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1、6.7恒沸精馏恒沸精馏 和萃取精馏和萃取精馏一、应用：一、应用：(1)具有恒沸点的液相混合物具有恒沸点的液相混合物(2)具有较小相对挥发度的物系具有较小相对挥发度的物系二、原理二、原理：在在液相混合物中加入第三组分（质量分离剂），液相混合物中加入第三组分（质量分离剂），改变原溶液中各组分间的相对挥发度改变原溶液中各组分间的相对挥发度6.6.1恒沸精馏恒沸精馏 加加入入第第三三组组分分，使使其其与与某某一一组组分分形形成成最最低低恒恒沸沸物物，从从而而使使而而使使原原溶溶液液易易于于分分离离，称称为为恒恒沸沸精精馏馏。该该第第三三组组分分常常又又称称为为挟带剂挟带剂 。典型实例：典型实例：分离乙
2、醇分离乙醇水溶液，加入挟带剂水溶液，加入挟带剂苯苯二元恒沸物二元恒沸物:水水+乙醇乙醇最低恒沸点最低恒沸点78.15,84.9%.三元恒沸物三元恒沸物:苯苯54.4%,乙醇乙醇23%,水水22.6%.较低温度下，苯与乙醇、水不互溶而分层，将苯分离出来。较低温度下，苯与乙醇、水不互溶而分层，将苯分离出来。塔底可得到无水乙醇塔底可得到无水乙醇恒沸物中挟带剂的组成要小，降低挟带剂用量恒沸物中挟带剂的组成要小，降低挟带剂用量恒沸物本身应易于分离恒沸物本身应易于分离经济、安全经济、安全对挟带剂的基本要求：对挟带剂的基本要求： 能形成最低恒沸物，且与塔底组分之间有较大的相对挥发度。能形成最低恒沸物，且与塔
3、底组分之间有较大的相对挥发度。当双组分恒沸物为非均相混合物时，不需加入第三组份。当双组分恒沸物为非均相混合物时，不需加入第三组份。例：糠醛和水例：糠醛和水6.7.2萃取精馏萃取精馏 加加入入第第三三组组份份能能显显著著改改变变两两组组份份间间的的相相对对挥挥发发度度，且且本本身身的挥发性很小，该第三组分称为的挥发性很小，该第三组分称为萃取剂萃取剂。实例：苯实例：苯环已烷的分离环已烷的分离加入糠醛为萃取剂加入糠醛为萃取剂对萃取剂的基本要求对萃取剂的基本要求： （1）选择性强）选择性强（2）溶解度大）溶解度大（3）挥发性小）挥发性小（4）其它经济、安全要求）其它经济、安全要求恒沸精馏和萃取精馏的比
4、较恒沸精馏和萃取精馏的比较：（1）第三组分选择范围）第三组分选择范围（2）能量消耗）能量消耗（3）操作方式）操作方式（4）热敏性物料）热敏性物料溶盐精馏溶盐精馏6.8多组份精馏多组份精馏6.8.1多组份精馏的特点多组份精馏的特点（1）汽、液平衡关系复杂汽、液平衡关系复杂P-t-k图图 烷烃、烯烃类的相平衡常数，可认为与组成无关烷烃、烯烃类的相平衡常数，可认为与组成无关P-t-k图的用法图的用法泡点温度及汽液相平衡组成的计算泡点温度及汽液相平衡组成的计算露点温度及液液相平衡组成的计算露点温度及液液相平衡组成的计算组份数 m，Ki为组分i 的相平衡常数，yi 和 xi 分别为组分i 组成 ：归一方
5、程归一方程当当t未知时，采用试差法：未知时，采用试差法：设设,若若则假设正确，则假设正确，否则重设否则重设t，所得温度即为泡点所得温度即为泡点泡点温度和气相平衡组成的计算泡点温度和气相平衡组成的计算露点温度和液相平衡组成的计算露点温度和液相平衡组成的计算 假设假设t，求求如满足上式，则正确，不满足重设如满足上式，则正确，不满足重设t，所得温度即为露点。所得温度即为露点。利用相对挥发度求平衡组成利用相对挥发度求平衡组成 （1）定义：）定义：基准组份基准组份j（任意选取）任意选取）（2）相组成之间的关系）相组成之间的关系所以可由液相组成直接求得与其成平衡的气相组成。可由液相组成直接求得与其成平衡的
6、气相组成。泡点温度和露点温度的求法泡点温度和露点温度的求法 对于基准组分对于基准组分j：同样 ：可由可由P-t-K图查取组成为图查取组成为xi的溶液的泡点的溶液的泡点可求组成为可求组成为yi的气相的露点温度的气相的露点温度（2）物料衡算关系复杂）物料衡算关系复杂有m-1个方程需要的塔多需要的塔多将一混合物完全分离成纯组份产品的分离称之为将一混合物完全分离成纯组份产品的分离称之为锐分离锐分离，需多塔操作。采用简单塔操作时需多塔操作。采用简单塔操作时M组份，需组份，需M-1个塔。个塔。流程方案多流程方案多（3）流程方案的选定比较复杂）流程方案的选定比较复杂经济性原则：经济性原则：尽可能考虑到减少设
7、备费和操作费尽可能考虑到减少设备费和操作费难分离的最后分，此时，气体负荷小、塔径小难分离的最后分，此时，气体负荷小、塔径小操作管理方便原则操作管理方便原则.注：以上原则是在用普通精馏塔一进二出，注：以上原则是在用普通精馏塔一进二出，分离出较纯的单一组分为前提下得到的。分离出较纯的单一组分为前提下得到的。流程方案确定原则：流程方案确定原则：保证产品质量原则：保证产品质量原则：高纯度产品在塔顶采出高纯度产品在塔顶采出热敏性、易分解或聚合物料优先分出，减少受热次数热敏性、易分解或聚合物料优先分出，减少受热次数(4)分离程度的确定比较复杂分离程度的确定比较复杂只能主观规定其中某几种组分的特定分离程度，
8、其余只能主观规定其中某几种组分的特定分离程度，其余组分的分离程度则需要由分离的流程和操作情况等条组分的分离程度则需要由分离的流程和操作情况等条件所决定件所决定(5)设计计算复杂设计计算复杂6.8.2全塔物料衡算全塔物料衡算（1）关键组份及分离要求的规定 关关键键组组份份：根据塔的主要分离目的，选取两组份规定分离要求。规定其中较难挥发的组份在塔顶不得高于某一允许值，易挥发组份在塔底不得高于某值。轻关键组份轻关键组份:挥发度较大的关键组份重关键组份重关键组份:挥发度较小的关键组份非关键组份：非关键组份： 比轻关键组分更轻的组分称为轻非关键组分轻非关键组分。 比重关键组分更重的组分称为重非关键组分重
9、非关键组分。 （2）非关键组份在两端产品中的分配）非关键组份在两端产品中的分配作为设计型计算，求N，欲知D， W，必需知 xwi和xDi，但xwi 、 xDi 又和N有关，故需试差。 分离要求规定：分离要求规定：通过规定关键组分的分离要求，对塔的通过规定关键组分的分离要求，对塔的分离结果进行控制。分离结果进行控制。规定轻关键组份在塔顶的组成和重关键组分在塔底的组成规定轻关键组份在塔顶的组成和重关键组分在塔底的组成规定轻关键组分在塔顶组成及回收率规定轻关键组分在塔顶组成及回收率规定重关键组分在塔底组成及轻关键组分在塔顶的回收率规定重关键组分在塔底组成及轻关键组分在塔顶的回收率估算方法：估算方法：
10、a.清晰分割清晰分割比轻关键组份更轻的各组分均从塔顶蒸出，比重关键组份更重的组分，均从塔底排出，且两关键组分为相邻组分，称为清晰分割清晰分割。可以进行严格的计算。例6.8.1 b.非清晰分割非清晰分割不满足清晰分割的条件，采用近似方法估计。 给定条件：轻关键组分在馏出液中的回收率。 重关键组分在釜液中的回收率。 方法方法：享斯特别克法（Hengsteback） 假设： (1) 各组份在馏出液和釜液中的流率分配与R无关； (2) 非关键组分在产品中的分配情况与关键组分的相同。 对轻重关键组份使用芬斯克方程。故有：根据假定，对任意组份与重关键组份来说，也有：即在上述条件下 =可知数 =恒定数 于是
11、有：6.8.3多组份精馏的最小回流比多组份精馏的最小回流比 一一.多组份精馏的恒浓区多组份精馏的恒浓区上恒浓区上恒浓区下恒浓区下恒浓区二二最小回流比的求法最小回流比的求法恩德伍德公式恩德伍德公式(Underwood)使用该式其相对挥发度的基准组分为重关键组份。使用该式其相对挥发度的基准组分为重关键组份。：取介于轻重关键组分相对挥发度之间的根取介于轻重关键组分相对挥发度之间的根适用条件：（适用条件：（1）ij可取为常数可取为常数（2）汽液两相符合恒摩尔流假设）汽液两相符合恒摩尔流假设（3）轻重关键组分为相邻组份。）轻重关键组分为相邻组份。例例6.8.3的求法多用试差法求解的求法多用试差法求解6.
12、8.4多组份精馏的塔板数计算多组份精馏的塔板数计算 一、简捷法一、简捷法以轻重关键组分为依据，利用芬斯克公式求以轻重关键组分为依据，利用芬斯克公式求 式中，Rmin用Underwood公式求取 根据Rmin，选取适宜的R，利用吉利兰关联图求取所需的N 二、逐板计算法二、逐板计算法设恒摩尔流假定成立，且各组分的相对挥发度可近似作为常数处理。计算步骤如下：（1）求馏出液及釜液流率及组成xDi、xwi 。1. 刘易斯-麦迪逊法（2）确定回流比 （4）确定相平衡方程 （3）求操作线方程。 （5）当关键组份居中时，可分别从塔顶和塔底 计算理论板数。为两关键组分操作线交点横坐标的比值。 n 块为进料板 提馏段从下至上计算，直至 xni与与xmi不一致，称为不契合不一致，称为不契合。产生不契合的原因，两端产品。产生不契合的原因，两端产品组成的浓度是估算值。应予以调整。调整方法参见统编教材。组成的浓度是估算值。应予以调整。调整方法参见统编教材。第第m块板为进料板，块板为进料板，m为提馏段理论塔板数为提馏段理论塔板数总理论板数总理论板数N=n-1+m2模拟计算模拟计算估算估算N，进行模拟计算、核算至达到设计要求进行模拟计算、核算至达到设计要求作业：作业：P131T30、T31
