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3.2.2 共沸精馏 共沸精馏的基本原理与萃取精馏相同，不同点仅在于共沸剂在影响原溶液组分的相对挥发度的同时，还与原溶液的一个组分或数个组分形成共沸物。 3.2.2 共沸精馏 一、共沸物的特性与其组成的计算 一、共沸物的特性与其组成的计算 多组分： 一、共沸物的特性与其组成的计算 一、共沸物的特性与其组成的计算 一、共沸物的特性与其组成的计算 二 、共沸剂的选择 根据不同分离对象及目的选择共沸剂，共沸精馏通常用于从沸点相近的组分或共沸物中分离一个或多个组分。 二、共沸剂的选择 1.共沸剂选择原则 二、共沸剂的选择 2．共沸剂的条件 三、共沸精馏流程 （二）二元非均相共沸物的精馏 四、共沸精馏的计算 五、喷雾干燥共沸精馏与萃取精馏的比较 六、共沸精馏与萃取精馏的比较 总结： NRTL (Non-Random Tow Liquid) * * 共沸物是二元或三元恒沸物。闪蒸干燥机 并且此恒沸物的沸点比原料中任一组分的沸点和原料中原恒沸物的沸点都低得多， 此恒沸物成为恒沸精馏塔的塔顶产品而排出，使原料液得以分离。 一、共沸物的特性与其组成的计算 二、共沸剂的选择 三、共沸精馏流程 四、共沸精馏的计算 五、共沸精馏与萃取精馏比较 1、名词解释 1）共沸物：指在一定压力下，沸腾温度、生成的汽相组成和液相组成不变的的一类溶液。 2）正偏差共沸物：如溶液的蒸汽压相比理想溶液发生正偏差，即形成正偏差共沸物（共沸物）。 3）负偏差共沸物：如溶液的蒸汽压相比理想溶液发生负偏差，即形成负偏差共沸物（共沸物）。 在恒沸点处： 对于二元共沸物，混合物的蒸汽压－组成曲线上之极值点相当于汽、液平衡相的组成相等。 2. 二元系 （1）二元均相共沸物 当系统压力不高时，汽相可视为理想气体。液相视为非理想溶液： 共沸点处： 即： 或 ——计算方程 ① 已知总压P，如何求共沸组成x和共沸温度T 4）代入： ——校核方程 1）假定T； 2）计算P1S和P2S； 3）由?1＝f(x1,T,P)、?2＝f(x2,T,P)和?1/?2= P1S/P1S计算x1； 5）如上式成立，则结束计算，如不成立，则假定新的T， 继续试差计算。 已知 x、闪蒸干燥机T、P 任一个参数，闪蒸干燥机求另外二个还需要一个关系式。 ③ ② 不用试差呀！ 一、共沸物的特性与其组成的计算 例3—6 已知P=86.659kPa，求共沸时x、T。 。 否则重设 ， 比较： 计 T P P e - ≤ 1) 特征：两个液相，二元三相共存。喷雾干燥 在恒温下，两液相蒸汽压大于纯组分的蒸汽压，且蒸汽组成介于两个液相组成之间——非均相共沸物——实用。 (2）二元非均相共沸物 当系统压力不高时，汽相可视为理想气体。液相视为非理想溶液： 一、共沸物的特性与其组成的计算 当 时， 定性估算能否形成非均相共沸物 液相Ⅰ——组分1为主，液相Ⅱ——组分2 为主 一、共沸物的特性与其组成的计算 代入上式： 若相互溶度很小： 若E1，则形成非均相共沸物。 PiS相差越小，相互溶解度越小，则易形成共沸物。 2）平衡计算 一、共沸物的特性与其组成的计算 除考虑汽液平衡外，还要考虑液液平衡。 计算方程： 校核方程： No 3. 三元系 多元共沸物汽液相组成相等点并不一定对应于恒压下T—x 图上的极值点或恒温下P—x 图上的极值点。 1）多元共沸物的特征 2）三元均相共沸组成的计算 一、共沸物的特性与其组成的计算 1.共沸剂选择原则 （1）分离沸点相近的组分 1）共沸剂与原溶剂中一个组分形成一个二元正偏差共沸物； 2）共沸剂与原溶剂中二个组分分别形成两个二元正偏差共沸物； 3）共沸剂与原溶剂中二个组分形成一个三元正偏差共沸物，其沸点比任何二元共沸物沸点都低，一般要求低10℃以上，且组分不同，若非均相更好。 （2）分离共沸物 1）生成一个二组分正偏差共沸物，其沸点比原共沸物低；且组成不同于原共沸物。 2）生成一个三组分正偏差共沸物，其沸点比原共沸物低，且组成不同于原共沸物。 显著影响关键组分的汽液平衡; 共沸剂容易分离和回收; 用量少,气化潜热低; 与进料组分互溶,不生成两相,不与进料中组分起化学反应; 无腐蚀，无污染; 价廉，易得。 （一）双压精馏 如果压力变化明显影响共沸组成，则采用两不同压力操作的双塔流程，可实现二元共沸物分离。 例：分离甲乙酮—水 二元正偏差共沸物 常压：xMEK=0.65 0.7MPa：xMEK=0.5 相图： 101.3kPa 0.7MPa 共沸物xMEK=0.65 1常压 2加压 MEK+水 xMEK0.65 水 MEK 工艺流程图： 共沸物xMEK=0. 5 物料衡算：二个塔作一个整体 图3-31 双压精馏流程 三、共沸精馏流程 用高。 （循环量）大，操作费 小， 式中： 2 , 1 , 1 2 1 D x x D D - 图3-31 双压精馏流程 三、共沸精馏流程 应用：甲乙酮-水；四氢呋喃-水；甲醇-甲乙酮；甲醇-丙酮 如果二组分能够形成非均相共沸物，那么不必另加共沸剂便可实现二组分的分离。 例：分离正丁醇（1）—水（2） 醇、水 二元共沸物 正丁醇 水 丁醇塔 水塔 直接蒸汽 共沸进料 水相 油相 图3-33 分离非均相共沸物的流程 共沸物精馏体系非理想性强、组分多、变量多，喷雾干燥不宜使用简捷法，而严格计算也变得非常复杂。 共同点： 基本原理相同，都是通过加入适量的质量分离剂，改变组分之间的相互作用，增大组分的挥发度差异，实现精馏分离。 1.消耗的热量 共沸精馏的共沸剂由塔顶蒸出——消耗的热量多； 萃取精馏的共沸剂由塔釜排出——消耗的热量少。 若原料液中轻组分的含量较少，共沸精馏消耗的热量也可能不大于萃取精馏 2.操作 共沸精馏因共沸组成的限制，操作条件比较苛刻，但可用于间歇操作和连续操作。 萃取精馏可在较大的范围内变化其过程参数，比较灵活，适用于连续操作 。 不同点： 3.溶剂选取 共沸精馏的共沸剂要符合生成共沸物的条件（αs，x1），对特定体系，可供选择的共沸剂数目不如萃取精馏多。 对于原料液的分离，若两者均可，则优先考虑萃取精馏。 4.热敏性物料 在同一操作压力下，由于共沸精馏（操作温度）比萃取精馏要求低，因此，若有热敏性组分时，选用共沸精馏比较有利。 5.塔板效率 萃取精馏因加入大量的萃取剂，塔内液相流量远大于气相，因而气液接触较差，导致塔板效率降低（约为普通一半）。 一、共沸物的特性与其组成的计算 二、共沸剂的选择 三、共沸精馏流程 四、共沸精馏的计算 五、共沸精馏与萃取精馏比较
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