现代分离技术

现代分离技术

-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

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1.传质分离过程分为哪两个分离过程？

平衡分离过程和速率分离过程

2. 从不同的角度对分离效率有不同的评价指标

①分离方法和角度②产品纯度

分离速率，分辨率，浓缩比，纯化程度，回收率。

3.写出5种使用能量媒介和5种使用物质媒介的分离操作。

能量媒介：精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏、结晶

物质媒介：萃取、浸提、吸收、吸附、液液萃取

4.萃取精馏的定义。

1）定义：加入的新组分不和原物系中的组分形成恒沸物，只改变组分间的相对挥发度，而其沸点比物系中其它组分的沸点高的分离过程。

2）萃取剂的作用：改变组分的相对挥发度。加入萃取剂与其中一个组分形成正偏差溶液（非理想溶液），与另外一个组分形成理想溶液（负偏差溶液），来改变相对挥发度。

3）萃取精馏塔中对萃取剂的要求：

➢不形成恒沸物

➢沸点要高

➢改变相对挥发度

➢不能分层

选择性强

溶解度大

沸点高，挥发度小

热稳定性和化学稳定性好

适宜的物性

使用安全无毒，对设备不腐蚀，污染小，环境友好，价格低廉，来源丰富

5）萃取精馏塔中回收段的作用： 使溶剂不在塔顶出现，达到回收效果。

如果不设回收段会使塔顶物料中含有高浓度的溶剂。

去除塔顶产品中可能夹带的溶剂，对于某些沸点很高的溶剂可不使用

6）萃取精馏塔塔顶产品不合格能否通过加大回流比的方法来使塔顶产品合格？ 不能，因为加大回流比会使塔顶到塔底溶剂的浓度降低，液相流率增加, 将使液相中溶剂浓度xS 下降, 而使被分离组分间的相对挥发度 (a12)S 减小,分离效果变差。

7）精馏段萃取剂浓度的公式推导：

萃取剂的挥发度比所处理物料的挥发度低得多,用量较大,故在塔板上基本维持一固定的浓度值,“恒定浓度”即 假定：a 恒摩尔流；b 精馏段总物料衡算：

萃取剂物料衡算：

（A ）

设萃取剂S 对被分离组分的相对挥发度为

1

,,+=n s n s x x 0

=sD x D L S V +=+sD s s Dx Lx S Vy +=+S D L S

Lx y S S -+-=

β

s s s

s s

s s s s y y y y x x x x x x y y y x x y y 2

121212

1111++=++=--=βs

s

s s s x x x x x x x 2211211αα++=221121x x x x s s αα++=i is i x x α∑∑=1-s

s s

x y y β

(B) A=B （C ）

8) 提馏段萃取剂浓度的公式推导：

溶剂对被分离组分的相对挥发度一般很小,当β≈0 时,式(C)可简化为:

类似地，提馏段溶剂浓度： 当β≈0 时 qF RD S S L S L

S x S ++=

≈

-≈

)1(β

5.

1）共沸精馏的定义：

加入的新组分与被分离系统中的一个或几个组分形成最低(最高)共沸物从塔顶(釜)采出。加入的新组分称为共沸剂。

共沸精馏是在原溶液中添加共沸剂S 使其与溶液中至少一个组分形成最低（最高）共沸物，以增大原组分间相对挥发度的非理想溶液的多元精馏。

2）为什么会形成共沸物？

1)1(+-⋅=-+-s s s x x S D L S Lx ββRD

S S

L S L S x S +=

≈-≈

)1(β⎪⎪⎭

⎫ ⎝

⎛-'

+-=

S S x

W L S

x 1)1(ββ )1()1(S

S x D L S x ---=ββ

处理的真实溶液与理想溶液有偏差且偏差特别大的时候形成共沸物。形成二元共沸物时在恒沸点时，气液两相组成相等，恒沸点之前和之后组成相反。

共沸物又分为最高共沸物与最低共沸物两种

若溶液的蒸气压对理想溶液产生最大正偏差，即g >1，则形成最低共沸物；

若溶液的蒸气压对理想溶液产生最大负偏差，即γ<1，则形成最高共沸物。

共沸物特点：

当压力不变时,共沸组成(共沸点)一定；

在泡点线和露点线交点,汽化组成不变；

共沸物体系特殊在共沸点,其它点都是非理想溶液的相平衡, 用普通精馏的方法不能通过共沸点, 但在共沸点两侧仍有分离作用；

对最低共沸物, 在共沸点左侧, y>x, a >1; 在共沸点右侧，y

同一物系的共沸温度与组成随压力的不同而异,对某些系统可采用变压精馏的方法分离

3）共沸精馏中，A、B组分中加入S，S加入过多或者过少用三角形相图表示：

4）甲醇（1），沸点337.7k，丙酮（2）沸点329.4k，溶液具有最低共沸点，的非理想溶液，如用萃取精馏分离时，萃取剂应从酮类选还是从醇类选？请说明原因

选醇类。因为醇类沸点较高，相对挥发度区别大，而且污染小，环境友好。5）变压精馏的相图，流程图 PPT上甲乙酮的分离

二元非均相恒沸精馏的流程：

分析流程图（二元非均相共沸精馏流程）P64 4-13 14 15

6）萃取精馏与共沸精馏的比较（异同点）

（1）萃取精馏的萃取剂，不必要与分离系统中的某组分形成共沸物，而要求它的蒸气压远小于分离混合物的蒸气压，因此萃取剂的选用范围比较大。

（2）萃取精馏的操作条件与恒沸精馏相比，可以在较大的范围内变动。

（3）萃取精馏因萃取剂不从塔顶蒸出，因此，蒸气的消耗比恒沸精馏为少。（4）萃取精馏适用于从塔顶蒸出较多的产品和从塔釜排出较少的产品的情况；而恒沸精馏适用于从塔顶蒸出较少的产品和从塔釜排出较多的产品的情况。因为在上述萃取剂情况下萃取组分或共沸组分的加入量相对的较少，能量消耗也随之较少

共同点：基本原理相同,都是通过加入适量的MAS,改变组分之间的相互作用,增大组分的挥发度差异,实现精馏分离。

不同点：

①恒沸剂的选择一定要符合能生成恒沸物的条件, 其用量也是受所形成的恒沸物组成所控制的, 而萃取精馏所用溶剂无此限制, 因此对特定体系可供选择作为恒沸剂的数目远不如萃取剂多；

②恒沸精馏中恒沸剂以汽态离塔, 消耗的潜热较多, 萃取精馏中萃取剂基本不变化, 因此恒沸精馏的消耗的能量一般比萃取精馏大;

③在同样压力下, 恒沸精馏的操作温度通常比萃取精馏低, 故恒沸精馏更适用于分离热敏性物料；

④恒沸精馏可连续操作, 也可间歇操作, 萃取精馏一般只能连续操作。