第二章特殊精餾

第二章特殊精餾2.1恒沸精餾2.2萃取精餾2.3多組分精餾2.4其他特殊精餾2.1恒沸精餾原理：若在兩組分恒沸也液中加入第三組分（成為挾帶劑），該組分能與原料液中的一個(gè)或兩個(gè)組分形成新的恒沸液，從而使原料液能用普通精餾方法予以分離。被分離物系性質(zhì)不同，包括幾種情況：分離沸點(diǎn)相近的系統(tǒng)或最高恒沸物1）夾帶劑只與原來(lái)系統(tǒng)中一個(gè)組分形成二組分最低恒沸物。2）夾帶劑與原來(lái)兩個(gè)組分分別形成二組分最低恒沸物，但兩組分恒沸物的沸點(diǎn)相差較大。3）夾帶劑與原來(lái)兩個(gè)組分形成三元最低恒沸物，其恒沸點(diǎn)低于任何一個(gè)二組分恒沸物，并且其中所含欲分離的二組分的比例與原混合物的比例不同。挾帶劑的要求：1）挾帶劑應(yīng)能與被分離組分形成新的恒沸液，其恒沸點(diǎn)要比純組分的沸點(diǎn)低；2）新恒沸液所含挾帶劑的量愈少愈好，以便減少挾帶劑用量及氣化、回收時(shí)所需的能量；3）新恒沸液最好為非均相混合物，便于分層法分離；4）無(wú)毒性、無(wú)腐蝕性、熱穩(wěn)定性好；5）來(lái)源容易，價(jià)格低廉。2.2萃取精餾原理：向原料液中加入第三組分（稱為萃取劑或溶劑），以改變?cè)薪M分間的相對(duì)揮發(fā)度而得到分離。與恒沸精餾不同的是萃取劑不與原料液中任何組分形成恒沸物。選取萃取劑時(shí)主要考慮以下要求：

①選擇性強(qiáng)、即能使被分離組分間的相對(duì)揮發(fā)度產(chǎn)生比較顯著的變化。

②溶解度大，能與任何濃度的原溶液完全互溶，以充分發(fā)揮各塊塔板上萃取劑的作用。

③本身的揮發(fā)性小，使產(chǎn)品中不致混有萃取劑，也易于和另一組分分離。

④其他經(jīng)濟(jì)和安全要求。

由于加入的萃取劑是大量的（一般要求xs>0.6）,因此塔內(nèi)下降液量遠(yuǎn)大于上升蒸汽量，造成汽液接觸不佳，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮塔板及流體動(dòng)力情況。由于組分間相對(duì)揮發(fā)度是借助萃取劑的加入量來(lái)調(diào)節(jié)，當(dāng)塔頂產(chǎn)品不合格時(shí)，不能采用加大回流的辦法調(diào)節(jié)，一般調(diào)節(jié)方法：①加大萃取劑用量；②減少進(jìn)料量，同時(shí)減少塔頂產(chǎn)品的采出量；在決定塔徑及設(shè)計(jì)塔板結(jié)構(gòu)時(shí)，除了按照蒸汽量計(jì)算外，還應(yīng)注意液流中有較大量的萃取劑。萃取精餾的注意事項(xiàng)：

萃取精餾與恒沸精餾相比較：1、萃取劑比挾帶劑易于選擇。2、萃取劑在精餾過(guò)程中基本上不汽化，萃取精餾的耗能量較恒沸精餾少。3、萃取精餾過(guò)程中，萃取劑加入量的變動(dòng)范圍較大，在恒沸精餾中適宜的挾帶劑量多為一定。所以萃取精餾操作較靈活，易控制。4、萃取精餾不宜采用間歇操作，而恒沸精餾可以采用間歇操作方式。5、恒沸精餾操作溫度較萃取精餾低，所以恒沸精餾適用于分離熱敏性溶液。2.3其他精餾方式2.3.1直接蒸汽加熱2.3.2回收塔（提餾塔）2.3.3多股進(jìn)料2.3.4分凝器2.3.5間歇精餾2.3.6多組分精餾2.3.1直接蒸汽加熱操作前提：1.物料中有水2.水是重組分，從塔釜出去提餾段物料恒算：操作線方程：V0,y0WDV’

L’

m

間接加熱直接蒸汽加熱區(qū)別：與對(duì)角線的交點(diǎn)不同，xW,N原因：直接蒸汽加熱的稀釋作用。2.3.2回收塔（提餾塔）特點(diǎn)：從第一塊板加料，無(wú)精餾段，無(wú)回流，下降的液體由進(jìn)料提供。加料情況：冷液或泡點(diǎn)進(jìn)料。FxFDxDWxW已知：xF,F,xW,泡點(diǎn)進(jìn)料L’=F,V’=D2.3.3多股進(jìn)料兩股進(jìn)料：

F1,xF1，F(xiàn)2,xF2分別與相應(yīng)塔板組成與xF1，xF2相當(dāng);F1q1

xF1F2q2xF2DxD?ПШWxWD,xD分凝器全凝器分凝器也相當(dāng)于一塊理論板，可以x0、y0計(jì)，其他相同。2.3.4分凝器2.3.5間歇精餾特點(diǎn)：（1）過(guò)程非定態(tài)（2）塔底一次加料，無(wú)提餾段（3）獲得xD,xW一定的產(chǎn)品，能耗大于連續(xù)精餾，宜采用填料塔操作。（4）裝置簡(jiǎn)單，操作靈活。兩種操作：(1)恒回流比R為常數(shù)(2)恒餾出液組成,定xD(1)恒回流比R為常數(shù)回流比以開(kāi)始的狀態(tài)計(jì)算已知:FxF,xW終,（平均餾出液組成）,選擇適宜的R求:NT(2)恒餾出液組成,定xD2.3.6多組分精餾一、多組分精餾的特點(diǎn)及流程方案的選擇1、精餾塔的數(shù)目用普通精餾塔（指僅有一個(gè)進(jìn)口、塔頂和塔釜出料口的塔），以連續(xù)精餾方式進(jìn)行多組分精餾。n組分溶液需要（n-1）個(gè)塔2、流程方案的選擇最佳流程方案應(yīng)滿足的條件：（1）能保證產(chǎn)品質(zhì)量，滿足工藝要求，生產(chǎn)能力大；（2）流程短，設(shè)備投資費(fèi)用少；（3）耗能量低、收率高、操作費(fèi)用低；（4）操作管理方便。按揮發(fā)能力遞減排序，依次從塔頂分離出A、B、C、D組分產(chǎn)品，稱之為順序流程，或直接序列。

方案1方案2方案1：A,B,C三個(gè)組分各汽化、冷凝一次，D組分未冷凝和汽化。方案2：A組分汽化、冷凝兩次，B,C組分汽化、冷凝一次，D組分未冷凝和汽化。實(shí)際生產(chǎn)中，選擇流程方案還需綜合考慮的因素：（1）多組分溶液的性質(zhì)：對(duì)于在加熱過(guò)程中易分解或聚合的組分，在流程方案的安排上減少這種組分的受熱次數(shù)。（2）產(chǎn)品的質(zhì)量要求：對(duì)于要求分離質(zhì)量非常高的組分，由于塔釜中易存留固體雜質(zhì)，應(yīng)從塔頂蒸出該組分。二、關(guān)鍵組分及分離要求的規(guī)定

關(guān)鍵組分：所謂關(guān)鍵組分，是根據(jù)分離要求，在進(jìn)料中選定兩個(gè)對(duì)該混合物分離起到控制作用的組分。其中相對(duì)輕的為輕關(guān)鍵組分，重者為重關(guān)鍵組分。組分在塔頂和塔釜產(chǎn)品中的預(yù)分配：（1）清晰分割若兩關(guān)鍵組分得揮發(fā)度相差較大，且兩者為相鄰組分，此時(shí)可認(rèn)為比重關(guān)鍵組分還重的組分全部在塔釜產(chǎn)品中，比輕關(guān)鍵組分還輕的組分全部在塔頂產(chǎn)品中，稱此分割原則為清晰分割。

（2）非清晰分割

如果分離的情況不滿足清晰分割的條件，在精餾過(guò)程中，一部分非輕組分可能與輕關(guān)鍵組分一起進(jìn)入塔釜；而一部分非重組分和重關(guān)鍵組分一起進(jìn)入塔頂產(chǎn)品中，稱這種分割為非清晰分割。

1、鹽效應(yīng)精餾用可溶性鹽代替萃取劑作為