组分相图.ppt

三组分相图 恒沸精馏 　　对于具有恒沸点的非理想溶液，通过加入质量分离剂即挟带剂与原溶液其中一个或几个组分形成更低沸点的恒沸物，从而使原溶液易于采用蒸馏进行分离的方法，称之为恒沸精馏。乙醇－水恒沸精馏流程如图6.6.1所示。 　　乙醇－水常压下恒沸点为78.3℃，其恒沸点组成是乙醇：0.894，水：0.006（摩尔分数，下同）。当加入挟带剂苯时，即可形成更低沸点的三元恒沸物。其组成是：苯：0.544；乙醇：0.23；水：0.226，沸点为64.6℃。在较低温度下，苯与乙醇、水不互溶而分层，可将苯分离出来。 　　 图6.6.1中，塔１为恒沸精馏塔，乙醇、水原料从塔中部适当位置进入，恒沸剂从顶部加入。在蒸馏中，苯与进料中乙醇、水形成三元恒沸物从塔顶排出，从塔底获得无水乙醇，塔顶三元恒沸物及其他组分蒸气混合蒸气经冷凝后分层，苯相返回塔１顶，水相进入塔２回收残余苯，而苯形成三元恒沸物返回塔１。塔２釜液送入塔３回收废水中的乙醇。乙醇以二元恒沸物形式返回塔１进料，重新分离。 挟带剂或质量分离剂必须进行选择，必须考虑一定的原则。 图 6.6.1 乙醇－水恒沸精馏 萃取精馏 组分的相对挥发度非常接近１，但不形成共沸物的混合物，不宜采用常规蒸馏方法进行分离。而通过加入质量分离剂（或称之萃取剂），其本身挥发性很小，不与混合物形成共沸物，却能显著地增大原混合物组分间的相对挥发度，以便采用精馏方法加以分离，称此精馏为萃取精馏。 　　 环乙烷－苯的萃取精馏流程如图6.6.2所示。常压下环乙烷与苯相对挥发度接近１，若加入糠醛萃取剂后，则使苯由易挥发组分变为难挥发组分，且相对挥发度发生显著改变，其值远离１。如下表所示。 　 不同糠醛浓度下环乙烷对苯的相对挥发度 糠醛组成x（摩尔分数） 0 0.2 0.4 0.6 0.7 环乙烷对苯相对挥发度α 0.98 1.38 1.385 2.35 2.7 　由表可见，只要进入适量的糠醛，即可使环乙烷与苯混合物易于采用精馏方法加以分离。 萃取剂糠醛在塔上部适当位置加入，进料在塔中部适当位置进入，在糠醛作用下，环乙烷成为易挥发组分，从塔顶获得环乙烷产品。糠醛和苯从塔底排出，进入第二塔，从塔顶分离出苯产品，塔底回收萃取剂糠醛，返回前塔循环使用。为避免糠醛进入环乙烷中，在糠醛入塔上方，也必须保证适宜塔板数，以脱出蒸气中的糠醛。 选择萃取剂时，应考虑保证用量少、不污染产品、经济且效果显著，为此，选择萃取剂必须考虑一些基本要求。 萃取精馏和恒沸精馏相比，有以下区别： ①恒沸精馏的挟带剂必须和被分离组分形成最低恒沸物，挟带剂的选择不易。萃取精馏的萃取剂，其选择范围要广得多。 ②恒沸精馏中的挟带剂以汽态离塔，消耗的潜热较多，而萃取精馏时的萃取剂基本不变化，一般来说，萃取精馏的经济性较高。 ③总压一定时，恒沸精馏形成的恒沸物，其组成和温度都是恒定的。而萃取精馏时，由于被分离组分的相对挥发度和萃取剂的流率有关，故其操作条件可在一定范围内变化，无论是设计或操作都比较灵活和方便。但萃取剂必须不断地由塔顶加入，故萃取精馏不能简单地用于间歇操作，而恒沸精馏则无此限制。 ④恒沸精馏时的操作温度一般比萃取精馏的低，故适用于分离热敏性物料。 化工生产中，反应和分离两种操作通常分别在两类单独的设备中进行。若能将两者结合起来，在一个设备中同时进行，将反应生成的产物或中间产物及时分离，则可以提高产品的收率，同时又可利用反应热供产品分离，达到节能的目的。 　　 反应精馏就是在进行反应的同时用精馏方法分离出产物的过程。 为提高分离效率而将反应与精馏相结合的一种分离操作；也是为了提高反应转化率而借助于精馏分离手段的一种反应过程。 原理是：对于可逆反应，当某一产物的挥发度大于反应物时，如果将该产物从液相中蒸出，则可破坏原有的平衡，使反应继续向生成物的方向进行，因而可提高单程转化率，在一定程度上变可逆反应为不可逆反应。 反应精馏的优点 1.反应产物不断移出反应区，有利于反应正向进行，使反应转化率和选择性提高。 2.由于反应产物不断离开反应区，反应区内反应物浓度较高，增加了反应速度，提高了生产能力。 3.充分利用了反应热，节约能量。 * 三组分体系的相律为: f = 3－?+2 = 5－? (1) 要完全地描述三元体系,需要4个独立变量,要用4维空间才能完全描述,这在现实世界是无法做到的. f=0, ?max=5, 三元体系最多可以有5相共存. 一般的三元相图, 固定体系的温度和压力,考察