Процессы сепарации постоянно использовались и совершенствовались человечеством для производства продуктов питания, различных продуктов и энергии (Hougen, 1977). Ранние целевые операции, такие как извлечение соли из рассола или морской воды путем испарения, обработка руды для извлечения металлов (например, железа, серебра, свинца, ртути и т.д.), а также синтез химических продуктов, таких как алюминий для текстильной промышленности, сообщалось в течение многих веков. Тепловые процессы, такие как выпаривание или дистилляция, были следующими
В течение длительного времени предпочтение отдавалось извлечениям на основе вспомогательной фазы (т.е. использованию специального газа, жидкости или твердого соединения с целью получения эффекта разделения), однако в дальнейшем они также изучались и использовались. Например, извлечение серебра из руды в результате обезвоживания ртути или спирта твердыми веществами с влагопоглотителями описано в документах, датированных пятнадцатым веком (Aris, 1977).
На протяжении веков постепенно изобретался и развивался широкий спектр технологий для многофазных, твердых, газообразных и жидких смесей. В зависимости от типа классификации сегодня можно перечислить от 20 до 100 операций, включая механические, термические, вспомогательные фазы и процессы мембранного разделения (King, 1980). С появлением концепций химического машиностроения в конце девятнадцатого века и впечатляющим расширением химических предприятий после Второй мировой войны под влиянием нефтяной и газовой промышленности сепарационные процессы сегодня классически считаются одной из основ химического машиностроения (Peppas and Harland, 1989). Важность процессов разделения подчеркивается так называемым участком Шервуд (Sherwood et al., 1975), который связывает степень разбавления целевой молекулы на выходе из производственного процесса с ее ценой. Впечатляющее увеличение стоимости с разбавлением объясняется возрастающей сложностью и стоимостью процессов разделения в последующей очистительной части. Еще одним показателем важности процессов разбавления является то, что они классически считаются составляющими 60-80% CAPEX (оборудование) и OPEX (потребность в энергии) от себестоимости производства на заводах химической промышленности (CPI) (Humphrey and Keller, 1997).
Благодаря интенсивным исследованиям, промышленной практике и обратной связи, большое количество процессов разделения сегодня может быть рационально спроектировано, масштабировано и контролироваться (Seider et al., 2009). Инструментальные средства Инжиниринга технологических систем действительно предлагают возможность быстрого моделирования и исследования производительности сепарационной системы (чаще всего включающей в себя набор операций установки). Сочетание баланса массы и энергии, равновесия жидкой фазы и скоростные процессы предлагают общую методологию, которая, в принципе, может быть применена к любому типу молекул в питательной смеси для рационального проектирования (Noble и Agrawal, 2005).
Сегодня ЦПИ производит около 105 различных молекул при мощности от менее одного килограмма до 300 миллионов тонн в год (Amundson, 1988). Таким образом, количество потенциальных кормовых композиций, которые должны быть обработаны методами сепарации для промышленного применения, огромно. В целом, наиболее эффективный процесс разделения для конкретного целевого применения может быть определен на основе ряда показателей эффективности: первый из них логически рассматривает возможность достижения спецификаций, предъявляемых к применению (например, чистота и регенерация). Большое значение имеют также энергетическая потребность и производительность процесса, а также эффективность с точки зрения охраны окружающей среды и рисков (количество образующихся отходов, опасность взрыва и т.д.). В целом, общая удельная стоимость обычно принимается в качестве конечной объективной функции для выбора процесса и проектного исследования. Важно подчеркнуть, что часто более актуальным является включение всего оборудования производственной системы (например, реакторов, теплообменников, компрессоров, насосов и т.д.) в глобальное исследование по оптимизации для достижения эффективного выбора и проектирования процесса. На основании изложенного выше уровня техники можно сделать вывод, что с учетом зрелости данной дисциплины нет необходимости в дальнейших исследованиях и/или разработке сепарационных процессов. Считается, что в настоящее время происходит революция, и перед нами стоят многочисленные научные и технологические задачи.