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特殊精馏
3.3特殊精馏
基本要求:
掌握共沸精馏原理、S的求取、流程;萃取精馏原理,S的作用、简捷算法。
了解加盐精馏的基本概念。
重点:
共沸精馏流程。
难点:
萃取精馏S的选择性。
1.问题的提出
我们知道精馏分离液体混合物的依据是各组分的挥发度不同,即相对挥发度偏离于1。
但在化工生产中常常会遇到被分离组分的相对挥发度接近于1(
)或形成共沸物(
)。
例如:
正丁烷
(1)~丁烯
(2)系统
沸点(℃)0.50.9
进料组成和分离要求如图所示。
由Fenske公式可知,用普通精馏需要300多块理论板,显然不能用普通精馏来分离。
一般说来,当沸点差
时,不能用普通精馏来分离。
又如:
乙醇
(1)~水
(2)系统,当
时,形成共沸物,共沸组成
。
在共沸点
,所以浓度大于89.4%的乙醇不能用普通精馏来得到。
那么,对于
和
的溶液是否也可用精馏来分离?
回答是:
有的体系可以,但要用特殊精馏。
2.特殊精馏的原理和分类
原理:
原来的1、2组分混合物+S(第3组分),改变原有组分的相对挥发度,用特殊精馏来分离1、2组分混合物。
方法:
(1)共沸精馏——加入的S组分和原溶液中的一个或几个组分形成最低共沸物,该共沸物与其它组分的相对挥发度有明显差异,S组分以共沸物的形式从塔顶馏出。
(2)萃取精馏——加入的S组分改变原溶液中各组分的挥发度,S的沸点较原有各组分的高而从塔釜采出。
(3)反应精馏:
加入C,使之与原体系中的A发生反应,从而减弱A与B的结合力。
例如:
催化精馏。
(4)加盐精馏——加入的S组分改变原溶液中各组分的挥发度,但S不是液体而是固体盐,也从塔釜采出。
(5)吸附精馏:
加入吸附剂。
(6)膜精馏:
利用多孔膜。
因为过程需加热,且B在另一侧也汽化,所以可称为精馏。
好处:
无需再生,但目前由于膜材料和制膜工艺的不成熟尚无工业应用。
3.3.1共沸精馏
掌握特殊精馏,主要是共沸精馏、萃取精馏的基本原理、流程、简捷计算方法以及塔内的流率、浓度和温度分布规律。
重点:
特殊精馏过程、流程及其简捷计算方法。
从上述过程分析可知:
共沸精馏需要对S的质和量进行选择;需要对原料预分离至接近共沸组成,需要对S进行回收,因此共沸精馏的流程复杂。
这些就是共沸精馏的重点。
一、共沸物的特性和共沸组成的计算
(一)共沸物的特性
1.概念
在p一定时,加热溶液使之汽化,若出现汽相组成与液相组成相同,且温度恒定不变的现象,则称为共沸现象。
对应于该组成的混合物叫共沸物,其组成叫共沸组成,对应温度叫共沸温度。
⏹科诺瓦洛夫定律指出:
[适用于二元和多元]
P~x曲线极值点,相当于汽液平衡相组成相等。
多元共沸物汽液相组成相等点并不一定对应于恒压下T—x图上的极值点或恒温下P—x图上的极值点。
2.特点
以M代表共沸,则在共沸点:
(1)
;
(2)
;
(3)
;(4)
对共沸物:
一个汽相,一个液相,—均相
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