新型分离技术--第3部分-特殊精馏技术
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11 特殊精馏
特殊精馏
1
第1页
特殊精馏
一般的蒸馏或精馏操作是以液体混合物 中各组分的相对挥发度差异为依据的。组 分间挥发度差别愈大愈容易分离。 但对某些液体混合物，组分间的相对挥发 度接近于1或形成恒沸物，以至于不宜或 不能用一般精馏方法进行分离。则需采用 特殊精馏方法。
第2页
特殊精馏
特殊精馏方法有膜蒸馏、催化精馏、吸附 精馏、恒沸精馏、萃取精馏、盐效应精馏 等。 对恒沸精馏、萃取精馏、盐效应精馏都是 在被分离溶液中加入第三组分以加大原溶 液中各组分间相对挥发度。
第14页
流程收敛
• 介绍概念
✓模块收敛（convergence blocks） ✓撕裂流股（tear streams） ✓流程顺序（flowsheet sequences）
第15页
流程收敛
评估流程的收敛性，需确定
• 计算顺序 • 撕裂流股 • 求解的迭代次数 • 收敛容差 • 收敛的计算方法
关于流程收敛性的所有信息都会写入控制面板（Control Pan nel）
第16页
流程收敛---收敛模块
• 每个设计规定和撕裂流都有一个相关联的收敛模块 • 收敛模块确定撕裂流估算初值或设计规定中控制变
量值在逐次迭代过程中的更新方法。 • Aspen Plus定义的收敛模块的名字以字符“$.”开
头
• 用户定义的收敛模块的名字一定不要用字符“$.”开头 。
• 要确定由Aspen Plus定义的收敛模块，请看Control Panel（控制面板）信息中的“Flowsheet Analysis （流程分析）” 部分。
第24页
特殊精馏—多效精馏
• 例题：
甲醇分离塔，要将60wt%甲醇水溶液提纯。分别用单塔 和双效塔进行分离，并比较当两种产品一致时的能量 利用情况。已知条件： 进料温度为20C，压力为101.325kPa，流率为100kg/h 。单塔的压力为101.325kPa，理论板数为22， 进料板 位置为11， 塔顶产品流率为63kg/h，摩尔回流比为0. 65.
1
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特殊精馏
一般的蒸馏或精馏操作是以液体混合物 中各组分的相对挥发度差异为依据的。组 分间挥发度差别愈大愈容易分离。 但对某些液体混合物，组分间的相对挥发 度接近于1或形成恒沸物，以至于不宜或 不能用一般精馏方法进行分离。则需采用 特殊精馏方法。
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特殊精馏
特殊精馏方法有膜蒸馏、催化精馏、吸附 精馏、恒沸精馏、萃取精馏、盐效应精馏 等。 对恒沸精馏、萃取精馏、盐效应精馏都是 在被分离溶液中加入第三组分以加大原溶 液中各组分间相对挥发度。
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流程收敛
• 介绍概念
✓模块收敛（convergence blocks） ✓撕裂流股（tear streams） ✓流程顺序（flowsheet sequences）
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流程收敛
评估流程的收敛性，需确定
• 计算顺序 • 撕裂流股 • 求解的迭代次数 • 收敛容差 • 收敛的计算方法
关于流程收敛性的所有信息都会写入控制面板（Control Pan nel）
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流程收敛---收敛模块
• 每个设计规定和撕裂流都有一个相关联的收敛模块 • 收敛模块确定撕裂流估算初值或设计规定中控制变
量值在逐次迭代过程中的更新方法。 • Aspen Plus定义的收敛模块的名字以字符“$.”开
头
• 用户定义的收敛模块的名字一定不要用字符“$.”开头 。
• 要确定由Aspen Plus定义的收敛模块，请看Control Panel（控制面板）信息中的“Flowsheet Analysis （流程分析）” 部分。
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特殊精馏—多效精馏
• 例题：
甲醇分离塔，要将60wt%甲醇水溶液提纯。分别用单塔 和双效塔进行分离，并比较当两种产品一致时的能量 利用情况。已知条件： 进料温度为20C，压力为101.325kPa，流率为100kg/h 。单塔的压力为101.325kPa，理论板数为22， 进料板 位置为11， 塔顶产品流率为63kg/h，摩尔回流比为0. 65.
特殊精馏方法介绍
(2-162) ln 12 p1s (1 2 x1 ) ln( s ) Ts A12 p2 (2-161)
讨论溶剂S对 1, 2 的影响:
第三项: x ( A A ) 反映了溶剂S对组分1,2不同作用效果.
s 1S 2S
使 1, 2 / s 1 A1s 0
３）当三元系中有二对二元最低恒沸物，而另一对是二元最 高恒沸物时，压力曲面上就可能出现“谷”；温度曲面 上 就可能出现“脊”； 当三元系中有二对二元最高恒沸物，而另一对是二元最 低恒沸物时，温度曲面上就可能出现“沟”；压力曲面 上 就可能出现“脊”；
2.恒沸点的预测
12
恒沸点时: 12 1 ki ˆV i P
sn x s
结合(2-164)和(2-167) 精:
xs S D sn (1 sn ) L 1 xs
(2-168)
S
RDxs (1 sn )
D sn x s
(1 x s )
1 (1 sn ) x s
(2-169)
提:
xs
其中:
S (1 sn ) L
xs [A 1s A s2 2x1(A s1 A 1s ) xs (A 2s A s2 ) C(x2 x1)]
若 r~X 曲线近似对称,即 Ai,j=Aj,i , C=0
A1, 2 A2,1 A12
A12 A1, 2 A2,1 2
S A1, S AS ,1 A1
V i
0
ˆ P
0
1, 2
V 0 ˆ K1 2 1 f1 V ˆ f0 K2 1 2 2
一般萃取精馏操作压力不高,所以
5 特殊精馏(AL)
yS
精馏段萃取剂浓度：
xS
x S 1 ( 1) x S
S
(1 ) Ln (
D ) 1 xS
xS S (1 ) Lm (
对于提馏段，可用类似的方法得到：
W
1 xS
)
化工分离工程与案例
Engineering ＆ example of chemical separation
如果所加入的新组分和被分离系统中的一个或几个组分形成最低共沸 物从塔顶蒸出，这种特殊精馏被称为共沸精馏，加入的新组分叫共沸剂。 如果加入的新组分不与原系统中的任何组分形成共沸物，而其沸点又较原 有的任一组分高，从塔釜离开精馏塔这种特殊精馏被称为萃取精馏。加入 的新组分称为溶剂。
化工分离工程与案例
Engineering ＆ example of chemical separation
化工分离工程与案例
Engineering ＆ example of chemical separation
5.1.3 萃取精馏案例
案例1 正庚烷-甲苯分离
MSA 苯酚 正庚烷-甲苯 正庚烷 甲苯
ESA
ESA
正庚烷-甲苯 萃取精馏流程
1-萃取精馏塔；2-萃取剂回收塔
化工分离工程与案例
Engineering ＆ example of chemical separation
5 回流比
原溶液为二组分体系时
饱和液体进料（q=1）
Rm ,q 1
x1, D (12 ) S (1 x1, D ) 1 (12 ) S 1 z1 1 z1
饱和蒸气进料(q=0)
(12 ) S x1, D (1 x1, D ) 1 Rm ,q 0 1 (12 ) S 1 z1 1 z1
第三章 精 馏(分离工程,叶庆国)
第三章 精 馏
3.1 多组分精馏
3.1.1 多组分精馏过程分析
3.1.2 多组分精馏的简捷（群法）计算法
精馏：distillation
精馏是多组分分离中最常见的单元操作，它
是利用组分挥发度差异，借助“回流”技术 实现混合液高纯度分离的多级分离操作，即 同时进行多次部分气化和部分冷凝的过程。 实现精馏操作的主体设备是精馏塔。
Nm
L K , D H K ,W lg (1 L K , D )(1 H K , w )
lg L K H K
Fenske公式计算Nm注意事项
• Fenske公式适用于双组份精馏，也适用于多 组分精馏（可以用一对关键组分来求，也可 用任意两组份来求）。 Nm与进料状态、组成的表示方式无关
i ,n i ,n i ,n
Fenske公式计算Nm
对于任意组分
塔顶为全凝器：x i , D 第一个平衡级 平衡关系：y i ,1 K i ,1 x i ,1 操作关系：x i ,1 y i , 2 联立两式：y i ,1
K i ,1 y i , 2
y i ,l
精馏塔的任务：
LK尽量多的进入塔顶馏出 液； HK尽量多的进入塔釜釜液。
关键组分的指定原则
由工艺要求决定
例：ABCD（按挥发度依次减少排列）混合物分离 ◆工艺要求按AB与CD分开： 则：B为LK；C为HK ◆工艺要求先分出A： 则：A为LK；B为HK
分配与非分配组分
根据组分是否在精馏塔的两端都出现，可分为分配 组分(distributing component)和非分配组分 (nondistribution component)。 分配组分：塔顶、塔底同时出现 非分配组分：只在塔顶活塔底出现的组分
3.1 多组分精馏
3.1.1 多组分精馏过程分析
3.1.2 多组分精馏的简捷（群法）计算法
精馏：distillation
精馏是多组分分离中最常见的单元操作，它
是利用组分挥发度差异，借助“回流”技术 实现混合液高纯度分离的多级分离操作，即 同时进行多次部分气化和部分冷凝的过程。 实现精馏操作的主体设备是精馏塔。
Nm
L K , D H K ,W lg (1 L K , D )(1 H K , w )
lg L K H K
Fenske公式计算Nm注意事项
• Fenske公式适用于双组份精馏，也适用于多 组分精馏（可以用一对关键组分来求，也可 用任意两组份来求）。 Nm与进料状态、组成的表示方式无关
i ,n i ,n i ,n
Fenske公式计算Nm
对于任意组分
塔顶为全凝器：x i , D 第一个平衡级 平衡关系：y i ,1 K i ,1 x i ,1 操作关系：x i ,1 y i , 2 联立两式：y i ,1
K i ,1 y i , 2
y i ,l
精馏塔的任务：
LK尽量多的进入塔顶馏出 液； HK尽量多的进入塔釜釜液。
关键组分的指定原则
由工艺要求决定
例：ABCD（按挥发度依次减少排列）混合物分离 ◆工艺要求按AB与CD分开： 则：B为LK；C为HK ◆工艺要求先分出A： 则：A为LK；B为HK
分配与非分配组分
根据组分是否在精馏塔的两端都出现，可分为分配 组分(distributing component)和非分配组分 (nondistribution component)。 分配组分：塔顶、塔底同时出现 非分配组分：只在塔顶活塔底出现的组分
多组分精馏和特殊精馏
核算式
对HNK：C3，iC4，nC4进行核算： C3：d0.6448，xD0.017 C4:xD0
\ 清晰分割假设对 C 3不成立，须调整
5.调整
以前面结果为初值，进行试差
设 d 0 .6 4 4 8 ， 其 它 不 变 ， 重 复 1 4 步
计 算 ， 至 前 后 二 次 结 果 相 近 为 止 。
3. 核实清晰分割的合理性
对
于LNK
，
核
实w
，看
i
是
否xi
,W
0
核实式： fi di wi;
fd ( w )i ( w )i 1
\ wi fi 1 （wd ）i
将
（d ） wi
i
h
N
m（d ）代 wh
入
上
式
有：
wi
1i
fi h N m（wd ）h
核算式
对 于 甲 烷 ， w 9 .6 1 0 5 0 ； x W 1 .5 1 0 6
结果：第二次dC3 0.635 与第一次相近
例3-3 苯（B）-甲苯（T）-二甲苯（X）-异丙苯 （C）的混合物送入精馏塔分离，进料组成（摩尔 分数）为：zB=0.2，zT=0.3， zX=0.1， zC=0.4。相对 挥发度数据：αB=2.25，αT=1.00，αX=0.33，αC= 0.21。分离要求：馏出液中异丙苯不大于0.15%；釜 液中甲苯不大于0.3%（摩尔）。计算最少理论板和 全回流下的物料分配。
1.000 0.025 0.901 0.0167 1.000 - 1.325 0.901 1.325
故
Rm 1.306
返回
3.1.3 最少理论板数和组分分配
1、最少理论板数 全 回 流 R 时 操N ， 作 N m
特殊精馏分离恒沸体系概述
特殊精馏分离恒沸体系概述作者：石志华来源：《商情》2016年第31期【摘要】多组分精馏过程是利用组分间相对挥发度的差异而实现组分分离提纯的，然而，在化工生产中常遇到需要分离的混合物中组分的相对挥发度相差极小或接近于1，或等于1，有价值的组分在混合液中浓度很低且难挥发，还有些待分离的物质是热敏性物质等，不能采用普通的精馏方法完成其分离提纯，在原溶液中加入另一溶剂，由于该溶剂对原溶液中各个组分的作用的差异，形成非理想溶液，改变了各组分的活度系数，加大了关键组分之间的相对挥发度，达到有效分离的目的。
【关键词】恒沸物恒沸精馏萃取精馏加盐萃取精馏1恒沸精馏恒沸精馏是在原溶液中添加恒沸剂S使其与溶液中至少一个组分形成最低（最高）恒沸物，以增大原组分间相对挥发度的非理想溶液的多元精馏。
一般恒沸物比料液中任一组分的沸点或原有恒沸物的沸点低（高）得多，且组成也有显著的差异，形成的恒沸物从塔顶（塔釜）采出，塔釜（塔顶）引出较纯产品，最后将恒沸剂与组分分离。
1.1 恒沸体系1.1.1恒沸现象与恒沸物。
如果溶液与理想溶液偏差较大，有可能产生恒沸现象。
恒沸物是指在一定压力下，汽液相组成与沸腾温度始终不变的这一类溶液。
恒沸物的形成是由于组成溶液的各组分间分子结构不相似，在混合时引起与理想溶液偏差的结果。
恒沸物是指具有恒沸现象的液体混合物在一定条件下所生产的产物。
产生恒沸物的原因是由于溶液中不同组分分子引力不同，且主要是氢键的作用。
若溶液与理想溶液产生最大正偏差，即活度系数大于1，则形成最低恒沸物；若溶液与理想溶液产生最大负偏差，即活度系数小于1，则形成最高恒沸物。
1.1.2恒沸物特点。
a.当压力不变时，恒沸组成（恒沸点）一定，此时汽化过程中温度T不变；b.在泡点线和露点线交点，汽化中组成不变；c.恒沸物体系特殊在恒沸点，其它点都是非理想溶液的相平衡，用普通精馏方法不能通过恒沸点，但在恒沸点两侧仍有分离作用；d.对最低恒沸物，在恒沸点左侧，y>x，相对挥发度大于1，在恒沸点右侧，y1.2恒沸剂1.2.1恒沸剂的选择。
第三章汽液传质分离过程
为共沸剂 Te<T<Ta<Tb， e-b和e-a均不形成共沸物。 e的加入使三角相图分为两个蒸 馏区域。 a、b分别位于不同区域，均为稳 定节点。
纯组分a、b作为不同精馏塔的 釜液采出。
.
选择中间沸点，并且与低沸点组分生成最低共沸物的物质 为共沸剂
Ta<Te<Tb， e-a生成最低共沸物T2<Ta。
xβ
若 xF < xα < xβ ，则应在1塔进料 物料衡算时，二塔塔釜多了一项水蒸气流量S。
假设1塔精馏段气相流量为V1液 相流量为L1。
在1塔精馏段的第n块塔板及2塔 釜出口之间作物料横算：
V1SL1B2
S
V 1y n 1 S L 1 x n B 2 x B 2
所以得1塔精馏段操作线方程：
yn1V L1 1xnV B1 2xB2
S (33)5
V1
.
假设1塔提馏段气相流量为V1’液 相流量为L1’。
在1塔提馏段的第n块塔板及1塔 塔釜出口之间作物料横算：
L'1V1' B1
L '1xnV 1'yn1B 1xB 1
S
所以得1塔提馏段操作线方程：
yn1V L1'1' xnV B11' xB1(332)
定节点。
.
2）a、b形成最高共沸物的情况 选择比原共沸温度更高的沸点且不形成共沸物的物质为共
沸剂
T2<Te， e-b和e-a均不形成共沸物。
e的加入使三角相图分为两个蒸 馏区域。
a、b分别位于不同区域，均为不 稳定节点。
纯组分a、b作为不同精馏塔的塔 顶馏出液采出。
纯组分e作为塔釜液采出。
纯组分a、b作为不同精馏塔的 釜液采出。
.
选择中间沸点，并且与低沸点组分生成最低共沸物的物质 为共沸剂
Ta<Te<Tb， e-a生成最低共沸物T2<Ta。
xβ
若 xF < xα < xβ ，则应在1塔进料 物料衡算时，二塔塔釜多了一项水蒸气流量S。
假设1塔精馏段气相流量为V1液 相流量为L1。
在1塔精馏段的第n块塔板及2塔 釜出口之间作物料横算：
V1SL1B2
S
V 1y n 1 S L 1 x n B 2 x B 2
所以得1塔精馏段操作线方程：
yn1V L1 1xnV B1 2xB2
S (33)5
V1
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假设1塔提馏段气相流量为V1’液 相流量为L1’。
在1塔提馏段的第n块塔板及1塔 塔釜出口之间作物料横算：
L'1V1' B1
L '1xnV 1'yn1B 1xB 1
S
所以得1塔提馏段操作线方程：
yn1V L1'1' xnV B11' xB1(332)
定节点。
.
2）a、b形成最高共沸物的情况 选择比原共沸温度更高的沸点且不形成共沸物的物质为共
沸剂
T2<Te， e-b和e-a均不形成共沸物。
e的加入使三角相图分为两个蒸 馏区域。
a、b分别位于不同区域，均为不 稳定节点。
纯组分a、b作为不同精馏塔的塔 顶馏出液采出。
纯组分e作为塔釜液采出。
分离工程 第三章1ppt
通常指已约定的关系，或者设备为了达到应有的效果，还需要满足的 关系。如物料间的温度差、压力降的关系式等。 约定的关系，如：物料温度、压力相等。
3.1.1单元的设计变量 Design variables for elements
一个化工流程由很多装置组成，而每个装置又可以分 解为多个进行简单过程的单元。 单元 装置
∴吸收塔设计变量：
u Ne N - Nu Ni i r C N ( 2C 5) 1 - ( N - 1)[2(C 2)] 2C N 5 其中： u Nx 进料变量数(c 2) 每级压力 （ 2 C 2） N 2C 4 N u u u Na Ni - N x 1
例2. 产物为两相的全凝器
V Q
L1
N
e V
L2
出入物流变量数： 3（C+2） 能量交换数： 1 +) Nv = 3C+7
N De = N ve －N c e
= C+4
NCe
物料衡算式： C 能量衡算式： 1
相平衡关系式： 化学反应平衡式： 内在关系式： Nc =
C(P-1)+2=C+2 0 0 2C+3
= 2C+5
NCe
物料衡算式： C 能量衡算式： 1
相平衡关系式： 化学反应平衡式： 内在关系式： Nc =
C(P-1)+2=C+2 0 0 +) 2C+3
V0
V1
L1
绝热操作的简单平衡级
L0
固定设计变量Nx = 进料＋压力＝2（C+2）+1＝2C＋5 可调设计变量Na = ND-Nx=(2C+5)-(2C+5)=0
3.1.1单元的设计变量 Design variables for elements
一个化工流程由很多装置组成，而每个装置又可以分 解为多个进行简单过程的单元。 单元 装置
∴吸收塔设计变量：
u Ne N - Nu Ni i r C N ( 2C 5) 1 - ( N - 1)[2(C 2)] 2C N 5 其中： u Nx 进料变量数(c 2) 每级压力 （ 2 C 2） N 2C 4 N u u u Na Ni - N x 1
例2. 产物为两相的全凝器
V Q
L1
N
e V
L2
出入物流变量数： 3（C+2） 能量交换数： 1 +) Nv = 3C+7
N De = N ve －N c e
= C+4
NCe
物料衡算式： C 能量衡算式： 1
相平衡关系式： 化学反应平衡式： 内在关系式： Nc =
C(P-1)+2=C+2 0 0 2C+3
= 2C+5
NCe
物料衡算式： C 能量衡算式： 1
相平衡关系式： 化学反应平衡式： 内在关系式： Nc =
C(P-1)+2=C+2 0 0 +) 2C+3
V0
V1
L1
绝热操作的简单平衡级
L0
固定设计变量Nx = 进料＋压力＝2（C+2）+1＝2C＋5 可调设计变量Na = ND-Nx=(2C+5)-(2C+5)=0
化工分离工程第3章 多组分精馏2
FLGC
3.3.6 共沸与萃取精馏比较
共同点: 加入溶剂S， 萃取精馏的优点：
12 / s
(1) 因萃取精馏溶剂沸点高，溶剂可从塔顶或附近加入，使
全塔的相对挥发度都得到提高。
(2) 萃取精馏溶剂在塔内基本上不挥发，能量消耗少。而共
沸精馏中共沸剂与原料组分同时气化，消耗能量。
(3) 共沸精馏由于必须形成共沸物，因而可供选择的共沸剂
FLGC
特殊精馏
• 普通精馏不适合于以下状况的物料： 1、相对挥发度接近1的组分； 2、待分离组分间形成共沸物； 3、待分离组分是热敏物质； 4、待分离组分是难挥发组分，且含量低。
特殊精馏——利用加入热能和质量分离剂以增加原有组 分间的相对挥发度值的精馏方法。
FLGC
常用的特殊精馏方法
• 共沸精馏——如果加入的第三组分能和被分离物系中一个 或几个组分形成共沸物时，第三组分以共沸物的形式从精 馏塔塔顶蒸出。所加入的新组分称为共沸剂。
方案2：选择丙酮的同系物，则塔顶产物为甲醇，塔釜为丙酮及同
系物
哪个更好？
FLGC
（2）从分子结构相似（或极性相似）的概念选择溶剂 常见有机化合物按极性增加的顺序排列为： 烃→醚→醛→酮→醇→二醇→水 应选择在极性上更类似于重关键组分的化合物为溶剂， 可以有效的减小重关键组分的挥发度！
同样如甲醇（沸点64.7）—丙酮（沸点56.5）体系 选烃为溶剂，烃与丙酮极性相似，塔顶产物为甲醇，塔
FLGC
萃取精馏的注意事项：
（1）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，故萃取精馏塔 的塔板效率低，大约为普通精馏的一半左右(回收段不包括在 内)。设计时要考虑塔板及流体动力情况。
天津大学化工分离工程教案第3章多组分精馏和特殊精馏 69页PPT文档
38
3.2 萃取精馏和共沸精馏
3.2.1 萃取精馏 3.2.2 共沸精馏
39
一、流程
3.2.1 萃取精馏
40
二、萃取精馏的原理和溶剂的选择
（1）溶剂的作用 设组分1和组分2组成的混合物，加入溶剂S进行分离。 常压下的相对挥发度：
12K K1 2 1 2P P12ss//P P1 2P P12ss
1、开车时，先全回流，待操作稳定后出料。 2、在实验室设备中，研究传质影响因素。 3、工程设计中，必须知道最少板数。
20
计算最少理论板数的Fenske（芬斯克）方程： 推导前提： 1、塔顶采用全凝器；
（若采用分凝器，则分凝器为第1块塔板）； 2、所有板都是理论板。 从塔顶向下排序，由相对挥发度的定义有：
p103例［3-2］和例［3-3］
29
作业：p163 第7题
30
3.1.4 实际回流比和理论板数
用Underwood方程求出Rm 后，实际回流比R一般 取作1.30Rm。
有了实际回流比和最少理论板数，求实际理论板数 常用的经验方法有：
Gilliland图、Erbar-Maddox图。
适用于相对挥发度 变化不大的情况
当待分离组分之间形成共沸物或相对挥发度 接近1时，用普通精馏是无法实现分离或是 经济上不合理的。此时，向体系中加入一种 适当的新组分，通过与原体系中各组分的不 同作用，改变组分之间的相对挥发度，使系 统变得易于分离，这类既加入能量分离剂又 加入质量分离剂的精馏称为特殊精馏或称增 强精馏。
36
特殊精馏的分类
对于多组分精馏，待定设计变量数仍是2，所以只能 指定两个组分的浓度，其他组分的浓度则相应确定。
通常，把由设计者指定分离要求的这2个组分称为 关键组分。 其中相对易挥发的组分称为轻关键组分（LK），
3.2 萃取精馏和共沸精馏
3.2.1 萃取精馏 3.2.2 共沸精馏
39
一、流程
3.2.1 萃取精馏
40
二、萃取精馏的原理和溶剂的选择
（1）溶剂的作用 设组分1和组分2组成的混合物，加入溶剂S进行分离。 常压下的相对挥发度：
12K K1 2 1 2P P12ss//P P1 2P P12ss
1、开车时，先全回流，待操作稳定后出料。 2、在实验室设备中，研究传质影响因素。 3、工程设计中，必须知道最少板数。
20
计算最少理论板数的Fenske（芬斯克）方程： 推导前提： 1、塔顶采用全凝器；
（若采用分凝器，则分凝器为第1块塔板）； 2、所有板都是理论板。 从塔顶向下排序，由相对挥发度的定义有：
p103例［3-2］和例［3-3］
29
作业：p163 第7题
30
3.1.4 实际回流比和理论板数
用Underwood方程求出Rm 后，实际回流比R一般 取作1.30Rm。
有了实际回流比和最少理论板数，求实际理论板数 常用的经验方法有：
Gilliland图、Erbar-Maddox图。
适用于相对挥发度 变化不大的情况
当待分离组分之间形成共沸物或相对挥发度 接近1时，用普通精馏是无法实现分离或是 经济上不合理的。此时，向体系中加入一种 适当的新组分，通过与原体系中各组分的不 同作用，改变组分之间的相对挥发度，使系 统变得易于分离，这类既加入能量分离剂又 加入质量分离剂的精馏称为特殊精馏或称增 强精馏。
36
特殊精馏的分类
对于多组分精馏，待定设计变量数仍是2，所以只能 指定两个组分的浓度，其他组分的浓度则相应确定。
通常，把由设计者指定分离要求的这2个组分称为 关键组分。 其中相对易挥发的组分称为轻关键组分（LK），
新型分离技术 ppt课件
课件
4
概论：分离技术的作用和地位
分离装置的投资大
一般占炼油厂、石化厂投资的50％～90％
分离过程的能耗高
一般占化工厂总能耗的60％以上
分离技术为产品的质量把关
课件
5
概论：分离过程分类
（一）平衡分离过程
名称 蒸发 精馏 吸收 萃取 吸附 离子交换 萃取精馏
物料 液体 液或汽 气体 液体 气或液 液体 液体
课件
29
萃取剂作用的机理
萃取剂加入改变原组分分子间的作用力
分子间作用力的分类
物理作用力－范德华力（取向力、诱导力、色散力）
体现分子极化程度和分子体积的影响 组分受极性萃取剂分子作用产生的极化程度不同，如烯烃产生的
诱导偶极矩大于烷烃
分子间的物理作用力与分子体积有关，体积越小 ，作用力越大
properties Vapor （蒸气压） Adsorptivity（吸附率） Solubility（溶解度） Diffusivity（扩散率）
课件
10
概论:新型分离技术的类型
对传统分离技术改进、变革 而形成的新型分离技术
如：特殊精馏；
特殊萃取； 色谱分离技术； 分离过程节能技术和夹点技术
按极性大小排列（由弱到强）： 碳氢化合物－醚－醛－酮－酯－醇－乙二醇－水
根据相似物质溶于相似物质的规律选择 实例之一：对丙酮－甲醇体系，若要提高极性较低的丙酮的挥发
度，应加入极性强的水，若要提高极性较高的甲醇挥发度，应加 入极性小的碳氢化合物 实例之二：要除去有机溶液中微量的水，可加入碳氢化合物，提 高水的挥发度 实例之三：要分离有机溶液中的少量碳氢化合物，可加入水，提 高碳氢化合物的挥发度
第三章 多组分精馏
层理论塔板才能满足分离要求所需的回流比，
称为最小回流比。多组分精馏计算中，必须用
解析法求最小回流比。
23
常用的是恩德伍德法，推导该式的基本假设是：
1) 体系中各组分的相对挥发度为常数；
2) 塔内气相和液相均为恒摩尔流。
根据物料平衡及相平衡表示，利用恒浓区的 概念，恩德伍德推导出最小回流比的两个联 立公式：
清晰分割时非关键组分在塔顶和塔底产品
中的分配用物料衡算求得。
11
12
总物料衡算 苯的衡算 乙苯的衡算
甲苯的衡算
13
(2) 非清晰分割
如果轻重关键组分不是相邻组分，则塔顶和塔 底产品中必有中间组分。 如果进料液中非关键组分的相对挥发度与关键 组分相差不大，则塔顶产品中就含有比重关键 组分还重组分，塔底产品中含有比轻关键组分
37
应用：实验制备的小批量物质分离、石油产 品评价、高效填料的性能测定、精细化工产
品的提纯、同位素产品的精制等。
计算：难以采用图解方法求解理论板数，通常
采用解析方法或简捷法确定理论板数、进料位
置等。计算中，精密精馏通常按二元混合物处
理。
38
3.5.3
盐溶精馏（加盐精馏）
一种采用特殊萃取剂的萃取精馏，用于难分 离混合物的分离。 例：乙醇-水 、丙醇-水、水-醋酸等的分离
5
对于双组分精馏；
塔顶：xDA 已确定 xDB =1- xDA ;
塔釜：xWB已确定 xWB =1- xWA ;
也就是塔顶、塔釜组成全部确定。
对于多组分精馏：Na=5 ，与组分数无关。
除规定全凝器饱和液体出料：2） R; 3）D/F外只
特殊精馏
• 共沸精馏、萃取精馏、盐效应精馏 等。
• ② 针对高沸点物质，特别是热敏性物料的分离
与提纯，通常采取降低操作温度的措施，例如： 水蒸气精馏和分子精馏。
2、化工生产中常用的特殊精馏
• 主要是: 共沸精馏、萃取精馏、盐效应精馏 • 共同点：都在被分离溶液中加入第三组分以加大
• 原溶液中各组分间的挥发度差别，从而使其易于
好其共沸点低于纯组分的沸点，一般两者 Nhomakorabea点差不小于10℃
• ②新共沸液所含夹带剂的量越少越好，以便减少夹
带剂用量及汽化、回收时所需要的能量；
• ③新共沸液最好为非均相的混合液，便于分层分离；
• ④无毒性、无腐蚀性，热稳定性好；
• ⑤易得、价廉。
4、共沸精馏适合分离哪些混合物
• ①具有最低共沸点的溶液；
• • • • ②具有最高共沸点的溶液； ③挥发度相近的物系； ④热敏性溶液
5、共沸精馏分离乙醇-水的混合物
特
殊 精 馏
一般的蒸馏或精馏 操作是以液体混合物中各组分的挥发 度差异实现液体混合的分离，组分间的挥发度差距越大越 容易分离，但对某些液体混合物，组分间的挥发度接近于 1或者形成共沸物，从而导致用一般的精馏手段不能有效 的分离组分，因此我们不得不用一些特殊的精馏方法来分 离。
1、特殊精馏有哪些？
• ① 膜蒸馏、催化精馏、吸 附 精 馏、反应精馏
• 分离，同时降低设备投资和操作费用。
3、 共 沸 精 馏
• 3.1 什么是共沸精馏？
• 共沸精馏：是指在两组分共沸物中加入第 三组分（所谓的夹带剂），该组分与原料 液中的一个或两个组分形成新的共沸液，
从而使原料液能够以不同的精馏方法予以
分离的操作。
3.2共沸精馏中夹带剂应该怎样选择
• ② 针对高沸点物质，特别是热敏性物料的分离
与提纯，通常采取降低操作温度的措施，例如： 水蒸气精馏和分子精馏。
2、化工生产中常用的特殊精馏
• 主要是: 共沸精馏、萃取精馏、盐效应精馏 • 共同点：都在被分离溶液中加入第三组分以加大
• 原溶液中各组分间的挥发度差别，从而使其易于
好其共沸点低于纯组分的沸点，一般两者 Nhomakorabea点差不小于10℃
• ②新共沸液所含夹带剂的量越少越好，以便减少夹
带剂用量及汽化、回收时所需要的能量；
• ③新共沸液最好为非均相的混合液，便于分层分离；
• ④无毒性、无腐蚀性，热稳定性好；
• ⑤易得、价廉。
4、共沸精馏适合分离哪些混合物
• ①具有最低共沸点的溶液；
• • • • ②具有最高共沸点的溶液； ③挥发度相近的物系； ④热敏性溶液
5、共沸精馏分离乙醇-水的混合物
特
殊 精 馏
一般的蒸馏或精馏 操作是以液体混合物中各组分的挥发 度差异实现液体混合的分离，组分间的挥发度差距越大越 容易分离，但对某些液体混合物，组分间的挥发度接近于 1或者形成共沸物，从而导致用一般的精馏手段不能有效 的分离组分，因此我们不得不用一些特殊的精馏方法来分 离。
1、特殊精馏有哪些？
• ① 膜蒸馏、催化精馏、吸 附 精 馏、反应精馏
• 分离，同时降低设备投资和操作费用。
3、 共 沸 精 馏
• 3.1 什么是共沸精馏？
• 共沸精馏：是指在两组分共沸物中加入第 三组分（所谓的夹带剂），该组分与原料 液中的一个或两个组分形成新的共沸液，
从而使原料液能够以不同的精馏方法予以
分离的操作。
3.2共沸精馏中夹带剂应该怎样选择
精馏分离的方法及原理
精选ppt
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4.1 裂解气预分馏
• 油洗塔
精选ppt
40
水洗塔分离C5，C6
烃的名称
常压下沸点℃
CH4 C2H4 C2H6 C3H6 C3H8 n-C4H10 n-C5H12 n-C6H14
-161.495 -103.68 -88.60 -47.72 -42.045
-0.50 36.064 68.732
– 根据对多组分分离的要求确定预分离混合物中 的轻、重关键组分。以轻、重关键组分作为双 组分考虑对设备的要求和操作条件改变对分离 效率的影响。
精选ppt
34
3.6 多组分精馏分离
– 对其他组分：
• 当各组分间沸点相差较大，可近似认为轻组
分全部在塔顶馏出，重组分全部在塔釜排出。
• 当各组分间沸点相差不大，则轻、重组分在
精选ppt
6
THR-DC裂解原料产品收率（vol% ）
原料
H2 CO
CO2 CH4 C2H6 C2H4 C3H8 C3H6 C4H10 C4H8 C4H6
石脑油 2.50 1.40 2.50 0.20 13.80 6.40 17.30 10.70 1.80 1.90 36.30 23.90 0.90 0.40 13.40 15.90 0.10 1.30 1.00 5.60 4.80 4.00
7
THR-DC裂解条件与主要产品收率
原料
裂解温 度,℃ 裂解压 力,℃ 停留时 间,s
CO2
CH4
C2H4
C3H6
石脑油 煤油
轻柴油
减压柴油
850 800 820 831 890 750 840 900
0.098 0.333 0.098 0.098 0.098 0.098 0.098 0.392
《分离工程》第3章 特殊精馏
第三章特殊精馏3.2 混合物组分相图3.3 萃取精馏3.4 恒沸精馏3.1 概述普通精馏不适用于以下物系的分离：╳α=1；╳α≈1；╳热敏性物系；╳含量低的难挥发组分；3.1概述实现分离、降低能耗为什么用特殊精馏？x, yTP 1P 2相对挥发度随压力变化大改变操作工艺或条件仍可采用普通精馏？3.1概述恒沸组成随压力变化76.5℃69.3%109.0℃60.1%2000kPa101.3kPa改变操作工艺或条件仍可采用普通精馏？H 2OCH 3CN3.1概述WaterAcetonitrile50%60.1%109.0 ºC69.3%76.5 ºC101.3kPa2000kPa塔1塔2恒沸物是非均相x,yT改变操作工艺或条件仍可采用普通精馏？3.1概述水相有机相水有机溶剂有机相水相进料塔1塔2分类:❒萃取精馏: 加溶剂S , 使a AB ❒恒沸精馏: 加溶剂S , a AS = 1 , a AB ❒加盐精馏: 加盐，a AB❒反应精馏: 通过分离促进反应，或者通过反应促进分离特殊精馏？分类？特殊精馏——既加入能量分离剂又加入质量分离剂的精馏3.1概述无盐5%盐盐饱和x1y1醋酸钾浓度对乙醇-水相平衡的影响Furter经验方程：加盐，a AB()ss kx =ααln 乙醇-水加盐精馏体系示例：甲醇和甲醛缩合生产甲缩醛，甲醛转化率低利用精馏促进反应，或者利用反应促进精馏通过精馏分离促进反应，提高转化率。
OH O H C O CH OH CH 263232+↔+第三章特殊精馏3.1 概述3.2 混合物组分相图3.3 萃取精馏3.4 恒沸精馏3.2 混合物组分相图ABCM三组分相图的几种形态等腰直角三角形坐标系等边三角形坐标系X-Y 直角坐标系00.20.40.60.8100.20.40.60.81YXMABCM简单蒸馏剩余曲线图三元混合物间歇蒸馏釜中液体完全混合，泡点3.2混合物组分相图(2)(3)(4)(5)WdtdWx y dt dx i i i )(-=WdtdW dt d -=ζ2,1,=-=i y x d dx i i iζ(1)3,2,1,==i x K y i i i 1,13131==∑∑==i iii ixK x),,,,,,(321321y y y x x x T f =ζ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=)(ln )(0t W W t ζiy ix W ,剩余曲线图3.2 混合物组分相图剩余曲线：蒸馏过程中剩余液相组成随时间变化关系的曲线。
特殊精馏-恒沸精馏
0 1 p2 ; 2 p10
ln 2 x12 (1.42 1.66 x2 ); 1652 .05 0 ln p2 7.33827 ; 231 .48 t
0 p p1 p2 p10 1 x1 p2 1 x1;
（1） (2)
2 ln 2 1.42 x12 0.59 x2 1.66 x1 x2 ; 1
甲 醇 萃 取 塔
甲 ～ 醇 ～ 精 馏 塔
甲醇
〜〜
甲苯
〜〜
甲醇+甲苯
甲醇+水
水
三、恒沸精馏流程
2、塔顶为均相恒沸物的流程
三、恒沸精馏流程
3、生成三元非均相恒沸物的流程
乙醇－水溶液共沸点：78.15℃；共沸组成：乙醇 0.894；
水 0.106。
乙醇－水－苯共沸点：64.6℃；共沸组成：乙醇 0.23；
注意：若沸点差大于30oC时，一般不会形 成恒沸物
3、生成恒沸物的计算
试求总压力86.70kPa时，氯仿(1)-乙醇(2)恒沸组成与恒沸温度。已知：
2 ln 1 x2 (0.59 1.66 x1 );
ln p10 6.02818
解：在恒沸点时，
由(1)得
1163 .0 ; 227 t
一是现已有较细的共沸物系表，包括方案中具 有最低和数个最高恒沸数据，可查手册得到； 二是若手册查不到，工业设计估算不行的，需 要进行实验得出数据 三是若需要估算，用物理化学，化工热力学及 讲过的内容就可以进行。
P89,恒沸剂的选择
三、恒沸精馏流程
三、恒沸精馏流程
1、塔顶为非均相恒沸物的流程 二元共沸物
分离工程
特殊精馏
河北科技大学 刘玉敏
ln 2 x12 (1.42 1.66 x2 ); 1652 .05 0 ln p2 7.33827 ; 231 .48 t
0 p p1 p2 p10 1 x1 p2 1 x1;
（1） (2)
2 ln 2 1.42 x12 0.59 x2 1.66 x1 x2 ; 1
甲 醇 萃 取 塔
甲 ～ 醇 ～ 精 馏 塔
甲醇
〜〜
甲苯
〜〜
甲醇+甲苯
甲醇+水
水
三、恒沸精馏流程
2、塔顶为均相恒沸物的流程
三、恒沸精馏流程
3、生成三元非均相恒沸物的流程
乙醇－水溶液共沸点：78.15℃；共沸组成：乙醇 0.894；
水 0.106。
乙醇－水－苯共沸点：64.6℃；共沸组成：乙醇 0.23；
注意：若沸点差大于30oC时，一般不会形 成恒沸物
3、生成恒沸物的计算
试求总压力86.70kPa时，氯仿(1)-乙醇(2)恒沸组成与恒沸温度。已知：
2 ln 1 x2 (0.59 1.66 x1 );
ln p10 6.02818
解：在恒沸点时，
由(1)得
1163 .0 ; 227 t
一是现已有较细的共沸物系表，包括方案中具 有最低和数个最高恒沸数据，可查手册得到； 二是若手册查不到，工业设计估算不行的，需 要进行实验得出数据 三是若需要估算，用物理化学，化工热力学及 讲过的内容就可以进行。
P89,恒沸剂的选择
三、恒沸精馏流程
三、恒沸精馏流程
1、塔顶为非均相恒沸物的流程 二元共沸物
分离工程
特殊精馏
河北科技大学 刘玉敏
新型精馏技术介绍
新型精馏技术介绍(总8页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除新型精馏技术及其应用摘要介绍了萃取精馏、共沸精馏、反应(催化) 蒸馏、吸附蒸馏、膜蒸馏、惰性气体蒸馏、动态高效规整填料塔精馏和分子蒸馏等新型蒸馏技术的基本原理、特点、研究进展和发展方向关键词萃取精馏共沸精馏反应(催化) 蒸馏吸附蒸馏膜蒸馏惰性气体蒸馏规整填料塔精馏分子蒸馏蒸馏技术作为当代工业应用最广的分离技术,目前已具有相当成熟的工程设计经验与一定的基础理论研究,随着生物技术、中药现代化和环境化工等领域的不断发展和兴起,人们对蒸馏技术提出了很多新的要求(低能耗、无污染等) 。
因此,在产品达到高纯分离的同时又能减低能耗和环境污染就成为蒸馏学科和工程研究开发的主要目标[1 ,2 ] ,并由此开发出以蒸馏理论为基础的许多新型复合传质分离技术,主要有以下几个方面:分子精馏、添加物精馏、耦合精馏和热敏物料精馏。
我尽量大概介绍，并将其中个人觉得比较重点的着重详细介绍。
1分子精馏技术分子蒸馏属于高真空下的单程连续蒸馏技术。
在高真空操作压力下，蒸发面和冷凝面的间距小于或等于被分离物质蒸汽分子平均自由程，由蒸发表面逸出的分子毫无阻碍地奔射并凝集在冷凝表面上。
这样利用不同物质分子平均自由程不同使其在液体表面蒸发速率不同，从而达到分离目的，蒸馏过程如下图所示。
相对于普通的真空蒸馏，分子蒸馏汽液相间不存在相平衡，是一种完全不可逆过程，具有以下特点。
操作压力低（0.1~10Pa）；"蒸发面和冷凝面之间的间距小（10~50mm），操作温度远低于沸点；物料受热时间短（0.1-10s）。
因而适用于高分子量、高沸点、热稳定性差的物质蒸馏，特别是高分子有机化合物、热敏性食品、医药产品、塑料等物质的分离、提纯、蒸馏、反应等。
随着合成化学的进展，新的、从来不为人所知的物质的操作愈来愈多，如高分子物质的单体正在不断地构成新的物质，而且新的物质大部分都不稳定，用以往的蒸馏方法多会发生分解或聚合，而使用分子蒸馏就可以加以解决。
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产物外观（纯度）
分子蒸馏装置
刮膜式分子蒸馏器 利用刮膜器将料液在蒸发面上 刮成厚度均匀且连续更新的涡 流液膜，大大增强了传质和传 热效率，能有效控制液膜的厚 度、均匀性及物料的停留时间。 目前应用最广。
分子蒸馏的应用
如鱼油中 EPA（二十 碳五烯酸） 和DHA（二 十二碳六烯 酸的分离精 制）； 鱼肝油、小 麦胚芽油、 维生素、辣 椒红色素、 玫瑰油等的 提取分离
二异丙苯
丙烯
异丙苯
异丙苯、丙烯
1-催化精馏塔 2-异丙苯塔 3-多烷基苯塔 4-反烃化反应器
二异丙苯等
异丙苯、二异丙苯等
4 分子蒸馏
分子蒸馏又称短程蒸馏，是在高真空下进行，根据分子运动平 均自由程的差别，使液体在远低于沸点的温度下蒸馏分离，受 热时间短，特别适于处理高沸点及热敏性物系。 基本原理：不同分子的有效直径不同，平均 自由程也有差异，即混合液的分子受热后从 液面逸出，不与其它分子发生碰撞所运行的 距离是不相同的。一般来讲，轻分子的平均 自由程比重分子大，若在离蒸发面小于轻分 子平均自由程而大于重分子平均自由程处设 置一个冷凝面，轻分子可到达冷凝面，破坏 平衡，使其继续逸出。而重分子则不能到达 冷凝面，很快会与液相重分子处于动态平衡， 表观上不再从液面逸出，从而使混合物得以 分离。
苯
苯烷基化制异丙苯
苯(A)与丙烯(B)催化反应合成异丙苯(C)，苯 的沸点远大于丙烯，故苯从反应段上部进料，可 只设反应段和提馏段。 烷基转移反应过程中同时伴有烷基转移反应： 烷基化反应：A+B→C（主）；B+C→D（副） 烷基转移反应：A+D=2C（副）D为二异丙苯； 催化填料为酸性沸石或酸性阳离子树脂
废水处理
低放射性废水处理，截留率高，浓缩至很小 体积，容易达到排放标准。 工业废液中回收HCl，含油废水、丙烯腈工 业废水、含Cr(VI)、含苯酚废水、起爆药废 水、含苯、含正戊酸废水、含氰化物废水等。
（1）反应精馏的特点
生成产物及时移出反应区，对可逆和复杂反应， 化学平衡向生成物的反应方向移动，可提高反应 的转化率和选择性。 由于生成的产物及时移出，使得反应物总浓度提 高，有利于加快反应速率。 利用了反应热，降低了精馏过程的能耗。 反应器与精馏塔合二为一，节省了设备投资。 对于某些难分离的体系，可通过反应精馏使其中 某组分进行反应，而将另一组分分离出来。
分子蒸馏的特点
高真空下进行，一般压力在0.01-10Pa；无需在沸点下进行， 一般操作温度远低于沸点；分子受热时间短；理论上，轻分子 没有返回蒸发面的可能，所以是不可逆的；分离因子取决于蒸 汽压差别及分子量差别
被分离物料名称（不同蒸馏比较） 蒸发温度/℃ 真空度/Pa 产物收率/% 分子蒸馏 真空蒸馏 分子蒸馏 真空蒸馏 分子蒸馏 真空蒸馏 分子蒸馏 真空蒸馏 亚油酸 140 200 1-3 20-30 95 80 微黄色液体 棕红色液体 鱼油乙酯 130-140 220 1-3 20-30 90 75 淡黄色液体 棕红色液体
工业酒精共沸精馏制取无水酒精（苯为共沸剂）
乙醇-水二元共沸物（共沸点78.15，x=0.894）
苯-环己烷的萃取精馏分离（糠醛为萃取剂）
苯沸点80.1℃，环 己烷沸点80.73℃, 相对挥发度0.98。 糠醛沸点161.7℃， 含量对相对挥发度的 影响如下：
苯
2 加盐精馏 在被分离的二元混合物中加入盐，利用盐效应来提高两组 分的相对挥发度而使难分离的物系易于分离，称为加盐精 馏。 盐效应：将盐溶解在两组分的液相混合物中时，溶液的沸 点、两组分的互溶度、气液相平衡组成等均发生变化。 宏观：各组分对盐的溶解度不同，故各组分蒸汽压下 降的程度也不同。如氯化钙在水中溶解度27.5% （mol%），乙醇中16.5%，加入氯化钙使水蒸汽压下 降程度更大，故相对挥发度提高。 微观：盐是强极性电解质，介电常数较大的水分子聚 在盐离子周围，活度系数减少，而乙醇分子远离，活 度系数增加，使相对挥发度提高。
挥发性溶质的脱除和回收
挥发性有机物的回收：
甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、丙酮、甲基异丁 基酮、氯仿、苯酚、挥发性卤代物等。
从废液中回收盐酸 恒沸混合物处理：打破固有气－液平衡
甲酸/水、丙酸/水
与质谱仪联机进行水中可溶气体分析。
其他应用
果汁和液体食品的浓缩
低温操作，可保持色、香、味和营养成分。 渗透蒸馏浓缩果汁，达到示范生产的规模， 30℃可浓缩至60gTSS/100g，通量 0.5kg/m2.h。
5 膜蒸馏
基本原理：在膜蒸馏(MD) 过程中，微孔疏水膜一侧 与被加热的水溶液(进料液或截留液) 接触，膜的疏 水性使水溶液无法向孔内迁移，并在每个孔的入口处 形成气液界面。在气液界面处，易挥发物质(一般是 水) 蒸发，扩散或对流透过膜，并在系统另一侧(透 过液或馏出液) 被冷凝或脱除。 实现膜蒸馏需要有两个条件：（1）采用疏水微孔膜 （对分离水溶液而言）；（2）膜两侧要有一定温度 差存在，以提供传质所需的推动力。
（2）反应精馏的基本要求 化学反应必须在液相中进行； 在操作压力下，主反应的反应温度和目的产物的 泡点温度接近，以使目的产物及时从反应体系中 移出； 主反应不能是强吸热反应，否则精馏操作的传热 和传质会受到严重影响，使塔板分离效率降低； 主反应时间和精馏时间相比，主反应时间不能过 长，否则精馏塔的分离能力不能得到充分利用。
在被分离的二元混合物中加入第三组分，该组分 对原溶液中A、B两组分的分子作用力不同，可选 择性地改变原溶液中A、B两组分的蒸气压，增大 了它们之间的相对挥发度，或改变乃至消除共沸 点，使精馏仍能进行的蒸馏过程称为萃取精馏。 第三组分称为萃取剂。 共沸与萃取精馏的区别：萃取剂无需形成共沸物， 选择范围较宽；萃取精馏耗能较低；共沸精馏操 作温度较低，更适于热敏性组分的分离；萃取剂 一般从塔上部加入，不适宜间歇精馏，而共沸剂 可与料液一起从塔釜加入，可用于连续或间歇操 作。
气 隙 水 溶 液
透过蒸汽不直接与冷溶 液接触，而保持一定间 冷 隙，与在冷凝壁面上冷 凝 面 凝，从而降低膜冷侧的 压力。传质步骤的前三 步与直接接触式相同。
水 溶 液
真 空
膜冷侧抽真空以造成膜 两侧产生更大的蒸汽压 差，类似蒸汽渗透。膜 内传质过程表现为努森 扩散。传质步骤的前三 步与直接接触式相同。
化学物质的浓缩和回收
非挥发性溶质截留100％，渗透压影响小， 浓缩能力强：
浓缩硫酸、柠檬酸、盐酸、硝酸、甘醇类、透 明质酸、氟硅酸等
操作温度低，适于浓缩温度敏感物质：
浓缩腹蛇抗栓酶、牛血清蛋白、天冬氨酸甲酯
是唯一能从水溶液中回收结晶产物的膜过 程：NaCl产量可达到100Kg/m2.d
加盐精馏制取无水乙醇
加盐萃取精馏提纯叔丁醇
3 反应精馏 在特定的条件下，将反应过程与精馏过程进行集 成，使反应与精馏在蒸馏设备中同时进行的技术， 称为反应精馏。若化学反应在固体催化剂与液相 的接触表面上进行，称为催化精馏。 原理：当某一产物的挥发度大于反应物时，在反 应的同时用精馏的方法及时分离出产物，打破原 有平衡，使反应继续向生成物的方向进行，因而 可提高单程转化率；又可将反应放出的热量直接 用于产物分离而达到节能的目的。 应用：酯化、醚化、水解、皂化、异构化等。
甲酸甲酯与二甲 胺合成二甲基甲 酰胺 苯胺的乙酰化 苯与硝酸制取硝 基苯 三甲基甲醇脱水 生成异丁烯 达依赛尔法合成 甘油 异丁烯与甲醇合 成甲基叔丁基醚
异构化
卤化
反应精馏法合成乙酸乙酯
甲基叔丁基醚（MTBE）的生产工艺
甲醇
甲醇和异丁烯在强酸性离子交换树脂上催化反应（醚化） 生成甲基叔丁基醚。催化填料为酸性阳离子交换树脂。
异戊烯醚脱醚制取异戊烯
异戊烯沸点最低且不易与 醚及醇分开，故需较长的 精馏段； 醇沸点较高，易与其他物 质分开，提馏段可缩短， 故催化剂装填在塔的下部。 产物异戊烯生成后较快离 开反应区，从塔顶分离出， 使反应区维持较低的生成 物浓度，促进正向反应。 催化填料为酸性阳离子交 换树脂。
第3部分 特殊精馏技术 对两种或两种以上组分的混合物分离，若其各组 分的沸点差小于5℃并形成非理想溶液，用普通 蒸馏很难进行分离且是不经济的，需要采用特殊 精馏技术。特殊精馏包括萃取精馏、恒沸精馏、 加盐精馏、反应精馏、分子蒸馏、膜蒸馏等过程。 1 共沸与萃取精馏 在被分离的二元混合物中加入第三组分，该组分 能与原溶液中的一个或两个组分形成最低共沸物， 从而形成共沸物-纯组分的精馏体系，使共沸物从 塔顶蒸出，纯组分从塔底排出的蒸馏过程称为共 沸精馏。第三组分称为共沸剂。
（3）反应精馏的应用
反应类型
酯化 酯交换 皂化 水解
化学反应
醋酸+乙醇→醋酸 乙酯 苯二甲酸二甲酯 与乙二醇反应 二氯丙醇皂化生 成环氧氯丙烷 甲酸甲酯水解生 成甲酸 β甲代烯丙基异构 成β,β’-二甲基氯 乙烯 溴化钠和硫酸与 乙醇反应生成溴 乙烷
反应类型
胺化 乙酰化 硝化 脱水 氯化 醚化
化学反应
气隙式膜蒸馏
真空式膜蒸馏
Hale Waihona Puke 海水和苦咸水淡化制饮用水MD是产水质量最好的膜过程：
UF可除掉水中悬浮物和胶体； NF可除掉有机碳，硬度降低60－87％； RO可截留总固溶物(TDS)的99.7%； MD可使TDS达到0.6ppm，电导达到0.8μs/cm
能源成本是膜蒸馏制水的关键：
需要考虑潜热的回收； 考虑可利用的廉价能源，太阳能，地热等。
膜蒸馏的操作方式
用载气吹扫膜冷侧，以带 膜一侧为热溶液，另一侧 走透过的水蒸汽，传质推 为冷溶液，主要步骤：水 动力除了蒸汽的饱和蒸汽 水 水 吹 从料液主体扩散到热侧膜 水 压外，还有载气吹扫形成 溶 溶 扫 溶 表面；在热侧膜表面气化； 液 液 液 气 的负压，故推动力比直接 气化水蒸汽扩散通过疏水 接触式和空气间隙式大。 膜孔；水蒸汽直接与冷溶 传质步骤的前三步与直接 液接触冷凝。 接触式相同。 直接接触式膜蒸馏 吹扫气式膜蒸馏