分离过程的耦合与集成

分离工程

１８曩克位荨．其氧处理对碳奸雏表面及其复合材料性能的影响．工程塑科应用，２００３，３１（５）－３４～３６

１９Ｐｏｔｅｒｓ－Ｊ．ｅｔａ１．Ｅｌｅｅｔｒｃ－ｃｈｅｍｉｅａｌＢＵｒｆａｃｅｃｈａｒａｃｔｃｒｉｓｐ｜｜ｉｏｎｏｆｃａｉ－ｂｏｎｆｉｂｒｅｓ．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳＡＭＰＥＳｙｍｐｏｓｉｕｍａｎｄＥｘ—

ｈｉｂｉｔｉｏａ

２０１９８９，３４（２）Ｉｅｔ１６３３～１６４３ｏｘｉｄｉｚｄＹｕｅ王ＩＬａ１．Ｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｌｓａｔｉｏｎｏｆｄｅｃｔｒｏｃｈｃｍｉｃａｌｌｙｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓ．Ｃａｒｂｏｎ，１９９９，３７（１１）：ｉ７８５～１７９６

２１郑安呐等．碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究Ｉ．低温等离子处理对碳纤维表面的作用．华东理工大学

学报，１９９４．８，２０（４）ｚ

２２］ｏｎｅｓＣ

２３Ｂｕｂｅｒｔ

１２４】ｅｔ４５１４４５８ｐｏｗｅｒｐｌａｓｍａｓｏｎａ１．ＥｆｆｅｃｔｏｆｉｏｗｃａｒｂｏｎｆｉｂｒｅＢｕｒｈｃｅ８．１９９０．２８（４）：５０９～５１４ＢｉｃｍｎａｌＨ．ｅｔａ１．Ａｎａ｜ｙｔｉｃａ｜ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｐ｜ａｓｒｎａ－ｔｒｅａｔＫ［ｃａｒｂｏｎｆｉｂｒｅｓ．ＡｎａｌＣｂｅｍ，２００２。３７４：１２３７～

２４鄄安呐等碳纤维表面址理及其复台材料界面优化的研究Ⅱ．低温等离子处理对磷纤维表面授润特性的影响．华东

理工大学学报，１９９４．８．２０（４）ｔ４５９～４６４

２５搴伟等．玲等离子体处理对磷纤维缝缩箪ｊ绚／环养复合材料界面性能的影响

３８～４Ｉ

２６周体火箭技术，２００１，１２，２１（４）：ＪｏｎｅｓＣ．ｅｔａ１．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｌｏｗｐｏｗｅｒｐｌａｓｉｆｎａｓｏｆｔｃａｒｂｏｎｆｉｂｒｅｓｕｒ［ａｃｅｓ．Ａｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｕｌｏｗａｎｄｈｉｇｈｍｏｄｕｌｕｓ

ＰＡＮｂａｓｅｄｆｉｂｒｅｓｗｉｔｈｐｉｔｃｈｂａｓｅｄｃａｒｂｏｎｆｉｂｒｅｓ，１９９０，２８（４）：５１５～５１９

２７羹肇中等．玻璃奸堆应用技术．中匡石化出版社．２００４

ｚ８关长域等．玻璃奸维对橡胶密封材料性能的影响．合成橡腔工业，２００４．３，２７（２）；９６～１００

２９ＭａｔｔｉＧ．Ｓｏｍｅｓｔｕｄｉｅｓｏ“ｇｌａｓｓｆｉｂｒｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｏｌｙｍｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，Ｐｒｏｃ６ｔｈＩｎｔＳｙｒｕｐＥｌｅｃｔｒｅｔｓ（ＩＳＥ６）．１９８８．

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３０乌云其萁格．碳纤维表面处理．高科技纤维应用，２００１，２６（５）：２４～２８

３１于棋辱．纤维增强符台材料的界面研究进展．绝缘材料，２００５，（２）ｚ５０４５６

３２ＲｈｃｅＨ．Ｗ．ｅｔ“．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｒｅａｃｔｌｖｅａｎｄｎｏｎ－ｒｅａｃｔｉｖｅｆｉｂｒｅｃｏａｔｉｎｇｓｕｐｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｆｒａｐｈｌｔｅ／ｅｐｏｘｙｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ

Ｐｏｌｙｍｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，１９９１ｔ１２｛２１３～２２５

３３曾金芳等．纤维表面扯理对碳纤维复合材料剪切性船影响，固体火箭技术。２００２，２５（４）。４５－－４９

３４贺播等．碳奸维丧面处理的新方法．高科技纤维与应甩，２０００．１０，２５（５）：３０－～３４

３５王大精等．碳纤维表面处理对纤维的分散性和ＣＦＲＣ压蕾性的影响．材科科学与工程学报．２００５．４，２３（２）；

２６５～２６７

分离过程的勰台与集成

袁惠新

江苏工业学院分离工程研究所常州２１３０１６

摘要：分离过程普遍存在于工业生产、三废处理及人们的１３常生活中。分离过程的好坏决定

了产品或处理过程的质量及成本。有效地应用分离过程的组合，既能提高分离效率，

又能降低分离成本。本文根据分离过程的特性，介绍了分离过程的耦台与集成，旨在

对生产或处理中分离过程的设计提供参考。

关键词：分离过程耦合集成

分离设备足过程装备的主要方面。分离设备设计的好坏决定于对分离技术或分离工艺掌握的

程度。分离技术多种多样。从理论和实践上知道，不同种类的分离技术在适应性、分离能力及能

耗等方面各不相同。对于生产中的某一分离任务，有时可用一个分离过程就能完成，但在绝大多

数情况下一个分离过程往往不足以实现分离任务而要用到两个或两个以上的分离过程，这就有个

分离过程的组合问题。

分离过程的组合包括两个方面：一是～种分离方法多级使用。即用一种分离方法进行多级分

离操作．如三段纸浆去砂，多级逆流洗涤淀粉等；二是不同的分离方法组合、多级使用。虽然有２”

分离工程

时多级使用一种分离方法也能达到分离的质量要求，但投资、运行等费用会很高。如果用几种分

离方法有机地组合起来，取长补短，可以组成一个最佳的分离过程或工艺过程，既能达到分离的

质量要求，又能使费用降低到最低程度，即既达到技术上可行，又达到经济上可行。

分离过程的组合包括分离过程的耦合与分离过程的集成。分离过程的耦合就是将不同的分离

技术结合起来或将分离技术与其他单元操作过程结台在一起，以强化单元操作过程或分离过程。

分离过程的集成就是在从原料到产品的过程中，有机地选择与组合不同的分离技术，以实现工艺

过程效率的最大化，从而使资源和能源消耗的最小化，或者经济上的最优诧。

１分离过程的耦合

（１）精馏一渗透气化耦合技术

近十年来，采用亲水性渗透汽化膜与常规的精馏过程组合可将醇／水混合物中的水脱除，得

到无水醇。该组合工艺过程中不会带人萃取剂和恒沸剂，可使产物杂质降低。

（２）渗透气化一萃取耦合技术

从有机勃水溶液中萃取有机物或污水中除去有机毒物，常用亲水和亲机物渗透汽膜与萃取结

合过程＋如利用水一甲基乙基酮（ＭＥＫ）体系溶解度特性：水溶液层（底部）含２３％（质量分

数）ＭＥＫ；富有机物层（上层）含８９％ＭＥＫ，从水溶液中回收ＭＥＫ，其纯度可达９９％。

（３）错流过滤一蒸馏耦合技术

一般润滑油因含蜡而易固化。因此，石油炼制中常用溶剂来脱除溶剂中的蜡，再冷却，将沉

淀的蜡除去。除蜡后的溶剂用蒸馏法回收，其能耗很大。若采用膜技术与蒸馏法结合，先用错流

过滤出５０“以上的溶剂，然后用蒸馏法处理，提高润滑油产率２５％，降低运行成本２／３。

（４）膜渗透一变压吸附耦合技术

市场上的膜，其０２／Ｎ：分离系数为３．５～５，富氧浓度为３０％～４５％，而氮浓度不高。若以

氧富集为目的，在低流率、低浓度时，膜法有利；对于超纯氧的生产，以变压吸附有利。以膜法

和变压吸附结合的工艺大规模生产纯氮，特别是生产３５％的氧气和９５％以上的氮气时，比较

经济。

（５）催化反应一蒸馏耦合技术

在化学反应中，常由于产物的生成而抑制反应过程，因此及时将产物分出，可促进反应的进

行，提高转化率。Ｔｅｒｒｉｌｌ等人用叔丁基苯为反应夹带剂，采用固体氧化铝为催化剂，对二甲苯和

问二甲苯进行反应蒸馏分离，大大减少了理论塔板敷。该技术与反应、蒸馏分别进行的传统方法

相比，具有流程简单、投资少、节能、产品得率高等优点。

（６）脂化反应一渗透气化耦台技术

该技术利用渗透气化亲水膜除去脂化反应过程中产生的水分，促使反应向脂化方向进行，提

高转化率，也提高转化速率，节省能耗。

（７）旋流吸收一分离耦台技术

在烟气脱硫过程中，以旋流器代替吸收塔，既能强化吸收过程，又能实现净化气体与吸收液

的分离。

（８）旋流分离一过滤组合或旋流分离一离心分离组合

虽然过滤过程适应的浓度范围较宽，理论上讲，也可以处理低浓度的物料。但大量低浓度的

混合液通过过滤器来处理往往是不经济的。这种情况下，应尽量考虑采用其他分离方法进行预浓

缩。这种技术的应用有以下几点。

①如烟气脱硫过程中石膏悬浮液或硫酸铵悬浮渡过滤脱水之前的旋流预浓缩。

②布袋除尘，如果在布袋除尘前加旋风除尘器预除尘，可以大大减小布袋除尘器的负荷。

③油污水除油；典型的有所谓的“老三套”，即“沉降——浮选——过滤”，新的工艺有：

“旋流沉降分离——过滤”。２１２

分离工程

④如在镜面磨削冷却液的去屑中，要求某一粒度原水

以上的颗粒降到一定的量，如只用旋流器，由于其概率

分离导致的分离不完全性，可能达不到这个要求。这

时，可用旋流分离与过滤的组合过程来完成。

⑤在淀粉生产过程中从淀粉乳制成淀粉的过程，

先用旋流器增浓，再用离心机脱水，最后用干燥器制碍

淀粉。若直接用加热的方式把水分蒸发（扩散传递过

程）到所需含水量要求。则能耗很大。若不用旋流器进

行增浓预处理，则大量的水要经过离心机分离掉也是不

经济的。

⑥污泥处理，先采用浓密机增浓，再用卧式螺旋

卸料离心机或带式压滤机进一步脱水。

２分离过程的集成

（１）纯求生产

纯水生产工艺（如图１所示）决定于原水的水质及

对纯水的纯度要求。预处理为多道过滤，其目的是去除图１纯水生产工艺

大小悬浮物，过滤精度决定于后道过滤。前道过滤是对后道过滤的保护。两级反渗透主要是去除

有机溶解物及离子等。

（２）原油净化

来自油井的原油中含有伴生气、泥沙．水、盐等。必须将这些成分去除才能达到外输原油标

准。典型原油净化过程如图２所示。

塑斗蒜酮卜匝虱Ｌ压圆油荐承卜匦釜卜《区Ｐ广匝赢吁１厂－］！墼曼塑！ｒ（惝）鬯气崩５‰

１．陌ｉ杀翮堡．

图２典型的原油净化过程

（３）炼油过程

如图３所示，炼油过程是根据原油中各组分的沸点，用常压蒸馏得到汽油、煤油和柴油，剩

下的重油组分通过减压蒸馏分出后用加氢、僵化裂化得到汽油和柴油，剩下的渣油通过焦化过程

生产出轻质燃油和石油焦。

（４）淀粉生产

生产淀粉的主要原料有玉米、高粱、马铃薯、红薯和小麦等。在原料中除含有淀粉外，还有

蛋白质（网络状）、纤维素，脂肪和无机盐等物质。生产淀粉的过程就是将淀粉与其他物质分离。

分离的过程主要是根据各种组成的溶解性（包括水溶性、酸溶性）及密度差等特性进行的。

以玉米淀粉生产为例（图４）。

（５）三废处理过程

①烟气脱硫过程。含硫烟气的排放是造成酸雨的主要原因。目前比较成熟及普遍使胃的脱

硫技术是甩石灰水或氨水作为吸收液去除烟气中的硫（如图５所示）。２１３

分离工程

油

图３炼油过程

淀干

一玉一枞上些一粉一

图４玉米淀糟生产工艺

图５典型的烟气脱硫过程

⑦废水处理，以淋浴水处理回用系统为倒（图６）。

２１４

分离工程

淋浴水鸳淋浴用水

图６淋浴水处理过程

③废渣处理。以废于电池处理为例（图７）。一圈７废干电弛处理系统

３结语

在工业生产、三废处理及人们的Ｅｌ常生活中普遍存在分离过程，只有通过对分离对象、分离

技术透彻的了解，选择合适分离过程及其组合，才能设计出高效、节能的生产或处理过程。

幕汁芳香物提取、分离与回收研究初探

杜玉雪宋继田李丁刘振义

天津科技大学机械工程学院天津３００２２２

摘要：本文介绍了芳香物不同提取方法，比较了它们的优缺点，同时阐述了芳香物的分离与

鉴定方法，为进一步研究芳香物指明了方向。

关键词：果汁芳香物提取分离

１引言

香料是具有特殊香气的有机化合物，可分为天然香料和合成香料两大类。天然香料是从天然

植物的花、果、叶、茎、根、皮或动植物的分泌物中提取出来的致香物质。在实际生产生活中，

天然香料更受广大消费者的青睐。然而，其数量有限远远不能满足消费者需求，在市场中，合成

香料的比重要大于天然香料的比重。香精是将两种或多种香料按照一定比例和工艺，由人工调配

出来的。具有一定香型、香韵的香料混合物。之所以要把香料制成香精，是因为香料的香气和香

味通常比较单调，不能满足消费者不同口味的需求，所以调香师往往根据加香产品的性质和用

途，将几种甚至几十种香料调配合成香精以满足不同需求。

改革开放以来．我国国民经济迅速发展，人民生活水平不断提高，对食品质量的要求也不断

上升，好的味道永远是消费者选择产品首要考虑的因素。因此，香料、香精越来越受广大消费者

的认同和喜爱，有着相当大的市场开发潜力。

２芳香物的提取、分离、鉴定技术

２。１芳香物的提取

芳香物是存在于食品中的某种挥发性物质，它刺激鼻腔内的神经，从而使人们感受到食物的

２１５

分离工程

分离过程的耦合与集成

作者：

作者单位：袁惠新江苏工业学院分离工程研究所,常州,213016

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HEP/EP混晶产品，并采用XRD、DSC以及HPLC等表征手段证明了该假设的正确性。从而说明结晶法分离纯化HEP和EP必须靠多级结晶完成。 ⑵测定了HEP和EP在8种纯溶剂和不同组成的甲苯-氯仿混合溶剂中的溶解度；研究了溶液热力学，特别是EP和HEP相对溶解度对于结晶纯化HEP的影响。发现同一溶剂中，EP相对于HEP的溶解度越大，结晶所得HEP纯度越高，氯仿-甲苯混合溶剂最适合HEP的分离纯化。 ⑶对开发新型分离HEP和EP工艺进行了探索性的研究。提出将萃取分离与溶析结晶分离相耦合的萃取溶析结晶技术并成功应用于HEP和EP的分离。进而研究了对原料进行浸取分离的预处理方式，将

分离工程

浸取过程与溶析-蒸发结晶过程组合，通过一次浸取预处理，再两次重结晶实现了HEP的分离纯化，该工艺较工厂分离工艺减少两次溶解，两次结晶和一次过滤操作，节约成本25～30％左右。 ⑷对经过浸取分离预处理后的原料，经溶剂溶解后进行吸附分离的浸取-吸附分离工艺过程首次进行了系统研究和优化。对吸附分离过程进行了系统的研究和优化。根据溶解度数据以及溶解度参数等理论，选择甲醇作为溶剂，氯仿作为洗脱剂，非极性大孔吸附树脂为吸附剂的吸附过程来实现HEP和EP的分离。通过吸附热力学与动力学数据的测定和关联，筛选树脂，优化了工艺条件；采用固定床吸附实现了HEP和EP的分离。吸附分离与原料的浸取预处理相结合，采用一步浸取一步吸附即可实现HEP和EP的分离，此工艺方案亦表现出很大的工业应用潜力。同时针对固定床吸附分离HEP和EP过程，完成了数学建模和模拟求解，为以后工业放大提供了基础模型依据。

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本文链接：http://www.77cn.com.cn/Conference_6150429.aspx

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