滲透汽化(滲透蒸發(fā),Pervaporation,簡稱PV)是一種以混合物中組分滲透壓差為推動力,依靠各組分在膜中的溶解與擴散速率差異來實現(xiàn)混合物分離的新型膜分離技術(shù)過程。
均相流體混合體系中各組分在物理化學性質(zhì)上是存在差異的,各組份在膜中的熱力學性質(zhì)(溶解度)、動力學性質(zhì)(擴散速度)存在著差異,導致滲透汽化膜對不同組分具有選擇透過性,使得各組分得以分離。
滲透汽化膜將料液和滲透物分離為兩股獨立的物流,料液側(cè)一般維持常壓,滲透物側(cè)則通過抽真空的方式維持較低的組分分壓。在膜兩側(cè)組分分壓差的推動下,料液中各組分擴散通過膜,并在 膜后側(cè)汽化為滲透物蒸汽。由于料液中各組分的物理化學性質(zhì)不同,它們在膜中的熱力學性質(zhì)(溶解 度)和動力學性質(zhì)(擴散速度)存在差異,因而料液中各組分滲透通過膜的速度不同,易滲透組分在滲 透物蒸汽中的份額增加,難滲透組分在料液中的濃度則得以提高。
滲透汽化分離工藝主要bao括原料預熱、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,對環(huán)境和產(chǎn)品沒有污染,同時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
簡便安全
工藝流程簡單,自動化程度高,操作簡單安全。
可和其他化工過程耦合,優(yōu)化工藝流程。
滲透汽化技術(shù)是一種新型膜分離技術(shù),分離過程不受分離體系共沸影響,操作簡單,分離效率高,特別適合熱敏體系、恒沸物、近沸物的分離及有l(wèi)機溶劑脫水。滲透汽化技術(shù)是一種節(jié)能、環(huán)保的分離技術(shù),根據(jù)進料狀態(tài)不同,可分為滲透汽化(Pervaporation,簡稱PV)和蒸汽滲透(Vapor permeate,簡稱VP )。該技術(shù)用于有l(wèi)機溶劑脫水有望取精餾、吸附等傳統(tǒng)的分離技術(shù),在能源、石油化工、電子、食品、環(huán)保等領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景,是二十一世紀最有前途的高新技術(shù)之一。滲透汽化膜按材料分為滲透汽化有機膜、滲透汽化無機膜。
以有l(wèi)機溶劑脫水為例,滲透汽化分離原理如圖所示,含水有l(wèi)機溶劑在膜兩側(cè)壓力差、蒸汽分壓差等推動力的作用下,選擇性滲透過膜,達到分離目的。在滲透汽化膜的一側(cè)引入含水有l(wèi)機溶劑液相(或氣相)進料,而透過側(cè)采用真空抽吸的方式將溶劑中的水及時移走,從而獲得無水級的有i機溶劑。