《新型分离技术》课件—11耦合与集成技术

基与RO、NF、UF、MF等膜分离的 集成过程
• 饮用水处理
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常用的无机膜反应器类型
• 1)无活性而有选择性的膜内填充催化剂；2)具有催化活性和选择透过性膜；3)具有 催化活性膜内填充催化剂；4)具有催化活性而无选择性的膜；5) 电解质膜
催化膜反应的典型反应分离系统
渗透汽化膜反应器
渗透汽化膜反应器
• (a.PFPMR；b.CSPMR；c.BPMR；d.RFPMR；e.R CSPMR；f. R BPMR)
什么是集成过程？
• 集成过程是指将两个不同的分离单元操作 或反应与某一分离单元操作组合在一起的 过程，在不同的分离单元中完成各自的功 能，二者之间可以发生物料循环。具有代 表性的，如精馏与渗透汽化集成过程浓缩 与提纯发酵酒精，具有节能和提高产品纯 度的优点。
反应-分离的百度文库合与集成过程
• 典型代表是膜与反应器相偶合的膜反应器，具有 反应分离一体化的功能。此类膜反应器包括催化 膜反应器、渗透汽化膜反应器、膜生物反应器等 三种。
第11章 其他分离技术
--耦合与集成技术
主要内容
• 概述 • 反应-分离的耦合与集成过程 1. 催化膜反应器 2. 渗透汽化反应器 3. 膜生物反应器 • 分离-分离的耦合与集成过程 1. 膜与吸收-汽提的集成 2. 精馏-渗透汽化的集成 • 集成过程的设计与优化 • 基与RO、NF、UF、MF等膜分离的集成过程
渗透汽化膜反应器
• 主要用于： 1. 酯化反应； 2. 醚化反应； 3. 生化反应； 4. 其它反应。
膜生物反应器
1
废水
废水
2
3
淤泥
(a) 分置式
净化水
2 3
净化水
淤泥
(b) 一体式
分离-分离集成过程
膜与吸收-汽提的集成
膜与吸收-汽提的集成
• UOP氢气回收示意图
膜与吸收-汽提的集成
• 膜法回收有机蒸汽示意图
• 与普通反应器相比，膜反应器特色非常明显：在 反应产物生成的同时不断地将其移走，使反应转 化率不受反应平衡的限制，提高反应速度；对某 些中间反应物为目标产物的连串反应，及时将目 标产物分离，可提高选择性；可缩短生产工艺路 线，实现降低能耗与资源的合理利用。
催化膜反应器
• （a）惰性膜反应－分离的集成 (b) 催化膜反应－分离的 耦合
精馏-渗透汽化的集成
• 见渗透汽化相关章节
耦合与集成过程的设计与优化
软件法
• Aspen Plus • HYSIM
McCabe-Thele图解法
1. 根据所给的膜面积，进入膜组件的物料流量和组 成等操作参数，根据物料平衡和膜的传递性质计 算出透过物和透余物的流量和组成
2. 当精馏塔所有进、出料被给定之后，可以确定精 馏塔的每个操作段的物料平衡关系，利用 McCabe-Thiele图解法划出各段的操作线；
3. 根据操作线和汽液平衡线，用迭代法或者 Smoker方程计算精馏塔每个操作段的平衡级数 ，利用操作线斜率和截距以及组分的相对挥发度 分析各操作段理论级数。
集成与耦合过程的应用
基与RO、NF、UF、MF等膜分离的 集成过程
• 井水除硝酸盐
基与RO、NF、UF、MF等膜分离的 集成过程
• MF/UF与蒸发相结合
概述
集成与耦合的特点
• 将二种或以上的单元操作通过优化组合来 实现常规工艺难以适应的分离过程具有十 分重要的意义，这类过程被称之为耦合 (coupling process)或集成过程 (integrated or hybrid process) 。
什么是耦合过程？
• 耦合过程指的是反应与分离两者相结合并 具有相互影响的过程，典型的代表为各类 膜式反应器，将催化剂固定在膜上，使反 应物生成的同时，及时移走抑制反应进行 的部分生成物或副产物，使反应进一步进 行。