溶,从而达到与其他组分完全分离或部分分离的操作。
萃取剂:在萃取过程中所选择的溶剂。
溶质:混和液中预分离的组分。
稀释剂:混合液中的原溶剂。
萃取相:萃取操作中所得到的溶液,其组成是主要是萃取剂和溶质。
分离萃取相中的溶质和萃取剂通常采用蒸馏或蒸发的方法,达到回收萃取剂和溶质的目的。
萃余相:被萃取后的原混合溶液,其成分主要是稀释剂和残余的溶质等组分。
萃取液:将萃取相脱去萃取剂的溶液。