分离工程的新进展化工研10-9 Z1003144 王顺顺摘要：简要介绍分离工程的最新进展。
各主要分离技术的发展现状。
分离工程在理论研究、实验室研究及过程强化技术。
分离技术也将在现在和未来推动现代化工和相关工业的发展，并在高新技术领域的发展中大显身手。
关键词：分离技术；研究；发展1引言20世纪前期，在总结化工生产实践经验的基础上，形成了化工分离单元操作的概念；20世纪中期，分离工程理论得以充实和完备；20世纪后期，分离技术不断深化与拓宽。
2各传统分离技术方面2.1 精馏精馏用于分离液体混合物广泛应用于炼油，化工，轻工食品以及空气分离等，是最重要的分离方法之一。
20世纪中叶以来各种生产能力大、分离效率高、流动阻力低的新型塔器的出现，进一步促进了炼油工业的技术进步和发展[1]。
在炼油和石化等工业应用中取得了明显的经济效益，用网板波纹填料和高效浮阀塔板对数百座旧式板式塔进行改造，使分离能力和气体通量增加了30%~50%。
在石化工业中也大量应用着精馏等各种分离操作，如在大型乙烯装置中，裂解气深冷分离方法，实际上是在低温条件下的多组分冷凝精馏过程。
对于C4馏分分离和C5馏分分离，由于各组分沸点差小，普通精馏难以奏效，为此专门发展了萃取精馏、恒沸精馏、吸收和吸附与精馏结合等方法。
2.2 吸收吸收用于分离气体混合物，目的有直接制取产品如用水吸收HCL制取盐酸；或对原料气实行净化，如焦炉气中苯的脱出；或环保的要求，如烟道气脱硫等。
到现在，其技术成熟度与工业应用度也几乎完美。
2.3 结晶结晶是一古老传统的分离技术，多在蒸发的下游，最终获得固体产品。
技术在二十世纪50年代取得重大进展，最著名的是采用深冷结晶法从混合二甲苯中分离出对位二甲苯。
至20世纪80年代，多级分步结晶技术逐步工业化，使结晶技术取得突破性进展，多级分步结晶最大的优点是能耗低。
干燥干燥也是一古老传统的分离方法，应用最广也是能耗最多的分离操作之一，用来脱出水分或湿分以获得固体产品。
在干燥领域的主要技术进步如下：(1)流态化干燥。
诞生于1921年，目前应用最广，技术最成熟的设备是卧式振动流化床。
(2)喷雾干燥。
其独特的优势为可以直接由溶液或悬浮液制成粉状或粒状产品。
(3)间接加热干燥(也称接触干燥)。
这种干燥方式的特点是热气体不直接接触物料，而是通过器壁或管壁加热，如可以用废气作为加热介质而又不会污染产品。
(4)真空干燥与真空冷冻干燥。
真空可以降低干燥温度，因此这种干燥方式对于热敏性物料的优势几乎不可替代，已成为近20年来发展最快的干燥技术之一。
2.5 超临界萃取超临界萃取是天然药物有效成分提取的重要方法。
其萃取能力主要决定于其密度，因此可通过调节压力和温度来控制对溶质的萃取，改变压力或温度又可使超临界流体和被萃取的溶质分离，从而获得被提取的物质。
最常用的超临界流体(溶剂)为二氧化碳，一般采用高压萃取，然后减低压力使之脱离超临界状态，实现溶剂和被萃取物的分离。
已经工业化的有萃取脂溶性高沸点热敏物质。
将超临界萃取技术用于精馏；超临界溶液快速膨胀(RESS)[2]；超临界流体脱溶(SAS)；超临界逆向结晶(SRC)；超临界干燥(SD)；超临界流体色谱；超临界流体重结晶提纯以及制备微细颗粒材料。
膜分离膜分离技术发展到今天可分为:微滤；超滤；反渗透；电渗析；气体扩散；渗透蒸发；液膜分离等。
目前，气体混合物的分离工业应用较为成熟的有，如美国Monsanto公司开发的气体膜分离器用于分离H2和CO2[3]；液体混合物分离方面，较成功的应用有反渗透用于海水淡化和医药及微电子工业无菌水的制造；超滤用于酶和蛋白质生产中大分子产品的分离提纯，食品工业中乳制品，果汁，酒的浓缩，超滤还应用于环保中废水处理，如汽车制造业中电泳涂料清洗用水的处理，纸厂纸浆废水处理等。
3新兴分离技术与发展新世纪全人类所面临的四大问题:环保，能源，粮食与健康医疗，每个都与化学工程及分离工程相关。
绿色分离工程已成为关注的焦点，以下以下就具体谈谈绿色分离工程的研究前沿及发展方向。
3.1 绿色分离工程概述分离过程在整个化工过程的投资费和操作费上占很大比重，单从能耗上看，传统分离过程(如蒸馏、干燥、蒸发等)在化学工业中约占30%；在以小分子产品为主的传统发酵工业中，分离成本约占总成本的60%；现代基因工程产品则有时占90%以上；在生物技术产品中，分离纯化的成本一般要占其总成本的60%~90%。
现代生物技术的迅速发展，对生物技术产品的分离纯化技术的研究提出了迫切的要求[4]。
绿色分离工程是指分离过程绿色化的工程实现。
分离过程绿色化的途径有两种，首先是对传统分离工程进行改进、优化，使过程对环境的影响最小；其次是开发及使用新型的分离技术，如膜分离技术、超临界萃取技术、反应-分离耦合技术等[5 6]。
3.2 反应-分离耦合技术反应-分离过程耦合是指在一套设备中同时完成反应和分离两个过程。
反应-分离耦合可以利用反应促进分离或利用分离促进反应，不但可以提高过程产率，还可简化生产工艺过程，节约投资和操作费用，因而受到重视。
已经开发了反应精馏[7]、反应精馏-膜分离耦合技术[8]、反应-渗透蒸发的耦合[9]、反应-无机膜的耦合、膜生物反应器等耦合技术、超临界-吸收耦合技术[10]等。
但是由于该技术的复杂性，其设计不论在实践还是在理论研究方面都有待进一步的完善和发展。
3.3 新型吸附技术吸附技术作为流体分离的技术日益受到广泛的重视，吸附理论的研究也取得了很大的发展。
首先是理想的吸附溶液理论(IAST)，接着发展了基本纯气体等温线来预测混合气体平衡吸附的几个重要理论，并在具有非线性等温线的混合气体吸附动力学的平衡理论方面也取得了重要进展。
绝大多数流体的分离过程是基于混合物中各组分在给定吸附剂上所具有的不同的吸附能力实现的[11]。
近年来对环保工程、节水工程、中水利用更受到应有的重视。
例如，活性碳纤维板用于气体净化解决环保工程中脱除有害气体。
，随着吸附分离技术的发展，特别是吸附剂性能和生产能力的提高，吸附分离作为一种绿色分离技术会逐渐占领工业气体和液体的分离市场[12]。
4结语现代科学技术的迅猛发展对于分离工程提出了更多新的课题，随着对其理论研究、实验室的研究，通过对原有技术的强化，分离技术得到进一步的发展和提高。
为工业应用提供了更强大的理论基础和技术支持，满足了我国现代化建设的迫切需求。
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