第三章汽液傳質(zhì)分離過程-7.ppt

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1、第三章特殊精餾之共沸精餾-7上節(jié)內(nèi)容回顧用于描述間歇蒸餾釜中剩余液體組成隨時(shí)間的變化的曲線稱之為剩余曲線。曲線指向時(shí)間增長(zhǎng)的方向，從較低沸點(diǎn)狀態(tài)到較高沸點(diǎn)狀態(tài)。剩余曲線是指無回流簡(jiǎn)單蒸餾過程中塔釜濃度隨時(shí)間變化的軌跡。剩余曲線因?yàn)樵撌Ｓ嗲€將三角相圖分成兩個(gè)蒸餾區(qū)域，故稱它為簡(jiǎn)單蒸餾邊界。簡(jiǎn)單蒸餾邊界穩(wěn)定節(jié)點(diǎn)、不穩(wěn)定節(jié)點(diǎn)、鞍形點(diǎn)本節(jié)要點(diǎn)各種共沸精餾的原理共沸劑的選擇相圖：101.3kPa0.7MPa利用不同壓力下，共沸組成不同分離。例：分離甲乙酮—水共沸物共沸物1常壓2加壓F水MEK工藝流程圖：1、共沸劑的選擇當(dāng)a、b組分形成兩元共沸物時(shí)，加入共沸

2、劑的作用是在塔頂或者塔釜分離出較純的產(chǎn)品a、b。只有在三角相圖上，剩余曲線開始或者終止于a和b，即a和b分別為穩(wěn)定點(diǎn)或不穩(wěn)定點(diǎn)時(shí)，分離才能成為可能。從較低沸點(diǎn)狀態(tài)到較高沸點(diǎn)狀態(tài)。3.共沸劑的選擇1）a、b形成最低共沸物的情況選擇比原共沸溫度更低的低沸點(diǎn)且不形成共沸物的物質(zhì)為共沸劑Te

3、的加入使三角相圖分為兩個(gè)蒸餾區(qū)域。邊界線是兩個(gè)共沸點(diǎn)的連接線。a、b分別位于不同區(qū)域，均為穩(wěn)定節(jié)點(diǎn)。純組分a、b作為不同精餾塔的釜液采出。選擇高沸點(diǎn)，并且與原兩組分均生成最低共沸物的物質(zhì)為共沸劑Ta

4、出液采出。純組分e作為塔釜液采出。選擇中間沸點(diǎn)，并且與高沸點(diǎn)組分生成最高共沸物的物質(zhì)為共沸劑TaTb。e的加入使三角相圖分為兩個(gè)蒸餾區(qū)域。邊界線是兩個(gè)共沸點(diǎn)的連接線。a、b分別位于不同區(qū)域，均為不穩(wěn)定節(jié)點(diǎn)。純組分a、b作為不同精餾塔的釜液采出。選擇低沸點(diǎn)，并且與兩組分均生成最高共沸物的物質(zhì)為共沸劑Te

5、曲線連接所希望得到的產(chǎn)品時(shí)，一個(gè)均相共沸物才能被分離成接近純的組分。若滿足上述條件：對(duì)于二元最低共沸物系，共沸劑應(yīng)該是一個(gè)低沸點(diǎn)組分或能形成新的二元或三元最低共沸物的組分；對(duì)于二元最高共沸物系，共沸劑應(yīng)該是一個(gè)高沸點(diǎn)組分或能形成新的二元或三元最高共沸物的組分。理想共沸劑應(yīng)具備特征1）顯著影響關(guān)鍵組分氣液平衡關(guān)系；2）容易分離回收；3）用量少，汽化潛熱低；4）與進(jìn)料組分互溶，不與進(jìn)料組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；5）無腐蝕、無毒，廉價(jià)易得。4.共沸劑精餾的計(jì)算αβxαxβxαxβ二元非均相共沸精餾1、分離流程若兩組分形成非均相共沸物，則采用雙塔流程，并設(shè)置分層器

6、，在不加入任何共沸劑的情況下可實(shí)現(xiàn)組分間的完全分離。經(jīng)典流程如圖。設(shè)原料中兩組分A、B，以A的摩爾分?jǐn)?shù)表示物料組成，初始A為易揮發(fā)組分。兩塔塔頂接近共沸組成的上升蒸汽經(jīng)冷凝后在分層器分成兩個(gè)液相α、β。假設(shè)xAα

7、者設(shè)備的要求，需要采用兩液相回流。兩元非均相共沸精餾的應(yīng)用是從水溶液中分離和回收某些有機(jī)物質(zhì)的簡(jiǎn)單有效方法。有時(shí)，僅要求分離出一個(gè)純產(chǎn)品，可采用單塔流程。如丁二烯中飽和水的脫除。此時(shí)，塔釜中得到的是脫水干燥后的有機(jī)物，塔頂出丁二烯-水混合物，經(jīng)冷凝分層后，有機(jī)相回流。水相中有機(jī)物含量少，所以可不設(shè)2塔回收有機(jī)物，而以廢水形式排放。對(duì)于形成二元均相最低共沸物的系統(tǒng)，降低分層器溫度，或者降低操作壓力，使冷凝液出現(xiàn)液液分層情況，也可按非均相共沸精餾處理。2、兩元非均相共沸精餾的圖解法兩元非均相共沸精餾的圖解法，對(duì)于恒摩爾流情況，計(jì)算結(jié)果是準(zhǔn)確的；對(duì)于非恒

8、摩爾流情況，計(jì)算結(jié)果欠佳，可作為ASPENPLUS軟件嚴(yán)格計(jì)算的初值。1)單相回流圖解法對(duì)兩塔進(jìn)行總的物料衡算：已知，1塔