特殊精馏-恒沸精馏ppt课件

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特殊精馏河北科技大学分离工程刘玉敏

1序言普通精馏，特殊精馏

2加入其它组分使精馏变得复杂，还为什么用特殊精馏呢????1)丁烯和二丁烯的分离常压沸点：丁烯，-6.26℃；二丁烯，-4.40℃若进料各占50%，塔顶要求得到丁烯为99%的产品，塔釜要求得到99%丁二烯产品，则：Nm=318块Rm=65.3R=3×RmN=916块解决方法：乙腈为萃取剂，浓度为0.8α=1.79Nm=14.7Rm=2.46

32)乙醇和水的分离解决方法：苯为恒沸剂。

4一般以下情况之一可考虑采用特殊精馏被分离的混合物沸点差极小，一般认为小于3oC时生成恒沸物的物系组分之间的相对挥发度α12=1.05时物料在精馏条件下，易分解，易聚合的物系恒沸精馏，萃取精馏，水蒸气精馏和分子精馏

53.2恒沸精馏定义：加入溶剂S后，其可以与原溶液中某一组分或几个组分形成最低（或最高）恒沸物从塔顶蒸出的精馏以增大原组分间相对挥发度差的非理想溶液的多元精馏形成的恒沸物从塔顶（塔釜）采出，塔釜（塔顶）引出较纯产品，最后将恒沸剂与组分分离。一、恒沸物1、恒沸物的定义：在一定压力下，平衡的汽-液两相组成相同，沸点温度始终不变的溶液，也叫共沸物。

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8最高恒沸物最低恒沸物

9硝酸水溶液的相图乙醇水溶液的相图

10◆均相恒沸物为组成完全相同的单相溶液，如乙醇和水恒沸物。若γi>1,即pi>Pioxi,分子间斥力大于引力，易形成最低恒沸物若γi<1,即pi

11◆非均相恒沸物为组成各不相同的两相或两相以上构成的恒沸物，如苯和水物系。当溶液中分子间斥力相当大时，互溶性降低，即可形成非均相恒沸溶液，形成非均相恒沸溶液时，由于是斥力大而造成的，所以非均相恒沸物都为最低恒沸物。非均相恒沸物都为最低恒沸物

12非均相恒沸物的T-x-y，y-x如下，以正丁醇和水为例。对于二元体系，三相共存时，F=C-Φ+2=2-3+2=1

133、生成恒沸物的条件①二元体系生成恒沸物时：y1=x1,y2=x2K1=1,K2=1又因为pi=yiP,理想气体pi=pioxiγi非理想液体在很恒沸时，αij=1生成恒沸物的条件：α12=1或者p1oγ1=p2oγ2y1=x1,y2=x2

14②三元体系③④3、生成恒沸物的条件生成恒沸物时：y1=x1,y2=x2,y3=x3K1=1,K2=1同理可得：α12=α13=α23=1注意：若沸点差大于30oC时，一般不会形成恒沸物

153、生成恒沸物的计算试求总压力86.70kPa时，氯仿(1)-乙醇(2)恒沸组成与恒沸温度。已知：（1）(2)解：在恒沸点时，由(1)得设t=55.8℃，由式(2)得：计算所得压力和给定压力基本一致。

164、三元恒沸物的相图①图中曲线1，2，3……7为等泡点线，温度顺序以曲线顺序递增，即t1

175、恒沸组成与压力的关系t恒沸，x恒沸=f(P)实践证明：压力改变，二元恒沸物的组成变化与各组分的分子汽化潜能△H有关。对于最低恒沸物，有下列相图：y1△H1>△H2PP+△Px1’x1”x1Px1”x1’y1P+△P△H1<△H2x1P有P→P+△P,P↑x1由x1’→x1”,x1↑,x2↓P由P→P+△P,P↑x1由x1’→x1”,x1↓,x2↑对于最低二元恒沸物增加压力，恒沸物中分子汽化潜热大的组分的含量增加。

18对于最高恒沸物：压力变化时，恒沸组成的变化规律与最低恒沸组成相反，5、恒沸组成与压力的关系必须指出：

19二、恒沸物的选择及沸点的预测1、恒沸剂的选择：剩余曲线：用于描述间歇蒸馏中剩余液体的组成随时间变化的曲线

20二、恒沸物的选择及沸点的预测1、恒沸剂的选择：精馏曲线：表示连续精馏塔内在全回流条件下的液体含量分布曲线。

211、恒沸剂的选择：a和b形成最低恒沸物选择沸点较原恒沸温度更低的物质为恒沸剂选择中间沸点的物质为恒沸剂选择高沸点物质为恒沸剂

22选择高沸点物质为恒沸剂a和b形成最高恒沸物1、恒沸剂的选择：选择中间沸点的物质为恒沸剂选择低沸点的物质为恒沸剂

23二、恒沸物的选择及沸点的预测1、恒沸剂的选择：

24二、恒沸物的选择及沸点的预测1、恒沸剂的选择：t釜组分沸__t恒沸>10oC△H恒沸剂↓，S量↓易回收，最好生成非均相恒沸物来源充足，价格低廉无毒，无腐蚀，稳定性好，能长期使用。

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29二、恒沸物的选择及沸点的预测2、恒沸剂的预测：一是现已有较细的共沸物系表，包括方案中具有最低和数个最高恒沸数据，可查手册得到；二是若手册查不到，工业设计估算不行的，需要进行实验得出数据三是若需要估算，用物理化学，化工热力学及讲过的内容就可以进行。P89,恒沸剂的选择

30三、恒沸精馏流程

31三、恒沸精馏流程1、塔顶为非均相恒沸物的流程恒沸精馏塔溶剂回收塔F+S二元共沸物组分2组分1

32三、恒沸精馏流程1、塔顶为非均相恒沸物的流程硝基甲烷为恒沸剂分离甲苯烷烃的流程

33三、恒沸精馏流程1、塔顶为非均相恒沸物的流程

34三、恒沸精馏流程2、塔顶为均相恒沸物的流程甲醇回收塔甲醇萃取塔恒沸精馏塔甲醇精馏塔烷烃甲苯〜〜〜〜～～S甲醇甲醇+甲苯甲醇+水水甲醇甲醇+烷烃恒沸物纯烷烃甲苯甲醇

35三、恒沸精馏流程2、塔顶为均相恒沸物的流程

36乙醇－水溶液共沸点：78.15℃；共沸组成：乙醇0.894；水0.106。乙醇－水－苯共沸点：64.6℃；共沸组成：乙醇0.23；水0.226；苯0.544。在较低温度下，苯与乙醇、水不互溶而分层，可将苯分离出来。三、恒沸精馏流程3、生成三元非均相恒沸物的流程

37三、恒沸精馏流程3、生成三元非均相恒沸物的流程上层苯相苯：0.745乙醇：0.217少量水下层水相苯：0.0428乙醇：0.35其余为水三元恒沸物：苯：0.539乙醇：0.228水：0.233沸点：64.85℃

38三、恒沸精馏流程4、恒沸剂引入位置恒沸剂加入位置的选择原则:①要使整个塔每块板上均要保持恒沸剂有一定浓度。②塔釜料液中恒沸剂的含量尽可能少。恒沸剂引入位置：①若Ｓ的沸点比组分１和组分２的沸点高，可在塔顶部加入。②若Ｓ的沸点比组分１和组分２的沸点低，Ｓ可分两部分加入，一般是进料和提馏段中部某处各加50%。③若恒沸剂S与组分１和组分２均生成二元恒沸物，S可在塔的任何部位加入，一般不采用此种溶剂。

39三、恒沸精馏流程4、恒沸剂引入位置以丁酮为恒沸剂，恒沸精馏分离正庚烷—甲苯溶液正庚烷98.4oC甲苯110.8oC丁酮79.6oC丁酮和正庚烷生成最低恒沸物，77oC一般是进料和提馏段中部某处各加50%

40四、恒沸精馏的简捷计算1、恒沸剂用量及全塔物料衡算确定恒沸剂用量的原则：保证恒沸剂与被分离组分形成恒沸物的需要。S太少，不够完全形成恒沸物。S太多，可能从塔顶蒸出，消耗能量，或从塔釜采出，降低塔釜产品浓度。怎么确定S的用量?????

41四、恒沸精馏的简捷计算1、恒沸剂用量及全塔物料衡算进料量及进料组成F,xF1,xF2恒沸组成xS1(D)塔釜采出纯组分2，xW2(W)恒沸剂为纯S,xS已知条件

42(1)图解法(三角相图)1W2SsDFM1、恒沸剂用量及全塔物料衡算SF线，M必在此线上。S+F=MD+W=M物料平衡杠杆规则M必在DW线上。FS代表M,FM代表S,SM代表F根据杠杆规则有：求出

43(1)图解法(三角相图)1、恒沸剂用量及全塔物料衡算对i组分D+W=MDxDi+WxWi=MxMi两式联立得W=F-D求出很少用？该法用尺量会出现各方面的误差。不便于使用电子计算机求解。需画准确的三角相图。

44(2)解析法1、恒沸剂用量及全塔物料衡算总物料平衡：D+W=F+S对组分1：DxD1+WxW1=FxF1+SxS1对组分2：DxD2+WxW2=FxF2+SxS2求出S,D,W设：塔顶为组分1和S,塔釜为纯组分2。条件实际，P92简化：总物料平衡：D+W=F+S对组分1：DxD1=FxF1对组分2：WxW2=FxF2

452、建立操作线方程方法：在假设为恒分子流的条件下，对精馏段和提馏段进行物料衡算。精馏段：提馏段：L/V,R

463、回流比的确定◆二元精馏，用y-x图求出Rm，乘以适当系数后可得到适宜回流比R。◆普通多元精馏，可Underwood公式求出Rm，然后乘以适当系数得到R。仅适用于α在全塔范围内变化不大的场合。恒沸精馏采用内回流比校核方法。喂，恒沸精馏怎么算啊？

473、回流比的确定采用试差法确定Rm，设一系列R，利用逐级法求出一系列N，绘制R-N图，由图得N为∞时，R为Rm

484、恒沸精馏理论板数计算vnnn+1Ln+1ⅠⅡ苯WⅠWⅡ乙醇已知：解：步骤1、按工艺条件进行产物分布建立操作线方程；2、平衡关系3、逐板计算

491、建立操作线曲线F=100kmol/hr乙醇①物料分布②操作线方程提馏段操作方程

50精馏段操作方程2、平衡关系

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523、逐板计算①提馏段查得：平衡关系操作线方程：

53算到哪一块板为止呢???②进料板位置进料：③精馏段P348,表7-824，25板苯乙醇水0.480.3370.1840.50380.26450.21760.4950.3480.1580.520.2730.207P347,图7-23

54从24板到的提浓程度从24板到25板的提浓程度酚=0.67水=0.7P347，表③精馏段不分层分层●●●●N=24.70.7怎么来的啊？？？

55Ⅱ塔计算可麻烦了！！！试差①进料板不上移，不下移②尽量由塔釜由x→y,不要y→x