第一篇：分離工程_論文

分離工程大作業(yè) 專業(yè)：化學(xué)工程與工藝班級(jí)：化工姓名：馬金龍學(xué)號(hào)： 0904 0901010423

萃取精餾技術(shù)的研究進(jìn)展及其應(yīng)用

摘 要:萃取精餾是近沸點(diǎn)混合物分離的主要方法, 本文對(duì)萃取精餾技術(shù)及其在分離過(guò)程中的研究與應(yīng)用進(jìn)行了討論。結(jié)合國(guó)內(nèi)外萃取精餾技術(shù)中溶劑選取方法、萃取工藝及設(shè)備改進(jìn)方面取得的研究進(jìn)展,介紹了近年來(lái)萃取精餾技術(shù)的應(yīng)用新情況。

萃取精餾作為一種分離絡(luò)合物、近沸點(diǎn)混合物及其他低相對(duì)揮發(fā)度混合物技術(shù)，在石油化學(xué)工業(yè)中的1,3-丁二烯的分離、芳烴抽提、乙醇/水分離、環(huán)己烷提純等過(guò)程得到廣泛的應(yīng)用。它是通過(guò)向精餾塔中加入1種或2種可以與分離混合物相溶的溶劑，提高了待分離組分的相對(duì)揮發(fā)度，從而達(dá)到分離沸點(diǎn)相近組分的目的[1]。

萃取精餾中溶劑的選擇占有十分重要的地位，早期的溶劑選取方法決定了其選擇的范圍較窄，從而使萃取精餾技術(shù)的應(yīng)用受到限制。萃取精餾采用的溶劑具有沸點(diǎn)高、相對(duì)不易揮發(fā),并與其他組分不易形成絡(luò)合物的特點(diǎn)。隨著萃取溶劑探索方法的發(fā)展、萃取精餾系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化及高效設(shè)備的采用，提高了萃取精餾系統(tǒng)的適用性、可控制性和操作性，使其與其他精密分離技術(shù)和液液萃取技術(shù)相比，顯示出了越來(lái)越明顯的優(yōu)越性。1萃取精餾的原理

在基本有機(jī)化工生產(chǎn)中，經(jīng)常會(huì)遇到組分的相對(duì)揮發(fā)度接近于1，甚至組分之間能形成共沸物。若采用普通精餾的方法進(jìn)行分離，將很困難，或者不可能。對(duì)于這類物系，可以采用特殊精餾方法，向被分離物系中加入第三種組分(稱為溶劑)，改變被分離組分的活度系數(shù)，增加組分之間的相對(duì)揮發(fā)度，達(dá)到分離的目的[2]。

如果加入的溶劑與原系統(tǒng)中的一些輕組分形成最低共沸物，溶劑(也稱共沸劑，挾帶劑)與輕組分將以共沸物形式從塔頂蒸出，塔底得到重組分，這種操作稱為共沸精餾；如果加入的溶劑不與原系統(tǒng)中的任一組分形成共沸物。其沸又較任一組分的沸點(diǎn)高，溶劑(也稱萃取劑)與重組分將隨釜液離開(kāi)精餾塔，塔頂?shù)玫捷p組分，這種操作稱為萃取精餾。萃取精餾過(guò)程中，由于溶劑的沸點(diǎn)大大高于進(jìn)料組分的沸點(diǎn)，且溶劑又不與組分形成共沸物，所以，只要利用普通精餾即可回收溶劑，過(guò)程較簡(jiǎn)單；同時(shí)，由于溶劑的引入。增加了各組分問(wèn)的相對(duì)揮發(fā)度，萃取精餾過(guò)程所需的塔板數(shù)急劇減少，從而降低了能耗。

2溶劑選取方法

溶劑的好壞是萃取精餾成敗的關(guān)鍵，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)效果如何，與溶劑的選擇密切相關(guān)。為了適用于工業(yè)化生產(chǎn)，溶劑的選擇要考慮其選擇性、沸點(diǎn)、溶解度、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性及適宜的物性[3]。此外，無(wú)毒、無(wú)腐蝕、來(lái)源豐富也是選擇溶劑要考慮的因素。

影響溶劑選取的因素很多，在其篩選過(guò)程中需要對(duì)各個(gè)因素進(jìn)行綜合考慮,需要大量的試驗(yàn)工作為基礎(chǔ)。通過(guò)多年來(lái)人們?cè)谖锢砘瘜W(xué)領(lǐng)域的深入研究，對(duì)現(xiàn)有化合物及官能團(tuán)性能的認(rèn)識(shí)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。目前，不僅從理論上可以較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)現(xiàn)有各種化合物的物理化學(xué)性質(zhì)，同時(shí)也具備了根據(jù)目標(biāo)性質(zhì)設(shè)計(jì)某種功能化合物的手段。所有這些成果都大大拓寬了溶劑選取的范圍，相對(duì)提高了選取過(guò)程的準(zhǔn)確性、可靠性, 降低了篩選試驗(yàn)工作量。2.1溶劑篩選原理

溶劑篩選的主要指標(biāo)是尋求溶劑對(duì)分離物系的最大選擇度，它表示溶劑使被分離組分相對(duì)揮發(fā)度改變的程度。把加入溶劑后和未加入溶劑時(shí)組分A(1)對(duì)組分B(2)的相對(duì)揮發(fā)度分別表示為a12和b12，二者的比值稱為選擇度S，比值越大，說(shuō)明選擇性越好，溶劑的效果就越好。

2.2溶劑的物理特性

萃取精餾過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)效果如何，與選擇的溶劑密切相關(guān)。由于萃取精餾混合物多為強(qiáng)非理想性的系統(tǒng)，所以工業(yè)生產(chǎn)中選擇適宜溶劑時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：

(1)選擇性：溶劑的加入要使待分離組分的相對(duì)揮發(fā)度提高顯著，即要求溶劑具有較高的選擇性，以提高溶劑的利用率；

(2)溶解性：要求溶劑與原有組分間有較大的相互溶解度，以防止液體在塔內(nèi)產(chǎn)生分層現(xiàn)象，但具有高選擇性的溶劑往往伴有不互溶性或較低的溶解性，因此需要通過(guò)權(quán)衡選取合適的溶劑，使其既具有較好的選擇性，又具有較高的溶解性；

(3)沸點(diǎn)：溶劑的沸點(diǎn)應(yīng)高于原進(jìn)料混合物的沸點(diǎn)，以防止形成溶劑與組分的共沸物。但也不能過(guò)高，以避免造成溶劑回收塔釜溫過(guò)高；

(4)其它：溶劑的粘度、密度、表面張力、比熱和蒸發(fā)潛熱等的大小都直接影響到塔板效率和熱量消耗，對(duì)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)生影響。

此外，溶劑使用安全、無(wú)毒性、無(wú)腐蝕性、熱穩(wěn)定性好、價(jià)格便宜及來(lái)源豐富等也都是選擇溶劑時(shí)要考慮的因素。2.3溶劑篩選方法

目前萃取精餾溶劑篩選的方法有實(shí)驗(yàn)法、數(shù)據(jù)庫(kù)查詢法、經(jīng)驗(yàn)值方法、計(jì)算機(jī)輔助分子設(shè)計(jì)法(CAMD)等。用實(shí)驗(yàn)法篩選溶劑是目前應(yīng)用最廣的方法，可以取得很好的結(jié)果，但是實(shí)驗(yàn)耗費(fèi)較大，實(shí)驗(yàn)周期較長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)法有直接法、沸點(diǎn)儀法、色譜法、氣提法等。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中往往需要幾種方法結(jié)合使用，以縮短接近目標(biāo)溶劑的時(shí)間。溶劑篩選的一般過(guò)程為：經(jīng)驗(yàn)分析、理論指導(dǎo)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等。若文獻(xiàn)資料和數(shù)據(jù)不全，則只有采取最基本的實(shí)驗(yàn)方法，或者采取頗具應(yīng)用前景的計(jì)算機(jī)優(yōu)化方法以尋求最佳溶劑[4]。3萃取工藝及設(shè)備的改進(jìn)

一般的萃取精餾過(guò)程采用2(或3)塔工藝流程,設(shè)備主要由萃取塔和溶劑回收塔組成。目前,萃取精餾技術(shù)的研究重點(diǎn)是進(jìn)一步提高萃取劑的選擇性、改進(jìn)工藝過(guò)程,減少單元操作和建設(shè)成本。雷志剛[5]等針對(duì)C4氣體萃取精餾丁烯/丁二烯工藝流程中第一精餾塔底出料存在一定熱聚合損失、第二精餾塔液相負(fù)荷大、板效率低的問(wèn)題，通過(guò)采用第一精餾塔下段汽相采出方式，解決了存在的諸多問(wèn)題，改進(jìn)、優(yōu)化了工藝流程。Gerald Meyer 等在C4氣體分離過(guò)程開(kāi)發(fā)中，為了進(jìn)一步提高分離效率，在采用新分離工藝(萃取精餾—選擇加氫—丁二烯純)的過(guò)程,將萃取精餾和加氫過(guò)程耦合在同一塔中。這樣既提高了操作安全性，也提高1 ,3-丁二烯的收率，降低了建設(shè)成本。除了加氫反應(yīng)精餾的耦合外，嘗試絡(luò)合萃取、恒沸精餾萃取的開(kāi)發(fā)工作一直在進(jìn)行，通過(guò)開(kāi)發(fā)復(fù)合功能萃取塔，使得在原有低能耗基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓寬了萃取精餾的使用范圍，提高了目的產(chǎn)品的收率和質(zhì)量。

萃取精餾塔采用是板式塔型式，由于浮閥塔板具有高效率、高彈性和高生產(chǎn)能力等優(yōu)點(diǎn)，所以目前在國(guó)內(nèi)外是采用最為廣泛的塔板之一。隨著塔器技術(shù)的不斷進(jìn)步，原塔板上存在的液流方向氣體分布不均勻、液體返混大、浮閥易磨損、脫落等缺點(diǎn)日益突出，導(dǎo)致塔板效率低，塔設(shè)備能力受到限制，增加了實(shí)際塔板數(shù)，同時(shí)也造成分離系統(tǒng)能量、溶劑消耗高[6]。近年來(lái)，塔板技術(shù)有了明顯的進(jìn)步，國(guó)內(nèi)外相繼推出了一系列結(jié)構(gòu)新穎、性能優(yōu)良的新板型。多溢流斜孔塔板、立體傳質(zhì)塔板在國(guó)內(nèi)萃取精餾塔中的應(yīng)用，提高了原萃取精餾塔的生產(chǎn)能力，同時(shí)，回流比明顯降低，分離的質(zhì)量得到提高。雖然，萃取溶劑對(duì)萃取精餾過(guò)程產(chǎn)生重大的影響，但是通過(guò)工藝及設(shè)備方面的改進(jìn)，仍然可以在一定程度上提高該工藝的整體技術(shù)水平，降低建設(shè)成本，提高其應(yīng)用范圍。4萃取精餾技術(shù)的新應(yīng)用 4.1芳烴分離過(guò)程

在芳烴回收方面，液液萃取技術(shù)已經(jīng)有很長(zhǎng)的使用歷史，液液萃取技術(shù)基于組分的極性，來(lái)影響組分間的分離，而對(duì)于沸點(diǎn)的影響較小。因?yàn)槭艿饺軇┻x擇的限制，對(duì)于較寬沸點(diǎn)混合料的分離，采用萃取精餾很難實(shí)現(xiàn)，早先它只能對(duì)窄沸點(diǎn)物料使用，如采用N-甲基吡咯烷酮或N-甲酰嗎啉作為溶劑進(jìn)行的C6和C7物料的分離過(guò)程。

然而，隨著萃取精餾技術(shù)的發(fā)展,采用混合溶劑進(jìn)行的萃取精餾解決了以上問(wèn)題。美國(guó)GTC技術(shù)公司(前身為HFM International,Inc.)的GT-BTX技術(shù)具體體現(xiàn)了現(xiàn)代萃取精餾技術(shù)在混合芳烴(苯、甲苯、二甲苯)分離過(guò)程中的應(yīng)用[7]。與傳統(tǒng)混合芳烴分離過(guò)程相比, GT-BTX工藝具有投資成本低、所需設(shè)備單元數(shù)少、溶劑性能優(yōu)異、產(chǎn)品被污染的風(fēng)險(xiǎn)小、產(chǎn)品回收率高、純度高，同時(shí)能量消耗低、操作彈性大。經(jīng)過(guò)工業(yè)化(120萬(wàn)t/a)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的考核, 苯和甲苯的純度分別達(dá)到99.995%和99.99%?？偡紵N回收率高于99.19%，溶劑中抽余液和萃取液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10-6，每千克進(jìn)料的能量消耗為798kJ。4.2催化裂化汽油的脫硫

催化裂化(FCC)汽油中所含的硫化物中50%-60%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))是噻吩及其烷基衍生物，其余為硫醇及其他硫化物。在催化裂化條件下噻吩化合物穩(wěn)定性較強(qiáng)，國(guó)外公司普遍采用加氫脫硫方法，為了進(jìn)一步降低汽油中的硫含量，目前采取的措施是提高加氫處理能力。加氫有利于進(jìn)行燃料中脫硫處理，但是它存在運(yùn)行費(fèi)用高、深度加氫將降低汽油辛烷值等缺點(diǎn)。根據(jù)油品所含硫化物的特點(diǎn)，目前普遍采用催化氧化、絡(luò)合法、催化吸附、生物法、溶劑萃取和堿洗法等進(jìn)行油品中硫化物脫除。在這些方法中，萃取精餾技術(shù)具有其自身優(yōu)勢(shì)，在處理FCC汽油時(shí)，該工藝技術(shù)采用一種可以改變進(jìn)料中非芳烴組分(含烯烴)和噻吩化合物相對(duì)揮發(fā)度的溶劑，在萃取噻吩化合物的同時(shí)，也萃取其他芳烴硫化物(由于這些化合物的強(qiáng)極性)，而不含烯烴的組分進(jìn)入加氫系統(tǒng)進(jìn)行處理。采用萃取精餾和堿洗法，具有無(wú)辛烷值損失、加氫負(fù)荷低、可處理較寬范圍硫含量的裂解料、操作彈性大的特點(diǎn)[8]。

通過(guò)在加氫前加入萃取精餾，解決了傳統(tǒng)工藝中存在的問(wèn)題，芳烴中的噻吩硫化物被高選擇性的溶劑萃取，減少了抽余液中的烯烴含量，低硫、高烯烴的抽余液可以直接與含10-6噻吩硫的汽油摻混。而高含量的硫醇在進(jìn)料或抽余液中可以采用傳統(tǒng)的堿洗方式進(jìn)行處理，這樣總的硫含量很容易降低到(5-110)×10-6,同時(shí)不用降低辛烷 值。

4.3 裂解汽油回收和苯乙烯提純

裂解汽油副產(chǎn)品中含有豐富的石油化工化合物，如果對(duì)其進(jìn)行提純并加以充分利用，將產(chǎn)生相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)效益。由于這些組分沸點(diǎn)接近，形成了絡(luò)合物，采用傳統(tǒng)分離方法很難將其分離。而萃取精餾技術(shù)的發(fā)展為其提供了可能，萃取精餾技術(shù)通常用于從裂解汽油的輕組分中提純丁二烯和異戊二烯，實(shí)際上也可以用于從C8料中有效分離苯乙烯。傳統(tǒng)的裂解過(guò)程存在一個(gè)加氫工藝步驟，該步驟中一方面存在結(jié)焦問(wèn)題，同時(shí)，反應(yīng)也需要大量的氫源。近年研究表明，苯乙烯是結(jié)焦的根源之一，降低苯乙烯含量是解決結(jié)焦較好的方法。采用混合溶劑進(jìn)行的萃取精餾技術(shù)，可以以較小的成本實(shí)現(xiàn)苯乙烯的提取，因此，萃取精餾技術(shù)應(yīng)用一方面使得苯乙烯從燃料產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為石化產(chǎn)品，價(jià)值得到提升[9]。另外，加氫處理氫消耗減少，結(jié)焦問(wèn)題得到解決。

超臨界萃取技術(shù)研究及應(yīng)用概況

摘要：超臨界流體萃取(SFE)技術(shù)開(kāi)辟了分離工業(yè)的新領(lǐng)域，是一種新型的分離技術(shù)。本文對(duì)超臨界萃取的基本原理進(jìn)行了闡述，介紹了超臨界萃取的特點(diǎn)及其在天然香料工業(yè)、食品和天然中草藥等方面的應(yīng)用和研究進(jìn)展，并對(duì)今后的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

超臨界萃取技術(shù)也叫做超臨界流體萃取技術(shù)。超臨界流體(Supercritical Fluid)是指處于超過(guò)物質(zhì)本身的臨界溫度和臨界壓力狀態(tài)的流體。這種狀態(tài)下的流體具有與氣體相當(dāng)?shù)母邼B透能力和低粘度，又兼有與液體相近的密度和對(duì)物質(zhì)優(yōu)良的溶解能力[1]。

超臨界流體萃取技術(shù)(Supercritical Fluid Extraction簡(jiǎn)稱SEE)以超臨界狀態(tài)下的流體作為溶劑，利用該狀態(tài)下流體所具有的 y 滲透能力和 y 溶解能力萃取分離混合物的過(guò)程超臨界流體的溶解能力隨體系參數(shù)(溫度和壓力)而發(fā)生連續(xù)性變化，因而通過(guò)改變操作條件，稍微提y溫度或降低壓力，便可方便地調(diào)節(jié)組分的溶解度和萃取的選擇性

超臨界溶劑包括 CO2，NO2，SO2，N2 低鏈烴等，而 CO2 是最常用的超臨界萃取介質(zhì)，這是因?yàn)樗呐R界溫度(31.1)接近室溫，臨界壓力(7.3AmPa)較低，萃取可以在接近室溫下進(jìn)行，對(duì)熱敏性食品原料、生理活性物質(zhì)、酶及蛋自質(zhì)等無(wú)破壞作用，同時(shí)又安全、無(wú)毒、無(wú)臭，因而廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域中；具有廣泛的適應(yīng)性。由于超臨界狀態(tài)流體溶解度特異增大的現(xiàn)象，因而理論上超臨界流體萃取技術(shù)可作為一種通用高效的分離技術(shù)而應(yīng)用。

1.超臨界萃取技術(shù)概述 1.1.原理及特點(diǎn)

超臨界流體處于臨界溫度和臨界壓力以上，兼具氣體和液體的雙重性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)，粘度小，接近于氣體，而密度又接近于液體，擴(kuò)散系數(shù)為液體的10～100倍，具有良好的溶解特性和傳質(zhì)特性[4]。

由于在超臨界狀態(tài)下的壓力太高以及內(nèi)部相平衡模擬體系等原因，所以超臨界流體的基礎(chǔ)理論研究還處于發(fā)展階段，尚未形成系統(tǒng)的理論。對(duì)于計(jì)算超臨界物質(zhì)的狀 態(tài)參數(shù)，通常用的是Redich和Kwong的RK—EOS方程，同時(shí)后人又進(jìn)行了一些改進(jìn)，如Soave的SRK—EOS方程，Peng和Robinso的PR—EOS方程。Brenneche對(duì)SCF相平衡作了系統(tǒng)的應(yīng)用分析，提出將SCF作為密相氣體或膨脹液體處理的模型，并指出狀態(tài)方程對(duì)臨界點(diǎn)和臨界區(qū)計(jì)算的局限性，尤其對(duì)于不對(duì)稱混合物組成的物系，難以找到適應(yīng)性比較好的混合規(guī)則。近年來(lái)許多研究者對(duì)SCF密度、極性、溶解度、相平衡和溶劑相互作用等，利用分子動(dòng)力學(xué)和蒙特卡羅等計(jì)算機(jī)模擬方法作了大量工作，但仍難以滿足要求。尋求新的和準(zhǔn)確的模型方程和計(jì)算方法是預(yù)測(cè)SCF相行為和進(jìn)行SCF反應(yīng)研究的保證[5]。

1.2.超臨界下反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)選擇性

超臨界狀態(tài)下反應(yīng)動(dòng)力學(xué)通常利用過(guò)渡狀態(tài)原理，許多學(xué)者利用它描述了超臨界反應(yīng)速率常數(shù)和壓力、活化體積等因素的關(guān)系。Troe及其合作者、Yoshimura和Kimura在很寬的流體密度范圍內(nèi)研究了簡(jiǎn)單反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)。Troe及其合作者公式化了擴(kuò)散(籠效應(yīng))對(duì)表觀速率常數(shù)的影響，并用范德瓦爾斯簇的形成解釋了他們的試驗(yàn)結(jié)果。Yoshimura和Kimura在超臨界CO2流體中很寬的密度范圍內(nèi)研究了2-甲基-2-亞硝基丙烷的分解動(dòng)力學(xué)，發(fā)現(xiàn)速率常數(shù)隨密度增加而減小，但是在中等密度范圍內(nèi)，密度的依賴性很小[6-7]。

超臨界狀態(tài)下壓力和粘度可以影響某些反應(yīng)的選擇性或某些分解反應(yīng)的途徑，同時(shí)超臨界流體的溶劑效應(yīng)可以影響異構(gòu)化反應(yīng)的機(jī)理，對(duì)某些反應(yīng)的中間態(tài)起到穩(wěn)定或促進(jìn)作用[8]。Hrnjez的工作表明，SCF可以改變化學(xué)反應(yīng)的立體選擇性和配位選擇性，并認(rèn)為是由于壓力引起的溶劑極性變化所致。Kimura研究了SCF的性質(zhì)對(duì)超臨界反應(yīng)平衡的影響。Peck的研究認(rèn)為對(duì)可逆反應(yīng)，極性超臨界溶劑有利于反應(yīng)朝極性化合物的方向移動(dòng)[7]。

2.超臨界革取技術(shù)的應(yīng)用

2.1.臨界流體萃取技術(shù)在天然香料工業(yè)中的應(yīng)用［8］

20世紀(jì)80年代以來(lái)國(guó)外的工業(yè)裝置兒乎都是以天然香料分離提取為對(duì)象。傳統(tǒng)的提取方法部分不穩(wěn)定的香氣成分受熱變質(zhì)，但在超臨界條件卜，可以將整個(gè)分離過(guò)程在常溫卜進(jìn)行，萃取物的主要成分一精油和特征的星味成分同時(shí)被抽出，并且CO2無(wú)毒、無(wú)殘留現(xiàn)象[9-11]。從洗滌用品、化妝品中的添加劑到香水，使得植物芳香成分在精細(xì)日用化工中是不可或缺的一部分。何春茂[9]等人用超臨界CO2對(duì)桂花、茉莉花 進(jìn)行了萃取研究，考察萃取時(shí)間、溫度、壓力對(duì)浸膏得率和質(zhì)量的影}響。桂花萃取最佳工藝條件為：壓力12-16MPa，溫度308-318 K，時(shí)間1.5-2h，浸膏得率0.251%；茉莉花萃取最佳工藝條件為：壓力12-15MPa，溫度308-323K，時(shí)間1-1.5h，浸膏得率為0.240%。

由于液體CO2的極性較小，對(duì)果汁中的醇、酮、酯等有機(jī)物的溶解能力較強(qiáng)。因此，液體CO2同樣可作為蔬菜特有香味的抽提劑。具稱所得產(chǎn)物富含含氧成分，香氣風(fēng)味俱佳。而且SFE-CO2法還有望成為一種果汁脫苦的方法?？掠诩襕10-11]等用0.1L超臨界CO2萃取裝置萃取生姜、芫姜籽、砂仁和八角等辛香料精油的工藝、組成成分等方面的內(nèi)容，并且與傳統(tǒng)的水汽蒸餾法進(jìn)行了比較。超臨界CO2萃取法萃取辛香料精油能提取更多的有效成分，油收率比水汽法提高3倍左右。并對(duì)辛香料精油的中試、工業(yè)化試驗(yàn)的情況，用25L.200L超臨界CO2萃取裝置萃取辛香料精油的工藝、組成成分、物性指標(biāo)等方面的內(nèi)容進(jìn)行了研究。張忠義[12]等用超臨界CO2流體萃取技術(shù)和分子蒸餾對(duì)大蒜化學(xué)成分進(jìn)行萃取與分離，用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測(cè)定其化學(xué)成分；從超臨界CO2萃取物中鑒定出16種成分，經(jīng)分子蒸餾后，得到4種主要成分。2.2.食品方面的應(yīng)用

伴隨著人類利會(huì)的進(jìn)步，飲食文化的內(nèi)涵不斷豐富，人們對(duì)食品提出了營(yíng)養(yǎng)性、方便性功能性等更多的要求，同時(shí)還越來(lái)越強(qiáng)調(diào)其安全性。我國(guó)食品工業(yè)應(yīng)用超臨界萃取技術(shù)己逐步由實(shí)驗(yàn)室研究走向產(chǎn)業(yè)化，集中用在脫咖啡因、啤酒花有效成分萃取、植物油脂的萃取、色素的分離等方面。2.2.1.脫咖啡因

超臨界流體萃取技術(shù)得到較旱大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用的是天然咖啡豆的脫咖啡因?？Х纫蚴且环N較強(qiáng)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮劑，富含十咖啡豆和茶葉中，許多人飲用咖啡或茶時(shí)，不喜歡咖啡因含量過(guò)高，而且從植物中脫卜的咖啡因可做藥用。已常作為藥物中的摻合劑，因此咖啡豆和茶葉脫咖啡因的研究應(yīng)運(yùn)而生。韓佳賓

[13]、江和源

[14]等通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)確定了超臨界流體脫除茶葉中咖啡因的最佳工藝參數(shù)。結(jié)果表明，茶樣形態(tài)對(duì)咖啡因脫除影響極大，60日磨碎茶樣的咖啡因脫除率可達(dá)85.63%，咖啡因含量<0.5%；含水率對(duì)茶葉中咖啡因的脫除率影響也較大，含水率為35%-50%時(shí)較適宜。正交實(shí)驗(yàn)中，咖啡因脫除率的影響因子主次順序?yàn)閴毫?溫度>動(dòng)態(tài)循環(huán)時(shí)間>夾帶劑用量，而對(duì)兒茶素來(lái)說(shuō)，夾帶劑的影響較為明顯。2.2.2.啤酒花有效成分萃取 啤酒花中對(duì)釀酒有用的部分是揮發(fā)油和軟樹(shù)脂中的律草酮又稱α-酸。揮發(fā)油賦予啤酒特有的香氣，而α-酸在麥芽汁煮沸過(guò)程中將異構(gòu)化為異α-酸，這是造成啤酒苦味的重要物質(zhì)。用超臨界二氧化碳萃取啤酒花，α-酸的萃取率可達(dá)95%以上。萃取物為黃綠色的帶芳香味的膏狀物。張侃[15]、黃亞?wèn)|[16]等對(duì)啤酒花的超臨界CO2萃取物的組分進(jìn)行了分析，氣相色譜圖表明了超臨界CO2和液態(tài)CO2萃取物的異同；并對(duì)超臨界CO2萃取物進(jìn)行釀酒試驗(yàn)，結(jié)果表明超臨界CO2萃取物不僅增加啤酒香味，還能改善日味。

2.2.3.植物油脂的萃取

超臨界二氧化碳萃取對(duì)植物油脂的應(yīng)用比較廣泛成熟，呂維忠[17]等研究了大豆粗磷脂的超臨界CO2提純工藝，探討萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間對(duì)萃取率的影響。通過(guò)正交試驗(yàn)得到優(yōu)化工藝條件為:萃取壓20MPa，萃取溫度50度，萃取時(shí)間5h。銀建中[18]等建立了一套超臨界流體萃取實(shí)驗(yàn)裝置，就大豆和花生兩種植物油超臨界流體萃取進(jìn)行了較為詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究。在探討了壓力、溫度、顆粒度、空隙率以及時(shí)間等對(duì)萃取率的影響之后，獲得了指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)的最佳工藝參數(shù)條件。2.2.4.色素的分離

超臨界CO2還可以分離天然色素，隨著合成色素的不安全性日益受到人們的重視，世界各國(guó)合成色素的種類日趨減少。天然色素不僅使用安全，而且常有一定的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，深受消費(fèi)者喜愛(ài)。孫慶杰等[19]采用超臨界CO2萃取技術(shù)從番茄加工副產(chǎn)品番茄皮中提取出番茄紅素。研究了不同的壓力、溫度、流量和萃取時(shí)間對(duì)萃取率的影響。當(dāng)萃取壓力在15-25MPa，溫度40-50度，流量20kg/h，萃取1-2h，既可將番茄皮中90%以上的番茄紅素萃取出來(lái)。姜煒[20]介紹超臨界二氧化碳萃取技術(shù)提純辣椒紅色素的工作原理及工藝流程。工藝流程通過(guò)改變萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間和流速等參數(shù)確定了最佳工藝條件，在此條件下，得到的辣椒紅色素的色價(jià)達(dá)150以上，且雜質(zhì)含量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[21-22]。

2.3.在中藥研究與開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

在醫(yī)藥工業(yè)中，中藥研制與開(kāi)發(fā)中，必須組遵循 “三效”(速效、高效、長(zhǎng)效)，：“一小”(劑量小、副作用小、毒性小)，“五方便”(生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)藏、攜帶、使用方便)為目的原則。而超臨界流體萃取技術(shù)很大程度上避免了傳統(tǒng)提藥制藥過(guò)程中的缺陷，提取物中不存在有害健康的殘留溶劑，同時(shí)具有操作條件溫和與不致使生物活性物質(zhì)失活變性的優(yōu)點(diǎn)，而且對(duì)環(huán)境保護(hù)也具有十分重要的作用，已為我國(guó)的中藥現(xiàn) 代化、國(guó)際化提供了一條全新的途徑[23]。

根據(jù)中醫(yī)辯證論治理論，重要復(fù)方中有效成分是彼此制約、協(xié)同發(fā)揮作用的，SEF-CO2不是簡(jiǎn)單地純化某組分，而是將有效成分進(jìn)行選擇性分離，更有利十重要復(fù)方優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮[23]。

除了從動(dòng)植物中提取有效成分，還包括藥用成分分析及粗品的濃縮精制等[23]。楊林等研究萃取丹參素的最佳工藝條件。且通過(guò)正交設(shè)計(jì)，用超臨界CO2流體萃取，優(yōu)化出合理工藝條件，并與傳統(tǒng)溶劑提取工藝相對(duì)照。使得超臨界CO2流體萃取率為傳統(tǒng)工藝萃取率的1.1倍。鄧永智[24-26]等采用自制的CO2超臨界流體萃取系統(tǒng)提取了銀杏葉中聚戊烯醇酷考察了溫度、壓力、流速及時(shí)間等因素對(duì)提取效率的影響，確定了最佳的超臨界流體提取條件[24]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CO:超臨界流體提取銀杏葉中聚戊烯醇酷的最佳壓力、溫度、流速、時(shí)間分別為25MPa，65 度，8mL/min，6h。采用本方法萃取的提取物經(jīng)過(guò)硅膠色譜柱純化及高效液相色譜分析，與溶劑提取法相比較，提取效率比較好。

其他將中草藥各類成分的超臨界萃取分類如下：林秀仙等對(duì)百南紅豆杉、楊蘇蓓對(duì)五味子中的木脂素、張虹對(duì)川芍的有效成分提取、史慶龍等萃取黃山藥中的薯禎皂素、姚渭溪等提取靈芝內(nèi)有效成分及脫除有害成分[25]。

3.SFE的前景與展望

自20世紀(jì)70年代以來(lái)，超臨界流體技術(shù)已經(jīng)取得長(zhǎng)足的進(jìn)展。超臨界流體技術(shù)正以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)受到關(guān)注，并在萃取、化學(xué)反應(yīng)、材料制備等方面得到廣泛的應(yīng)用。超臨界萃取技術(shù)早己實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，目前的趨勢(shì)是向大規(guī)模、高附加值和套裝工藝方向發(fā)展。在國(guó)內(nèi)外，超臨界流體技術(shù)還廣泛用于高分子聚合、有機(jī)反應(yīng)、酶催化反應(yīng)、材料制備等方面，目前各類報(bào)道頗多，但產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)卻為數(shù)不多，有望在不久的將來(lái)能形成規(guī)模生產(chǎn)，得到實(shí)際應(yīng)用。超臨界流體技術(shù)以綠色、環(huán)保而受到人們的關(guān)注，它為綠色化學(xué)提供了全新的反應(yīng)體系，相信超臨界流體技術(shù)必將得到迅速發(fā)展，應(yīng)用也將有廣闊的前景[27]。

第二篇：分離工程_論文

分離工程大作業(yè) 專業(yè)：化學(xué)工程與工藝班級(jí)：化工姓名：馬金龍學(xué)號(hào)： 0904 0901010423

萃取精餾技術(shù)的研究進(jìn)展及其應(yīng)用

摘 要:萃取精餾是近沸點(diǎn)混合物分離的主要方法, 本文對(duì)萃取精餾技術(shù)及其在分離過(guò)程中的研究與應(yīng)用進(jìn)行了討論。結(jié)合國(guó)內(nèi)外萃取精餾技術(shù)中溶劑選取方法、萃取工藝及設(shè)備改進(jìn)方面取得的研究進(jìn)展,介紹了近年來(lái)萃取精餾技術(shù)的應(yīng)用新情況。

萃取精餾作為一種分離絡(luò)合物、近沸點(diǎn)混合物及其他低相對(duì)揮發(fā)度混合物技術(shù)，在石油化學(xué)工業(yè)中的1,3-丁二烯的分離、芳烴抽提、乙醇/水分離、環(huán)己烷提純等過(guò)程得到廣泛的應(yīng)用。它是通過(guò)向精餾塔中加入1種或2種可以與分離混合物相溶的溶劑，提高了待分離組分的相對(duì)揮發(fā)度，從而達(dá)到分離沸點(diǎn)相近組分的目的[1]。

萃取精餾中溶劑的選擇占有十分重要的地位，早期的溶劑選取方法決定了其選擇的范圍較窄，從而使萃取精餾技術(shù)的應(yīng)用受到限制。萃取精餾采用的溶劑具有沸點(diǎn)高、相對(duì)不易揮發(fā),并與其他組分不易形成絡(luò)合物的特點(diǎn)。隨著萃取溶劑探索方法的發(fā)展、萃取精餾系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化及高效設(shè)備的采用，提高了萃取精餾系統(tǒng)的適用性、可控制性和操作性，使其與其他精密分離技術(shù)和液液萃取技術(shù)相比，顯示出了越來(lái)越明顯的優(yōu)越性。1萃取精餾的原理

在基本有機(jī)化工生產(chǎn)中，經(jīng)常會(huì)遇到組分的相對(duì)揮發(fā)度接近于1，甚至組分之間能形成共沸物。若采用普通精餾的方法進(jìn)行分離，將很困難，或者不可能。對(duì)于這類物系，可以采用特殊精餾方法，向被分離物系中加入第三種組分(稱為溶劑)，改變被分離組分的活度系數(shù)，增加組分之間的相對(duì)揮發(fā)度，達(dá)到分離的目的[2]。

如果加入的溶劑與原系統(tǒng)中的一些輕組分形成最低共沸物，溶劑(也稱共沸劑，挾帶劑)與輕組分將以共沸物形式從塔頂蒸出，塔底得到重組分，這種操作稱為共沸精餾；如果加入的溶劑不與原系統(tǒng)中的任一組分形成共沸物。其沸又較任一組分的沸點(diǎn)高，溶劑(也稱萃取劑)與重組分將隨釜液離開(kāi)精餾塔，塔頂?shù)玫捷p組分，這種操作稱為萃取精餾。萃取精餾過(guò)程中，由于溶劑的沸點(diǎn)大大高于進(jìn)料組分的沸點(diǎn)，且溶劑又不與組分形成共沸物，所以，只要利用普通精餾即可回收溶劑，過(guò)程較簡(jiǎn)單；同時(shí)，由于溶劑的引入。增加了各組分問(wèn)的相對(duì)揮發(fā)度，萃取精餾過(guò)程所需的塔板數(shù)急劇減少，從而降低了能耗。

2溶劑選取方法

溶劑的好壞是萃取精餾成敗的關(guān)鍵，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)效果如何，與溶劑的選擇密切相關(guān)。為了適用于工業(yè)化生產(chǎn)，溶劑的選擇要考慮其選擇性、沸點(diǎn)、溶解度、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性及適宜的物性[3]。此外，無(wú)毒、無(wú)腐蝕、來(lái)源豐富也是選擇溶劑要考慮的因素。

影響溶劑選取的因素很多，在其篩選過(guò)程中需要對(duì)各個(gè)因素進(jìn)行綜合考慮,需要大量的試驗(yàn)工作為基礎(chǔ)。通過(guò)多年來(lái)人們?cè)谖锢砘瘜W(xué)領(lǐng)域的深入研究，對(duì)現(xiàn)有化合物及官能團(tuán)性能的認(rèn)識(shí)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。目前，不僅從理論上可以較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)現(xiàn)有各種化合物的物理化學(xué)性質(zhì)，同時(shí)也具備了根據(jù)目標(biāo)性質(zhì)設(shè)計(jì)某種功能化合物的手段。所有這些成果都大大拓寬了溶劑選取的范圍，相對(duì)提高了選取過(guò)程的準(zhǔn)確性、可靠性, 降低了篩選試驗(yàn)工作量。2.1溶劑篩選原理

溶劑篩選的主要指標(biāo)是尋求溶劑對(duì)分離物系的最大選擇度，它表示溶劑使被分離組分相對(duì)揮發(fā)度改變的程度。把加入溶劑后和未加入溶劑時(shí)組分A(1)對(duì)組分B(2)的相對(duì)揮發(fā)度分別表示為a12和b12，二者的比值稱為選擇度S，比值越大，說(shuō)明選擇性越好，溶劑的效果就越好。

2.2溶劑的物理特性

萃取精餾過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)效果如何，與選擇的溶劑密切相關(guān)。由于萃取精餾混合物多為強(qiáng)非理想性的系統(tǒng)，所以工業(yè)生產(chǎn)中選擇適宜溶劑時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：

(1)選擇性：溶劑的加入要使待分離組分的相對(duì)揮發(fā)度提高顯著，即要求溶劑具有較高的選擇性，以提高溶劑的利用率；

(2)溶解性：要求溶劑與原有組分間有較大的相互溶解度，以防止液體在塔內(nèi)產(chǎn)生分層現(xiàn)象，但具有高選擇性的溶劑往往伴有不互溶性或較低的溶解性，因此需要通過(guò)權(quán)衡選取合適的溶劑，使其既具有較好的選擇性，又具有較高的溶解性；

(3)沸點(diǎn)：溶劑的沸點(diǎn)應(yīng)高于原進(jìn)料混合物的沸點(diǎn)，以防止形成溶劑與組分的共沸物。但也不能過(guò)高，以避免造成溶劑回收塔釜溫過(guò)高；

(4)其它：溶劑的粘度、密度、表面張力、比熱和蒸發(fā)潛熱等的大小都直接影響到塔板效率和熱量消耗，對(duì)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)生影響。

此外，溶劑使用安全、無(wú)毒性、無(wú)腐蝕性、熱穩(wěn)定性好、價(jià)格便宜及來(lái)源豐富等也都是選擇溶劑時(shí)要考慮的因素。2.3溶劑篩選方法

目前萃取精餾溶劑篩選的方法有實(shí)驗(yàn)法、數(shù)據(jù)庫(kù)查詢法、經(jīng)驗(yàn)值方法、計(jì)算機(jī)輔助分子設(shè)計(jì)法(CAMD)等。用實(shí)驗(yàn)法篩選溶劑是目前應(yīng)用最廣的方法，可以取得很好的結(jié)果，但是實(shí)驗(yàn)耗費(fèi)較大，實(shí)驗(yàn)周期較長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)法有直接法、沸點(diǎn)儀法、色譜法、氣提法等。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中往往需要幾種方法結(jié)合使用，以縮短接近目標(biāo)溶劑的時(shí)間。溶劑篩選的一般過(guò)程為：經(jīng)驗(yàn)分析、理論指導(dǎo)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等。若文獻(xiàn)資料和數(shù)據(jù)不全，則只有采取最基本的實(shí)驗(yàn)方法，或者采取頗具應(yīng)用前景的計(jì)算機(jī)優(yōu)化方法以尋求最佳溶劑[4]。3萃取工藝及設(shè)備的改進(jìn)

一般的萃取精餾過(guò)程采用2(或3)塔工藝流程,設(shè)備主要由萃取塔和溶劑回收塔組成。目前,萃取精餾技術(shù)的研究重點(diǎn)是進(jìn)一步提高萃取劑的選擇性、改進(jìn)工藝過(guò)程,減少單元操作和建設(shè)成本。雷志剛[5]等針對(duì)C4氣體萃取精餾丁烯/丁二烯工藝流程中第一精餾塔底出料存在一定熱聚合損失、第二精餾塔液相負(fù)荷大、板效率低的問(wèn)題，通過(guò)采用第一精餾塔下段汽相采出方式，解決了存在的諸多問(wèn)題，改進(jìn)、優(yōu)化了工藝流程。Gerald Meyer 等在C4氣體分離過(guò)程開(kāi)發(fā)中，為了進(jìn)一步提高分離效率，在采用新分離工藝(萃取精餾—選擇加氫—丁二烯純)的過(guò)程,將萃取精餾和加氫過(guò)程耦合在同一塔中。這樣既提高了操作安全性，也提高1 ,3-丁二烯的收率，降低了建設(shè)成本。除了加氫反應(yīng)精餾的耦合外，嘗試絡(luò)合萃取、恒沸精餾萃取的開(kāi)發(fā)工作一直在進(jìn)行，通過(guò)開(kāi)發(fā)復(fù)合功能萃取塔，使得在原有低能耗基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓寬了萃取精餾的使用范圍，提高了目的產(chǎn)品的收率和質(zhì)量。

萃取精餾塔采用是板式塔型式，由于浮閥塔板具有高效率、高彈性和高生產(chǎn)能力等優(yōu)點(diǎn)，所以目前在國(guó)內(nèi)外是采用最為廣泛的塔板之一。隨著塔器技術(shù)的不斷進(jìn)步，原塔板上存在的液流方向氣體分布不均勻、液體返混大、浮閥易磨損、脫落等缺點(diǎn)日益突出，導(dǎo)致塔板效率低，塔設(shè)備能力受到限制，增加了實(shí)際塔板數(shù)，同時(shí)也造成分離系統(tǒng)能量、溶劑消耗高[6]。近年來(lái)，塔板技術(shù)有了明顯的進(jìn)步，國(guó)內(nèi)外相繼推出了一系列結(jié)構(gòu)新穎、性能優(yōu)良的新板型。多溢流斜孔塔板、立體傳質(zhì)塔板在國(guó)內(nèi)萃取精餾塔中的應(yīng)用，提高了原萃取精餾塔的生產(chǎn)能力，同時(shí)，回流比明顯降低，分離的質(zhì)量得到提高。雖然，萃取溶劑對(duì)萃取精餾過(guò)程產(chǎn)生重大的影響，但是通過(guò)工藝及設(shè)備方面的改進(jìn)，仍然可以在一定程度上提高該工藝的整體技術(shù)水平，降低建設(shè)成本，提高其應(yīng)用范圍。4萃取精餾技術(shù)的新應(yīng)用 4.1芳烴分離過(guò)程

在芳烴回收方面，液液萃取技術(shù)已經(jīng)有很長(zhǎng)的使用歷史，液液萃取技術(shù)基于組分的極性，來(lái)影響組分間的分離，而對(duì)于沸點(diǎn)的影響較小。因?yàn)槭艿饺軇┻x擇的限制，對(duì)于較寬沸點(diǎn)混合料的分離，采用萃取精餾很難實(shí)現(xiàn)，早先它只能對(duì)窄沸點(diǎn)物料使用，如采用N-甲基吡咯烷酮或N-甲酰嗎啉作為溶劑進(jìn)行的C6和C7物料的分離過(guò)程。

然而，隨著萃取精餾技術(shù)的發(fā)展,采用混合溶劑進(jìn)行的萃取精餾解決了以上問(wèn)題。美國(guó)GTC技術(shù)公司(前身為HFM International,Inc.)的GT-BTX技術(shù)具體體現(xiàn)了現(xiàn)代萃取精餾技術(shù)在混合芳烴(苯、甲苯、二甲苯)分離過(guò)程中的應(yīng)用[7]。與傳統(tǒng)混合芳烴分離過(guò)程相比, GT-BTX工藝具有投資成本低、所需設(shè)備單元數(shù)少、溶劑性能優(yōu)異、產(chǎn)品被污染的風(fēng)險(xiǎn)小、產(chǎn)品回收率高、純度高，同時(shí)能量消耗低、操作彈性大。經(jīng)過(guò)工業(yè)化(120萬(wàn)t/a)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的考核, 苯和甲苯的純度分別達(dá)到99.995%和99.99%?？偡紵N回收率高于99.19%，溶劑中抽余液和萃取液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10-6，每千克進(jìn)料的能量消耗為798kJ。4.2催化裂化汽油的脫硫

催化裂化(FCC)汽油中所含的硫化物中50%-60%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))是噻吩及其烷基衍生物，其余為硫醇及其他硫化物。在催化裂化條件下噻吩化合物穩(wěn)定性較強(qiáng)，國(guó)外公司普遍采用加氫脫硫方法，為了進(jìn)一步降低汽油中的硫含量，目前采取的措施是提高加氫處理能力。加氫有利于進(jìn)行燃料中脫硫處理，但是它存在運(yùn)行費(fèi)用高、深度加氫將降低汽油辛烷值等缺點(diǎn)。根據(jù)油品所含硫化物的特點(diǎn)，目前普遍采用催化氧化、絡(luò)合法、催化吸附、生物法、溶劑萃取和堿洗法等進(jìn)行油品中硫化物脫除。在這些方法中，萃取精餾技術(shù)具有其自身優(yōu)勢(shì)，在處理FCC汽油時(shí)，該工藝技術(shù)采用一種可以改變進(jìn)料中非芳烴組分(含烯烴)和噻吩化合物相對(duì)揮發(fā)度的溶劑，在萃取噻吩化合物的同時(shí)，也萃取其他芳烴硫化物(由于這些化合物的強(qiáng)極性)，而不含烯烴的組分進(jìn)入加氫系統(tǒng)進(jìn)行處理。采用萃取精餾和堿洗法，具有無(wú)辛烷值損失、加氫負(fù)荷低、可處理較寬范圍硫含量的裂解料、操作彈性大的特點(diǎn)[8]。

通過(guò)在加氫前加入萃取精餾，解決了傳統(tǒng)工藝中存在的問(wèn)題，芳烴中的噻吩硫化物被高選擇性的溶劑萃取，減少了抽余液中的烯烴含量，低硫、高烯烴的抽余液可以直接與含10-6噻吩硫的汽油摻混。而高含量的硫醇在進(jìn)料或抽余液中可以采用傳統(tǒng)的堿洗方式進(jìn)行處理，這樣總的硫含量很容易降低到(5-110)×10-6,同時(shí)不用降低辛烷 值。

4.3 裂解汽油回收和苯乙烯提純

裂解汽油副產(chǎn)品中含有豐富的石油化工化合物，如果對(duì)其進(jìn)行提純并加以充分利用，將產(chǎn)生相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)效益。由于這些組分沸點(diǎn)接近，形成了絡(luò)合物，采用傳統(tǒng)分離方法很難將其分離。而萃取精餾技術(shù)的發(fā)展為其提供了可能，萃取精餾技術(shù)通常用于從裂解汽油的輕組分中提純丁二烯和異戊二烯，實(shí)際上也可以用于從C8料中有效分離苯乙烯。傳統(tǒng)的裂解過(guò)程存在一個(gè)加氫工藝步驟，該步驟中一方面存在結(jié)焦問(wèn)題，同時(shí)，反應(yīng)也需要大量的氫源。近年研究表明，苯乙烯是結(jié)焦的根源之一，降低苯乙烯含量是解決結(jié)焦較好的方法。采用混合溶劑進(jìn)行的萃取精餾技術(shù)，可以以較小的成本實(shí)現(xiàn)苯乙烯的提取，因此，萃取精餾技術(shù)應(yīng)用一方面使得苯乙烯從燃料產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為石化產(chǎn)品，價(jià)值得到提升[9]。另外，加氫處理氫消耗減少，結(jié)焦問(wèn)題得到解決。5結(jié)束語(yǔ)

萃取溶劑選取方法已經(jīng)由被動(dòng)的選取向有目的的合成新化合物轉(zhuǎn)變，由單一溶劑向混合溶劑轉(zhuǎn)變，篩選的范圍更廣泛，篩選的溶劑更合理、準(zhǔn)確，前期試驗(yàn)工作量大大減少。隨著石油化工的迅速發(fā)展，沸點(diǎn)相近的混合物以及具有恒沸組成的混合物的分離課題愈來(lái)愈多，對(duì)產(chǎn)品或原料純度的要求也愈來(lái)愈高，因此萃取精餾技術(shù)的研究與應(yīng)用范圍將會(huì)日益廣泛。超臨界萃取技術(shù)研究及應(yīng)用概況

摘要：超臨界流體萃取(SFE)技術(shù)開(kāi)辟了分離工業(yè)的新領(lǐng)域，是一種新型的分離技術(shù)。本文對(duì)超臨界萃取的基本原理進(jìn)行了闡述，介紹了超臨界萃取的特點(diǎn)及其在天然香料工業(yè)、食品和天然中草藥等方面的應(yīng)用和研究進(jìn)展，并對(duì)今后的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

超臨界萃取技術(shù)也叫做超臨界流體萃取技術(shù)。超臨界流體(Supercritical Fluid)是指處于超過(guò)物質(zhì)本身的臨界溫度和臨界壓力狀態(tài)的流體。這種狀態(tài)下的流體具有與氣體相當(dāng)?shù)母邼B透能力和低粘度，又兼有與液體相近的密度和對(duì)物質(zhì)優(yōu)良的溶解能力[1]。

超臨界流體萃取技術(shù)(Supercritical Fluid Extraction簡(jiǎn)稱SEE)以超臨界狀態(tài)下的流體作為溶劑，利用該狀態(tài)下流體所具有的 y 滲透能力和 y 溶解能力萃取分離混合物的過(guò)程超臨界流體的溶解能力隨體系參數(shù)(溫度和壓力)而發(fā)生連續(xù)性變化，因而通過(guò)改變操作條件，稍微提y溫度或降低壓力，便可方便地調(diào)節(jié)組分的溶解度和萃取的選擇性

超臨界溶劑包括 CO2，NO2，SO2，N2 低鏈烴等，而 CO2 是最常用的超臨界萃取介質(zhì)，這是因?yàn)樗呐R界溫度(31.1)接近室溫，臨界壓力(7.3AmPa)較低，萃取可以在接近室溫下進(jìn)行，對(duì)熱敏性食品原料、生理活性物質(zhì)、酶及蛋自質(zhì)等無(wú)破壞作用，同時(shí)又安全、無(wú)毒、無(wú)臭，因而廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域中；具有廣泛的適應(yīng)性。由于超臨界狀態(tài)流體溶解度特異增大的現(xiàn)象，因而理論上超臨界流體萃取技術(shù)可作為一種通用高效的分離技術(shù)而應(yīng)用。

1.超臨界萃取技術(shù)概述 1.1.原理及特點(diǎn)

超臨界流體處于臨界溫度和臨界壓力以上，兼具氣體和液體的雙重性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)，粘度小，接近于氣體，而密度又接近于液體，擴(kuò)散系數(shù)為液體的10～100倍，具有良好的溶解特性和傳質(zhì)特性[4]。

由于在超臨界狀態(tài)下的壓力太高以及內(nèi)部相平衡模擬體系等原因，所以超臨界流體的基礎(chǔ)理論研究還處于發(fā)展階段，尚未形成系統(tǒng)的理論。對(duì)于計(jì)算超臨界物質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)，通常用的是Redich和Kwong的RK—EOS方程，同時(shí)后人又進(jìn)行了一些改進(jìn)，如 7 Soave的SRK—EOS方程，Peng和Robinso的PR—EOS方程。Brenneche對(duì)SCF相平衡作了系統(tǒng)的應(yīng)用分析，提出將SCF作為密相氣體或膨脹液體處理的模型，并指出狀態(tài)方程對(duì)臨界點(diǎn)和臨界區(qū)計(jì)算的局限性，尤其對(duì)于不對(duì)稱混合物組成的物系，難以找到適應(yīng)性比較好的混合規(guī)則。近年來(lái)許多研究者對(duì)SCF密度、極性、溶解度、相平衡和溶劑相互作用等，利用分子動(dòng)力學(xué)和蒙特卡羅等計(jì)算機(jī)模擬方法作了大量工作，但仍難以滿足要求。尋求新的和準(zhǔn)確的模型方程和計(jì)算方法是預(yù)測(cè)SCF相行為和進(jìn)行SCF反應(yīng)研究的保證[5]。

1.2.超臨界下反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)選擇性

超臨界狀態(tài)下反應(yīng)動(dòng)力學(xué)通常利用過(guò)渡狀態(tài)原理，許多學(xué)者利用它描述了超臨界反應(yīng)速率常數(shù)和壓力、活化體積等因素的關(guān)系。Troe及其合作者、Yoshimura和Kimura在很寬的流體密度范圍內(nèi)研究了簡(jiǎn)單反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)。Troe及其合作者公式化了擴(kuò)散(籠效應(yīng))對(duì)表觀速率常數(shù)的影響，并用范德瓦爾斯簇的形成解釋了他們的試驗(yàn)結(jié)果。Yoshimura和Kimura在超臨界CO2流體中很寬的密度范圍內(nèi)研究了2-甲基-2-亞硝基丙烷的分解動(dòng)力學(xué)，發(fā)現(xiàn)速率常數(shù)隨密度增加而減小，但是在中等密度范圍內(nèi)，密度的依賴性很小[6-7]。

超臨界狀態(tài)下壓力和粘度可以影響某些反應(yīng)的選擇性或某些分解反應(yīng)的途徑，同時(shí)超臨界流體的溶劑效應(yīng)可以影響異構(gòu)化反應(yīng)的機(jī)理，對(duì)某些反應(yīng)的中間態(tài)起到穩(wěn)定或促進(jìn)作用[8]。Hrnjez的工作表明，SCF可以改變化學(xué)反應(yīng)的立體選擇性和配位選擇性，并認(rèn)為是由于壓力引起的溶劑極性變化所致。Kimura研究了SCF的性質(zhì)對(duì)超臨界反應(yīng)平衡的影響。Peck的研究認(rèn)為對(duì)可逆反應(yīng)，極性超臨界溶劑有利于反應(yīng)朝極性化合物的方向移動(dòng)[7]。

2.超臨界革取技術(shù)的應(yīng)用

2.1.臨界流體萃取技術(shù)在天然香料工業(yè)中的應(yīng)用

［8］

20世紀(jì)80年代以來(lái)國(guó)外的工業(yè)裝置兒乎都是以天然香料分離提取為對(duì)象。傳統(tǒng)的提取方法部分不穩(wěn)定的香氣成分受熱變質(zhì)，但在超臨界條件卜，可以將整個(gè)分離過(guò)程在常溫卜進(jìn)行，萃取物的主要成分一精油和特征的星味成分同時(shí)被抽出，并且CO2無(wú)毒、無(wú)殘留現(xiàn)象[9-11]。從洗滌用品、化妝品中的添加劑到香水，使得植物芳香成分在精細(xì)日用化工中是不可或缺的一部分。何春茂[9]等人用超臨界CO2對(duì)桂花、茉莉花進(jìn)行了萃取研究，考察萃取時(shí)間、溫度、壓力對(duì)浸膏得率和質(zhì)量的影}響。桂花萃取 最佳工藝條件為：壓力12-16MPa，溫度308-318 K，時(shí)間1.5-2h，浸膏得率0.251%；茉莉花萃取最佳工藝條件為：壓力12-15MPa，溫度308-323K，時(shí)間1-1.5h，浸膏得率為0.240%。

由于液體CO2的極性較小，對(duì)果汁中的醇、酮、酯等有機(jī)物的溶解能力較強(qiáng)。因此，液體CO2同樣可作為蔬菜特有香味的抽提劑。具稱所得產(chǎn)物富含含氧成分，香氣風(fēng)味俱佳。而且SFE-CO2法還有望成為一種果汁脫苦的方法?？掠诩襕10-11]等用0.1L超臨界CO2萃取裝置萃取生姜、芫姜籽、砂仁和八角等辛香料精油的工藝、組成成分等方面的內(nèi)容，并且與傳統(tǒng)的水汽蒸餾法進(jìn)行了比較。超臨界CO2萃取法萃取辛香料精油能提取更多的有效成分，油收率比水汽法提高3倍左右。并對(duì)辛香料精油的中試、工業(yè)化試驗(yàn)的情況，用25L.200L超臨界CO2萃取裝置萃取辛香料精油的工藝、組成成分、物性指標(biāo)等方面的內(nèi)容進(jìn)行了研究。張忠義[12]等用超臨界CO2流體萃取技術(shù)和分子蒸餾對(duì)大蒜化學(xué)成分進(jìn)行萃取與分離，用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測(cè)定其化學(xué)成分；從超臨界CO2萃取物中鑒定出16種成分，經(jīng)分子蒸餾后，得到4種主要成分。2.2.食品方面的應(yīng)用

伴隨著人類利會(huì)的進(jìn)步，飲食文化的內(nèi)涵不斷豐富，人們對(duì)食品提出了營(yíng)養(yǎng)性、方便性功能性等更多的要求，同時(shí)還越來(lái)越強(qiáng)調(diào)其安全性。我國(guó)食品工業(yè)應(yīng)用超臨界萃取技術(shù)己逐步由實(shí)驗(yàn)室研究走向產(chǎn)業(yè)化，集中用在脫咖啡因、啤酒花有效成分萃取、植物油脂的萃取、色素的分離等方面。2.2.1.脫咖啡因

超臨界流體萃取技術(shù)得到較旱大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用的是天然咖啡豆的脫咖啡因。咖啡因是一種較強(qiáng)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮劑，富含十咖啡豆和茶葉中，許多人飲用咖啡或茶時(shí)，不喜歡咖啡因含量過(guò)高，而且從植物中脫卜的咖啡因可做藥用。已常作為藥物中的摻合劑，因此咖啡豆和茶葉脫咖啡因的研究應(yīng)運(yùn)而生。韓佳賓[13]、江和源[14]等通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)確定了超臨界流體脫除茶葉中咖啡因的最佳工藝參數(shù)。結(jié)果表明，茶樣形態(tài)對(duì)咖啡因脫除影響極大，60日磨碎茶樣的咖啡因脫除率可達(dá)85.63%，咖啡因含量<0.5%；含水率對(duì)茶葉中咖啡因的脫除率影響也較大，含水率為35%-50%時(shí)較適宜。正交實(shí)驗(yàn)中，咖啡因脫除率的影響因子主次順序?yàn)閴毫?溫度>動(dòng)態(tài)循環(huán)時(shí)間>夾帶劑用量，而對(duì)兒茶素來(lái)說(shuō)，夾帶劑的影響較為明顯。2.2.2.啤酒花有效成分萃取

啤酒花中對(duì)釀酒有用的部分是揮發(fā)油和軟樹(shù)脂中的律草酮又稱α-酸。揮發(fā)油賦 予啤酒特有的香氣，而α-酸在麥芽汁煮沸過(guò)程中將異構(gòu)化為異α-酸，這是造成啤酒苦味的重要物質(zhì)。用超臨界二氧化碳萃取啤酒花，α-酸的萃取率可達(dá)95%以上。萃取物為黃綠色的帶芳香味的膏狀物。張侃[15]、黃亞?wèn)|[16]等對(duì)啤酒花的超臨界CO2萃取物的組分進(jìn)行了分析，氣相色譜圖表明了超臨界CO2和液態(tài)CO2萃取物的異同；并對(duì)超臨界CO2萃取物進(jìn)行釀酒試驗(yàn)，結(jié)果表明超臨界CO2萃取物不僅增加啤酒香味，還能改善日味。

2.2.3.植物油脂的萃取

超臨界二氧化碳萃取對(duì)植物油脂的應(yīng)用比較廣泛成熟，呂維忠[17]等研究了大豆粗磷脂的超臨界CO2提純工藝，探討萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間對(duì)萃取率的影響。通過(guò)正交試驗(yàn)得到優(yōu)化工藝條件為:萃取壓20MPa，萃取溫度50度，萃取時(shí)間5h。銀建中[18]等建立了一套超臨界流體萃取實(shí)驗(yàn)裝置，就大豆和花生兩種植物油超臨界流體萃取進(jìn)行了較為詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究。在探討了壓力、溫度、顆粒度、空隙率以及時(shí)間等對(duì)萃取率的影響之后，獲得了指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)的最佳工藝參數(shù)條件。2.2.4.色素的分離

超臨界CO2還可以分離天然色素，隨著合成色素的不安全性日益受到人們的重視，世界各國(guó)合成色素的種類日趨減少。天然色素不僅使用安全，而且常有一定的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，深受消費(fèi)者喜愛(ài)。孫慶杰等[19]采用超臨界CO2萃取技術(shù)從番茄加工副產(chǎn)品番茄皮中提取出番茄紅素。研究了不同的壓力、溫度、流量和萃取時(shí)間對(duì)萃取率的影響。當(dāng)萃取壓力在15-25MPa，溫度40-50度，流量20kg/h，萃取1-2h，既可將番茄皮中90%以上的番茄紅素萃取出來(lái)。姜煒[20]介紹超臨界二氧化碳萃取技術(shù)提純辣椒紅色素的工作原理及工藝流程。工藝流程通過(guò)改變萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間和流速等參數(shù)確定了最佳工藝條件，在此條件下，得到的辣椒紅色素的色價(jià)達(dá)150以上，且雜質(zhì)含量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[21-22]。

2.3.在中藥研究與開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

在醫(yī)藥工業(yè)中，中藥研制與開(kāi)發(fā)中，必須組遵循 “三效”(速效、高效、長(zhǎng)效)，：“一小”(劑量小、副作用小、毒性小)，“五方便”(生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)藏、攜帶、使用方便)為目的原則。而超臨界流體萃取技術(shù)很大程度上避免了傳統(tǒng)提藥制藥過(guò)程中的缺陷，提取物中不存在有害健康的殘留溶劑，同時(shí)具有操作條件溫和與不致使生物活性物質(zhì)失活變性的優(yōu)點(diǎn)，而且對(duì)環(huán)境保護(hù)也具有十分重要的作用，已為我國(guó)的中藥現(xiàn)代化、國(guó)際化提供了一條全新的途徑[23]。根據(jù)中醫(yī)辯證論治理論，重要復(fù)方中有效成分是彼此制約、協(xié)同發(fā)揮作用的，SEF-CO2不是簡(jiǎn)單地純化某組分，而是將有效成分進(jìn)行選擇性分離，更有利十重要復(fù)方優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮[23]。

除了從動(dòng)植物中提取有效成分，還包括藥用成分分析及粗品的濃縮精制等[23]。楊林等研究萃取丹參素的最佳工藝條件。且通過(guò)正交設(shè)計(jì)，用超臨界CO2流體萃取，優(yōu)化出合理工藝條件，并與傳統(tǒng)溶劑提取工藝相對(duì)照。使得超臨界CO2流體萃取率為傳統(tǒng)工藝萃取率的1.1倍。鄧永智[24-26]等采用自制的CO2超臨界流體萃取系統(tǒng)提取了銀杏葉中聚戊烯醇酷考察了溫度、壓力、流速及時(shí)間等因素對(duì)提取效率的影響，確定了最佳的超臨界流體提取條件[24]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CO:超臨界流體提取銀杏葉中聚戊烯醇酷的最佳壓力、溫度、流速、時(shí)間分別為25MPa，65 度，8mL/min，6h。采用本方法萃取的提取物經(jīng)過(guò)硅膠色譜柱純化及高效液相色譜分析，與溶劑提取法相比較，提取效率比較好。

其他將中草藥各類成分的超臨界萃取分類如下：林秀仙等對(duì)百南紅豆杉、楊蘇蓓對(duì)五味子中的木脂素、張虹對(duì)川芍的有效成分提取、史慶龍等萃取黃山藥中的薯禎皂素、姚渭溪等提取靈芝內(nèi)有效成分及脫除有害成分[25]。

3.SFE的前景與展望

自20世紀(jì)70年代以來(lái)，超臨界流體技術(shù)已經(jīng)取得長(zhǎng)足的進(jìn)展。超臨界流體技術(shù)正以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)受到關(guān)注，并在萃取、化學(xué)反應(yīng)、材料制備等方面得到廣泛的應(yīng)用。超臨界萃取技術(shù)早己實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，目前的趨勢(shì)是向大規(guī)模、高附加值和套裝工藝方向發(fā)展。在國(guó)內(nèi)外，超臨界流體技術(shù)還廣泛用于高分子聚合、有機(jī)反應(yīng)、酶催化反應(yīng)、材料制備等方面，目前各類報(bào)道頗多，但產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)卻為數(shù)不多，有望在不久的將來(lái)能形成規(guī)模生產(chǎn)，得到實(shí)際應(yīng)用。超臨界流體技術(shù)以綠色、環(huán)保而受到人們的關(guān)注，它為綠色化學(xué)提供了全新的反應(yīng)體系，相信超臨界流體技術(shù)必將得到迅速發(fā)展，應(yīng)用也將有廣闊的前景[27]。

第三篇：生物分離工程論文

超臨界萃取技術(shù)(分離工程)

姜浩

化工1010 1001011010

摘要：超臨界流體萃取(SFE)技術(shù)開(kāi)辟了分離工業(yè)的新領(lǐng)域，是一種新型的分離技術(shù)。本文對(duì)超臨界萃取的基本原理進(jìn)行了闡述，介紹了超臨界萃取的特點(diǎn)及其在天然香料工業(yè)、食品和天然中草藥等方面的應(yīng)用和研究進(jìn)展，并對(duì)今后的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：超臨界萃取

應(yīng)用

展望

Abstract: Supercritical fluid extraction is a new kind of separation technology.This paper reviewed about its characteristic and the development of application in natural perfume, food, natural herbal medicine and other fields, and prospect of its development in the future Keywords: Supercritical fluid extraction Application Advance

超臨界萃取技術(shù)也叫做超臨界流體萃取技術(shù)。超臨界流體(Supercritical Fluid)是指處于超過(guò)物質(zhì)本身的臨界溫度和臨界壓力狀態(tài)的流體。這種狀態(tài)下的流體具有與氣體相當(dāng)?shù)母邼B透能力和低粘度，又兼有與液體相近的密度和對(duì)物質(zhì)優(yōu)良的溶解能力[1]。

超臨界流體萃取技術(shù)(Supercritical Fluid Extraction簡(jiǎn)稱SEE)以超臨界狀態(tài)下的流體作為溶劑，利用該狀態(tài)下流體所具有的 y 滲透能力和 y 溶解能力萃取分離混合物的過(guò)程超臨界流體的溶解能力隨體系參數(shù)(溫度和壓力)而發(fā)生連續(xù)性變化，因而通過(guò)改變操作條件，稍微提y溫度或降低壓力，便可方便地調(diào)節(jié)組分的溶解度和萃取的選擇性

超臨界溶劑包括 CO2，NO2，SO2，N2 低鏈烴等，而 CO2 是最常用的超臨界萃取介質(zhì)，這是因?yàn)樗呐R界溫度(31.1)接近室溫，臨界壓力(7.3AmPa)較低，萃取可以在接近室溫下進(jìn)行，對(duì)熱敏性食品原料、生理活性物質(zhì)、酶及蛋自質(zhì)等無(wú)破壞作用，同時(shí)又安全、無(wú)毒、無(wú)臭，因而廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域中；具有廣泛的適應(yīng)性。由于超臨界狀態(tài)流體溶解度特異增大的現(xiàn)象，因而理論上超臨界流體萃取技術(shù)可作為一種通用高效的分離技術(shù)而應(yīng)用。

1.超臨界萃取技術(shù)概述 1.1.原理及特點(diǎn)

超臨界流體處于臨界溫度和臨界壓力以上，兼具氣體和液體的雙重性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)，粘度小，接近于氣體，而密度又接近于液體，擴(kuò)散系數(shù)為液體的10～100倍，具有良好的溶解特性和傳質(zhì)特性[4]。

由于在超臨界狀態(tài)下的壓力太高以及內(nèi)部相平衡模擬體系等原因，所以超臨界流體的基礎(chǔ)理論研究還處于發(fā)展階段，尚未形成系統(tǒng)的理論。對(duì)于計(jì)算超臨界物質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)，通常用的是Redich和Kwong的RK—EOS方程，同時(shí)后人又進(jìn)行了一些改進(jìn)，如Soave的SRK—EOS方程，Peng和Robinso的PR—EOS方程。Brenneche對(duì)SCF相平衡作了系統(tǒng)的應(yīng)用分析，提出將SCF作為密相氣體或膨脹液體處理的模型，并指出狀態(tài)方程對(duì)臨界點(diǎn)和臨界區(qū)計(jì)算的局限性，尤其對(duì)于不對(duì)稱混合物組成的物系，難以找到適應(yīng)性比較好的混合規(guī)則。近年來(lái)許多研究者對(duì)SCF密度、極性、溶解度、相平衡和溶劑相互作用等，利用分子動(dòng)力學(xué)和蒙特卡羅等計(jì)算機(jī)模擬方法作了大量工作，但仍難以滿足要求。尋求新的和準(zhǔn)確的模型方程和計(jì)算方法是預(yù)測(cè)SCF相行為和進(jìn)行SCF反應(yīng)研究的保證[5]。1.2.超臨界下反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)選擇性

超臨界狀態(tài)下反應(yīng)動(dòng)力學(xué)通常利用過(guò)渡狀態(tài)原理，許多學(xué)者利用它描述了超臨界反應(yīng)速率常數(shù)和壓力、活化體積等因素的關(guān)系。Troe及其合作者、Yoshimura和Kimura在很寬的流體密度范圍內(nèi)研究了簡(jiǎn)單反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)。Troe及其合作者公式化了擴(kuò)散(籠效應(yīng))對(duì)表觀速率常數(shù)的影響，并用范德瓦爾斯簇的形成解釋了他們的試驗(yàn)結(jié)果。Yoshimura和Kimura在超臨界CO2流體中很寬的密度范圍內(nèi)研究了2-甲基-2-亞硝基丙烷的分解動(dòng)力學(xué)，發(fā)現(xiàn)速率常數(shù)隨密度增加而減小，但是在中等密度范圍內(nèi)，密度的依賴性很小[6-7]。

超臨界狀態(tài)下壓力和粘度可以影響某些反應(yīng)的選擇性或某些分解反應(yīng)的途徑，同時(shí)超臨界流體的溶劑效應(yīng)可以影響異構(gòu)化反應(yīng)的機(jī)理，對(duì)某些反應(yīng)的中間態(tài)起到穩(wěn)定或促進(jìn)作用[8]。Hrnjez的工作表明，SCF可以改變化學(xué)反應(yīng)的立體選擇性和配位選擇性，并認(rèn)為是由于壓力引起的溶劑極性變化所致。Kimura研究了SCF的性質(zhì)對(duì)超臨界反應(yīng)平衡的影響。Peck的研究認(rèn)為對(duì)可逆反應(yīng)，極性超臨界溶劑有利于反應(yīng)朝極性化合物的方向移動(dòng)[7]。

2.超臨界革取技術(shù)的應(yīng)用

［］2.1.臨界流體萃取技術(shù)在天然香料工業(yè)中的應(yīng)用8

20世紀(jì)80年代以來(lái)國(guó)外的工業(yè)裝置兒乎都是以天然香料分離提取為對(duì)象。傳統(tǒng)的提取方法部分不穩(wěn)定的香氣成分受熱變質(zhì)，但在超臨界條件卜，可以將整個(gè)分離過(guò)程在常溫卜進(jìn)行，萃取物的主要成分一精油和特征的星味成分同時(shí)被抽出，并且CO2無(wú)毒、無(wú)殘留現(xiàn)象[9-11]。從洗滌用品、化妝品中的添加劑到香水，使得植物芳香成分在精細(xì)日用化工中是不可或缺的一部分。何春茂[9]等人用超臨界CO2對(duì)桂花、茉莉花進(jìn)行了萃取研究，考察萃取時(shí)間、溫度、壓力對(duì)浸膏得率和質(zhì)量的影}響。桂花萃取最佳工藝條件為：壓力12-16MPa，溫度308-318 K，時(shí)間1.5-2h，浸膏得率0.251%；茉莉花萃取最佳工藝條件為：壓力12-15MPa，溫度308-323K，時(shí)間1-1.5h，浸膏得率為0.240%。

由于液體CO2的極性較小，對(duì)果汁中的醇、酮、酯等有機(jī)物的溶解能力較強(qiáng)。因此，液體CO2同樣可作為蔬菜特有香味的抽提劑。具稱所得產(chǎn)物富含含氧成分，香氣風(fēng)味俱佳。而且SFE-CO2法還有望成為一種果汁脫苦的方法?？掠诩襕10-11]等用0.1L超臨界CO2萃取裝置萃取生姜、芫姜籽、砂仁和八角等辛香料精油的工藝、組成成分等方面的內(nèi)容，并且與傳統(tǒng)的水汽蒸餾法進(jìn)行了比較。超臨界CO2萃取法萃取辛香料精油能提取更多的有效成分，油收率比水汽法提高3倍左右。并對(duì)辛香料精油的中試、工業(yè)化試驗(yàn)的情況，用25L.200L超臨界CO2萃取裝置萃取辛香料精油的工藝、組成成分、物性指標(biāo)等方面的內(nèi)容進(jìn)行了研究。張忠義[12]等用超臨界CO2流體萃取技術(shù)和分子蒸餾對(duì)大蒜化學(xué)成分進(jìn)行萃取與分離，用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測(cè)定其化學(xué)成分；從超臨界CO2萃取物中鑒定出16種成分，經(jīng)分子蒸餾后，得到4種主要成分。2.2.食品方面的應(yīng)用

伴隨著人類利會(huì)的進(jìn)步，飲食文化的內(nèi)涵不斷豐富，人們對(duì)食品提出了營(yíng)養(yǎng)性、方便性功能性等更多的要求，同時(shí)還越來(lái)越強(qiáng)調(diào)其安全性。我國(guó)食品工業(yè)應(yīng)用超臨界萃取技術(shù)己逐步由實(shí)驗(yàn)室研究走向產(chǎn)業(yè)化，集中用在脫咖啡因、啤酒花有效成分萃取、植物油脂的萃取、色素的分離等方面。2.2.1.脫咖啡因

超臨界流體萃取技術(shù)得到較旱大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用的是天然咖啡豆的脫咖啡因?？Х纫蚴且环N較強(qiáng)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮劑，富含十咖啡豆和茶葉中，許多人飲用咖啡或茶時(shí)，不喜歡咖啡因含量過(guò)高，而且從植物中脫卜的咖啡因可做藥用。已常作為藥物中的摻合劑，因此咖啡豆和茶葉脫咖啡因的研究應(yīng)運(yùn)而生。韓佳賓[13]、江和源[14]等通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)確定了超臨界流體脫除茶葉中咖啡因的最佳工藝參數(shù)。結(jié)果表明，茶樣形態(tài)對(duì)咖啡因脫除影響極大，60日磨碎茶樣的咖啡因脫除率可達(dá)85.63%，咖啡因含量<0.5%；含水率對(duì)茶葉中咖啡因的脫除率影響也較大，含水率為35%-50%時(shí)較適宜。正交實(shí)驗(yàn)中，咖啡因脫除率的影響因子主次順序?yàn)閴毫?溫度>動(dòng)態(tài)循環(huán)時(shí)間>夾帶劑用量，而對(duì)兒茶素來(lái)說(shuō)，夾帶劑的影響較為明顯。2.2.2.啤酒花有效成分萃取

啤酒花中對(duì)釀酒有用的部分是揮發(fā)油和軟樹(shù)脂中的律草酮又稱α-酸。揮發(fā)油賦予啤酒特有的香氣，而α-酸在麥芽汁煮沸過(guò)程中將異構(gòu)化為異α-酸，這是造成啤酒苦味的重要物質(zhì)。用超臨界二氧化碳萃取啤酒花，α-酸的萃取率可達(dá)95%以上。萃取物為黃綠色的帶芳香味的膏狀物。張侃[15]、黃亞?wèn)|[16]等對(duì)啤酒花的超臨界CO2萃取物的組分進(jìn)行了分析，氣相色譜圖表明了超臨界CO2和液態(tài)CO2萃取物的異同；并對(duì)超臨界CO2萃取物進(jìn)行釀酒試驗(yàn)，結(jié)果表明超臨界CO2萃取物不僅增加啤酒香味，還能改善日味。2.2.3.植物油脂的萃取

超臨界二氧化碳萃取對(duì)植物油脂的應(yīng)用比較廣泛成熟，呂維忠[17]等研究了大豆粗磷脂的超臨界CO2提純工藝，探討萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間對(duì)萃取率的影響。通過(guò)正交試驗(yàn)得到優(yōu)化工藝條件為:萃取壓20MPa，萃取溫度50度，萃取時(shí)間5h。銀建中[18]等建立了一套超臨界流體萃取實(shí)驗(yàn)裝置，就大豆和花生兩種植物油超臨界流體萃取進(jìn)行了較為詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究。在探討了壓力、溫度、顆粒度、空隙率以及時(shí)間等對(duì)萃取率的影響之后，獲得了指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)的最佳工藝參數(shù)條件。2.2.4.色素的分離

超臨界CO2還可以分離天然色素，隨著合成色素的不安全性日益受到人們的重視，世界各國(guó)合成色素的種類日趨減少。天然色素不僅使用安全，而且常有一定的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，深受消費(fèi)者喜愛(ài)。孫慶杰等[19]采用超臨界CO2萃取技術(shù)從番茄加工副產(chǎn)品番茄皮中提取出番茄紅素。研究了不同的壓力、溫度、流量和萃取時(shí)間對(duì)萃取率的影響。當(dāng)萃取壓力在15-25MPa，溫度40-50度，流量20kg/h，萃取1-2h，既可將番茄皮中90%以上的番茄紅素萃取出來(lái)。姜煒[20]介紹超臨界二氧化碳萃取技術(shù)提純辣椒紅色素的工作原理及工藝流程。工藝流程通過(guò)改變萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間和流速等參數(shù)確定了最佳工藝條件，在此條件下，得到的辣椒紅色素的色價(jià)達(dá)150以上，且雜質(zhì)含量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[21-22]。2.3.在中藥研究與開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

在醫(yī)藥工業(yè)中，中藥研制與開(kāi)發(fā)中，必須組遵循 “三效”(速效、高效、長(zhǎng)效)，：“一小”(劑量小、副作用小、毒性小)，“五方便”(生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)藏、攜帶、使用方便)為目的原則。而超臨界流體萃取技術(shù)很大程度上避免了傳統(tǒng)提藥制藥過(guò)程中的缺陷，提取物中不存在有害健康的殘留溶劑，同時(shí)具有操作條件溫和與不致使生物活性物質(zhì)失活變性的優(yōu)點(diǎn)，而且對(duì)環(huán)境保護(hù)也具有十分重要的作用，已為我國(guó)的中藥現(xiàn)代化、國(guó)際化提供了一條全新的途徑[23]。

根據(jù)中醫(yī)辯證論治理論，重要復(fù)方中有效成分是彼此制約、協(xié)同發(fā)揮作用的，SEF-CO2不是簡(jiǎn)單地純化某組分，而是將有效成分進(jìn)行選擇性分離，更有利十重要復(fù)方優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮[23]。

除了從動(dòng)植物中提取有效成分，還包括藥用成分分析及粗品的濃縮精制等[23]。楊林等研究萃取丹參素的最佳工藝條件。且通過(guò)正交設(shè)計(jì)，用超臨界CO2流體萃取，優(yōu)化出合理工藝條件，并與傳統(tǒng)溶劑提取工藝相對(duì)照。使得超臨界CO2流體萃取率為傳統(tǒng)工藝萃取率的1.1倍。鄧永智[24-26]等采用自制的CO2超臨界流體萃取系統(tǒng)提取了銀杏葉中聚戊烯醇酷考察了溫度、壓力、流速及時(shí)間等因素對(duì)提取效率的影響，確定了最佳的超臨界流體提取條件[24]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CO:超臨界流體提取銀杏葉中聚戊烯醇酷的最佳壓力、溫度、流速、時(shí)間分別為25MPa，65 度，8mL/min，6h。采用本方法萃取的提取物經(jīng)過(guò)硅膠色譜柱純化及高效液相色譜分析，與溶劑提取法相比較，提取效率比較好。

其他將中草藥各類成分的超臨界萃取分類如下：林秀仙等對(duì)百南紅豆杉、楊蘇蓓對(duì)五味子中的木脂素、張虹對(duì)川芍的有效成分提取、史慶龍等萃取黃山藥中的薯禎皂素、姚渭溪等提取靈芝內(nèi)有效成分及脫除有害成分[25]。

3.SFE的前景與展望

自20世紀(jì)70年代以來(lái)，超臨界流體技術(shù)已經(jīng)取得長(zhǎng)足的進(jìn)展。超臨界流體技術(shù)正以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)受到關(guān)注，并在萃取、化學(xué)反應(yīng)、材料制備等方面得到廣泛的應(yīng)用。超臨界萃取技術(shù)早己實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，目前的趨勢(shì)是向大規(guī)模、高附加值和套裝工藝方向發(fā)展。在國(guó)內(nèi)外，超臨界流體技術(shù)還廣泛用于高分子聚合、有機(jī)反應(yīng)、酶催化反應(yīng)、材料制備等方面，目前各類報(bào)道頗多，但產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)卻為數(shù)不多，有望在不久的將來(lái)能形成規(guī)模生產(chǎn)，得到實(shí)際應(yīng)用。超臨界流體技術(shù)以綠色、環(huán)保而受到人們的關(guān)注，它為綠色化學(xué)提供了全新的反應(yīng)體系，相信超臨界流體技術(shù)必將得到迅速發(fā)展，應(yīng)用也將有廣闊的前景[27]。

參考文獻(xiàn)：

[1] 任軼鍇,孫永利,賈紹義.超臨界技術(shù)的研究和應(yīng)用進(jìn)展[J].天津化工.2003,17(3):14-17 [2] 王建鳴.超臨界萃取技術(shù)的新進(jìn)展[J].高等函授學(xué)報(bào).2006,20(1):56-59

[3] 王洛春,仇汝臣,王英龍,方晨昭.超臨界萃取技術(shù)的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].化工縱橫.2003,17(1):9-11 [4] 陳嵐.超臨界萃取技術(shù)及其應(yīng)用研究[J].醫(yī)藥工程設(shè)計(jì).2006,27(3):65-68 [5] 勵(lì)建榮,夏明.超臨界流體萃取技術(shù)研究進(jìn)展[J].食品與發(fā)酵工業(yè).2001,27(9):79-83 [6] 侯玉翠,張毅民,劉克文,車凱.超臨界流體技術(shù)的研究進(jìn)展[J].化學(xué)工業(yè)與工程.2002,19(5):384-390 [7] 肖建平,范崇政.超臨界流體技術(shù)研究進(jìn)展[J].化學(xué)進(jìn)展.2001,13(2):94-101 [8] 陳嵐,滿瑞林.超臨界萃取技術(shù)及其應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代食品科技.2006,22(1):199-202 [9] 何春茂,梁忠云,劉雄民.超臨界CO2萃取桂花和茉莉浸膏的研究[J].精細(xì)化工.1998,(2): 22 [10]柯于家,鄭雯,伍培輝等.超臨界CO2萃取辛香料精油的試驗(yàn)研究[J].中國(guó)油脂.2000,25(2):22-24 [11]柯于家,林紅秀,陳大君等.超臨界CO2萃取辛香料精油的試驗(yàn)研究[J].中國(guó)油脂.2000,25(3):14-16 [12]張忠義,雷正杰,王鵬等.超臨界CO2萃取一分子蒸餾對(duì)大蒜化學(xué)成分的提取與分離[J].分析測(cè)試學(xué)報(bào).2002(1):65-67 [13]韓佳賓,陳靜.超臨界二氧化碳萃取咖啡因的研究進(jìn)展[J]現(xiàn)代化工.2003,23(3): 25-27 [14]江和源,蔣迎,劉栩.超臨界流體技術(shù)脫除綠茶中咖啡因和兒茶索的研究[J].食品科技與技術(shù).2004, 5:15 [15]張侃,劉士斌,郝曉剛.等超臨界CO2萃取啤酒花及其應(yīng)用[J]太原理工大學(xué)學(xué)報(bào).2002,33(1):103-105 [16]黃亞?wèn)|.利用超臨界CO2流體萃取酒花浸膏的研究[[J].廣州食品工業(yè)科技.2000,16(3)60-62 [17]呂維忠,鐘振聲,黃少烈.大豆粗磷脂的超臨界CO2提純工藝研究[J].食品工業(yè).2001,(1):40-42 [18]銀建中,孫獻(xiàn)文,李志義等.超臨界CO2流體萃取植物油的實(shí)驗(yàn)研究[J].現(xiàn)代化工.2001,21(10): 26-27 [19]孫慶杰,丁霄霖超.臨界CO2萃取番茄紅索的初步研究[J].食品與發(fā)酵工程.1998,(24)3 [20]姜煒超.臨界萃取技術(shù)在辣椒紅色索中的應(yīng)用[J].南京理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版.2002,26(1): 80-82 [21]周強(qiáng),張富新.超臨界萃取技術(shù)及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)展[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展.2006,6(5):49-51 [22]郎中敏,吳剛強(qiáng).超臨界萃取技術(shù)在天然色素中的應(yīng)用前景[J].內(nèi)蒙古石油化工.2006,9:83-84 [23]蔡建國(guó),俞威,鄧修.超臨界流體技術(shù)用于中藥有效成分的提取及精細(xì)分離.第一屆全國(guó)超臨界流體技術(shù)學(xué)術(shù)及應(yīng)用研討會(huì)

[24]秦竹麗,江元汝.超臨界萃取技術(shù)在生物堿提取中的應(yīng)用進(jìn)展[J].化工時(shí)刊.2006,20(7):60-63 [25] 朱廷風(fēng),廖傳華.超臨界C02萃取天然產(chǎn)物的現(xiàn)狀與研究進(jìn)展[J].過(guò)濾與分離.2005,15(2):10-12 [26]Kou-Lung Chiu, Ya-Chuan Cheng, Tun-Hao Chen.Chiehming J.Chang, Po-Wen Yang.Supercritical fluids extraction of Ginkgo ginkgolides and ffavonoids, Journal of Supercritical Fluids.2002(24): 77-87 [27]楊冬芝,劉道杰.新型萃取技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展[J].聊城大學(xué)學(xué)報(bào).2004,17(4):46-50

第四篇：分離工程

第二章 多組分分離基礎(chǔ) 1填空題

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

1、分離過(guò)程涉及的變量數(shù)減去描述該過(guò)程的方程數(shù)即為該過(guò)程的（）。

2、設(shè)計(jì)變量是指在計(jì)算前，必須由設(shè)計(jì)者（）的變量。

3、一個(gè)含有4個(gè)組分的相平衡物流獨(dú)立變量數(shù)有（）個(gè)。

4、一個(gè)裝置的設(shè)計(jì)變量的確定是將裝置分解為若干進(jìn)行（），由（）計(jì)算出裝置的設(shè)計(jì)變量數(shù)。

5、常用的汽液相平衡關(guān)系為（）。

6、相對(duì)揮發(fā)度的定義為兩組分的（）之比，它又稱為（）。

7、活度系數(shù)方程中A可用來(lái)判別實(shí)際溶液與理想溶液的（）。

8、用于泡點(diǎn)計(jì)算的調(diào)整公式為（）。

9、一定壓力下加熱液體混合物，當(dāng)液體混合物開(kāi)始汽化產(chǎn)生第一個(gè)汽泡時(shí)的溫度叫（）。

10、一定溫度下壓縮氣體混合物，當(dāng)開(kāi)始冷凝產(chǎn)生第一個(gè)液滴時(shí)的壓力叫（）。

11、計(jì)算泡點(diǎn)溫度時(shí)，若，溫度應(yīng)調(diào)（）。

12、平衡常數(shù)與組成有關(guān)的露點(diǎn)計(jì)算，需迭代露點(diǎn)溫度或壓力外，還需對(duì)（）進(jìn)行試差。

13、在分離流程中常遇到的部分汽化和冷凝過(guò)程屬（）。

14、單級(jí)分離是指兩相經(jīng)（）后隨即引離的過(guò)程。

15、等溫閃蒸計(jì)算目標(biāo)函數(shù)對(duì)收斂速度和穩(wěn)定性有很大影響，采用Newton-Raphson法時(shí)，較好的目標(biāo)函數(shù)為（）。

16、若組成為zi的物系, ∑Kizi＜1時(shí)其相態(tài)為（）。

17、在進(jìn)行閃蒸計(jì)算時(shí)，需判斷混合物在指定溫度和壓力下是否處于（）。

18、閃蒸按體系與環(huán)境有無(wú)熱量交換分為（）和（）兩類。

19、絕熱閃蒸與等溫閃蒸計(jì)算不同點(diǎn)是需要考慮（）。

2選擇題

1、約束變量關(guān)系數(shù)就是（）

? a.過(guò)程所涉及的變量的數(shù)目；b.固定設(shè)計(jì)變量的數(shù)目；

? c.獨(dú)立變量數(shù)與設(shè)計(jì)變量數(shù)的和；d.變量之間可以建立的方程數(shù)和給定的條件。

2、每一單股進(jìn)料均有（）個(gè)設(shè)計(jì)變量。? a.c ；b.c +1；c.c +2；d.c +3

3、一般吸收過(guò)程，可調(diào)設(shè)計(jì)變量數(shù)為（）： ? a.5個(gè)；b.4個(gè)；c.1個(gè)；d.2個(gè)

4、絕熱操作的簡(jiǎn)單平衡級(jí)設(shè)計(jì)變量數(shù)為（）：

? a.2c +3個(gè)；b.2 c +4個(gè)；c.c +5個(gè)；d.2 c +5個(gè)。

5、多組分精餾裝置的可調(diào)設(shè)計(jì)變量數(shù)與進(jìn)料中組分?jǐn)?shù)的關(guān)系為（）： ? a.隨進(jìn)料中組分?jǐn)?shù)的增加而增加；b.隨進(jìn)料中組分?jǐn)?shù)的增加而減少； ? c.與進(jìn)料中組分?jǐn)?shù)無(wú)關(guān)；d.以上三種關(guān)系都不成立。?

6、平衡常數(shù)計(jì)算式

在()條件下成立。

? a.氣相是理想氣體，液相是理想溶液；b.氣相是理想氣體，液相是非理想溶液；

? c.氣相是理想溶液，液相是理想溶液；d.氣相是理想溶液，液相是非理想溶液；

7、汽液相平衡K值越大，說(shuō)明該組分越（）? a.易揮發(fā)；b.難揮發(fā)；c.沸點(diǎn)高；d.蒸汽壓小

8、當(dāng)汽相為理想氣體混合物，液相為非理想溶液時(shí)，其汽液相平衡關(guān)系為（）

0?Vy?p??Lxp?py ?ip ? a.i? c.iiipyi ? pi0xi；b.i? ixi；d.i?iVpy?i0 pi0x；i?

9、關(guān)于溶液的蒸氣壓大小說(shuō)法正確的是（）：

? a.只與溫度有關(guān)；b.不僅與溫度有關(guān)，還與各組分的濃度有關(guān)； ? c.不僅與溫度和各組分的濃度有關(guān)，還與溶液的數(shù)量有關(guān)；d.與上述因素均無(wú)關(guān)

10、當(dāng)把一個(gè)氣體溶液冷凝時(shí)，開(kāi)始產(chǎn)生液滴的點(diǎn)叫作（）? a.露點(diǎn)；b.臨界點(diǎn)；c.泡點(diǎn)；d.熔點(diǎn)

?1?0?

11、計(jì)算溶液泡點(diǎn)時(shí)，若? K x，則說(shuō)明（）

? a.溫度偏低；b.正好泡點(diǎn)；c.溫度偏高； d.正好露點(diǎn)

?1 ?0，且1?，0?ixi ?

12、在一定溫度和壓力下，由物料組成計(jì)算出的 K

z

i? ?i/Ki?1i?1該進(jìn)料狀態(tài)為（）

? a.過(guò)冷液體； b.過(guò)熱氣體； c.汽液混合物；d.飽和液體 ?

13、進(jìn)行等溫閃蒸時(shí)，對(duì)滿足（）條件時(shí)系統(tǒng)處于兩相區(qū) ? a.TBT；c.TD>T>TB； d.TB=T ?

14、系統(tǒng)溫度小于泡點(diǎn)時(shí)，體系處于（）

? a.飽和液相；b.過(guò)冷液體；c.飽和汽相；d.汽液兩相 ?

15、閃蒸是單級(jí)蒸餾過(guò)程，所能達(dá)到的分離程度（）

? a.很高；b.較低；c.只是冷凝過(guò)程，無(wú)分離作用；d.只是氣化過(guò)程，無(wú)分離作用

16、下列哪一個(gè)過(guò)程不是閃蒸過(guò)程（）

? a.部分汽化；b.部分冷凝；c.等焓節(jié)流；d.純組分的蒸發(fā) ?

17、等焓節(jié)流之后（）

? a.溫度提高；b.壓力提高；c.壓力降低，溫度也降低；d.有氣化現(xiàn)象發(fā)生，壓力提高

18、下列分離過(guò)程可看為等焓過(guò)程的是（）a.精餾；b.吸收；c.等溫閃蒸；d.絕熱閃蒸

iii?1?

? ? 第二章 答 案（填空題）

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

填空題

1、設(shè)計(jì)變量數(shù)

2、指定 3、6

4、簡(jiǎn)單過(guò)程的單元；單元的設(shè)計(jì)變量數(shù)

?Vy?f0L?x?V y ? p ?L

5、或

p?p??xiiiiiiiii6、汽液組成；分配系數(shù)

7、偏離程度

K8、K ?(?Kx)

9、泡點(diǎn)溫度

10、露點(diǎn)壓力

11、低再試差計(jì)算

12、（活度系數(shù)）

13、等溫閃蒸過(guò)程

14、一次緊密接觸達(dá)到平衡

15、F(v)?(yi?xi)?016、過(guò)冷液體

17、兩相區(qū)

18、等溫閃蒸；絕熱閃蒸

19、焓平衡

（二）選擇題

1、d；

2、c；

3、c；

4、d；

5、c；

6、a；

7、a；

8、c；

9、a；

10、a；

11、c；

12、b；

13、c；

14、b；

15、b；

16、d；

17、c；18 d

GGMm?1ii?

第三章 精餾

(1)填空題

1、多組分精餾根據(jù)指定設(shè)計(jì)變量不同可分為（）型計(jì)算和（）型計(jì)算。

2、在塔頂和塔釜同時(shí)出現(xiàn)的組分為（）。

3、非清晰分割法假設(shè)各組分在塔內(nèi)的分布與在（）時(shí)分布一致。

4、精餾塔計(jì)算中每個(gè)級(jí)由于（）改變而引起的溫度變化，可用（）確定。

5、萃取精餾塔在萃取劑加入口以上需設(shè)（）

6、采用液相進(jìn)料的萃取精餾時(shí)，要使萃取劑的濃度在全塔內(nèi)為一恒定值，所以在（）。

7、當(dāng)原溶液為非理想型較強(qiáng)的物系，則加入萃取劑主要起（）作用。

8、要提高萃取劑的選擇性，可（）萃取劑的濃度。

9、最低恒沸物，壓力降低使恒沸組成中汽化潛熱（）的組分增加。

10、在一定溫度和組成下，A,B混合液形成最低沸點(diǎn)恒沸物的條件為（）。

11、不加恒沸劑可完成恒沸物分離的方法有（）和（）兩種。

12、由耳波和馬多克思關(guān)聯(lián)圖求理論級(jí)數(shù)時(shí)要求進(jìn)料狀態(tài)必須是（）。

13、分配組分是指在餾出液和釜液（）；非分配組分是指僅在（）出現(xiàn)的組分。

14、多組分精餾中，關(guān)鍵組分是指（）的組分。

?HK,W?

15、回收率 是釜液W中（）與進(jìn)料中HK的流率之比，?LK,D是餾出液D中（）與進(jìn)料中LK的流率之比?；厥章?/p>

16、清晰分割是指餾出液中除了（）外，沒(méi)有其他重組分，釜液中除了（）外，沒(méi)有其他輕組分。

17、精餾塔中，溫度分布主要反映物流的（），而總的級(jí)間流量分布則主要反映（）的限制。

18、若加入的新組分和被分離系統(tǒng)的一個(gè)或幾個(gè)組分形成最低恒沸物從（）蒸出。這種特殊精餾叫恒沸精餾。加入的新組分叫（）。

19、若加入的新組分不與原系統(tǒng)中任一組分形成恒沸物，而其沸點(diǎn)又較原系統(tǒng)任一組分高，從釜液離開(kāi)精餾塔。這類特殊精餾叫（），所加入的新組分叫作（）。

? 20、在萃取精餾中所選的萃取劑希望與塔頂餾出組分形成具有（）偏差的非理想溶液。

21、在萃取精餾中所選的萃取劑希望而與塔釜組分形成具有（）偏差的非理想溶液。?

22、在萃取精餾中所選的萃取劑使A1S值越大，溶劑的選擇性（）。

23、萃取精餾塔中，萃取劑是從塔（）出來(lái)。

24、恒沸劑與組分形成最高沸點(diǎn)的恒沸物時(shí)，恒沸劑從塔（）出來(lái)。

25、均相恒沸物在低壓下其活度系數(shù)之比γ1 / γ2應(yīng)等于（）與（）之比。

26、精餾過(guò)程的關(guān)鍵組分是指由設(shè)計(jì)者（）的那兩個(gè)組分。?

27、特殊精餾是既加入（），又加入（）的精餾過(guò)程。?

28、加鹽萃取精餾是綜合了（）和（）的優(yōu)點(diǎn)，把鹽加入溶劑而形成的新的萃取精餾方法。

(2)選擇題

1、A（輕組分）、B兩組分的相對(duì)揮發(fā)度αAB越?。ǎ?/p>

a.A、B兩組分越容易分離；b.原料中含輕組分越多，所需的理論級(jí)數(shù)越少；

c.A、B兩組分越難分離；d.與A、B兩組分的分離難易程度無(wú)關(guān)；

2、多組分精餾裝置的可調(diào)設(shè)計(jì)變量數(shù)與進(jìn)料中組分?jǐn)?shù)的關(guān)系為（）

a.隨進(jìn)料中組分?jǐn)?shù)的增加而增加；b.隨進(jìn)料中組分?jǐn)?shù)的增加而減少；

c.與進(jìn)料中組分?jǐn)?shù)無(wú)關(guān)；d.以上三種關(guān)系都不成立。?

3、當(dāng)普通精餾塔的產(chǎn)品不合格時(shí)，可以考慮（）a.提高進(jìn)料量；b.降低回流比； c.提高塔壓； d.提高回流比。

4、多組分精餾過(guò)程，當(dāng)進(jìn)料中的非分配組分只有重組分而無(wú)輕組分時(shí)，恒濃區(qū)出現(xiàn)于（）

a.上恒濃區(qū)出現(xiàn)于精餾段中部，下恒濃區(qū)出現(xiàn)于進(jìn)料級(jí)下； b.恒濃區(qū)出現(xiàn)于進(jìn)料級(jí)上下；

上恒濃區(qū)在進(jìn)料級(jí)上，下恒濃區(qū)出現(xiàn)于提餾段中部； d.上、下恒濃區(qū)分別出現(xiàn)于精餾段和提餾段的中部。

5、吉利蘭關(guān)聯(lián)圖，關(guān)聯(lián)了四個(gè)物理量之間的關(guān)系，下列哪個(gè)不是其中之一（）

a.最小理論級(jí)數(shù)；b.最小回流比；

c.壓力； d.理論級(jí)數(shù)。?

6、下列關(guān)于簡(jiǎn)捷法的描述那一個(gè)不正確（）a.計(jì)算簡(jiǎn)便；b.可為精確計(jì)算提供初值；

7、下列說(shuō)法正確的是（）

a.多組分精餾中，回流比小于最小回流比時(shí)滿足分離要求將需要無(wú)窮多的理論級(jí)；

b.多組分精餾中，回流比小于最小回流比時(shí)無(wú)論多少理論級(jí)都不能滿足分離要求；

c.回流比R的值趨于零時(shí)的回流比叫最小回流比； ? d.多組分精餾中，回流比小于最小回流比時(shí)整個(gè)精餾塔將無(wú)分離作用。

c.所需物性數(shù)據(jù)少；d.計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確。?

8、全回流操作不能用于（）

a.正常生產(chǎn)穩(wěn)定過(guò)程； b.開(kāi)車時(shí)；

c.當(dāng)產(chǎn)品不合格時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)；d.實(shí)驗(yàn)室研究傳質(zhì)過(guò)程。?

9、用芬斯克公式求全塔理論級(jí)數(shù)時(shí)，式中相對(duì)揮發(fā)度應(yīng)為（）a.塔頂處的相對(duì)揮發(fā)度；b.進(jìn)料處的相對(duì)揮發(fā)度；

c.塔底處的相對(duì)揮發(fā)度；d.全塔相對(duì)揮發(fā)度的平均值。?

10、全回流操作時(shí)，精餾塔進(jìn)料F、餾出液D和釜液W的流率應(yīng)為（）

a.W = 0，D = 0，F(xiàn) = 0； b.W = 0，D = 0，F(xiàn) ≠ 0； c.W ≠ 0，D ≠ 0，F(xiàn) ≠ 0； d.W = 0，D ≠ 0，F(xiàn) ≠ 0。

11、如果二元物系，A12>0 ,A21>0，則此二元物系所形成的溶液一定是（）

a.正偏差溶液；b.理想溶液； c.負(fù)偏差溶液；d.不確定。

12、如果二元物系，>1, >1，則此二元物系所形成的溶液一定是（）

a.正偏差溶液；b.理想溶液； c.負(fù)偏差溶液；d.不確定。

13、如果二元物系，=1, =1,則此二元物系所形成的溶液一定是（）

a.正偏差溶液；b.理想溶液； c.負(fù)偏差溶液；d.不確定。

14、關(guān)于萃取精餾塔的下列描述中，那一個(gè)不正確（）

a.氣液負(fù)荷不均，液相負(fù)荷大；b.回流比提高，產(chǎn)品純度提高；

c.恒摩爾流不太適合；d.是蒸餾過(guò)程。

15、如果二元物系有最低壓力恒沸物存在，則此二元物系所形成的溶液一定是（）

a.正偏差溶液；b.理想溶液； c.負(fù)偏差溶液；d.不一定。

16、萃取精餾過(guò)程選擇的萃取劑最好應(yīng)與沸點(diǎn)低的組分形成（）

a.正偏差溶液；b.理想溶液； c.負(fù)偏差溶液；d.不一定。

17、萃取精餾時(shí)若飽和液體進(jìn)料，萃取劑應(yīng)該從（）： a.精餾段上部； b.進(jìn)料級(jí)； c.精餾段上部和進(jìn)料級(jí)；d.精餾段下部。?

18、“ ” 是加入溶劑在任何脫溶劑濃度（為任何值）時(shí)均能增加原溶液的相對(duì)揮發(fā)度（提高選擇性）的（）

a.充分條件；b.必要條件；c.充要條件；d.以上三項(xiàng)都不是。

19、在萃取精餾中，當(dāng)進(jìn)料為飽和液體進(jìn)料時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）

a.全塔范圍內(nèi)液相中溶劑濃度可近似看為不變； b.精餾段液相中溶劑濃度可近似看為不變；

c.塔釜和塔底第一個(gè)級(jí)上液相中溶劑濃度可近似看為不變； d.溶劑回收段液相中溶劑濃度可近似看為不變。

? 20、當(dāng)萃取塔塔頂產(chǎn)品不合格時(shí)，可采用（）方法來(lái)調(diào)節(jié) a.加大回流比； b.加大萃取劑用量； c.增加進(jìn)料量； d.減少進(jìn)料量。

21、在一定溫度和組成下，A、B混合液的總蒸汽壓力為p，00?pBp?pA若，且p，則該溶液（）

a.形成最低沸點(diǎn)恒沸物；b.形成最高恒沸物； c.不形成恒沸物； d.理想溶液。

22、對(duì)于最高沸點(diǎn)恒沸物，壓力增加使恒沸組成中汽化潛熱小的組分（）

a.增加；b.不變；c.減小。

24、在下列單元操作中屬于雙向傳質(zhì)過(guò)程的是（）a.吸收過(guò)程；b.蒸出過(guò)程；

c.精餾過(guò)程；d.以上三種操作過(guò)程。

25、關(guān)于恒沸精餾塔的下列描述中，不正確的是（）a.恒沸劑用量不能隨意調(diào)整； b.恒沸劑為塔項(xiàng)產(chǎn)品；

c.恒沸劑可能是塔頂產(chǎn)品，也可能是塔底產(chǎn)品 d.恒沸精餾可用于間歇操作過(guò)程。

26、對(duì)一個(gè)恒沸精餾過(guò)程，從塔內(nèi)分出的最低溫度的恒沸物，則有較純組分的產(chǎn)品應(yīng)從（）

a.塔釜得到；b.塔頂?shù)玫剑?/p>

c.可能是塔項(xiàng)得到，也可能是塔底得到； d.視具體情況而變。

27、對(duì)形成恒沸物的體系，下列說(shuō)法不正確的是（）

a.在恒沸點(diǎn)其氣相組成必等于液相組成；b.經(jīng)過(guò)恒沸點(diǎn)輕重組分互換；

c.在恒沸點(diǎn)，其露點(diǎn)溫度和泡點(diǎn)溫度相等；d.其恒沸組成將隨著氣化率的大小而變。

28、對(duì)形成恒沸物的某體系，下列說(shuō)法不正確的是（）a.當(dāng)壓力確定后，其恒沸溫度和恒沸組成確定； b.二元恒沸物的壓力確定后，則恒沸溫度和恒沸組成確定，而? 三元恒沸物則不然；

c.除恒沸點(diǎn)外，在其余組成下，精餾仍具有分離作用； d.體系在恒沸點(diǎn)的自由度數(shù)目與恒沸物的組分?jǐn)?shù)無(wú)關(guān)。?

29、對(duì)某一恒沸體系，隨著外壓增大，其恒沸組成變化趨勢(shì)為（）

a.摩爾汽化潛熱大的組分的濃度增大； b.摩爾汽化潛熱小的組分的濃度增大；

c.對(duì)最高恒沸物，摩爾汽化潛熱大的組分的濃度增大；對(duì)最低恒沸物，摩爾汽化潛熱小的組分的濃度增大；

d.對(duì)最低恒沸物，摩爾汽化潛熱大的組分的濃度增大；對(duì)最高恒沸物，摩爾汽化潛熱小的組分的濃度增大。? 30、容易形成恒沸物的為（）

a.各組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，其沸點(diǎn)差較大 b.各組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，其沸點(diǎn)差較??； c.各組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)不相似，其沸點(diǎn)差較大； d.各組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)不相似，其沸點(diǎn)差較小

31、在下列單元操作中，氣液兩相近似看成恒摩爾流而誤差較小的是（）

a.吸收過(guò)程；b.蒸出過(guò)程；

c.精餾過(guò)程；d.以上三種操作過(guò)程。

32、分離同一混合物采用萃取精餾與采用普通精餾相比有（）a.汽液比更大些； b.級(jí)效率更低些； c.級(jí)效率更高些； d.精餾溫度更低些。

? 第三章 答 案（填空題）

填空題

1、設(shè)計(jì)；操作 ?

2、分配組分 ?

3、全回流

4、組成；泡露點(diǎn)方程 ?

5、萃取劑回收段

6、進(jìn)料時(shí)補(bǔ)加一定量的萃取劑 ?

7、稀釋 ?

8、增大 ?

9、小

00?

10、p?pA?pB?

11、變壓精餾；非均相恒沸物的精餾 ?

12、泡點(diǎn)進(jìn)料

13、均出現(xiàn)的組分；餾出液或釜液

14、由設(shè)計(jì)者指定濃度或提出分離要求

15、重關(guān)鍵組分HK的流率；輕關(guān)鍵組分LK的流率 ?

16、重關(guān)鍵組分；輕關(guān)鍵組分 ?

17、組成；熱量衡算 ?

18、塔頂；恒沸劑 ?

19、萃取精餾；萃取劑 ? 20、正 ?

21、負(fù) ?

22、越好 ?

23、釜 ?

24、釜 00pp?

25、； 12?

26、指定濃度或提出分離要求 ?

27、能量分離媒介（ESA）；質(zhì)量分離媒介（MSA）?

28、普通萃取精餾；溶鹽精餾

? 答 案（選擇題）

1、c；

2、c；

3、d；

4、a；

5、c；

6、d；

7、b；

8、a；

9、d；

10、a ；

11、a；

12、a；

13、b

14、b ；

15、c ；

16、a ；

17、c ；

18、a；

19、b；20、b；

21、a；

22、a；

23、a；

24、c；

25、c；

26、a；

27、d；

28、b；

29、d；30、d；

31、c；

32、b

? 第四章 氣體吸收

? 填空題

1、用于吸收的相平衡表達(dá)式為（），當(dāng)（）降低，（）升高時(shí)有利于吸收。

2、應(yīng)用平均吸收因子法進(jìn)行計(jì)算時(shí)，假設(shè)各平衡級(jí)的（）相等。

3、通常多組分精餾有（）個(gè)關(guān)鍵組分，多組分吸收有（）個(gè)關(guān)鍵組分。

4、吸收過(guò)程在塔頂?shù)南薅葹椋ǎ?，它決定了尾氣中（）。?

5、吸收操作中，最小液氣比下，關(guān)鍵組分的吸收因子和關(guān)鍵組分的吸收率在數(shù)值上（）。

6、多組分吸收過(guò)程液氣比一般取最小液氣比的（）~（）倍。

7、吸收操作中，最小液氣比是指在無(wú)窮多塔級(jí)下，達(dá)到規(guī)定分離要求時(shí)，1kmol進(jìn)料氣所需要（）的kmol數(shù)。

8、吸收過(guò)程主要由（）完成的。?

9、蒸出因子定義式為（），其值可反映蒸出過(guò)程（）。?

10、相對(duì)吸收率與吸收率相等的條件是（）。?

11、吸收劑的再生常采用的是（）,（），（）。?

12、吸收過(guò)程中通常氣體為（），液體為（）。

13、化學(xué)吸收的增強(qiáng)因子就是與相同條件下化學(xué)吸收與物理吸收的（）之比，其定義式為（）。

14、化學(xué)吸收按反應(yīng)類型又分為為（）和（）兩類。

? 選擇題

1、平均吸收因子法的適用范圍是（）

? a.單組分吸收； b.恒摩爾流； c.貧氣吸收；d.富氣吸收。?

2、吸收作用發(fā)生的條件為（）

? a.pi

pi* ；c.yi

3、吸收由于是單向傳質(zhì)，吸收塔每個(gè)級(jí)的溫度的變化主要由（）引起。

? a.熱量變化；b.組成改變； c.流率變化；d.其他原因。?

4、吸收操作中，若要提高關(guān)鍵組分的相對(duì)吸收率應(yīng)采用最有效措施是（）

? a.提高壓力；b.升高溫度；c.增加液汽比；d.增加塔級(jí)數(shù)。?

5、多組分吸收過(guò)程采用圖解梯級(jí)法的依據(jù)是（）

? a.恒溫操作；b.恒摩爾流； c.貧氣吸收；d.富氣吸收。?

6、吸收過(guò)程各組分的吸收量主要發(fā)生在（）

? a.每個(gè)級(jí)均勻吸收；b.主要在塔頂一級(jí)和塔釜一個(gè)理論級(jí)； ? c.主要在塔釜；d.塔中部。?

7、當(dāng)體系的yi=yi*時(shí)（）

? a.發(fā)生解吸過(guò)程；b.發(fā)生吸收過(guò)程；c.發(fā)生精餾過(guò)程；d.沒(méi)有物質(zhì)的凈轉(zhuǎn)移。

8、關(guān)于吸收的描述下列哪一個(gè)不正確（）

? a.根據(jù)溶解度的差異分離混合物；b.適合處理大量氣體的分離；

? c.效率比精餾低；d.能得到高純度的氣體。

9、通常對(duì)物理吸收操作最有利的操作條件是（）

? a.高溫高壓；b.低溫高壓；c.低溫低壓；d.高溫低壓。?

10、在多組分吸收中，吸收主要發(fā)生于塔頂附近幾個(gè)級(jí)的組分是（）

? a.易溶組分；b.難溶組分；c.關(guān)鍵組分；d.所有組分。?

11、在多組分吸收中，吸收發(fā)生于全塔所有塔級(jí)的組分是（）? a.易溶組分；b.難溶組分；c.關(guān)鍵組分；d.所有組分。?

12、吸收塔的氣、液相最大負(fù)荷處應(yīng)在（）

? a.塔的底部；b.塔的中部；c.塔的頂部；d.不確定。?

13、在板式塔的吸收中，原料中的平衡常數(shù)小的組分主要在（）被吸收

? a.塔上部少數(shù)幾塊板；b.塔下部少數(shù)幾塊板；c.塔中部少數(shù)幾塊板；d.全塔所有板。

14、在板式塔的吸收中，原料中關(guān)鍵組分組分主要在（）被吸收

? a.塔上部少數(shù)幾塊板；b.塔下部少數(shù)幾塊板；c.塔中部少數(shù)幾塊板；d.全塔所有板。

15、當(dāng)關(guān)鍵組分的相對(duì)吸收率大于其吸收因子A時(shí)，應(yīng)有結(jié)論（）

? a.吸收塔無(wú)論有多少個(gè)理論級(jí)也完不成給定的分離任務(wù)； ? b.吸收塔需有無(wú)窮多個(gè)理論級(jí)才能完成給定分離任務(wù)； ? c.吸收塔有限多個(gè)理論級(jí)即可完成給定的分離任務(wù)； ? d.上述結(jié)論均成立。

16、一般吸收過(guò)程，可調(diào)設(shè)計(jì)變量數(shù)為（）? a.5個(gè)；b.4個(gè)；c.1個(gè)；d.2個(gè)。

17、在吸收操作過(guò)程中，任一組分的吸收因子Ai與其吸收率在數(shù)值上相應(yīng)是（）

Ai??i? a.；b.Ai??i；c.Ai??i；

d.以上三種情況均有可能。

18、下列吸收的有利條件的是（）

? a.提高溫度；b.提高原料氣流率量；c.提高壓力；d.減少吸收劑流率。

19、平衡常數(shù)較小的組分是（）

? a.難吸收的組分；b.最較輕組分；

? c.揮發(fā)能力大的組分；d.吸收劑中的溶解度大的組分。? 20、難吸收組分主要在塔的（）被吸收

? a.塔頂級(jí)；b.進(jìn)料級(jí)；c.塔釜級(jí)； d.全塔平均吸收。? 第四章 答 案（填空題）

1、l = Av；溫度；壓力 ?

2、吸收因子 ? 3、2；1 ?

4、yi,1≧Kixi,0；該組分的最低濃度 ?

5、相等

? 6、1.2；2.0 ?

7、吸收劑

8、塔頂釜兩個(gè)級(jí)

9、S=KV/L；分離的難易程度 ?

10、吸收劑中不含溶質(zhì)

11、用蒸汽或惰性氣體的蒸出塔；用再沸器的蒸出塔；用再沸器的精餾塔

12、過(guò)熱蒸汽；過(guò)冷液體 ?

13、傳質(zhì)系數(shù)；E=KL/KL0 ?

14、可逆反應(yīng)；不可逆反應(yīng)

選擇題

1、c；

2、b；

3、a；

4、a；

5、c； ?

6、b；

7、d；

8、d；

9、b；

10、b；

11、c；

12、a；

13、b；

14、d；

15、a；

16、c；

17、c；

18、c；

19、d；20、a

? ? 第五章 多組分多級(jí)分離的嚴(yán)格計(jì)算

填空題

1、僅有一股進(jìn)料且無(wú)側(cè)線出料和中間換熱設(shè)備的塔型稱為（）。

2、描述多級(jí)分離過(guò)程的數(shù)學(xué)模型為（）。

3、對(duì)窄沸程的精餾過(guò)程，其各級(jí)的溫度變化由（）決定，故可由（）計(jì)算各級(jí)的溫度。

4、用精餾或吸收的方法分離含有c個(gè)組分的混合物，描述一個(gè)平衡級(jí)的M方程有（）個(gè)，E方程有（）個(gè)，S方程有（）個(gè)，H方程有（）個(gè)。

5、三對(duì)角矩陣法沿塔流率分布和溫度的初值分別假定為（）。?

6、三對(duì)角矩陣法在求得xij后，由（）求 Tj，由（）求Vj。

7、三對(duì)角矩陣法在用S方程計(jì)算新的溫度分布，在未收斂前xij1,則采用（）的方法。

8、逐級(jí)計(jì)算起點(diǎn)選擇應(yīng)從組成（）的一端算起。

9、逐級(jí)計(jì)算合適的進(jìn)料位置定義為達(dá)到規(guī)定分離要求所需（）的進(jìn)料位置。

10、逐級(jí)計(jì)算法求平衡級(jí)數(shù)中交替使用（）關(guān)系和（）關(guān)系。

11、逐級(jí)計(jì)算法從上到下采用（）計(jì)算多組分精餾的各級(jí)溫度。

12、CMB矩陣法用物料衡算來(lái)校正圓整后的液相組成，使之（）。

13、松弛法的開(kāi)發(fā)是仿照精餾過(guò)程由不穩(wěn)態(tài)趨向穩(wěn)態(tài)的進(jìn)程來(lái)求解，故其中間計(jì)算結(jié)果可模擬精餾過(guò)程的（）。

選擇題

1、下面哪種塔型不是復(fù)雜精餾塔（）

? a.設(shè)有中間再沸換熱設(shè)備的精餾分離裝置；b.有多股進(jìn)料的精餾分離裝置；

? c.僅有一股進(jìn)料且無(wú)側(cè)線出料和中間換熱設(shè)備的精餾分離裝置；

? d.設(shè)有中間冷凝換熱設(shè)備的精餾分離裝置。

2、下面哪個(gè)關(guān)系或方程不屬于MESH方程組（）

? a.物料平衡關(guān)系；b.化學(xué)平衡關(guān)系；c.相平衡關(guān)系；d.熱量平衡方程

3、流量加和露點(diǎn)法選擇的迭代變量為（）? a.xi，j；b.yi，j；c.li，j；d.vi，j

4、當(dāng)兩個(gè)易揮發(fā)組分為關(guān)鍵組分時(shí)，則以何處為起點(diǎn)逐級(jí)計(jì)算（）

? a.塔頂往下 b.塔釜往上 c.兩端同時(shí)算起

5、當(dāng)采用逐級(jí)計(jì)算法從上到下計(jì)算多組分精餾的理論級(jí)數(shù)時(shí)，第j級(jí)為適宜進(jìn)料位置應(yīng)滿足下條件（）

? 當(dāng)采用逐級(jí)計(jì)算法從下到上計(jì)算多組分精餾的理論級(jí)數(shù)時(shí)計(jì)算結(jié)束判據(jù)為（）

7、流量加和法在求得xij后由什么方程來(lái)求各級(jí)的溫度（）? a.熱量平衡方程； b.相平衡方程； c.物料平衡方程；d.摩爾分率加和式

8、同時(shí)校正法在求得xij后由什么方程來(lái)求各級(jí)的溫度（）? a.熱量平衡方程； b.相平衡方程； c.物料平衡方程；d.熱量平衡方程和摩爾分率加和式同時(shí)求解

9、三對(duì)角矩陣法在求得xij后，若∑xij≠1則（）? a.直接用S方程計(jì)算溫度；

? b.硬性歸一后用 S方程計(jì)算溫度；

? c.組分物料衡算校正后用S方程計(jì)算溫度

10、矩陣求逆法與三對(duì)角矩陣法不同之處在于（）? a.迭代變量不同；b.迭代變量的組織方法不同；

? c．解三對(duì)角矩陣求xij的方法不同；d.xij的歸一方法不同 ?

11、三對(duì)角矩陣法在求得xij后由什么方程來(lái)求各級(jí)的流率（）? a.熱量平衡方程；b.相平衡方程；c.物料平衡方程；d.摩爾分率加和式

12、采用三對(duì)角線矩陣法對(duì)多組分多級(jí)分離進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算，適用于（）

? a.操作計(jì)算；b.設(shè)計(jì)計(jì)算；c.設(shè)計(jì)計(jì)算和操作計(jì)算 ?

13、CMB矩陣法在求得xij后，若∑xij≠1，則（）：a.直接用S方程計(jì)算溫度；

? b.硬性歸一后用 S方程計(jì)算溫度；

? c.組分物料衡算校正后用S方程計(jì)算溫度

? ? 第五章 答 案（填空題）

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

1、常規(guī)塔或普通塔或簡(jiǎn)單精餾塔；

2、MESH方程；

3、組成，ES方程；

4、Nc；Nc；2N；N

5、恒摩爾流和線性分布；

6、ES方程，H方程；

7、硬性歸一；

8、精確；

9、理論級(jí)數(shù)最少；

10、相平衡；物料平衡

11、露點(diǎn)溫度

12、不僅滿足S方程，也盡量符合M方程；

13、開(kāi)車

? 答 案（選擇題）

? ? ?

1、c；

2、b；

3、d；

4、b；

5、a；

6、b；

7、a；

8、a；

9、b；

10、c；

11、a；

12、c；

13、c

第六章 分離過(guò)程及設(shè)備的效率與節(jié)能綜合

填空題

1、影響氣液傳質(zhì)設(shè)備的處理能力的因素有（）、（）、（）和()。

2、精餾中液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間一般≮（）秒。

3、氣液傳質(zhì)設(shè)備可分為（）和（）兩大類。?

4、板式氣液分離設(shè)備常見(jiàn)的表示方法有（）、（）、（）。?

5、當(dāng)板上液體達(dá)到完全混合時(shí)，點(diǎn)效率（）氣相默弗里板效率。

6、可用（）準(zhǔn)數(shù)表示板上液體的混合情況，當(dāng)板上完全不混合時(shí)，則該準(zhǔn)數(shù)（）。

7、霧沫夾帶是氣液兩相在傳質(zhì)后分離（）引起的。?

8、實(shí)際板上液相為（），板上液相各點(diǎn)濃度（）。

9、一般精餾過(guò)程的效率高于吸收過(guò)程，主要是因?yàn)榫s過(guò)程的（）。

10、等溫最小分離功與被分離組成的相對(duì)揮發(fā)度（）。?

11、分離最小功表示（），最小分離功的大小標(biāo)志著（）。?

12、等溫分離低壓液體混合物，除溫度外最小功僅決定于（）。?

13、若分離過(guò)程的產(chǎn)品溫度與原料溫度不同時(shí)，分離過(guò)程所需的最小功用該過(guò)程的（）變化來(lái)表示。

14、分離過(guò)程消耗的凈功與環(huán)境溫度有關(guān)，一般夏天的同一分離過(guò)程消耗的最小功（）。

15、要提高分離過(guò)程的熱力學(xué)效率，應(yīng)通過(guò)減少分離過(guò)程的（）來(lái)實(shí)現(xiàn)。

16、精餾過(guò)程的不可逆性主要表現(xiàn)在（）、（）、（）方面。

17、多效精餾過(guò)程將高壓塔（）作為低壓塔（）的加熱介質(zhì)，使能耗下降。

18、熱泵精餾是將溫度較低的塔頂蒸汽（）后作為塔底再沸器的熱源。

19、采用簡(jiǎn)單精餾塔將c個(gè)組分所組成的溶液分離成c個(gè)產(chǎn)品需要（）個(gè)塔。

? 20、含有質(zhì)量分離劑的分離方法不作為首選的方法，是因?yàn)樵摲ㄐ瑁ǎ?/p>

21、對(duì)多組分物系的分離，（）的組分和（）的組分要先分離。

22、從節(jié)能的角度分析最難分離的組分應(yīng)放在（）分離；分離要求高的組分應(yīng)放在（）分離；進(jìn)料中含量高的組分應(yīng)（）分離。

選擇題

1、下面有關(guān)塔板效率的說(shuō)法中哪些是正確的（）？ ? a.全塔效率可大于1； b.點(diǎn)效率不必小于1；

? c.Murphere板效率可大于1； d.板效率必小于點(diǎn)效率 ?

2、當(dāng)板上液體達(dá)到完全混合時(shí)，則（）： ? a.Pe = 0；b.Pe =；c.0 < Pe <；d.Pe < 0 ?

3、當(dāng)板上液體存在返混時(shí)，點(diǎn)效率與板效率的關(guān)系為（）： ? a.EMV>EOG b.EMV=EOG c.EMV

4、從液體粘度對(duì)流體狀態(tài)的和液相傳質(zhì)阻力的影響來(lái)看，精餾過(guò)程的效率比吸收過(guò)程的效率（）

? a.更大；b.相等；c.更小

5、與板式塔相比，填料塔常具有的特點(diǎn)是（）：

? a.塔效率較高且穩(wěn)定；b.液氣比適應(yīng)范圍較大；c.用于大直徑塔較適宜；d.壓降小

6、與填料塔相比，不屬于板式塔的特點(diǎn)的是（）：

? a.塔效率較高且穩(wěn)定；b.安裝檢修較困難；c.較適用于處理含有固體懸浮物的物系；d.壓降小。

7、適合于選用填料塔的情況為（）：

? a.物料具有腐蝕性時(shí)；b.要求具有較大操作彈性時(shí)；c.有多個(gè)進(jìn)料口和側(cè)線采出的精餾塔；d.需要從塔的分離段移入或移出較多熱量時(shí)

8、適合于選用填料塔的情況為（）：

? a.欲分離物料為易發(fā)泡物系；b.要求具有較大操作彈性時(shí)；c.有多個(gè)進(jìn)料口和側(cè)線采出的精餾塔；d.需要從塔的分離段移入或移出較多熱量時(shí)。

9、不適合于選用填料塔的情況為（）： ? a.物料具有腐蝕性時(shí)；b.要求具有較大操作彈性時(shí)；c.間歇操作，塔持液量較小時(shí)；d.欲分離物料為易發(fā)泡物系。

10、汽液接觸板式塔中，液泛隨（）而增大：

? a.L/ V減小和板間距減??；b.L/ V減小和板間距增大；c.L/ V增大和板間距減小；d.L/ V增大和板間距增大

11、塔板上液層越厚，氣泡越分散，表面湍動(dòng)程度越高，則點(diǎn)效率（）。

? a.越高；b.越低；c.無(wú)必然聯(lián)系；d.不變

12、等溫下將同組成的二元混合物分離分離成兩個(gè)純組分，分離最小功最小的情況是（）：

? a.分離理想溶液；b.分離具有正偏差的非理想溶液；c.分離具有負(fù)偏差的非理想溶液；d.分離完全不互溶的液體。

13、分離最小功是指下面的過(guò)程中所消耗的功（）

? a.實(shí)際過(guò)程；b.可逆過(guò)程；c.完全可逆過(guò)程；d.不可逆過(guò)程 ?

14、在相同的組成下，分離成純組分時(shí)所需的功與分離成兩非純組分時(shí)所需的功（）

? a.更大；b.相等；c.更小

15、分離過(guò)程消耗的凈功與環(huán)境溫度有關(guān)，一般冬天的同一分離過(guò)程消耗的最小功比夏天消耗的最小功（）

? a.更大；b.更??；c.相等

16、要提高分離過(guò)程的熱力學(xué)效率，應(yīng)通過(guò)下列方法來(lái)實(shí)現(xiàn)（）： ? a.加大回流比；b.減少分離過(guò)程的不可逆性；c.增大關(guān)鍵組分間的相對(duì)揮發(fā)度 ?

17、熱泵精餾是將溫度較低的塔頂蒸汽經(jīng)下面的過(guò)程后作為塔底再沸器的熱源（）

? a.壓縮升溫；b.節(jié)流降溫a.壓縮降溫；b.節(jié)流升溫

18、采用簡(jiǎn)單精餾塔將c個(gè)組分所組成的溶液分離成c個(gè)產(chǎn)品需要幾個(gè)塔（）：

? a.c－1；b.c ；c.c + 1 ?

19、對(duì)多組分物系的分離，應(yīng)將分離要求高的組分（）： ? a.最先分離；b.中間分離；c.最后分離；d.與順序無(wú)關(guān) ? 20、在多組分物系的分離中，若有腐蝕的組分存在應(yīng)將該組分（）： ? a.最先分離；b.中間分離；c.最后分離；d.與順序無(wú)關(guān) ?

21、一般來(lái)說(shuō)，下列分離過(guò)程中效率最低的是（）

? a.只靠外加能量的過(guò)程；b.同時(shí)具有能量分離劑和質(zhì)量分離劑的過(guò)程；c.速率控制的分離過(guò)程；

第六章答案

答

案（填空題）

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

答

案 ? ? ? ? ? ?

1、液泛；霧沫夾帶；壓力降；液體在降液管的停留時(shí)間； 2、3～5；

3、板式塔；填料塔；

4、全塔效率；默弗利板效率；點(diǎn)效率；

5、等于；

6、彼克來(lái)（Peclet）；Pe=∞；

7、氣速較高時(shí)；

8、完全不混合；不相等；

9、溫度比吸收過(guò)程更高；

10、無(wú)關(guān)；

11、分離過(guò)程耗能的最低限；物質(zhì)分離的難易程度；

12、物料組成及性質(zhì)；

13、有效能變化；

14、更大；

15、不可逆性；

16、流體流動(dòng)；傳熱；傳質(zhì)；

17、塔頂蒸汽；塔釜再沸器；

18、經(jīng)壓縮升溫；

19、c－1；

20、須增設(shè)質(zhì)量分離劑的回收設(shè)備；

21、易分離；易揮發(fā)；

22、最后；最后；優(yōu)先

1、c；

2、a；

3、a；

4、a；

5、d；

6、d；

7、a；

8、a；

9、b；

10、c；

11、a；

12、d；

13、c；

14、a；

15、b；

16、b；

17、a；

18、a；

19、c；b； 20、a；

21、c（選擇題）

第五篇：分離工程計(jì)算題

1、溶菌酶在2.8mol/L和3.0mol/L硫酸溶液中的溶解度分別為1.2g/L和0.26g/L，試計(jì)算溶菌酶在3.5mol/L硫酸銨溶液中的溶解度？ 解：由Cohn經(jīng)驗(yàn)方程lgS???KsI,I?1?CiZi2，得 2I1?1/22.8?2?1?2.8???2?2?2??8.4mol/L??9mol/L

lg1.2???KsI1，有Ks=1.1070lg0.26???KsI2，有?=9.3781I2?1/23.0?2?12?3.0???2?I3?1/23.5?2?12?3.5???2??2當(dāng)在3.5mol/L硫酸銨溶液中的溶解度為：

?2??10.5mol/L，lgS???KsI3?5.568?10?3g/L

2、溶劑萃取分離A和B兩種抗生素，初始水相中A和B的質(zhì)量濃度相等，A和B的分配系數(shù)與其濃度無(wú)關(guān)，分別為10和0.1.利用混合、澄清式萃取操作，設(shè)每級(jí)萃取均達(dá)到分配平衡，并且萃取前后各相體積保持不變。（1）若采用一級(jí)萃取，萃取水相中90%的A，所需相比（有機(jī)相與水相的體積比）為多少？此時(shí)有機(jī)相中A的純度（即A占抗生素總質(zhì)量的百分比）是多少？（2）若采用多級(jí)錯(cuò)流接觸萃取，每級(jí)萃取用新鮮的有機(jī)相，相比均為0.5，計(jì)算使A在有機(jī)相中的收率達(dá)到99%以上所需的最小萃取級(jí)數(shù)，并計(jì)算有機(jī)相中A的實(shí)際最大收率和平均純度？（3）若采用三級(jí)逆流萃取，計(jì)算使A在有機(jī)相中的收綠城達(dá)到與第（2）問(wèn)相同所需的相比。

解：（1）由1??A?EA/1?EA=0.9，所以EA?9 又EA?KAVS/VF,且EA=9，KA=10;所以VS/VF=0.9

同理：EB=KBVS/VF=0.1?0.9=0.09

所以1??B?EB/1?EB?0.083 又因初始水相質(zhì)量濃度A=B，故A的純度為：0.9/(0.9?0.083)?91.6%（2）EA?KAVS/VF?10?0.5?

5，EB=KBVS/VF=0.1?0.5=0.05

E?1??由1??n?nn?1(1?E)n6n-11,得1-?A=n=1-n?0.99

66則6?100,n?3，即可，故最小萃取級(jí)數(shù)為3 當(dāng)n大于等于3時(shí)，有機(jī)相中A的最大實(shí)際收率為：1??3A?1?1/6?99.5% 此時(shí)B的收率為1??3B?1?1/1.05?13.6% 故平均純度為0.995/(0.995?0.136)?0.88

33En?1?E?99.5%,EA?KAVS/VF，所以,故此時(shí)相比為0.55（3）1??3?n?1E?1F?m2?m1?N1/2，VR?V0(1?mF)RS?2?2?m1F?m2F?

3、某凝膠過(guò)濾介質(zhì)的排阻極限為200000，填充柱體積為100ml，用其測(cè)得的A和B兩種蛋白質(zhì)的洗脫體積分別為58ml和64ml，相對(duì)分子質(zhì)量2×10 6的藍(lán)色葡聚糖的洗脫體積為40ml。（1）試計(jì)算A和B的分配系數(shù)；（2）若在流速下用A和B兩種蛋白質(zhì)溶液測(cè)得該凝膠過(guò)濾色譜柱的理論板當(dāng)量高度為0.3mm，且洗脫曲線呈Gauss分布，在此流速下要使微量的AB混合溶液的分離度達(dá)到1.3，此GFC柱的最小填充高度應(yīng)為多少？ 解：（1）由公式VR?V0?m(Vt?V0)，又由題意得Vt?100mL,V0?40mL，故 A：VR?58mL，由58?40?mA(100?40)?mA?0.3 B：VR?64mL，同理64?40?mB(100?40)?mB?0.4

（2）由洗脫曲線呈Gauss分布，則有：RS?2(?R2??R1)/W1?W2 又因?yàn)槠骄疵摃r(shí)間QR?HMF?VR/V0，得QR1?VR/V0?58/40?1.45

QR2?VR/V0?64/40?1.6

又因?yàn)榈拙€處切線峰寬W?4VR4(1?mF)?NV0NN，W2?4VR/V0N?6.4/N 計(jì)算得：W1?4VR/V0N?5.8/將上訴代入分離度公式有：RS?又因?yàn)镠ETP?2(1.6?1.45)?1.3?N?2795

5.8/N?6.4/NL，則L?HETP?H?0.3?2795?838.5mm H