第三章 汽液传质分离过程ppt课件.ppt

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1、第三章特殊精馏之萃取精馏-5分离乙醇～水混合物如何分离的混合物？3.3特殊精馏1、问题的引出分离2-丁烯～丁烷问题：2、特殊精馏问题：如何分离的混合物？原溶液加新组分后不但改变了欲分离组分的相对挥发度，还形成最低或者高共沸物从塔顶或塔底采出。既加能量分离剂又加质量分离剂的精馏。使它对原溶液中各组分产生不同作用，在和的溶液中加入一个新组分S，从而改变原溶液组分之间相对挥发度，使系统变的易于分离。——①共沸精馏，S为共沸剂或夹带剂。③加盐精馏④反应精馏原溶液加新组分后改变了欲分离组分的相对挥发度，但不形成共沸物且S沸点最高，从塔釜采出。——②萃取精馏，S为萃取剂或

2、溶剂。特点：流程3.3.1萃取精馏ABSA，B121、萃取精馏塔2、溶剂回收塔2、S为难挥发组分，一般在近于塔顶加入。1、二塔串联;3.3.1.1萃取原理和溶剂的选择1、萃取精馏原理溶剂在萃取精馏中的作用使原有组分具有尽可能大的相对挥发度。溶剂的选择性定义在溶剂存在下，组分A对组分B的相对挥发度，与原组分中组分A对组分B的相对挥发度之比。溶剂的选择性是衡量溶剂效果的重要标志。溶剂的选择性与溶剂本身性质和浓度有关，而且和原溶液的性质及浓度有关。常压下的大部分气液平衡可以作汽相为理想气体，液相为非理想溶液的情况进行处理。由相对挥发度与相平衡常数之间的关系：溶剂的作

3、用在萃取精馏过程中，溶剂是怎么改变原组分相对挥发度的呢？稀释作用改变原溶液中关键组分的相互作用的作用从而使组分间的活度系数比趋近于1。1）稀释作用改变相对挥发度（选择性）被分离物系沸点差大，非理想性大时。加入溶剂后，原有组分的浓度均下降，从而会减弱原有组分的相互作用，使原有物系非理想性降低，由于饱和蒸汽压的比值，在加入溶剂前后不会发生很大变化。所以，分析可知，加溶剂后，会使组分间的相对挥发度远离1，从而使组分得以分离。沸点差大，则共沸点处不能分离，说明从而说明，或者情况相反。例：THF-H2O共沸体系：THFb.p.：65.97℃；H2Ob.p.：100℃。a

4、.p.：63.43℃xTHF＝0.8287物系的非理想性较大。溶剂：DMF加入DMF后THF/H2O的相对挥发度在原共沸点处，随溶剂浓度的增加显著增大。可见，在共沸组成点（xS=0），饱和蒸汽压之比活度系数之比所以，相对挥发度所以，无法分离。随着xS的增加，由于溶剂的稀释作用，使趋近于1，而仍远大于1，所以显著增大，从而使得两组分得以分离。与组分B形成负偏差溶液，或者理想溶液,(γB)s≤1。加入溶剂后，溶剂与组分A形成具有较强正偏差的非理想溶液，即(γA)s>1;2）改变组分间的相互作用改变相对挥发度（选择性）往往体现在被分离组分A、B沸点相近，非理想性不大

5、时。所以从而沸点相近，则共沸点与沸点相近，则共沸点处不能分离，说明从而说明，由于饱和蒸汽压的比值，在加入溶剂前后不会发生很大变化。例：环己烷-苯共沸体系：环己烷b.p.：80.78℃；苯b.p.：80.13℃。a.p.：77.54℃，xCH＝0.4499。物系的非理想性不大。溶剂：苯胺右图可见，相对挥发度全浓度范围内都在1附近，所以普通精馏难分离。可见，在共沸组成点（xS=0），饱和蒸汽压之比活度系数之比所以，相对挥发度所以，无法分离。随着xS的增加，由于溶剂对不同组分相互作用的差异，使明显大于1，而显著增大，从而使得两组分得以分离。基本无变化。所以，加入苯胺

6、后环己烷对苯的相对挥发度明显提高。特别是在原共沸点处，随溶剂度的增加，相对挥发度显著增大。注意：在一个具体的萃取精馏过程中，溶剂对原溶液的稀释作用和改变原溶液中关键组分的相互作用的作用是同时存在的，均对相对挥发度的提高有贡献。到底哪个作用是主要的，随溶剂的选择和原溶液的性质不同而不同。在原溶液全浓度范围内的不同区域，溶剂的加入使组分之间相对挥发度的改变情况不同。若组分A与组分B形成正偏差溶液，当原溶液浓度xA较小时，有可能加入溶剂后，在这一区域，相对挥发度反而变小。由于这些区域不是原溶液中组分相对挥发度接近1或者形成共沸物的区域，因此所选溶剂是可用的。负偏差对

7、原溶液为负偏差的系统，类似情况可能将发生在xA值较大的区域。2、溶剂的选择原则1）考虑分子极性选择在极性上更类似于HK的化合物作溶剂，降低HK的挥发度。极性顺序：[由小到大]例：分离甲醇（沸点64.7℃），丙酮（沸点65.5℃）a.选烃作溶剂，丙酮为难挥发组分；b.选水作溶剂，甲醇为难挥发组分。极性越相近，分子吸引力越强，能有效降低原溶剂挥发度。2）考虑能否形成氢键生成氢键，必须有一个活性氢原子（缺少电子），与一个供电子的原子相接触。Ewell根据液体中是否具有活性氢原子和供电子原子，将全部液体分为5类。Ⅰ---生成三维氢键网络的液体水、乙二醇、甘油、氨基醇、

8、含氧酸、多酚和胺基化合物等。Ⅱ---含