恒沸精馏.ppt

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）恒沸物，以增大原组分间相对挥发度差的非理想溶液的多元精馏 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。 ①二元均相恒沸物 ⑴相图 二元恒沸物的性质： 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 ⑵判断 均相恒沸物的特征：恒沸点 ⑵判断 b根据无限稀释活度系数 ⑵判断 最低沸点体系： ⑶恒沸组成的计算 恒沸点时： ⑶恒沸组成的计算 b 恒压下求恒沸温度与组成 ②三元恒沸物 ⑴三元物系组成表示方法 用正三角形或直角三角形来表示三元组成，正三角形的每个顶点1、2、3均代表纯组分，顶点对面的底线之间划等浓度线表示各顶点组分的浓度 ⑵相图 用正三棱柱表示 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） 分别用压力面或温度面表示物系的汽液平衡关系。 由于恒沸物的产生，使图上的压力（温度）面上出现上突或下陷，且使压力面上出现脊或谷 ⑵相图 ⑵相图 ⑵相图 ⑵相图 ⑵相图 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，压力变化到一定程度可以使恒沸点消失 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）汽化潜热大的组分增大 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想溶液，在760mmHg下 ， t共=78.1℃，x乙醇=0.9 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沸物，且其沸点较低 3 、恒沸精馏流程 ①二元非均相恒沸物的精馏 不加恒沸剂 利用温度降低后恒沸物出现相分离现象 ③分离均相恒沸物 ④塔顶产品为三元恒沸物的分离 苯-乙醇、水形成三元恒沸物， t共=64.86℃，x苯=53.9%，x乙醇=22.8%，x水=23.3%。 ⑤分离恒沸物的双压精馏过程 　若压力变化明显影响恒沸组成，则采用两个不同压力操作的双塔流程，可实现二元混合物的完全分离。塔Ⅰ通常在常压下操作，塔顶为恒沸物进入塔Ⅱ为高（低）压力下操作 ①恒沸剂用量的确定 S组分物料衡算： ①恒沸剂用量的确定 合理的恒沸剂加入量应该是使塔釜组成W恰好落在三角相图的一个顶点，即组分B上，根据杠杆原理进行物料衡算 利用相图，作F与S连线SA及B连线，两线交点M便是总物料点，再由杠杆规则确定恒沸剂S的用量 ①恒沸剂用量的确定 塔顶产品SA量： ②恒沸剂引入位置 ⑴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 ⑵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 ⑶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 简捷计算 计算步骤： A 选定合适的恒沸剂并计算用量。 B 按分离要求规定关键组分的回收度 恒沸精馏与萃取精馏的比较 应用加入适当的溶剂，增大被分离的两组分间的挥发度的差异，促使精馏容易实现，这是两者的共同点。 两者的差别 1）恒沸精馏所用的恒沸剂必须与待分离组分的一个或几个形成恒沸物，因此可供选择的恒沸剂很有限，而萃取精馏所用溶剂却没有这种限制。 2）恒沸精馏的恒沸剂大都从塔顶蒸出，消耗热能较大，只有当恒沸物中恒沸剂的含量很少，与恒沸剂形成恒沸物的组分在原料中含量也少时，才有可能与萃取精馏的能耗相匹敌。 3）恒沸精馏既可用于连续操作，也可用于间歇操作，而萃取精馏只能用于连续操作。 4）在同样压力下操作，恒沸精馏的操作温度较低，故比起萃取精馏来，更适宜于分离热敏性物质。 1、二元非均相恒沸精馏的图解法，化工设计，1993年02期 2、二元非均相共沸物分离过程模拟计算，化学工程，1994年05期 3、几何法设计共沸精馏塔，天津化工，2001年01期 4、分离共沸混合物，化工设备与管道，2001年03期 1、什么叫恒沸精馏，画出一个二元非均相恒沸精馏流程。 2、怎样用三角相图来求解恒沸剂的用量，恒沸剂的用量过多或过少会怎样？ 。 3、恒沸精馏的基本原理，说明沸点相近和相对挥发度相近是否为同一概念。 4、当原溶液为二组分时，恒沸精馏和萃取精馏都可以用图解法求算，试问两者原理是否相同，为什么？ 5、请指出共沸精馏与萃取精馏的主要异同。 3.3 特 殊 精 馏 3.3 特 殊 精 馏 乙醇、水 3.3 特 殊 精 馏 双塔流程可用于分离甲乙酮－水、四氢呋喃－水、甲醇－甲乙酮和