本文關(guān)鍵詞：化工分離工程與高新科技發(fā)展，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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2000 年第 21 卷第 2 期 　　　　　　　　　　　 化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)

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專論與綜述

化工分離工程與高新科技發(fā)展
朱家文 　 紀(jì)利俊 　 房鼎業(yè)
華東理工大學(xué) 　 上海 　 200237 　　 摘要 　 闡述了化工分離工程與高新科技的關(guān)系 ,以實(shí)例介紹了化工分離工程在生物技術(shù) 、

資源與能 源開發(fā) 、 核工業(yè) 、 新材料合成 、 化學(xué)與天然藥品制造 、 微電子產(chǎn)品制備和環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用 。 關(guān)鍵詞 　 化學(xué)工程與技術(shù) 　 分離工程 　 高新技術(shù) 中圖分類號(hào) TQ028 　　　 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 　 　　　 A 文章編號(hào) 　 1006 - 7906 ( 2000) 02 - 0001 - 05

1　 　 引 言 20 世紀(jì)前期 ,在總結(jié)化工生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)

以硫酸酸化得到檸檬酸產(chǎn)品 。該法生產(chǎn)成本高 , 勞 動(dòng)強(qiáng)度大 ,并產(chǎn)生污染 。現(xiàn)用萃取法和離子交換法 提取檸檬酸 ,成本低 , 可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化操作 , 基本上不 產(chǎn)生污染 。國外在 20 世紀(jì) 80 年代實(shí)現(xiàn)了連續(xù)萃取 法提取檸檬酸的工業(yè)化生產(chǎn) 。目前對(duì)于流化床離子 交換法提取檸檬酸的研究十分重視 , 該方法可直接 從發(fā)酵液中提取產(chǎn)品 ,如能在工業(yè)化生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn) ,將 進(jìn)一步簡(jiǎn)化工藝流程 ,減少設(shè)備投資 。 現(xiàn)代生物技術(shù)的迅速發(fā)展對(duì)其下游過程 , 即生 物技術(shù)產(chǎn)品的分離純化技術(shù)提出了迫切的需要 。生 物技術(shù)產(chǎn)品中 ,分離提純成本一般要占其總成本的
40 %～90 % 。通常 , 在以小分子產(chǎn)品為主的傳統(tǒng)發(fā)

上 ,形成了化工分離單元操作的概念 ;20 世紀(jì)中期 , 分離工程理論得以充實(shí)和完備 ; 20 世紀(jì)后期 , 分離 技術(shù)不斷深化與拓寬 。展望新的世紀(jì) , 化工分離技 術(shù)將在高新科技的發(fā)展中起更大的作用 。 2　 生物技術(shù)與分離工程 以重組 DNA 技術(shù)為標(biāo)志的現(xiàn)代生物技術(shù)近 30 年來取得了迅猛的發(fā)展 。作為當(dāng)代高科技的核心之 一 ,現(xiàn)代生物技術(shù)將改變醫(yī)學(xué) 、 農(nóng)業(yè) 、 食品 、 能源 、 化 學(xué)、 環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的傳統(tǒng)面貌 ,促進(jìn)人類社會(huì)生產(chǎn) 力和科學(xué)技術(shù)的巨大進(jìn)步 。在生物技術(shù)發(fā)展的過程 中 ,化工分離工程起了很大的作用 。 生物分離工程是生物技術(shù)的一個(gè)組成部分 。生 物技術(shù)產(chǎn)品是通過發(fā)酵過程 、 酶反應(yīng)過程 、 動(dòng)植物的 細(xì)胞培養(yǎng)和基因重組獲得的 。從上述反應(yīng)溶液或培 養(yǎng)液中分離 、 精制出有關(guān)產(chǎn)品的過程 ,即是生物分離 工程或稱生物下游加工過程 。生物分離工程是由一 系列分離單元操作組成的 , 但由于有生物活體的存 在 ,對(duì)分離過程有著更嚴(yán)格 、 更復(fù)雜的要求 。 發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)有諸如氨基酸 、 有機(jī)酸 、 抗生素等 品種繁多的與人類生活密切相關(guān)的產(chǎn)品 , 分離技術(shù) 的進(jìn)步促進(jìn)了發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展 。檸檬酸是發(fā)酵工業(yè) 主要產(chǎn)品之一 。傳統(tǒng)的檸檬酸提取采用鈣鹽法 , 以 石灰和發(fā)酵清液中的檸檬酸生成檸檬酸鈣沉淀 , 再
【作者簡(jiǎn)介】 朱家文 (1956 - ) , 男 。1982 年畢業(yè)于華東化工學(xué)
院化學(xué)工程專業(yè) ,1989 年獲化學(xué)工程博士學(xué)位 ,教授 。

酵工業(yè)中 ,分離成本占總成本 60 %左右 , 而現(xiàn)代基 因工程產(chǎn)品則有時(shí)高達(dá) 90 %左右[ 1 ] 。作為生化工 藝的一個(gè)組成部分 , 分離技術(shù)在其產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)中起著 重要作用 �；蚬こ坍a(chǎn)品提純技術(shù)的開發(fā)是分離技 術(shù)的前沿方向 ,它有著與傳統(tǒng)化工分離技術(shù)不同的 分離對(duì)象 、 系統(tǒng)和特點(diǎn) : ( 1 ) 分離對(duì)象是具有特定的 生物活性的生物大分子產(chǎn)品 , 分離過程設(shè)計(jì)中不恰 當(dāng)?shù)奈锢砗突瘜W(xué)環(huán)境等 ( 如溫度 、H 值 、 p 緩沖液選 擇、 有機(jī)溶劑 、 攪拌和剪切力等 ) 皆可能引起其蛋白 質(zhì)分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變 , 從而使之失活 ; ( 2 ) 所需要的 目標(biāo)產(chǎn)物往往存在于含有許多十分相似的雜質(zhì)的稀 溶液中 ,如何從這樣一種復(fù)雜的稀溶液中經(jīng)濟(jì)有效 地提取產(chǎn)物是生物分離技術(shù)的重大課題 ; ( 3) 從衛(wèi)生 和安全角度出發(fā) ,對(duì)于治療用基因工程產(chǎn)品 ,有著極 高的純度和同一性要求 , 對(duì)其中的有害雜質(zhì)去除率 要求極高 ,對(duì)分離設(shè)備和分離過程中引入的分離介


【收稿日期】 1999 - 09 - 15

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化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù) 　　　　　　　　　　　 2000 年第 21 卷第 2 期

質(zhì)也有著嚴(yán)格的限制 ; ( 4) 基因工程中所表達(dá)的外源 蛋白在宿主細(xì)胞 ( 如大腸桿菌) 中往往以不溶解的無 定形蛋白聚合體即包涵體的形式存在 , 如何使之分 離純化并按正確的次序和結(jié)構(gòu)特性成為具有活性的 最終產(chǎn)品 ,是一個(gè)全新的分離技術(shù)研究領(lǐng)域 。 通常 ,生物分離過程包括以下幾個(gè)處理階段 : ( 1) 培養(yǎng)液 ( 或發(fā)酵液) 的預(yù)處理和固 - 液分離 ; ( 2 ) 產(chǎn)物提取 ; ( 3) 產(chǎn)物純化 ( 精制) ; ( 4) 產(chǎn)品加工 。許多 分離技術(shù)已成功地應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室研究和生物產(chǎn)品生 產(chǎn)過程 ,如離心固 - 液分離 、 超濾膜分離技術(shù)等 。許 多適合于生物技術(shù)產(chǎn)品特點(diǎn)的分離技術(shù)在近年得到 了迅速發(fā)展 ,例如離子交換層析 、 凝膠過濾 、 親和層 析等層析技術(shù) ,超速離心分離技術(shù) , 電泳技術(shù) , 雙水 相萃取 、 反膠束萃取等 。然而 ,現(xiàn)在的生物分離過程 往往相當(dāng)復(fù)雜 ,步驟很多 ,造成分離成本高和收率下 降 。因此 ,基于經(jīng)濟(jì)和大規(guī)模高效分離為目標(biāo)的許 多新的生物技術(shù)產(chǎn)品組合分離技術(shù) ,如親和膜分離 、 親和超濾技術(shù) 、 擴(kuò)張床技術(shù) 、 高效層析技術(shù)等 , 已受 到重視 ,其中有些已成功地用于生產(chǎn) 。可以預(yù)見 ,隨 著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 , 現(xiàn)有的生物分離技術(shù)將不斷完 善 ,更多新的生物分離技術(shù)將不斷涌現(xiàn) ,以適應(yīng)不斷 增多的生物技術(shù)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化的需要 。 近年來 , 擴(kuò)張床吸附技術(shù)已在生物技術(shù)產(chǎn)品制 備中得以應(yīng)用 。與固定床吸附不同 , 擴(kuò)張床在吸附 操作時(shí)其床層處于膨松的亞流化狀態(tài) , 但同時(shí)又保 持了較低的返混 , 因而可以處理含較多微顆粒的 “臟” 料液 ,并達(dá)到良好的分離效果 ; 在脫附時(shí)則反向 流動(dòng)以固定床方式進(jìn)行 。擴(kuò)張床吸附將固液分離 、 吸附分離和濃縮集成為一個(gè)操作過程 , 簡(jiǎn)化了分離 工藝 ,提高了產(chǎn)品回收率 ,是一項(xiàng)應(yīng)用前景廣闊的生 化分離新技術(shù) 。擴(kuò)張床吸附技術(shù)常用的吸附劑有法 瑪西亞 ( Pharmcia ) 公司的 St reamline 凝膠介質(zhì)等 , 使用該種介質(zhì)允許的通量范圍可達(dá) 1 ～ 3m/ h , 每米 柱高的分離效果可達(dá) 200 平衡理論級(jí) ( 按塔板理論 估算) [ 2 ] 。擴(kuò)張床技術(shù)已用于多種生物制品的分離 過程 ,如擴(kuò)張床技術(shù)的應(yīng)用是基因工程人血清白蛋 γ 白 ( - HSA) 得以成功地實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵之 一。 利用反應(yīng)促進(jìn)分離和利用分離促進(jìn)反應(yīng)的 “反 應(yīng) - 分離耦合技術(shù)” 也已在生物化工中得到實(shí)現(xiàn) 。 在生化反應(yīng)中 , 常會(huì)發(fā)生產(chǎn)物抑制現(xiàn)象 , 使產(chǎn)率偏 低 。乳酸 、 丙酮丁醇 、 乙醇等發(fā)酵過程均有產(chǎn)物抑

制 ,利用萃取發(fā)酵生產(chǎn)乳酸和丙酮丁醇 ,可有效地減 輕產(chǎn)物抑制 ,提高基質(zhì)濃度 ,明顯提高發(fā)酵罐生產(chǎn)能 力 ,降低生產(chǎn)成本 。酶膜反應(yīng)器和生化反應(yīng) - 層析 耦合技術(shù)不僅具有上述優(yōu)點(diǎn) , 還提高了昂貴的生物 催化劑的利用率 ,已應(yīng)用于一些工業(yè)過程 ,如 6 - 氨 基青霉烷酸 ( - 6APA) 的制造等 。
3　 能源 、 資源利用與分離工程

煉油和石油化工是現(xiàn)代人類文明中最重要的基 礎(chǔ)加工工業(yè)之一 , 為現(xiàn)代人類文明提供了重要的能 源和工業(yè)原料 。目前 , 世界石化工業(yè)產(chǎn)品的銷售額 已占到全部化工產(chǎn)品的 45 % 。各種分離操作是煉 油和石油化工生產(chǎn)過程必不可少的組成部分 , 在其 設(shè)備投資和操作費(fèi)用中占據(jù)了相當(dāng)大的份額 。 精餾是煉油和石化工業(yè)的最主要的基本操作過 程之一 。至今 ,原油仍借常壓精餾及減壓精餾按沸 程不同進(jìn)行分離 。精餾技術(shù)的開發(fā) 、 新型填料塔與 板式塔的應(yīng)用 ,提高了煉油生產(chǎn)中原油的分離效率 , 明顯降低了設(shè)備投資 、 操作能耗和分離成本 。20 世 紀(jì)中葉以來各種生產(chǎn)能力大 、 分離效率高 、 流動(dòng)阻力 低的新型塔器的出現(xiàn) , 進(jìn)一步促進(jìn)了煉油工業(yè)的技 術(shù)進(jìn)步和發(fā)展 [ 3 ] 。我國的化學(xué)工程研究者對(duì)各種 新型填料和塔板進(jìn)行了廣泛的研究 , 在煉油和石化 等工業(yè)應(yīng)用中取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益 , 用網(wǎng)板波紋 填料和高效浮閥塔板對(duì)數(shù)百座舊式板式塔進(jìn)行改 造 ,使分離能力和氣體通量增加了 30 %～ 50 % 。在 石化工業(yè)中也大量應(yīng)用著精餾等各種分離操作 , 如 在大型乙烯裝置中 ,裂解氣深冷分離方法 ,實(shí)際上是 在低溫條件下的多組分冷凝精餾過程 。對(duì)于 C4 餾 分分離和 C5 餾分分離 , 由于各組分沸點(diǎn)差小 , 普通 精餾難以奏效 , 為此專門發(fā)展了萃取精餾 、 恒沸精 餾、 吸收和吸附與精餾結(jié)合等方法 。 天然氣的深冷分離技術(shù)用于分離回收濕性天然 氣中 C2 以上烴類 ; 用于生產(chǎn)液化天然氣 , 以方便天 然氣貯存和運(yùn)輸 ; 也用于富氮天然氣的脫氮 ,以提高 熱值 ; 還用于分離回收富氦天然氣中的氦 。 各類化學(xué)礦物的濕法冶煉 ,即利用酸 、 堿等水溶 液浸取礦物 ,然后對(duì)其中的有用組分進(jìn)行分離或凈 化 ,受到了越來越多的重視 ,其中常用萃取進(jìn)行分離 和提純 [ 4 ] 。用溶劑萃取從銅礦浸取液中提銅 ,是 20 世紀(jì) 70 年代在濕法冶煉中取得的一項(xiàng)重要成就 。 一般認(rèn)為 ,只要價(jià)格相當(dāng)或超過銅的有色金屬 ,都有 可能用溶劑萃取的方法進(jìn)行提取[ 5 ] 。目前萃取已


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用于鈷 、 、 、 、 鎳 鎢 鉬 金等元素的生產(chǎn)過程中 , 萃取也 是稀土金屬元素使用最廣泛的分離方法 。在磷 、 硼 等無機(jī)礦物的濕法提取過程中 , 萃取用于磷酸和硼 酸的凈化 。熱法磷酸雖是一種成熟的過程 , 產(chǎn)品純 度高 , 但生產(chǎn)能耗多 , 成本大 , 要求磷礦的品位高 。 濕法磷酸生產(chǎn)過程可以處理低品位的磷礦 , 生產(chǎn)成 本低于熱法 ,因而成為與熱法競(jìng)爭(zhēng)的一種提取方法 , 并得到了日益廣泛的應(yīng)用 。在濕法磷酸凈化過程 中 ,萃取法由于提取成本低 、 凈化程度高 , 可以生產(chǎn) 食品級(jí)及純度較高的磷酸 , 研究和應(yīng)用更廣泛 。分 離技術(shù)的發(fā)展 ,使人們可以更有效地利用資源 ,并生 產(chǎn)出品種更多 、 質(zhì)量更好 、 價(jià)格更低的產(chǎn)品 。 鎂是一種戰(zhàn)略金屬 , 海水提鎂已是鎂的主要來 源之一 。從海水中提取鎂生產(chǎn)高純鎂砂的主要過程 即是對(duì)從海水中帶來的雜質(zhì)的分離 。應(yīng)用離子交換 和吸附法 , 還可從海水中提取鈾 、 、 、 、 、 、 銀 金 鍶 鉍 鋅 錳等微量元素 。由此可見 ,海洋是資源的大寶庫 ,分 離技術(shù) ,尤其是從稀溶液中大量提取有用組分的技 術(shù) ,是充分利用這一資源的重要方法之一 。 地球上的一次性能源和資源都是有限的 , 尤其 是既作為能源又作為基本化工原料的石油和天然氣 資源日益減少 。使能源和資源能持續(xù)滿足未來發(fā)展 的需要是放在科研工作者面前的緊迫任務(wù) , 這些任 務(wù)包括 : 現(xiàn)有資源的充分利用 ,貧礦和貧化資源的開 采利用 ; 粉煤 、 、 褐煤 頁巖油等資源的清潔 、 經(jīng)濟(jì)和有 效的綜合利用 ; 新能源的開發(fā) ,如太陽能 、 化學(xué)電池 、 生物能源等 。分離工程的進(jìn)步將對(duì)這些領(lǐng)域研究目 標(biāo)的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用起到至關(guān)重要的作用 。 在現(xiàn)有資源充分利用 , 貧礦和貧化資源的開采 與提煉 ,劣質(zhì)煤 、 頁巖油等資源的有效利用及其向液 態(tài)燃料轉(zhuǎn)化等方面 , 分離工程面臨許多新的課題 。 由于資源的分布較散 , 含量較低 , 組成復(fù)雜 ( 如伴生 礦和共生礦) ,以及處理過程的環(huán)境保護(hù)要求 , 使得 對(duì)分離過程的開發(fā)提出了更高的要求 。在煤氣化合 成汽油或煤液化生產(chǎn)燃料油的大規(guī)模應(yīng)用中 , 也面 臨許多新的 、 不同于石油化工的分離問題 ,現(xiàn)已普遍 使用的許多化工分離技術(shù)如萃取 、 吸附 、 離子交換 、 膜分離等仍大有用武之地 。對(duì)此 , 一個(gè)重要的方向 是加強(qiáng)對(duì)使用于分離過程的高分離因子 、 高選擇性 、 高容量 、 使用壽命長(zhǎng) 、 易于再生循環(huán)使用的質(zhì)量分離 ( 分離介質(zhì)) 的研究 。另外 , 加強(qiáng)對(duì)傳質(zhì)和傳遞現(xiàn) 劑 象、 界面現(xiàn)象的研究 ,對(duì)于強(qiáng)化分離過程的效果也具

有重要的意義 。 4　 核工業(yè)與分離工程 核能是一種清潔 、 安全 、 經(jīng)濟(jì)的工業(yè)能源 , 將成 為 21 世紀(jì)的主要能源之一 , 其中為了提取和純化 鈾 ,溶劑萃取技術(shù)起了決定性的作用 。 鈾是在工業(yè)上第一個(gè)使用溶劑萃取法提取和純 化的金屬元素 。在鈾的溶劑萃取法提取過程中 , 使 用的溶劑有磷酸三丁酯 、 磷酸三丁酯 - ( 二 2 - 乙基 己基磷酸) - 煤油混合溶劑 、 胺類萃取劑等 。在鈾的 分離提取過程開發(fā)中 , 對(duì)萃取單元操作進(jìn)行了大量 的基礎(chǔ)和開發(fā)研究工作 。以萃取設(shè)備的開發(fā)研究為 例 ,最初用于萃取過程的設(shè)備有間歇操作的攪拌釜 和類似于氣液接觸設(shè)備的噴淋塔及篩板塔等 , 效率 低 ,操作困難 。液液接觸和氣液接觸不同 ,液液兩相 的密度差小 、 界面張力小 、 粘度大 、 傳質(zhì)阻力大 、 分散 和聚并分相均較困難 ,萃取設(shè)備中 ,往往需要進(jìn)行機(jī) 械攪拌以促進(jìn)分散和強(qiáng)化傳質(zhì) 。為此開發(fā)了常用的 萃取設(shè)備 ,如各種轉(zhuǎn)動(dòng)塔 、 脈動(dòng)塔 、 振動(dòng)塔和混合澄 清槽等 ,為萃取過程的工業(yè)化提供了可靠 、 經(jīng)濟(jì) 、 高 效且生產(chǎn)能力大的分離設(shè)備 。鈾 、 、 釷 钚等的萃取分 離過程和氣體擴(kuò)散法等同位素分離方法的工業(yè)化 , 為核工業(yè)迅速發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 。 核聚變有可能成為 21 世紀(jì)的主要能源之一 ,可 控核聚變將使輕核元素聚變成較重元素過程中釋放 出的巨大能量得到利用 。主要的核聚變?nèi)剂鲜请?氚 。氚由鋰和中子反應(yīng)產(chǎn)生 ; 氘在自然界以重水形 式存在 , 可從海水中提取 。據(jù)估計(jì) , 海水中共約有 200 萬億噸重水 ,因此可控核聚變?nèi)缒軐?shí)現(xiàn) , 將成為 幾乎用之不竭的能源 。 5　 新材料合成與分離工程 新材料合成與分離工程關(guān)系甚為密切 , 一方面 各種新材料作為分離介質(zhì)在分離過程中起了主要作 用 ,另一方面高品質(zhì)新材料的合成過程依靠分離技 術(shù)的不斷進(jìn)步 。 新材料作為分離介質(zhì)在分離工程中發(fā)揮著重要 作用 。膜分離是一種新型分離技術(shù) , 膜分離過程是 用分離膜作為間隔層 ,在壓力差 、 濃度差或電位差的 推動(dòng)力下 ,借流體混合物中各組分透過膜的速率不 同 ,達(dá)到分離 、 精制 、 濃縮及回收的目的 。各種分離 膜都是由新型材料制備的 , 最初用作分離膜的材料 都是纖維素酯類材料 , 后來 , 逐漸采用了聚砜 、 聚苯 醚、 芳香族聚酰胺 、 聚四氟乙烯 、 聚丙烯 、 聚丙烯腈 、


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化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù) 　　　　　　　　　　　 2000 年第 21 卷第 2 期

聚乙烯醇 、 聚苯并咪唑 、 聚酰亞胺等 。近年來 , 高分 子共混物和嵌段 、 接枝共聚物及各種無機(jī)膜 ,也越來 越多地被用作分離膜的制備 。膜分離過程對(duì)近沸點(diǎn) 混合物 、 共沸點(diǎn)混合物 、 異構(gòu)體混合物及難以分離的 混合物體系 ,還有某些熱敏性物質(zhì)能實(shí)現(xiàn)有效的分 離 。例如 ,采用反滲透法進(jìn)行海水淡化 ,所需的能量 僅為冷凍法的 1/ 2 ,蒸發(fā)法的 1/ 7 ,操作簡(jiǎn)單 ,成本低 廉 。用分離膜裝配的人工腎 、 人工肺 , 能凈化血液 , 治療腎功能患者和作人工心 、 肺的組件[ 6 ] 。我國大 連化物所的高分子分離膜用于合成氨工業(yè)中回收氫 氣 ,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益 。 新材料的合成過程有賴于分離技術(shù)的進(jìn)步 。以 超細(xì)材料為例 ,無論是液相法還是氣相法制備納米 粒子 ,都涉及從液體或氣態(tài)原料中析出晶體物質(zhì) 。 根據(jù)液固平衡或氣固平衡 , 可在特定的過飽和區(qū)域 中析出超細(xì)的固體物質(zhì)晶體 。一些高純度的固體物 質(zhì) ,還要經(jīng)過反復(fù)結(jié)晶 ( 重結(jié)晶) 獲取 。對(duì)液固體系 , 結(jié)晶手段有深冷結(jié)晶 、 蒸發(fā)結(jié)晶 、 真空結(jié)晶等 , 為得 到一定粒度 、 且粒徑均勻的晶體 , 必須提高過飽和 度 ,采用先進(jìn)的結(jié)晶裝備 。 6　 化學(xué)及天然藥物制造與分離工程 超臨界萃取是天然藥物有效成分提取的重要方 法 。超臨界流體是物質(zhì)處于臨界溫度 T C 、 臨界壓力 PC 之上的一種流體狀態(tài) ,兼有氣 、 液兩重性的特點(diǎn) , 即密度接近于液體 ,粘度和擴(kuò)散系數(shù)又與氣體相似 。 它既具有與液體溶劑相當(dāng)?shù)妮腿∧芰?, 又具有傳質(zhì) 擴(kuò)散速度快的優(yōu)點(diǎn) ,當(dāng)壓力或溫度變化時(shí) ,物性尤其 是密度明顯改變 。其萃取能力主要決定于其密度 , 因此可通過調(diào)節(jié)壓力和溫度來控制對(duì)溶質(zhì)的萃取 , 改變壓力或溫度又可使超臨界流體和被萃取的溶質(zhì) 分離 ,從而獲得被提取的物質(zhì) 。最常用的超臨界流 體 ( 溶劑) 為二氧化碳 ,一般采用高壓萃取 ,然后減低 壓力使之脫離超臨界狀態(tài) , 實(shí)現(xiàn)溶劑和被萃取物的 分離 。由于操作溫度較低 ,萃取時(shí)間很短 ,適用于熱 敏物質(zhì)的提取 ; 惰性環(huán)境可避免產(chǎn)品被氧化 ; 無毒 , 不污染環(huán)境 ,分離后被提取物中無溶劑殘留 ,特別適 合于動(dòng) 、 植物中有效成分的提取和精制 ,及天然藥物 中有效成分的提取等 。 在我國 ,對(duì)超臨界萃取進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用研究 。 用超臨界二氧化碳萃取天然存在的脂溶性高沸點(diǎn)熱 敏性物質(zhì) ,如月見草油 、 小麥胚芽油 、 沙棘籽油等不 飽和脂肪或脂肪酸 ,維生素 E 、 紫草寧 、 卵磷脂 、 當(dāng)歸

揮發(fā)油 、 、 、 蜂膠 杜仲 紫杉醇 、 、 嗎啡 銀杏內(nèi)酯 、 青蒿素 等藥用組分 , 取得了很好的成果 , 有的已可進(jìn)行生 產(chǎn)。 超臨界萃取也可用于不同組分的精細(xì)分離 , 稱 之為超臨界萃取精餾 。用這一方法以含有 60 %二 十碳五烯酸 ( EPA ) 和二十二碳六烯酸 ( DHA ) 的魚 油為原料 , 可提取精制得純度各達(dá) 90 %的 EPA 和 DHA 。 化學(xué)藥物生產(chǎn)與提純過程中有大量分離操作 , 以手性藥物的分離為例 , 旋光純手性藥物在治療心 臟病 、 、 癌癥 艾滋病等嚴(yán)重影響人類健康的疾病方面 有著獨(dú)特的作用 。分離工藝技術(shù)是生產(chǎn)旋光純?cè)?的關(guān)鍵技術(shù)之一 。因手性分子之間唯一的不同在于 其分子立體構(gòu)型 , 故分離極困難 。雖然高壓液相色 譜可用于實(shí)驗(yàn)室和試驗(yàn)規(guī)模的生產(chǎn) , 但用于大規(guī)模 生產(chǎn)過于昂貴 。UOP 公司成功地將模擬移動(dòng)床技 術(shù)用于手性拆分 , 研究結(jié)果表明分離成本低于常規(guī) 固定床方法的 10 % ,現(xiàn)已用于旋光純藥物的生產(chǎn) 。 7　 微電子產(chǎn)品制備與分離工程 20 世紀(jì)下半葉掀起的信息革命浪潮正以過去 難以想象的方式改變著人們的生活 。分離工程在信 息工業(yè)所需要的高純?cè)系纳a(chǎn)上有著重要的應(yīng) 用 。鍺 、 、 硅 砷化鎵等半導(dǎo)體材料 、 集成電路生產(chǎn)中 需要的試劑和光纖制造中的光導(dǎo)纖維均需要達(dá)到極 高純度 ,以單晶硅的生產(chǎn)為例 ,冶煉級(jí)的硅在氫氣的 保護(hù)下與氯化氫反應(yīng)生成氯硅烷 ; 再通過精餾分離 得到純凈的三氯硅烷 ; 三氯硅烷在高溫下通氫還原 得到高純度的多晶硅 。這三個(gè)步驟實(shí)際上是對(duì)硅的 分離提純過程 。然后再通過另一個(gè)純化步驟 , 區(qū)域 熔煉 ,得到單晶硅 ,以供制造集成電路之用 。光纖生 產(chǎn)中所需要的四氯化硅 ,純度要求很高 ,其中的氫化 合物的含量要求低于 4 × - 6 ,金屬離子含量低于 2 10 - 9 × 10 ,可以通過多次精餾來進(jìn)行純化[ 5 ] 。分離工 程在此面臨的挑戰(zhàn) , 是如何開發(fā)出新的 、 更有效的 、 生產(chǎn)成本更低的提純工藝來制造超純材料 。為此必 須開展范圍廣泛的研究 , 包括新的高選擇性的質(zhì)量 分離劑 ( 分離介質(zhì)) 的研究 , 分離過程界面現(xiàn)象的研 究 ,增加分離的過程速率和操作強(qiáng)度 , 新的分離設(shè) 備、 分離單元操作和分離過程工藝流程的研究等 。 8　 環(huán)境保護(hù)與分離工程 環(huán)境保護(hù)是工業(yè)化社會(huì)中人們面臨的嚴(yán)峻問 題 。對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)中排出的廢氣 、 、 廢液 廢渣等污染


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朱家文等 　　　　　　　　　　　　　　 化工分離工程與高新科技發(fā)展

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物 ,常用的處理方法是生物降解 、 化學(xué)降解和污染物 的分離脫除 。分離工程在環(huán)境保護(hù)中起著重要的作 用 。由于污染物種類繁多 、 性質(zhì)復(fù)雜 、 濃度又往往較 稀 ,環(huán)保分離技術(shù)必須針對(duì)這些特點(diǎn)進(jìn)行開發(fā)研究 。 許多分離單元操作已用于環(huán)境保護(hù) , 如吸收技術(shù)用 于從工業(yè)燃燒廢氣中脫除二氧化硫 ; 萃取技術(shù)用于 從工業(yè)廢水中脫除酚和其它有害有機(jī)物以及重金屬 離子等 ,吸附和離子交換技術(shù)用于處理放射性廢水 ; 液膜分離技術(shù)用于廢水中重金屬離子的富集等 。進(jìn) 一步開發(fā)研究還集中在對(duì)排放廢物的綜合利用上 。 例如對(duì)燃燒廢氣中低濃度二氧化硫的脫除 、 回收和 綜合利用 ; 檸檬酸和濕法磷酸生產(chǎn)中 ,產(chǎn)生大量的廢 石膏 ,由于雜質(zhì)含量高而無法利用 ,如何脫除其中的 雜質(zhì)加以利用或轉(zhuǎn)化成其它有用產(chǎn)品一直是人們關(guān) 注的研究課題 ; 廢電池污染在一些大城市已成為日 趨嚴(yán)重的問題 ,其回收利用有待于經(jīng)濟(jì)有效的分離 過程的開發(fā) 。根除污染物在生產(chǎn)過程中的產(chǎn)生是一 種理想的環(huán)境保護(hù)方法 , 即所謂的 “零排放” 生產(chǎn)過 程 ,要做到這一點(diǎn)需要環(huán)保 、 分離工程和各領(lǐng)域的工

藝開發(fā)研究者共同合作 ,進(jìn)行大量的工作 。 9　 　 結(jié) 語 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展向分離工程提出了許 多新的課題 ,在新的世紀(jì)到來之際 ,分離工程面臨著 巨大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇 �？梢灶A(yù)見 , 分離技術(shù)將得到進(jìn) 一步的發(fā)展和提高 , 為高新科技和相關(guān)各工業(yè)領(lǐng)域 的進(jìn)步作出貢獻(xiàn) 。
參 考 文 獻(xiàn)

[1] 　 Dnyer J L . Bio/ Technol. ,1983 , ( 2) :957 [2] 　 金業(yè)濤 ,等 . 擴(kuò)張床吸附及其在生物化工中的應(yīng)用 1 化 工進(jìn)展 ,1998 , ( 4) :45 cal. Hosuston : Gulf pub. co. ,1981 york :John wiley & soon ,1983 tional academy press ,1988

全國第九次工業(yè)表面活性劑技術(shù)經(jīng)濟(jì)與應(yīng)用開發(fā)會(huì)議

征 文 通 知

　　 表面活性劑在農(nóng)藥 、 、 、 、 、 、 油田 食品 飼料 制藥 紡織 印染 、 制革 、 造紙 、 機(jī)械 、 礦山 、 水產(chǎn)養(yǎng)殖等國民經(jīng)濟(jì)諸 多生產(chǎn)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用 ,效果卓著 。不斷總結(jié) 、 交流表面活性劑技術(shù)開發(fā) 、 應(yīng)用開發(fā) 、 市場(chǎng)開發(fā)方面的新鮮 經(jīng)驗(yàn) ,促進(jìn)表面活性劑行業(yè)產(chǎn) 、 、 學(xué) 研跨地區(qū) 、 跨部門的信息交流與技經(jīng)聯(lián)合 ,是當(dāng)今信息時(shí)代加速知識(shí)經(jīng)濟(jì) 增長(zhǎng)的行之有效的重要措施 。 為此 ,中國化工學(xué)會(huì)精細(xì)化工專業(yè)委員會(huì)決定于 2000 年 7 月下旬 ,在成都市召開全國第九次工業(yè)表面 ○ ○ 活性劑技術(shù)經(jīng)濟(jì)與應(yīng)用開發(fā)會(huì)議 ,由 《精細(xì)化工 R 》 編輯部承辦 。會(huì)議通知將在 2000 年 《精細(xì)化工 R 》 雜志第 5～6 期上另行發(fā)布 �，F(xiàn)將征文有關(guān)事宜通知如下 : 11 征文范圍 : ① 表面活性劑新產(chǎn)品 、 新工藝 、 新技術(shù) 、 新裝備的最新開發(fā)成果報(bào)告 ; ② 油田 、 農(nóng)藥 、 食品 、 飼料 、 、 、 、 、 、 、 、 制藥 紡織 印染 制革 造紙 機(jī)械 礦山 水產(chǎn)養(yǎng)殖等產(chǎn)業(yè)部門中 ,表面活性劑的最新應(yīng)用開發(fā)報(bào)告 ; ③ 國內(nèi)外表面活性劑市場(chǎng)動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)調(diào)研報(bào)告 ; ④ 對(duì)我國表面活性劑工業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略建議 ,等等 。 21 對(duì)應(yīng)征論文的要求 : ① 在國內(nèi)外報(bào)刊上未公開發(fā)表 ; 內(nèi)容翔實(shí) ,簡(jiǎn)練通順 。 ② 論文格式 、 要求等 ,請(qǐng)嚴(yán) R ○ 格按 《精細(xì)化工 》 “ 稿件修改細(xì)則” 的規(guī)定辦 ( 該 《細(xì)則》 向征文收件人函索即寄) 。會(huì)議承辦單位將于會(huì)前正 式出版本次會(huì)議的論文集 。 ③ 征文截止日期 :2000 年 5 月 15 日 ( 郵戳為準(zhǔn)) 。 31 征文收件人 : 郵編 116023 ,大連 304 信箱 ,許國希收 。聯(lián)系電話及傳真 :0411 - 4790120 。文稿請(qǐng)于首 頁右上角標(biāo)明 No. 9 工表會(huì)征文” “ 字樣 ; 請(qǐng)務(wù)必用掛號(hào)寄發(fā) 。 41 各參會(huì)單位可在會(huì)場(chǎng)免費(fèi)展示新產(chǎn)品 ,可在大會(huì)上免費(fèi)發(fā)布 10 分鐘以內(nèi)的信息 ; 會(huì)務(wù)組免費(fèi)為參會(huì) 單位分發(fā)各類與會(huì)議內(nèi)容有關(guān)的技術(shù)資料 。 51 欲為會(huì)議提供贊助或希望在本次會(huì)議論文集上刊發(fā)廣告的單位請(qǐng)直接與征文收件人聯(lián)系。 熱烈歡迎海內(nèi)外同仁踴躍投稿 、 參加會(huì)議 。 中國化工學(xué)會(huì)精細(xì)化工專業(yè)委員會(huì)
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[ 3 ] 　Hatch L F ,Matar S. From hydrocarbons to petrochemi2 [ 4 ] 　 T C , et al. Ed. ,Handbook of solvent extraction. New Lo [6] 　 朱長(zhǎng)樂 ,等編 1 化學(xué)工程手冊(cè)第 18 篇 —— — 膜過程 1 化

[ 5 ] 　National research council. Frontiers in chemical engineer2

學(xué)工業(yè)出版社 ,1987

reseach needs and opportunities. Washington D C : Na2

2000 Vol. 21 No. 2 　　　　　　　　　Jou rnal of Chem ical Indust ry & Engi neeri ng Flame heating CLC number X701 　　　 Document code A Article ID 1006 - 7906 ( 2000) 02 - 0011 - 03

?Ⅰ?

　 　 Abstract 　 The synt hetic process for producing ben2 zotrichloride by chlorination of toluene wit h photocatalyst was improved. By using benzoyl peroxide ( Ⅰ) as catalyst , tri2 ) et hanolamine ( Ⅱ as by2product inhibitor ,selecting t he weight ratio of toluene , Ⅰ and Ⅱ as 1340∶ ∶ ,reacting wit h 7h ,t he 25 1 yield of benzotrichloride reached 96. 0 % , and t he purity was 99 % 。 Key words 　Benzotrichloride 　 Synt hesis 　 Toluene 　 Chlorination 　Photocatalysis 　 2product inhibitor By CLC number TQ242. 1 　　　 Document code A Article ID 1006 - 7906 ( 2000) 02 - 0009 - 02 　　Abstract 　The technology and device for treating organic waste gas which containes t he butanone ,butanol and alcohol by catalytic oxidation of heating t he waste gas wit h oil firing were introduced. The promotive action of flame heating to catalytic oxidation was stated. The primary treatment result of t he device was given. Key words 　Waste gas treatment 　Catalytic oxidation 　

　　Abstract 　In order to ensure t he safety of t he production , t he emergency discharge system of chemical device have to be analysized including t he safety discharge of equipment and t he discharge capacity of discharge pipe network and device. The basic steps for analysizing t he system were checking t he techni2 cal parameters of every equipment ,t he structure of pipe network and t he diameter of pipe ,determining t he emergency discharge conditions for single equipment , t he simultaneously discharge conditions for multi2equipments and t he maxium safety dis2 charge of equipment , calculating t he transfer capacity of dis2 charge pipe network. Key words 　Chemical device 　Emergency discharge sys2 tem 　 Safety analysis CLC number TQ015 　　　 Document code A Article ID 1006 - 7906 ( 2000) 02 - 0006 - 03

　　Abstract 　 Chemical separation engineering plays an impor2 tant role in t he development of hi2tech science. It is and will be even more widely employed in areas of hi2tech science , such as biotechnology ,processing of energy and natural resources ,nucle2 ar industry , new material synt hesis , chemical and natural medicine preparation ,microelectronic manufacture and environ2 mental protection. A number of application examples were pre2 sented in t he article. Key words 　Chemical engineering and technology 　Sepa2 ration engineering 　Hi2tech science CLC number TQ028 　　　 Document code A Article ID 1006 - 7906 ( 2000) 02 - 0001 - 05

Analysis of emergency discharge system of chemical device
ZHA N S hi2pi ng

Thermal2catalytic oxidation for organic waste gas treatment
L IU Zhi2xiong , ZHA N G Xiao2chun , ZHA N G Hao HUA N G Jian2m i ng

Chemical separation engineering and hi2tech science Improvement of synthetic method f or producing benzotrichloride
Y IN Ji ng2mei , W A N G R ui , ZHOU Guang2yun ZHU Jia2wen , J I L i2j un , FA N G Di ng2ye

Producing and perf ormance of ZA - 5 type and ZA - 5 - H type catalyst f or ammonia synthesis
　　Abstract 　The producing process of ZA - 5 type and ZA 5 - H type catalyst for ammonia synt hesis was introduced. This catalyst which was based on Fe1 - x O wit h multiple promoters had specific property of easy reduction. The results of detection under t he same conditions showed t hat t he activity of ZA - 5 type catalyst was higher t han t hat of A110 - 1 、 - 1 and AC 74 type catalyst ,t he activity of ZA - 5 - H type catalyst was higher t han t hat of A110 - 1 - H and 74 - 1 - H type catalyst . Key words 　Ammonia synt hesis 　Catalyst 　Activity 　 Reduction CLC number O643. 36 　　　 Document code A Article ID 1006 - 7906 ( 2000) 02 - 0014 - 04
DA I Xiao2bi ng Y u Wei2m i n

Research and appl ication of NCT - 12 type hydrolyst f or COS under room temperature
　　Abstract 　The laboratory research , industrial production and application of NCT - 12 type hydrolyst for COS under room temperature were introduced. The influence of t he concentra2 tion of COS and space velocity of feeding gas on t he activity of t he hydrolyst was examined in laboratory. The results showed ) t hat under conditions of room temperature ( 14 ～ 40 ℃ , atmo2 spheric pressure , concentration of COS input of 0. 15 % , and space velocity of 1000h - 1 , t he conversion of COS reached over 95 %. The performances of industrial products accorded wit h t he quality index ,and were slightly better t han t he same kind catalysts inland. The commercial application was also good. Key words 　 Catalyst 　Hydrolysis desulfidation 　Research 　Production 　 Application CLC number 　TQ426. 94 　　　 Document code 　 A Artical ID 　 1006 - 7906 ( 200) 02 - 0018 - 03

Technical design of f oam contact type cooler
W A N G Guo2j un , X ION G Jie2yu GU O X ue2hua , Y U Jian2liang

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　　Abstract 　 According to t he specific property of t he struc2 ture of foam contact type cooler , t he technical design met hod was put forward by means of mat hematic model ,including t he cross2sectional area of cooler ,t he height of foam bed ,t he make2 up water of cooling and t he loss in head of t he air flowing. A concrete instance was given. This met hod was available to direct t he development design and production operation of foam con2 tact type cooler. Key words 　Cooler 　Foam contact type 　Technical de2 sign CLC number TQ051. 502 　　　 Document code A Article ID 1006 - 7906 ( 2000) 02 - 0021 - 04

Ne w design of dummy plate seal f or medium and low temperature heat pipe exchanger

　　Abstract 　To counter t he features of dummy plate seal of heat pipe exchanger , some new seal structures were put for2 ward ,such as single tubesheet and double tubesheet seal struc2



  本文關(guān)鍵詞：化工分離工程與高新科技發(fā)展，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。