新型分离技术--第3部分-特殊精馏技术

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1、第第3部分部分 特殊精馏技术特殊精馏技术v对两种或两种以上组分的混合物分离，若其各组对两种或两种以上组分的混合物分离，若其各组分的沸点差小于分的沸点差小于5并形成非理想溶液，用普通并形成非理想溶液，用普通蒸馏很难进行分离且是不经济的，需要采用特殊蒸馏很难进行分离且是不经济的，需要采用特殊精馏技术。特殊精馏包括精馏技术。特殊精馏包括萃取精馏、恒沸精馏、萃取精馏、恒沸精馏、加盐精馏、反应精馏、分子蒸馏、膜蒸馏加盐精馏、反应精馏、分子蒸馏、膜蒸馏等过程。等过程。1 共沸与萃取精馏共沸与萃取精馏v在被分离的二元混合物中加入第三组分，该组分在被分离的二元混合物中加入第三组分，该组分能与原溶液中的一个或两

2、个组分形成最低共沸物，能与原溶液中的一个或两个组分形成最低共沸物，从而形成共沸物从而形成共沸物-纯组分的精馏体系，使共沸物从纯组分的精馏体系，使共沸物从塔顶蒸出，纯组分从塔底排出的蒸馏过程称为塔顶蒸出，纯组分从塔底排出的蒸馏过程称为共共沸精馏沸精馏。第三组分称为共沸剂。第三组分称为共沸剂。 v在被分离的二元混合物中加入第三组分，该组分在被分离的二元混合物中加入第三组分，该组分对原溶液中对原溶液中A、B两组分的分子作用力不同，可选两组分的分子作用力不同，可选择性地改变原溶液中择性地改变原溶液中A、B两组分的蒸气压，增大两组分的蒸气压，增大了它们之间的相对挥发度，或改变乃至消除共沸了它们之间的相对

3、挥发度，或改变乃至消除共沸点，使精馏仍能进行的蒸馏过程称为点，使精馏仍能进行的蒸馏过程称为萃取精馏萃取精馏。第三组分称为萃取剂。第三组分称为萃取剂。v共沸与萃取精馏的区别：共沸与萃取精馏的区别：萃取剂无需形成共沸物，萃取剂无需形成共沸物，选择范围较宽；萃取精馏耗能较低；共沸精馏操选择范围较宽；萃取精馏耗能较低；共沸精馏操作温度较低，更适于热敏性组分的分离；萃取剂作温度较低，更适于热敏性组分的分离；萃取剂一般从塔上部加入，不适宜间歇精馏，而共沸剂一般从塔上部加入，不适宜间歇精馏，而共沸剂可与料液一起从塔釜加入，可用于连续或间歇操可与料液一起从塔釜加入，可用于连续或间歇操作。作。工业酒精共沸精馏制

4、取无水酒精（苯为共沸剂）工业酒精共沸精馏制取无水酒精（苯为共沸剂）v 乙醇乙醇-水二元共沸物（共沸点水二元共沸物（共沸点78.15，x=0.894）苯苯-环己烷的萃取精馏分离（糠醛为萃取剂）环己烷的萃取精馏分离（糠醛为萃取剂）苯苯沸点沸点80.180.1，环，环己烷沸点己烷沸点80.73,80.73,相对挥发度相对挥发度0.980.98。糠醛沸点糠醛沸点161.7161.7，含量对相对挥发度的含量对相对挥发度的影响如下：影响如下：苯苯2 加盐精馏加盐精馏v 在被分离的二元混合物中加入盐，利用盐效应来提高两组在被分离的二元混合物中加入盐，利用盐效应来提高两组分的相对挥发度而使难分离的物系易于分离

5、，称为分的相对挥发度而使难分离的物系易于分离，称为加盐精加盐精馏馏。v 盐效应：盐效应：将盐溶解在两组分的液相混合物中时，溶液的沸将盐溶解在两组分的液相混合物中时，溶液的沸点、两组分的互溶度、气液相平衡组成等均发生变化。点、两组分的互溶度、气液相平衡组成等均发生变化。 宏观：宏观：各组分对盐的溶解度不同，故各组分蒸汽压下各组分对盐的溶解度不同，故各组分蒸汽压下降的程度也不同。如氯化钙在水中溶解度降的程度也不同。如氯化钙在水中溶解度27.5%（mol%），乙醇中），乙醇中16.5%，加入氯化钙使水蒸汽压下，加入氯化钙使水蒸汽压下降程度更大，故相对挥发度提高。降程度更大，故相对挥发度提高。 微观：

6、微观：盐是强极性电解质，介电常数较大的水分子聚盐是强极性电解质，介电常数较大的水分子聚在盐离子周围，活度系数减少，而乙醇分子远离，活在盐离子周围，活度系数减少，而乙醇分子远离，活度系数增加，使相对挥发度提高。度系数增加，使相对挥发度提高。加盐精馏制取无水乙醇加盐精馏制取无水乙醇加盐萃取精馏提纯叔丁醇加盐萃取精馏提纯叔丁醇3 反应精馏反应精馏v在特定的条件下，将反应过程与精馏过程进行集在特定的条件下，将反应过程与精馏过程进行集成，使反应与精馏在蒸馏设备中同时进行的技术，成，使反应与精馏在蒸馏设备中同时进行的技术，称为称为反应精馏反应精馏。若化学反应在固体催化剂与液相。若化学反应在固体催化剂与液相

7、的接触表面上进行，称为的接触表面上进行，称为催化精馏催化精馏。v原理：当某一产物的挥发度大于反应物时，在反原理：当某一产物的挥发度大于反应物时，在反应的同时用精馏的方法及时分离出产物，打破原应的同时用精馏的方法及时分离出产物，打破原有平衡，使反应继续向生成物的方向进行，因而有平衡，使反应继续向生成物的方向进行，因而可提高单程转化率；又可将反应放出的热量直接可提高单程转化率；又可将反应放出的热量直接用于产物分离而达到节能的目的。用于产物分离而达到节能的目的。v应用：酯化、醚化、水解、皂化、异构化等。应用：酯化、醚化、水解、皂化、异构化等。（1）反应精馏的特点）反应精馏的特点v生成产物及时移出反应

8、区，对可逆和复杂反应，生成产物及时移出反应区，对可逆和复杂反应，化学平衡向生成物的反应方向移动，可提高反应化学平衡向生成物的反应方向移动，可提高反应的转化率和选择性。的转化率和选择性。v由于生成的产物及时移出，使得反应物总浓度提由于生成的产物及时移出，使得反应物总浓度提高，有利于加快反应速率。高，有利于加快反应速率。v利用了反应热，降低了精馏过程的能耗。利用了反应热，降低了精馏过程的能耗。v反应器与精馏塔合二为一，节省了设备投资。反应器与精馏塔合二为一，节省了设备投资。v对于某些难分离的体系，可通过反应精馏使其中对于某些难分离的体系，可通过反应精馏使其中某组分进行反应，而将另一组分分离出来。某

9、组分进行反应，而将另一组分分离出来。（2）反应精馏的基本要求）反应精馏的基本要求v化学反应必须在液相中进行；化学反应必须在液相中进行；v在操作压力下，主反应的反应温度和目的产物的在操作压力下，主反应的反应温度和目的产物的泡点温度接近，以使目的产物及时从反应体系中泡点温度接近，以使目的产物及时从反应体系中移出；移出；v主反应不能是强吸热反应，否则精馏操作的传热主反应不能是强吸热反应，否则精馏操作的传热和传质会受到严重影响，使塔板分离效率降低；和传质会受到严重影响，使塔板分离效率降低；v主反应时间和精馏时间相比，主反应时间不能过主反应时间和精馏时间相比，主反应时间不能过长，否则精馏塔的分离能力不能

10、得到充分利用。长，否则精馏塔的分离能力不能得到充分利用。（3）反应精馏的应用）反应精馏的应用反应类型反应类型化学反应化学反应酯化酯化醋酸醋酸+乙醇乙醇醋酸醋酸乙酯乙酯酯交换酯交换苯二甲酸二甲酯与苯二甲酸二甲酯与乙二醇反应乙二醇反应皂化皂化二氯丙醇皂化生成二氯丙醇皂化生成环氧氯丙烷环氧氯丙烷水解水解甲酸甲酯水解生成甲酸甲酯水解生成甲酸甲酸异构化异构化 甲代烯丙基异构甲代烯丙基异构成成 , - -二甲基氯二甲基氯乙烯乙烯卤化卤化溴化钠和硫酸与乙溴化钠和硫酸与乙醇反应生成溴乙烷醇反应生成溴乙烷反应类型反应类型化学反应化学反应胺化胺化甲酸甲酯与二甲胺甲酸甲酯与二甲胺合成二甲基甲酰胺合成二甲基甲酰胺乙酰

11、化乙酰化苯胺的乙酰化苯胺的乙酰化硝化硝化苯与硝酸制取硝基苯与硝酸制取硝基苯苯脱水脱水三甲基甲醇脱水生三甲基甲醇脱水生成异丁烯成异丁烯氯化氯化达依赛尔法合成甘达依赛尔法合成甘油油醚化醚化异丁烯与甲醇合成异丁烯与甲醇合成甲基叔丁基醚甲基叔丁基醚反应精馏法合成乙酸乙酯反应精馏法合成乙酸乙酯甲基叔丁基醚（甲基叔丁基醚（MTBE）的生产工艺）的生产工艺v 甲醇和异丁烯在强酸性离子交换树脂上催化反应（醚化）甲醇和异丁烯在强酸性离子交换树脂上催化反应（醚化）生成甲基叔丁基醚。生成甲基叔丁基醚。催化填料为酸性阳离子交换树脂。催化填料为酸性阳离子交换树脂。甲醇异戊烯醚脱醚制取异戊烯异戊烯醚脱醚制取异戊烯v 异戊