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1、蒸馏技术现状与发展方向蒸馏技术现状与发展方向 主要内容主要内容一、概述一、概述二、二、蒸馏分离工程的特点蒸馏分离工程的特点三、学科特点三、学科特点四、蒸馏过程的传质动力学研究四、蒸馏过程的传质动力学研究五、过程强化五、过程强化六、发展方向六、发展方向概概 述述 蒸蒸馏馏是是在在气气液液两两相相逐逐级级流流动动和和接接触触时时进进行行穿穿越越界界面面的的质质量量和和热热量量传传递递,并并实实现现混混合合物物分分离离纯纯化化的的化化工工单单元元操操作作过过程程。作作为为当当代代工工业业应应用用最最广广的的分分离离技技术术,目目前前已已具具有有相相当当成成熟熟的的工工程程设设计计经经验验与与一一定定
2、的的基基础础理理论论研研究究,并并发发展展出出了了以以蒸蒸馏馏为为基基础础的的许多新型复合传质分离技术。许多新型复合传质分离技术。概概 述述 随随着着石石油油化化工工、化化学学工工业业、环环境境化化工工等等领领域域的的不不断断发发展展和和兴兴起起，使使得得蒸蒸馏馏分分离离过过程程的的大大处处理理量量、连连续续化化操操作作优优势势得得以以充充分分发发挥挥，但但是是作作为为高高能能耗耗的的分分离离过过程程，在在大大型型工工业业化化生生产产过过程程中中无无法法避避免免地地遇遇到到产产品品的的高高纯纯度度与与高高能能耗耗的的矛矛盾盾。所所以以，在在产产品品达达到到高高纯纯分分离离的的同同时时又又能能减
3、减低低能能耗耗就就成成为为蒸馏学科和工程研究开发的主要目标。蒸馏学科和工程研究开发的主要目标。蒸馏技术用于混合物分离的优势与劣势蒸馏技术用于混合物分离的优势与劣势优势：基础较扎实，工程设计经验成熟；优势：基础较扎实，工程设计经验成熟；大处理量、连续化操作性能强。大处理量、连续化操作性能强。劣势：微观、亚微观层次的研究不足；劣势：微观、亚微观层次的研究不足；高能耗，且分离纯度越高能耗越高。高能耗，且分离纯度越高能耗越高。概概 述述 蒸蒸馏馏传传质质分分离离过过程程具具有有极极高高的的复复杂杂性性,它它涉涉及及塔塔板板(或或填填料料表表面面)上上气气液液两两相相流流动动的的相相互互影影响响、气气泡
4、泡表表面面流流型型结结构构的的转转化化、穿穿越越气气液液界界面面的的质质量量和和热热量量传传递递之之间间的的相相互互耦耦合合、气气泡泡的的聚聚并并和和分分裂裂与与塔塔板板流流动动气气泡泡表表面面流流型型的的变变化化以以及及界界面面传传质质和和传传热热等等的密切关联等。的密切关联等。1 2 3 n n+1 概概 述述 但但是是,至至今今关关于于气气液液两两相相界界面面相相变变传传质质和和传传热热及及气气泡泡群群传传质质动动力力学学规规律律仍仍处处于于宏宏观观的的和和热热力力学学平平衡衡水水平平上上的的研研究究,尚尚未未发发展展出出能能够够比比较较准准确确表表示示过过程程传传递递的的理理论论预预测
5、测方方法法。例例如如塔塔板板效效率率或或传传质质系系数数的的确确定定仍仍需需要要经经验验关关联联式式或或实实验验测测定定,从从而而导导致致工工程程设设计计安安全全系系数数较较大大的的设设备备和和能能量量的的很很大大浪浪费。费。概概 述述 所所以以说说,从从总总体体上上看看蒸蒸馏馏学学科科目目前前仍仍然然处处于于半经验半经验阶段。阶段。概概 述述 造造成成蒸蒸馏馏学学科科理理论论研研究究滞滞后后于于实实际际应应用用的的主主要要原原因因：一一是是过过程程本本身身的的复复杂杂性性，二二是是理理论论和和实实验验研研究究手手段段的的不不充充分分。如如过过去去一一直直采采用用稳稳态态(或或拟拟稳稳态态)和
6、和热热力力学学平平衡衡级级的的方方法法，对对于于过过程程中中涉涉及及界界面面的的传传质质动动力力学学行行为为、气气泡泡聚聚并并和和分分裂裂与与过过程程传传递递和和流流动动相关的本质等机理研究不够深入相关的本质等机理研究不够深入;概概 述述 此此外外，现现有有的的测测试试手手段段无无法法进进行行气气液液两两相相传传递递和和运运动动规规律律的的动动态态跟跟踪踪测测定定。所所以以需需要要采采用用新新的的理理论论研研究究方方法法，以以系系统统内内气气液液两两相相传传递递和和流流动动的的动动态态变变化化观观点点，从从根根本本上上对对过过程程传传递递机机理理加加以以认认识识，由由此此发发展展非非线线性性、
7、非非平平衡衡的的传传质质理理论论，以以此此为为指指导导进进行行蒸蒸馏馏单单元元操操作作设设备备的的工工程程设设计计、分分离离过过程程强强化化和和以以蒸馏为基础发展蒸馏为基础发展高效复合传质过程高效复合传质过程。一、蒸馏分离工程的特点一、蒸馏分离工程的特点1、系统工程性强，传递机理复杂。、系统工程性强，传递机理复杂。蒸蒸馏馏过过程程研研究究涉涉及及工工程程和和工工艺艺性性问问题题，而而过过程程的的传传递递机机理理又又十十分分复复杂杂，很很多多重重要要问问题题至至今今尚尚未未解解决决。其其根根本本原原因因是是单单相相流流动动的的研研究究方方法法在在蒸蒸馏馏过过程程中中难难以以再再适适用用，同同时时
8、由由于于过过程程伴伴随随着着界界面面传传递递，相相关关的的基基础础理理论论研研究还远远落后于实际工程应用。究还远远落后于实际工程应用。一、蒸馏分离工程的特点一、蒸馏分离工程的特点2、分析方法和测试手段要求独特、分析方法和测试手段要求独特 在蒸馏分离过程中在蒸馏分离过程中,需要进行需要进行测量的基本数据包括：测量的基本数据包括：气泡群中气泡群中尺寸大小分布尺寸大小分布；气泡的产生、形气泡的产生、形成、自由运动和破灭成、自由运动和破灭几个阶段的几个阶段的传质和运动规律研究结果；气泡传质和运动规律研究结果；气泡间的相互作用与传递的关系；气间的相互作用与传递的关系；气泡与表面流体之间的相对运动和泡与表
9、面流体之间的相对运动和相间传质规律等。需要进行瞬态相间传质规律等。需要进行瞬态跟踪测量。跟踪测量。一、蒸馏分离工程的特点一、蒸馏分离工程的特点3、设备放大效应严重。、设备放大效应严重。蒸蒸馏馏过过程程中中的的复复杂杂流流动动结结构构、气气泡泡之之间间的的相相互互作作用用、各各组组分分传传递递速速率率之之间间的的相相互互干干扰扰(耦耦合合)、气气泡泡大大小小与与塔塔内内件件结结构构和和表表面面性性质质的的密密切切关关系系，同同样样的的物物性性和和操操作作条条件件，在在不不同同尺尺度度和和结结构构的的设设备备中中可可呈呈现现出出截截然然不不同同的流型传质行为，表现出不同的操作特性。的流型传质行为，
10、表现出不同的操作特性。一、蒸馏分离工程的特点一、蒸馏分离工程的特点 这这均均是是由由于于对对过过程程传传递递中中非非平平衡衡性性质质和和非非线线性性传传质质属属性性缺缺乏乏足足够够的的了了解解，未未能能实实现现对对设设备备效效应应的的定定量量认认识识，使使得得工工业业化化设设计计至至今今仍仍然然处处于于逐逐级级放放大大的的经经验验阶阶段段。所所以以，加加强强过过程程放放大大效效应应的的研研究究是是实实现现蒸蒸馏馏技术实用化、工业化的关键。技术实用化、工业化的关键。一、蒸馏分离工程的特点一、蒸馏分离工程的特点4、设备中气液两相混合物流体流量之间存在、设备中气液两相混合物流体流量之间存在一定的约束
11、条件。一定的约束条件。塔设备中塔设备中上升蒸汽流量上升蒸汽流量、进料量进料量和和塔顶塔顶冷凝回流液体冷凝回流液体之间的相对流量存在一定的之间的相对流量存在一定的约束关系约束关系,由此保证质量和能量交换的顺利由此保证质量和能量交换的顺利进行和达到产品纯度的要求。进行和达到产品纯度的要求。一、蒸馏分离工程的特点一、蒸馏分离工程的特点5、塔塔板板或或填填料料上上气气体体分分散散相相和和连连续续相相液液体体流流型的多样性。型的多样性。塔塔内内气气体体的的表表观观速速度度、进进料料量量和和塔塔顶顶冷冷凝凝回回流流液液流流量量等等操操作作条条件件不不同同时时，塔塔板板或或填填料料表表面面上上的的气气体体流
12、流动动可可在在快快速速鼓鼓泡泡流流、慢慢速速鼓鼓泡泡流流和和喷喷射射流流等等之之间间转转化化；气气泡泡表表面面流流体体同同时时存存在在层层流流内内层层、层层流流、过过渡渡型型和和湍湍流流几几种种流流速速，以以及及气气泡泡尾尾流流和和界界面面传传质、传热引起的界面湍动。质、传热引起的界面湍动。快速鼓泡流快速鼓泡流射射流流二、学科特点二、学科特点由由于于蒸蒸馏馏学学科科研研究究的的具具体体对对象象是是一一种种特特殊殊的的气气液液两两相相流流动动体体系系，同同时时蒸蒸馏馏过过程程中中伴伴随随气气液液界界面面上上的的质质量量传传递递和和能能量量传传递递；且且涉涉及及气气泡泡的的聚聚并并和和分分裂裂与与
13、两两相相流流动动和和传传递递的的相相互互影影响响，气气泡泡的的形形成成、生生成成、运运动动等等阶阶段段性性过过程程中中不不同同的的流流动动和和传传质质行行为为,所所以以具具有自身显著的特点有自身显著的特点,现分述如下：现分述如下：二、学科特点二、学科特点1、传递过程中存在、传递过程中存在界面效应界面效应不不同同尺尺寸寸的的气气泡泡具具有有不不同同的的界界面面效效应应，从从而而造造成成不不同同的的传传质质速速率率；界界面面区区域域的的特特殊殊性性质质和和传传输输行行为为，即即界界面面张张力力、界界面面扩扩散散、表表面面活活性性物物质质在在界界面面上上的的亲亲和和性性吸吸附附、分分子子的的重重定定
14、向向作作用用等等，以以及及涉涉及及界界面面的的非非平平衡衡性性质质、非非线线性性动动态态传传递递特特性性，如如界界面面附附近近某某些些组组分分的的局局部部积积累累引引起起的的密密度度涨涨落落和和气气泡聚并与分裂等。泡聚并与分裂等。二、学科特点二、学科特点2、界界面面微微观观结结构构、组组成成在在传传递递过过程程中中的的随随机机变化变化。界界面面处处分分子子的的相相变变行行为为、极极性性分分子子的的结结构构、表表面面张张力力和和密密度度等等的的动动态态变变化化行行为为均均与与界界面面结结构构和和组组成成变变化化紧紧密密相相关关，界界面面结结构构和和组组成成的的变变化化有有可可能能会会使使体体系系
15、中中的的某某些些组组分分在在界面附近出现积累，即界面附近出现积累，即产生密度涨落产生密度涨落。二、学科特点二、学科特点3、气泡形状的非规则性和影响因素的复杂性气泡形状的非规则性和影响因素的复杂性。除除传传递递过过程程中中,运运动动气气泡泡表表面面上上不不同同部部位位处处表表面面活活性性剂剂、组组分分浓浓度度、温温度度分分布布、流流体体运运动动行行为为的的变变化化,造造成成的的气气泡泡不不规规则则运运动和变形，动和变形，二、学科特点二、学科特点 即局部周期性的膨胀和收缩以及气泡的即局部周期性的膨胀和收缩以及气泡的聚并和分裂外，还有设备内筛板等塔内件聚并和分裂外，还有设备内筛板等塔内件的表面性质和
16、其上的孔径大小、气体流量、的表面性质和其上的孔径大小、气体流量、流体性质流体性质(包括表面张力、流量、粘度、密包括表面张力、流量、粘度、密度度)、体系内微量表面活性物质、两相流动、体系内微量表面活性物质、两相流动方向方向(包括逆流、并流和错流包括逆流、并流和错流)等均为影响等均为影响气泡大小的重要因素。气泡大小的重要因素。二、学科特点二、学科特点4、流动结构的、流动结构的非均匀性非均匀性。运运动动气气泡泡表表面面流流体体从从表表面面到到主主体体相相同同时时存存在在的的层层流流、层层流流内内层层、湍湍流流过过渡渡区区域域和和充充分分发发展展的的湍湍流流区区域域；质质量量传传递递引引起起的的界界面
17、面湍湍动动；气气泡泡聚聚并并和和分分裂裂造造成成系系统统内内流流体体流流动动的的非非均均匀匀性性；气气泡泡不不同同时时期期的的周周期期性性膨膨胀胀和和收收缩缩；气气液液两两相相接接触触导导致致气气泡泡的的形形成成、脱脱离离接接触触、自自由由运运动动和和破破灭灭进进入入气气相相这这些些过程中，气泡自身运动的不规则性。过程中，气泡自身运动的不规则性。二、学科特点二、学科特点5、界面湍动、传递方向对过程传质和流动的界面湍动、传递方向对过程传质和流动的影响影响。涉及两相界面的传质，在界面附近的两相区涉及两相界面的传质，在界面附近的两相区域将会出现界面波动。并在一定条件下会域将会出现界面波动。并在一定条
18、件下会变得不稳定，随之出现界面的法向方向和变得不稳定，随之出现界面的法向方向和切向方向的脉动这些脉动有时引起界面的切向方向的脉动这些脉动有时引起界面的局部破裂、乳化以及其他流体力学效应。局部破裂、乳化以及其他流体力学效应。这些效应是由于传热、传质造成的，但是这些效应是由于传热、传质造成的，但是反过来又影响过程传递。反过来又影响过程传递。二、学科特点二、学科特点6、多组分界面传质的、多组分界面传质的复杂性复杂性。多多组组分分传传质质过过程程中中涉涉及及的的各各种种热热力力学学传传输输流流的的相相互互耦耦合合，界界面面湍湍动动，组组分分传传质质方方向向的的随随机机改改变变与与界界面面湍湍动动的的关
19、关系系具具有有活活性性官官能能团团的的分分子子在在界界面面上上的的选选择择性性吸吸附附行行为为，以以及及在在界界面面上上的的分分子子重重定定向向均均对对界界面面性性质质具有较大影响。具有较大影响。传传质质方方向向理想传质理想传质界面界面汽汽液液实际传质实际传质界面湍动界面湍动有序有序无序无序二、学科特点二、学科特点蒸蒸馏馏过过程程研研究究对对象象的的上上述述特特性性同同时时也也是是进进行行蒸蒸馏馏过过程程研研究究的的难难点点，它它表表明明蒸蒸馏馏体体系系中中涉涉及及界界面面的的两两相相流流动动和和传传递递规规律律与与均均相相内内的的扩扩散散传传输输行行为为相相差差较较大大。实实际际上上它它是是
20、以以界界面面的的非非平平衡衡性性质质、非非线线性性动动态态传传递递的的分分形结构形结构和和耗散结构耗散结构为为重要特征重要特征。二、学科特点二、学科特点 其其中中，既既存存在在极极值值行行为为所所代代表表的的有有序序过过程程,又又存存在在随随机机行行为为所所反反映映的的无无序序过过程程。传传统统的的数数学学方方法法和和理理论论可可能能难难以以对对系系统统中中这这些复杂传递规律进行分析和研究。些复杂传递规律进行分析和研究。二、学科特点二、学科特点所以，这一学科的所以，这一学科的突破性进展突破性进展在很大程度上在很大程度上均依赖于均依赖于数学数学、物理物理等相关学科的最新研等相关学科的最新研究成果
21、，既要对界面处分子的协同传递特究成果，既要对界面处分子的协同传递特性加以微观或细观层次的分形动力学探究，性加以微观或细观层次的分形动力学探究，还需要从还需要从全局的观点全局的观点对系统动态演化规律对系统动态演化规律与外界施加的限制条件的关系进行深入研与外界施加的限制条件的关系进行深入研究；并且需要发展动态在线测试方法，以究；并且需要发展动态在线测试方法，以对传输过程获得体系内对传输过程获得体系内状态函数状态函数和和系统参系统参数随时间变化数随时间变化的数据。的数据。三、蒸馏过程的传质动力学研究三、蒸馏过程的传质动力学研究 在在40年年代代已已有有一一些些学学者者试试图图建建立立气气泡泡传传质质
22、模模型型来来计计算算传传质质效效率率(或或传传质质速速率率、传传质质系系数数)，但但是是这这些些理理论论处处理理方方法法大大都都建建立立在在拟拟流流体体模模型型的的基基础础上上，即即将将一一个个高高度度不不均均匀匀的的系系统统作作为为均均匀匀系系统统来来分分析析，显显然然不不尽合理。尽合理。三、蒸馏过程的传质动力学研究三、蒸馏过程的传质动力学研究 此此外外，在在蒸蒸馏馏过过程程中中最最基基本本的的气气液液传传质质单单元元是是气气泡泡，气气泡泡两两侧侧的的流流体体在在界界面面附附近近不不断断进进行行蒸蒸发发和和冷冷凝凝两两种种相相变变过过程程；气气泡泡在在连连续续相相流流体体中中的的运运动动和和
23、传传质质均均具具有有时时空空动动态态变变化化特特点点，而而现现有有的的理理论论模模型型均均未未考考虑虑两两相相结结构构的的特特点点及及其其动动态态变变化化与与两两相相传传质的相互影响。质的相互影响。汽汽液液冷凝冷凝蒸发蒸发气泡两侧的流体在界面附近不断进气泡两侧的流体在界面附近不断进行蒸发和冷凝两种相变过程行蒸发和冷凝两种相变过程三、蒸馏过程的传质动力学研究三、蒸馏过程的传质动力学研究 两两相相界界面面附附近近的的多多组组分分传传质质过过程程与与组组分分热热力力学学传传输输流流之之间间的的相相互互耦耦合合密密切切相相关关,所所以以对对于于气气液液两两相相非非均均相相、非非平平衡衡系系统统,扩扩散
24、散系系数数的的理理论论计计算算和和实实验验测测定定都都遇遇到到极极大大的的困难。困难。三、蒸馏过程的传质动力学研究三、蒸馏过程的传质动力学研究 首首先先是是液液相相扩扩散散系系数数的的测测量量和和理理论论研研究究方方法法，与与气气体体和和固固体体中中的的扩扩散散相相比比仍仍然然很很不不成成熟熟；其其二二是是组组分分穿穿越越界界面面进进行行传传输输时时，界界面面附附近近各各组组分分的的浓浓度度场场随随时时间间的的变变化化情情况况或或界界面面传传质质动动力力学学行行为为与与传传递递组组分分的的性性质直接相关；质直接相关；三、蒸馏过程的传质动力学研究三、蒸馏过程的传质动力学研究 其其三三是是气气液液
25、两两相相之之间间的的传传质质过过程程本本身身同同时时伴伴有有熵熵增增和和负负熵熵两两过过程程，界界面面处处分分子子的的相相变变对对于于气气泡泡表表面面和和邻邻近近流流体体的的物物性性影影响响较较大大，其其中中表表面面张张力力和和粘粘度度的的温温度度效效应应显显著，故直接关系到动态扩散行为。著，故直接关系到动态扩散行为。这这些些因因素素直直接接关关系系到到描描述述多多组组分分传传质质的的普遍化的普遍化的Maxwell-Stefan方程方程的计算精度。的计算精度。三、蒸馏过程的传质动力学研究三、蒸馏过程的传质动力学研究 此此外外，随随着着实实验验和和计计算算技技术术的的不不断断发发展展,以以液液相
26、相为为连连续续相相的的气气泡泡和和气气泡泡群群传传质质动动力力学学的的研研究究，目目前前已已经经具具备备了了相相当当的的条条件件，为为进进一一步步的的蒸蒸馏馏过过程程传传质质动动力力学学研研究究提提供供可可靠靠的的测测试试手手段段，为为今今后后发发展展宏宏观观和和微微观观相结合的相结合的蒸馏传质理论蒸馏传质理论提供了基础。提供了基础。三、蒸馏过程的传质动力学研究三、蒸馏过程的传质动力学研究 如如果果相相变变过过程程中中界界面面间间分分子子的的传传输输机机理理、气气泡泡聚聚并并和和分分裂裂的的微微观观机机理理及及其其与与主主体体相相内内流流体体运运动动和和组组分分扩扩散散传传递递的的相相互互关关
27、系系能能够够得得以以确确定定，则则今今后后有有关关泡泡滴滴传传质质的的研究将会提高到较高的理论水平。研究将会提高到较高的理论水平。三、蒸馏过程的传质动力学研究三、蒸馏过程的传质动力学研究 当当然然，这这些些问问题题已已不不能能用用传传统统的的传传热热和和传传质质理理论论及及传传统统的的实实验验方方法法进进行行有有效效地地解决。解决。三、蒸馏过程的传质动力学研究三、蒸馏过程的传质动力学研究所所以以说说,传传质质学学正正面面临临着着从从宏宏观观向向细细观观、微微观观理理论论和和方方法法的的过过渡渡，研研究究方方法法还还需需要要实实现现整整个个体体系系的的宏宏观观传传递递现现象象和和泡泡滴滴界界面面
28、间间分分子子的的动动力力学学传传输输规规律律相相结结合合，也也就就是是说说需需要要摆摆脱脱从从分分立立的的、局局部部的的方方法法研研究究过过程程发发展展的的思思路路，而而应应该该用用系系统统的的和和全全局局的的、变变化化发发展展的的观观点点方方法法对对涉涉及及泡泡滴滴的的传传递递过过程程进行实验观测和理论解决。进行实验观测和理论解决。三、蒸馏过程的传质动力学研究三、蒸馏过程的传质动力学研究 对对于于界界面面间间分分子子相相变变动动力力学学相相变变行行为为的的观观测测，需需要要在在实实验验中中发发展展尺尺度度微微型型化化的的测测试试手手段段，例例如如微微细细空空间间尺尺度度和和时时间间尺尺度度问
29、问题题的的解解决决，即即在在微微秒秒或或毫毫微微秒秒时时间间间间隔隔内内，对对各各种种细细小小尺尺寸寸气气泡泡和和液液滴滴周周围围发发生生的的瞬瞬时时传传质质和和传传热热，以以及及界界面面上上组组分分的的相相变变过过程进行动力学测量研究。程进行动力学测量研究。四、蒸馏过程的强化四、蒸馏过程的强化 对对于于具具有有恒恒沸沸点点或或沸沸点点相相近近物物系系仅仅仅仅利利用用蒸蒸馏馏一一般般难难以以达达到到有有效效分分离离的的目目的的。为为此此，结结合合萃萃取取、反反应应(包包括括均均相相和和非非均均相相)、吸吸附附等等其其他他化化工工操操作作单单元元的的优优势势提提出出或或已已实实现现工工业业化化的
30、的有有萃萃取取蒸蒸馏馏、反反应应蒸蒸馏馏、催催化蒸馏化蒸馏、吸附蒸馏吸附蒸馏、结晶蒸馏结晶蒸馏和和膜蒸膜蒸馏等；馏等；1、共沸精馏、共沸精馏当待分离的两个组分为共沸溶液体系或它们当待分离的两个组分为共沸溶液体系或它们的挥发度非常接近时，采用普通精馏方法难的挥发度非常接近时，采用普通精馏方法难以达到分离目的或所需要的理论板数非常多，以达到分离目的或所需要的理论板数非常多，且回流比亦较大，使设备费用和操作费用过且回流比亦较大，使设备费用和操作费用过大而不经济，此时可采用共沸精馏。大而不经济，此时可采用共沸精馏。共沸精馏是向共沸溶液中加入第三组分，使共沸精馏是向共沸溶液中加入第三组分，使该组分能与原
31、有溶液中的一个或多个组分形该组分能与原有溶液中的一个或多个组分形成共沸物，且这种新共沸物的挥发度显著地成共沸物，且这种新共沸物的挥发度显著地高于高于或或低于低于原有各组分的挥发度，则新共沸原有各组分的挥发度，则新共沸物中各组分的含量与原料液组成不同，可采物中各组分的含量与原料液组成不同，可采用普通精馏方法予以分离。用普通精馏方法予以分离。共沸精馏原理共沸精馏原理共共沸沸精精馏馏的的特特点点(1 1)共共沸沸精精馏馏所所用用的的共共沸沸剂剂必必须须与与待待分分离离组组分分的的一一个个或或两个两个形成共沸形成共沸物，物，因因此此可可供供选选择择的的共沸剂共沸剂有有限限。(2 2)共共沸沸精精馏馏的
32、的共共沸沸剂剂大大都都从从塔塔顶顶蒸蒸出出，消消耗耗热热能能较较大大，只只有有当当共共沸沸物物中中共共沸沸剂剂的的含含量量甚甚少少，与与共共沸沸剂剂形形成成共共沸沸物物的的组组分分在在原原料料中中含含量量也也少少时时，共共沸沸精精馏馏的的操操作作才才比比较经较经济济。(3 3)共沸精馏共沸精馏即即可可用用于于连连续续操操作作也也可可用用于于间间歇歇操操作作。(4 4)在在同同样样压压力力下下操操作作，共共沸沸精精馏馏的的操操作作温温度度较较低低，比比其其它它精馏精馏更更适适于分离热于分离热敏敏性性物物料料。刘刘金金海海在在苯苯酚酚 水水物物系系中中加加入入了了一一种种共共沸沸剂剂甲甲苯苯，用用
33、共共沸沸精精馏馏法法实实现现了了苯苯酚酚水水混混合合物物的的分分离离。分分离离后后的的水水可可以以直直接接送送到到生生化化装装置置进进行行处处理理，苯苯酚酚回回收收供供反反应应系系统统循循环环使使用用。岳岳国国君君等等以以工工业业酒酒精精为为原原料料，采采用用间间歇歇共共沸沸精精馏馏方方法法制制取取无无水水乙乙醇醇，采采用用环环己己烷烷作作共共沸沸剂剂，共共沸沸剂剂的的实实际际加加入入量量与与理理论论加加入入量量之之比比约约为为1.1.23 23 1 1 和和共共沸沸精精馏馏时时间间为为135min 135min 左左右右时时，制制得得的的无无水水乙乙醇醇浓浓度度(质质量量分分率率)可可以达到
34、以达到99.88%99.88%。2、萃取精馏、萃取精馏3、膜蒸馏、膜蒸馏膜膜蒸蒸馏馏（membrane membrane distillationdistillation，简简称称MDMD）是是膜膜技技术术与与蒸蒸馏馏过过程程相相结结合合的的分分离离过过程程.膜膜的的一一侧侧与与热热的的待待处处理理溶溶液液直直接接接接触触（称称为为热热侧侧），另另一一侧侧直直接接或或间间接接地地与与冷冷的的水水溶溶液液接接触触（称称为为冷冷侧侧），热热侧侧溶溶液液中中易易挥挥发发的的组组分分在在膜膜面面处处汽汽化化通通过过膜膜进进入入冷冷侧侧并并被被冷冷凝凝成成液液相相，其其他他组组分分则则被被疏疏水水膜膜阻
35、阻挡挡在在热热侧侧，从从而实现混合物分离或提纯的目的而实现混合物分离或提纯的目的 膜蒸馏技术的优缺点膜蒸馏技术的优缺点1 膜蒸馏技术的优点膜蒸馏技术的优点（l）与与常常规规蒸蒸馏馏相相比比膜膜蒸蒸馏馏的的优优点点包包括括：在在膜膜蒸蒸馏馏过过程程中中蒸蒸发发区区和和冷冷凝凝区区十十分分靠靠近近，实实际际上上只只是是膜膜的的厚厚度度，蒸蒸馏馏液液却却不不会会被被料料液液污污染染，所所以以膜膜蒸蒸馏馏与与常常规规蒸蒸馏馏相相比比具具有有较较高高的的蒸蒸馏馏效效率率，并并且且蒸蒸馏馏液液更为纯净；更为纯净；在膜蒸馏过程中，由于液体直接与膜接触，最大在膜蒸馏过程中，由于液体直接与膜接触，最大限度地消除
36、了不可冷凝气体的干扰，无需复杂的蒸限度地消除了不可冷凝气体的干扰，无需复杂的蒸馏设备，如真空系统馏设备，如真空系统、耐压容器等；耐压容器等；蒸馏过程的效率与料液的蒸发面积直接相关，在蒸馏过程的效率与料液的蒸发面积直接相关，在膜蒸馏过程中很容易在有限的空间中增加膜面积，膜蒸馏过程中很容易在有限的空间中增加膜面积，即增加蒸发面积，提高蒸馏效率；即增加蒸发面积，提高蒸馏效率；在该过程中无需把溶液加热到沸点，只要膜两侧在该过程中无需把溶液加热到沸点，只要膜两侧维持适当的温差，该过程就可以进行，有可能利用维持适当的温差，该过程就可以进行，有可能利用太阳能太阳能、地热地热、温泉温泉、工厂的余热和温热的工业
37、废工厂的余热和温热的工业废水等廉价能源水等廉价能源.膜蒸馏技术的缺点膜蒸馏技术的缺点目目前前膜膜蒸蒸馏馏技技术术尚尚存存在在以以下下缺缺点点：膜膜成成本本高高、蒸蒸馏馏通通量量小小；由由于于温温度度极极化化和和浓浓度度极极化化的的影影响响，运运行行状状态态不不稳稳定定；膜膜蒸蒸馏馏是是一一个个有有相相变变的的膜膜过过程程，热热量量主主要要通通过过热热传传导导的的形形式式传传递递因因而而效效率率较较低低（一一般般只只有有30%左左右右），所所以以在在组组件件的的设设计计上上必必须须考考虑虑到到潜潜热热的的回回收收，以以尽尽可可能能减减少少热热能能的的损损耗耗.与与其其他他膜膜过过程程相相比比，膜
38、膜蒸蒸馏馏在在有有廉廉价价能能源源可可利利用用的的情情况况下下才更有实用意义才更有实用意义.海水和苦咸水淡化海水和苦咸水淡化膜蒸馏过程的开发最初完全是以海水淡化为目的的，它具有其他过程如反渗透和电渗析等所不具备的优点，其产水质量是其它膜过程不能比拟的.多数实验结果表明，其产品水的脱盐率均在99.7%以上2002 年波兰Szczecin 大学Karakulski 等将不同的膜过程进行了对比，对果表明：超滤能脱除悬浮物和胶体，纳滤可完全除掉水中的有机碳，硬度可降低60%87%，反渗透可将总固溶物（TDS）截留99.7%，而质量最好的水是由膜蒸馏制备的，产水的电导可达到0.8S/cm，TDS 质量分
39、数可达到0.610-6.四、蒸馏过程的强化 在在体体系系中中引引入入某某些些添添加加剂剂以以利利用用溶溶液液的的非非理理想想性性质质,完完成成改改变变组组分分间间相相对对挥挥发发的的目目的的而而实实现现高高效效和和节节能能的的气气液液分分离离，如如共共沸沸蒸蒸馏馏、加加盐盐精精馏馏和和加加盐盐萃萃取取精精馏馏等等的的添添加物精馏加物精馏。四、蒸馏过程的强化 从现有的研究工作看，强化蒸馏和传质从现有的研究工作看，强化蒸馏和传质过程的主要途径：过程的主要途径：一是一是通过改进设备结构，通过改进设备结构，如为改善两相流动和接触发展出的新型规如为改善两相流动和接触发展出的新型规整填料和喷射式并流填料塔
40、板；整填料和喷射式并流填料塔板；二是二是引入引入质量分离剂质量分离剂(包括催化剂反应组分、吸附剂、包括催化剂反应组分、吸附剂、有机活性组分、无机电解质等有机活性组分、无机电解质等)提出的各种提出的各种耦合蒸馏技术；耦合蒸馏技术；三是三是引入第二能量分离剂引入第二能量分离剂(如磁场、电场和激光如磁场、电场和激光)。四、蒸馏过程的强化 其其中中脉脉冲冲激激光光由由于于不不在在原原有有物物系系中中引引入入添添加加物物，且且组组分分之之间间的的物物理理化化学学性性质质变变化化很很容容易易人人为为控控制制，所所以以如如果果随随着着超超导导材材料料和和激激光光器器制制备备技技术术的的提提高高和和其其生生产
41、产成成本本的的降降低低，脉脉冲冲激激光光在在蒸蒸馏馏分分离离中中的的应应用用将将会取得巨大效益。会取得巨大效益。五、深化蒸馏技术的研究方向 根据蒸馏学科的特点和研究现状，深化蒸馏研究必须突破传统研究方法，在研究思维、分析问题方式上开辟新思路，寻求新理论,吸收其他学科的最新研究成果；在应用开发上除满足传统工艺的要求外，要致力于各种新型工业领域的过程开发和设备设计。因此进行蒸馏过程基础研究，促进蒸馏技术和学科发展的关键包括：五、深化蒸馏技术的研究方向(1)研究深度由宏观平均向微观、由整体平均研究深度由宏观平均向微观、由整体平均向局部瞬时发展。向局部瞬时发展。仅仅仅仅对对宏宏观观现现象象的的研研究究
42、，如如表表观观气气液液运运动动速速度度、时时均均浓浓度度变变化化、形形状状和和体体积积变变化化等的认识已不能满足目前要求。等的认识已不能满足目前要求。五、深化蒸馏技术的研究方向 由于多相流的复杂结构,对整体平均量的研究并不能从根本上揭示过程机理和描述过程动态变化规律,因此局部和瞬时结构参数及其变化规律的研究逐步引起了人们的重视,如局部瞬时传质、传热速率、浓度、温度、扩散系数等的测量,多相流微观动态图象的记录和分析,气泡在产生、形成、运动和破灭四个过程中的表面形态的微观动态变化研究等。五、深化蒸馏技术的研究方向(2)研究目标由现象描述向过程机理转移。研究目标由现象描述向过程机理转移。表表观观现现
43、象象的的描描述述不不足足以以分分析析过过程程的的本本质质特特征征，因因此此蒸蒸馏馏过过程程的的研研究究目目标标已已经经逐逐渐渐由由现现象象描描述述转转向向对对过过程程机机理理的的认认识识，由由此此通通过过认认识识过过程程机机理理实实现现有有预预见见的的新新设设备备开开发，并应用于新的工程领域。发，并应用于新的工程领域。五、深化蒸馏技术的研究方向(3)研究手段逐步高技术化。研究手段逐步高技术化。计计算算技技术术、光光纤纤技技术术、激激光光、超超声声波波、电电子子等等新新技技术术的的发发展展，为为蒸蒸馏馏研研究究提提供供了了先先进进的的测测试试手手段段和和分分析析方方法法，使使深深入入了了解解蒸蒸
44、馏馏过过程程中中的的传传递递动动态态属属性性和和界界面面的的非非平平衡特征成为可能。衡特征成为可能。五、深化蒸馏技术的研究方向(4)研究方法由传统理论向多学科交叉方面开研究方法由传统理论向多学科交叉方面开拓。拓。近近年年来来，统统计计理理论论、分分形形理理论论、耗耗散散结结构构理理论论、表表面面物物理理化化学学等等均均在在各各自自的的领领域域中中取取得得了了重重大大的的成成就就,同同时时学学科科之之间间的的交交叉叉更更加加频频繁繁,交交叉叉力力度度愈愈加加提提高高。所所以以,如如果果我我们们对对蒸蒸馏馏过过程程的的传传质质动动力力学学实实质质进进行行深深入入了了解解,就就可可以以根根据据以以上上所所提提及及的的各种新理论的特点将其引入蒸馏学科研究。各种新理论的特点将其引入蒸馏学科研究。