(清华大学化工系,北京100084)摘要回顾了溶剂萃取发展的历史和对各工业部门发展的重要作用。分析了新技术革命对溶剂萃取提出的挑战和提供的机遇。并以国家重点化学工程联合实验室的实践为例,说明基础研究成果的转化将产生重大的经济效益和社会效益。关键词溶剂萃取,研究,应用,进展Recendvancesolvenextratmenemicangineesinghuaijing100084)istoryimporolesolvendevelopmenindus2rereviewed.tunityfacedsolveniscussed,researchieldsolventateKeychemi2caengineerereporomthicethbasicresearchachievemenldgenerateeconomiety.Keywordssolvenresearchapplica新的混合溶剂体系的系统研究推动了金属萃取分离技术的发展溶剂萃取通常在常温或较低温度下进行,能耗低,特别适用于热敏性物质的分离,而且于实现逆流操作,实现连续化大规模的生产。其应用范围不断扩大,不仅遍及石油、化湿法冶金、原子能、医药等工业部门,且在生物工程和新材料等高科技领域和环保领域中得到了越来越广泛的应用。我国在溶剂萃取的研究和应用方面取得了重大的进展。例如针对核工业发展的迫切要求,系统地研究了萃取法核燃料后处理工艺、化学和设备的基本规律,保证了我国自行建设的生产装置成功地投入了生产在萃取分离稀土方面的基础研究大大推动了我国蕴藏极为丰富溶剂萃取技术面临的机遇和挑战溶剂萃取具有悠久的历史和广泛的应用,有人称之为“成熟技术”。但是,溶剂萃取过程中两相密度差小、连续相粘度大、返混严重,而且两相具有一定程度的互溶性,易造成溶剂损失和二次污染,溶剂再生也对过程的经济性和可靠性产生重要的影响。与精馏等气传质过程比较,萃取过程和设备的设计放大产净化天然气、纯氮气和富氧气近115处理变换气(脱碳)每年节能折电约315累计为企业26创利税32亿元,新增产值100亿元以上。这些成果的推广对企业调整产品结构,提高经济效促进技术进步,推动作用。治理环境污染都有极大的月收稿)1996现代化工面具有优势(特别是质量分数在千分之几的废有关的研究工作很多。为此,筛选高效、低毒、价廉和可供长期循环使用的溶剂和复合溶剂显得十分重要。也急需开发高效、高通量而溶剂夹带少的萃取设备以克服残留溶剂的二次污染问题。高效填料萃取塔和中空纤维萃取器等新型萃取设备可望得到广泛的应用。研究从水溶液中有效地脱除糖、淀粉和其他高极性物质的溶剂也是一个迫切的课题。114其他随着新材料的开发和对超纯材料的需求,对溶剂萃取提出了许多新的难题,如超高纯单一稀土的制备,光导纤维材料的生产和性能优60的分离等。核动力堆的发展对核燃料后处理专用设备(如环形脉冲筛板柱等)高效废水的处理提出了迫切的要求;湿法冶金和食品工业等领域的迅速发展,也为溶剂萃取的发展提出了更高的要求。为此,各国都在根据自身特点和条件,开展基础和应用研究,以期在理论和技术上得新的突破。法还不成熟,难度较大。随着生产技术的高速发展和高科技的迫切要求,作为一种“成熟”技术的液2液萃取正面临着新的机遇和挑战,并促进了溶剂萃取及相关技术的发展。111能源和资源利用为了充分利用能源和资源,石化企业和湿法冶金等领域的萃取过程必须进一步节能降并实现生产过程的大型化。例如,在国内直径的萃取塔已大批应用,国外最大的萃取塔塔径已达而有些难分离体系往往需要上百个理论级塔板来实现产品的提纯和净化。为了可靠地进行萃取过程和设备的放大设计和优化操作,萃取热力学和动力学数据的测定、关联和萃取设备性能和数学模型的研究尤为重要。高效萃取设备的研究和开发,可望的应用进一步缩短了新工艺工业化的进程并大大提高了产品的质量和技术经济指随着设备的大型化,利用蒸馏等传统的方进行溶剂再生的能耗太大,因而利用大的“摆动”(Sw效应,即利用萃取和反萃过程中诸如pH温度和组成等参数的大幅度变化布影响溶质在两相中的分配来经济地再生溶剂的办法引起了人们的兴趣。112生物和医药工程随着以基因工程和细胞工程为基础的生物药品的迅速发展,一批高附加值的产品正在不断涌现,品种和产量也在迅速扩大。溶剂萃取及其相关技术在生物制品的后处理中正在发挥越来越大的作用。当前,急需开发对敏感的生物制品无污染和无害的萃取分离技术。因此近年来超临界流体萃取、技术得到了很快的发展。113环境工程随着工业技术的发展和人们环境意识的提各种工业废水(如含有机物、放射性物质和其他有毒物质等)的处理变得更为重要了。鉴于溶剂萃取在稀溶液回收方现代化工1996萃取分离实验室研究工作的进展211研究方向清华大学萃取分离实验室是国家重点化学工程联合实验室的一部分,根据四化建设的迫切需要和国外学科发展的动向,主要在以下萃取热力学和动力学的研究结合重要的工业体系,以分子热力学、统计热力学和溶液理论为基础,研究复杂萃取体系的相平衡和动力学,改进数学模型,促进萃取过程的开萃取设备的性能和优化采用先进的测试手段,研究常用萃取设备的性能和数学模研究并应用非平衡级模型,改进设计放大并开发节能、无污染的高效萃取设备。萃取新工艺和新方法针对环境工程和生物工程的迫切需要,开发稀溶液和极稀溶液的回收和分离新工艺,开展与萃取有关的、耦27合的新分离方法的研究,如超临界萃取、本项目根据润滑油精制填料萃取塔技术改造的迫切要求,系统地研究了几种新型填料用于低界面张力体系的两相流动、轴向返混、质特性和设计方法,改进了填料萃取塔液泛速度的计算方法。通过拟合实测的两相浓度剖面,求得了“真实”的传质系数和返混系数,可用于生产装置的核算和设计。本项目还研究了液2液分布器的性能和设计方法,并首次建立了复合型填料萃取塔的诊断专家系统。这些研究成果已用于国内个炼油厂的润滑油精制填料萃取塔的技术改造,都获得了百万元以上的年经济效益。本项成果所总结的液泛速度计算公式比文献资料更适用于高孔隙率新型填料用于低界面张力的情况。关于液工作在文献中未见报道。上海炼油厂润滑油罗斯等国的同类装置,达到了国际先进水21213内弯弧形筋片扁环填料在深入进行萃取塔内两相流传递规律研究的基础上,创制了结构新颖、性能优异的内弯弧形筋片扁环填料(简称Q中国发明专利。此项发明已成功地用于炼油、化工和环保领域的20余座大型塔器,并为设计院广泛用于萃取、精馏等工程设计,经济效益和社会效益显著。此项发明1995年被国家科委列入国家科技成果重点推广计划。此项发明用于液2液萃取时, 传质性能明显 优于多种国外引进的各种新型填料; 用于气2液 传质过程时, 也具有优异的性能。 在用于润滑 油酚精制过程取代国外引进的 talo 传质效率提高了约30% 年经济效益达800 万元。 用于环丁砜芳烃油抽提装置取代引 传质效率提高20% 以上, 芳烃的收率,年经济效益 500 万元 以上。意大利 ichem 公司用该公司的工艺物 对此发明与德国、瑞士的两种名牌产品进 行比较, 结果表明, 本发明的效率高出 30% 具有国际先进水平。1996 的研究利用信息科学发 展的最新成果, 深入进行萃取过程、 设备的计 算机模拟和计算机辅助设计的研究, CA 和复合专家系统的研究。212 主要科研成果 开展智能 由于坚持理论与实际相结合, 致力于在较 高层次上把科研成果转化为生产力, 因而实验 1991年建成和开放以来, 取得了一批科研 成果。 其中获奖项目有国家级奖励 部委级奖励 21211络合萃取法处理工业含酚废水技术 处理工业含酚废水,回收其中的有价物质, 杜绝有害物的外排, 是改善环境、 造福人类的