分离过程-第三章.ppt

3.1.1多组分精馏过程分析多组分精馏过程分析3.12最小回流比最小回流比3.1.3最少理论塔板数和组分分配最少理论塔板数和组分分配3.1.4实际回流比、理论板数、进料实际回流比、理论板数、进料位置位置第一节 多组分精馏过程 .3.1.1 3.1.1 多组分精馏过程分析多组分精馏过程分析 u关键组分：u 在设计或操作控制中，有一定分离要求，且在塔顶、塔釜都有一定数量的组分称为关键组分 u 轻关键组分，指在塔釜液中该组分的浓度有严格限制，并在进料液中比该组分轻的组分及该组分的绝大部分应从塔顶采出u 重关键组分，塔顶 重 塔釜.一、关键组分一、关键组分1.关键组分的引出关键组分的引出一般精馏：一般精馏：对于设计型计算，对于设计型计算，5个可调设计变量为：个可调设计变量为：5=uaN.i：轻关键组分轻关键组分，表示：，表示：LK，下，下标：标：lj：重关重关键组分键组分，表示：，表示：HK，下标：下标：h.精馏塔的任务：精馏塔的任务：LK尽量多的进入塔顶馏出液；HK尽量多的进入塔釜釜液。.对于精馏中的对于精馏中的非关键组分非关键组分：设 为非关键组分i对HK的相对挥相对挥发度。发度。.2.关键组分的特点关键组分的特点LK和和HK形成分离界线，且形成分离界线，且越小，越小，分离越难。分离越难。精馏中：精馏中：LK绝大多数在塔顶出现，在釜中量严格控制；绝大多数在塔顶出现，在釜中量严格控制；HK绝大多数在塔釜出现，在顶中量严格控制。绝大多数在塔釜出现，在顶中量严格控制。只有无只有无LNK，且，且较大，塔顶可采出纯较大，塔顶可采出纯LK；只有无只有无HNK，且，且较大，塔釜可采出纯较大，塔釜可采出纯HK。hla ahla ahla a.3.关键组分的指定方法关键组分的指定方法指定回收率指定回收率指定控制量指定控制量hWlDj jj j；注意：同一组分，规定了一端的回收率，另一端的量已确定。不能重复！.u塔顶、塔釜同时出现的组分为分配组分u只在塔顶或塔釜出现的组分为非分配组分 关键组分必定是分配组分u非关键组分不一定是非分配组分 u清晰分割：轻组分在塔顶产品的收率为1。重组分在塔釜产品的收率为1u轻组分全部从塔顶馏出液中采出，重组分全部从塔釜排出u非关键组分为非分配组分u非清晰分割：非关键组分为分配组分.4.关键组分的指定原则关键组分的指定原则由工艺要求决定由工艺要求决定例：例：ABCD（按挥发度依次减少排列）（按挥发度依次减少排列）混合物混合物分离分离工艺要求按工艺要求按AB与与CD分开：分开：则：则：B为为LK；C为为HK工艺要求先分出工艺要求先分出A：则：则：A为为LK；B为为HK.多组分精馏过程的复杂性 求解方法 二组分精馏：无需试差 多组分精馏：反复试差求解 摩尔流率 二元精馏：在进料板处液体组成有突变，各板的摩尔流率基本为常数 多组分精馏：液、汽流量有一定的变化，但液汽比接近于常数.二组分精馏二组分精馏流量、温度、流量、温度、浓度分布浓度分布.二元精馏u温度分布：在塔顶塔底处变化较慢，其它位置变化较快；多元精馏此情形不明显，在接近塔顶、塔底和进料处变化较快，且全塔温差变大。u浓度分布：在精馏段、提馏段中部变化明显，塔顶、塔底附近变化较慢，其它位置变化较快。.苯、甲苯、异丙苯精馏苯、甲苯、异丙苯精馏塔内汽液流量分布塔内汽液流量分布 .多元精馏的流量分布：多元精馏的流量分布：影响L、V的几个因素：1）摩尔汽化潜热变化使沿塔向上的摩尔流率有增加的趋势；2）蒸汽上升中需被冷却，导致向上流量增加；3）液体向下流动须被加热，将导致向下流量的增加。.塔内流量变化是上三因素的总效应，在很大程度上，这些因素相互抵消。因此，恒摩尔流假定有其实用性。重要结论重要结论：精馏塔中，温度分布主要反映物：精馏塔中，温度分布主要反映物流的组成；而总的级间流量分布则主要反映热流的组成；而总的级间流量分布则主要反映热量衡算的限制。量衡算的限制。流量L与V同方向变化，故LV变化很小，对分离影响很小。本章目录.苯、甲苯、异丙苯精馏塔内温度分布苯、甲苯、异丙苯精馏塔内温度分布温度分布.u温度分布从再沸器到冷凝器单调下降u进料板处温度变化明显.只有HK，LK，HNK情况浓度分布.只有只有LK，HK，LNK浓度分布.多组分精馏浓度分布多组分精馏浓度分布u关键组分浓度分布往往有极大值u非关键组分通常是非分配组分uLNK和HNK分别在进料板上下形成几乎恒浓的区域u全部组分均存在于进料板上.1.进料板附近各组分浓度变化较大，原因是进料板附近各组分浓度变化较大，原因是引入的组分包含全部组成。引入的组分包含全部组成。2.对非关键组分对非关键组分精馏段：精馏段：HNK迅速消失；迅速消失；LNK以接近于常数浓度在进料板以上各以接近于常数浓度在进料板以上各板中出现，接近顶部急剧增加，在出料板中出现，接近顶部急剧增加，在出料液中达到最高。液中达到最高。提馏段：提馏段：LNK迅速消失；迅速消失；HNK在再沸器中浓度最高，从釜向上几在再沸器中浓度最高，从釜向上几板下降较大，然后变化不大，一直延伸到板下降较大，然后变化不大，一直延伸到进料板。进料板。.3.关键组分关键组分变化复杂变化复杂若无若无LNK时：时：HK分别在二段出现两个最高点，分别在二段出现两个最高点，LK表现象表现象LNK。若无若无HNK时：时：LK分别在二段出现两个最高点，分别在二段出现两个最高点，HK表现象表现象HNK。有有LNK、HNK，且都不同时出现在顶、釜时：，且都不同时出现在顶、釜时：LK在精馏段出现一个最大值，然后降到所规定在精馏段出现一个最大值，然后降到所规定的浓度；的浓度；HK在提馏段出现一个最大值，然后降到所规的在提馏段出现一个最大值，然后降到所规的浓度。浓度。返回.二、设计计算多组分精馏过程特性二、设计计算多组分精馏过程特性1.确定后，顶釜浓度未确定确定后，顶釜浓度未确定物料衡算确定顶釜浓度物料衡算确定顶釜浓度jWDxix,二种方法：二种方法：清晰分割法清晰分割法假设假设LNK全部从塔顶采出；全部从塔顶采出；假设假设HNK全部从塔釜采出。全部从塔釜采出。非清晰分割法非清晰分割法各组分在顶、釜都有可能存在。各组分在顶、釜都有可能存在。.3.1.2 3.1.2 最小回流比最小回流比1.时，恒浓区出现的情况时，恒浓区出现的情况mR恒浓区恒浓区精馏塔中全部浓度不变的区域精馏塔中全部浓度不变的区域恒浓区恒浓区二元精馏：二元精馏：恒浓区：恒浓区：一个，出现在一个，出现在进料板进料板.只有只有HNK为为非分配组分非分配组分只有只有LNK为为非分配组分非分配组分所有组分所有组分为分配组为分配组分分LNK和和HNK都为非分配都为非分配组分组分上恒浓区上恒浓区下恒浓区下恒浓区.2.的计算的计算mR采用采用Underwood法计算：法计算：该法假设：该法假设：1.恒摩尔流恒摩尔流2.在全塔可看成常数在全塔可看成常数hia a依据：依据：恒浓区概念恒浓区概念关联式：关联式：相平衡、物料平衡相平衡、物料平衡.Underwood公式：公式：式中：式中：i对基准组分对基准组分r的相对挥发度的相对挥发度取基准：取基准：最难挥发的组分（最重的组分）最难挥发的组分（最重的组分）HKria amDix)(,最小回流比操作下，最小回流比操作下，i的摩尔分的摩尔分数，数，q进料状态参数 方程的根，为多根方程，取方程的根，为多根方程，取q qrhrla aq qa a 误差：误差：1020%.，最后取平均值。，最后取平均值。几个几个，解出，解出之间试差出几个之间试差出几个挥发度不相邻，可在挥发度不相邻，可在、注意：若注意：若mrhrlRHKLKq qa aa a,例例31计算最小回流比计算最小回流比已知：已知：解：解：由（由（33b）试差）试差将将代入（代入（33a）得）得306.1=mR325.1=q q325.1=q q返回.3.1.3 3.1.3 最少理论板数和组分分配最少理论板数和组分分配1.最少理论板数最少理论板数特点：特点：F=D=W=0L=V；L/V=1操作线方程：操作线方程：板效率板效率最高最高ininxy,1=+意义：操作前的准备工作 测出 mN.采用采用Fenske方程方程求最少理论板数，推导如下：求最少理论板数，推导如下：）（）（）（21+=nBAnBAyyxx)1(nBAnABnBAxxyy）（）（）a a=用（1）、（2）式推导Fenske方程：.设塔顶采用全凝器（板序由上向下）：设塔顶采用全凝器（板序由上向下）：321）（）（）（）（BAABABDBAyyxxa aa a=3222）（）（）代入：（）代入：（又将（又将（BAABBAyyyya a=2221）（）（）：（）：（又由（又由（BAABBAxxyya a=212）（）（）代入：（）代入：（将（将（BAABDBAyyxxa a=.以次类推：以次类推：WBANABNABABABDBAxxxx）（）（）（）（）（）（a aa aa aa a121-=LWBANABDBANNABNABABABABxxxx）（）（）有：（有：（代入式中代入式中）（）（）（）（）取（取（均均均均a aa aa aa aa aa a=-121L.Fenske方程的各种形式：.Fenske方程说明：返回.3.1.4 3.1.4 实际回流比、理论板数、进料位置实际回流比、理论板数、进料位置一、实际回流比一、实际回流比R由操作费、设备费确定由操作费、设备费确定由经验取：由经验取：R=（1.11.5）Rm二、理论板数理论板数1.Gilliand图和拟合形式图和拟合形式图图3-12.用用Gilliand图简便、但不准确，回归的经验式为：图简便、但不准确，回归的经验式为：已知已知X，由（，由（316）或（）或（317）解出）解出y2.ErbarandMaddox关联图：关联图：比比Gilliand图精确，误差图精确，误差4.4%图图313.三、适宜进料位置的确定三、适宜进料位置的确定.例例34分离烃类混合物分离烃类混合物 例例31求出求出Rm=1.306；例例32求出求出Nm=6.805和物料衡算表和物料衡算表 本题求本题求N，进料位置，进料位置解：解：1.求求RR=1.25Rm=1.634.三、确定进料位置三、确定进料位置塔中实际板为18块.四、不同回流比下物料分配的比较四、不同回流比下物料分配的比较不同回流比物料分配如图（不同回流比物料分配如图（314）对于操作情况，对于操作情况，R=(1.22)Rm,由由Fenske方程：方程：对全回流情况对全回流情况结论：结论：可用操作回流比下的物料分配，采用可用操作回流比下的物料分配，采用Fenske方程计算方程计算Nm。.简捷计算法步骤：简捷计算法步骤：1.由工艺要求选由工艺要求选LK，HK，物料分配得出，物料分配得出.1.1.问题的引出问题的引出u分离乙醇水混合物分离乙醇水混合物u分离丁烯分离丁烯-2丁烷丁烷问题：问题：如何分离 的混合物？第三节第三节萃取精馏和共沸精馏萃取精馏和共沸精馏.2.2.特殊精馏特殊精馏 在在 和和 的溶液中加入一个新组分的溶液中加入一个新组分S S，使它对原溶液中各组分产生不同作用，从而，使它对原溶液中各组分产生不同作用，从而改变原溶液组分之间相对挥发度，使系统变的易改变原溶液组分之间相对挥发度，使系统变的易于分离。于分离。及：特殊精馏为既加能量又加质量分离剂的及：特殊精馏为既加能量又加质量分离剂的精馏。精馏。原溶液加新组分后形成最低共沸物从塔顶采出。原溶液加新组分后形成最低共沸物从塔顶采出。共沸精馏共沸精馏，S为共沸剂为共沸剂 原溶液加新组分后不形成共沸物且原溶液加新组分后不形成共沸物且S沸点最高，沸点最高，从塔釜采出从塔釜采出 萃取精馏，萃取精馏，S为萃取剂或溶剂为萃取剂或溶剂.第二节第二节 萃取精馏和萃取精馏和共沸精馏共沸精馏3.2.1萃取精馏萃取精馏3.2.2共沸精馏共沸精馏返回.3.2.1 3.2.1 萃取精馏萃取精馏 一、流程一、流程ABSA，B特点：特点：1.二塔串联二塔串联;2.S为难挥发组分，为难挥发组分，一般在近于塔顶一般在近于塔顶加入加入.二、萃取精馏原理和溶剂选择二、萃取精馏原理和溶剂选择1.溶剂的作用溶剂的作用问题：问题：如何增加？12a a.讨论：讨论：.(327）成立的必要条件：）成立的必要条件：，021 -SSAA,.溶剂的作用：溶剂的作用：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，浓度下降，而后，浓度下降，而增加，由（增加，由（323）：）：小，突出了小，突出了作用。作用。对原溶液对原溶液1、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返回.2.2.溶剂的选择溶剂的选择u考虑分子极性考虑分子极性选择在极性上更类似于选择在极性上更类似于HK的化合物作的化合物作溶剂，降低溶剂，降低HK的挥发度。的挥发度。例：分离甲醇（沸点例：分离甲醇（沸点64.7），丙酮（沸点），丙酮（沸点65.5）a.选烃作溶剂，丙酮为难挥发组分选烃作溶剂，丙酮为难挥发组分2；b.选水作溶剂，甲醇为难挥发组分选水作溶剂，甲醇为难挥发组分2。极性顺序极性顺序：由小到大由小到大.u考虑能否形成氢键考虑能否形成氢键S加入后形成的溶液：加入后形成的溶液：仅有氢键生成，则呈现负偏差；仅有氢键生成，则呈现负偏差；仅有氢键断裂，则呈现正偏差。（表仅有氢键断裂，则呈现正偏差。（表32）u考虑其它因数考虑其它因数1.沸点高、不与沸点高、不与1、2组分共沸，不起化学反应。组分共沸，不起化学反应。2.溶解度大。溶解度大。3.溶剂比（溶剂溶剂比（溶剂/进料）不得过大。进料）不得过大。4.无毒、不腐蚀、低廉、易得。无毒、不腐蚀、低廉、易得。.三、萃取精馏过程分析三、萃取精馏过程分析1.塔内流量分布塔内流量分布m-1mm+1n-1nn+1FSDW设设S为纯组分，在塔顶采出为为纯组分，在塔顶采出为0。.分析：分析：.3.3.2 3.3.2 共沸精馏共沸精馏u共沸物（恒沸物）：共沸物（恒沸物）：定压下，加热溶液使之蒸发，从始到终定压下，加热溶液使之蒸发，从始到终x、y、T不变的溶液。不变的溶液。u共沸点（恒沸点）：共沸点（恒沸点）：共沸时的温度。共沸时的温度。对共沸物：对共沸物：一个汽相，一个液相，一个汽相，一个液相，均相均相一个汽相，多个液相，一个汽相，多个液相，非均相非均相.二、共沸剂的选择二、共沸剂的选择一般原则一般原则:1.分离负偏差共沸物或沸点相近的混合物分离负偏差共沸物或沸点相近的混合物a.共沸剂仅与一个组分形成二元正偏差共沸物。共沸剂仅与一个组分形成二元正偏差共沸物。b.分别与两组分形成二元正偏差共沸物，且共沸分别与两组分形成二元正偏差共沸物，且共沸点有明显差别。点有明显差别。c.与两组分形成三元正偏差共沸物，共沸点温度与两组分形成三元正偏差共沸物，共沸点温度显著低。显著低。2.分离二元正偏差共沸物分离二元正偏差共沸物a.共沸剂与一个组分形成二元正偏差共沸物，共共沸剂与一个组分形成二元正偏差共沸物，共沸温度明显低。沸温度明显低。b.形成三元正偏差共沸物，共沸点温度显著低。形成三元正偏差共沸物，共沸点温度显著低。.例例1.分离环己烷分离环己烷(1)苯苯(2),共沸剂的选取。共沸剂的选取。沸点：沸点：T1=80.8T2=80.2特点：特点：1、2形成正偏差（或最低）共沸物形成正偏差（或最低）共沸物（共沸点：（共沸点：T=77.4X2=0.54）方法：方法：1.找出与找出与1、2形成共沸物的物质。形成共沸物的物质。2.筛选筛选在所有能形成共沸物的物质中选出共沸点低在所有能形成共沸物的物质中选出共沸点低于于77.4的物质。（丙酮、甲醇）的物质。（丙酮、甲醇）3.相图分析确定：相图分析确定：.分离情况：分离情况：丙酮作共沸剂，塔顶分出环己烷与丙酮；丙酮作共沸剂，塔顶分出环己烷与丙酮；甲醇作共沸剂，塔顶分出三元共沸物。甲醇作共沸剂，塔顶分出三元共沸物。结论：选丙酮为共沸剂。.例例2.分离氯仿分离氯仿(沸点沸点61.2)丙酮丙酮(沸点沸点56.4),共沸剂的选取。共沸剂的选取。特点：形成负偏差共沸物。特点：形成负偏差共沸物。选二硫化碳为共沸剂：选二硫化碳为共沸剂：塔顶：二硫化碳二硫化碳丙酮丙酮共沸点；共沸点；39.3塔釜：较纯的氯仿。较纯的氯仿。.例例3.分离乙醇分离乙醇水水,共沸剂的选取。共沸剂的选取。特点：特点：形成一个三元共沸物，三个二元共沸物。形成一个三元共沸物，三个二元共沸物。选苯为共沸剂：选苯为共沸剂：苯、醇、水苯、醇、水三元共沸物三元共沸物纯乙醇纯乙醇水水+乙醇乙醇水水+乙醇乙醇共沸物共沸物水水+乙醇乙醇主塔苯回收塔乙醇回收塔纯水纯水.总之：总之：1.显著影响显著影响1、2组分平衡关系组分平衡关系2.S易回收、分离易回收、分离3.量少、汽化潜热小量少、汽化潜热小4.溶解度大、不起化学反应溶解度大、不起化学反应5.无腐蚀、无毒无腐蚀、无毒6.价廉、易得。价廉、易得。.u相图：相图：101.3kPa0.7MPa三、分离共沸物的双压精馏过程三、分离共沸物的双压精馏过程利用不同压力下，共沸组成不同分离。利用不同压力下，共沸组成不同分离。例：分离甲乙酮例：分离甲乙酮水水共沸物共沸物共沸物共沸物1常压2加压F水水MEKu工艺流程图：工艺流程图：.四、二元非均相共沸物的精馏四、二元非均相共沸物的精馏系统本身形成非均相共沸物系统本身形成非均相共沸物u流程流程例：分离正丁醇（例：分离正丁醇（1）水（水（2）X111 X11醇、水醇、水二元共沸物二元共沸物丁醇丁醇水水丁醇塔水塔直接蒸汽进料进料.3.3.1 3.3.1 反应精馏的应用反应精馏的应用3.3.2 3.3.2 反应精馏过程反应精馏过程第三节第三节 反应精馏反应精馏返回返回.3.3.1 3.3.1 反应精馏的应用反应精馏的应用两种类型：两种类型：一种一种利用精馏促进反应利用精馏促进反应 二种二种通过反应促进精馏分离通过反应促进精馏分离一、利用精馏促进反应的反应精馏一、利用精馏促进反应的反应精馏例：例：酯化酯化 酸醋与乙醇生成酸醋乙酯酸醋与乙醇生成酸醋乙酯 酯交换酯交换 醋醋丁酯与乙醇反应醋醋丁酯与乙醇反应 皂化皂化 氯丙醇皂化生成环氧丙烷氯丙醇皂化生成环氧丙烷.适用于：适用于：可逆反应可逆反应 反应产物相对挥发度大于或小于反应物时，由于反应产物相对挥发度大于或小于反应物时，由于精馏原因，产物一生成立刻离开反应区。精馏原因，产物一生成立刻离开反应区。如：乙酸乙酯、MTBE的合成.连串反应：连串反应：ARSARS两种类型：两种类型：1.S1.S为目的产物为目的产物 将生成将生成R R和生成和生成S S二个反应器合并在一起，二个反应器合并在一起，利用精馏提供不同的条件，缩短反应时间，利用精馏提供不同的条件，缩短反应时间，提高收率和产品纯度。提高收率和产品纯度。.u例如香豆素的合成例如香豆素的合成.反应一区反应二区精馏段提馏段提馏乙酐，重排反应保证第一步反应完全进行并不断蒸出乙酸乙酸产品.2.R2.R为目的产物为目的产物 利用精馏把产物利用精馏把产物R R尽快移出反应区，避免副尽快移出反应区，避免副反应进行。反应进行。u例：氯丙醇水解制环氧丙烷例：氯丙醇水解制环氧丙烷副反应：.二、利用反应促进精馏的反应精馏二、利用反应促进精馏的反应精馏例：分离近沸点的混合物例：分离近沸点的混合物1+2组分组分产物产物1产物产物2反应添加剂反应添加剂33与与2反应生成反应生成难挥发产物难挥发产物添加剂添加剂3例：对二甲苯、间二甲苯的分离.u实现该反应精馏过程的基本条件：实现该反应精馏过程的基本条件：u1.反应是快速可逆的，反应产物仅仅存在反应是快速可逆的，反应产物仅仅存在于塔内；于塔内；u2.添加剂必须选择性地与异构体之一反应；添加剂必须选择性地与异构体之一反应；u3.添加剂、异构体和反应产物沸点之间的添加剂、异构体和反应产物沸点之间的关系符合精馏要求。关系符合精馏要求。.三、催化精馏三、催化精馏非均相催化精馏非均相催化精馏优点优点1：既起加速反应的催化作用，又作为填既起加速反应的催化作用，又作为填料起分离作用。料起分离作用。适用于：适用于：可逆反应、连串反应可逆反应、连串反应。.例：例：甲醇与甲醇与C4反应生成甲基叔丁基醚反应生成甲基叔丁基醚（MTBE）美国美国CR L公司开发公司开发催化剂：催化剂：强酸性阳离子交换树脂强酸性阳离子交换树脂反应特点反应特点：MTBE和甲醇、异丁烯和甲醇均和甲醇、异丁烯和甲醇均形成最底共沸物形成最底共沸物.循环甲醇循环甲醇MTB产品产品95%甲醇原料甲醇原料C4原料原料预预反反应应器器催催化化精精馏馏塔塔甲甲醇醇回回收收塔塔水水洗洗塔塔C4馏分馏分工艺流程：工艺流程：.该工艺优点：该工艺优点：u转化率高转化率高采用固定床反应：采用固定床反应：96%-97%催化精馏：催化精馏：99.9%u节能节能反应放出热量全部用于产物分离；反应放出热量全部用于产物分离；u投资少投资少水、电、汽消耗仅为非催化精馏工艺的水、电、汽消耗仅为非催化精馏工艺的60%。.优点优点2：可移出产物中产生的对催化剂污染物，可移出产物中产生的对催化剂污染物，延长催化剂的寿命。延长催化剂的寿命。反应段催化剂的装填要求：反应段催化剂的装填要求：1.使反应段的催化剂床层有足够的自由空间，使反应段的催化剂床层有足够的自由空间，提供汽液相的流动通道，已进行液相反应；提供汽液相的流动通道，已进行液相反应；2.具有足够的表面积；具有足够的表面积；3.允许催化剂颗粒的膨胀和收缩；允许催化剂颗粒的膨胀和收缩；4.结构简单、便于更换。结构简单、便于更换。返回返回.3.3.2 3.3.2 反应精馏过程反应精馏过程一般精馏塔：一般精馏塔：精馏段精馏段提馏段提馏段反应段反应段确定进料位置的原则：确定进料位置的原则：1.保证反应物与催化剂充分保证反应物与催化剂充分接触；接触；2.保证一定的反应停留时间；保证一定的反应停留时间；3.保证达到预期的产物分离保证达到预期的产物分离。.流程设计依据：流程设计依据：反应类型和反应物、产物的相对挥发度的关系反应类型和反应物、产物的相对挥发度的关系A CA CACACA C或或ACDACD.A+B C+DCDBA A+B C+DC+DBA.对于催化精馏塔：对于催化精馏塔：催化剂填充段应放在反应物含量最大的区域催化剂填充段应放在反应物含量最大的区域反应段反应段异戊烯醚脱醚异戊烯醚脱醚异丙苯生产异丙苯生产异异戊戊烯烯醚醚异戊烯异戊烯醇醇丙丙烯烯苯苯异丙苯异丙苯.3.4 溶盐精馏和加盐萃取精馏1、盐效应及其对气液平衡的影响 1）盐效应机理u把盐加入饱和的非电解质溶液中，非电解质的溶解度就发生变化u如果溶解度下降，则称为盐析，如果溶解度增加则称为盐溶。二者统称为盐效应.2、溶盐精馏 u1）基本原理u在原料液中加入第三种组分盐，使原来的两种组分的相对挥发度显著提高，从而可用普通精馏的方法使原来相对挥发度很小或者形成恒沸物的体系分离u2）流程.3）特点 第三组分固体盐盐对相对挥发度影响大，盐的浓度一般为混合液的百分之几盐不挥发。不需萃取剂回收手段盐的选择范围广4）应用u盐的回收十分困难，且循环使用中固体盐的输送加料及盐结晶引起堵塞、腐蚀等问题u限制了它在工业中的应用，目前主要用于制取无水乙醇.3、加盐萃取精馏 1）基本原理 把盐加入到萃取精馏的溶剂中，既可以利用盐效应，提高待分离组分的相互挥发度，减少溶剂循环量，又克服了溶盐精馏中盐的输送回收困难等问题2）流程.4）特点 利用溶盐精馏萃取剂分离效果好的优点，改进萃取剂效果差的效果。利用萃取精馏溶剂是液体，回收循环方便，工业上易实现的优点，克服了溶盐精馏因盐是固体回收输送困难等缺点5）应用 用于具有恒沸组成的醇水体系及酯水体系的分离.3.4 分离过程的节能分离过程的节能u一、分离的最小功和热力学效率一、分离的最小功和热力学效率1、等温分离的最小功、等温分离的最小功.1）定义 当分离过程完全可逆时，分离消耗的功 完全可逆 体系内所有的变化过程必须是可逆的 体系只与温度为T0（绝对温度）的环境进行可逆的热交换.2 2、净功和热力学效率、净功和热力学效率 1）净功.2 2）热力学效率）热力学效率 热力学效率若分离过程是完全可逆的，热力学效率为若分离过程是完全可逆的，热力学效率为1.0实际过程为不可逆过程，故必定小于实际过程为不可逆过程，故必定小于1.0.u实际分离过程由于其不可逆性而使其实际分离过程由于其不可逆性而使其从而从而高沸成分D=D1+D2,W=W1+W2.b b、逆流型、逆流型c、混流型、混流型 低 压 塔 高 压 塔FD2WD1SW低沸成分高沸成分 D=D1+D2 低 压 塔 高 压 塔FD2WD1SW低沸成分高沸成分D=D1+D2.W 低 压 塔 高 压 塔FW1W2DS低沸成分高沸成分W=W1+W2 三种流程的供热量均比单塔流程减少3040。多效精馏可节能，但需增加设备投资，经济可行性需通过经济核算而定。由于两塔耦合，需要更高的控制系统。d、混流型、混流型.例：双效精馏甲醇例：双效精馏甲醇 低 压 塔 高 压 塔F95%甲醇废水95%甲醇S50%甲醇Q双/Q单=0.643单效改为双效可节能约35%.5、低温热泵精馏u热泵精馏原理：利用膨胀阀和压缩机改热泵精馏原理：利用膨胀阀和压缩机改变制冷剂的冷凝和沸腾温度，冷凝器中放变制冷剂的冷凝和沸腾温度，冷凝器中放热作为再沸器加热所需能量。热作为再沸器加热所需能量。.a、采采用用外外部部致致冷冷剂剂的的热热泵泵（闭式热泵）（闭式热泵）DWF精精馏馏塔塔.b、采采用用压压缩缩塔塔顶顶蒸蒸汽汽的的热热泵泵（开式（开式A型热泵）型热泵）FDW精精馏馏塔塔.c c、采塔底液体闪蒸、采塔底液体闪蒸的热泵的热泵（开式（开式B型型热泵）热泵）DWF精精馏馏塔塔本章目录 低温精馏采用热泵可提高热力学效率。当原料中各组分沸点接近，且沸点均小于环境温度时，效果更佳。.精馏节能主要措施：精馏节能主要措施：u多效精馏多效精馏u加中间冷凝器和中间再沸器加中间冷凝器和中间再沸器（适用于宽（适用于宽沸程精馏）沸程精馏）u低温热泵精馏低温热泵精馏（适用于窄沸程精馏）（适用于窄沸程精馏）.一、分离顺序数一、分离顺序数将混合物将混合物ABCDE(按挥发度降低排列）按挥发度降低排列）分离为纯组分。分离为纯组分。3.5 多组分分离顺序的选择 ABAB二元：二元：一个塔，一个塔，一种方案一种方案.三元：三元：ABCABCABABCABCBC二个塔，二个塔，二种方案二种方案四元：四元：ABCDABCDBCCDD按相对挥发按相对挥发度度递减递减采出采出顺序流程顺序流程ABCDAABCBCABD按相对挥发按相对挥发度度递增递增采出采出.三个塔，五种方案三个塔，五种方案AABCDABCBCBCDABCDABCDBCDBCAABCDABBCCDD按相对挥发度按相对挥发度交错交错采出的逆序流程采出的逆序流程.u1、多组分精馏分离流程方案数u1）简单精馏塔分离，简单-清晰的分割u 只用简单塔将有C个组分所组成溶液分离成C个产品时，需要C-1个塔若为若为5组分，则组分，则Sc=14，若为，若为10组分，组分，Sc=4862.2 2）多方法分离情况）多方法分离情况 u若考虑复杂塔或特殊精馏以及应用吸收，其总顺序为T为所考虑的不同分离方法数为所考虑的不同分离方法数.2 2、安排分离流程的一些经验规则、安排分离流程的一些经验规则 1）首选分离方法为能量分离剂的方法（如普通精馏），u其次选用是使用物质分离剂的方法（如吸收，液液萃取和特殊精馏）。u关键组分的相对挥发度小于1.05时，普通精馏在经济上不合算.2 2）易分离的组分先分）易分离的组分先分 .3 3）易挥发组分先分）易挥发组分先分（直接分离序列）（直接分离序列）.4 4）尽可能对分）尽可能对分（料液的等摩尔分割）（料液的等摩尔分割）.5 5）量多的组分先分）量多的组分先分 6）分离要求高和最困难分离的组分后分。7）有特殊组分的要先分（有毒、易腐蚀）.例例1 1：u有一烃类混合物送入精馏装置进行分离，进料有一烃类混合物送入精馏装置进行分离，进料组成和相对挥发度组成和相对挥发度a值如下，现有如下图所示值如下，现有如下图所示A、B两种方案可供选择，你认为哪种方案合理两种方案可供选择，你认为哪种方案合理？说明理由？说明理由？u异丁烷异丁烷正丁烷正丁烷戊烷戊烷u摩尔摩尔%253045ua值值1.241.000.34.例例2 2：u某反应器中的流出物是某反应器中的流出物是RH3的各种氯化衍生物的混的各种氯化衍生物的混合物、未反应的烃和合物、未反应的烃和HCl，设计一个合理的分离塔，设计一个合理的分离塔序序.