滲透汽化分離工藝主要bao括原料預(yù)熱、膜分離、真空抽吸、產(chǎn)品冷凝等操作單元。膜透過側(cè)采用抽真空加冷凝的方式以形成膜兩側(cè)組分的蒸汽分壓差。滲透蒸汽在真空抽吸下進(jìn)入冷凝器冷凝后回收處理。
節(jié)能
該分離過程節(jié)能效果顯著,特別適合共沸物、近沸物的分離,與傳統(tǒng)精餾、吸附相比可節(jié)能50%以上,收率>99%。
環(huán)境友好
不引入和產(chǎn)生第三組分,分離過程全封閉,對(duì)環(huán)境和產(chǎn)品沒有污染,同時(shí)少量滲透液可以回收處理并循環(huán)使用。
節(jié)省空間
裝置結(jié)構(gòu)緊湊,與精餾相比可節(jié)省4/5空間以上,減少基建投資
簡(jiǎn)便安全
工藝流程簡(jiǎn)單,自動(dòng)化程度高,操作簡(jiǎn)單安全。
可和其他化工過程耦合,優(yōu)化工藝流程。
PV使用的是致密膜、有致密皮層的復(fù)合膜或非對(duì)稱膜。原料液進(jìn)入膜組件,流過膜面,在膜后側(cè)保持低壓。由于原液側(cè)與膜后側(cè)組分的化學(xué)l位不同,原液側(cè)組分的化學(xué)了l位高,膜后側(cè)組分的化學(xué)l位低,所以原液中各組分將通過膜向膜后側(cè)滲透。因?yàn)槟ず髠?cè)處于低壓,所以組分通過膜后即汽化成蒸氣,蒸氣用真空泵抽走或用惰性氣體吹掃等方法除去,使?jié)B透過程不斷進(jìn)行。原液中各組分通過膜的速率不同,透過膜快的組分就可以從原液中分離出來。從膜組件中流出的滲余物可以是純度較高的透過速率較慢的組分的產(chǎn)物。對(duì)于一定的混合液來說,滲透速率主要取決于膜的性質(zhì)。釆用適當(dāng)?shù)哪げ牧虾椭圃旆椒梢灾频脤?duì)一種組分透過速率快,對(duì)另一組分滲透速率相對(duì)很少,甚至接近零的膜,因此滲透汽化過程可以{gx}的分離液體混合物。為了增大過程的推動(dòng)力、提高組分的滲透通量,一方面要提高料液溫度,通常在流程中設(shè)預(yù)熱器將料液加熱到適當(dāng)?shù)臏囟龋涣硪环矫嬉档湍ず髠?cè)組分的蒸氣分壓。
滲透氣化法根據(jù)溶質(zhì)間透過的相互作用決定溶質(zhì)的滲透速度,根據(jù)相似相溶的原理,疏水性較大的溶質(zhì)易溶于疏水膜,因此滲透速度高,在透過一側(cè)得到濃縮。滲透氣化的原理示于圖。疏水膜的一側(cè)通入料液,另一側(cè)(透過側(cè))抽真空(圖4.5)或通入惰性氣體,使膜兩側(cè)產(chǎn)生溶質(zhì)分壓差.在分壓差的作用下,料液中的溶質(zhì)于膜內(nèi),擴(kuò)散通過膜,在透過側(cè)發(fā)生氣化,氣化的溶質(zhì)被裝置外設(shè)置的冷凝器回收。滲透氣化過程中溶質(zhì)發(fā)生相變,透過側(cè)溶質(zhì)以氣體狀態(tài)存在,因此xc了滲透壓的作用,從而使?jié)B透氣在較低的壓力下進(jìn)行,適于高濃度混合物的分離。滲透氣法利用溶質(zhì)之間膜透過性的差別,特別適用于共沸物和揮發(fā)度相相差較小的雙組分溶液的分離。例如,利用滲透氣化法溶縮乙醇。因此,滲透氣化又稱膜蒸滲透氣化又稱膜蒸餾。滲透汽化可經(jīng)濟(jì)地用于較寬的領(lǐng)域, 但濃度范圍有一定限制, 如料液中要脫除者在100ppm以下, 用活性炭吸附可能較便宜;同樣, 若大于5%~10%,則精餾, 吹除等法可能仍較滲透汽化為便宜, 而中間區(qū)域100ppm~5%之間,滲透汽化法較有優(yōu)勢(shì), 可有不少重要的用途。當(dāng)前滲透氣化主要有三方面應(yīng)用,即溶劑脫水, 水的純化以及有機(jī)物一有機(jī)物的分離。, 其它方面的應(yīng)用正在不斷開發(fā), 特別是有機(jī)物/有機(jī)物的分離列為膜分離中重要研究課題的重要一項(xiàng), 也是因?yàn)樗芴婊虿糠痔婢s。精餾為重要的操作單元, 但也是高能耗操作單元, 據(jù)美國(guó)能源部統(tǒng)計(jì)報(bào)導(dǎo),美國(guó)化學(xué)工業(yè)和石油煉制工業(yè)中的28%能耗為精餾所用, 認(rèn)為如果用滲透汽化技術(shù), 只要能節(jié)約10%就非??捎^了。