恒沸精馏

组分分离
1、恒沸物
▪ 恒沸物指在一定压力下，汽液相组成与沸 腾温度始终不变的一类溶液。
3.3▪ ①二元均相恒沸物
特 ▪ ⑴相图
殊 ▪ 二元恒沸物的性质：
精 馏
▪
混合物的蒸汽压组成曲线上的极值点所对
应的汽、液平衡相的组成相等。且温度的
极大（或极小）值总是相当于压力的极小
值
⑴相图
3.3 特 殊 精 馏
④无毒、无腐蚀、热稳定性好，价廉易得
3
、恒沸精馏流程 油相
▪ ①二元非均相恒
沸物的精馏
3.3
▪ 不加恒沸剂
特
殊 ▪ 利用温度降低后
精 馏
恒沸物出现相分
离现象
ห้องสมุดไป่ตู้
水相 蒸汽
计算二元非均相共沸系统的精馏时，物料衡算的特 点是常需要把两个塔作为一个整体加以考虑。
3.3 特 殊 精 馏
按最外圈作物料衡算得出：
特 形来表示三元组成，正
殊 三角形的每个顶点1、2、
精 馏
3均代表纯组分，顶点对 面的底线之间划等浓度
M
线表示各顶点组分的浓
度
⑵相图
▪ 用正三棱柱表示
3.3 ▪ 底面的正三角形表示组成，立轴表示压 力（恒温系统）或温度（恒压系统）
特 殊 精
▪ 分别用压力面或温度面表示物系的汽液 平衡关系。
馏 ▪ 由于恒沸物的产生，使图上的压力（温
⑵判断
▪ 均相恒沸物的特征：恒沸点 12 1, y1 x1 3.3 a根据体系的压力
特
P1S P P2 S
殊
精 馏
P P1S P2S
不形成恒沸物 形成最低沸点恒沸物
P P1S P2S
形成最高沸点恒沸物
⑵判断
▪ b根据无限稀释活度系数
3.3
12
1P1S 2 P2S
恒沸点： 12 1
x回
w2 V
xw,
即点
2
x回，y顶
是操作线上
的一点。
特 （4）y顶和yn的关系x回 y顶 yn且当n 时y顶 yn 殊
精
提馏段：
馏
V ym1 Lxm w1xw,1
ym1
L V
xm
w1 V
xw,1
V L w1
5、塔2操作线方程
ym1
L2 xm V2
W2 xw,2 V2
3.3 6、最小理论板数
特 殊 精 馏
x1
0, 2
1, 1
1
,
(12
)
x1
0
1
P1S P2S
x2 0, 1 1, 2
2
,
(12
)
x2
0
1
2
P1S P2S
⑵判断
▪ 最低沸点体系： (12 ) x10 1 (12 ) x11
3.3
1
P1S P2S
1 1
2
P1S P2S
1
P2S P1S
1
2
特 殊 精
最高沸点体系：
1
P2S P1S
1
2
馏
1
1
2
P2s P1S
甲苯-乙腈 3.93 0.287 2.807 最低沸点恒沸物
甲苯-丙酮 1.96 0.515 6.897 不形成恒沸物
⑶恒沸组成的计算
▪ 恒沸点时： 12 1
3.3 PiS f (T ), i f (xi )
1 P2S 2 P1S
馏 压力降低，使恒沸组成中乙醇量增加
当P=70mmHg，x乙醇=1.0，恒沸点消失
2、恒沸剂的选择
▪ ①必须与原溶液中至少一组分形成最低恒
3.3 沸物，且其沸点较低 T 10 ℃
特 ②恒沸剂在恒沸物中的比例越小越好， 殊 且汽化潜热应小，使恒沸剂的用量少
精
馏 ③恒沸剂易分离和回收，即形成非均相恒沸物
精 馏
判断已知的P是否等于 i xi PiS
不相等，则调整T
②二元非均相恒沸物
当溶液与理想溶液的偏 差很大时，互溶度降低 3.3 可形成二元非均相恒沸 特 物 。 部 分 互 溶 溶 液 的 t殊 x,y-x 图如图所示。
精 馏
②三元恒沸物
▪ ⑴三元物系组成表示方
法
3.3
▪ 用正三角形或直角三角
特 a 求T、P下的恒沸组成
殊 精
已知T，求出 PiS ，代入 i f (xi )
馏 及关联式，求解 xi
xi 有物理意义，则有恒沸物产生
⑶恒沸组成的计算
▪ b 恒压下求恒沸温度与组成
3.3
P 1x1P1S 2 x2 P2S Pi i xi PiS
特 殊
设T，求出相应的 PiS ，代入关联式求解 xi
V1y顶=L1x回+W2xw2
3.3
特 殊
比较上两式可看出，精馏段操作 线最上一点的坐标为（y顶，x
精 馏
回），即应从此处开始画阶梯塔 板数。
讨论：
(1)xn xw,2; yn1 xw,2则塔精馏段操作线过点 xw,2，xw,2
(2)斜率
L V
是定值
3.3
（3）x回和y顶的关系y顶
L V
度）面上出现上突或下陷，且使压力面
上出现脊或谷
⑵相图
3.3 特 殊 精 馏
⑵相图
3.3 特 殊 精 馏
⑵相图
3.3 特 殊 精 馏
⑵相图
3.3 特 殊 精 馏
⑵相图
3.3 特 殊 精 馏
③恒沸组成与压力的关系
▪ 恒沸物组成是指在一定压力下的。不同的
压力下恒沸物的组成、温度均会有所改变，
3.3 压力变化到一定程度可以使恒沸点消失
在相图中，平衡线和对角线间画梯级求解。 特
殊
精
馏
②
分
离
有
恒
3.3
沸 剂
特的 殊非
精均
馏相
恒
沸
物
补充共沸剂
3.3
回流液
特
共
殊
新鲜进料
沸 精
精
馏
馏
脱
塔
硝
基
甲
烷
塔
烷 烃 回 收 塔
烷烃
甲苯
图2-42 用硝基甲烷分离甲苯—烷烃的流程
③分离均相恒沸物
3.3 特 殊 精 馏
分离对象？
苯—环己烷
3.3
分离手段？
恒沸精馏
第三章 多组分多级平衡分离过程分
析与简捷计算
第三节 特殊精馏
二、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
3.3 沸物，以增大原组分间相对挥发度差的非
特 理想溶液的多元精馏
殊 精 馏
▪ 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
FXf=W 1xw1+W2xw2
F=W1+W2
3.3 由给定的F，x1，x2及xw2便 特 可求出W1，W2之值。 殊 再按中间一圈进行物料衡算
精 馏
V1=L1+W2
对易挥发组分为： V1yn+1=L1xn+W2xw2
yn1
L1 V1
xn
W2 V1
xw1
塔Ⅰ精馏段的操作线
若按最内圈物料衡算， 可得：
特 殊
▪ 定性规律：最低沸点恒沸物，压力升高时， 恒沸物组成中分子（摩尔）汽化潜热大的
精 组分增大
馏 ▪ 反之亦然
③恒沸组成与压力的关系
▪ 乙醇-水物系为正偏差且有极值点的非理
3.3 想溶液，在760mmHg下 ，
特 ▪ t共=78.1℃，x乙醇=0.9
殊 精
H水 9920Kcal Kg H乙醇 9320Kcal Kg