渗透汽化膜技术在工业溶媒回收循环使用中的应用教材教学课件.ppt

渗透汽化膜技术 在工业溶媒回收循环使用中的应用 2011年09月15日 一、引言 二、渗透汽化膜分离技术应用现状 三、可在制药工业中直接应用的渗透汽化膜技术 四、处在研究阶段的渗透汽化膜分离技术 报告提纲 一、引言 一、引言 1917年, 渗透汽化概念出现，Kober首次提出，描述水通过火棉胶的情形。(P.A.Kober, J. Amer. Chem. Soc., 39:944, 1917) 1960年，渗透汽化专利出现，Binning (R.C. Binning, US Patent, 2923749, 1960) 1965年，渗透汽化膜分离机理， Lonsdals (H.K. Lonsdals, V. Merten et. Al., J. Appl. Polym. Sci., 9:1341, 1965) 上世纪70年代末80年代初，1984年德国GFT公司首次建成了400吨/年无水乙醇渗透汽化膜工业装置。 渗透汽化膜分离原理示意图 膜 液相 渗透相 (汽相) 料液 出料 冷凝器 真空系统 冷凝物 Feed liquid Dissolution Diffusion Permeate vapor δ Evaporation 一、引言 渗透汽化膜分离技术的突出优点： * 典型的节能技术（低能耗，一般比恒沸精馏节能1/2 ～3/4） * 典型的清洁生产技术（过程不引入其它组成，产品和环境不会受到污染） * 典型的便于放大、耦合和集成技术 它特别适用于普通精馏难于分离或不能分离的近沸点、恒沸点混合物的分离，对有机溶剂及混合溶剂中微量水的脱除，对废水中少量有机物的回收，对有机物/有机物分离和与反应耦合、将反应生成物不断脱除等具有明显的经济上和技术上的优势。 一、引言 Comparison of energy costs (in kWh) for the dehydration of 100 kg of isopropanol (starting from the azeotrope: isopropanol 88 wt.%) by different separation processesa Utilities Azeotropic distillation Adsorption Pervaporation Evaporation energy ?17 ?3.3 ?3.9 Condensation energy ?17 ?– ?– Cooling water ?– ?3.3 ?3.9 Pumps, etc. ?2 ?22 4 4 Total cost 36 29 12 U. Sander, P. Soukup, Design and operation of a pervaporation plant for ethanol dehydration, J. Membr. Sci. 36 (1988) 463, (contribution of the company LURGI). Cost comparison for the dehydration of ethanol (94 wt.%) by ‘azeotropic distillation’ and pervaporation. Costs estimated in Deutsch Mark per tonne of produced anhydrous ethanol (99.8 wt.%) Utilities Azeotropic distillation (entrainer = cyclohexane) Pervaporation Low pressure steam 50–75 6.25 Cooling water 7.5 2 Electric power 2.25 5.70 Entrainer 2.4–4.5 – Membranes – 8–16 Total cost 62–89 22–30 J. Bergdorf, Case study of solvent dehydration in hybrid processes with and without pervaporation, in: R. Bakish (Ed.), Proceedings of the Fifth International Conference on Pervaporation Processes in the Chemical Industry, 11–15 March 1991, Bakish Materials Corporation, Heidelber