化工原理 第九章3
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c3
加热蒸汽
x
浙江大学化学工程研究所
间隙精馏流程简图
第五节 其他精馏方式
6/18
2．恒馏出液组成操作
D, xD
a
y c1
F, xF
c2 加热蒸汽
c3
x
浙江大学化学工程研究所
间隙精馏流程简图
第五节 其他精馏方式
7/18
三、特殊精馏
-----用于 1 的混合液 或 1 的混合液
特 殊 精 馏萃恒 取沸 精精 馏馏
第六节 多元精馏
17/18
二、多元精馏的计算简介
1. 多元物系的相平衡 相平衡常数： Ki yi xi
对理想物系：Ki pi0 P
相对挥发度：
ij
yi yj
xi xj
对理想物系： ij
pi0
p
0 j
浙江大学化学工程研究所
第六节 多元精馏
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2. 多元精馏的物料衡算
F DW FxiF DxiD WxiW
15/18
三、反应精馏
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。
浙江大学化学工程研究所
第六节 多元精馏
16/18
一、多元精馏的特点
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。
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。
4/18
二、间歇精馏
特点：不稳定；
D, xD
只有精馏段，没有提馏段
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
浙江大学化学工程研究所
间歇精馏流程简图
第五节 其他精馏方式
5/18
1．恒回流比操作
D, xD
y
c1
c2 F, xF
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。
浙江大学化学工程研究所
第五节 其他精馏方式
第五节 其他精馏方式
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P-20 P-7 P-7
E-8 P-10
P-9
乙醇水共沸物
P-13 P-13
P-12
补 充 苯
E-9 P-11
P-8 P-16
乙醇水共沸物
E-10 P-17 P-19
P-17
稀乙醇
P-2
P-3
P-6
E-1 P-1
E-5
P-14
P-4
E-3
E-4
无水乙醇
E-7
P-15
P-5
E-6
无水乙醇生产共沸精馏工艺流程
P-21
废水
浙江大学化学工程研究所
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
环己烷 80.8℃
苯
80.1 ℃ ℃
常压下沸点 丙酮 环己烷-苯恒沸物 环己烷-丙酮恒沸物
56.2℃
77℃
53℃
浙江大学化学工程研究所
第五节 其他精馏方式
11/18
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。
单塔分离重点： 关键组分
浙江大学化学工程研究所
P-16
E-10 P-17
P-17
水
P-19
乙二醇－水
P-2
P-6
E-1 P-1 E-3
P-15
P-21
E-6
E-7 P-5
无水乙醇生产萃取精馏工艺流程
浙江大学化学工程研究所
第五节 其他精馏方式
14/18
萃取剂的选择原则：
（1）选择性高
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
浙江大学化学工程研究所
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此时有：GW pW0 MW GA pAM A
若令：pA
p
0 A
此时有：GW GA
pW0 MW
p
0 A
M
A
p
p
0 A
MW
p
0 A
M
A
水蒸汽蒸馏的代价
消耗水 ❖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。
浙江大学化学工程研究所
第五节 其他精馏方式
由于p
p
0 A
pW0 ，当总压不变时，沸点
将降低。
水蒸汽消耗量的计算：
摩尔比：nW nA
pW0
p
0 A
GW GA
MW MA
pW0
Байду номын сангаас
p
0 A
即质量比：GW GA
pW0 MW
p
0 A
M
A
由于水蒸汽与液体接触时间有限，A的实际分压 pA pA0
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。
例一 常压下沸点
环己烷 苯
糠醛
苯酚
80.8℃ 80.1 161.7℃ 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。
浙江大学化学工程研究所
第五节 其他精馏方式
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P-7
乙醇－水
P-13
P-13
E-8 P-22
P-22
无水乙醇
P-23
乙二醇
第九章 蒸馏
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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
浙江大学化学工程研究所
第五节 其他精馏方式
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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）
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。
浙江大学化学工程研究所
第五节 其他精馏方式
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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。
（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。
浙江大学化学工程研究所
第五节 其他精馏方式
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2．萃取精馏
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。
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。
浙江大学化学工程研究所
例 1：乙醇-水体系，乙醇从塔底排出，水被苯从塔顶带出。
乙醇 78.3℃
水 100℃
常压下沸点
苯
乙醇-水恒沸物 苯-乙醇-水恒沸物
80.1℃
78.15℃
64.6℃
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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加热蒸汽
x
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间隙精馏流程简图
第五节 其他精馏方式
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2．恒馏出液组成操作
D, xD
a
y c1
F, xF
c2 加热蒸汽
c3
x
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间隙精馏流程简图
第五节 其他精馏方式
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三、特殊精馏
-----用于 1 的混合液 或 1 的混合液
特 殊 精 馏萃恒 取沸 精精 馏馏
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 相平衡常数： Ki yi xi
对理想物系：Ki pi0 P
相对挥发度：
ij
yi yj
xi xj
对理想物系： ij
pi0
p
0 j
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第六节 多元精馏
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2. 多元精馏的物料衡算
F DW FxiF DxiD WxiW
15/18
三、反应精馏
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。
浙江大学化学工程研究所
第六节 多元精馏
16/18
一、多元精馏的特点
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。
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。
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二、间歇精馏
特点：不稳定；
D, xD
只有精馏段，没有提馏段
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
浙江大学化学工程研究所
间歇精馏流程简图
第五节 其他精馏方式
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1．恒回流比操作
D, xD
y
c1
c2 F, xF
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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第五节 其他精馏方式
第五节 其他精馏方式
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P-20 P-7 P-7
E-8 P-10
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乙醇水共沸物
P-13 P-13
P-12
补 充 苯
E-9 P-11
P-8 P-16
乙醇水共沸物
E-10 P-17 P-19
P-17
稀乙醇
P-2
P-3
P-6
E-1 P-1
E-5
P-14
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E-3
E-4
无水乙醇
E-7
P-15
P-5
E-6
无水乙醇生产共沸精馏工艺流程
P-21
废水
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例 2：环己烷-苯体系，恒沸剂为丙酮
环己烷 80.8℃
苯
80.1 ℃ ℃
常压下沸点 丙酮 环己烷-苯恒沸物 环己烷-丙酮恒沸物
56.2℃
77℃
53℃
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第五节 其他精馏方式
11/18
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。
单塔分离重点： 关键组分
浙江大学化学工程研究所
P-16
E-10 P-17
P-17
水
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乙二醇－水
P-2
P-6
E-1 P-1 E-3
P-15
P-21
E-6
E-7 P-5
无水乙醇生产萃取精馏工艺流程
浙江大学化学工程研究所
第五节 其他精馏方式
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萃取剂的选择原则：
（1）选择性高
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
浙江大学化学工程研究所
3/18
此时有：GW pW0 MW GA pAM A
若令：pA
p
0 A
此时有：GW GA
pW0 MW
p
0 A
M
A
p
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0 A
MW
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0 A
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水蒸汽蒸馏的代价
消耗水 ❖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。
浙江大学化学工程研究所
第五节 其他精馏方式
由于p
p
0 A
pW0 ，当总压不变时，沸点
将降低。
水蒸汽消耗量的计算：
摩尔比：nW nA
pW0
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0 A
GW GA
MW MA
pW0
Байду номын сангаас
p
0 A
即质量比：GW GA
pW0 MW
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0 A
M
A
由于水蒸汽与液体接触时间有限，A的实际分压 pA pA0
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。
例一 常压下沸点
环己烷 苯
糠醛
苯酚
80.8℃ 80.1 161.7℃ 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
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乙醇－水
P-13
P-13
E-8 P-22
P-22
无水乙醇
P-23
乙二醇
第九章 蒸馏
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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
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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）
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
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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。
（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。
浙江大学化学工程研究所
第五节 其他精馏方式
12/18
2．萃取精馏
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。
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。
浙江大学化学工程研究所
例 1：乙醇-水体系，乙醇从塔底排出，水被苯从塔顶带出。
乙醇 78.3℃
水 100℃
常压下沸点
苯
乙醇-水恒沸物 苯-乙醇-水恒沸物
80.1℃
78.15℃
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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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