恒沸和萃取精馏
化工分离工程复习必备(简答题与名词解释)
萃取精馏中，萃取剂在何处加入？为何？在进料板之上，与塔顶保持有若干块塔板。
溶剂的沸点比被分离组分高，那样可以使塔内维持较高的溶剂浓度，及起回收溶剂的作用。
从热力学角度和工艺角度简述萃取精馏中萃取剂的选择原则？热力学角度：溶剂的沸点要足够高，以避免与系统中任何组分形成共沸物；萃取剂应能使的体系的相对挥发度提高，即与塔顶组分形成正偏差，与塔底组分形成负偏差或者理想溶液。
工艺角度：溶剂与被分离物系有较大的相互溶解度；溶剂在操作中是热稳定的；溶剂与混合物种任何组分不反应；溶剂比不得过大；无毒、不腐蚀、价格低廉、易得。
吸收塔中每级汽、液流量为什么不能视为恒摩尔流？吸收过程是气相中的某些组分溶到不挥发吸收剂中去的单向传递过程。
吸收剂吸收了气体中的溶质而流量不断增加，气体的流量则相应的减少，塔中气相和液相总流率向下都是增大的。
吸附质被吸附剂吸附—脱附机理？①吸附质从流体主体通过分子扩散和对流扩散传递到吸附剂的外表面；②吸附质通过孔扩散从吸附剂的外表面传递到微孔结构的内表面；③吸附质沿孔表面扩散并被吸附在孔表面上；④吸附质从吸附剂的内表面脱附；⑤吸附质沿径向扩散传递到吸附剂的外表面；⑥吸附质从吸附剂的外表面扩散到流体主体。
精馏过程全回流操作特点？①不进料也不出料；②无精馏段与提馏段之分；③两板之间任一截面上上升蒸汽组成与下降液相组成相等；④达到指定分离程度所需的理论板数最少。
在萃取精馏中，由相对挥发度表达式分析，为什么加入萃取剂后会提高原溶液的相对挥发度？在萃取精馏中，原溶液,112≈α汽相为理想气体，液相为非理想溶液，,1212112≈⨯γγ=αsspp对于特定物系，sspp21不可改变，要使,112>α只有21γγ增加，加S后可使)()(2121γγ>γγs。
所以加入萃取剂后会提高原溶液的相对挥发度。
精馏过程的热力学不可逆性主要由哪些原因引起的？精馏操作的热力学不可逆性,是由于进入层级的汽液两相的温度、压力和组成,与它们对应平衡的温度、压力和组成的差距所造成，因此在层级间汽液两相要进行传热和传质，损失了有效能，所以其不可逆性主要由压力差、温度差及浓度差引起的。
化工原理精馏习题
精馏习题一、填空1. 简单蒸馏的主要特征是________和______。
答案：不稳定操作或过程不连续；无回流2.当分离要求和回流比一定时，进料的值最小，此时分离所需的理论板数。
答案：过热蒸气；最多3. 恒沸精馏和萃取精馏主要针对_____和______物系，这两种特殊精馏均采取加入第三组分的办法以改变原物系的_______。
答案：沸点差很小；具有恒沸物体系；相对挥发度4.某二元理想物系的相对挥发度为2.5，全回流操作时，已知塔内某块理论板的气相组成为0.625，则下层塔板的气相组成为。
答案：0.45. 精馏塔设计时，若工艺要求一定，减少需要的理论板数，回流比应，蒸馏釜中所需的加热蒸气消耗量应，所需塔径应，操作费和设备费的总投资将是的变化过程。
答案：增大；增大；增大；急速下降至一最低后又上升6. 精馏操作时，若进料的组成、流量和气化率不变，增大回流比，则精馏段操作线方程的斜率，提馏段操作线方程的斜率_______,塔顶组成_______,塔底组成 _______.答案：增加；减小；增加；降低7.间歇精馏和平衡蒸馏的主要区别在于________；间歇精馏操作中，若保持回流比不变，则馏出液组成_______ ；若保持馏出液组成不变，回流比需不断________ 。
答案：前者是不稳态过程，后者为稳态过程；不断下降；增大8. 某精馏操作时，加料由饱和液体改为过冷液体，且保持进料流率及组成、塔顶蒸气量和塔顶产品量不变，则此时塔顶组成，塔底组成，回流比，精馏段操作线斜率L/V 。
答案：增加；减少；不变；不变二、判断1. 精馏塔的全塔总效率不等于塔内各板的默弗里效率的平均值。
（√）2. 对于普通物系，原料组成浓度越低塔顶产品达到同样浓度所需要的最小回流比越大。
（√）3. 回流比相同时，塔顶回流液体的温度越高，分离效果越好。
（X ）4.当分离要求一定时，精馏塔内物料的循环量越大，所需的理论塔板数越多。
（X ）5. 在其他条件不变的情况下，降低连续精馏塔的操作压强，塔顶馏出物中易挥发组分的浓度变低。
第三章 精馏3-2-恒沸精馏
二组分活度系数的计算
3.2
恒 沸 精 馏
c. 当A12=A21=A时，此二元系统称对称系统 时 此二元系统称对称系统, 方程可变为单参数的对称方程
ln γ 1 = A12 x = Ax ;
2 2 2 2
lnγ 2 = A x = Ax
2 21 1
2 1
为理想体系; d. 当A12=A21=0时，γi = 1为理想体系 为理想体系 时 为负偏差非理想体系; 当A12<0, A21<0时, γi < 1 为负偏差非理想体系 时 为正偏差非理想体系; 当A12>0, A21>0时, γi > 1 为正偏差非理想体系 时
沸 精 馏
（A）范拉尔（Van-laar）方程 ）范拉尔（ ）
ln γ 1 =
A12 A12 x1 1 + A x 21 2
2
;
ln γ 2 =
A21
2
A21 x2 1 + A12 x1 （2-40） ）
一、恒沸物和恒沸组成的计算
(Azeotropic mixtures and calculation of azetropic composition） ）
x s = 0 .8 Rmin = 2.46
(α 12 )s = 1.79
N min = 14 .7 块） （
采用特殊精馏的方法可以大大提高分离效率
特殊精馏的分类 （1）恒沸精馏 (Azetropic Distillation)： ） ： √
加入的新组分与被分离系统中的一个或几个 组分形成最低(最高)恒沸物从塔顶( 采出。 组分形成最低(最高)恒沸物从塔顶(釜)采出。 加入的新组分称为恒沸剂。 加入的新组分称为恒沸剂。
恒沸精馏
恒沸精馏姓名：杨慧霞班级：2012011601学号：1221215377 指导老师：叶超群恒沸精馏恒沸精馏是一些难用普通精馏方法分离的体系中加入一新的组分（称为挟带剂），挟带剂与待分离关键组分形成恒沸物（该恒沸物可以是二元的，也可以是多元的；可以是易挥发的塔顶产品，也可以是难挥发的塔底产品；但最好是前者），而使原体系中的组分得到分离。
恒沸精馏与萃取精馏一样，都是多组分非理想溶液的精馏。
一，恒沸精馏挟带剂的要求恒沸精馏挟带剂至少应与待分离组分之一形成恒沸物，且最好是形成一最低恒沸物，可以有较低的操作温度：在操作温度，压力及塔内组成条件下挟带剂与待分离组分是完全互溶的。
一个理想的挟带剂应具有以下性质：（1）当分离两沸点相近的组分或一最高沸点恒沸物时，所选择的挟带剂应具有下列性质之一：（i）挟带剂与其中一个组分形成一最低点恒沸物。
（ii）挟带剂与两个待分离组分分别形成两个最低沸点恒沸物，其中一恒沸物比另一恒沸物有足够低的沸点。
（2）当分离最低沸点恒沸物时，所选择的挟带剂应具有下列性质之一：（i）挟带剂与其中之一形成最低沸点恒沸物，且沸点比之原料恒沸物的沸点低很多。
（ii）挟带剂与原料组分形成一三元最低沸点恒沸物，其沸点比原料恒沸物的沸点低得多，且三元恒沸物中两个待分离组分之比有较大差别。
二恒沸精馏流程以分离乙醇-水恒沸物为例，可在其中加入苯作添加剂，加入苯之后的溶液形成了苯-水-乙醇的三组分非均相恒沸物。
恒沸精馏采用如图所示的流程，在恒沸精馏塔Ⅰ中部加入接近恒沸组成的乙醇-水溶液，塔顶加入苯。
精馏时，沸点最低的三组分恒沸物由塔顶蒸出，经冷凝并冷却至较低的温度后在分层器中分层。
各组分基本成分表如下：乙醇-苯-水三元共沸物性质项目共沸点℃乙醇％水％苯％64.85 18.5 7.4 74.1乙醇-苯-水乙醇-苯68.24 32.7 0.0 67.63苯-水69.25 8.83 8.83 91.17乙醇-水78.15 95.57 74.43 0.0其中苯相回流入Ⅰ塔作回流，苯作为挟带剂循环使用。
第1章 特殊精馏
1.1.5 恒沸剂的选择
理想的恒沸剂应具备以下性质： （1）能与被分离组分形成最低或最高恒沸物； （2）恒沸剂容易分离和回收； （3）用量少，汽化潜热低； （4）热稳定性好，不与其他组分起化学反应； （5）无毒，无腐蚀性；
（6）价廉易得。
1.2 萃取精馏
1.2.1 特点
（1）通过加入某种溶剂S (萃取剂)，使αS >α； 图1-17(a) （2）所加溶剂不与被分离组分形成恒沸物； （3）所加溶剂的沸点比所有组分的沸点高。
1.3 加盐精馏
1.3.1 盐效应对气液平衡的影响
盐效应：改变溶液的熔点沸点、溶解度、 蒸汽压、气液相平衡等。 图1-26、图1-27：加盐对气液平衡线的影响
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盐浓度越高，盐效应越明显
1.3.2 加盐精馏流程
（1）溶盐精馏 图1-28 溶盐精馏的特点
特点 （2）加盐萃取精馏 图1-30
1.4 水蒸气精馏
2.5.3 双水相萃取原理
在成相条件下，溶质在两水相间存在分 配差异。体系总组成足够大时，体系可分出 上相与下相。
2.5.4 双水相萃取的特点
1.适用于生物大分子的分离
2.可在非均相直接分离
3.设备结构简单，操作方便
第 3章 吸
3.1 概述 3.2 吸附平衡 3.3 吸附速率
附
3.4 固定床吸附 3.5 移动床吸附 3.6 模拟移动床
2.2.3 超临界萃取的特点
1.超临界流体密度与液体相近，同时又具有近 似于气体的扩散能力，比一般溶剂传质速率 高，溶解能力强，萃取平衡快。
2.超临界萃取的控制参数主要是压力和温度， 萃取过程操作容易控制。 3.在接近临界点处，温度、压力的微小变动都 会使流体的溶解能力发生明显改变，因此萃 取后溶质与溶剂易于分离。
萃取精馏法的原理
萃取精馏法的原理
萃取精馏法是一种通过液体的分馏使两个或更多组分分离的方法。
其基本原理是利用各组分的不同挥发性，在不同的温度下使其部分汽化，然后通过液气两相的分离实现分离提纯。
具体原理如下：
1. 原料液通过加热，使其达到沸点。
在加热过程中，各组分的挥发性不同，会有一部分组分先达到沸点开始汽化。
2. 汽化的组分进入分馏塔的上部，形成汽相。
分馏塔内通常装有填料或塔板，以增加接触面积和混合程度。
3. 分馏塔内上部的汽相遇到冷却的材料，如冷凝器等，使其冷却并凝结成液体。
液体部分重新回流到分馏塔，形成回流液，而未回流的液体则继续向下流动。
4. 液体继续向下流动，经过分馏塔内不同温度区域的加热和冷却作用，不同组分的喷雾汽化和凝结循环，逐渐分离出来。
5. 最后，分馏塔下部的液体收集器收集分离得到的纯化组分。
总结起来，萃取精馏法的原理主要是利用组分在不同条件下的相变特性，通过不
断的汽化与凝结循环，使各组分在分馏塔中逐渐分离提纯。
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对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术通关，1系电过，力管根保线据护敷生高设产中技工资术艺料0不高试仅中卷可资配以料置解试技决卷术吊要是顶求指层，机配对组置电在不气进规设行范备继高进电中行保资空护料载高试与中卷带资问负料题荷试2下卷2，高总而中体且资配可料置保试时障卷，各调需类控要管试在路验最习；大题对限到设度位备内。进来在行确管调保路整机敷使组设其高过在中程正资1常料中工试，况卷要下安加与全强过，看度并22工且22作尽22下可22都能22可地护以缩1关正小于常故管工障路作高高；中中对资资于料料继试试电卷卷保破连护坏接进范管行围口整，处核或理对者高定对中值某资，些料审异试核常卷与高弯校中扁对资度图料固纸试定，卷盒编工位写况置复进.杂行保设自护备动层与处防装理腐置，跨高尤接中其地资要线料避弯试免曲卷错半调误径试高标方中高案资等，料，编试要5写、卷求重电保技要气护术设设装交备备置底4高调、动。中试电作管资高气，线料中课并敷3试资件且、设卷料中拒管技试试调绝路术验卷试动敷中方技作设包案术，技含以来术线及避槽系免、统不管启必架动要等方高多案中项；资方对料式整试，套卷为启突解动然决过停高程机中中。语高因文中此电资，气料电课试力件卷高中电中管气资壁设料薄备试、进卷接行保口调护不试装严工置等作调问并试题且技，进术合行，理过要利关求用运电管行力线高保敷中护设资装技料置术试做。卷到线技准缆术确敷指灵设导活原。。则对对：于于在调差分试动线过保盒程护处中装，高置当中高不资中同料资电试料压卷试回技卷路术调交问试叉题技时，术，作是应为指采调发用试电金人机属员一隔，变板需压进要器行在组隔事在开前发处掌生理握内；图部同纸故一资障线料时槽、，内设需，备要强制进电造行回厂外路家部须出电同具源时高高切中中断资资习料料题试试电卷卷源试切，验除线报从缆告而敷与采设相用完关高毕技中，术资要资料进料试行，卷检并主查且要和了保检解护测现装处场置理设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
精馏
共沸精馏定义：
若在两组分恒沸液中加入第三组分，该组分能与原料液中的一个或两个组分形成新的恒沸液，从而使原料液能用普通精馏方法分离，这种精馏操作称为恒沸精馏。
萃取精馏定义：
在两组分恒沸液中加入第三组分，该组分能与原料液不形成共沸物，且改变原有组分间的相对挥发度而得以分离的操作称为萃取操作。
共沸精馏与萃取精馏比较
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。
（二者原理）
异同点：（1）共沸精馏中加入的共沸剂必须与原溶液中的一个或几个组分形成共沸物，而萃取精馏中的溶剂无此限制，共沸剂的选择范围相对较窄；
（2）共沸精馏中共沸剂以汽态离塔，消耗的潜热较多，萃取精馏中萃取剂基本不变化，因此共沸精馏的能耗一般比萃取精馏大；
（3）在同样压力下，共沸精馏的操作温度通常比萃取精馏低，故共沸精馏更适用于分离热敏性物料；
（4）共沸精馏可连续操作，也可间歇操作，萃取精馏一般只能连续操作。
萃取蒸馏溶剂选择原则：
（1）易于萃取组分分离
（2）污染小，环境友好
（3）一般溶剂浓度>60%,成本低
（4）与被分离物系有较大的溶解度
（5）沸点要较组分高。
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2．萃取精馏
在被分离的二元混合液中加入第三组分，该组分 不与其它组分形成恒沸物，而增大A、B两组分间 的相对挥发度，或打破原恒沸体系，使精馏得以 进行，这种形式的精馏称为萃取精馏。其中所添 加的第三组分称为萃取剂，精馏时从塔底排出。
例一 环己烷 80.8℃ 苯 80.1 ℃ 常压下沸点 糠醛 161.7℃ 苯酚 180℃
0.98 1.38 1.86 2.07 2.36 2.7
循环糠醛 苯
萃取剂回收 段 补充糠醛
环己烷 冷凝器 脱溶剂 萃 取 精 馏 塔 顶部产品 苯+
脱溶剂 底部产品 糠醛-苯混合液
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循环糠醛 苯 冷凝器 溶 剂 分 离 塔 萃取剂回收段 补充糠醛 环己烷 冷凝器 脱溶剂 萃 取 精 馏 塔 顶部产品
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6.９
6.９.1 6.９.2
恒沸精馏与萃取精馏
恒沸精馏 萃取精馏
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恒沸精馏与萃取精馏 具有恒沸点或相对挥发度 接近 1 的物系，不能采用普通精馏方法进行 分离。 恒沸精馏与萃取精馏是向精馏系统 添加第三组分，提高原溶液各组分间 的相对挥发度 ，使原来难以用精馏 分离的物系，变得易于分离。
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例2：环己烷-苯体系，恒沸剂为丙酮 常压下沸点
环己烷
80.8℃
苯
80.1℃
丙酮
56.2℃
环己烷-苯 恒沸物
77℃
环己烷-丙酮 恒沸物
53℃
5
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恒沸精馏举例 工业酒精恒沸精馏（用苯作恒沸剂）制取无水酒精 乙醇-水二元恒沸物（恒沸点78.15℃，乙醇摩尔分率0.894）
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6.８.2
萃取精馏
13
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脱溶剂 底部产品 糠醛-苯混合液
苯+环己烷 （原料）
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萃取剂的选择原则： （1）选择性高 加入少量萃取剂就能使原组分间的相对挥发度显 著增大 （2） 溶解度大 能和任何浓度的原溶液互溶，以避免分层，否 则难以充分发挥萃取精馏的作用。 （3）挥发性小 其沸点比混合液的其它组分高得多，以保证塔 顶产品的质量，也易与另一组分分离，但沸点也不 能太高，否则会造成回收困难。 （4）稳定、无毒、不腐蚀、来源容易、价格低廉。
三元非均相 恒沸物 冷凝器 分层器 二元恒沸物 三元非均相 恒沸物 冷凝器
苯、乙醇、水三元 非均相恒沸物： 苯：0.539 乙醇：0.228 水：0.233 沸点：64.85℃ 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
乙醇水恒沸物
恒 沸 精 馏 塔
萃取剂能显著改变苯的饱和蒸汽压，而对环己烷 影响不明显，使苯从易挥发组分变为难挥发组分。
苯-环己烷溶液的萃取分离 常 压 下 苯 的 沸 点 为 80.1℃ ， 环 己 烷 的 沸 点 为 80.73℃， 为 0.98，难于用普通精馏方法分离。 若在该溶液中加入沸点较高的糠醛（沸点 161.7℃），则溶液的相对挥发度发生显著的变化 x糠醛 0.0 0.2 0.4 0.5 0.6 0.7
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6.９.1 恒沸精馏 加入的第三组分与原溶液中的一个 或者两个组分形成最低恒沸物，从而 形成“恒沸物－纯组分”的精馏体系
。恒沸物从塔顶蒸出，纯组分从塔底
蒸出，这种形式的精馏称为恒沸精馏，
其中所添加的第三组分称为恒沸剂或
者夹带剂。
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例1：乙醇-水体系，乙醇从塔底排出，水被苯从 塔顶带出。 常压下沸点
乙醇 78.3℃ 水 100℃ 乙醇-水 恒沸物组成 苯-乙醇-水 恒沸物组成
4
苯 80.1℃
乙醇-水 恒沸物 78.15℃
苯-乙醇-水 恒沸物 64.6℃
乙醇0.895 水0.105 乙醇0.230 水0.226 苯0.554
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苯 回 收 塔
稀乙醇 水溶液
乙 醇 回 收 塔
无水酒精 二元恒沸物
水
恒沸精馏
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恒沸剂的选择原则：
（1）新的最低恒沸物的沸点，与另一从塔底排出 的纯组分，要有足够大的差别，一般要求大于10℃ （2）希望能与料液中含量较少的那个组分形成恒 沸物，而且夹带组分的量要尽可能高，这样夹带剂 用量较少，能耗较低。 （3）最好能形成非均相混合物，以便于回收其中 的夹带剂。 （4）热稳定性好、无毒、不腐蚀、来源容易、价 格低廉等。 8 返回