精馏干货14-恒沸精馏

精馏干货14 || 恒沸精馏
化工707
1恒沸精馏的基本原理
恒沸精馏（Azeotropic Rectification）又叫共沸精馏，是在分离的混合液中加入第三组分，以提高组分间的相对挥发度，从而用精馏的方法将它们分离。

恒沸精馏时，在被分离的二元混合液中加入第三组分，该组分能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，纯组分从塔底排出，其中所添加的第三组分称为恒沸剂（共沸剂）或夹带剂。

2恒沸精馏的分类
恒沸精馏是多组分(至少是三组分)非理想溶液的精馏。

根据所形成的共沸物能否分离为不互溶的两个液相，又分为均相恒沸精馏和非均相共沸精馏。

非均相共沸精馏的主要设备是精馏塔、塔顶冷凝器和分相器。

恒沸物可以在分相器中分为两个不互溶的
液层：富含恒沸剂的液层回流，另一液层采出，从而以很经济的方式实现了恒沸物的分离。

与均相恒沸精馏相比，非均相恒沸精馏在分相器中实现液液分层，可以减少恒沸剂回收塔的工作，特殊情况下还可以实现单塔操作，节省设备投资。

▲塔顶产品为非均相恒沸物的流程
乙醇－水恒沸混合物和恒沸剂苯加入A塔，塔底得到纯乙醇。

塔顶得到水、乙醇和苯的三元恒沸混合物，冷凝后进入分相器，在分相器中形成两个液层，上层富苯，下层富乙醇。

富苯层回流至A塔补充夹带剂，富乙醇层进入B塔，塔顶得到苯－乙醇恒沸物以回收苯，塔底得到乙醇和水的混合物进入C塔。

C塔顶为乙醇－水恒沸物，塔底为纯水。

通过此流程可以完成乙醇、水的分离。

▲塔顶产品为均相恒沸物的流程
这一类恒沸精馏流程比较复杂。

图中所示为用甲醇作恒沸剂，从沸点接近的烷烃中分离甲苯的流程。

A塔塔顶产物（甲醇－烷烃恒沸物）冷凝后不分层，恒沸剂的回收不能利用简单的分层法，而需将塔顶产物通入萃取塔B中，从塔顶加入水将甲苯萃取出来。

萃取塔顶部得到轻相烷烃，底部出来的甲醇－水溶液在普通精馏塔中可分离得到甲醇和水。

A塔塔底产物进入D塔，D 塔底得到甲苯，塔顶产品部分回流，部分返回A塔继续使用。

3恒沸剂的要求
决定恒沸精馏可行性和经济性的关键是恒沸剂的选择，对恒沸剂的要求:
①与被分离组分之一(或之二)形成最低恒沸物，其沸点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°C。

②希望能与料液中含量较少的那个组分形成恒沸物，而且恒沸组分的量要尽可能高，这样恒沸剂用量较少，能耗较低。

③新形成的恒沸物要易于分离，以回收其中的恒沸剂。

如乙醇-水恒沸精馏中静置分层的办法。

④满足一般的工业要求，如热稳定、无毒、不腐蚀、来源容易、价格低廉等。

4恒沸剂的回收
恒沸剂回收的难易直接影响到恒沸精馏过程的经济性。

恒沸剂回收的方法一般有以下几种：
①冷却分层;②萃取;③不同压力下精馏;④二次共沸精馏;⑤化学方法。

上述方法中, ①法是最简单、最经济的方法,但要求恒沸剂与被分离组分形成非均相恒沸物在塔顶馏出, ②法也是常用的回收方法,④⑤法在工业上一般应用很少。

5恒沸剂引入位置
①恒沸剂挥发度小, 可在靠近塔顶部分引入,从而保证塔内有足够的恒沸剂浓度。

②恒沸剂为最低恒沸物, 则恒沸剂分段引入, 一部分随进料另一部分在提馏段。

③恒沸剂与两个组分都形成恒沸物, 则在塔任何地方均可引入。