共沸精馏

在恒沸点处：
yi xi (i 1,2,3)
即
12 13 23 1
3
（1）二元均相共沸物
当系统压力不高时，汽相可视为理想气体；液相视为非理想溶液：
12
K1 K2
1P1s / P 2P2s / P
1P1s 2P2s
共沸点处： 12 1
即：
1P1s 1 或 2 P2s
1 P2s 2 P1s
——计算方程
4
源自文库
参数： P、T、x 已确定关系式： P1S f1T P2S f2 T
1 P2s 2 P1s
尚需关系式： P 1x1P1S 2 x2P2S
5
① 已知总压P，求共沸组成x和共沸温度T
假定T
计算P1S和P2S
不 成立
由1＝f(x1,T,P)、2＝f(x2,T,P)
和1/2= P1S/P1S计算x1
共沸精馏过程
1、双压精馏
条件：压力变化明显影响共沸组成
例：分离甲乙酮—水
相图：
二元正偏差共沸物
常压：xMEK=0.65 0.7MPa：xMEK=0.5
工艺流程图：
0.7MPa
共沸物xMEK=0.65 共沸物xMEK=0. 5
101.3kPa
1
常
MEK+水
压
xMEK<0.65
水
15
2 加 压
15
MEK
塔II提馏段操作线：
yd
L1 V1
xh
W2 V1
xW2
➢塔I的提馏段与普通精馏相同。 ➢塔II无需精馏段
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共沸精馏与萃取精馏的不同点：
1.消耗的热量 共沸精馏的共沸剂由塔顶蒸出——消耗的热量多； 萃取精馏的萃取剂由塔釜排出——消耗的热量少。
若原料液中轻组分的含量较少，共沸精馏消耗的热量也可能 不大于萃取精馏
点比任何二元共沸物沸点都低，且组分组成不同，若非均相更好。
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共沸剂的选择 其他条件：
(1) 显著影响关键组分的汽液平衡; (2) 共沸剂容易分离和回收; (3) 用量少,气化潜热低; (4) 与进料组分互溶,不生成两相,不与进料中组分起化学反应; (5) 无腐蚀，无污染; (6) 价廉，易得。
14
当系统压力不高时，汽相可视为理想气体；液相视为非理想溶液：
P P1 P2 P1s ( P2s )
P1s P1 P2
P1
P1s
1
x1
P2
P2s
x
22
8
得到
P1S
(1
x1I
I 1
P xS II II 222
)
1
若相互溶度很小： 当 x1 1时， P1s P1
1
1
x2 1
2
x1,D1 ) x2,D2
最后得到
D2
F[ z1 x1,W1 x1,W2 x1,W1
][ x1,W2 x1,D1
x1,D1 x1,D2
]
当不同压力下共沸组成接近时，过程不经济
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2、二元非均相共沸物的精馏 例：分离正丁醇（1）—水（2）
共沸进料
醇、水 二元共沸物
油相 水相
丁 醇 塔
直接蒸汽
2.操作
共沸精馏因共沸组成的限制，操作条件比较苛刻，但可用于 间歇操作和连续操作。
萃取精馏可在较大的范围内变化其过程参数，比较灵活，适 用于连续操作 。
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3.溶剂选取
共沸精馏的共沸剂要符合生成共沸物的条件（αs，x1），对特 定体系，可供选择的共沸剂数目不如萃取精馏多。
对于原料液的分离，若两者均可，则优先考虑萃取精馏。
4.热敏性物料
在同一操作压力下，由于共沸精馏（操作温度）比萃取精馏 要求低，因此，若有热敏性组分时，选用共沸精馏比较有利。
5.塔板效率
萃取精馏因加入大量的萃取剂，塔内液相流量远大于气相， 因而气液接触较差，导致塔板效率降低（约为普通一半）。
22
23
第三章 共沸精馏
共沸精馏与萃取精馏
• 相同点：基本原理相同；溶剂作用原理基本相同。 • 不同点：共沸剂在影响原溶液组分的相对挥发度的同时，
还与原溶液的一个组分或数个组分形成共沸物。
2
共沸物的特性与其组成的计算 1、二元系
科诺瓦洛夫定律：混合物的蒸汽压组成曲线上的极值点相 当于汽、液平衡上的组成相等。
1
E
P1s P2s
x2 x2
1
定性估算能否形成非均相共沸物
若E<1，则形成非均相共沸物。
PiS相差越小，相互溶解度越小，则易形成共沸物。
9
除考虑汽液平衡外，还要考虑液液平衡。
计算方程：
I 1
x1I
II 1
x1II
I 2
(1
x1 ) I
II 2
(1
x1
)
II
校核方程：
P
P1s
I 1
x1I
P2s
物料衡算
将二塔作为一个整体算：
F W1 W2
F
z1
W1x1,w1
W2 x1,w2
将W1 F W2代入：
W2
F (z1 x1,W2
x1,W1 ) x1,W1
16
对塔2作物料衡算
D1 D2 W2
D1
x1,
D1
D2 x1,D2
W2 x1,w2
D2
W2 ( x1,W2 x1,D1
水 塔
正丁醇
水
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物料衡算
将二塔作为一个整体算：
F W1 W2 FxF W1x1,w1 W2 x1,w2
对蓝色线框内衡算
V1 L1 W2 V1 yn1 L1xn W2 xW2
塔
塔
I
II
塔I精馏段操作线： yn1
L1 V1
xn
W2 V1
xW2
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对红色线框内衡算
V1 yd L1xh W2 xW2
I 2
(1
x1 ) I
计算方法：（已知求 的方程和P的方程）
设T （355， 56） x11，x111 （3 57） P计
P计 P已知 YNeso结束
10
2、三元系
1）多元共沸物的特征 多元共沸物汽液相组成相等点并不一定对应于恒压 下T—x 图上的极值点或恒温下P—x 图上的极值点。
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2）三元均相共沸组成的计算
共沸时：12 13 23 1
有：13
P1S 1 P3S 3
1
3 1
P1S P3S
（1）
23
P2S 2 P3S 3
1
3 2
P2S P3S
（2）
P P1S 1x1 P2S 2 x2 P3S 3x3
（3）
12
共沸剂的选择 一般原则：
1）共沸剂与原溶剂中一个组分形成一个二元正偏差共沸物； 2）共沸剂与原溶剂中二个组分分别形成两个二元正偏差共沸物； 3）共沸剂与原溶剂中二个组分形成一个三元正偏差共沸物，其沸
代入 校核
P P1s 1x1 P2s 2 (1 x1)
成立
6
② 已知共沸组成 xi，求：P、t
由xi
计 算 1（ 2
P2S P1S
）解 出 t
由t PiS P
③ 已知t时形成共沸物，求：P、x
由t
计算
P2S（ P1S
1 2
）解出 xi
i
P
7
(2）二元非均相共沸物
在恒温下，两液相蒸汽压大于纯组分的蒸汽压，且蒸汽组 成介于两个液相组成之间——非均相共沸物——实用。