化工设计王召第四章流程组织本学时讲授内容第三节专用地址分配第四节分离技术与分离顺序的选择二、杂质或副产物排出流程的专用地址杂质或副产物从什么地方排出？杂质或副产物有数个排出流程的专用地址可供选择。例如：一氯癸烷（一氯代十烷）工业生产的问题。C10H21Cl1、C10H22＋Cl2C10H21Cl＋HCl伴随副反应：C10H21Cl＋Cl2C10H20Cl2＋HClC10H22----DECC10H21Cl----MCDC10H20Cl2----DCD三、反应器物料的进料方式和操作形式的专用地址针对同一个反应途径A＋B→C，按间歇、连续操作状态，有许多进料方式和操作形式可供选择。（一）、间歇操作状态一次性加入A一次性加入B反应终点一次性排出1、一次性进料的间歇全混反应器2、批内连续流加（或滴加）进料的间歇全混反应器一次性加入A或B批内连续流（滴）加B或A反应终点一次性排出（二）、连续操作状态1、连续单级全混反应器连续加入A连续加入B连续排出2、首级进料的连续多级串联全混反应器连续加入A连续加入B连续排出3、分级进料的连续多级串联全混反应器连续加入A或B连续加入B或A连续排出4、管首进料的连续管式反应器连续排出连续加入A连续加入B5、沿管轴分布进料的连续管式反应器连续加入B或A连续加入A或B连续排出流程组织专用地址分配的含义：在流程组织大框架已经确定的情况下，对有关流股的走向、流股之间的配比（流量调配），以及操作单元的拆分、合并等问题进行综合的考虑。4.4分离技术与分离顺序的选择分离是化工流程中必不可少的重要组成部分，往往对化工产品的质量起关键性的决定作用。在流程组织的反应途径确定后，就必须针对该反应途径产生的混合物，选择分离技术和分离顺序对该混合物进行处理。产物、副反应产物、未转化完全的关键反应物、过量的非关键组份反应物、溶剂、催化剂等混合在一起。分离操作的目的：1、提高产品（包括副产品）的质量；2、回收未反应完全的反应物（包括溶剂、催化剂等）；3、满足环境保护的要求；化工产品的竞争：关键是产品质量与成本。关于分离的单元操作技术：传统的包括：精馏、萃取、吸收、吸附、过滤、干燥、离子交换、蒸发、结晶、层析、电泳、渗透等等。相继出现的新分离方法包括：膜分离、离子交换色谱、超临界萃取等等。分离技术的发展趋势新的单元分离技术已有单元操作技术的耦合如吸附精馏、反应结晶、萃取结晶、精馏结晶、膜反应等等在选择分离技术手段时，应该对一些分离技术的基本要点有一些认识，这些基本要点包括：◆利用什么性质进行分离；◆处理能力及纯度极限；◆能耗、分离成本、投资大小针对反应完后的混合物分离，其分离技术的选择主要原则如下：一、分离技术的选择基本原则1、以待处理物系的各组份的性质为根本出发点，来挑选分离技术。例如：组份之间沸点差大，可考虑精馏；组份之间在某种溶剂中分配系数相差较大，可考虑萃取；溶解度差、熔点差－－－结晶；对热稳定性差－－－－－低温单元操作技术，等等。2、充分考虑分离过程的投资、成本等经济因素。即使在包含反应的完整化工流程中，分离阶段的投资也经常占到全流程投资的50％以上，分离成本经常占到产品总成本的30％以上。3、根据待处理物系的处理量和分离纯度要求，来挑选合适的分离技术。例如：离子交换处理能力，4mmol/g干树脂，其处理摩尔浓度高的物系就可能不经济；传统的吸收不可能得到高纯的单一组份气体，这是受到吸收分离技术本身分离极限的限制。注意：对流程中某些中间过程流股的分离，一般采用“得过且过”的原则。可采用一些较“低级”的分离技术，达到即满足后续操作的要求，又可降低分离投资和产品成本的目的。4、尽量采用技术、设备上成熟的分离技术，避免
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
风险。化工分离单元操作工艺技术(龙头)设备技术（保证）控制技术（手段）“三位一体”化工分离单元操作技术的成熟性有类似技术工业化生产有相当规模的中试结果有相应的模拟技术结果另外，应该看到，对反应后的混合物进行分离，通常情况下，只采用单一的某一种分离技术手段往往满足不了分离目的。而是采用许多分离技术的“组合”来完成多组份分离目的。例如，从青霉素发酵液中，提取青霉素产品，分离流程同时采用了过滤、萃取、吸附脱色、离子交换、反应萃取、蒸发结晶、干燥等多种分离技术。以上是所谓挑选分离技术的几点基本原则。针对反应完毕后混合物的分离，除了选择分离技术手段外，还要同步考虑先分谁、后分谁的所谓分离顺序问题。这点和分离技术的选择一样重要。二、分离顺序选择（确定）的基本原则1、根据待处理物系的性质，一般是容易分离的组份，可考虑先分离。“容易分离”－－－使用传统的成熟分离技术与设备、操作条件不复杂、分离过程能耗及物耗较低。从分离工程技术角度，一般而言，组份越多，相应的分离难度越大。将容易分离的组份优先分离，可减少后续分离的组份数目，从而减轻后续分离的难度。所以，从技术和经济角度，“容易分离的组份先分”是比较合理的选择。2、相分离可考虑优先进行。固－液分离：各种过滤方式；气－液分离：旋风过滤、分气包（塔、罐）方式；液－液分离：萃取塔、倾析器、离心机等方式；一般而言，相分离在化工分离单元操作中并不复杂，但好处多多。例如：液－固流股的输送问题；多相导致分离计算与设计复杂化问题；3、含量较多的组份可考虑优先分离。最大优点：可减少后续分离设备的尺寸（减少投资），降低后续分离操作的能耗与物耗（降低分离成本）。例如：一个（A、B、C、D）＝（1500、200、200、100Kg/h）的物流要通过精馏进行分离成单组份。A、B、C、DBCADA、B、C、DABCD4、高附加值的产物组份可考虑优先分离。高价值组份若不先分离出来，必然会在后续分离的操作中逐步损失，从而降低其收率。5、稳定性较差、有毒、有腐蚀、有放射性的组份可考虑优先分离。如：独居石处理，先提取黄金。对提高收率、工人的劳动保护、延长设备寿命、减少设备投资、节省操作费用都有好处。以上分离技术与分离顺序必须同步考虑，而且以上原则在某个实际物系的分离过程中，各原则可能有互相冲突之处，必须结合开发实验来综合考虑。例如：一氯癸烷（一氯代十烷）工业生产的分离顺序挑选问题。1、C10H22＋Cl2C10H21Cl＋HCl伴随副反应：C10H21Cl＋Cl2C10H20Cl2＋HCl 分子量 熔点，℃ 沸点，℃ 在水中溶解度 相对数量 MCDC10H21Cl 177 —50 215 — 0.95 DCDC10H21Cl2 211 —40 241 — 0.05 DECC10H22 142 —30 174 — 4.00 Cl2 71 —101 —34 25 痕量 HCl 36.5 —111 —85 380 1.05思考题：由一个液液非均相反应生产高纯度的产品C，反应式为A＋BC（其反应速度），同时伴随着副反应A＋CD（可逆反应，其反应速度）。已知采购来的原料A为液相原料，其中含有少量D及E。原料B也为液相，为纯组份且价格较贵。A、D、B、C、E五种组分的相对挥发度由小到大（D、B之间相对挥发度相差更明显）。A原料的价格较便宜，C与E之间能形成难分离的共沸物。试进行这个过程的流程组织（要求考虑反应器的形式），并画出流程草图(按连续流程考虑)。
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