萃取精馏工艺技术的优化及其前景展望.pdf

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1、萃取精馏工艺技术的优化及其前景展望摘要简单回顾了萃取精馏的利与弊。在萃取精馏的流程安排、萃取剂的优化创新以及工艺设备改善上做出了近几年的研究成果总结。将新研究背景下的特殊精馏与萃取精馏耦合开发，介绍了多种条件萃取精馏。其中加盐萃取精馏、加盐反应萃取精馏、热耦萃取精馏正在逐步替代传统萃取精馏工艺，表现出了其专一、高效、清洁的优势。在工业生产上将进一步得到应用和推广。在萃取精馏的流程安排、萃取剂的优化创新以及工艺设备改善上做出了近几年的研究成果总结。总之，萃取精馏有着广阔的开发背景，工艺的优化和各种特殊精馏的耦合将得到进一步的探索和创新。关键词：萃

2、取精馏；传统工艺；优化和创新；耦合；工业生产前言萃取精馏是一种应用很广的特殊精馏[1]。在萃取精馏中需要加入第三种组分，通常称之为萃取剂或者溶剂，使得原来两组分的相对挥发度有显著的提高，从而可以实现原来挥发度相差很小或者形成恒沸物系的精馏分离。所添加溶剂的沸点一般较高，并且不与原来组分形成恒沸物。因此，在萃取精馏中，从塔顶可以得到一个纯组分，从塔底得到另外一个组分和溶剂的混合物。溶剂经过回收后循环使用。由于第三组份的加入，使得萃取精馏分离混合物的计算比普通精馏复杂得多[2]。萃取剂的沸点较原料液中各组分的沸点高得多，且不与组分形成共沸液，容易回

3、收。萃取精馏常用于分离各组分挥发度差别很小的溶液[3]。萃取精馏最初用于丁烷与丁烯以及丁烯与丁二烯等混合物的分离。目前，萃取精馏比恒沸精馏更广泛地用于醛、酮、有机酸及其他烃类氧化物等的分离[4]。对于萃取精馏随着研究的不断深入，其分离技术也有很多创新和提高[5]，其中加盐萃取精馏是新兴起的分离方法，混合萃取溶剂也在一定程度上解决了萃取精馏上的某些不足之处。差压热耦合萃取精馏[6]、加盐反应萃取精馏[7]以及离子溶液作为萃取剂[8]等新兴的条件萃取精馏技术在不断地涌现，并必将在工业生产中起到重要作用。1传统萃取精馏的基本概述1.1基本原理溶剂在萃

4、取精馏中的作用是使原有组分的相对挥发度按所希望的方向改变，并有尽可能大的相对挥发度。当被分离物系的非理想性较大，且在一定浓度范围难以分离时，加入溶剂后[9]，原有组分的浓度均下降，而减弱了它们之间的相互作用，只要溶剂的浓度足够大，就突出了两组分蒸汽压的差异对相对挥发度的贡献，实现了原物系的分离。在该情况下，溶剂主要起了稀释作用。当原有两组分A和B的沸点相近，非理想性不大时，若相对挥发度接近于1，则用普通精馏也无法分离[10]。加入溶剂后，溶剂与组分A形成具有较强正偏差的非理想溶液，与组分B形成负偏差溶液或理想溶液，从而提高了组分A对组分B的相对

5、挥发度，以实现原有两组分的分离[11]。溶剂的作用在于对不同组分相互作用的强弱有较大差异。1.2基本分类1.2.1连续萃取精馏连续萃取精馏过程中,进料、溶剂的加入及回收都是连续的[12]。连续萃取精馏一般采用双塔操作,第一个塔是萃取精馏塔,被分离的物料由塔的中部连续进入塔内,而溶剂则在靠近塔顶的部位连续加入。在萃取精馏塔内易挥发组分由塔顶馏出,而难挥发组分和溶剂由塔底馏出并进入溶剂回收塔[13]。在溶剂回收塔内,可使难挥发组分与溶剂得以分离,难挥发组分由塔顶馏出,而溶剂由塔底馏出并循环回送至萃取精馏塔[14]。人们对连续萃取精馏的研究,主要集中

6、在如下物系的分离上面:（1）芳烃及其衍生物的分离[15]。如苯和甲苯的回收、混合二甲苯的分离、间二氯和对二氯苯的分离、对甲酚和2,6-二甲酚的分离;（2）醇的分离与提纯[16]。如乙醇和异丙醇的分离、醇和乙酸酯的分离及由乙醇-水溶液中回收高纯乙醇;（3）有机酸的分离[17];（4）烷烃和烯烃等的分离[18]。1.2.2间歇萃取精馏间歇萃取精馏具有间歇精馏和萃取精馏的优点,且比连续萃取精馏复杂的多。间歇萃取精馏操作灵活[19],通过一个塔可以得到多个产品,而且溶剂也可以在这一个塔中得到回收,但是在常规间歇萃取精馏过程中,由于萃取剂在回收之前需要存

7、储在再沸器中,因此再沸器的体积会很大[20]。间歇萃取精馏的操作的步骤如下:（1）不加溶剂进行全回流操作(R=∞,S=0);（2）加溶剂进行全回流操作[21](降低难挥发组分在塔顶馏分中的含量,R=∞,S>0);（3）加溶剂进行有限回流比操作[22](馏出易挥发组分A的成品,R<∞,S>0);（4）有限回流操作,停止向萃取精馏塔加溶剂[23](分离难挥发组分B和溶剂S,R<∞,S=0)。1.3溶剂的选择萃取精馏中溶剂的选择性可用加入萃取剂后物系中欲分离组分的相对挥发度与未加萃取剂组分时的相对挥发度的比值来表示[24]。溶剂的选择性还可用所需分离

8、组分在溶剂中的无限稀活度系数之比来表示。S[25]ij其中S为无限稀释条件下溶剂的选择性;为关键组分i在溶剂中的无限稀活度系数;i