化工原理 第九章3

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第五节 其他精馏方式
P-20 P-7 P-8 P-16
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P-7
乙醇水共沸物
E-8
P-10 P-9
E-10
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乙醇水共沸物
P-13 P-13
补 充 苯
稀乙醇
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E-1
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第五节 其他精馏方式 二、间歇精馏
特点：不稳定； 只有精馏段，没有提馏段
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D, xD
间歇精馏通常有恒回流比、恒馏出液组成 这两种操作方式
思考：
间歇精馏与简单蒸馏有何相 同和不同之处？
F, xF 加热蒸汽
间歇精馏流程简图
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第五节 其他精馏方式
1．恒回流比操作
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第五节 其他精馏方式 三、反应精馏
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概念：
在精馏的同时伴随着化学反应的单元操作过程。
目的：
（1）利用精馏促进化学反应的进行，如可逆反应和联 串反应系统。 （2）利用化学反应促进精馏的进行，如难分离系统、 共沸物系等。
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第六节 多元精馏
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一、多元精馏的特点
例一 环己烷 80.8℃ 苯 80.1 常压下沸点 糠醛 161.7℃ 苯酚 180℃
℃ 萃取剂能显著改变苯的饱和蒸汽 压，而对环己烷影响不明显，使苯 从易挥发组分变为难挥发组分。
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第五节 其他精馏方式
P-7 P-16
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无水乙醇
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P-19 P-22 P-17
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第五节 其他精馏方式
2．萃取精馏
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在被分离的二元混合液中加入第三组分，沸点很高，且该组分不 与其它组分形成恒沸物，但与原溶液中 A、B 两组分的分子作用力不 同，从而增大它们的相对挥发度，或打破原恒沸体系，使精馏得以进 行，这种形式的精馏称为萃取精馏。其中所添加的第三组分称为萃取 剂，精馏时从塔底排出。
将多个组分进行精馏分离的单元操作过程。对n个组 分，一般需要n1个精馏塔。
塔序的排列原则：
对热敏性物质，应优先分出； 对纯度要求高的组分，应设计从塔顶采出或侧线采出；
如有难分离的相邻组分，应置于最后（原因是在最后负荷
最小，此时需理论板数较多，回流比较大，较经济）； 各组分在流程中的汽化、冷凝次数应尽可能减小，以降低 设备的负荷和能耗。
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水蒸汽消耗量的计算：
0 nW pW 摩尔比： 0 nA p A 0 GW M W pW 0 GA M A pA
0 pA pA 由于水蒸汽与液体接触时间有限，A的实际分压
0 GW pW M W 即质量比： 0 GA pAM A
一般用直接蒸汽时，由于接触时间较短， 所带出的A的分压达不到饱和状态。
水
乙二醇 乙醇－水
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乙二醇－水
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P-1
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无水乙醇生产萃取精馏工艺流程
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第五节 其他精馏方式
萃取剂的选择原则：
（1）选择性高
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加入少量萃取剂就能使原组分间的相对挥发度显著 增大。 （2） 溶解度大 能和任何浓度的原溶液互溶，以避免分层，否则难 以充分发挥萃取精馏的作用。 （3）挥发性小 其沸点比混合液的其它组分高得多，以保证塔顶产品 的质量，也易与另一组分分离，但沸点也不能太高，否 则会造成回收困难。 （4）具有稳定性、无毒、不腐蚀、来源容易、价格低 廉等其它工业要求。
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0 GW pW M W 此时有： GA pAM A
0 若令：pA pA
0 0 GW pW MW p pA MW 此时有： 0 0 GA p A M A p A M A


消耗水 水蒸汽蒸馏的代价 负荷增加 由于多一组分水，对传质不利， 同样要求下，所需板数将增加。
例 1：乙醇-水体系，乙醇从塔底排出，水被苯从塔顶带出。 常压下沸点 乙醇 78.3℃ 水 100℃ 苯 80.1℃ 乙醇-水恒沸物 78.15℃ 苯-乙醇-水恒沸物 64.6℃
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乙醇-水恒沸物组成 苯-乙醇-水恒沸物组成
乙醇 0.895 水 0.105 乙醇 0.230 水 0.226 苯 0.554
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D, x D
y c1 c2 c3
加热蒸汽 F, x F
x
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间隙精馏流程简图
第五节 其他精馏方式
2．恒馏出液组成操作
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D, x D
a
y c1
F, x F
c2 c3 x
加热蒸汽
间隙精馏流程简图
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第五节 其他精馏方式 三、特殊精馏
-----用于 1 的混合液 或 1 的混合液
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恒沸精馏 特殊精馏 萃取精馏
在被分离的混合液中加入第三组分，以改 变原混合物组分间的相对挥发度，从而用精馏 将它们分离。
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第五节 其他精馏方式
1． 恒沸精馏
加入的第三组分与原溶液中的一个或者两个组分形成最 低恒沸物，从而形成了“恒沸物－纯组分”的精馏体系，恒 沸物从塔顶蒸出，纯组分从塔底蒸出，这种形式的精馏称为 恒沸精馏，其中所添加的第三组分称为恒沸剂或者夹带剂。
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源自文库
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无水乙醇
废水
无水乙醇生产共沸精馏工艺流程
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第五节 其他精馏方式
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例 2：环己烷-苯体系，恒沸剂为丙酮 常压下沸点 环己烷 80.8℃ 苯 80.1 ℃ ℃ 丙酮 56.2℃ 环己烷-苯恒沸物 77℃ 环己烷-丙酮恒沸物 53℃
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第五节 其他精馏方式
第六节 多元精馏
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2. 多元精馏的物料衡算
F D W FxiF DxiD Wx iW
清晰分割
只考虑轻、重关键组分， 比轻关键组分更轻的组分全部从塔顶蒸出，釜出忽略不计； 比重关键组分更重的组分全部从塔釜排出，顶出忽略不计。
非清晰分割
全塔整体考虑。
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单塔分离重点： 关键组分
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第六节 多元精馏
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二、多元精馏的计算简介 1. 多元物系的相平衡 y Ki i 相平衡常数： x
对理想物系： i K
i
pi0
P
相对挥发度：
yi xi ij yj xj
pi0 p0 j
对理想物系： ij
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第九章 蒸馏 第五节 其他精馏方式 一、水蒸汽蒸馏 二、间歇精馏 三、特殊精馏 四、反应精馏 第六节 多元精馏 一、多元精馏的特点 二、多元精馏的计算简介
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第五节 其他精馏方式 第五节 其他精馏方式 一、水蒸汽蒸馏
原理：使沸点降低 适用范围：不相溶物系（其中一相为水）
0 0 由于p pA pW，当总压不变时，沸点 将降低。
恒沸剂的选择原则： （1）新的最低恒沸物沸点要与另一从塔底排出的组 分要有足够大的差别，一般要求大于10℃。 （2）希望能与料液中含量较少的那个组分形成恒沸 物，而且夹带组分的量要尽可能高，这样夹带剂用量 较少，能耗较低。 （3）最好能形成非均相恒沸物，以便于回收其中的 夹带剂。如在环己烷－苯恒沸精馏中的萃取加精馏的 办法，乙醇－水恒沸精馏中静置分层的办法。 （4）还应满足其它的工业要求，如具备热稳定性、 无毒、不腐蚀、来源容易、价格低廉等。