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2009-8 第3章 多组分精馏 特殊精馏 主要内容 3.3 萃取精馏和恒沸精馏 3.3.1特殊精馏简介 3.3.2萃取精馏 3.3.3恒沸精馏 3.4反应精馏 3.4.1反应精馏的应用 3.4.2反应精馏过程 普通精馏应用范围 普通精馏操作是分离液体混合物最常用和有效的方法。应用范围： 1、待分离的两组分的挥发性相差较大，两组分的相对挥发度较大，据经验相对挥发度至少应大于1.05。 2、待分离的混合物不存在恒沸点。 3、组分间无化学反应，组分不发生分解。 4、混合物各组分在一般条件（常压、温度不很高）下能够汽化和液化。 3.3.1 特殊精馏技术简介 很多情况下，一个新产品的生产不取决于能否实现其化学合成，而取决于能否用有效的方法从反应物中分离出来； 一个产品的使用价值与价格，常因为其纯度的提高而成倍或十倍地增加； 生产中未反应原料的回收利用、反应副产物的分离与利用、“三废”的处理对降低成本，保护环境起重要作用…. 分离过程常常是生产过程成败与提高经济效益的关键。 一、特殊精馏的提出？ 它一般针对三类物系： 1、当待分离组分之间形成共沸物或相对挥发度接近1时（一般小于1.05），用普通精馏是无法实现或是经济上不合理的。此时向体系中加入一种适当的新组分，通过与原体系中组分的不同作用，改变组分间的相对挥发度，使系统变得易于分离。 既加入能量分离剂又加入质量分离剂的精馏称为特殊精馏或增强精馏（Special /Enhanced Distillation) 2、热敏性物料的分离 3、重组分的稀溶液分离 二、特殊精馏简介 1、萃取精馏 加入的第三组分（质量分离剂）不与被分离系统中的任何组分形成共沸物，而且沸点又比原有任何组分的沸点高，从塔底离开。 加入的质量分离剂称为溶剂或萃取剂 如用乙二醇作溶剂萃取分离乙醇-水混合液，可生产无水乙醇；用乙二醇或水作溶剂萃取分离丙酮-甲醇混合液… 二、特殊精馏简介 2、恒沸精馏 原理与萃取精馏相同 不同的是加入的第三组分（质量分离剂）与被分离系统中的一个或几个组分形成新的恒沸物，而且沸点又比原有任何组分的沸点低，从塔顶离开。 加入的质量分离剂称为共沸剂。 如苯或环己烷作共沸剂可恒沸精馏分离乙醇-水溶液也可以生产无水乙醇。 萃取精馏与恒沸精馏的不同 共同点： 都加入适量的质量分离剂,改变组分间的相互作用，增大组分间的相对挥发度，实现精馏分离； 不同点： 恒沸精馏中加入的共沸剂必须与原溶液中一个或几个组分形成新的恒沸物，而萃取精馏无此限制，共沸剂的选择范围相对较窄； 萃取精馏与共沸精馏的比较 共沸精馏中共沸剂从塔顶蒸出，消耗的潜热较多，萃取精馏中萃取剂基本没变化，因此共沸精馏的能耗一般比萃取精馏大；如乙醇-水物系的分离 在同样压力下，共沸精馏的操作温度通常比萃取精馏低，故共沸精馏更适用于分离热敏性物料； 共沸精馏可连续操作，也可间歇操作，萃取精馏一般只能连续操作。 二、特殊精馏简介 3、反应精馏 1）加入C物质，使之与原体系中的A发生反应，从而削弱A与B的结合力。 通过反应强化分离 2）反应与分离在塔内同时进行，生产另一种物质的过程-耦合技术。如乙醇、乙酸反应生成乙酸乙酯与水，是可逆反应。在塔内反应的同时，将产物从塔顶采出，提高了反应转化率。 是强化反应不是强化分离 二、特殊精馏简介 4、催化精馏： 实质上是指非均相催化反应精馏，将催化剂填充于精馏塔中，既是催化剂又是作为填料起分离作用。 具有均相反应精馏的全部优点，适合可逆反应，也适合连串反应。 如美国CRL公司成功开发的甲基叔丁基醚（MTBE)合成工艺：甲醇和混合C4中的异丁烯为原料，强酸性阳离子交换树脂为催化剂生产甲基叔丁基醚（MTBE) 。节能效果好、投资少，水、电、汽的消耗仅是非催化工艺的60%。 二、特殊精馏简介 5、水蒸气精馏—常用于在常压下沸点高，或在其正常沸点下易变质的物质如有机溶液的分离。 其应用只限于所得产物与水不互溶的混合液体。 水蒸汽蒸馏有两种操作方式： 1）塔釜通入蒸汽的精馏 将饱和或过热水蒸汽直接通入液体混合物中加热液体使其沸腾，易挥发组分与水一同蒸出，冷凝后二者自然分离。 为减少水蒸气消耗，多用减压蒸馏。 注意：与直接蒸汽加热精馏的区别 直接蒸汽加热精馏 使用场合 待分离混合液为水溶液，且难挥发组分为水，即塔顶馏出液为非水组分，塔底产品近乎为水。 可采用直接蒸汽加热省去再沸器。 在同一进料状态、进料组成和回流比，若希望得到相同的馏出液组成及回收率，由于直接蒸汽加热时，蒸汽对料液的稀释作用，完成同样分离任务，比间接蒸汽加热需要较多的塔板数。 二、特殊精馏简介 5、水蒸汽精馏 2）塔釜内水-有机溶液