新型分離技術(shù)23恒沸精餾

12.3恒沸精餾2恒沸精餾的含義在精餾分離時(shí)，通過(guò)加入一種能夠和待分離混合物中的組分形成恒沸物的溶劑，可以增加原組分間的相對(duì)揮發(fā)度進(jìn)而促進(jìn)原混合物的分離，這種精餾過(guò)程稱為恒沸精餾。所加入的溶劑稱為恒沸劑或者夾帶劑。32.3.1恒沸現(xiàn)象

(1)基本概念恒沸現(xiàn)象：指某一溶液，在一定壓力下進(jìn)行氣化時(shí)，平衡的氣、液相組成相等，液體從出現(xiàn)第一個(gè)氣泡開(kāi)始到蒸發(fā)完為止溫度始終不變。恒沸物：指具有恒沸現(xiàn)象的液體混合物在一定條件下所生成的產(chǎn)物。恒沸點(diǎn)：恒沸時(shí)的溫度。4最低恒沸物的體系若新形成的恒沸物在體系中沸點(diǎn)最低，是易揮發(fā)的塔頂產(chǎn)品，則塔底理論上可得純組分，這種體系稱為具有最低恒沸物的體系。最高恒沸物的體系若新形成的恒沸物在體系中沸點(diǎn)最高，是難揮發(fā)的塔底產(chǎn)品，則塔頂理論上可得純組分，這種體系稱為具有最高恒沸物的體系。5(2)均相恒沸物在恒沸溫度下液相不分層的體系，稱為均相恒沸體系，如乙醇-水、丙酮-氯仿等。即二元系中的恒沸物的形成條件及特性在恒沸點(diǎn)下氣相組成和液相組成相等。67(3)非均相恒沸物由于溶液與理想溶液的偏差很大，互溶度小，形成最低共沸物的兩個(gè)組分在液相中彼此不能完全互溶，液相出現(xiàn)兩個(gè)相區(qū)，例如丁醇-水、糠醛-水、苯-水、異丁醇-水等均為非均相恒沸物。89101112(4)恒沸組成與壓力的關(guān)系H2O～HCl體系恒沸點(diǎn)組成隨壓力變化關(guān)系

外壓（kPa）102.7101.399.9998.6697.32恒沸點(diǎn)組成

（ωHCl×100）20.21820.24220.26620.29020.31413在0.1MPa下，丙酮和水的氣液平衡曲線和理想溶液的偏差不是很大，無(wú)恒沸點(diǎn)。隨著壓力的升高，平衡線向?qū)蔷€靠近。當(dāng)壓力為0.34MPa時(shí)，平衡線正好在丙酮含量為100%處與對(duì)角線相切。壓力再略有增加，就使平衡線和對(duì)角線相交，出現(xiàn)恒沸點(diǎn)。壓力越高，恒沸物中丙酮的含量越少，平衡線和對(duì)角線的交點(diǎn)越低。利用這一特性，可以通過(guò)提高或者降低精餾操作的壓力，使恒沸點(diǎn)改變或者消失，實(shí)現(xiàn)恒沸物的精餾分離。142.3.2恒沸精餾的基本原理152.3.3恒沸劑的選擇(1)恒沸劑的種類(lèi)在恒沸精餾過(guò)程中恒沸劑(共沸劑、夾帶劑)的選擇是否適宜，對(duì)整個(gè)過(guò)程的分離效果、經(jīng)濟(jì)效益都有直接的關(guān)系。恒沸劑：至少應(yīng)與原溶液的組分之一形成一個(gè)恒沸物。該恒沸物的沸點(diǎn)與原溶液組分的沸點(diǎn)或原溶液恒沸物的沸點(diǎn)相差越大越好。一般希望不小于10℃。溫差越大分離越易進(jìn)行。16例在常壓下分離環(huán)已烷(沸點(diǎn)80.8℃)和苯(沸點(diǎn)80.2℃)的混合液，環(huán)已烷和苯能形成恒沸物，恒沸點(diǎn)77.4℃，恒沸組成為0.502(摩爾分?jǐn)?shù))。有若干化合物能與環(huán)已烷或苯形成恒沸物，但大多數(shù)由于它們形成的恒沸物的沸點(diǎn)與77.4℃相差不大；而不適用于作恒沸劑。17丙酮與環(huán)己烷形成的恒沸物，其沸點(diǎn)為53.1℃，甲醇與環(huán)己烷形成的恒沸物，其沸點(diǎn)為54.2℃，均比77.4℃低10℃以上。因此丙酮或甲醇均可考慮作為分離環(huán)己烷與苯的恒沸劑。18（2）恒沸劑的選擇192.3.4恒沸精餾的經(jīng)典流程在恒沸精餾的流程中，一般都有恒沸劑的回收部分，它在全部投資中所占的比例較大。利用變壓方法分離恒沸物的精餾流程自?shī)A帶非均相恒沸精餾流程外加恒沸劑從塔頂?shù)萌蔷嗪惴形锏木s流程外加恒沸劑從塔頂?shù)枚嗪惴形锏木s流程20（1）利用變壓方法分離恒沸物的精餾流程這種方法中并沒(méi)有加入恒沸劑，而是利用混合液的恒沸組成隨壓力的變化而變化的性質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)組分的精餾分離。21（2）自?shī)A帶非均相恒沸精餾流程（3）外加恒沸劑而從塔頂?shù)萌蔷嗪惴形锏木s流程23（4）外加恒沸劑從精餾塔頂?shù)枚嗪惴形锏牧鞒?4由以上的各流程可以看出，形成均相恒沸物的流程，由于分離回收恒沸劑比較困難而常使流程比較復(fù)雜，故一般希望采用形成非均相恒沸物的流程。25恒沸劑的引入位置，是根據(jù)恒沸劑的性質(zhì)來(lái)決定，其原則是保持塔內(nèi)各板上都能有一定濃度的恒沸劑。如果恒沸劑的相對(duì)揮發(fā)度小于原溶液的兩個(gè)組分，則可在靠近塔頂?shù)牟课患尤?，使全塔各板上均保持一定的恒沸劑濃度?6如果恒沸劑僅與原溶液中的一個(gè)組分形成恒沸物，且恒沸溫度比原溶液任一組分的沸點(diǎn)都低得多，則至少應(yīng)有一部分恒沸劑在進(jìn)料口以下的地方引入，方能保證進(jìn)料口以下有足夠大的恒沸劑濃度。