精馏恒沸精馏学习教案

1、会计学1精馏精馏(jn li)恒沸精馏恒沸精馏(jn li)第一页，共112页。重点重点(zhngdin)掌握掌握掌握掌握(zhngw)掌握掌握(zhngw)第三章第三章 主要内容主要内容3.13.1多组分精馏多组分精馏 3.23.2恒沸精馏恒沸精馏3.33.3萃取精馏萃取精馏 本章要求本章要求本章小结本章小结参考文献参考文献思考题思考题3.43.4加盐加盐萃取精馏萃取精馏 了解了解第1页/共112页第二页，共112页。n1,取精馏的原理。取精馏的原理。n2）理解萃取精馏过程溶剂作）理解萃取精馏过程溶剂作用原理用原理,溶剂选择溶剂选择n原则原则,萃取精馏的流程特萃取精馏的流程特点。点。n3）识

2、记）识记(sh j)恒沸精馏的与恒沸精馏的与萃取精馏的区别及各自萃取精馏的区别及各自n适用情况适用情况,加盐萃取精馏加盐萃取精馏的原理、特点、工的原理、特点、工n业应用及流程。业应用及流程。本章要求：本章要求：第2页/共112页第三页，共112页。3.2恒恒沸沸精精馏馏一、恒沸物和恒沸组成的计算一、恒沸物和恒沸组成的计算(j sun) Azeotropic mixtures and calculation of azetropic composition二、恒沸剂的选择与恒沸精馏流程二、恒沸剂的选择与恒沸精馏流程 Selection of azetropic reagent and azetr

3、opic distillation process三、恒沸精馏的计算三、恒沸精馏的计算(j sun) Azetropic distillation calculation了解了解(lioji)掌握掌握掌握掌握第3页/共112页第四页，共112页。例题例题 在连续精馏塔中分离乙苯与对二甲苯在连续精馏塔中分离乙苯与对二甲苯混合液。原料液中乙苯的摩尔分数为混合液。原料液中乙苯的摩尔分数为0.40,要要求求馏出液中含乙苯馏出液中含乙苯99.0%,釜残液乙苯含量不超釜残液乙苯含量不超过过1%。料液在饱和液体下加入塔中。料液在饱和液体下加入塔中,操作回流比操作回流比R =75,乙苯与对二甲苯的平均相对乙苯

4、与对二甲苯的平均相对(xingdu)挥发度挥发度12 = 1.06。（1）试估算所需的理论塔板数。）试估算所需的理论塔板数。（2）试讨论）试讨论:当相对当相对(xingdu)挥发度接近挥发度接近1时时,用普通的用普通的 分离方法是否可行？若不可行分离方法是否可行？若不可行,应采取什应采取什 么样的措施。么样的措施。提出提出(t ch)问题：问题：第4页/共112页第五页，共112页。解：（解：（1）计算）计算(j sun)N 计算计算(j sun)Nmin15806. 1lg01. 0101. 099. 0199. 0lglglgminHKLKWHKLKDHKLKxxxxN （2） 计算计算(

5、j sun)Rmin69.40minR 查图得查图得 解得：解得： N =207.8424. 01minNNN451. 017569.40751minRRR根据根据第5页/共112页第六页，共112页。问题：问题：如何分离如何分离 的混合物的混合物？1, 11212 含量的醇。含量的醇。普通精馏得不到高普通精馏得不到高，呈共沸现象呈共沸现象某板某板：醇醇醇醇 115.78894. 012 Ctxyo生产上难采用生产上难采用。块块需需；若若沸点：丁烯：沸点：丁烯：烷烷30095.05 .015 .2729 .27312 NxxKKDF 丁烷丁烷：第6页/共112页第七页，共112页。解决方案：解

6、决方案：特殊精馏：特殊精馏： 如向这种溶液中加入一个新的组分如向这种溶液中加入一个新的组分(zfn),通过通过它对它对原溶液中各组分原溶液中各组分(zfn)的不同作用的不同作用,改变它们之间的改变它们之间的相对相对挥发度挥发度,使系统变得易于分离使系统变得易于分离, 这类既加入能量分离这类既加入能量分离剂又加入物质分离剂的精馏称为特殊精馏剂又加入物质分离剂的精馏称为特殊精馏,也称也称为增强精馏。为增强精馏。 在化工生产中常常会遇到欲分离组分之间的相在化工生产中常常会遇到欲分离组分之间的相对挥发度接近于对挥发度接近于1或形成共沸物的系统。采用普通的精馏方法进行分或形成共沸物的系统。采用普通的精馏

7、方法进行分离提纯离提纯(tchn),或者不可能或者不可能,或者不经济或者不经济和不实际。这时通常采用特殊精馏。和不实际。这时通常采用特殊精馏。第7页/共112页第八页，共112页。举例：在连续举例：在连续(linx)精馏塔中分离丁烯精馏塔中分离丁烯(-6.5) 丁丁二烯二烯(-4.5) 混合液。原料液中丁烯的摩尔分混合液。原料液中丁烯的摩尔分数为数为0.5, 要求馏出液中含丁烯要求馏出液中含丁烯99.0%, 釜残液釜残液丁二烯含量不小于丁二烯含量不小于99%。饱和液体加料。饱和液体加料,丁烯丁烯对丁二烯的平均相对挥发度对丁二烯的平均相对挥发度12 = 1.03。普通普通(ptng)精馏：精馏：

8、（块块） 318 3 .65minminNR萃取萃取(cuq)精馏：精馏：（块块） 7 .1446. 279. 1 8 . 0 minmin12NRxss 乙腈为萃取剂乙腈为萃取剂采用特殊精馏的方法可以大大提高分离效率采用特殊精馏的方法可以大大提高分离效率第8页/共112页第九页，共112页。特殊精馏特殊精馏(jn li)的分类的分类（2）萃取）萃取(cuq)精馏精馏(Extractive Distillation)： 加入的新组分不与被分离系统中的任一组分形成恒加入的新组分不与被分离系统中的任一组分形成恒沸物沸物, ,而其沸点又较原有的任一组分高而其沸点又较原有的任一组分高, ,从塔釜离开。

9、从塔釜离开。加入的新组分称为加入的新组分称为(chn(chn wi) wi)萃取剂或溶剂萃取剂或溶剂（1）恒沸精馏）恒沸精馏 (Azetropic Distillation)： 加入的新组分与被分离系统中的一个或几个加入的新组分与被分离系统中的一个或几个组分形成最低组分形成最低( (最高最高) )恒沸物从塔顶恒沸物从塔顶( (釜釜) )采出。采出。加入的新组分称为恒沸剂。加入的新组分称为恒沸剂。（3）反应精馏：）反应精馏： 加入加入C，使之与原体系中的，使之与原体系中的 A 发生反应，从而发生反应，从而减弱减弱A与与B的结合力。例如：催化精馏。的结合力。例如：催化精馏。第9页/共112页第十页

10、，共112页。（4）加盐精馏）加盐精馏(jn li)： 加盐加盐, ,利用盐溶和盐析效应利用盐溶和盐析效应(xioyng)(xioyng)使两组分溶解使两组分溶解行为发生变化。行为发生变化。（5）吸附）吸附(xf)精馏精馏：加入吸附剂。加入吸附剂。（6）膜精馏：）膜精馏： 利用多孔膜。因为过程需加热利用多孔膜。因为过程需加热, 且且 B 在在另一侧也气化另一侧也气化, 所以可称为精馏。好处所以可称为精馏。好处:无需无需再生，但目前由于膜材料和制膜工艺的不成再生，但目前由于膜材料和制膜工艺的不成熟尚无工业应用熟尚无工业应用。第10页/共112页第十一页，共112页。（1）多元系，至少三个组分；）

11、多元系，至少三个组分；（2）所形成的体系是非理想体系）所形成的体系是非理想体系,热平衡和热平衡和 相平衡关系复杂；相平衡关系复杂；（3）有溶剂或恒沸剂回收）有溶剂或恒沸剂回收(hushu)系统；系统；（4）多侧线塔）多侧线塔(保证大部分塔板上有溶剂浓保证大部分塔板上有溶剂浓 度度)；（5）压力是常压。）压力是常压。特殊精馏特殊精馏(jn li)的特点：的特点：第11页/共112页第十二页，共112页。采出，采出，塔釜（塔顶）引出较纯产品，塔釜（塔顶）引出较纯产品，最后将恒最后将恒沸剂与组分分离。沸剂与组分分离。3.2恒恒沸沸精精馏馏第12页/共112页第十三页，共112页。(1) (1) 恒沸

12、现象恒沸现象(xinxing)(xinxing)与恒沸物与恒沸物恒沸现象恒沸现象:指某一溶液指某一溶液, 在一定压力下进行气在一定压力下进行气 化时化时, 平衡的气、液相组成相等平衡的气、液相组成相等, 液体从出现第一个气泡开始液体从出现第一个气泡开始(kish)到蒸到蒸发发 完为止温度始终不变。完为止温度始终不变。恒沸物：指具有恒沸现象恒沸物：指具有恒沸现象(xinxing)的液体混的液体混合物在一合物在一 定条件下所生成的产物定条件下所生成的产物恒沸点：恒沸点：恒沸时的温度。恒沸时的温度。3.2恒恒沸沸精精馏馏第13页/共112页第十四页，共112页。恒沸物又分为恒沸物又分为(fn wi)

13、最高恒沸物与最低恒沸最高恒沸物与最低恒沸物两种物两种 若溶液若溶液(rngy)的蒸气压对理想溶液的蒸气压对理想溶液(rngy)产生最大正偏产生最大正偏差，即差，即g 1，则形成最低恒沸物；，则形成最低恒沸物； 若溶液若溶液(rngy)的蒸气压对理想溶液的蒸气压对理想溶液(rngy)产生最大负偏产生最大负偏差，即差，即x, a 1; 在恒沸点右侧在恒沸点右侧(yu c)，yx，a 1。e. 同一物系的恒沸温度与组成随压力的不同一物系的恒沸温度与组成随压力的不 同而异同而异,对某些系统可采用变压精馏的方对某些系统可采用变压精馏的方 法分离法分离3.2恒恒沸沸精精馏馏1 1 恒沸现象与恒沸物恒沸现象

14、与恒沸物第17页/共112页第十八页，共112页。小小(或极大或极大)值值科诺瓦洛夫科诺瓦洛夫定律。定律。3.2恒恒沸沸精精馏馏2 2 恒沸物的特征恒沸物的特征(tzhng)(tzhng)和恒沸组成的计和恒沸组成的计算算（1） 二元系二元系 二元均相恒沸物二元均相恒沸物第18页/共112页第十九页，共112页。3.2恒恒沸沸精精馏馏#第19页/共112页第二十页，共112页。PpxyK101111 因因 y1=x1 ，同理得：同理得：011 pP 故故（A）022pP （B）（1） 二元系二元系 二元均相恒沸物二元均相恒沸物3.2恒恒沸沸精精馏馏2 2 恒沸物的特征和恒沸组成恒沸物的特征和恒沸

15、组成(z chn)(z chn)的的计算计算第20页/共112页第二十一页，共112页。02012112pp 因因12=1，010221 pp 故故：（3-54） 式（式（A）、（）、（B）和（）和（2-54） 即为二元即为二元均相恒沸物形成均相恒沸物形成(xngchng)的条件及特性。的条件及特性。（1） 二元系二元系 二元均相恒沸物二元均相恒沸物（3-52）3.2恒恒沸沸精精馏馏2 2 恒沸物的特征和恒沸组成的计算恒沸物的特征和恒沸组成的计算第21页/共112页第二十二页，共112页。讨论讨论(toln)：a) pi0 相差越小相差越小, 则越易在较小的正则越易在较小的正(负负)偏差时偏差

16、时 形成恒沸物形成恒沸物, 且且 x恒恒 也越接近等摩尔也越接近等摩尔(m r)分数；分数；c) 系统的非理想系统的非理想(lxing)程度越大，则蒸汽压程度越大，则蒸汽压-组成曲组成曲 线就越偏离直线，极值点也就越明显。线就越偏离直线，极值点也就越明显。b) 随随 pi0 的增大的增大, 最低恒沸物的最低恒沸物的x恒恒向含低沸向含低沸 点组分多的浓度区移动点组分多的浓度区移动;最高恒沸物的最高恒沸物的x恒恒 向含高沸点组分多的浓度区移动。向含高沸点组分多的浓度区移动。 3.2恒恒沸沸精精馏馏2 2 恒沸物的特征和恒沸组成的计算恒沸物的特征和恒沸组成的计算第22页/共112页第二十三页，共11

17、2页。（A）范拉尔（）范拉尔（Van-laar）方程）方程(fngchng) 1ln ; 1ln21122212122221112121xAxAAxAxAA （2-40）一、恒沸物和恒沸组成的计算一、恒沸物和恒沸组成的计算 (Azeotropic mixtures and calculation of azetropic composition）3.2恒恒沸沸精精馏馏第23页/共112页第二十四页，共112页。1lim lnlnlim1lim lnlnlim212202111110122211 xxxxAAb. 由由 lngi 计算计算(j sun)A12、A21 lnln1ln lnln1l

18、n2221122121122112 xxAxxA， 二组分活度系数二组分活度系数(xsh)的计算的计算一、恒沸物和恒沸组成的计算一、恒沸物和恒沸组成的计算 (Azeotropic mixtures and calculation of azetropic composition）3.2恒恒沸沸精精馏馏第24页/共112页第二十五页，共112页。c. 当当A12=A21=A时，此二元系统时，此二元系统(xtng)称对称对称系统称系统(xtng), 方程可变为单参数的对称方程方程可变为单参数的对称方程21212122222121AxxAAxxAln ;lnd. 当当A12=A21=0时，时，gi

19、= 1为理想为理想(lxing)体系体系; 当当A120, A210时时, gi 0, A210时时, gi 1 为正偏差非理想为正偏差非理想(lxing)体系体系;一、恒沸物和恒沸组成的计算一、恒沸物和恒沸组成的计算 (Azeotropic mixtures and calculation of azetropic composition）3.2恒恒沸沸精精馏馏第25页/共112页第二十六页，共112页。211222121212211122212ln2lnAAxAxAAxAx (2-43)同理可推导同理可推导(tudo)得：得：20211012lnlim ;lnlim21 xxAA21221

20、2121121221212ln2ln ;ln2lnxxxxAxxxxA 二组分活度系数二组分活度系数(xsh)的计算的计算一、恒沸物和恒沸组成的计算一、恒沸物和恒沸组成的计算 (Azeotropic mixtures and calculation of azetropic composition）3.2恒恒沸沸精精馏馏第26页/共112页第二十七页，共112页。212221ln lnAxAx 此时此时,两方程一致两方程一致(yzh)。 当系统的当系统的 A12A21时时, 则除了端值常数外则除了端值常数外,二二式所得结果有所差别式所得结果有所差别,当当A12/A21之值与之值与1相相差愈差愈

21、大时大时,两种方程式所得结果也相差愈多。两种方程式所得结果也相差愈多。对于大多数系统对于大多数系统, 范拉尔方程更接近于实际。范拉尔方程更接近于实际。 二组分活度系数的计算二组分活度系数的计算一、恒沸物和恒沸组成的计算一、恒沸物和恒沸组成的计算 (Azeotropic mixtures and calculation of azetropic composition）3.2恒恒沸沸精精馏馏第27页/共112页第二十八页，共112页。 形成均相恒沸物的形成均相恒沸物的a12=1，此时浓度由，此时浓度由0到到1的变化的变化(binhu)过程中，过程中，a12值将由大于值将由大于1、等于、等于1然后

22、小于然后小于1连续变化连续变化(binhu)，形成正偏差最，形成正偏差最低温度低温度的恒沸物，如图（的恒沸物，如图（a）所示；或者是）所示；或者是a12值将值将由小于由小于1、等于、等于1然后大于然后大于1连续变化连续变化(binhu)，形成，形成负偏差最高温度的恒沸物，如图（负偏差最高温度的恒沸物，如图（b）所示）所示3.2恒恒沸沸精精馏馏2 2 恒沸物的特征和恒沸组成的计算恒沸物的特征和恒沸组成的计算第28页/共112页第二十九页，共112页。双组份系统双组份系统(xtng)均相共沸物的气液平衡相均相共沸物的气液平衡相图图 （A）正偏差(pinch)(最低温度恒沸物) （B）负偏差(pin

23、ch)(最高温度恒沸物)x01y01xy第29页/共112页第三十页，共112页。 由于恒沸精馏由于恒沸精馏(jn li)常在低压下操作，气常在低压下操作，气相可相可看成理想气体，而液相为非理想溶液，因看成理想气体，而液相为非理想溶液，因此，二元系统的相对挥发度为：此，二元系统的相对挥发度为：02012112pp 对非理想溶液对非理想溶液(rngy)，a12将随组将随组成而变。成而变。3.2恒恒沸沸精精馏馏第30页/共112页第三十一页，共112页。212211ln 1lnAxxA 121212121exp 1exp xAAxxA 则则102011221expxApp 理理想想溶溶液液，时时当

24、当020112101ppA 一、恒沸物和恒沸组成一、恒沸物和恒沸组成(z chn)的计算的计算 (Azeotropic mixtures and calculation of azetropic composition）3.2恒恒沸沸精精馏馏第31页/共112页第三十二页，共112页。AAAAeppexeppex020112211020112211 , , 1 , 1 , 1 , , 0 因为因为(yn wi)e A e A, 即即 x1 在低值端在低值端的的a12 值大值大于于 x1 在高值端的在高值端的a12 值值; 与此相反与此相反, 当当Apm3pm2pm1(b)恒温恒温(hngwn)

25、下的等下的等压三角图压三角图 pmpm3pm2pm1图图1 三个二元最低恒沸物（三个二元最低恒沸物（m1、m2、m3） 及一个三元及一个三元(sn yun)最低恒沸物（最低恒沸物（m）相图）相图第56页/共112页第五十七页，共112页。(a)压力压力(yl)-组成立体图组成立体图 pm1pm2,沿沿m1-m2有脊有脊(b)恒压下的等温线三角恒压下的等温线三角(snjio)图图 Tm1Tm2,沿沿m1-m2有谷有谷图图2 具有两个具有两个(lin )二元正偏差恒沸物二元正偏差恒沸物(m1、m2)的的三元系相图三元系相图第57页/共112页第五十八页，共112页。(a)压力压力(yl)-组成立体

26、图组成立体图 (b)恒压下的等温线三角恒压下的等温线三角(snjio)图图 图图3 形成形成(xngchng)鞍形恒沸物的三元系相图鞍形恒沸物的三元系相图第58页/共112页第五十九页，共112页。度范围内不度范围内不再出现恒沸点再出现恒沸点(即恒沸物消失即恒沸物消失(xiosh), 因此因此, 在某些情在某些情况下况下, 可通过提高或降低操作压力可通过提高或降低操作压力, 使恒沸点使恒沸点移动或消失移动或消失(xiosh), 这也是分离这也是分离恒沸物的一种途径。恒沸物的一种途径。3.2恒恒沸沸精精馏馏(3) 恒沸组成与压力恒沸组成与压力(yl)的关系的关系 第59页/共112页第六十页，共

27、112页。3.2恒恒沸沸精精馏馏第60页/共112页第六十一页，共112页。3.2恒恒沸沸精精馏馏(3) 恒沸组成恒沸组成(z chn)与压力的关系与压力的关系 第61页/共112页第六十二页，共112页。为为H水水=41532kJ/kmol,H醇醇H水水, 恒沸恒沸组成随系统压力、温度的变化组成随系统压力、温度的变化(binhu)关系见下表关系见下表3.2恒恒沸沸精精馏馏(3) 恒沸组成恒沸组成(z chn)与压力的关系与压力的关系 第62页/共112页第六十三页，共112页。系统压力系统压力恒沸组成恒沸组成 x醇醇（mol%）恒沸温度恒沸温度（）（MPa）（mmHg）0.00930.013

28、30.02000.02670.05330. 10130.14660.1933701001502004007601100145010099.696.293.891.49089.389.127.7934.2042.0047.8062.8078.1087.8095.50第63页/共112页第六十四页，共112页。反之亦然反之亦然.其变化规律如下图其变化规律如下图所示所示3.2恒恒沸沸精精馏馏(3) 恒沸组成恒沸组成(z chn)与压力的关系与压力的关系 第64页/共112页第六十五页，共112页。3.2恒恒沸沸精精馏馏(3) 恒沸组成与压力恒沸组成与压力(yl)的关系的关系 第65页/共112页第六

29、十六页，共112页。10T恒沸剂在恒沸物中的比例恒沸剂在恒沸物中的比例(bl)越小越好，越小越好，且汽化潜热应小，使恒沸剂的用量少且汽化潜热应小，使恒沸剂的用量少 恒沸剂易分离和回收，即形成非均恒沸剂易分离和回收，即形成非均相恒沸物相恒沸物 无毒、无腐蚀、热稳定性好，价廉易得无毒、无腐蚀、热稳定性好，价廉易得 3.2恒恒沸沸精精馏馏#第66页/共112页第六十七页，共112页。例例: 常压下常压下,分离环己烷分离环己烷(1)-苯苯(2),恒沸剂恒沸剂 的选取。的选取。 沸点：沸点：t1=80.8 t2= 80.2 特点：特点：1、2 形成正偏差形成正偏差(或最低或最低)恒沸物恒沸物 (恒沸点：

30、恒沸点：t=77.4 , x2=0.54) 方法：方法：1、找出与、找出与1、2形成恒沸物的物质形成恒沸物的物质(wzh); 2、筛选、筛选 3、相图分析确定：、相图分析确定：二、恒沸剂的选择二、恒沸剂的选择(xunz)与恒沸精馏流与恒沸精馏流程程3.2恒恒沸沸精精馏馏第67页/共112页第六十八页，共112页。分别用丙酮分别用丙酮(bn tn)和甲醇做恒沸和甲醇做恒沸剂剂恒沸物恒沸物沸点沸点/环己烷环己烷苯苯77.4丙酮丙酮 环己烷环己烷53.1甲醇甲醇环己烷环己烷54.2 甲醇甲醇苯苯58.4 在所有能形成恒沸物的物质在所有能形成恒沸物的物质(wzh)中选出恒中选出恒沸点沸点低于低于77.

31、4 的物质的物质(wzh)丙酮。丙酮。二、恒沸剂的选择二、恒沸剂的选择(xunz)与恒沸精馏流与恒沸精馏流程程3.2恒恒沸沸精精馏馏第68页/共112页第六十九页，共112页。结论：结论： 选丙酮为恒沸剂选丙酮为恒沸剂3.2恒恒沸沸精精馏馏第69页/共112页第七十页，共112页。例例: 分离分离(fnl)氯仿氯仿(沸点沸点61.2)-丙酮丙酮(沸点沸点56.4 ), 恒沸剂的选取。恒沸剂的选取。特点：常压下形成负偏差恒沸物，特点：常压下形成负偏差恒沸物，t恒恒=64.5, x1=0.655。选二硫化碳为恒沸剂：选二硫化碳为恒沸剂：塔顶：二硫化碳塔顶：二硫化碳丙酮丙酮 恒沸点恒沸点(fidin

32、)；39.3 塔釜：塔釜： 较纯的氯仿。较纯的氯仿。第70页/共112页第七十一页，共112页。例：分离乙醇例：分离乙醇(1) 水水(2), 恒沸剂：苯恒沸剂：苯特点：形成特点：形成(xngchng)一个三元恒沸物，三个二一个三元恒沸物，三个二元恒沸物元恒沸物苯苯-乙醇乙醇-水三元水三元(sn yun)最低恒沸最低恒沸物的组成为物的组成为x1= 0.228，x2= 0.233，t共共= 64.86，乙醇乙醇水二元最低恒沸水二元最低恒沸物的组成为物的组成为x1= 0.894，t恒恒=78.15， 故三元恒沸点比二元恒沸点低，且前者中水故三元恒沸点比二元恒沸点低，且前者中水醇比要高于后者，因此加入

33、适量和沸剂时，塔醇比要高于后者，因此加入适量和沸剂时，塔顶得三元共沸物，塔底则得到顶得三元共沸物，塔底则得到(d do)纯乙醇。纯乙醇。第71页/共112页第七十二页，共112页。 一般来说一般来说, 若压力变化明显影响恒沸组成若压力变化明显影响恒沸组成,可采用两个不同压力下操作可采用两个不同压力下操作(cozu)的双塔的双塔流程流程,实现实现二元混合物的完全分离。二元混合物的完全分离。利用不同压力下利用不同压力下,恒沸组成不同进行分离。恒沸组成不同进行分离。恒沸精馏流程恒沸精馏流程(Azetropic distillation process) 3.2恒恒沸沸精精馏馏第72页/共112页第七

34、十三页，共112页。恒沸物恒沸物恒沸物恒沸物 常压常压 加压加压F纯纯MEK工艺流程工艺流程(n y li chn)图：图：纯水纯水相图相图(xin t)：0.1MPa0.7MPa第73页/共112页第七十四页，共112页。 塔顶为二元非均相恒沸物的流程塔顶为二元非均相恒沸物的流程(lichng)采用两个塔联合操作便可获得采用两个塔联合操作便可获得两个纯产品两个纯产品.3.2恒恒沸沸精精馏馏第74页/共112页第七十五页，共112页。3.2恒恒沸沸精精馏馏第75页/共112页第七十六页，共112页。3.2恒恒沸沸精精馏馏重组分重组分恒恒沸沸精精馏馏塔塔溶溶剂剂回回收收塔塔第76页/共112页第

35、七十七页，共112页。3.2恒恒沸沸精精馏馏第77页/共112页第七十八页，共112页。3.2恒恒沸沸精精馏馏1恒沸精馏塔恒沸精馏塔, 2 萃取萃取(cuq)塔塔,3 萃取萃取(cuq)剂分离塔剂分离塔, 4 溶剂分离溶剂分离塔塔第78页/共112页第七十九页，共112页。3.2恒恒沸沸精精馏馏参考文献参考文献第79页/共112页第八十页，共112页。分离分离(fnl)对象？对象？恒沸物的类型恒沸物的类型(lixng)？恒沸剂？恒沸剂？苯苯环己烷环己烷丙酮丙酮(bn tn)均相均相辅助分离手段？辅助分离手段？液液萃取液液萃取萃取剂回收？萃取剂回收？普通精馏普通精馏分离手段？分离手段？恒沸精馏恒

36、沸精馏3.2恒恒沸沸精精馏馏第80页/共112页第八十一页，共112页。3.2恒恒沸沸精精馏馏恒沸精馏恒沸精馏(jn li)流程流程(Azetropic distillation process) 第81页/共112页第八十二页，共112页。3.2恒恒沸沸精精馏馏无水酒精无水酒精水水恒恒沸沸精精馏馏塔塔分层器分层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乙醇水恒沸物乙醇水恒沸物第82页/共112页第八十三页，共112页。 也可以结合三角相图利用杠杆

37、原理进行也可以结合三角相图利用杠杆原理进行(jnxng)物料衡算，求恒沸剂用量物料衡算，求恒沸剂用量S。三、恒沸精馏的计算三、恒沸精馏的计算3.2恒恒沸沸精精馏馏第83页/共112页第八十四页，共112页。1S2FS1MMSF 如原溶液组成为如原溶液组成为F点点,加加入共沸剂入共沸剂S后后,物系的总组成物系的总组成将沿将沿FS线向线向S点方向移动点方向移动,若若加入一定量加入一定量S后后,使物系的总使物系的总组成移动到组成移动到M点上点上,则总物则总物料衡算式为料衡算式为a) 物料物料(w lio)衡算求恒沸剂衡算求恒沸剂用量用量3.2恒恒沸沸精精馏馏第84页/共112页第八十五页，共112页

38、。MSMSxSFMxS沸沸剂剂的的浓浓度度恒恒物物料料中中 沸沸剂剂加加入入后后恒恒为为式式中中：）（MSMSMSxxFxS963 1）（ 即即：973 SFSMSxMS3.2恒恒沸沸精精馏馏a) 物料物料(w lio)衡算求恒沸剂衡算求恒沸剂用量用量第85页/共112页第八十六页，共112页。）（）（993 98-3 22221111SFFxxMxxFSFFxxMxxFFMMFFMMF三、恒沸精馏三、恒沸精馏(jn li)的计算的计算3.2恒恒沸沸精精馏馏a) 物料物料(w lio)衡算求恒沸剂衡算求恒沸剂用量用量第86页/共112页第八十七页，共112页。8812(W)FMS1（a）恒沸剂

39、用量不足）恒沸剂用量不足(bz)（b）恒沸剂用量过量）恒沸剂用量过量(guling)W/W/可见可见, 恒沸剂的加入量不是任意选取的恒沸剂的加入量不是任意选取的, 而而是根据恒沸组成及分离的具体要求确定的是根据恒沸组成及分离的具体要求确定的.S2(W)FMS1S1第87页/共112页第八十八页，共112页。参考文献参考文献3.2恒恒沸沸精精馏馏第88页/共112页第八十九页，共112页。 因此因此(ync), 在有足够塔板数的情况下在有足够塔板数的情况下, 塔釜塔釜液液W几乎是纯组份几乎是纯组份2, 馏出液馏出液D的组成几乎等的组成几乎等于或接近于恒沸组成于或接近于恒沸组成, 精馏塔的总物料衡

40、精馏塔的总物料衡算式为：算式为：）（10031 WSM）（的的物物料料衡衡算算式式为为：组组分分104311111 WSMWxxSMx3.2恒恒沸沸精精馏馏a) 物料物料(w lio)衡算求恒沸剂衡算求恒沸剂用量用量第89页/共112页第九十页，共112页。)1063(1)1053(1111111 WSMSWSMSWSWMWSWMxxxxSFxxxxMWSxxxxSFxxxxMS后后可可得得塔塔釜釜产产品品的的量量消消去去三、恒沸精馏三、恒沸精馏(jn li)的计算的计算3.2恒恒沸沸精精馏馏a) 物料物料(w lio)衡算求恒沸剂衡算求恒沸剂用量用量第90页/共112页第九十一页，共112页

41、。线，两线交点线，两线交点M便是总物料点，便是总物料点，再由杠再由杠杆规则确定恒沸剂杆规则确定恒沸剂S的用量。的用量。3.2恒恒沸沸精精馏馏第91页/共112页第九十二页，共112页。 适宜的恒沸剂加入量应该是使塔釜液适宜的恒沸剂加入量应该是使塔釜液W恰恰好落在三角形相图的一个好落在三角形相图的一个(y )顶点顶点,即即2点上。点上。 若要求塔顶为恒沸物若要求塔顶为恒沸物S1, 塔底为纯组分塔底为纯组分2,1 则原料液和恒沸剂的总组成则原料液和恒沸剂的总组成(z chn)点点应处于应处于2和恒沸物和恒沸物S1的连线上的连线上.S2FM由于总组成点也应处于恒沸由于总组成点也应处于恒沸剂剂S和原料

42、液和原料液F的连线上，因的连线上，因此总组成点必然是处于两直此总组成点必然是处于两直线的交点上，即线的交点上，即M点点S1三、恒沸精馏的计算三、恒沸精馏的计算3.2恒恒沸沸精精馏馏第92页/共112页第九十三页，共112页。杠杆杠杆(gnggn)定律：定律：FMFSMS)1013( SMFMFS恒沸剂用量为恒沸剂用量为:塔顶产品塔顶产品(chnpn)S1（恒沸物）（恒沸物）的量：的量：塔釜产品塔釜产品(chnpn)W的量：的量：)1023(111 WSMWSFWSMWMSWSMSSFWSMSMW11113.2恒恒沸沸精精馏馏#第93页/共112页第九十四页，共112页。段。段。3）恒沸剂与两个

43、组分都形成）恒沸剂与两个组分都形成恒沸物恒沸物, 则则在塔任何在塔任何(rnh)地方均可地方均可引入。引入。3.2恒恒沸沸精精馏馏第94页/共112页第九十五页，共112页。1) 图解法图解法 原料液为组分原料液为组分1和和2组成的恒沸物组成的恒沸物,加入恒加入恒沸剂沸剂S后后, S与组分与组分1形成形成(xngchng)最低恒沸最低恒沸物物S1, 若若将恒沸物将恒沸物S1视为一个单一组分视为一个单一组分, 则恒沸精则恒沸精馏可简化为恒沸物馏可简化为恒沸物S1与组分与组分2的普通二组的普通二组分精馏分精馏, 此时可采用双组分图解法求取理此时可采用双组分图解法求取理论级数。论级数。 但必须注意此

44、时各物料量均以但必须注意此时各物料量均以S1为基准为基准.恒沸精馏理论级数恒沸精馏理论级数(j sh)的计算（简捷法的计算（简捷法） 3.2恒恒沸沸精精馏馏第95页/共112页第九十六页，共112页。相平衡关系相平衡关系(gun x)可按相对挥发度的计算可按相对挥发度的计算公式求得公式求得）（：的的相相平平衡衡关关系系可可表表示示为为组组分分1222221122222 SSxxxxy S1的气相摩尔的气相摩尔(m r)分数为：分数为：yS1=1-y23.2恒恒沸沸精精馏馏1）图解法）图解法 第96页/共112页第九十七页，共112页。)3(11 CxxSSx2=1-xS1=1-(x1+xS)

45、（4）在气相可视为理想气体时，相对挥发在气相可视为理想气体时，相对挥发(huf)度可表示为度可表示为 6 5 2020220210112）（）（ ppppSSS3.2恒恒沸沸精精馏馏第97页/共112页第九十八页，共112页。 相平衡关系相平衡关系xS1yS1求取的计算步骤归纳求取的计算步骤归纳如下如下(rxi)：1）由恒沸组成确定）由恒沸组成确定C值值;2）取）取xS1=0.1，0.2，1.0由式由式(3)计算计算xS, 由由x1=CxS 和和x2= 1- (x1+xS)计算计算x1和和x2;3.2恒恒沸沸精精馏馏第98页/共112页第九十九页，共112页。(rnhu),求得理论板数。求得理论板数。3.2恒恒沸沸精精馏馏第99页