第二章 特殊精馏
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第二章
2.1 恒沸精馏 2.2 萃取精馏 2.3 多组分精馏 2.4 其他特殊精馏
特殊精馏
2. 1
恒沸精馏
原理：若在两组分恒沸也液中加入第三组分（成为
挟带剂），该组分能与原料液中的一个或两个组分形
成新的恒沸液，从而使原料液能用普通精馏方法予以
分离。
被分离物系性质不同，包括几种情况：
分离沸点相近的系统或最高恒沸物 1）夹带剂只与原来系统中一个组分形成二组分最低 恒沸物。 2）夹带剂与原来两个组分分别形成二组分最低恒沸 物，但两组分恒沸物的沸点相差较大。 3）夹带剂与原来两个组分形成三元最低恒沸物，其 恒沸点低于任何一个二组分恒沸物，并且其中所含
调节方法：①加大萃取剂用量；②减少进料量，同时减少
塔顶产品的采出量； • 在决定塔径及设计塔板结构时，除了按照蒸汽量计算外，
还应注意液流中有较大量的萃取剂。
萃取精馏与恒沸精馏相比较：
1、萃取剂比挟带剂易于选择。 2、萃取剂在精馏过程中基本上不汽化，萃取精馏的耗能 量较恒沸精馏少。 3、萃取精馏过程中，萃取剂加入量的变动范围较大，在 恒沸精馏中适宜的挟带剂量多为一定。所以萃取精馏操 作较灵活，易控制。 4、萃取精馏不宜采用间歇操作，而恒沸精馏可以采用间 歇操作方式。 5、恒沸精馏操作温度较萃取精馏低，所以恒沸精馏适用 于分离热敏性溶液。
两种操作： (1) 恒回流比R为常数 (2) 恒馏出液组成, 定xD
(1) 恒回流比R为常数
已知: F xF,xW终, x D （平均馏出液组成）, 选择适宜的R
求 : NT
回流比以开始的状态计算 Rmin y x F F
x D始 y F
(2)
恒馏出液组成,定xD
xD 不 变 ， xW , 以x W 终 为 计 算 基 准 。 R min x D y We , R n Rmin y We x We
D
V’ m L’
W
V0 ,y0
操作线方程：
ym 1 L' W W W W xm xW xm xW ( xm x W ) V' V' V0 V0 V0
间接加热
直接蒸汽加热
区别：与对角线的交点不同，xW, N 原因：直接蒸汽加热的稀释作用。
2.3.2 回收塔（提馏塔）
F xF
2.3.6 多组分精馏
一、多组分精馏的特点及流程方案的选择 1、精馏塔的数目 用普通精馏塔（指仅有一个进口、塔顶和塔釜出 料口的塔），以连续精馏方式进行多组分精馏。 n组分溶液需要（n-1）个塔 2、流程方案的选择 最佳流程方案应满足的条件： （1）能保证产品质量，满足工艺要求，生产能力大； （2）流程短，设备投资费用少； （3）耗能量低、收率高、操作费用低； （4）操作管理方便。
F1 q1 xF1 F2 q2 xF2 І П Ш W xW
D xD
应塔板组成与xF1，xF2相当;
2.3.4 分凝器
分凝器 全凝器
• 分凝器也相当于一块理论 板，可以x0、y0计，其他相 同。
D, xD
2.3.5 间歇精馏
特点：
（1）过程非定态 （2）塔底一次加料，无提馏段 （3） 获得 xD, xW一定的产品，能耗大于连 续精馏，宜采用填料塔操作。 （4）装置简单，操作灵活。
2.2 萃取精馏 原理：向原料液中加入第三组分（称为萃取剂或
溶剂），以改变原有组分间的相对挥发度而得到
分离。与恒沸精馏不同的是萃取剂不与原料液中
任何组分形成恒沸物。
选取萃取剂时主要考虑以下要求：
①选择性强、即能使被分离组分间的相对挥发度产生 比较显著的变化。 ②溶解度大，能与任何浓度的原溶液完全互溶，以充 分发挥各块塔板上萃取剂的作用。
按挥发能力递减排序， 依次从塔顶分离出A、B、
C、D组分产品，称之为
顺序流程，或直接序列。 方案1：A,B,C三个组分 方案1 各汽化、冷凝一次，D 组分未冷凝和汽化。 方案2：A组分汽化、冷 凝两次，B,C组分汽化、 方案2 冷凝一次，D组分未冷 凝和汽化。
实际生产中，选择流程方案还需综合考虑 的因素： （1）多组分溶液的性质：对于在加热过程中易 分解或聚合的组分，在流程方案的安排上减少 这种组分的受热次数。 （2）产品的质量要求：对于要求分离质量非常 高的组分，由于塔釜中易存留固体杂质，应从 塔顶蒸出该组分。
2、分子精馏
分子蒸馏是一种特殊的液液分离技术，能在极高 真空下操作，依靠分子平均运动自由程的差别，使液 体在远低于沸点的温度下进行分离，适用于高沸点、 热敏性及易氧化物系的分离。
来自百度文库
特点：
D xD
从第一块板加料，无精 馏段，无回流，下降的 液体由进料提供。 加料情况：
W xW
冷液或泡点进料。
已知：xF, F, xW , 泡点进料
L’=F, V’=D
ym 1 F W xm xW D D
2.3.3 多股进料
两股进料： F1, xF1 ， F2, xF2分别与相
③本身的挥发性小，使产品中不致混有萃取剂，也易
于和另一组分分离。 ④其他经济和安全要求。
萃取精馏的注意事项：
• 由于加入的萃取剂是大量的（一般要求xs>0.6）,因此塔内 下降液量远大于上升蒸汽量，造成汽液接触不佳，设计时 要考虑塔板及流体动力情况。 • 由于组分间相对挥发度是借助萃取剂的加入量来调节，当 塔顶产品不合格时，不能采用加大回流的办法调节，一般
二、关键组分及分离要求的规定 • 关键组分：所谓关键组分，是根据分离要求，在进料中
选定两个对该混合物分离起到控制作用的组分。其中相对 轻的为轻关键组分，重者为重关键组分。
• 组分在塔顶和塔釜产品中的预分配：
（1）清晰分割
若两关键组分得挥发度相差较大，且两者为相邻组分，此 时可认为比重关键组分还重的组分全部在塔釜产品中，比 轻关键组分还轻的组分全部在塔顶产品中，称此分割原则
2.3 其他精馏方式
2.3.1 直接蒸汽加热
2.3.2 回收塔（提馏塔）
2.3.3 多股进料
2.3.4 分凝器
2.3.5 间歇精馏 2.3.6 多组分精馏
2.3.1直接蒸汽加热
操作前提：
1.物料中有水 2.水是重组分，从塔釜出去 提馏段物 料恒算：
V0 L' V 'W L' x m V ' ym 1 Wx W
为清晰分割。
（2）非清晰分割
如果分离的情况不满足清晰分割的条件，在精馏过
程中，一部分非轻组分可能与轻关键组分一起进入塔釜；
而一部分非重组分和重关键组分一起进入塔顶产品中，称 这种分割为非清晰分割。
2.4 其他特殊精馏
1、盐效应精馏
用可溶性盐代替萃取剂作为萃取精馏的分离剂， 可得到比普通萃取精馏更好的分离效果。
欲分离的二组分的比例与原混合物的比例不同。
挟带剂的要求：
1）挟带剂应能与被分离组分形成新的恒沸液，其恒沸点 要比纯组分的沸点低； 2）新恒沸液所含挟带剂的量愈少愈好，以便减少挟带剂
用量及气化、回收时所需的能量；
3）新恒沸液最好为非均相混合物，便于分层法分离；
4）无毒性、无腐蚀性、热稳定性好；
5）来源容易，价格低廉。
2.1 恒沸精馏 2.2 萃取精馏 2.3 多组分精馏 2.4 其他特殊精馏
特殊精馏
2. 1
恒沸精馏
原理：若在两组分恒沸也液中加入第三组分（成为
挟带剂），该组分能与原料液中的一个或两个组分形
成新的恒沸液，从而使原料液能用普通精馏方法予以
分离。
被分离物系性质不同，包括几种情况：
分离沸点相近的系统或最高恒沸物 1）夹带剂只与原来系统中一个组分形成二组分最低 恒沸物。 2）夹带剂与原来两个组分分别形成二组分最低恒沸 物，但两组分恒沸物的沸点相差较大。 3）夹带剂与原来两个组分形成三元最低恒沸物，其 恒沸点低于任何一个二组分恒沸物，并且其中所含
调节方法：①加大萃取剂用量；②减少进料量，同时减少
塔顶产品的采出量； • 在决定塔径及设计塔板结构时，除了按照蒸汽量计算外，
还应注意液流中有较大量的萃取剂。
萃取精馏与恒沸精馏相比较：
1、萃取剂比挟带剂易于选择。 2、萃取剂在精馏过程中基本上不汽化，萃取精馏的耗能 量较恒沸精馏少。 3、萃取精馏过程中，萃取剂加入量的变动范围较大，在 恒沸精馏中适宜的挟带剂量多为一定。所以萃取精馏操 作较灵活，易控制。 4、萃取精馏不宜采用间歇操作，而恒沸精馏可以采用间 歇操作方式。 5、恒沸精馏操作温度较萃取精馏低，所以恒沸精馏适用 于分离热敏性溶液。
两种操作： (1) 恒回流比R为常数 (2) 恒馏出液组成, 定xD
(1) 恒回流比R为常数
已知: F xF,xW终, x D （平均馏出液组成）, 选择适宜的R
求 : NT
回流比以开始的状态计算 Rmin y x F F
x D始 y F
(2)
恒馏出液组成,定xD
xD 不 变 ， xW , 以x W 终 为 计 算 基 准 。 R min x D y We , R n Rmin y We x We
D
V’ m L’
W
V0 ,y0
操作线方程：
ym 1 L' W W W W xm xW xm xW ( xm x W ) V' V' V0 V0 V0
间接加热
直接蒸汽加热
区别：与对角线的交点不同，xW, N 原因：直接蒸汽加热的稀释作用。
2.3.2 回收塔（提馏塔）
F xF
2.3.6 多组分精馏
一、多组分精馏的特点及流程方案的选择 1、精馏塔的数目 用普通精馏塔（指仅有一个进口、塔顶和塔釜出 料口的塔），以连续精馏方式进行多组分精馏。 n组分溶液需要（n-1）个塔 2、流程方案的选择 最佳流程方案应满足的条件： （1）能保证产品质量，满足工艺要求，生产能力大； （2）流程短，设备投资费用少； （3）耗能量低、收率高、操作费用低； （4）操作管理方便。
F1 q1 xF1 F2 q2 xF2 І П Ш W xW
D xD
应塔板组成与xF1，xF2相当;
2.3.4 分凝器
分凝器 全凝器
• 分凝器也相当于一块理论 板，可以x0、y0计，其他相 同。
D, xD
2.3.5 间歇精馏
特点：
（1）过程非定态 （2）塔底一次加料，无提馏段 （3） 获得 xD, xW一定的产品，能耗大于连 续精馏，宜采用填料塔操作。 （4）装置简单，操作灵活。
2.2 萃取精馏 原理：向原料液中加入第三组分（称为萃取剂或
溶剂），以改变原有组分间的相对挥发度而得到
分离。与恒沸精馏不同的是萃取剂不与原料液中
任何组分形成恒沸物。
选取萃取剂时主要考虑以下要求：
①选择性强、即能使被分离组分间的相对挥发度产生 比较显著的变化。 ②溶解度大，能与任何浓度的原溶液完全互溶，以充 分发挥各块塔板上萃取剂的作用。
按挥发能力递减排序， 依次从塔顶分离出A、B、
C、D组分产品，称之为
顺序流程，或直接序列。 方案1：A,B,C三个组分 方案1 各汽化、冷凝一次，D 组分未冷凝和汽化。 方案2：A组分汽化、冷 凝两次，B,C组分汽化、 方案2 冷凝一次，D组分未冷 凝和汽化。
实际生产中，选择流程方案还需综合考虑 的因素： （1）多组分溶液的性质：对于在加热过程中易 分解或聚合的组分，在流程方案的安排上减少 这种组分的受热次数。 （2）产品的质量要求：对于要求分离质量非常 高的组分，由于塔釜中易存留固体杂质，应从 塔顶蒸出该组分。
2、分子精馏
分子蒸馏是一种特殊的液液分离技术，能在极高 真空下操作，依靠分子平均运动自由程的差别，使液 体在远低于沸点的温度下进行分离，适用于高沸点、 热敏性及易氧化物系的分离。
来自百度文库
特点：
D xD
从第一块板加料，无精 馏段，无回流，下降的 液体由进料提供。 加料情况：
W xW
冷液或泡点进料。
已知：xF, F, xW , 泡点进料
L’=F, V’=D
ym 1 F W xm xW D D
2.3.3 多股进料
两股进料： F1, xF1 ， F2, xF2分别与相
③本身的挥发性小，使产品中不致混有萃取剂，也易
于和另一组分分离。 ④其他经济和安全要求。
萃取精馏的注意事项：
• 由于加入的萃取剂是大量的（一般要求xs>0.6）,因此塔内 下降液量远大于上升蒸汽量，造成汽液接触不佳，设计时 要考虑塔板及流体动力情况。 • 由于组分间相对挥发度是借助萃取剂的加入量来调节，当 塔顶产品不合格时，不能采用加大回流的办法调节，一般
二、关键组分及分离要求的规定 • 关键组分：所谓关键组分，是根据分离要求，在进料中
选定两个对该混合物分离起到控制作用的组分。其中相对 轻的为轻关键组分，重者为重关键组分。
• 组分在塔顶和塔釜产品中的预分配：
（1）清晰分割
若两关键组分得挥发度相差较大，且两者为相邻组分，此 时可认为比重关键组分还重的组分全部在塔釜产品中，比 轻关键组分还轻的组分全部在塔顶产品中，称此分割原则
2.3 其他精馏方式
2.3.1 直接蒸汽加热
2.3.2 回收塔（提馏塔）
2.3.3 多股进料
2.3.4 分凝器
2.3.5 间歇精馏 2.3.6 多组分精馏
2.3.1直接蒸汽加热
操作前提：
1.物料中有水 2.水是重组分，从塔釜出去 提馏段物 料恒算：
V0 L' V 'W L' x m V ' ym 1 Wx W
为清晰分割。
（2）非清晰分割
如果分离的情况不满足清晰分割的条件，在精馏过
程中，一部分非轻组分可能与轻关键组分一起进入塔釜；
而一部分非重组分和重关键组分一起进入塔顶产品中，称 这种分割为非清晰分割。
2.4 其他特殊精馏
1、盐效应精馏
用可溶性盐代替萃取剂作为萃取精馏的分离剂， 可得到比普通萃取精馏更好的分离效果。
欲分离的二组分的比例与原混合物的比例不同。
挟带剂的要求：
1）挟带剂应能与被分离组分形成新的恒沸液，其恒沸点 要比纯组分的沸点低； 2）新恒沸液所含挟带剂的量愈少愈好，以便减少挟带剂
用量及气化、回收时所需的能量；
3）新恒沸液最好为非均相混合物，便于分层法分离；
4）无毒性、无腐蚀性、热稳定性好；
5）来源容易，价格低廉。