第3章 多组分精馏和特殊精馏

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1、11、多组分精馏过程2、萃取精馏3、共沸精馏4、反应精馏5、加盐精馏6、分子蒸馏特殊精馏过程分离过程第3章多组分精馏和特殊精馏2二元精馏过程与多组分精馏过程的异同2元精馏是较理想化的情形，多组分精馏更实际多组分精馏有不同于2组分精馏的特点：如塔内温度、浓度和流率分布要达到一定的分离要求，都要满足最小回流比和最小理论板数2个条件1、多组分精馏过程33.1.1多组分精馏过程分析一、关键组分（KeyComponents）多组分精馏过程分析就是分析精馏塔内的温度、流率和浓度分布。Na=串级数(2)＋分配

2、器(1)＋侧线采出(0)＋传热单元(2)=5已被指定的可调变量：（1）进料位置；（2）回流比；（3）全凝器饱和液体回流或冷凝器的传热面积或馏出液温度。余下的2个可调设计变量往往用来指定组分在馏出液和釜液中的浓度。4对于两组分精馏，指定馏出液中一个组分的浓度，就确定了馏出液的全部组成；指定釜液中一个组分的浓度，也就确定了釜液的全部组成。对于多组分精馏，待定设计变量数仍是2，所以只能指定两个组分的浓度，其他组分的浓度则相应确定。通常，把由设计者指定分离要求的这2个组分称为关键组分。多组分精馏物系组成

3、：轻非关键组分（LNK），轻组分轻关键组分（LK）中间组分重关键组分（HK）重非关键组分（HNK），重组分相对易挥发的组分称为轻关键组分（LK）相对不易挥发的组分称为重关键组分（HK）5根据组分是否在精馏塔的两端都出现，可分为分配组分和非分配组分。清晰分割：馏出液中除了重关键组分之外，没有其它重组分；釜液中除了轻关键组分之外，没有其它轻组分。清晰分割的条件：轻重关键组分之外，没有其他分配组分分离要求的表达方式：产品纯度、不纯物含量、回收率分离程度强烈依赖于组分间的相对挥发度6对于二组分精馏，设计

4、变量被确定后，可从任一端出发，作逐板计算，无需试差。对于多组分精馏，由于不能指定全部组成，所以需先假设一端的组成，再通过反复试差求解。下面通过实例分别对二组分精馏和多组分精馏过程分析进行比较。多组分精馏过程特性7多组分精馏过程特性多组分精馏过程特性（和二元精馏相比）（1）不能指定馏出液和釜液的全部组成（2）理论板上有不同的流率、温度和组成分布2元精馏特点：基本上恒摩尔流组成变化在塔顶、底、进料位变化慢提馏和精馏段中间变化快温度分布的情况与组成分布相对应苯-甲苯精馏的流率、温度、浓度分布离恒摩尔流

5、假设偏离不远，但有一定变化，液汽比L/V等于常数温度在塔顶、底、进料位变化变快，提馏和精馏段中间变化快的情形不复存在组成分布的情况与温度分布相对应非关键组分的存在，加宽全塔温度跨度多元精馏特点：8苯-甲苯-异丙苯精馏的流率、温度、浓度分布给定条件：P=101.3kPa,F=1.0mol/hZ1=0.233,Z2=0.333,Z3=0.434N=19,NF=10Recoveryofbenzene=99%12=2.25,22=1.0,32=0.21变化快，组成也跟着变化快多组分精馏过程特性9苯

6、-甲苯-异丙苯精馏的流率、温度、浓度分布苯-甲苯-二甲苯-异丙苯精馏的流率、温度、浓度分布给定条件：P=101.3kPa,F=1.0mol/hZ1=0.233,Z2=0.333,Z3=0.434N=19,NF=10Recoveryoftoluene=99%12=2.25,22=1.0,32=0.21给定条件：P=101.3kPa,F=1.0mol/hZ1=0.125,Z2=0.225,Z3=0.375,Z3=0.275N=19,NF=10Recoveryoftoluene=99%12=2

7、.25,22=1.0,32=0.33,32=0.21多组分精馏过程特性10进料位各组分都有显著的数量变化进料位以上只需几块板使重组分迅速消失，进料位以下也只需几块板使轻组分迅速消失重组分在再沸器中含量最高，向上逐步下降后拉平恒浓。这是因为塔的最下面几块板是用来分离重组分和2个关键组分的，且进料中有一定的含量限制重组分浓度沿塔板向上继续下降同理轻组分在进料位以上也有一个近似恒浓区重组分的存在很复杂地影响重关键组分的组成分布，可以用分析每个塔段主要分离的是哪个2元对来解释重组分的组成分布行为(

8、2个极大值）同理轻组分的存在也复杂地影响轻关键组分的组成分布（2个极大值）轻重组分的同时存在同时影响轻重关键组分的分布使得轻重关键组分的变化规律相同，方向相反多元精馏特点：多组分精馏过程特性11多元精馏特点总结：①在多组分精馏中，关键组分的含量分布有极大值；②非关键组分通常是非分配的，即重组分通常仅出现在釜液中，轻组分仅出现在馏出液中；③重、轻非关键组分分别在进料板下、上形成几乎恒浓的区域；④全部组分均存在于进料板上，但进料板含量不等于进料含量，塔内各组分的含量分布曲线在进料板处是不连续的；⑤塔