福州大学化工原理电子教案液体精馏 9.8恒沸精馏与萃取精馏 k0.02 101.3kPa 0.6 F 相 塔 0.4 0.1%塔011 0,o 0.2 00.2 40.60.81.0 xw=0.009% 糖醛 糠醛摩尔分数x 水 图9-50糠醛-水的恒沸精馏 前述普通精馏方式是以溶液中各个组分的挥发度不同作为分离的依据,若各组分的挥发度差异越大 (即相对挥发度越大),越易分离。但工业生产中需要分离的溶液,也有不少其挥发度很接近或具有恒 沸点(最高或最低恒沸点),对于这类溶液的分离,用前诉的普通精馏方式就难以实现。例如 乙醇一水溶液在总压p=lam时有最低恒沸点t1=7815℃,恒沸物组成摩尔分率xM=0.894(重 量百分率为956%),用前述普通精馏方法,最多只能分离得到接近恒沸组成的酒精,这就是工业酒精中含 乙醇只能达到95%(重量百分率)的原因。那么,要得到无水酒精怎么办?理论上可采用降低总压的方法 p↓,x↑,t,当p=0.125am时,xM=0.99,tn=34℃,塔顶上升蒸汽在冷凝器中不能用 水将之冷凝下来,必须使用人工制冷,能耗大,一般不用 若两组分的沸点很接近相对挥发度很小,如苯一环己烷的沸点分别为80.1℃和80.8℃,也很难用普通 精馏方法将其分离。 用普通精馏难以分离的物系必须采用特殊精馏的方法分离。特殊精馏的基本原理是:在双组分溶液中 加入第三组分,以改变原双组分物系的非理想性或提高其相对挥发度α而实现分离。根据第三组分所起作 用的不同,又可分为恒沸蒸馏和萃取精馏。 9.8.1恒沸精馏 (1)三组分恒沸精馏 在A、B双组分恒沸溶液或相对挥发度很小的双组分溶液中加入称为挟带剂的第三组分C,此挟带剂 C与原溶液中一个或两个组分形成新的恒沸物(AC或ABC),新的恒沸物的沸点比纯组分B(或A)或原 恒沸物(AB)的沸点低得多,使溶液变成“恒沸物一纯组分”的精馏,其相对挥发度大而易于分离。例如 乙醇水恒沸物+苯(挟带剂)→乙醇-水-苯三元恒沸物+纯乙醇 A+B(AB)+C→(ABC)+A (ABC)组成:A(乙醇)0.228,B(水)0.233,C(苯)0.53 (ABC)中水对乙醇摩尔比x= 0.233 0221022>>x,故只要有足量的苯作为挟带剂,在精馏时水将 全部集中于三元恒沸物(ABC)中从Ⅰ塔塔顶带出,而Ⅰ塔塔底产品为无水酒精,其流程见图,Ⅱ塔用于 回收苯,Ⅲ塔用于回收乙醇。 作为挟带剂的苯在系统中循环使用,补充损失的苯量在正常情况下低于无水酒精产量的千分之一。除 苯以外,乙醇一水溶液恒沸精馏的挟带剂还可以用戊烷、三氯乙烯等。福州大学化工原理电子教案 液体精馏 - 1 - 9.8 恒沸精馏与萃取精馏 前述普通精馏方式是以溶液中各个组分的挥发度不同作为分离的依据，若各组分的挥发度差异越大 （即相对挥发度  越大），越易分离。但工业生产中需要分离的溶液，也有不少其挥发度很接近或具有恒 沸点（最高或最低恒沸点），对于这类溶液的分离，用前诉的普通精馏方式就难以实现。例如： 乙醇—水溶液在总压 p = 1atm 时有最低恒沸点 tM = 78.15 ℃，恒沸物组成摩尔分率 xM = 0.894 （重 量百分率为 95.6%），用前述普通精馏方法，最多只能分离得到接近恒沸组成的酒精，这就是工业酒精中含 乙醇只能达到 95%（重量百分率）的原因。那么，要得到无水酒精怎么办？理论上可采用降低总压的方法， p  ， xM ，tM  ，当 p = 0.125atm 时， xM = 0.99， tM = 34 ℃，塔顶上升蒸汽在冷凝器中不能用 水将之冷凝下来，必须使用人工制冷，能耗大，一般不用。 若两组分的沸点很接近相对挥发度很小，如苯—环己烷的沸点分别为 80.1℃和 80.8℃，也很难用普通 精馏方法将其分离。 用普通精馏难以分离的物系必须采用特殊精馏的方法分离。特殊精馏的基本原理是：在双组分溶液中 加入第三组分，以改变原双组分物系的非理想性或提高其相对挥发度  而实现分离。根据第三组分所起作 用的不同，又可分为恒沸蒸馏和萃取精馏。 9.8.1 恒沸精馏 （1）三组分恒沸精馏 在 A、B 双组分恒沸溶液或相对挥发度很小的双组分溶液中加入称为挟带剂的第三组分 C，此挟带剂 C 与原溶液中一个或两个组分形成新的恒沸物（AC 或 ABC），新的恒沸物的沸点比纯组分 B（或 A）或原 恒沸物（AB）的沸点低得多，使溶液变成“恒沸物—纯组分”的精馏，其相对挥发度大而易于分离。例如： 乙醇-水恒沸物+苯（挟带剂）→乙醇-水-苯三元恒沸物+纯乙醇 A+B（AB）+C→（ABC）+A （ABC）组成：A（乙醇）0.228，B（水）0.233，C（苯）0.539 （ABC）中水对乙醇摩尔比 x  = = 1.022  x 0.228 0.233 ，故只要有足量的苯作为挟带剂，在精馏时水将 全部集中于三元恒沸物（ABC）中从Ⅰ塔塔顶带出，而 I 塔塔底产品为无水酒精，其流程见图，Ⅱ塔用于 回收苯，Ⅲ塔用于回收乙醇。 作为挟带剂的苯在系统中循环使用，补充损失的苯量在正常情况下低于无水酒精产量的千分之一。除 苯以外，乙醇—水溶液恒沸精馏的挟带剂还可以用戊烷、三氯乙烯等