化工分离过程(第12讲)(3.3.2共沸精馏).ppt

1、化学分离过程化学分离过程，3章多阶段分离过程分析和简单计算，2，3章多阶段分离过程分析和简单计算3.1设计变量3.2多成分蒸馏过程(常规蒸馏)3.3萃取精馏和共沸蒸馏(特殊蒸馏)3.3.1萃取精馏3.3.2共沸精馏3.2但是贡比制(添加剂)是不同的。恒比Azeotrope是指在平衡状态下气相和液相组成完全相同时的混合溶液。两种(或几种)液体形成的共沸点混合物。4，3.3.2共沸蒸馏Azeotropic Distillation，共沸点(恒沸点):共沸时温度。对于共沸物：汽相、液体相、液体相、多液相异构共沸物质，5，3.3.2.1共沸物质的特性及共沸赵寅成计算，科诺巴洛夫定律(适用于二元和多元体

2、系)，指出了Px曲线。6，3.3.2.1共比物质的特性和共比组成的计算，共比物质的特性和共比组成物赵寅成：a共比点相应的共比组成物x=y；b共沸，光，重组部分交换后；c原料由共沸点的一侧组成，可以得到纯成分和总沸水。(莎士比亚，C，原材料，原材料，原材料，原材料，原材料)，7，3.3.2.1共比材料的特性和共比组成的计算，(1)二元系，A二元均为共比，系统压力不高时，蒸汽相为理想气体另外，已知的T可以求出P和X，已知的P可以求出T和X，并且可以通过视差法确定在给定的条件下是否形成空腔物质，形成空腔构成等具体数值。例3-6是具体的应用。(3-50)检验方程式，9，3.3.2.1计算共比物质的性质

3、和共比组成，共比参数(x，t，p)预测：公式中：已知x，t，已知：ixi关系PiST关系，10，3.3.2.1共比物质的特性和共比组成的计算，示例3-6在总压力为86.659kPa时测试氯仿(1)-乙醇(2)共比组成和共比温度。已知：(A)，(B)，11，3.3.2.1空腔材料的特性和空腔组成的计算，解决问题的想法：(1)，(2)，(3)，具体的解决问题压力是容易变化的操纵参数，所以在某些情况下，改变压力，使空腔应用Clausius方程，可以分析出随着压力的增加，最低空腔的组成会移动到摩尔潜热较大的群体。最高贡品的构成是摩尔的潜热转移到较小的群体。例如，乙醇和水是可以形成二元最低共沸物质的水系

4、统，常压共沸温度为78.1，共沸组成为X酒精=0.90(mol)，汽化潜热：乙醇为39020KJ/kmol，水为41532KJ/KMOL，水为41532，一般来说，如果压力变化对公费配置有很大影响，可以通过使用两个徐璐不同工作压力的双塔过程分离二元平均公费。，15，3.3.2.1共比物质的特性和共比组成的计算，B二元非均匀共比(均为正偏差共比)，系统正偏差较大的情况下：形成两个液体，一个蒸汽共比物质。三相共存时：当P或T不变时，f=0，即压力(或温度)确定后，平衡的汽相和两种液体保持不变。这种水系统最实用的意义是，在恒温下，双液相共存区的蒸汽压大于纯成分的蒸汽压，蒸汽组成介于两种液体组成之间，

5、该系统可以形成非均匀的上空比物质。16，3.3.2.1共比物质的特性和共比组成的计算，1形成非均匀共比物质，2形成同质共比物质，3形成共比物质，17，3.3.2.1共比混合物的特性及共比组成的计算组分蒸汽压差异小，互溶度小，形成共比物质的可能性高。19，3.3.2.1共沸混合物的特性和共比组成的计算，二元非均匀沸点，一个汽相和两种液体徐璐平衡，所以共比组成的计算必须同时考虑汽液平衡和液体平衡，如果给出了活动系数模型，首先假定温度，求出饱和蒸汽压，求出活动系数比率，求出液体组成，利用压力检验温度假设。20，3.3.2.1共比物质的特性和共比组成的计算，(2)三元系，三元都可以进行共比组成的计算，

6、也可以进行二元。三个方程式为T，P，X1，X2，(X3=；因此，已知T可以解P，x1，x2。p已知可以解T、x1、x2。21，3.3.2.2共沸剂的选择，共沸精馏中溶剂的选择非常重要，选择的共沸剂形成了与系统中部分集团的共沸物，将汽液平衡转化为援助分离的方向。共沸制的目的是分离沸点相近的队，或从共沸物中分离一队。22，3.3.2.2共沸物的选择，分离负偏差共沸物或接近沸点的混合物，共沸物必须满足。只形成原溶液中的一种成分和二元正偏差共轭。或分别与两组形成二元正偏差共沸物，但这两个共沸物有明显的沸点差异。或者在原溶液中产生2到3元正偏差共比物，其共比点温度明显低于任何二元共比点。三元配合物的原始

7、组成比例与这两组在原始溶液中所占的比例不同，三元配合物应容易分离，生成非均匀共沸物更为理想。共沸制选择的一般原则，一般沸点差异要大于10，适用于工业应用，23，3.3.2.2共沸制的选择。分离二元正偏差共沸物，必须满足共沸制。与原溶液中的一组形成二元正偏差共沸物，其共沸温度明显低于原共沸物。或产生原溶液和三元正偏差共沸物，其共沸点温度明显降低。而且，贡品的中原二元组分的构成比例与三元贡品中两组的比例不同。公共费用制选择的一般原则，24，3.3.2.2公共费用制选择，示例1。分离环己烷(1)-苯(2)，共沸剂的选择。沸点：T1=80.8 T2=80.2，特征：1，2为正偏差(或最低)贡贝(贡贝点

8、：T=77.1 x2=0.54)，解决方法：1，2和贡贝(丙酮，甲醇)相分析测定：25，3.3.2.2共沸物的选择，分离情况：丙酮为共沸物，塔顶分为环己烷和丙酮。甲醇分为共沸物，塔顶分为三元共沸物。结论：选择丙酮为共沸剂。26，3.3.2.2贡比制的选择，示例2。氯仿(沸点61.2)丙酮(沸点56.4)分离，共沸剂的选择。，特征：负偏差共沸物形成，选择二硫化碳作为共沸物，塔顶：二硫化碳-丙酮共沸物：39.3，塔壶：比较纯氯仿，氯仿61.2，二硫化碳三元共沸x乙醇=0.228，x水=0.233，Tm=64.86韩元二元共沸x水=0.1057，t共沸=78.15添加适量共沸剂时，塔顶获得三元共沸物

9、，塔底获得纯乙醇。流程图显示在右侧。28，3.3.2.2共沸剂的选择，乙醇脱水异种共沸蒸馏工艺，29，3.3.2.2共沸剂的选择，理想共沸剂的选择，共沸剂的选择，共沸剂的添加是为了形成分离物和共沸物，因此添加量为共沸物，A和B是要分离的组，S是共沸物，S和A可以形成二元最低共沸物D。公费整流塔顶已接近公费物品，因此塔顶产品必须落在AS吴宣仪D点。原料值仅包含A和B，不包含S，用F点表示。塔水壶接近纯成分b，用b点表示。A，B，S，二元最低共价，31，3.3.2.2共价的选择，图中FS连接是进料的材料平衡线，DB连接是共价蒸馏塔产品材料平衡线，两个吴宣仪交叉T是原料和共价的总构成，此交叉决定。溶

10、剂用量大时，FS的交叉R，此时塔的组成用B和S的混合液R点表示。显然，后两种情况都是不可取的。由此可见，正确控制共沸剂的添加量是共沸蒸馏工作中的重要问题。a，b，s，q，d，t，r，q，f，r，33，3.3.2.2空腔的相对挥发度小于原始溶液的两组原始组之一和共沸物质形成，沸点较低，至少有一部分添加在供应口(轻量)下。援助和都形成公费物质，可以添加到塔的任何地方。在这两种情况下，都要在孔比制的嘴和塔底加入一定数量的塔板，防止孔比制的泄漏。确定共沸剂的引入位置，34，3.3.2共沸精馏，共沸精馏实例，35，3.3.2共沸精馏，共沸精馏和萃取精馏的比较，共同点：1，都加入不同的组分。2，增加对方的挥发性。3、计算过程中使用的基本关系是体积计算、热平衡计算、上平衡关系。36，3.3.2共沸蒸馏，1，萃取精馏萃取剂量大，限制；公费蒸