论文部分内容阅读
近几年来,随着石油资源的日益枯竭和能源价格的不断上涨,燃料乙醇作为一种可再生的新型能源,受到人们的普遍重视。由于燃料乙醇中含水量不得高于0.8%,所以一般采用无水乙醇生产技术进行生产。目前,制取无水乙醇的方法主要有：精馏法、分子筛吸附法和渗透蒸发(含蒸汽渗透)。但精馏法和分子筛吸附法具有能耗高、对环境有一定的污染等缺点,而渗透蒸发技术因其操作简单、无污染和能耗低等优点被世人所共识。该技术特别适用于恒沸、近沸及同分异构有机-有机混合物的分离。目前,该技术已在石油化工、制药、食品、环境、生物、能源等工业领域中均有应用研究。本文试图通过研究三种渗透蒸发膜的性能,并对其性能进行对比分析得出有利于制取无水乙醇的最佳生产工艺参数。试验中,首先考察了浸泡液中乙醇浓度和温度对PVA/PAN(1#)和PVA/PAN(2#)有机渗透蒸发膜溶胀性能的影响。结果发现：在乙醇-水浸泡液中,所选用的渗透蒸发膜对水优先吸附溶解,可用于高浓度乙醇溶液的提纯,对水溶胀量较大,膜的选择性较高；通过对两种膜溶胀性能的对比,得出在所考察的浓度(50w%-95w%)和温度(30℃-70℃)范围内PVA/PAN(2#)的溶胀度低于PVA/PAN(1#)的溶胀度,但是前者的分配系数高于后者的。在膜渗透蒸发性能的研究中,对PVA/PAN有机膜分离性能的研究,主要考察了料液温度、料液浓度、料液流速和膜下游压力操作条件对膜分离性能的影响,结果表明：两种渗透蒸发膜的渗透通量与温度之间的关系符合Arrhenius方程,根据Arrhenius方程的线性关系可得出渗透蒸发膜的活化能,并得出经验关联式(预测出的渗透通量相对误差在5%内)为生产提供理论指导,确定了最佳条件下膜的分离性能参数(PVA/PAN(1#):进料液浓度95w%、料液温度70℃、流速100L/h和膜后侧压力1000Pa,在此参数下,渗透通量达到3010.920 g·m-2·h-1,分离因子1279.497,分离指数3.852×106g·m-2·h-1；PVA/PAN(2#):进料液浓度95w%、料液温度60℃、流速100L/h和膜后侧压力1000Pa,在此参数下,渗透通量达到508.754 g·m-2·h-1,分离因子599.892,分离指数3.052×105g·m-2·h-1)。在研究无机陶瓷膜的分离性能时,主要考察了操作温度和料液中水含量对膜分离性能的影响,试验结果得出：进料液中水含量为20w%时,经过7h循环后,不论温度是90℃还是120℃渗透液中水的含量均可达到99w%以上,其分离因子在306.329-113 101.800范围内,可见该陶瓷膜分离乙醇-水体系的性能高于PVA/PAN有机膜的,可较先考虑用于无水乙醇的制备。