分离第三章特殊精馏讲解.ppt

第三章第四节 萃取精馏和共沸精馏 分离乙醇～水混合物 分离丁烯-2～丁烷 萃取精馏：加入组分只起改变挥发度的作用，不与原系统中的任一组分形成共沸物，沸点高于任一组分，从釜液离开精馏塔。（溶剂、萃取剂） 共沸精馏：加入组分与原溶液中一个或几个组分形成最低共沸物，从塔顶蒸出。（共沸剂） 萃取精馏流程特点：1. 二塔串联；2. S为难挥发组分， 一般在进料上方加入；3. 溶剂回收段有6-7块塔板。 气相进料的萃取精馏： (3-27) 是(3-27)式成立的必要条件，不是充分条件。 5.萃取精馏的操作特点 a) 因塔内萃取剂浓度较大，一般为0.6-0.8; 液汽比远大于普通精馏，两相接触不佳，塔板效率低，为普通塔板效率一半左右；设计时要注意板上液体流动水力学问题，以免效率过低。 萃取精馏的操作特点 b) 由于组分挥发度借助萃取剂的量来调节，因此回流比要严格控制恒定，加大回流比反而降低塔内溶剂浓度，使分离困难。 c) 溶剂入塔温度要严格控制，会影响内回流的较大变化，直接影响上升蒸汽量。 6. 萃取精馏过程分析 1） 塔内流量分布 2）塔内溶剂浓度分布 由于S量大，挥发性小，可视为S浓度恒定，作简化计算。 7. 萃取精馏理论级数的简捷计算 ⑴依据：选择萃取剂的特点为沸点高，挥发度小，由塔顶引入后几乎全部流入塔釜 萃取剂在塔内各级上的浓度恒定不变 萃取剂的存在仅改变原组分间的相对挥发度，采用适当的相对挥发度数据后，计算萃取精馏过程时可以不考虑萃取剂的存在。 物料衡算基准: 脱溶剂浓度 ⑵吉利兰法 ①选定关键组分， ⑤由Fenske公式计算 若加料为饱和液体 ⑦用Gilliland图求N ⑧萃取剂回收段理论级数的确定 共沸精馏与萃取精馏的基本原理是一样的，不同点仅在于：共沸剂在影响原溶液组分相对挥发度同时，还与他们中的一个或数个形成共/恒沸物。 相图 均相共沸物有最高共沸点和最低共沸点两种。 如乙醇-水、丙酮-氯仿、乙酸-乙酸丁酯-水等是典型的均相共沸物。 目前已知的共沸物中，最高共沸物较少，不到300种，最低共沸物则要多得多。 2. 共沸组成与压力的关系 不同的压力下共沸物的组成、温度均会有所改变，压力变化到一定程度可以使共沸点消失。 定性规律：最低共沸物，压力升高时，共沸物组成中摩尔汽化潜热大的组分增大。 3. 共沸物的特点： 1）当压力不变时，共沸组成一定，此时汽化过程中温度不变。 2）在泡点线和露点线交点，汽化中组成不变。 3）共沸物体系特殊在共沸点，其它点都是非理想溶液的相平衡，用普通精馏的方法不能通过共沸点，但在共沸点两侧仍有分离作用。 4）对最低共沸物，在共沸点左侧， ； 在共沸点右侧， 。 5）利用压力对共沸组成的影响，对某些系统可采用变压精馏的方法分离之。 3.3 共沸剂的选择 一般原则: 1) 分离负偏差共沸物或沸点相近的混合物 a.共沸剂仅与一个组分形成二元正偏差共沸物。 b.分别与两组分形成二元正偏差共沸物，且共沸点有明显差别。(10℃) c.与两组分形成三元正偏差共沸物，共沸点温度显著低。 2) 分离二元正偏差共沸物 a.共沸剂与一个组分形成二元正偏差共沸物，共沸温度明显低。 b.形成三元正偏差共沸物，共沸点温度显著低。 3.5 共沸剂的用量 S组分物料衡算： 3.6 分离均相共沸物的流程 3.7 分离共沸物的双压精馏过程 不同压力下，共沸组成不同。 例如：乙醇-水系 分离共沸物的双压精馏原理： 例：分离甲乙酮—水 利用不同操作压力，塔底可以得到纯产品； 进料位置由进料的组成决定； 共沸组成相差越大越好。 教材87页3-67式 物料衡算结果表明： 共沸组成相差越小，则循环流率越大，越不经济。 3.8 塔顶产品为三元共沸物的分离 3.9 二元非均相共沸物的精馏 系统本身形成非均相共沸物 流程较特殊 例：分离正丁醇（1）—水（2） 流程特点： 非均相共沸物以共沸组成进料时，在全凝器处进料； 双塔操作，塔顶不出产品，塔底出纯产品。 补充：共沸剂引入位置？ 计算步骤： A 选定合适的共沸剂并计算用量。 B 按分离要求规定关键组分的回收度 四、萃取精馏与共沸精馏的比较 小结： 1. 基本概念：特殊精馏；萃取精馏；共沸