080925渗透汽化与蒸汽渗透讲稿VIP免费

渗透汽化第一页，共一百四十二页。主要内容概述渗透汽化特征渗透汽化传质过程质量传递浓差极化渗透汽化膜渗透汽化膜品质要求渗透汽化膜材料渗透汽化膜组件渗透汽化应用膜工艺计算集成过程蒸汽渗透第二页，共一百四十二页。概述什么是渗透汽化？英文为：pervaporation简称PVAP或PV。在膜两侧压差（跨膜压差）作用下，使料液侧混合物中优先吸着组分渗透通过膜，并在（邻近）下游侧膜截面上汽化，达到混合物脱水（易挥发溶质)与分离，获得纯化产物的一种新型膜分离技术。第三页，共一百四十二页。概述渗透汽化过程分类1.真空渗透汽化2.载气吹扫渗透汽化3.热渗透汽化4.使用可凝性载气的渗透汽化5.渗透液冷凝分相后部分循环6.渗透液部分冷凝第四页，共一百四十二页。概述真空、载气吹扫渗透汽化过程示意图ÁÏÒºÉøÓàÎïÒºÏàÊÒÆûÏàÊÒ͸¹ýÎïÕæ¿Õ±ÃÀäÄýÒºÁÏÒºÉøÓàÎïÒºÏàÊÒÆûÏàÊÒ͸¹ýÎïÀäÄýÒºÔØÆø第五页，共一百四十二页。概述渗透汽化技术的发展1.1917年，Kober提出渗透汽化概念2.1935年，Farber确认渗透汽化在浓缩和分离中应用3.1958年，Heisler发表了第一篇定量的渗透汽化分离水/乙醇的文章4.1958-1962，Binning发表了系列关于渗透汽化原理和应用前景的研究结果5.1980s，GFT公司首次将渗透汽化技术商业化：PVA/PAN复合膜用于乙醇脱水。第六页，共一百四十二页。渗透汽化特征第七页，共一百四十二页。渗透汽化特征膜分离过程要求用第三相将两个主体相分隔，第三相即为具有选择透过性的膜。推动力包括：压力差、浓度差、电位差等渗透汽化是一具有相变的膜渗透过程优点是：分离效率高、设备简单、操作方便、能耗低等优点第八页，共一百四十二页。渗透汽化特征渗透汽化的三个步骤1.膜表面的吸附2.膜内的扩散3.膜下游的脱附、汽化第九页，共一百四十二页。渗透汽化特征1.分离作用的原动力：依赖渗透组分与膜材料间的相互作用，非蒸馏的相对挥发度；2.渗透汽化可操作范围：可渗透组分浓度较低、在环境温度下或低于环境温度均可操作，因此对一些热敏性物质的提纯具有独特优势3.渗透汽化的推动力不受渗透压力的限制(与反渗透相比)，因为下游的化学势低，同时，上游的料液不存在临界压力4.料液与膜的作用料液与膜直接接触，导致膜溶胀，降低膜分离性能：提高通量、降低选择性第十页，共一百四十二页。渗透汽化特征5.下游蒸汽压组分在下游的蒸汽压影响组分的通量，下游蒸汽压尽可能低（经济性）6.存在相变需要提供渗透液的汽化热，导致最佳操作对象为低浓度混合物7.渗透汽化装置没有明显的经济性适用范围，方便集成8.其它在紧凑、简洁、灵活、多适用性等方面的评价中排3/31（流体分离技术）第十一页，共一百四十二页。渗透汽化评价参数渗透通量J和分离因子αtsGJjijijixxyy第十二页，共一百四十二页。渗透汽化传质过程第十三页，共一百四十二页。质量传递渗透汽化过程模型溶解-扩散模型微孔流模型第十四页，共一百四十二页。溶解-扩散模型第十五页，共一百四十二页。溶解-扩散模型1.料液中组分吸附到膜料液侧表面2.组分扩散透过膜3.下游表面侧解吸到汽相第三步的阻力可以忽略，对传质没有影响，且是无选择性步骤。第十六页，共一百四十二页。溶解-扩散模型膜的传递性能可用渗透系数(P)表征，渗透系数为溶解系数与扩散系数的乘积:P=S*D第十七页，共一百四十二页。溶解-扩散模型组分在膜内的传递还受到料液中其它组分的影响，这种现象称为伴生效应。伴生效应也分热力学和动力学两部分。热力学部分主要是指组分在膜内的溶解度受到另一组分的影响，这种影响来自膜内渗透组分间的的相互作用及每个组分与膜的相互作用。动力学伴生作用是由于渗透组分在聚合物中的扩散系数与浓度有关所致。第十八页，共一百四十二页。溶解-扩散模型溶解过程组分在膜内的溶解直接与组分和膜的物性有关，纯组分的溶解度可以从溶解平衡实验获得，对于二元混合物，溶解平衡实验只能得到两组分在膜内的总溶解量，而膜中各组分的浓度在传质计算中又是必需的，因此用实验或理论的方法...