萃取精馏.pptx

2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程1(2)(2)萃取精馏工艺流程萃取精馏工艺流程萃取精馏工艺流程萃取精馏工艺流程 气相进料气相进料气相进料气相进料溶剂溶剂溶剂溶剂S S含量恒定。含量恒定。含量恒定。含量恒定。液相进料液相进料液相进料液相进料提馏段提馏段提馏段提馏段S S含量低于精馏段，相图表现为含量低于精馏段，相图表现为含量低于精馏段，相图表现为含量低于精馏段，相图表现为不连续。为了维持塔内萃取剂不连续。为了维持塔内萃取剂不连续。为了维持塔内萃取剂不连续。为了维持塔内萃取剂S S浓度恒浓度恒浓度恒浓度恒定，气相进料或在进料处定，气相进料或在进料处定，气相进料或在进料处定，气相进料或在进料处加入适量加入适量加入适量加入适量S S。2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程2二、萃取精馏的原理二、萃取精馏的原理1.萃取剂的作用萃取剂的作用 加入萃取剂后，原溶液的组分及组成均发生加入萃取剂后，原溶液的组分及组成均发生加入萃取剂后，原溶液的组分及组成均发生加入萃取剂后，原溶液的组分及组成均发生了变化，分子间相互作用改变，形成了一个了变化，分子间相互作用改变，形成了一个了变化，分子间相互作用改变，形成了一个了变化，分子间相互作用改变，形成了一个新新的非理想溶液，因而使的非理想溶液，因而使的非理想溶液，因而使的非理想溶液，因而使活度系数活度系数之比值发之比值发之比值发之比值发生生生生变化变化，即改变了相对挥发度。，即改变了相对挥发度。，即改变了相对挥发度。，即改变了相对挥发度。对于理想气体、非理想溶液：对于理想气体、非理想溶液：对于理想气体、非理想溶液：对于理想气体、非理想溶液：组分一定、组分一定、组分一定、组分一定、T T一定则不可改一定则不可改一定则不可改一定则不可改只有只有只有只有 增加，增加，增加，增加，才会增加。才会增加。才会增加。才会增加。2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程3由三元物系由三元物系Margules方程方程：(3-109)(3-109)2.2.萃取剂的选择性萃取剂的选择性萃取剂的选择性萃取剂的选择性2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程4代入代入 得加入溶剂后相对挥发度得加入溶剂后相对挥发度：加入溶剂后加入溶剂后加入溶剂后加入溶剂后:未加溶剂未加溶剂未加溶剂未加溶剂:T3为三元物系的泡点温度。为三元物系的泡点温度。2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程5分析（分析（3113）：）：两式相减：两式相减：两式相减：两式相减：2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程6讨论：讨论：2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程7(3114）成立的必要条件成立的必要条件：2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程83.3.影响影响影响影响 萃取剂选择性的因素萃取剂选择性的因素萃取剂选择性的因素萃取剂选择性的因素(1)(1)萃取剂萃取剂萃取剂萃取剂本身性质的影响本身性质的影响本身性质的影响本身性质的影响 选择的萃取剂应与组分选择的萃取剂应与组分选择的萃取剂应与组分选择的萃取剂应与组分1 1形成形成形成形成正正偏差非理想溶偏差非理想溶偏差非理想溶偏差非理想溶液，与组分液，与组分液，与组分液，与组分2 2形成形成形成形成负负偏差非理想溶液或偏差非理想溶液或偏差非理想溶液或偏差非理想溶液或理想溶理想溶理想溶理想溶液液液液(2)(2)物系物系物系物系本身性质的影响本身性质的影响本身性质的影响本身性质的影响不满足此条件时，可采用萃取剂中间采出的流程不满足此条件时，可采用萃取剂中间采出的流程不满足此条件时，可采用萃取剂中间采出的流程不满足此条件时，可采用萃取剂中间采出的流程2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程93.3.影响影响影响影响 萃取剂选择性的因素萃取剂选择性的因素萃取剂选择性的因素萃取剂选择性的因素(3)(3)萃取剂浓度萃取剂浓度萃取剂浓度萃取剂浓度的影响的影响的影响的影响4.4.萃取精馏的实质萃取精馏的实质萃取精馏的实质萃取精馏的实质 对原溶液对原溶液1 1、2 2组分产生不同的作用，提高组分产生不同的作用，提高12a a 体现：体现：原溶液沸点差不大（原溶液沸点差不大（）非理想性不很）非理想性不很强时，强时，稀释原溶液稀释原溶液：体现：体现：当原溶液沸点差大，非理想性很强时，当原溶液沸点差大，非理想性很强时，加加S后后，由，由(3-110)：减小，降减小，降低了原溶液的非理想程度。低了原溶液的非理想程度。2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程10n n溶剂的选择要综合考虑的各种参数：溶剂的选择要综合考虑的各种参数：选择性选择性选择性选择性溶剂易于再生，溶剂易于再生，溶剂易于再生，溶剂易于再生，S S与原溶液中的组分要有一定的沸点差；与原溶液中的组分要有一定的沸点差；与原溶液中的组分要有一定的沸点差；与原溶液中的组分要有一定的沸点差；不形成共沸物；不发生化学反应。不形成共沸物；不发生化学反应。不形成共沸物；不发生化学反应。不形成共沸物；不发生化学反应。价格、来源、粘度、毒性、腐蚀性。价格、来源、粘度、毒性、腐蚀性。价格、来源、粘度、毒性、腐蚀性。价格、来源、粘度、毒性、腐蚀性。与原溶液中组分的溶解度。与原溶液中组分的溶解度。与原溶液中组分的溶解度。与原溶液中组分的溶解度。三、萃取剂的选择三、萃取剂的选择2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程11仅有仅有仅有仅有HH键断裂键断裂键断裂键断裂 总是总是总是总是正偏差正偏差正偏差正偏差，组分易逃离液体；，组分易逃离液体；，组分易逃离液体；，组分易逃离液体；仅有仅有仅有仅有HH键生成键生成键生成键生成 总是总是总是总是负偏差负偏差负偏差负偏差，组分难逃离。，组分难逃离。，组分难逃离。，组分难逃离。例如：例如：例如：例如：若若若若S S与组分与组分与组分与组分2 2生成氢键，总是负偏差，生成氢键，总是负偏差，生成氢键，总是负偏差，生成氢键，总是负偏差，n n1 1）考虑组分间能否生成氢键，）考虑组分间能否生成氢键，）考虑组分间能否生成氢键，）考虑组分间能否生成氢键，氢键理论。氢键理论。氢键理论。氢键理论。（1 1）定性定性定性定性初步筛选初步筛选初步筛选初步筛选2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程12（1 1）定性定性定性定性初步筛选初步筛选初步筛选初步筛选2 2）考虑被分离组分的极性。）考虑被分离组分的极性。）考虑被分离组分的极性。）考虑被分离组分的极性。选选选选择择择择在在在在极极极极性性性性上上上上更更更更类类类类似似似似于于于于重重重重关关关关键键键键组组组组分分分分的的的的化化化化合合合合物物物物作作作作萃萃萃萃取取取取剂剂剂剂S S，能能能能有效减少重关键组分的挥发度。有效减少重关键组分的挥发度。有效减少重关键组分的挥发度。有效减少重关键组分的挥发度。如：如：如：如：烃、醚、醛、酮、酯、醇烃、醚、醛、酮、酯、醇烃、醚、醛、酮、酯、醇烃、醚、醛、酮、酯、醇水水水水 极性增强极性增强极性增强极性增强 64.764.756.456.4S S水水水水，甲醇难挥发，甲醇难挥发，甲醇难挥发，甲醇难挥发烃烃烃烃S S S S，丙酮难挥发丙酮难挥发丙酮难挥发丙酮难挥发 甲醇甲醇甲醇甲醇 丙酮（共沸物丙酮（共沸物丙酮（共沸物丙酮（共沸物55.755.7）2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程13n n为为为为使使使使 大大大大，希希希希望望望望筛筛筛筛选选选选溶溶溶溶剂剂剂剂S S能能能能与与与与塔塔塔塔釜釜釜釜产产产产品品品品形形形形成成成成负负负负偏偏偏偏差差差差溶溶溶溶液液液液或或或或理理理理想想想想溶溶溶溶液液液液。与与与与塔塔塔塔釜釜釜釜产产产产品品品品形形形形成成成成理理理理想想想想溶溶溶溶液液液液的的的的溶溶溶溶剂剂剂剂，一一一一般可从它的般可从它的般可从它的般可从它的同系物同系物同系物同系物中选取。中选取。中选取。中选取。64.756.4如：如：如：如：丙酮丙酮丙酮丙酮 甲醇的最低恒沸物分离。甲醇的最低恒沸物分离。甲醇的最低恒沸物分离。甲醇的最低恒沸物分离。恒沸组成丙酮恒沸组成丙酮恒沸组成丙酮恒沸组成丙酮=0.8=0.8沸点：沸点：沸点：沸点：55.7.55.7.3 3）从同系物中选择）从同系物中选择）从同系物中选择）从同系物中选择（1 1）定性定性定性定性初步筛选初步筛选初步筛选初步筛选2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程14n n从从从从分分分分子子子子结结结结构构构构相相相相似似似似的的的的概概概概念念念念可可可可以以以以定定定定性性性性推推推推断断断断筛筛筛筛选选选选溶溶溶溶剂剂剂剂与与与与关关关关键键键键组组组组分分分分间间间间的作用的作用的作用的作用。qq如如如如：苯苯苯苯酚酚酚酚、苯苯苯苯胺胺胺胺等等等等环环环环结结结结构构构构化化化化合合合合物物物物与与与与苯苯苯苯和和和和甲甲甲甲苯苯苯苯一一一一类类类类芳芳芳芳烃烃烃烃的的的的分分分分子结构，比起与链烷烃和环烷烃来，更加相似些。子结构，比起与链烷烃和环烷烃来，更加相似些。子结构，比起与链烷烃和环烷烃来，更加相似些。子结构，比起与链烷烃和环烷烃来，更加相似些。4 4）分子结构相似概念）分子结构相似概念）分子结构相似概念）分子结构相似概念（1 1）定性定性定性定性初步筛选初步筛选初步筛选初步筛选5 5）对于多元系）对于多元系）对于多元系）对于多元系一般将多元系的问题简化为两个关键组分和萃取剂组一般将多元系的问题简化为两个关键组分和萃取剂组一般将多元系的问题简化为两个关键组分和萃取剂组一般将多元系的问题简化为两个关键组分和萃取剂组成的三元系，在选择萃取剂时，同样能得到满意的结成的三元系，在选择萃取剂时，同样能得到满意的结成的三元系，在选择萃取剂时，同样能得到满意的结成的三元系，在选择萃取剂时，同样能得到满意的结果。果。果。果。2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程151 1）实测气液平衡数据实测气液平衡数据实测气液平衡数据实测气液平衡数据筛选溶剂是非常筛选溶剂是非常筛选溶剂是非常筛选溶剂是非常昂贵的！昂贵的！昂贵的！昂贵的！2 2）常用常用常用常用气相色谱气相色谱气相色谱气相色谱法快速法快速法快速法快速测定关键组分测定关键组分测定关键组分测定关键组分在溶剂中的在溶剂中的在溶剂中的在溶剂中的无限稀释活度系数无限稀释活度系数无限稀释活度系数无限稀释活度系数和选择性和选择性和选择性和选择性3 3）UNIFACUNIFAC法也可作为筛选溶剂的近似方法。法也可作为筛选溶剂的近似方法。法也可作为筛选溶剂的近似方法。法也可作为筛选溶剂的近似方法。用一些经验关联式用一些经验关联式用一些经验关联式用一些经验关联式（UNIFACUNIFAC）计算计算计算计算 12,s12,s（2 2）定量定量定量定量初步筛选初步筛选初步筛选初步筛选三、萃取剂的选择三、萃取剂的选择2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程16四、萃取精馏过程分析四、萃取精馏过程分析1.1.塔内汽液相流量分布塔内汽液相流量分布塔内汽液相流量分布塔内汽液相流量分布设设S为纯组分，在塔顶采出为为纯组分，在塔顶采出为0。用脱溶剂浓度表示用脱溶剂浓度表示用脱溶剂浓度表示用脱溶剂浓度表示:2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程17代入上式代入上式代入上式代入上式(3-117):(3-117):2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程18SFWn-1nn+1m-1 m m+12）塔内气液相流率分布情况）塔内气液相流率分布情况(假定恒摩尔流假定恒摩尔流)精馏段：精馏段：提馏段：提馏段：结论：结论：LV(因因SD)结论：结论：（1）当溶剂温度等于塔内温度时）当溶剂温度等于塔内温度时2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程19（2）溶剂温度低于塔内温度时）溶剂温度低于塔内温度时精馏段：精馏段：结论：液流量大于气流量；结论：液流量大于气流量；塔从上到下塔从上到下2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程20提馏段：提馏段：结论：（结论：（1）从上到下液体量和气体量都随温度不断升高而增加）从上到下液体量和气体量都随温度不断升高而增加 （2）液流率大于气流率）液流率大于气流率结论：液流量大于气流量；结论：液流量大于气流量；塔从上到下塔从上到下2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程213 3）对）对）对）对S S物料衡算物料衡算物料衡算物料衡算结论：塔内下流的溶剂量均大于溶剂的加入量，结论：塔内下流的溶剂量均大于溶剂的加入量，且溶剂的挥发性越大，其差值越大。且溶剂的挥发性越大，其差值越大。2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程222.塔内溶剂浓度分布塔内溶剂浓度分布 由于由于S S量大，挥发性小，可视为量大，挥发性小，可视为S S浓度恒定浓度恒定作为简化计算作为简化计算。精馏段：精馏段：假设：假设：塔内恒摩尔流；塔内恒摩尔流；0,DSx二元二元二元二元2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程23的相平衡关系：的相平衡关系：S）（）（13231121-+-=SSiiiSSxxxxybbbb2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程242024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程253、的确定的确定 (3-131)很小时2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程264、溶剂浓度在再沸器内发生跃升溶剂浓度在再沸器内发生跃升S+W再沸器的物料关系图再沸器的物料关系图如图，作再沸器的物料衡算如图，作再沸器的物料衡算总物料总物料:萃取剂萃取剂:2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程27由上知，由上知，所以由于溶剂沸点与所处理的组分相所以由于溶剂沸点与所处理的组分相差较大，挥发度很小，在再沸器中溶剂浓度将有一跃升。差较大，挥发度很小，在再沸器中溶剂浓度将有一跃升。由于溶剂的挥发度远比所处理的物料挥发度低，当把由于溶剂的挥发度远比所处理的物料挥发度低，当把溶溶剂看做不挥发时，由以上两式得：剂看做不挥发时，由以上两式得：2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程28小结：小结：小结：小结：2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程29 萃取精馏的注意事项萃取精馏的注意事项 (1)由由于于S是是大大量量的的(一一般般要要求求xS0.6)因因此此,塔塔内内下下降降液液量量远远远远大大于于上上升升蒸蒸汽汽量量,从从而而造造成成汽汽液液接接触触不不佳佳,故故萃萃取取精精馏馏塔塔的的塔塔板板效效率率低低,大大约约为为普普通通精精馏馏的的一一半半左左右右(回回收收段段不不包包括括在在内内)。在在设计时应注意塔板结构及流体动力情况设计时应注意塔板结构及流体动力情况,以免效率过低。以免效率过低。(2)由由于于 12,S12,S 是是借借助助萃萃取取剂剂的的加加入入量量来来调调节节的的,随随xS,12,S12,S。当当塔塔顶顶产产品品不不合合格格时时,不不能能采采用用加加大大回回流流的的办办法法来来调调节节,因因这这样样做做会使萃取剂在塔内浓度降低会使萃取剂在塔内浓度降低,反而使情况更加恶化。反而使情况更加恶化。一般调节方法有一般调节方法有:加大萃取剂用量加大萃取剂用量;减减少少进进料料量量,同同时时减减少少塔塔顶顶产产品品的的采采出出量量。这这也也就就是是在在不不改改变下降液量的前提下加大了回流比变下降液量的前提下加大了回流比。2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程30n n萃萃萃萃取取取取精精精精馏馏馏馏过过过过程程程程的的的的计计计计算算算算与与与与普普普普通通通通精精精精馏馏馏馏相相相相同同同同。选选选选择择择择适适适适宜宜宜宜的的的的溶溶溶溶剂剂剂剂流流流流率率率率、回回回回流流流流比比比比和和和和原原原原料料料料的的的的进进进进料料料料状状状状态态态态，沿沿沿沿塔塔塔塔建建建建立立立立溶溶溶溶剂剂剂剂的的的的浓浓浓浓度度度度分分分分布布布布，使使使使关关关关键键键键组组组组分分分分间间间间的的的的相相相相对对对对挥挥挥挥发发发发度度度度有有有有较较较较大大大大提提提提高高高高，达达达达到到到到分分分分离目的。离目的。离目的。离目的。n n萃萃萃萃取取取取精精精精馏馏馏馏塔塔塔塔是是是是多多多多个个个个进进进进料料料料的的的的多多多多组组组组分分分分复复复复杂杂杂杂精精精精馏馏馏馏塔塔塔塔，处处处处理理理理的的的的物物物物料料料料非非非非理理理理想想想想性性性性大大大大，又又又又因因因因大大大大量量量量溶溶溶溶剂剂剂剂存存存存在在在在，塔塔塔塔温温温温的的的的变变变变化化化化较较较较大大大大，汽汽汽汽液液液液两两两两相相相相流流流流率率率率沿沿沿沿塔塔塔塔变变变变化化化化较较较较大大大大。相相相相平平平平衡衡衡衡、热热热热量量量量衡衡衡衡算算算算都都都都比比比比较较较较复杂复杂复杂复杂，最好的设计方法是利用，最好的设计方法是利用，最好的设计方法是利用，最好的设计方法是利用计算机的严格解法。计算机的严格解法。计算机的严格解法。计算机的严格解法。五、萃取精馏过程理论级数的简捷计算五、萃取精馏过程理论级数的简捷计算2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程31n n在在在在很很很很多多多多情情情情况况况况下下下下，特特特特别别别别是是是是原原原原溶溶溶溶液液液液组组组组分分分分的的的的化化化化学学学学性性性性质质质质相相相相近近近近时时时时，溶溶溶溶剂剂剂剂的的的的浓浓浓浓度度度度和和和和液液液液体体体体的的的的热热热热焓焓焓焓沿沿沿沿塔塔塔塔高高高高变变变变化化化化较较较较小小小小。此此此此时时时时不不不不考考考考虑虑虑虑S S对对对对12,S12,S的影响。的影响。的影响。的影响。n n即即即即可可可可用用用用二二二二元元元元精精精精馏馏馏馏的的的的办办办办法法法法，用用用用图图图图解解解解法法法法或或或或解解解解析析析析法法法法来来来来处处处处理理理理，其简化精度能满足工程设计的要求。其简化精度能满足工程设计的要求。其简化精度能满足工程设计的要求。其简化精度能满足工程设计的要求。n n在全塔范围内，在全塔范围内，在全塔范围内，在全塔范围内，变化不大于变化不大于变化不大于变化不大于1020%1020%，可认为，可认为，可认为，可认为 定值。定值。定值。定值。五、萃取精馏过程理论级数的简捷计算五、萃取精馏过程理论级数的简捷计算2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程322024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程33m-1mm+1n-1nn+1FSDW物料衡算基准物料衡算基准物料衡算基准物料衡算基准：脱溶剂浓度脱溶剂浓度脱溶剂浓度脱溶剂浓度。2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程341.图解法图解法适用范围：适用范围：适用范围：适用范围：原溶液为二元。原溶液为二元。原溶液为二元。原溶液为二元。加入恒浓度萃取剂，只改变相对挥发度。加入恒浓度萃取剂，只改变相对挥发度。加入恒浓度萃取剂，只改变相对挥发度。加入恒浓度萃取剂，只改变相对挥发度。步骤：步骤：步骤：步骤：DD,W W,x xDiDi,x xWiWi 2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程351.图解法图解法 绘制汽液平衡曲线，即绘制汽液平衡曲线，即绘制汽液平衡曲线，即绘制汽液平衡曲线，即x-y x-y 曲线曲线曲线曲线由安托因方程计算。由安托因方程计算。）（0201PP方程计算；方程计算；由由）（：求求2112WilsonSgga)(步骤：步骤：步骤：步骤：2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程36 在在在在x-y x-y 曲线图上求曲线图上求曲线图上求曲线图上求R Rmm并选并选并选并选R R1.图解法图解法 作操作线方程作操作线方程作操作线方程作操作线方程饱和蒸汽进料饱和蒸汽进料饱和蒸汽进料饱和蒸汽进料精馏段精馏段精馏段精馏段(5)(5)作阶梯求作阶梯求作阶梯求作阶梯求N N及进及进及进及进料级位置料级位置料级位置料级位置2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程372.解析法解析法P.105P.105选定关键组分选定关键组分选定关键组分选定关键组分物料衡算求出塔顶、塔釜的组成物料衡算求出塔顶、塔釜的组成物料衡算求出塔顶、塔釜的组成物料衡算求出塔顶、塔釜的组成计算计算计算计算S S的量，决定加料级，并计算塔顶、塔釜的的量，决定加料级，并计算塔顶、塔釜的的量，决定加料级，并计算塔顶、塔釜的的量，决定加料级，并计算塔顶、塔釜的T Tb b求组分相对挥发度求组分相对挥发度求组分相对挥发度求组分相对挥发度FenskeFenske方程求方程求方程求方程求N Nmm；求最小回流比；求最小回流比；求最小回流比；求最小回流比R Rmm及及及及R RGillilandGilliland图求图求图求图求N N。2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程382024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程392024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程40例题例题例题例题 用萃取精馏法分离用萃取精馏法分离用萃取精馏法分离用萃取精馏法分离正庚烷正庚烷正庚烷正庚烷(1)(1)甲苯甲苯甲苯甲苯(2)(2)二元混合物。二元混合物。二元混合物。二元混合物。原料组成原料组成原料组成原料组成z z1 1=0.5=0.5，z z2 2=0.5=0.5（molmol分数）。采用分数）。采用分数）。采用分数）。采用苯酚苯酚苯酚苯酚为溶为溶为溶为溶剂，要求塔板上溶剂浓度剂，要求塔板上溶剂浓度剂，要求塔板上溶剂浓度剂，要求塔板上溶剂浓度x xs s=0.55=0.55（molmol分数）分数）分数）分数）;操作操作操作操作回流比为回流比为回流比为回流比为5 5；饱和蒸汽进料饱和蒸汽进料饱和蒸汽进料饱和蒸汽进料；平均操作压力为；平均操作压力为；平均操作压力为；平均操作压力为124.123kPa124.123kPa。要求。要求。要求。要求馏出液中含甲苯不超过馏出液中含甲苯不超过馏出液中含甲苯不超过馏出液中含甲苯不超过0.80.8(mo1)(mo1)，塔釜液含正庚烷不超过，塔釜液含正庚烷不超过，塔釜液含正庚烷不超过，塔釜液含正庚烷不超过1 1(mo1)(mo1)(以脱溶剂计以脱溶剂计以脱溶剂计以脱溶剂计)，试，试，试，试求求求求溶剂与进料比和理论板数溶剂与进料比和理论板数溶剂与进料比和理论板数溶剂与进料比和理论板数。2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程41例例例例n n解题步骤：解题步骤：解题步骤：解题步骤：n n考虑溶剂对原来两个组分考虑溶剂对原来两个组分考虑溶剂对原来两个组分考虑溶剂对原来两个组分 值的值的值的值的影响；求塔顶、塔底的泡点温度，影响；求塔顶、塔底的泡点温度，影响；求塔顶、塔底的泡点温度，影响；求塔顶、塔底的泡点温度，由由由由T Tb b决定决定决定决定(1212)s s ，取平均值。，取平均值。，取平均值。，取平均值。n n以以以以 (1212)s s 求平衡关系求平衡关系求平衡关系求平衡关系y y1 1 x x1 1，并，并，并，并作出作出作出作出y y1 1 x x1 1 图，图解塔板数。图，图解塔板数。图，图解塔板数。图，图解塔板数。n n由（由（由（由（3-1333-133）式试差求）式试差求）式试差求）式试差求S S。已知：正庚烷（已知：正庚烷（1）甲苯（甲苯（2），），S 苯酚，苯酚，P=124.123KPa（脱溶剂基）脱溶剂基）脱溶剂基）脱溶剂基）求求求求S/FS/F，N?N?进料进料 F正庚烷正庚烷-1,甲苯甲苯-2Z1=0.5,Z2=0.5nWx1,W 1%x2,W=?Dx1,D=?x2,D0.8%溶剂溶剂 S-苯酚苯酚2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程42解：取计算基准为：解：取计算基准为：解：取计算基准为：解：取计算基准为：100100kmolkmol进料，进料，进料，进料，求求求求 （脱溶剂基）脱溶剂基）脱溶剂基）脱溶剂基）脱溶剂基的物料衡算脱溶剂基的物料衡算脱溶剂基的物料衡算脱溶剂基的物料衡算 ：例例例例进料进料进料进料 F F正庚烷正庚烷正庚烷正庚烷-1,-1,甲苯甲苯甲苯甲苯-2-2Z Z1 1=0.5,Z=0.5,Z2 2=0.5=0.5n nWW/x x 1,W 1,W 1%1%x x 2,W2,W=?=?D D/x x 1,D1,D=?=?x x 2,D2,D0.8%0.8%溶剂溶剂溶剂溶剂 S-S-苯酚苯酚苯酚苯酚2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程43例例 关系（作图）关系（作图）关系（作图）关系（作图）平衡线平衡线平衡线平衡线 计算平均计算平均计算平均计算平均 用三元系用三元系用三元系用三元系WilsonWilson方程计算方程计算方程计算方程计算 2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程44例例已知已知已知已知P P ，设溶剂进料板上设溶剂进料板上设溶剂进料板上设溶剂进料板上x x1 1，x x2 2 与与与与馏出液馏出液馏出液馏出液浓度相同。浓度相同。浓度相同。浓度相同。关系（作图）关系（作图）关系（作图）关系（作图）平衡线平衡线平衡线平衡线 塔顶、塔底的泡点温度，塔顶、塔底的泡点温度，塔顶、塔底的泡点温度，塔顶、塔底的泡点温度，由由由由T Tb b计算计算计算计算(1212)s s2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程45已知已知已知已知设设设设T TNY和和和和塔顶、塔底的泡点温度塔顶、塔底的泡点温度塔顶、塔底的泡点温度塔顶、塔底的泡点温度T Tb b及及及及(1212)s s计算步骤：计算步骤：计算步骤：计算步骤：关系（作图）关系（作图）关系（作图）关系（作图）平衡线平衡线平衡线平衡线 例例2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程46例例 Tb=109.4同理求同理求同理求同理求塔釜上一块板：塔釜上一块板：塔釜上一块板：塔釜上一块板：将将将将1212代入代入代入代入作作作作 图图图图平衡线。平衡线。平衡线。平衡线。关系（作图）关系（作图）关系（作图）关系（作图）平衡线平衡线平衡线平衡线 计算计算计算计算溶剂进料板上：溶剂进料板上：溶剂进料板上：溶剂进料板上：(12)S=2.14(12)S=2.90(1212 )平均平均平均平均=2.52=2.52平衡线平衡线计算：计算：计算：计算：2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程47例例例例 核实核实核实核实R R 检验检验检验检验R RmmR,R,给定给定给定给定R=5 R=5 露点进料露点进料露点进料露点进料 q=0q=02024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程48例例 操作线操作线操作线操作线 精馏段：精馏段：精馏段：精馏段：由由由由 与与与与对对对对角角角角线线线线交交交交点点点点作作作作平平平平行行行行线线线线与与与与精精精精馏馏馏馏段段段段操操操操作作作作线线线线交交交交点点点点（d d），当当当当 代入代入代入代入q q线方程时线方程时线方程时线方程时 与对角线交点与对角线交点与对角线交点与对角线交点c c，连接连接连接连接c c、d d，提馏段操作线。图解，（包括再沸器）提馏段操作线。图解，（包括再沸器）提馏段操作线。图解，（包括再沸器）提馏段操作线。图解，（包括再沸器）2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程49例例例例=？已知：已知：已知：已知：x xs s=0.55=0.55前面计算得到：前面计算得到：前面计算得到：前面计算得到：D D=49.898=49.898 计算计算计算计算S=S=？计算计算计算计算S S计算计算计算计算=？2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程50例例例例 按按按按溶剂进料板溶剂进料板溶剂进料板溶剂进料板（x x1 1，x x2 2，x xs s)估计估计估计估计 按按按按釜液上一块板釜液上一块板釜液上一块板釜液上一块板（x x1 1，x x2 2，x xs s)估计估计估计估计 .S=270计算计算=？S=230=f（x1，x2，xs）2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程51饱和液体进料的萃取精馏过程计算饱和液体进料的萃取精馏过程计算饱和液体进料的萃取精馏过程计算饱和液体进料的萃取精馏过程计算 n n例例例例3-5 3-5 如果如果如果如果 在塔内变化很小，可试视为定值。在塔内变化很小，可试视为定值。在塔内变化很小，可试视为定值。在塔内变化很小，可试视为定值。，求，？，求，？因因 比精馏段低，比精馏段低，比精馏段低，比精馏段低，图上平衡线分为独立两段。图上平衡线分为独立两段。图上平衡线分为独立两段。图上平衡线分为独立两段。所以所以2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程52n试差试差计算计算饱和饱和饱和饱和液体进料液体进料液体进料液体进料的的的的萃取精馏过程计算萃取精馏过程计算萃取精馏过程计算萃取精馏过程计算已知已知设设设设TNNYY参考参考 取值取值2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程53饱和饱和饱和饱和液体进料液体进料液体进料液体进料的的的的萃取精馏过程计算萃取精馏过程计算萃取精馏过程计算萃取精馏过程计算n n 精馏段和提馏段平衡线精馏段和提馏段平衡线精馏段和提馏段平衡线精馏段和提馏段平衡线关系（作图）关系（作图）平衡线平衡线 精馏段：精馏段：精馏段：精馏段：设设设设溶剂进料板上溶剂进料板上溶剂进料板上溶剂进料板上与与与与馏馏馏馏出液浓度相同。出液浓度相同。出液浓度相同。出液浓度相同。已知已知已知已知P P设设设设进料板上进料板上进料板上进料板上与与与与进料进料进料进料浓度相同。浓度相同。浓度相同。浓度相同。泡点泡点泡点泡点计算计算计算计算溶剂进料板上溶剂进料板上溶剂进料板上溶剂进料板上进料板上进料板上计算计算计算计算平均平均平均平均2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程54饱和饱和液体进料液体进料的的萃取精馏过程计算萃取精馏过程计算n n 精馏段和提馏段平衡线精馏段和提馏段平衡线精馏段和提馏段平衡线精馏段和提馏段平衡线关系（作图）关系（作图）平衡线平衡线 提馏段提馏段提馏段提馏段：设设设设塔釜上一块板塔釜上一块板塔釜上一块板塔釜上一块板与与与与塔釜塔釜塔釜塔釜浓度相同。浓度相同。浓度相同。浓度相同。已知已知已知已知P P设设设设进料板下进料板下进料板下进料板下与与与与进料进料进料进料浓度相同。浓度相同。浓度相同。浓度相同。泡点泡点泡点泡点计算计算计算计算塔釜上一块板塔釜上一块板塔釜上一块板塔釜上一块板上上上上进料板下进料板下进料板下进料板下计算计算计算计算平均平均平均平均由三组分的由三组分的由三组分的由三组分的 模型计算模型计算模型计算模型计算 2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程55 作作作作图图图图，两两两两段段段段操操操操作作作作线线线线，可可可可由由由由 三三三三点点点点作作作作精精精精馏馏馏馏、提提提提馏段操作线馏段操作线馏段操作线馏段操作线饱和饱和液体进料液体进料的的萃取精馏过程计算萃取精馏过程计算 溶剂进料板上溶剂进料板上溶剂进料板上溶剂进料板上进料板上进料板上进料板上进料板上塔釜上一块板塔釜上一块板塔釜上一块板塔釜上一块板进料板下进料板下进料板下进料板下2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程56计算溶剂回收段的理论板计算溶剂回收段的理论板计算溶剂回收段的理论板计算溶剂回收段的理论板N Nn n计算理论板计算理论板计算理论板计算理论板N N原则上与普通精馏相同。其关键是确定原则上与普通精馏相同。其关键是确定原则上与普通精馏相同。其关键是确定原则上与普通精馏相同。其关键是确定回回回回收段平均收段平均收段平均收段平均 NSNS 非溶剂对溶剂的相对挥发度。非溶剂对溶剂的相对挥发度。非溶剂对溶剂的相对挥发度。非溶剂对溶剂的相对挥发度。n n由于由于由于由于 NSNS 在回收段各板上不同，特别是在在回收段各板上不同，特别是在在回收段各板上不同，特别是在在回收段各板上不同，特别是在S S进料板与上一进料板与上一进料板与上一进料板与上一块板之间有突变块板之间有突变块板之间有突变块板之间有突变。若。若。若。若用溶剂进料板上用溶剂进料板上用溶剂进料板上用溶剂进料板上 NSNS 求求求求N N是不合适的是不合适的是不合适的是不合适的。n n用（用（用（用（NSNS）平均平均平均平均 （NSNS）塔顶第一块板塔顶第一块板塔顶第一块板塔顶第一块板计算较为计算较为计算较为计算较为准确准确准确准确。2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程57七、恒沸精馏与萃取精馏比较七、恒沸精馏与萃取精馏比较共同点：共同点：共同点：共同点：1 1、都加入另一组分。、都加入另一组分。2 2、使相对挥发度增大。、使相对挥发度增大。3 3、计算过程所用的基本关都是物量衡算、热量、计算过程所用的基本关都是物量衡算、热量 衡算和相平衡关系。衡算和相平衡关系。不同点：不同点：不同点：不同点：1 1、萃取精馏萃取剂量大且受限制；恒沸精馏恒沸、萃取精馏萃取剂量大且受限制；恒沸精馏恒沸 剂量少。剂量少。2 2、恒沸精馏塔形成恒沸物，从塔顶蒸出，萃取精馏、恒沸精馏塔形成恒沸物，从塔顶蒸出，萃取精馏 不形成恒沸物，从塔釜离开。不形成恒沸物，从塔釜离开。3 3、恒沸精馏的恒沸剂大都从塔顶蒸出，一般恒沸精馏、恒沸精馏的恒沸剂大都从塔顶蒸出，一般恒沸精馏耗能大。耗能大。2024/4/22 周一分离工程分离工程分离工程分离工程584 4、恒沸精馏即可连续操作，又可间歇操作；萃取精馏恒沸精馏即可连续操作，又可间歇操作；萃取精馏 只能连续操作。只能连续操作。5 5、在同样压力下操作，恒沸精馏的操作温度较低，故比、在同样压力下操作，恒沸精馏的操作温度较低，故比起萃取精馏来，更适宜于分离热敏性物质。起萃取精馏来，更适宜于分离热敏性物质。6 6、萃取精馏中溶剂回收简单，且流程也比较简单。、萃取精馏中溶剂回收简单，且流程也比较简单。