新型分离技术在化工生产中的应用.doc

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1、新型别离技术在化工生产中的应用摘要：本文主要介绍了膜别离技术、超临界萃取技术、分子蒸馏技术、耦合别离的技术原理及应用关键词：化工别离、别离工程、膜别离、萃取、吸附别离引言：化工别离技术是化学工程的一个重要分支, 任何化工生产过程都离不开这种技术，原料的精制、中间产物以及产品的别离提纯、废气废水的处理等等，都离不开化工别离技术。化工别离技术应用领域广泛、别离要求多种多样，这就决定了别离技术的多样性。精馏、萃取、吸收、吸附等都是传统的化工别离技术，无论是技术还是应用方面都开展得很成熟。然而，随着根底工业与高科技的开展，别离技术越来越面临着新的挑战：石油、天然气、煤炭等资源的不可再生要求别离过程必须

2、充分得利用资源，降低能耗；迅速开展的生物医药工程对产品纯度、活性等指标的限制对别离技术提出了更高的要求；由环境保护意识的增强提出的各种废弃物排放限制越来越严格也给别离技术带来了难题；此外新材料的开发、食品工业与天然资源综合利用等领域的迅速开展也对别离技术提出了更高的要求。所有这些需求都推动了人们对新型化工别离技术的探索。正文：国内外对别离技术的开展十分重视，但由于应用领域十分广泛，原料、产品与对别离操作的要求多种多样，这就决定了别离技术的多样性。按机理划分，可大致分为五类，即：生成新相以进展别离如蒸馏、结晶；参加新相进展别离如萃取、吸收；用隔离物进展别离如膜别离；用固体试剂进展别离如吸附、离子

3、交换与用外力场或梯度进展别离如离心萃取别离、电泳等。现在运用较多且有很大开展前景的新型别离技术有超临界流体萃取技术、分子蒸馏技术与膜别离技术。1超临界流体萃取技术及其应用超临界流体萃取是一种以超临界流体代替常规有机溶剂对目标组分进展萃取与别离的新型技术，其原理是利用流体溶剂在临界点附近区域超临界区内与待别离混合物中的溶质具有异常相平衡行为与传递性能，且对溶质的溶解能力随压力与温度的改变而在相当宽的范围内变动来实现别离的。超临界流体具有一系列重要的性质：1超临界流体相当粘稠，其密度接近于液体，具有较大的溶解能力；2超临界流体的扩散系数比液体大23个数量级，其粘度类似于气体，远小于液体。这对于别离

4、过程的传质极为有利，缩短了相平衡所需时间，大大提高了别离效率，是高效传质的理想介质；3具有不同寻常的、巨大的压缩性，使得压力的微小变化将会引起流体密度与介电常数的很大变化。由于二氧化碳具有无毒、不易燃易爆、廉价、临界压力低、易于平安地从混合物中别离出来，所以是最常用的超临界流体。相对于传统提取别离方法煎煮、醇沉、蒸发浓缩等具有以下优点：萃取效率高、传递速度快、选择性高、提取物较干净、省时、减少有机溶剂及环境污染、适合于挥发油等脂溶性成分的提取别离。1.1 超临界流体萃取技术特点1由于在临界点附近，流体温度或压力的微小变化会引起溶解能力的极大变化，使革取后溶剂与溶质容易别离。2由于超临界流体具有

5、与液体接近的溶解能力，同时它又保持了气体所具有的传递性，有利于高效别离的实现。3利用超临界流体可在较低温度下溶解或选择性地提取出相应难挥发的物质，更好地保护热敏性物质。4萃取效率高，萃取时间短。可以省却去除溶剂的程序，彻底解决了工艺繁杂、纯度不够、且易残留有害物质等问题。5萃取剂只需再经压缩便可循环使用，可大大降低本钱。6超临界流体萃取能耗低，集萃取、蒸馏、别离于一体，工艺简单，操作方便。7超临界流体萃取能与多种分析技术，包括气相色谱、高效液相色谱、质谱等联用，省去了传统方法中蒸馏、浓缩溶剂的步骤。防止样品的损失、降解或污染，因而可以实现自动化。1.2 超临界流体技术之应用1中药制药中药有效成

6、分、有效部位的提取。利用超临界二氧化碳萃取技术来提取丹参、干姜、木香、姜黄、莪术、牡丹皮等中药中的有效成分，一步即可取得，含量一般可达50%，最高可达90%。中药新药的生产。柴芩菊感冒胶囊、口疮泰软胶囊等都是以多种中药材为组成成分，通过超临界二氧化碳萃取技术萃取而获得。中药的二次开发或浓缩回收。超临界二氧化碳萃取别离改进复方丹参片、心痛宁滴丸的别离技术，使得药品有效率明显提高。2农产品加工由于超临界流体萃取技术在农产品加工中的应用日益广泛，已开场进展工业化规模的生产。例如：原西德、美国等国的咖啡厂用该技术进展脱咖啡因；澳大利亚等国用该技术萃取啤酒花浸膏；欧洲一些公司也用该技术从植物中萃取香精油

7、等风味物质，从各种动物油中萃取各种脂肪酸，从奶油与鸡蛋中去除胆固醇，从天然产物中萃取药用有效成分等等。迄今为止，超临界二氧化碳萃取技术在农产品加工中的应用及研究主要集中在五大方面：第一，农产品风味成分的萃取，如香辛料、果皮、鲜花中的精油、呈味物质的提取；第二，动植物油的萃取别离，如花生油、菜籽油、棕橱油等的提取；第三，农产品中某些特定成分的萃取，如沙棘中沙棘油、月见草中(一亚麻酸、牛奶中胆固醇、咖啡豆中咖啡碱的提取；第四，农产品脱色脱臭脱苦，如辣椒红色素的提取、羊肉嬗味物质的提取、柑桔汁的脱苦等；第五，农产品灭菌防腐方面的研究。2分子蒸馏技术分子蒸馏是一种特殊的液-液别离技术，在极高真空下操作

8、。它是根据不同物质其分子运动有不同的平均自由程这一物理特性而到达别离的目的，因而能使液体在低于其沸点的温度下将其别离，特别适用于高沸点、热敏性及易氧化物系的别离。由于其具有蒸馏温度低于物料的沸点、蒸馏压强低、受热时间短、别离程度高等特点，因而能大大降低高沸点物料的别离本钱，极好地保护了热敏物料的品质。与常规蒸馏相比，具有明显地优点：别离程度比常规蒸馏的高，蒸馏压强极低，蒸发温度低，受热时间短等。2.1 分子蒸馏技术的主要特点1分子蒸馏是在远低于沸点的温度下进展操作的；2分子蒸馏是在很低的压强下进展操作，一般为10-1Pa数量级(10-3托数量级)，可使物料防止氧化受损；3物料受热时间短，防止了

9、因受热时间长造成某些组分分解或聚合的可能；4分子蒸馏的别离程度更高，能别离常规蒸馏不易分开的物质；5无毒、无害、无污染、无残留，可得到纯洁平安的产物；6可进展多级分子蒸馏，适用于较为复杂的混合物的别离提纯，产率较高；7特别适合于不同组分分子平均自由程相差较大的混合物的别离；8更适用与对热敏感、产物附加值高的粘性物料；9可与超临界流体技术与膜别离技术等配合配套使用。2.2 分子蒸馏技术之应用分子蒸馏技术主要在农产品加工中应用广泛，且工艺日趋成熟。1天然维生素E的浓缩精制为防止植物油加工过程中维生素E的损失，通常采用直接提取法，即脱胶、脱酸后进展分子蒸馏，制得的浓缩物可以到达药典指标。对油脂脱臭馏

10、出物中的天然维生素E的进展浓缩精制，成品有机农药残留很低，平安f生与氧化稳定性提高，成品附加值很高。2高碳脂肪醇的精制二十八烷醇等高碳脂肪醇因对人体具有众多生理活性而倍受人瞩目，假设应用分子蒸馏精制，可有效地防止溶剂残留，工艺过程简单，操作平安可靠，自动化程度高。3风味物质的获取分子蒸馏技术尤其适用于易挥发的风味物质。目前已经成功地应用涂膜式分子蒸馏技术与降膜式分子蒸馏技术从果汁、山核桃、奶酪、扇贝及调味大料油等香辛料中别离获取了香气成分，别离出的香气浓缩物复原性好。4DHA与EPA的富集根据EPA与DHA的沸点上下不同，运用分子蒸馏法别离富集。别离脂肪酸甲酯与乙酯的效果比别离脂肪酸的效果更好

11、。5食用植物油的提取运用分子蒸馏技术从葵花籽、红花籽、黄豆、花生、麦胚、棕榈、苏籽、鳄梨、可可豆等中提取的食用植物油脂，话性成分含量高，氧化稳定性强，磷含量低，着色度低，无臭味，回收率高，且不存在溶剂萃取法的溶剂别离回收问题。6胡萝h素的回收红棕榈油中含有0昕的胡萝卜素，将红棕榈油在低温下用甲醇甲酯化后，用三级分子蒸馏回收胡萝卜素，可获得40以上的天然胡萝卜素，且其质量要优于传统方法得到的胡萝卜素。分子蒸馏技术还可应用于其他食品加工过程，如(一3不饱与脂肪酸的浓缩、牛奶内酯的获取、二聚脂肪酸的制取、米糠中有效成分的别离等。3膜别离技术膜别离技术是人们掌握的最节能的物质别离与浓缩技术之一。近二十

12、年来开展极其迅速, 已从单独的海水与苦咸水脱盐、纯水及超纯水的制备、工业用水的回用, 逐步拓展到环保、化工、医药、食品等领域中, 开展前景备受关注。 目前工业化的膜技术主要有微滤、超滤、纳滤、电渗析、膜电解、气体别离等。m，其别离的实质是利用膜的“筛分功能，通过颗粒的机械截留、颗粒间的相互作用、颗粒与膜外表的吸附、颗粒间的桥梁作用实现别离。超滤主要用于别离液相物质中诸如蛋白质、核酸聚合物、淀粉等大分子化合物、胶体分散液与乳液等。膜孔径在10-100nm，其别离机理一般认为是压力驱动的筛孔别离过程。纳滤膜能对小分子有机物等与水、无机盐进展别离，实现脱盐与浓缩的同时进展，是一种介于反渗透与超滤之间

13、的压力驱动膜别离过程。膜孔径在1-10nm，纳滤膜的别离机理模型目前的看法有：空间位阻-孔道模型，溶解扩散模型、空间扩散模型、空间电荷模型、固定电荷模型。反渗透广泛应用于医药、电子、化工、食品、海水淡化等诸多行业，产水质量高，运行本钱低、无污染、操作方便、运行可靠，是现代工业中水处理的首选技术。反渗透又“高滤，膜孔径小于1nm，其过滤实质是利用反渗透膜具有选择透过溶剂而截留离子物质的性质，别离过程以静压差为推动力。目前膜别离技术在许多方面得到广泛应用，而且在某些方面应用得还比拟成熟。在对产品质量要求不断提高、生产本钱要求不断降低的今天，膜技术的优势越来越明显, 其必将取代传统的低效别离技术。但

14、膜别离技术的大量应用毕竟是近几十年开场的，许多方面还不成熟， 还有待进一步深人的研究，目前还存在诸如选择性问题、通量稳定性问题与产值问题。4耦合别离技术将 两种或多种不同的单元操作耦合或结合在一起并用于别离的过程的方法，即为耦合别离技术。近年来诸如催化剂精馏、膜精馏、吸附精馏、反响萃取、络合吸附、反胶团、膜萃取、发酵萃取、化学吸收与电泳萃取等新型耦合别离技术不断开展, 并成功地应用于生产。 总结目前，各新型别离技术日新月异，已逐步走向工业化，并在中药制药、农产品加工、环境治理与保护等多领域的综合技术。由于受工艺技术与仪器开展水平的限制，我国对这些技术的应用研究还只是刚刚起步，要赶上国际先进水平

15、还有待于进一步的努力。参考文献1 费维扬，陈健. 特大型化工别离技术面临的机遇与挑战. 2005年全国塔器及塔内件技术研讨会. 2005. 中国浙江杭州.2 费维扬,王德华,尹晔东. 化工别离技术的假设干新进展. 化学工程, 2002(01):63-66+5.3 任立鹏,侯侠. 化工别离技术的开展. 化学与黏合, 2021(06): 77-79.4 魏伟. 化工别离技术最新研究进展. 塑料制造, 2021(05):16-22.5 杨玉芬, 陈啟虎，张永晖，崔建兰. 化工新型别离技术的研究进展. 化工中间体, 2021(07):9-13.6 钟亚华. 一种新的化工别离技术超临界气体提取. 湖南化工,1987(03):38-43. 湖南化工,1987(03):38-43.7 洪芳柏. 新型化工别离技术超临界气体萃取. 杭州化工, 82(03):33-37.第 9 页