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Separation Processes of Chemical Engineering主讲：化工教研室 刘瑾 3.3 萃取精馏和共沸精馏 B, S A, B A B S 补充S Ⅰ Ⅱ Ⅲ 萃取精馏塔 溶剂回收塔 萃取精馏的流程 3.3 萃取精馏和共沸精馏 萃取精馏的流程 萃取精馏塔有两股进料，属于复杂塔，两股进料将塔分为三段，加料板以下为提馏段，即图中的第Ⅲ段，加料板至萃取剂入口处为精馏段，图中的第Ⅱ段，萃取剂入口至塔顶称为回收段。回收段的作用是避免萃取剂由塔顶带出，该段所需板数的多少取决于萃取剂沸点与原溶液组分沸点间的差异，该沸点差愈大，回收段的板数就愈少。 3.3 萃取精馏和共沸精馏 二、共沸精馏 共沸精馏：在被分离的物系中加入质量分离剂S，它能与原溶液中的一个或者两个组分形成恒沸物，增大原溶液组分之间的相对挥发度，然后再用精馏的方法进行分离，这种形式的精馏称为共沸精馏或恒沸精馏。其中所添加的新组分称为共沸剂或夹带剂。工业生产中较多的是形成最低恒沸点的恒沸物，恒沸物从塔顶蒸出。 在恒沸精馏的操作中，若形成均相恒沸物则称为均相恒沸精馏； 如果形成的恒沸物为非均相恒沸物则称为非均相恒沸精馏。 3.3 萃取精馏和共沸精馏 共沸（夹带）剂的选择 决定恒沸精馏可行性和经济性的关键是恒沸剂的选择，对恒沸剂的要求主要有： 与被分离组分之一（或之二）形成最低恒沸物，其沸点与另一从塔底排出的组分要有足够大的差别，一般要求大于10℃。 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。 新形成的恒沸物要易于分离，以回收其中的夹带剂。 安全、无毒，对设备不腐蚀，热稳定性好，价格低廉，来源丰富等。 3.3 萃取精馏和共沸精馏 共沸精馏流程 均相恒沸精馏 A, S A, B 轻组分A S,S′ S S′ 补充S 补充S′ 重组分B S 脱溶剂塔 共沸精馏塔 萃取塔 萃取剂分离塔 二元共沸物 3.3 萃取精馏和共沸精馏 非均相恒沸精馏 A, B S 补充S 重组分B 脱溶剂塔 共沸精馏塔 溶剂回收塔 补充S 轻组分A 分层器 3.2 多组分精馏过程 对于中段 式中，xi,D 为中段、上段采出物的平均组成。 求出Rm和Rm之后，根据经验式确定两段实际回流比R和R 。 注意：两段的回流比必须满足物料衡算方程。 ˊ ˊ ˊ 3.2 多组分精馏过程 由于上段回流量必须同时保证馏出液纯度要求和中段回流量的需要，因此，在按恩德伍特法算出Rm，用经验式确定的R和用物料平衡关系式算得的R之间，取其较大者作为上段回馏比。 平衡级数 用芬斯克方程，计算各段需要的最少平衡级数。 上段最少平衡级数(包括侧线采出级，不包括塔顶冷凝器)为： 3.2 多组分精馏过程 中段最少平衡级数(包括进料级)为： 3.2 多组分精馏过程 下段最少平衡级数(包括重沸器，不包括进料级)Nm,3采用下式计算： 求出各段的Nm之后，利用吉利兰关联式确定各段的平衡级数N。 3.2 多组分精馏过程 例11 根据下列工艺要求，计算乙烯精馏塔各段的平衡级数。C2=回收率为98％。侧线采出C2= ，其纯度为99.9％，其中C20含量小于10-6， C3= 忽略不计。塔釜采出C3= 和C20 ，其中C2= 不大于1％， C10忽略不计。操作压力为2.1MPa。泡点进料，其组成列于下表。 1.0000 合计 0.0014 0.2103 0.7868 0.0015 zi(摩尔分率) C3= C20 C2= C10 组分 4 3 2 1 编号 解：物料衡算，以100kmol/h进料为基准进行分配。侧线S 3.2 多组分精馏过程 釜液W 3.2 多组分精馏过程 馏出液D 3.2 多组分精馏过程 269.4K 249.8K 247K 251.8K 温度 100 0.14 21.03 78.68 0.15 Fi 1.0000 0.0014 0.2103 0.7868 0.0015 zi 1.4326 0 0 1.3598 0.0728 Di 1.0000 0 0 0.9492 0.0508 xiD 77.1836 0 7.718×10-5 77.1064 0.07712 Si 1.0000 0 10-6 0.9990 0.0010 xiS 21.3838 0.14 21.03 0.2138 0 Wi 1.00 0.0065 0.9835 0.01 0 xiW 合计 C3= C20 C2= C10 组分 4 3 2 1 编号 3.2 多组分精馏过程 由露点方程计算塔顶露点温度，由泡点方程计算侧线采出液和塔釜液泡点温度，结果列于上表。