新型分离技术--第3部分-特殊精馏技术
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11 特殊精馏
特殊精馏
1
第1页
特殊精馏
一般的蒸馏或精馏操作是以液体混合物 中各组分的相对挥发度差异为依据的。组 分间挥发度差别愈大愈容易分离。 但对某些液体混合物，组分间的相对挥发 度接近于1或形成恒沸物，以至于不宜或 不能用一般精馏方法进行分离。则需采用 特殊精馏方法。
第2页
特殊精馏
特殊精馏方法有膜蒸馏、催化精馏、吸附 精馏、恒沸精馏、萃取精馏、盐效应精馏 等。 对恒沸精馏、萃取精馏、盐效应精馏都是 在被分离溶液中加入第三组分以加大原溶 液中各组分间相对挥发度。
第14页
流程收敛
• 介绍概念
✓模块收敛（convergence blocks） ✓撕裂流股（tear streams） ✓流程顺序（flowsheet sequences）
第15页
流程收敛
评估流程的收敛性，需确定
• 计算顺序 • 撕裂流股 • 求解的迭代次数 • 收敛容差 • 收敛的计算方法
关于流程收敛性的所有信息都会写入控制面板（Control Pan nel）
第16页
流程收敛---收敛模块
• 每个设计规定和撕裂流都有一个相关联的收敛模块 • 收敛模块确定撕裂流估算初值或设计规定中控制变
量值在逐次迭代过程中的更新方法。 • Aspen Plus定义的收敛模块的名字以字符“$.”开
头
• 用户定义的收敛模块的名字一定不要用字符“$.”开头 。
• 要确定由Aspen Plus定义的收敛模块，请看Control Panel（控制面板）信息中的“Flowsheet Analysis （流程分析）” 部分。
第24页
特殊精馏—多效精馏
• 例题：
甲醇分离塔，要将60wt%甲醇水溶液提纯。分别用单塔 和双效塔进行分离，并比较当两种产品一致时的能量 利用情况。已知条件： 进料温度为20C，压力为101.325kPa，流率为100kg/h 。单塔的压力为101.325kPa，理论板数为22， 进料板 位置为11， 塔顶产品流率为63kg/h，摩尔回流比为0. 65.
1
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特殊精馏
一般的蒸馏或精馏操作是以液体混合物 中各组分的相对挥发度差异为依据的。组 分间挥发度差别愈大愈容易分离。 但对某些液体混合物，组分间的相对挥发 度接近于1或形成恒沸物，以至于不宜或 不能用一般精馏方法进行分离。则需采用 特殊精馏方法。
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特殊精馏
特殊精馏方法有膜蒸馏、催化精馏、吸附 精馏、恒沸精馏、萃取精馏、盐效应精馏 等。 对恒沸精馏、萃取精馏、盐效应精馏都是 在被分离溶液中加入第三组分以加大原溶 液中各组分间相对挥发度。
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流程收敛
• 介绍概念
✓模块收敛（convergence blocks） ✓撕裂流股（tear streams） ✓流程顺序（flowsheet sequences）
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流程收敛
评估流程的收敛性，需确定
• 计算顺序 • 撕裂流股 • 求解的迭代次数 • 收敛容差 • 收敛的计算方法
关于流程收敛性的所有信息都会写入控制面板（Control Pan nel）
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流程收敛---收敛模块
• 每个设计规定和撕裂流都有一个相关联的收敛模块 • 收敛模块确定撕裂流估算初值或设计规定中控制变
量值在逐次迭代过程中的更新方法。 • Aspen Plus定义的收敛模块的名字以字符“$.”开
头
• 用户定义的收敛模块的名字一定不要用字符“$.”开头 。
• 要确定由Aspen Plus定义的收敛模块，请看Control Panel（控制面板）信息中的“Flowsheet Analysis （流程分析）” 部分。
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特殊精馏—多效精馏
• 例题：
甲醇分离塔，要将60wt%甲醇水溶液提纯。分别用单塔 和双效塔进行分离，并比较当两种产品一致时的能量 利用情况。已知条件： 进料温度为20C，压力为101.325kPa，流率为100kg/h 。单塔的压力为101.325kPa，理论板数为22， 进料板 位置为11， 塔顶产品流率为63kg/h，摩尔回流比为0. 65.
特殊精馏方法介绍
(2-162) ln 12 p1s (1 2 x1 ) ln( s ) Ts A12 p2 (2-161)
讨论溶剂S对 1, 2 的影响:
第三项: x ( A A ) 反映了溶剂S对组分1,2不同作用效果.
s 1S 2S
使 1, 2 / s 1 A1s 0
３）当三元系中有二对二元最低恒沸物，而另一对是二元最 高恒沸物时，压力曲面上就可能出现“谷”；温度曲面 上 就可能出现“脊”； 当三元系中有二对二元最高恒沸物，而另一对是二元最 低恒沸物时，温度曲面上就可能出现“沟”；压力曲面 上 就可能出现“脊”；
2.恒沸点的预测
12
恒沸点时: 12 1 ki ˆV i P
sn x s
结合(2-164)和(2-167) 精:
xs S D sn (1 sn ) L 1 xs
(2-168)
S
RDxs (1 sn )
D sn x s
(1 x s )
1 (1 sn ) x s
(2-169)
提:
xs
其中:
S (1 sn ) L
xs [A 1s A s2 2x1(A s1 A 1s ) xs (A 2s A s2 ) C(x2 x1)]
若 r~X 曲线近似对称,即 Ai,j=Aj,i , C=0
A1, 2 A2,1 A12
A12 A1, 2 A2,1 2
S A1, S AS ,1 A1
V i
0
ˆ P
0
1, 2
V 0 ˆ K1 2 1 f1 V ˆ f0 K2 1 2 2
一般萃取精馏操作压力不高,所以
5 特殊精馏(AL)
yS
精馏段萃取剂浓度：
xS
x S 1 ( 1) x S
S
(1 ) Ln (
D ) 1 xS
xS S (1 ) Lm (
对于提馏段，可用类似的方法得到：
W
1 xS
)
化工分离工程与案例
Engineering ＆ example of chemical separation
如果所加入的新组分和被分离系统中的一个或几个组分形成最低共沸 物从塔顶蒸出，这种特殊精馏被称为共沸精馏，加入的新组分叫共沸剂。 如果加入的新组分不与原系统中的任何组分形成共沸物，而其沸点又较原 有的任一组分高，从塔釜离开精馏塔这种特殊精馏被称为萃取精馏。加入 的新组分称为溶剂。
化工分离工程与案例
Engineering ＆ example of chemical separation
化工分离工程与案例
Engineering ＆ example of chemical separation
5.1.3 萃取精馏案例
案例1 正庚烷-甲苯分离
MSA 苯酚 正庚烷-甲苯 正庚烷 甲苯
ESA
ESA
正庚烷-甲苯 萃取精馏流程
1-萃取精馏塔；2-萃取剂回收塔
化工分离工程与案例
Engineering ＆ example of chemical separation
5 回流比
原溶液为二组分体系时
饱和液体进料（q=1）
Rm ,q 1
x1, D (12 ) S (1 x1, D ) 1 (12 ) S 1 z1 1 z1
饱和蒸气进料(q=0)
(12 ) S x1, D (1 x1, D ) 1 Rm ,q 0 1 (12 ) S 1 z1 1 z1
第三章 精 馏(分离工程,叶庆国)
第三章 精 馏
3.1 多组分精馏
3.1.1 多组分精馏过程分析
3.1.2 多组分精馏的简捷（群法）计算法
精馏：distillation
精馏是多组分分离中最常见的单元操作，它
是利用组分挥发度差异，借助“回流”技术 实现混合液高纯度分离的多级分离操作，即 同时进行多次部分气化和部分冷凝的过程。 实现精馏操作的主体设备是精馏塔。
Nm
L K , D H K ,W lg (1 L K , D )(1 H K , w )
lg L K H K
Fenske公式计算Nm注意事项
• Fenske公式适用于双组份精馏，也适用于多 组分精馏（可以用一对关键组分来求，也可 用任意两组份来求）。 Nm与进料状态、组成的表示方式无关
i ,n i ,n i ,n
Fenske公式计算Nm
对于任意组分
塔顶为全凝器：x i , D 第一个平衡级 平衡关系：y i ,1 K i ,1 x i ,1 操作关系：x i ,1 y i , 2 联立两式：y i ,1
K i ,1 y i , 2
y i ,l
精馏塔的任务：
LK尽量多的进入塔顶馏出 液； HK尽量多的进入塔釜釜液。
关键组分的指定原则
由工艺要求决定
例：ABCD（按挥发度依次减少排列）混合物分离 ◆工艺要求按AB与CD分开： 则：B为LK；C为HK ◆工艺要求先分出A： 则：A为LK；B为HK
分配与非分配组分
根据组分是否在精馏塔的两端都出现，可分为分配 组分(distributing component)和非分配组分 (nondistribution component)。 分配组分：塔顶、塔底同时出现 非分配组分：只在塔顶活塔底出现的组分
3.1 多组分精馏
3.1.1 多组分精馏过程分析
3.1.2 多组分精馏的简捷（群法）计算法
精馏：distillation
精馏是多组分分离中最常见的单元操作，它
是利用组分挥发度差异，借助“回流”技术 实现混合液高纯度分离的多级分离操作，即 同时进行多次部分气化和部分冷凝的过程。 实现精馏操作的主体设备是精馏塔。
Nm
L K , D H K ,W lg (1 L K , D )(1 H K , w )
lg L K H K
Fenske公式计算Nm注意事项
• Fenske公式适用于双组份精馏，也适用于多 组分精馏（可以用一对关键组分来求，也可 用任意两组份来求）。 Nm与进料状态、组成的表示方式无关
i ,n i ,n i ,n
Fenske公式计算Nm
对于任意组分
塔顶为全凝器：x i , D 第一个平衡级 平衡关系：y i ,1 K i ,1 x i ,1 操作关系：x i ,1 y i , 2 联立两式：y i ,1
K i ,1 y i , 2
y i ,l
精馏塔的任务：
LK尽量多的进入塔顶馏出 液； HK尽量多的进入塔釜釜液。
关键组分的指定原则
由工艺要求决定
例：ABCD（按挥发度依次减少排列）混合物分离 ◆工艺要求按AB与CD分开： 则：B为LK；C为HK ◆工艺要求先分出A： 则：A为LK；B为HK
分配与非分配组分
根据组分是否在精馏塔的两端都出现，可分为分配 组分(distributing component)和非分配组分 (nondistribution component)。 分配组分：塔顶、塔底同时出现 非分配组分：只在塔顶活塔底出现的组分
多组分精馏和特殊精馏
核算式
对HNK：C3，iC4，nC4进行核算： C3：d0.6448，xD0.017 C4:xD0
\ 清晰分割假设对 C 3不成立，须调整
5.调整
以前面结果为初值，进行试差
设 d 0 .6 4 4 8 ， 其 它 不 变 ， 重 复 1 4 步
计 算 ， 至 前 后 二 次 结 果 相 近 为 止 。
3. 核实清晰分割的合理性
对
于LNK
，
核
实w
，看
i
是
否xi
,W
0
核实式： fi di wi;
fd ( w )i ( w )i 1
\ wi fi 1 （wd ）i
将
（d ） wi
i
h
N
m（d ）代 wh
入
上
式
有：
wi
1i
fi h N m（wd ）h
核算式
对 于 甲 烷 ， w 9 .6 1 0 5 0 ； x W 1 .5 1 0 6
结果：第二次dC3 0.635 与第一次相近
例3-3 苯（B）-甲苯（T）-二甲苯（X）-异丙苯 （C）的混合物送入精馏塔分离，进料组成（摩尔 分数）为：zB=0.2，zT=0.3， zX=0.1， zC=0.4。相对 挥发度数据：αB=2.25，αT=1.00，αX=0.33，αC= 0.21。分离要求：馏出液中异丙苯不大于0.15%；釜 液中甲苯不大于0.3%（摩尔）。计算最少理论板和 全回流下的物料分配。
1.000 0.025 0.901 0.0167 1.000 - 1.325 0.901 1.325
故
Rm 1.306
返回
3.1.3 最少理论板数和组分分配
1、最少理论板数 全 回 流 R 时 操N ， 作 N m
特殊精馏分离恒沸体系概述
特殊精馏分离恒沸体系概述作者：石志华来源：《商情》2016年第31期【摘要】多组分精馏过程是利用组分间相对挥发度的差异而实现组分分离提纯的，然而，在化工生产中常遇到需要分离的混合物中组分的相对挥发度相差极小或接近于1，或等于1，有价值的组分在混合液中浓度很低且难挥发，还有些待分离的物质是热敏性物质等，不能采用普通的精馏方法完成其分离提纯，在原溶液中加入另一溶剂，由于该溶剂对原溶液中各个组分的作用的差异，形成非理想溶液，改变了各组分的活度系数，加大了关键组分之间的相对挥发度，达到有效分离的目的。
【关键词】恒沸物恒沸精馏萃取精馏加盐萃取精馏1恒沸精馏恒沸精馏是在原溶液中添加恒沸剂S使其与溶液中至少一个组分形成最低（最高）恒沸物，以增大原组分间相对挥发度的非理想溶液的多元精馏。
一般恒沸物比料液中任一组分的沸点或原有恒沸物的沸点低（高）得多，且组成也有显著的差异，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。
1.1 恒沸体系1.1.1恒沸现象与恒沸物。
如果溶液与理想溶液偏差较大，有可能产生恒沸现象。
恒沸物是指在一定压力下，汽液相组成与沸腾温度始终不变的这一类溶液。
恒沸物的形成是由于组成溶液的各组分间分子结构不相似，在混合时引起与理想溶液偏差的结果。
恒沸物是指具有恒沸现象的液体混合物在一定条件下所生产的产物。
产生恒沸物的原因是由于溶液中不同组分分子引力不同，且主要是氢键的作用。
若溶液与理想溶液产生最大正偏差，即活度系数大于1，则形成最低恒沸物；若溶液与理想溶液产生最大负偏差，即活度系数小于1，则形成最高恒沸物。
1.1.2恒沸物特点。
a.当压力不变时，恒沸组成（恒沸点）一定，此时汽化过程中温度T不变；b.在泡点线和露点线交点，汽化中组成不变；c.恒沸物体系特殊在恒沸点，其它点都是非理想溶液的相平衡，用普通精馏方法不能通过恒沸点，但在恒沸点两侧仍有分离作用；d.对最低恒沸物，在恒沸点左侧，y>x，相对挥发度大于1，在恒沸点右侧，y1.2恒沸剂1.2.1恒沸剂的选择。
第三章汽液传质分离过程
为共沸剂 Te<T<Ta<Tb， e-b和e-a均不形成共沸物。 e的加入使三角相图分为两个蒸 馏区域。 a、b分别位于不同区域，均为稳 定节点。
纯组分a、b作为不同精馏塔的 釜液采出。
.
选择中间沸点，并且与低沸点组分生成最低共沸物的物质 为共沸剂
Ta<Te<Tb， e-a生成最低共沸物T2<Ta。
xβ
若 xF < xα < xβ ，则应在1塔进料 物料衡算时，二塔塔釜多了一项水蒸气流量S。
假设1塔精馏段气相流量为V1液 相流量为L1。
在1塔精馏段的第n块塔板及2塔 釜出口之间作物料横算：
V1SL1B2
S
V 1y n 1 S L 1 x n B 2 x B 2
所以得1塔精馏段操作线方程：
yn1V L1 1xnV B1 2xB2
S (33)5
V1
.
假设1塔提馏段气相流量为V1’液 相流量为L1’。
在1塔提馏段的第n块塔板及1塔 塔釜出口之间作物料横算：
L'1V1' B1
L '1xnV 1'yn1B 1xB 1
S
所以得1塔提馏段操作线方程：
yn1V L1'1' xnV B11' xB1(332)
定节点。
.
2）a、b形成最高共沸物的情况 选择比原共沸温度更高的沸点且不形成共沸物的物质为共
沸剂
T2<Te， e-b和e-a均不形成共沸物。
e的加入使三角相图分为两个蒸 馏区域。
a、b分别位于不同区域，均为不 稳定节点。
纯组分a、b作为不同精馏塔的塔 顶馏出液采出。
纯组分e作为塔釜液采出。
纯组分a、b作为不同精馏塔的 釜液采出。
.
选择中间沸点，并且与低沸点组分生成最低共沸物的物质 为共沸剂
Ta<Te<Tb， e-a生成最低共沸物T2<Ta。
xβ
若 xF < xα < xβ ，则应在1塔进料 物料衡算时，二塔塔釜多了一项水蒸气流量S。
假设1塔精馏段气相流量为V1液 相流量为L1。
在1塔精馏段的第n块塔板及2塔 釜出口之间作物料横算：
V1SL1B2
S
V 1y n 1 S L 1 x n B 2 x B 2
所以得1塔精馏段操作线方程：
yn1V L1 1xnV B1 2xB2
S (33)5
V1
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假设1塔提馏段气相流量为V1’液 相流量为L1’。
在1塔提馏段的第n块塔板及1塔 塔釜出口之间作物料横算：
L'1V1' B1
L '1xnV 1'yn1B 1xB 1
S
所以得1塔提馏段操作线方程：
yn1V L1'1' xnV B11' xB1(332)
定节点。
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2）a、b形成最高共沸物的情况 选择比原共沸温度更高的沸点且不形成共沸物的物质为共
沸剂
T2<Te， e-b和e-a均不形成共沸物。
e的加入使三角相图分为两个蒸 馏区域。
a、b分别位于不同区域，均为不 稳定节点。
纯组分a、b作为不同精馏塔的塔 顶馏出液采出。
纯组分e作为塔釜液采出。
分离工程 第三章1ppt
通常指已约定的关系，或者设备为了达到应有的效果，还需要满足的 关系。如物料间的温度差、压力降的关系式等。 约定的关系，如：物料温度、压力相等。
3.1.1单元的设计变量 Design variables for elements
一个化工流程由很多装置组成，而每个装置又可以分 解为多个进行简单过程的单元。 单元 装置
∴吸收塔设计变量：
u Ne N - Nu Ni i r C N ( 2C 5) 1 - ( N - 1)[2(C 2)] 2C N 5 其中： u Nx 进料变量数(c 2) 每级压力 （ 2 C 2） N 2C 4 N u u u Na Ni - N x 1
例2. 产物为两相的全凝器
V Q
L1
N
e V
L2
出入物流变量数： 3（C+2） 能量交换数： 1 +) Nv = 3C+7
N De = N ve －N c e
= C+4
NCe
物料衡算式： C 能量衡算式： 1
相平衡关系式： 化学反应平衡式： 内在关系式： Nc =
C(P-1)+2=C+2 0 0 2C+3
= 2C+5
NCe
物料衡算式： C 能量衡算式： 1
相平衡关系式： 化学反应平衡式： 内在关系式： Nc =
C(P-1)+2=C+2 0 0 +) 2C+3
V0
V1
L1
绝热操作的简单平衡级
L0
固定设计变量Nx = 进料＋压力＝2（C+2）+1＝2C＋5 可调设计变量Na = ND-Nx=(2C+5)-(2C+5)=0
3.1.1单元的设计变量 Design variables for elements
一个化工流程由很多装置组成，而每个装置又可以分 解为多个进行简单过程的单元。 单元 装置
∴吸收塔设计变量：
u Ne N - Nu Ni i r C N ( 2C 5) 1 - ( N - 1)[2(C 2)] 2C N 5 其中： u Nx 进料变量数(c 2) 每级压力 （ 2 C 2） N 2C 4 N u u u Na Ni - N x 1
例2. 产物为两相的全凝器
V Q
L1
N
e V
L2
出入物流变量数： 3（C+2） 能量交换数： 1 +) Nv = 3C+7
N De = N ve －N c e
= C+4
NCe
物料衡算式： C 能量衡算式： 1
相平衡关系式： 化学反应平衡式： 内在关系式： Nc =
C(P-1)+2=C+2 0 0 2C+3
= 2C+5
NCe
物料衡算式： C 能量衡算式： 1
相平衡关系式： 化学反应平衡式： 内在关系式： Nc =
C(P-1)+2=C+2 0 0 +) 2C+3
V0
V1
L1
绝热操作的简单平衡级
L0
固定设计变量Nx = 进料＋压力＝2（C+2）+1＝2C＋5 可调设计变量Na = ND-Nx=(2C+5)-(2C+5)=0
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产物外观（纯度）
分子蒸馏装置
刮膜式分子蒸馏器 利用刮膜器将料液在蒸发面上 刮成厚度均匀且连续更新的涡 流液膜，大大增强了传质和传 热效率，能有效控制液膜的厚 度、均匀性及物料的停留时间。 目前应用最广。
分子蒸馏的应用
如鱼油中 EPA（二十 碳五烯酸） 和DHA（二 十二碳六烯 酸的分离精 制）； 鱼肝油、小 麦胚芽油、 维生素、辣 椒红色素、 玫瑰油等的 提取分离
二异丙苯
丙烯
异丙苯
异丙苯、丙烯
1-催化精馏塔 2-异丙苯塔 3-多烷基苯塔 4-反烃化反应器
二异丙苯等
异丙苯、二异丙苯等
4 分子蒸馏
分子蒸馏又称短程蒸馏，是在高真空下进行，根据分子运动平 均自由程的差别，使液体在远低于沸点的温度下蒸馏分离，受 热时间短，特别适于处理高沸点及热敏性物系。 基本原理：不同分子的有效直径不同，平均 自由程也有差异，即混合液的分子受热后从 液面逸出，不与其它分子发生碰撞所运行的 距离是不相同的。一般来讲，轻分子的平均 自由程比重分子大，若在离蒸发面小于轻分 子平均自由程而大于重分子平均自由程处设 置一个冷凝面，轻分子可到达冷凝面，破坏 平衡，使其继续逸出。而重分子则不能到达 冷凝面，很快会与液相重分子处于动态平衡， 表观上不再从液面逸出，从而使混合物得以 分离。
苯
苯烷基化制异丙苯
苯(A)与丙烯(B)催化反应合成异丙苯(C)，苯 的沸点远大于丙烯，故苯从反应段上部进料，可 只设反应段和提馏段。 烷基转移反应过程中同时伴有烷基转移反应： 烷基化反应：A+B→C（主）；B+C→D（副） 烷基转移反应：A+D=2C（副）D为二异丙苯； 催化填料为酸性沸石或酸性阳离子树脂
废水处理
低放射性废水处理，截留率高，浓缩至很小 体积，容易达到排放标准。 工业废液中回收HCl，含油废水、丙烯腈工 业废水、含Cr(VI)、含苯酚废水、起爆药废 水、含苯、含正戊酸废水、含氰化物废水等。
（1）反应精馏的特点
生成产物及时移出反应区，对可逆和复杂反应， 化学平衡向生成物的反应方向移动，可提高反应 的转化率和选择性。 由于生成的产物及时移出，使得反应物总浓度提 高，有利于加快反应速率。 利用了反应热，降低了精馏过程的能耗。 反应器与精馏塔合二为一，节省了设备投资。 对于某些难分离的体系，可通过反应精馏使其中 某组分进行反应，而将另一组分分离出来。
分子蒸馏的特点
高真空下进行，一般压力在0.01-10Pa；无需在沸点下进行， 一般操作温度远低于沸点；分子受热时间短；理论上，轻分子 没有返回蒸发面的可能，所以是不可逆的；分离因子取决于蒸 汽压差别及分子量差别
被分离物料名称（不同蒸馏比较） 蒸发温度/℃ 真空度/Pa 产物收率/% 分子蒸馏 真空蒸馏 分子蒸馏 真空蒸馏 分子蒸馏 真空蒸馏 分子蒸馏 真空蒸馏 亚油酸 140 200 1-3 20-30 95 80 微黄色液体 棕红色液体 鱼油乙酯 130-140 220 1-3 20-30 90 75 淡黄色液体 棕红色液体
工业酒精共沸精馏制取无水酒精（苯为共沸剂）
乙醇-水二元共沸物（共沸点78.15，x=0.894）
苯-环己烷的萃取精馏分离（糠醛为萃取剂）
苯沸点80.1℃，环 己烷沸点80.73℃, 相对挥发度0.98。 糠醛沸点161.7℃， 含量对相对挥发度的 影响如下：
苯
2 加盐精馏 在被分离的二元混合物中加入盐，利用盐效应来提高两组 分的相对挥发度而使难分离的物系易于分离，称为加盐精 馏。 盐效应：将盐溶解在两组分的液相混合物中时，溶液的沸 点、两组分的互溶度、气液相平衡组成等均发生变化。 宏观：各组分对盐的溶解度不同，故各组分蒸汽压下 降的程度也不同。如氯化钙在水中溶解度27.5% （mol%），乙醇中16.5%，加入氯化钙使水蒸汽压下 降程度更大，故相对挥发度提高。 微观：盐是强极性电解质，介电常数较大的水分子聚 在盐离子周围，活度系数减少，而乙醇分子远离，活 度系数增加，使相对挥发度提高。
挥发性溶质的脱除和回收
挥发性有机物的回收：
甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、丙酮、甲基异丁 基酮、氯仿、苯酚、挥发性卤代物等。
从废液中回收盐酸 恒沸混合物处理：打破固有气－液平衡
甲酸/水、丙酸/水
与质谱仪联机进行水中可溶气体分析。
其他应用
果汁和液体食品的浓缩
低温操作，可保持色、香、味和营养成分。 渗透蒸馏浓缩果汁，达到示范生产的规模， 30℃可浓缩至60gTSS/100g，通量 0.5kg/m2.h。
5 膜蒸馏
基本原理：在膜蒸馏(MD) 过程中，微孔疏水膜一侧 与被加热的水溶液(进料液或截留液) 接触，膜的疏 水性使水溶液无法向孔内迁移，并在每个孔的入口处 形成气液界面。在气液界面处，易挥发物质(一般是 水) 蒸发，扩散或对流透过膜，并在系统另一侧(透 过液或馏出液) 被冷凝或脱除。 实现膜蒸馏需要有两个条件：（1）采用疏水微孔膜 （对分离水溶液而言）；（2）膜两侧要有一定温度 差存在，以提供传质所需的推动力。
（2）反应精馏的基本要求 化学反应必须在液相中进行； 在操作压力下，主反应的反应温度和目的产物的 泡点温度接近，以使目的产物及时从反应体系中 移出； 主反应不能是强吸热反应，否则精馏操作的传热 和传质会受到严重影响，使塔板分离效率降低； 主反应时间和精馏时间相比，主反应时间不能过 长，否则精馏塔的分离能力不能得到充分利用。
在被分离的二元混合物中加入第三组分，该组分 对原溶液中A、B两组分的分子作用力不同，可选 择性地改变原溶液中A、B两组分的蒸气压，增大 了它们之间的相对挥发度，或改变乃至消除共沸 点，使精馏仍能进行的蒸馏过程称为萃取精馏。 第三组分称为萃取剂。 共沸与萃取精馏的区别：萃取剂无需形成共沸物， 选择范围较宽；萃取精馏耗能较低；共沸精馏操 作温度较低，更适于热敏性组分的分离；萃取剂 一般从塔上部加入，不适宜间歇精馏，而共沸剂 可与料液一起从塔釜加入，可用于连续或间歇操 作。
气 隙 水 溶 液
透过蒸汽不直接与冷溶 液接触，而保持一定间 冷 隙，与在冷凝壁面上冷 凝 面 凝，从而降低膜冷侧的 压力。传质步骤的前三 步与直接接触式相同。
水 溶 液
真 空
膜冷侧抽真空以造成膜 两侧产生更大的蒸汽压 差，类似蒸汽渗透。膜 内传质过程表现为努森 扩散。传质步骤的前三 步与直接接触式相同。
化学物质的浓缩和回收
非挥发性溶质截留100％，渗透压影响小， 浓缩能力强：
浓缩硫酸、柠檬酸、盐酸、硝酸、甘醇类、透 明质酸、氟硅酸等
操作温度低，适于浓缩温度敏感物质：
浓缩腹蛇抗栓酶、牛血清蛋白、天冬氨酸甲酯
是唯一能从水溶液中回收结晶产物的膜过 程：NaCl产量可达到100Kg/m2.d
加盐精馏制取无水乙醇
加盐萃取精馏提纯叔丁醇
3 反应精馏 在特定的条件下，将反应过程与精馏过程进行集 成，使反应与精馏在蒸馏设备中同时进行的技术， 称为反应精馏。若化学反应在固体催化剂与液相 的接触表面上进行，称为催化精馏。 原理：当某一产物的挥发度大于反应物时，在反 应的同时用精馏的方法及时分离出产物，打破原 有平衡，使反应继续向生成物的方向进行，因而 可提高单程转化率；又可将反应放出的热量直接 用于产物分离而达到节能的目的。 应用：酯化、醚化、水解、皂化、异构化等。
甲酸甲酯与二甲 胺合成二甲基甲 酰胺 苯胺的乙酰化 苯与硝酸制取硝 基苯 三甲基甲醇脱水 生成异丁烯 达依赛尔法合成 甘油 异丁烯与甲醇合 成甲基叔丁基醚
异构化
卤化
反应精馏法合成乙酸乙酯
甲基叔丁基醚（MTBE）的生产工艺
甲醇
甲醇和异丁烯在强酸性离子交换树脂上催化反应（醚化） 生成甲基叔丁基醚。催化填料为酸性阳离子交换树脂。
异戊烯醚脱醚制取异戊烯
异戊烯沸点最低且不易与 醚及醇分开，故需较长的 精馏段； 醇沸点较高，易与其他物 质分开，提馏段可缩短， 故催化剂装填在塔的下部。 产物异戊烯生成后较快离 开反应区，从塔顶分离出， 使反应区维持较低的生成 物浓度，促进正向反应。 催化填料为酸性阳离子交 换树脂。
第3部分 特殊精馏技术 对两种或两种以上组分的混合物分离，若其各组 分的沸点差小于5℃并形成非理想溶液，用普通 蒸馏很难进行分离且是不经济的，需要采用特殊 精馏技术。特殊精馏包括萃取精馏、恒沸精馏、 加盐精馏、反应精馏、分子蒸馏、膜蒸馏等过程。 1 共沸与萃取精馏 在被分离的二元混合物中加入第三组分，该组分 能与原溶液中的一个或两个组分形成最低共沸物， 从而形成共沸物-纯组分的精馏体系，使共沸物从 塔顶蒸出，纯组分从塔底排出的蒸馏过程称为共 沸精馏。第三组分称为共沸剂。
（3）反应精馏的应用
反应类型
酯化 酯交换 皂化 水解
化学反应
醋酸+乙醇→醋酸 乙酯 苯二甲酸二甲酯 与乙二醇反应 二氯丙醇皂化生 成环氧氯丙烷 甲酸甲酯水解生 成甲酸 β甲代烯丙基异构 成β,β’-二甲基氯 乙烯 溴化钠和硫酸与 乙醇反应生成溴 乙烷
反应类型
胺化 乙酰化 硝化 脱水 氯化 醚化
化学反应
气隙式膜蒸馏
真空式膜蒸馏
Hale Waihona Puke 海水和苦咸水淡化制饮用水MD是产水质量最好的膜过程：
UF可除掉水中悬浮物和胶体； NF可除掉有机碳，硬度降低60－87％； RO可截留总固溶物(TDS)的99.7%； MD可使TDS达到0.6ppm，电导达到0.8μs/cm
能源成本是膜蒸馏制水的关键：
需要考虑潜热的回收； 考虑可利用的廉价能源，太阳能，地热等。
膜蒸馏的操作方式
用载气吹扫膜冷侧，以带 膜一侧为热溶液，另一侧 走透过的水蒸汽，传质推 为冷溶液，主要步骤：水 动力除了蒸汽的饱和蒸汽 水 水 吹 从料液主体扩散到热侧膜 水 压外，还有载气吹扫形成 溶 溶 扫 溶 表面；在热侧膜表面气化； 液 液 液 气 的负压，故推动力比直接 气化水蒸汽扩散通过疏水 接触式和空气间隙式大。 膜孔；水蒸汽直接与冷溶 传质步骤的前三步与直接 液接触冷凝。 接触式相同。 直接接触式膜蒸馏 吹扫气式膜蒸馏