2.4.2 恒沸精馏

20 D P40 H 60
80
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精馏
特殊精馏
甲乙酮－甲苯－正庚烷相平衡图
正庚烷和甲乙酮有最低恒 沸物，Taz=７７℃． 实线：表示各等泡点温度线 虚线：表示各等露点温度线 每条箭头：是一对x-y数据
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精馏
特殊精馏
具有恒沸物相图的特点
(1)具有三对性质相同的两元恒沸物时,大多会有三元恒沸物
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精馏
原料：环己烷+苯 溶剂：丙酮 萃取剂：水
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精馏
特ຫໍສະໝຸດ Baidu精馏
系统有两对两元恒沸物
原料：甲苯+烷烃 溶剂：甲醇 萃取剂：水
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精馏
特殊精馏
系统有两对两元恒沸物，有一对形成非均相恒沸物
原料：甲苯+烷烃
溶剂：硝基甲烷
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精馏
特殊精馏
塔顶馏出液为三元非均相恒沸物
原料：乙醇+水 溶剂：苯
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精馏
特殊精馏
4. 恒沸精馏的操作特点
若有 psi－T、γi－x 关联式；就可以判断是否会出现恒沸物， 若存在，便可预测组成 x、Ｔ或 P。
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精馏
特殊精馏
对于三元恒沸物 12 13 23 1 有：
s s 1 / 2 p2 p1 s s 2 / 3 p3 p2 s P pi i xi
乙醇 a
正己烷 68.74
b
c)
o)
61.55
56.0
正己烷
o c 水
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精馏
特殊精馏
对于具有三元最低恒沸物的连续精馏情况：
1.当F一定，不同夹带剂的用量将有不同的塔底产品组成； (服从杠杆规则); 2.塔内温度不会出现极值；
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精馏
特殊精馏
对于具有三元最低恒沸物的连续精馏情况：
3.当总组成变化，也会影响塔顶、塔底的产品组成。
F’
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精馏
特殊精馏
乙醇-水-正己烷间歇恒沸精馏塔内组成的变化
C
乙醇
0.0 1.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
正己烷
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0
水
25℃溶解度相图
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
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精馏
特殊精馏
6.恒沸精馏的计算
恒沸精馏处理的是高度非理想物系；
需采用全变量迭代的联立求解方法；
简捷计算与逐板计算误差都很大，不再讨论；
Pro/II中采用的算法：Chemdist
初值估算用：
Chemcal
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因三元恒沸系统的特点，导致恒沸精馏与普通精馏在操 作上的差异，具体表现在： 精馏产物不仅与塔的分离能力有关， 还与全部进料总组成（原料组成、溶剂用量）有关。
在二元精馏 T-x 图 上 的 差 异：
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精馏
特殊精馏
具有多对恒沸物时精馏区的划分
例： 乙醇 水 a) b) 78.3℃ 100.0 78.17 58.68
１）与料液中一个或两个组分形成最低恒沸物，并希望 此恒沸物比原料中各纯组分的沸点或原来的恒沸 点温度低10℃以上；最好是形成非均相恒沸物； ２）恒沸物中 S 含量尽可能少，减少 S 用量，降低能耗； ３）溶剂S回收容易； ４）汽化潜热小，节省能耗； ５）价廉、无毒、热稳定性好，腐蚀性小等等。 能形成恒沸物的夹带剂可从物理化学手册查找。
精馏
特殊精馏
2.4.2 恒沸精馏
萃 取 塔
纯环己烷
1. 2. 3. 4. 5.
具有恒沸物的三元相图 恒沸点的预测 恒沸精馏的流程 恒沸精馏的操作特点 夹带剂的选择
苯 丙酮 料液（环己烷＋苯）
恒 沸 精 馏 塔
1
精馏
特殊精馏
1、具有恒沸物的三元相图
恒沸物： 在一定的压力下，汽相组成恒等于液相组成，沸 腾温度恒定不变的液体混合物。
此方程组可预测三元恒沸物，一般用计算机求解。
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精馏
特殊精馏
3.恒沸精馏流程
恒沸精馏流程由恒沸精馏和恒沸剂回收系统组成。 根据所形成的恒沸物性质不同,有各种流程: ⑴ 恒沸物 均相 非均相 (恒沸剂的回收需采用萃取) (恒沸剂的回收可采用液液分离)
⑵ 形成几对二元或三元恒沸物
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精馏
特殊精馏
系统有一对两元恒沸物
K1 p1s 1 12 s K 2 p2 2
yi x i
pis i Ki P
(2-172)
恒沸点 由相律: 总压：
12 1
p / p 2 / 1
s 1 s 2
F C 2 1
s P pis i xi p1s 1 x1 p2 2 x2 （2-173）
上曲面是露点面 下曲面是泡点面 恒沸点两面相切
0
x
1
2
精馏
特殊精馏
三角相图的解读
A
G F R E M
100 S
´ Ó Mµ ã × ÷Æ ½ Ð ß Ï AF £ ­ xC EF £ ­ xS CE £ ­ xA
Q
C
´ Ó Mµ ã × ÷´ ¹ Ö ±ß Ï MP £ ­ xA MQ £ ­ xC MR £ ­ xS
特殊精馏
(2)三元系中有二对两个性质相同的二元恒沸物时， 压力面上连接两个恒沸物之间出现“脊”或 “沟”
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精馏
特殊精馏
(3)当有二对二元最低恒沸物，另一对是二元最高恒沸物， 压力曲面上就可能出现“谷”；温度曲面上就可能出现 “脊”；
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精馏
特殊精馏
2.恒沸点的预测
相平衡
Pyi pis i xi
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
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精馏
特殊精馏
恒沸精馏课堂讨论
1. 有89％和30％二种乙醇-水溶液，问可以用什么方法
制备无水乙醇？ 2. 采用恒沸精馏制备无水乙醇，是否夹带剂的用量越多 越好？ 3. 当采用间歇精馏分相回流时，恒沸精馏塔釜内的总组 成会发生怎样的变化？
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精馏
特殊精馏
5. 夹带剂的选择