渗透汽化是用于液体混合物分离的一种新型的膜分离技术,它是在液体混合物中组分蒸汽分压差的推动下,利用组分通过致密膜溶解和扩散速度的不同实现分离的过程,其优点是特别适于蒸馏法难以分离或不能分离的近沸点、恒沸点有机混合物溶液的分离,是一种符合可持续发展战略的清洁、节能的技术。 酒精可以广泛的应用在国民经济的各个部门。不仅是市场巨大的一种商品,也是重要的工业原料,而且更是一种重要的再生能源。传统的酒精提纯主要是蒸馏法,以热能为动力,存在能源消耗多、设备投资大、经济效益低等缺点。 用渗透汽化法提纯酒精,在技术和经济上都已表现出明显的优越性。目前,世界范围内已有100多套渗透汽化装置应用于工业生产,但应用中的平板式膜组件存在着不容忽略的浓差极化,同时伴随着温差极化,因此本文提出了带扰流装置的平板式膜组件,并对渗透汽化膜的性能和带扰流装置的平板式膜组件的性能进行了实验研究。 在实验中,首先考察了渗透汽化膜在不同浓度的酒精溶液中的溶胀性能,发现所选用的膜对水优先吸附溶解,可以应用于较高浓度的酒精提纯,但是对水溶胀量较小,膜的选择性较低。 在对渗透汽化膜的渗透汽化性能的研究中,主要考察了料液浓度、操作温度、膜下游压力和膜面表观流速等操作条件对膜的分离性能的影响,并总结了渗透汽化膜的传质特征;结果表明,在所测范围内,低料液浓度、高操作温度、低膜下游压力和高膜面表观流速下可以使渗透汽化膜的综合效果更好;根据膜的溶解-扩散传质机理,在高浓度酒精溶液下,膜溶解过程是整个渗透汽化过程的控制因素:回归的膜渗透通量经验关联式可以在5%的相对误差内有效预测膜的渗透通量。 对于本文提出的带扰流装置的膜组件,宏观上从膜的渗透汽化性能来表现其优越性,并与无扰流的膜组件进行了比较,结果表明,带扰流装置的膜组件的扰流作用对整个膜组件的性能有一定的积极作用,在较小的膜面流速下就可以得到与无扰流膜组件相类似的性能,并且在一定程度上减小了浓差极化现象,并能有效的减缓了流道方向和垂直于流道方向的温差极化现象。