膜结构填料涂覆改性对精馏分离异丙醇/水体系的影响

采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)对聚砜(PSf)、聚偏氟乙烯(PVDF)两种不同材料中空纤维膜结构填料进行了疏水涂覆改性,并研究了改性前后膜结构填料在异丙醇/水体系精馏分离中的材料性能变化。实验结果表明:PDMS涂覆使PVDF膜的分离效果提高了约20%,但使PSf膜的分离效果下降3%~10%。经涂覆后,膜结构填料的传质单元高度均在20 cm以下,最小可达5 cm左右;所有膜结构填料均可突破传统精馏操作弹性限制,其传质时间小于10 s,水力学特性和传质效率更优。     

精馏分离中的新型中空纤维膜结构填料及其传递现象

以异丙醇/水体系为研究对象,采用有挡板的新型聚醚砜中空纤维膜接触器作为精馏结构填料,进行了精馏分离过程和现象的研究。通过不同流动方式的比较,在新型膜接触器中设计了液体管内流动、蒸气壳层沿挡板逆向流动的改进型平行流方式。实验结果表明：无论有无挡板,中空纤维膜结构填料对异丙醇/水溶液的分离效率均较常规结构填料要高得多,且操作气速可以在常规填料液泛线以上,表明其不易受常规填料的操作弹性限制。有挡板膜接触器的性能和分离效率较无挡板时更优,运行参数更为稳定,其最小传质单元高度HTU值可达5.4cm。与其它中空纤维膜分离器类似,其总传质系数K随中空纤维膜的填充密度φ加大而变小,但新型膜接触器精馏过程的总传质系数值较液液萃取要高出约5～10倍。     

连续萃取精馏分离异丙醇/水共沸体系的流程模拟

文章对异丙醇-水共沸体系的连续萃取精馏工艺进行模拟与优化。通过绘制拟二元汽液平衡相图,筛选出合适的萃取剂为三甘醇。确定了双塔连续萃取精馏的工艺流程。结果表明,对于处理流量100 kmol/h的异丙醇-水共沸溶液,精馏塔具有23块塔板时,原料进料位置在第15块塔板,萃取液进料位置在第3块塔板,摩尔回流比为2,溶剂比(萃取剂对原料的摩尔比)为1.2,异丙醇的分离效果达99.92%,萃取剂三甘醇的回收率达99.99%。模拟和优化的结果对工业化设计和生产提供了理论依据。     

连续萃取精馏分离异丙醇-水的静态模拟分析

一般方法难以分离异丙醇-水形成的共沸体系,故选用乙二醇为萃取剂,采取连续萃取精馏的方法应用Aspen Plus软件模拟其分离过程并进行分析。萃取精馏塔的初始参数为物料进料流率4 800 kmol/h、n(异丙醇)∶n(水)=3∶2,理论塔板数26块、物料进料位置为第16块塔板、最小回流比1.4、萃取剂进料位置为第4块塔板,可分离得到质量分数为99.5%的异丙醇,再用Aspen Plus中Model Analysis Tools模块的灵敏度分析对实验进行模拟优化,优化结果为理论塔板数28块、物料进料位置第17块塔板、最小回流比1.5、萃取剂进料位置第4块塔板,优化后异丙醇的质量分数可达到99.8%。     

中空纤维PVA/PAN复合膜填料的乙醇水溶液精馏性能

以乙醇/水溶液为分离对象,中空纤维PVA/PAN复合膜作为精馏填料,考察了不同膜组件的传质分离效率。实验结果表明:各种组件的分离效率均随塔釜加热功率的增加而减小;和大多数中空纤维膜接触器一样,其总传质系数Ky随中空纤维膜组件填充密度φ的增加而减少;相比于传统精馏填料而言,用中空纤维膜做精馏填料分离乙醇水溶液的分离效果更好,可以在常规填料不能操作的液泛线以上进行操作。当塔釜加热功率为120 W,45根中空纤维膜封装在内径为1.6 cm玻璃管中的传质单元高度(HTU)为5.64 cm。     

萃取精馏分离异丙醇-水共沸体系的模拟与优化

对异丙醇-水共沸体系的萃取精馏过程进行模拟与优化。以乙二醇为萃取剂,基于UNIFAC模型,使用Aspen Plus化工模拟软件中的RadFrac模块进行萃取精馏模拟,并利用灵敏度分析模块对各工艺参数进行灵敏度分析与优化。结果表明,以乙二醇做萃取剂分离异丙醇-水共沸体系是可行的。对于处理流量5000kg·h-1的异丙醇-水共沸溶液,精馏塔具有22块塔板时,原料进料位置在第16块塔板,萃取液进料位置在第3块塔板,摩尔回流比为1.4,萃取剂与原料的进料比为2∶1,塔顶异丙醇质量分数可达0.9981,萃取精馏塔的分离效果和热负荷达到最优。模拟和优化的结果对工业化设计和生产具备指导意义。     

热集成变压精馏分离异丙醇-异丙醚混合物的动态控制

在稳态模拟的基础上,对热集成变压精馏流程的动态控制性能进行了研究与分析。根据流程特点建立了合理的控制方案,用Aspen Dynamics软件对控制方案行了模拟。模拟结果表明,通过3个温度控制回路(用高压塔回流股物料中换热器的热负荷控制回流股的温度;用高压塔再沸器热负荷控制低压塔第16块板的温度;采用压力补偿温度控制结构,用高压塔塔顶回流比控制高压塔第24块板温度)可较好地控制热集成变压精馏流程,该控制结构动态可控性强,各指标均能在干扰施加后较短时间内达到稳定,对各项干扰的稳定性能良好。     

低共熔溶剂分离异丙醇-水体系的研究

分别以乙二醇和氯化胆碱/乙二醇(摩尔比1∶2)低共熔溶剂为萃取剂,设计萃取精馏和隔壁塔萃取精馏流程,模拟分离异丙醇和水形成的共沸体系。使用Aspen Plus中Sensitivity对2种流程进行参数优化。结果表明:与乙二醇萃取精馏相比,低共熔溶剂用量减少32%,能耗降低8%,年度总费用(TAC)降低8.5%;采用隔壁塔萃取精馏,乙二醇为萃取剂时能耗降低12%,TAC降低9%;低共熔溶剂为萃取剂能耗降低12%,TAC降低15.2%。采用低共熔溶剂的萃取隔壁塔流程节能优势明显。     

改性PVA/PAN共混膜渗透汽化分离异丙醇-水溶液的研究

对自制改性聚乙烯醇(PVA)/聚丙烯腈(PAN)共混膜渗透汽化分离异丙醇-水溶液体系的性能进行了研究。分别考察了操作温度、下游表压以及异丙醇浓度对PVA/PAN共混膜渗透蒸发分离性能影响。结果表明,随着操作温度及异丙醇浓度的增大和下游压力的减小,膜的渗透通量增加,分离因子减小。在操作温度298 K、下游表压4k Pa的条件下,采用膜厚为42μm的PVA/PAN共混膜对90%(质量分数)的异丙醇-水体系进行渗透汽化分离,其渗透通量和分离因子分别达到1 940 g·m-2·h-1和22.2。     

真空膜蒸馏浓缩反渗透浓盐水的工艺研究

分别采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜对反渗透海水淡化浓盐水进行真空膜蒸馏的研究。考察了膜下游真空度、浓盐水温度、浓度、流速对膜通量及截留率的影响。结果表明,真空度增大,膜通量和截留率呈增长趋势。料液温度升高,膜通量增加,截留率呈减少趋势。料液流速增加会使通量增加,截留率呈减少趋势,但影响相对不大。随着料液浓度的增加,膜的通量下降,截留率基本保持不变。本实验条件下最大截留率可达99．99％,表明利用真空膜蒸馏技术可有效实现反渗透海水淡化浓盐水的浓缩。     

用于膜蒸馏的膜材料现状

综述了用于膜蒸馏的膜材料及其性能。阐述了聚四氟乙烯膜用于纯水及盐水物系的膜蒸馏性能。膜应用物系的广泛性及其截留性能；介绍了聚偏氟乙烯膜结构的非对称性，不同添加剂和非溶剂对其性能的影响；评述了聚丙烯平板膜及中空纤维膜的研制及应用现状，并比较了3种膜材料的性能及研制方法，同时对膜蒸馏膜材料的研究开发前景进行了展望。     

Removal of Benzene/Toluene from Water by Vacuum Membrane Distillation in a PVDF Hollow Fiber Membrane Module

Abstract

Asymmetric polyvinylidene fluoride (PVDF) hollow fiber membranes were prepared by a phase inversion method using dimethylacetamide (DMAc) and a mixture of water/LiCl as solvent and a nonsolvent additive, respectively. The prepared membranes were characterized by scanning electron microscopy (SEM) for observing its microstructures and by a gas permeation method for measuring its surface porosity, pore size, and pore size distribution. Wetting pressures of the dry hollow fiber membranes were also measured. Using the prepared PVDF hollow fiber membranes, a membrane module was fabricated for removal of benzene/toluene from water. Effects of various operating parameters such as downstream vacuum levels, feed temperatures, and feed flow rates on performances of the module were investigated experimentally. The benzene/toluene removal was achieved over 99% under an optimal operating condition. Mass transfer of benzene or toluene removal is controlled not only by the liquid phase resistance but also by the membrane and gas phase resistances. Benzene and toluene can be removed from water simultaneously with no adverse coupling effects.     

Effect of Structured Packing Characteristics on Styrene Monomer/Ethylbenzene Distillation Process

The application of various types of structured packings to separate styrene monomer/ethyl benzene in packed columns is presented. The investigation was conducted over a wide range of operating conditions such as packing type, pressure, and reflux ratio. Several structured packings were used for separation of styrene monomer/ethyl benzene and the optimum conditions were determined for each of them. The proper condition of separation process and appropriate parameters for achieving better efficiency was discussed. The calculated results were compared with those obtained in industrial scale. It was shown that Mellapak‐Plus 252Y and 452Y packings can provide the maximum capacity with an acceptable level of efficiency over a wide range of operating conditions.     

膜蒸馏分离聚酯废水中微量乙醛的研究

本文采用膜蒸馏技术分离聚酯废水中的乙醛,通过实验比较了聚四氟乙烯微孔膜和聚偏氟乙烯微孔膜的分离性能,并考察了膜室温度、进料乙醛浓度和冷侧真空度列聚四氟乙烯微孔膜分离性能的影响。     

真空膜蒸馏法分离乙醇溶液的研究

采用聚偏氟乙烯复合中空纤维膜制作膜组件,制备小型实验装置用来分离从低浓度到高浓度的乙醇溶液,研究探讨了进料温度、料液流速、料液浓度、真空度对膜通量和分离因子的影响.进料温度升高时,膜通量及分离因子均增大.冷侧真空度的增加,通量呈线性增长,但分离因子减小.料液流速对膜通量和分离因子的影响温和.结果表明,真空膜蒸馏适用于浓...     

规整填料塔的壁流对分离特性的影响

规整填料塔的壁流对分离特性的影响张志炳１Ｐ．Ｈｉｇｇｉｎｂｏｔｈａｍ２Ｋ．Ｅ．Ｐｏｒｔｅｒ２余国琮３（１南京大学化学化工学院，南京２１００９３）（２ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｉｎｇ＆ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ａｓ...     

不同温度下超滤对中药含油水体物理化学参数影响的初步研究

通过考察不同温度下3万相对分子质量的PES膜超滤对中药油水复杂体系物理化学性质的影响,探索中药油水复杂体系在有机膜分离过程中的微观表现。以某中药制药企业采用水蒸气蒸馏工艺所收集的含油水体为实验体系,测定不同温度下膜分离前后各药液的pH值、电导率、盐度、浊度、粘度等指标。研究发现膜分离前后各药液的pH值、电导率、浊度、粘度等表现出不同的变化,温度对物化参数有明显影响。结果表明,3万相对分子质量的PES膜可改变中药油水体系物理化学参数,膜分离技术用于中药的油水分离显示出良好趋势。