共沸精馏和萃取精馏

共沸精馏、萃取精馏介绍

一、什么是恒沸精馏（共沸精馏）

在被分离的物系中加入共沸剂（或者称共沸组分），该共沸剂必须能和物系中一个或几个组分形成具有最低沸点的恒沸物，以至于使需要分离的集中物质间的沸点差（或相对挥发度）增大。在精馏时，共沸组分能以恒沸物的形式从精馏塔顶蒸出，工业上把这种操作称为恒沸精馏。

下面以制取无水酒精为例，说明恒沸精馏的过程，水和酒精能形成具有恒沸点的混合物，所以用普通的精馏方法不能获得纯度超过96%（体积）的乙醇，若在酒精和水的溶液中加入共沸组分-苯，则可构成各种恒沸混合物，但以酒精、苯和水所组成的三组分恒沸混合物的沸点为最低（64.84℃）。当精馏温度在64.85℃时，酒精、苯和水的三元混合物首先被蒸出；温度升至68.25℃时，蒸出的是酒精与苯的二元恒沸混合物；随着温度继续上升，苯与水的二元恒沸混合物和酒精与水的二元恒沸混合物也先后蒸出，这些恒沸物把水从塔顶带出，在塔釜可以获得无水酒精。工业上广泛地用于生产无水酒精的方法，就是根据此原理。

恒沸精馏的过程中，所加入的共沸组分必须从塔顶蒸出，而后冷凝分离，循环使用。因而恒沸精馏消耗的能量（包括汽化共沸剂的热量和输送物料的电能）较多。

二、什么是萃取精馏？

在被分离的混合物中加入萃取剂，萃取剂的存在能使被分离混合物的组分间的相对挥发度增大。精馏时，其在各板上基本保持恒定的浓度，而且从精馏塔的塔釜排出，这样的操作称为萃取精馏。

例如，从烃类裂解气的碳四馏分费力丁二烯时，由于碳四馏分的各组分间沸点相近及相对挥发度相近的特点，而且丁二烯与正丁烷还能形成共沸物，采用普通的精馏方法是难以将丁二烯与其它组分加以分离的。如果采用萃取精馏的方法，在碳四馏分中加入乙腈做萃取剂，则可增大组分间的相对挥发度，使得用精馏的方法能将沸点相近的丁二烯、丁烷和丁烯分离。碳四馏分经过脱碳三、和碳五馏分后，进入丁二烯萃取剂精馏塔，在萃取剂乙腈的存在下，使丁二烯（包括少量的炔烯）、乙腈与其它组分分开，从塔釜采出并进入解析塔，在此塔中，丁二烯、炔烯从乙腈中解析出来，萃取剂循环使用。丁二烯、炔烯进入炔烯萃取精馏塔，丁二烯从塔顶逸出，经水洗，得到成品丁二烯。

三、恒沸精馏和萃取精馏有什么区别？

（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。

四、共沸组分选择的原则是什么？

（1）必须能与被分离物系中一个或几个组分形成具有最低沸点的恒沸物，这是最基本的一条。

（2）对改变被分离物系组分间的相对挥发度足够有效，加入共沸组分后所形成的恒沸物，其沸点温度与被分离组分沸点间的假别愈大，共沸精馏越容易进行。这往往在所选择的共沸组分的沸点相当接近于被分离组分的沸点时能实现。

（3）其有效的分离作用而不需要很多的共沸组分。恒沸物中被分离组分的含量愈高，则共沸组分的用量愈少，汽化共沸组分所消耗的热能也就愈少，精馏就愈经济。

（4）共沸组分易分离和回收。

（5）共沸组分的性质稳定面对设备的腐蚀性要小，对人体的毒性要小。

（6）合理的挥发性。

（7）价格低廉。

五、萃取剂的选择原则是什么？

对于萃取精馏来说，萃取剂常常可以选择出许多种。如从碳四馏分种分离出丁二烯，就可以找出多种萃取剂。一般说来，选择萃取剂的主要依据如下：

（1）萃取剂的选择性要大。被分离组分在萃取剂种相对挥发度增大的赴欧，分离就容易，也就是所选择的萃取剂选择性大。选择性是选择萃取剂最主要的依据。因为选择性的大小也就决定了被分离组分种轻重关键组分分离的难易程度。因此塔板数的多少，回流比的大小（它影响到塔径）也与它有密切的关系。

（2）萃取剂对被分离组分的溶解度要大，这样塔板上的液体才能形成均相，不会分层。

（3）萃取剂的沸点应比被分离组分的沸点高的多，否则萃取剂易从塔顶挥发损失掉。

（4）热稳定性、化学稳定性要好，无毒性，不腐蚀设备。

（5）回收容易，价廉易得。