第六節(jié) 幾種特殊精餾

1、第六節(jié)特殊精餾簡介1. 特殊精餾體系：特殊精餾體系：非理想溶液由于分子間作用力的結(jié)果有共沸現(xiàn)象；非理想溶液由于分子間作用力的結(jié)果有共沸現(xiàn)象；沒有共沸現(xiàn)象，相對揮發(fā)度很接近于沒有共沸現(xiàn)象，相對揮發(fā)度很接近于1。2. 特殊精餾的種類體系：特殊精餾的種類體系：恒沸恒沸(共沸共沸)精餾精餾萃取精餾萃取精餾 一般的精餾操作是以液體混合物中各組分的揮發(fā)度不同為依一般的精餾操作是以液體混合物中各組分的揮發(fā)度不同為依據(jù)。組分間揮發(fā)度差別愈大，分離愈易。據(jù)。組分間揮發(fā)度差別愈大，分離愈易。 但若溶液中兩組份的揮發(fā)度非常接近，為完成一定分離任務(wù)但若溶液中兩組份的揮發(fā)度非常接近，為完成一定分離任務(wù)所需塔板層數(shù)就非常

2、多，經(jīng)濟(jì)上不合理或在操作上難于實(shí)現(xiàn)。所需塔板層數(shù)就非常多，經(jīng)濟(jì)上不合理或在操作上難于實(shí)現(xiàn)。 若待分離的為恒沸液，則根本不能用普通的精餾方法實(shí)現(xiàn)分若待分離的為恒沸液，則根本不能用普通的精餾方法實(shí)現(xiàn)分離。離。 具有恒沸點(diǎn)或相對揮發(fā)度接近具有恒沸點(diǎn)或相對揮發(fā)度接近1 1的物系，不宜采用普的物系，不宜采用普通精餾方法分離。通精餾方法分離。方法一：采用萃取、吸附以及膜分離等其它分離方法。方法一：采用萃取、吸附以及膜分離等其它分離方法。方法二：采用特殊精餾，添加第三組分，提高原溶液各方法二：采用特殊精餾，添加第三組分，提高原溶液各組分間的相對揮發(fā)度，使難以用精餾分離的物系變得易組分間的相對揮發(fā)度，使難以用

3、精餾分離的物系變得易于分離。于分離。 根據(jù)第三組分性質(zhì)和作用不同，特殊精餾可分為恒根據(jù)第三組分性質(zhì)和作用不同，特殊精餾可分為恒沸精餾和萃取精餾。第三組分使物系組分?jǐn)?shù)增加，操作沸精餾和萃取精餾。第三組分使物系組分?jǐn)?shù)增加，操作流程更復(fù)雜，一般不再是單塔操作。為了回收第三組分流程更復(fù)雜，一般不再是單塔操作。為了回收第三組分，采用特殊精餾與普通精餾或液，采用特殊精餾與普通精餾或液- -液萃取聯(lián)合流程。液萃取聯(lián)合流程。 第三組分與原溶液中的一個組分形成恒沸物，原第三組分與原溶液中的一個組分形成恒沸物，原有組分間的相對揮發(fā)度增大，使該溶液能用一般精餾有組分間的相對揮發(fā)度增大，使該溶液能用一般精餾方法分離。

4、第三組分稱為方法分離。第三組分稱為恒沸劑恒沸劑或或夾帶劑夾帶劑。恒沸精餾中合適夾帶劑的選用：恒沸精餾中合適夾帶劑的選用：（1 1）恒沸物恒沸點(diǎn)與溶液中純組分沸點(diǎn)有相當(dāng)差值，）恒沸物恒沸點(diǎn)與溶液中純組分沸點(diǎn)有相當(dāng)差值，一般不小于一般不小于1010。（2 2）恒沸物易分離，以便回收夾帶劑，夾帶劑含量越）恒沸物易分離，以便回收夾帶劑，夾帶劑含量越少操作費(fèi)用越省。少操作費(fèi)用越省。（3 3）熱穩(wěn)定性好、無腐蝕性、無毒性。）熱穩(wěn)定性好、無腐蝕性、無毒性。 工業(yè)酒精恒沸精餾（用苯作恒沸劑）制取無水酒精。乙醇工業(yè)酒精恒沸精餾（用苯作恒沸劑）制取無水酒精。乙醇- -水二元恒沸水二元恒沸物（恒沸點(diǎn)物（恒沸點(diǎn)78.

5、1578.15，乙醇摩爾分率為，乙醇摩爾分率為0.8940.894）只要苯量適當(dāng)，原料液中的水）只要苯量適當(dāng)，原料液中的水分可全部轉(zhuǎn)移到三元恒沸液中，因而使乙醇分可全部轉(zhuǎn)移到三元恒沸液中，因而使乙醇- -水溶液得到分離。水溶液得到分離。 三元恒沸物：三元恒沸物：苯：苯： 0.539乙醇：乙醇：0.228水：水： 0.233沸點(diǎn)：沸點(diǎn)：64.85上層苯相上層苯相苯：苯：0.745乙醇：乙醇：0.217少量水少量水下層水相下層水相苯：苯：0.0428乙醇：乙醇：0.35其余為水其余為水無水酒精無水酒精水水恒恒沸沸精精餾餾塔塔分層器分層器乙乙醇醇回回收收塔塔苯苯回回收收塔塔冷凝器冷凝器冷凝器冷凝器三

6、元非均相三元非均相恒沸物恒沸物三元非均相三元非均相恒沸物恒沸物稀乙醇稀乙醇水溶液水溶液二元恒沸物二元恒沸物二元恒沸物二元恒沸物原料液原料液+ +苯苯恒沸精餾舉例恒沸精餾舉例無水酒精無水酒精水水恒恒沸沸精精餾餾塔塔分層器分層器乙乙醇醇回回收收塔塔苯苯回回收收塔塔冷凝器冷凝器冷凝器冷凝器三元非均相三元非均相恒沸物恒沸物三元非均相三元非均相恒沸物恒沸物稀乙醇稀乙醇水溶液水溶液二元恒沸物二元恒沸物二元恒沸物二元恒沸物原料液原料液+ +苯苯重相送入苯回收塔的頂部，以回收其中的苯。苯回收塔中的蒸汽由塔頂引出也重相送入苯回收塔的頂部，以回收其中的苯。苯回收塔中的蒸汽由塔頂引出也進(jìn)入冷凝器中，苯回收塔中的底部

7、產(chǎn)品為稀乙醇，被送到乙醇回收塔中。乙醇進(jìn)入冷凝器中，苯回收塔中的底部產(chǎn)品為稀乙醇，被送到乙醇回收塔中。乙醇回收塔中塔頂產(chǎn)品為乙醇回收塔中塔頂產(chǎn)品為乙醇-水恒沸液，送回恒沸精餾塔中作為原料，塔底產(chǎn)品幾水恒沸液，送回恒沸精餾塔中作為原料，塔底產(chǎn)品幾乎為水。乎為水。由圖可見，原料液與苯進(jìn)入由圖可見，原料液與苯進(jìn)入恒沸精餾塔中，由于常壓下恒沸精餾塔中，由于常壓下此三元恒沸液的恒沸點(diǎn)為此三元恒沸液的恒沸點(diǎn)為64.85，故由塔頂蒸出，塔，故由塔頂蒸出，塔底產(chǎn)品為近于純態(tài)的乙醇。底產(chǎn)品為近于純態(tài)的乙醇。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器中冷凝塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器中冷凝后，部分液相回流到恒沸精后，部分液相回流到恒沸精餾塔，其余

8、餾塔，其余 的進(jìn)入分層器，的進(jìn)入分層器，在器內(nèi)分為輕重兩層液體。在器內(nèi)分為輕重兩層液體。輕相返回恒沸精餾塔中，作輕相返回恒沸精餾塔中，作為補(bǔ)充回流。為補(bǔ)充回流。 萃取精餾也是向原料液中加入第三組分，萃取精餾也是向原料液中加入第三組分，稱為稱為萃取劑萃取劑。加入的萃取劑一般沸點(diǎn)較高、且。加入的萃取劑一般沸點(diǎn)較高、且不與原溶液中任一組分形成恒沸物，僅僅是改不與原溶液中任一組分形成恒沸物，僅僅是改變原有組分的相對揮發(fā)度而實(shí)現(xiàn)精餾分離。萃變原有組分的相對揮發(fā)度而實(shí)現(xiàn)精餾分離。萃取精餾，從塔頂可得一個純組分，萃取劑與另取精餾，從塔頂可得一個純組分，萃取劑與另一組分從塔底排出。萃取劑的選擇是過程的關(guān)一組分

9、從塔底排出。萃取劑的選擇是過程的關(guān)鍵。鍵。萃取劑應(yīng)具備：萃取劑應(yīng)具備：（1 1）選擇性好，加入少量萃取劑能使溶液）選擇性好，加入少量萃取劑能使溶液相對揮發(fā)度顯著提高；相對揮發(fā)度顯著提高；（2 2）揮發(fā)性小且不與原組分起反應(yīng)，便于）揮發(fā)性小且不與原組分起反應(yīng)，便于分離回收分離回收; ;（3 3）安全，無毒，無腐蝕，熱穩(wěn)定性好以）安全，無毒，無腐蝕，熱穩(wěn)定性好以及價格便宜等。及價格便宜等。 萃萃取取精精餾餾舉舉例例苯苯-環(huán)乙烷溶液的萃取分離：環(huán)乙烷溶液的萃取分離：苯沸點(diǎn)苯沸點(diǎn) 80.1，環(huán)乙烷沸點(diǎn)為，環(huán)乙烷沸點(diǎn)為 80.73，其相對揮發(fā)度為，其相對揮發(fā)度為 0.98，苯，苯-環(huán)乙烷溶液難于用普通精

10、餾分離。若在該溶液環(huán)乙烷溶液難于用普通精餾分離。若在該溶液中加入沸點(diǎn)較高的糠醛（沸點(diǎn)中加入沸點(diǎn)較高的糠醛（沸點(diǎn)161.7），則溶液的相對），則溶液的相對揮發(fā)度發(fā)生顯著的變化。揮發(fā)度發(fā)生顯著的變化。 循環(huán)糠醛補(bǔ)充糠醛環(huán)己烷脫溶劑底部產(chǎn)品苯+環(huán)己烷（原料）溶劑分離塔萃取精餾塔冷凝器冷凝器環(huán)己烷糠醛-苯混合液苯x糠醛0.00.980.21.380.41.860.52.070.62.360.72.72循環(huán)糠醛循環(huán)糠醛補(bǔ)充糠醛補(bǔ)充糠醛環(huán)己烷環(huán)己烷脫溶劑脫溶劑底部產(chǎn)品底部產(chǎn)品苯苯+ +環(huán)己烷環(huán)己烷（原料）（原料）3 3溶溶劑劑分分離離塔塔441 1萃萃取取精精餾餾塔塔冷凝器冷凝器冷凝器冷凝器環(huán)己烷環(huán)己烷糠

11、醛糠醛- -苯混合液苯混合液苯苯原料液進(jìn)入萃取精餾塔原料液進(jìn)入萃取精餾塔1中，萃取劑（糠醛）由塔中，萃取劑（糠醛）由塔1頂部加入，以便在每層板上都與苯頂部加入，以便在每層板上都與苯相結(jié)合。塔頂蒸出的為環(huán)己烷蒸汽。為回收微量的糠醛蒸汽，在塔相結(jié)合。塔頂蒸出的為環(huán)己烷蒸汽。為回收微量的糠醛蒸汽，在塔1上部設(shè)置回收段上部設(shè)置回收段2（若萃取劑沸點(diǎn)很高，也可以不設(shè)回收段）。塔底釜液為苯（若萃取劑沸點(diǎn)很高，也可以不設(shè)回收段）。塔底釜液為苯-糠醛混合液，再將其送入糠醛混合液，再將其送入苯回收塔苯回收塔3中。由于常壓下苯沸點(diǎn)為中。由于常壓下苯沸點(diǎn)為80.1，糠醛的沸點(diǎn)為，糠醛的沸點(diǎn)為161.7 ，故兩者很容

12、易分，故兩者很容易分離。塔離。塔3中釜液為糠醛，可循環(huán)使用。在精餾過程中，萃取劑基本上不被汽化，也不中釜液為糠醛，可循環(huán)使用。在精餾過程中，萃取劑基本上不被汽化，也不與與原料液形成恒沸液，這些都是有利于恒沸精餾的。原料液形成恒沸液，這些都是有利于恒沸精餾的。蒸蒸 餾餾相平衡相平衡 概念與定律概念與定律 雙組分理想體雙組分理想體 系平衡關(guān)系系平衡關(guān)系蒸餾過程蒸餾過程 簡單蒸餾簡單蒸餾 平衡蒸餾平衡蒸餾 間歇精餾間歇精餾 特殊精餾特殊精餾板式塔板式塔 常用塔板類型常用塔板類型簡單與平衡蒸餾簡單與平衡蒸餾 流程流程 特點(diǎn)特點(diǎn) 計(jì)算計(jì)算雙組分精餾雙組分精餾原理原理物料衡算與操作線方程物料衡算與操作線方程理論板數(shù)、進(jìn)料位置理論板數(shù)、進(jìn)料位置最小回流比、適宜回流比最小回流比、適宜回流比進(jìn)料熱狀態(tài)影響進(jìn)料熱狀態(tài)影響設(shè)計(jì)、操作型計(jì)算設(shè)計(jì)、操作型計(jì)算 這兒將精餾段方程、提餾段方程、進(jìn)料線方程以及各種量之間的關(guān)系，用圖示的這兒將精餾段方程、提餾段方程、進(jìn)料線方程以及各種量之間的關(guān)系，用圖示