化工分離過程的技術開發及方法選擇

吳鵬（天津渤海職業技術學院， 天津 300402）

化工分離過程的技術開發及方法選擇

吳鵬（天津渤海職業技術學院， 天津 300402）

本文通過對化工分離過程的分析，從化工分離過程的技術開發和方法以及方法的選擇這兩個方面進行了詳細的探討。

化工分離過程;方法;開發

1 化工分離過程的技術開發與方法

開發的工程研究、過程研究以及基礎研究三要素構成了化工技術的開發，然而化工分離新技術開發中的最關鍵環節就是開發放大技術。放大技術包括四種方法：工程理論指導放大、量綱分析放大、數學模型方法以及逐級經驗放大。

1.1 數學模型方法

通過數學模型的方法要想得到可靠的數據結果，必須要建立合理的數學模型，然而要想建立合理的數學模型就必須對分離過程的本質合理的簡化，從而得到切合實際的數學模型。所謂切合實際并不是使得現實的分離過程與模型的各個方面都一一對應，而是需要對所研究的問題進行原過程與數學模型的等效。所以，需要明確分離過程的內在規律，把握研究分離的目的性，對于能否合理簡化現實的分離過程至關重要。若對現實的分離過程能夠正確的模擬，就可以通過數學模型的方法直接對大型設備進行設計，因此這種情況也就無所謂放大效應的問題。數學模型法較比逐級經驗放大的方法，能夠大大減少實驗的費用，縮減分離過程開發的周期，結果相對較為可靠，能夠滿足工程開發者的設計利益。與此同時，數學模型法同樣存在一定的局限性，數學模型法雖然在分離設計過程中符合邏輯、又具有一定的科學性，但是在具體的化工應用仍然有限。究其原因，現實的化工過程錯綜復雜，簡化科學合理又相對可靠的數學模型不容易設計。對分離傳質單元操作來講，常用的吸收、精餾，已經擁有較為深入的認識，在實際工程應用中所涉及的物系，進行設計時能夠從基礎平衡數據及基本物性進行出發，從而避免了進行大量的實驗，就能夠實現設計。

1.2 逐級經驗放大法

逐級經驗放大法就是在對分離過程進行小型實驗的基礎上，來對相應設備的反應條件、功能參數進行確定，從而滿足達到設計初期的理想經濟指標。假如前期的小實驗能夠成功，然后進行規模更大的實驗，從而確保在實際應用中能夠滿足大設備的變化要求，也就是所謂的放大效應，通過放大的實驗效果進而實現最終工業化規模的設計生產設備。

2 化工分離方法的選擇

現今的科學技術水平不斷提高，化工分離應用的不斷增加，不同的方法也是有利有弊。化工分離過程的實現首先要對其方法的可行性進行研究，從而選擇合理的應用方法，在滿足企業現實利益的同時，應用先進分離技術更加有效。下面分析了化工分離方法選擇的幾種原則：

2.1 分子性質與物性

利用吸收及萃取的方法進行化工過程分離就是利用同種物質在不同種的溶劑中溶解度的差異實現分離。其原理是根據分子之間的化學反應平衡或是分子偶極矩極化強度的不同，與分子所帶電荷多少、形狀以及大小都有關系。

2.2 化工分離過程不同類別的選擇

一般情況下，我們會將傳質分離過程分為速率控制的分離過程以及平衡的分離過程，或者能夠根據不同的添加劑成分，分為添加能量型分離過程和添加物質型分離過程這兩種。但是，不同的分離過程都存在一定優缺點，需要根據具體情況合理的進行選擇。若需要對消耗能量的多少進行考慮，就應當在多級分離的過程應用中，優先選擇平衡的分離過程，然后在考慮應用速率的控制過程。進行這樣選擇的原因是：進行多級速率的分離控制中的每一集實驗都會消耗大量的添加劑量，而在平衡的分離實驗過程中加入的添加劑僅需一次。

2.3 分離方法選擇的可行性

進行分離方法的選擇時，另外一個重要的因素就是所選的分離方法是否滿足現實要求。需要對不同種的分離方法進行嚴格的篩選，最終選擇最好的分離方法。假使某個分離方法在理論分析中可行，同時又能符合實際的生產需求，我們還應當分析進行此種方法所需的不同條件，例如：操作壓力、操作溫度能否具備。在進行乙醚和丙酮的分離過程操作時，僅從兩者的凝固點分析，采用逐區熔融、浸取以及升華干燥都能夠實現兩者的分離，達到最終要求。但是由于其凝固點較低，若選擇此種方法，就需要考慮是否具備滿足制冷要求的設備，若沒有就應當采用其他方法進行分離。例如丙烷、丙烯和丙二烯三種物質的分離操作過程，若應用蒸餾的方法來分離，我們首先就會得到丙烯；若是采用萃取精餾，首先就會得到丙烷；若采用萃取的方法，首先得到的就會是丙二烯。因此，分離路線的不同選擇也至關重要。

3 結語

化工的分離過程相當復雜，而且方法眾多，在進行方法的選擇時首先必須進行原理的分析，而后需要考慮生產的成本，同時又要滿足具體生產的實際情況，滿足要求下才能最終確定適合的分離方法。

[1]朱家文,紀利俊,房鼎業.化工分離工程與高新科技發展.化學工業與工程技術,2010,(4).

[2]任立鵬,侯俠.化工分離技術的發展. 2012，(11).