特殊精馏(
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特殊精馏的原理特殊精馏是一种分离混合物中不同组分的方法,它利用了组分的物理性质在蒸发和冷凝过程中的差异。
特殊精馏在化学工业中具有广泛的应用,例如提取纯净的化学品,去除杂质,以及分离可变组分的溶剂,等等。
特殊精馏的原理主要基于液体的沸点和蒸汽压之间的关系。
不同组分的沸点不同,因此在加热过程中,组分的蒸汽压也会有所不同。
通过适当的控制温度和压力,可以使特定的组分蒸发并在冷凝器中重新变为液体。
这种过程可以重复进行,从而实现对混合物中不同组分的分离。
特殊精馏有许多不同的类型,以下是其中一些常见的特殊精馏方法:1. 水蒸气蒸馏:水蒸气蒸馏是一种常用的特殊精馏方法,特别适用于那些沸点较高的溶剂。
在水蒸气蒸馏中,混合物首先与水接触,然后加热。
水蒸气将溶剂带至冷凝器中,并在那里冷凝为液体,从而实现了与其他组分的分离。
2. 气相色谱法:气相色谱法通过将混合物分子逐一地通过柱状填充物层来分离组分。
填充物通常是一种不溶于混合物的固体,可以选择根据组分沸点和亲和性来设计填充物。
通过控制载气的流速和温度,可以使不同的组分在柱中以不同的速度通过,从而实现分离。
3. 分馏塔:分馏塔是一种常用的特殊精馏设备,特别适用于分离混合物中沸点相差较小的组分。
分馏塔通常由许多平面或圆柱体的平口塔板组成,这些塔板上有孔,材料可以通过这些孔进入下一个塔板。
在分馏塔内,混合物从底部进入,然后通过不同的塔板,然后在最顶部冷凝为纯净的液体。
不同组分的分离是通过不同的沸点和蒸汽压来实现的。
特殊精馏的原理主要涉及到沸点和蒸汽压的关系,以及控制温度和压力的重要性。
通过调整这些变量,可以根据组分之间的差异实现分离。
特殊精馏方法的选择取决于混合物中的组分种类、沸点范围和分离要求。
在实际应用中,还可能需要结合多种特殊精馏方法,以达到更高的分离效果。
总的来说,特殊精馏是一种非常有效的分离混合物中不同组分的方法,它利用了组分的物理性质差异。
通过适当的控制温度、压力和其他条件,可以实现对混合物中不同组分的分离。
武汉理工大学化工原理实验特殊精馏特殊精馏(萃取精馏)实验一、实验目的1、熟悉萃取精馏的原理和萃取精馏装置;2、掌握萃取精馏塔的操作方法和乙醇水混合物的气相色谱分析方法;3、利用乙二醇为分离剂进行萃取精馏制备无水乙醇;4、了解计算机数据采集系统和用计算机控制精馏操作参数的方法。
二、实验原理精馏是化工过程中重要的分离单元操作,其基本原理是根据被分离混合物中各组分相对挥发度(或沸点)的差异,通过一精馏塔经多次汽化和多次冷凝将其分离。
在精馏塔底获得沸点较高(挥发度较小)产品,在精馏塔顶获得沸点较低(挥发度较大)产品。
但实际生产中也常会遇到各组分沸点相差很小或者具有恒沸点的混合物,用普通精馏的方法难以完全分离。
此时需采用其他精馏方法,如恒沸精馏、萃取精馏、溶盐精馏或加盐萃取精馏等。
萃取精馏是在被分离的混合物中加入某种添加剂,以增加原混合物中两组分间的相对挥发度(添加剂不与混合物中任一组分形成恒沸物),从而使混合物的分离变得很容易。
所加入的添加剂为挥发度很小的溶剂(萃取剂),其沸点高于原溶液中各组分的沸点。
由于萃取精馏操作条件范围比较宽,溶剂的浓度为热量衡算和物料衡算所控制,而不是为恒沸点所控制,溶剂在塔内也不需要挥发,故热量消耗较恒沸精馏小,在工业上应用也更为广泛。
乙醇--水能形成恒沸物(常压下,恒沸物乙醇质量分数95.57%,恒沸点78.15℃),用普通精馏的方法难以完全分离。
本实验利用乙二醇为分离剂进行萃取精馏的方法分离乙醇--水混合物制取无水乙醇。
由化工热力学研究,压力较低时,原溶液组分1(轻组分)和组分2(重组分)的相对挥发度可表示为sy1/x1P??12??1s1 (1)y2/x2P2?2加入溶剂S后,组分1和组分2的相对挥发度??12?s则为??12?S??P1sP2s????1?2?s (2)TSsP2s?�C―加入溶剂S后,三元混合物泡点下,组分1和组分2的饱式中?P1TS和蒸汽压之比;??1?2?s―加入溶剂S后,组分1和组分2的活度系数之比。
特殊精馏分离恒沸体系概述特殊精馏分离恒沸体系概述特殊精馏分离恒沸体系是指在特定条件下进行的分馏过程,该过程中相应组分会按其独特的沸点温度进行分离,直至达到恒沸点的状态。
这种分离过程可以应用于多种领域,如化工、制药、食品、石化等行业。
本文将从理论基础、应用案例、优缺点等方面对特殊精馏分离恒沸体系进行概述。
理论基础特殊精馏分离恒沸体系基于沸点升高原理。
沸点升高是指添加了其他物质的溶液在与纯溶质相比的情况下,其沸点会升高。
这是因为其他物质与溶质之间形成了化学吸附或凝聚作用,使得溶液的熵降低,从而导致沸点升高。
在特殊精馏分离恒沸体系中,多种组分会形成相互吸附或凝聚的化学反应,使得溶液达到恒沸状态,即在一定温度下其各组分的沸点相等,无法进一步分离。
应用案例特殊精馏分离恒沸体系广泛应用于各个行业。
以下是几个典型的应用案例:1. 含乙醇体系的精馏分离-水和乙醇在常温下是可以混合成为溶液的。
但是,如果想要分离出乙醇,需要进行精馏分离。
但是,饱和乙醇液气体混合物在室温和大气压下的沸点是78.5℃,而水的沸点是100℃,这说明水和乙醇不可以通过常规的方法获得纯度很高的分离。
但是如果在精馏过程中加入适量的苯或氯仿等恒沸剂,可以改变混合溶液的熵状态,使得水和乙醇的沸点变得相同,从而可以进行特殊精馏分离,获得纯度很高的乙醇和水。
2. 石油分离-石油中含有多种化学物质,它们的沸点差异很小,难以通过常规精馏方法分离。
但是,特殊精馏分离中可以添加一些恒沸剂,将不同的组分分离出来。
例如,通过加入甲苯作为恒沸剂,可以使n-戊烷、异戊烷、乙酰丙酮和乙酸乙酯分别分离出来。
优缺点特殊精馏分离恒沸体系具有以下几个优点:1. 高纯度:特殊精馏分离恒沸体系可以分离出纯度很高的组分。
2. 高效性:特殊精馏分离恒沸体系具有很高的分离效率。
3. 简便性:特殊精馏分离恒沸体系的分离条件较为简单。
但是,特殊精馏分离恒沸体系也存在一些缺点:1. 成本高:特殊精馏分离恒沸体系需要使用恒沸剂,成本较高。
第三章特殊精馏3.2 混合物组分相图3.3 萃取精馏3.4 恒沸精馏3.1 概述普通精馏不适用于以下物系的分离:╳α=1;╳α≈1;╳热敏性物系;╳含量低的难挥发组分;3.1概述实现分离、降低能耗为什么用特殊精馏?x, yTP 1P 2相对挥发度随压力变化大改变操作工艺或条件仍可采用普通精馏?3.1概述恒沸组成随压力变化76.5℃69.3%109.0℃60.1%2000kPa101.3kPa改变操作工艺或条件仍可采用普通精馏?H 2OCH 3CN3.1概述WaterAcetonitrile50%60.1%109.0 ºC69.3%76.5 ºC101.3kPa2000kPa塔1塔2恒沸物是非均相x,yT改变操作工艺或条件仍可采用普通精馏?3.1概述水相有机相水有机溶剂有机相水相进料塔1塔2分类:❒萃取精馏: 加溶剂S , 使a AB ❒恒沸精馏: 加溶剂S , a AS = 1 , a AB ❒加盐精馏: 加盐,a AB❒反应精馏: 通过分离促进反应,或者通过反应促进分离特殊精馏?分类?特殊精馏——既加入能量分离剂又加入质量分离剂的精馏3.1概述无盐5%盐盐饱和x1y1醋酸钾浓度对乙醇-水相平衡的影响Furter经验方程:加盐,a AB()ss kx =ααln 乙醇-水加盐精馏体系示例:甲醇和甲醛缩合生产甲缩醛,甲醛转化率低利用精馏促进反应,或者利用反应促进精馏通过精馏分离促进反应,提高转化率。
OH O H C O CH OH CH 263232+↔+第三章特殊精馏3.1 概述3.2 混合物组分相图3.3 萃取精馏3.4 恒沸精馏3.2 混合物组分相图ABCM三组分相图的几种形态等腰直角三角形坐标系等边三角形坐标系X-Y 直角坐标系00.20.40.60.8100.20.40.60.81YXMABCM简单蒸馏剩余曲线图三元混合物间歇蒸馏釜中液体完全混合,泡点3.2混合物组分相图(2)(3)(4)(5)WdtdWx y dt dx i i i )(-=WdtdW dt d -=ζ2,1,=-=i y x d dx i i iζ(1)3,2,1,==i x K y i i i 1,13131==∑∑==i iii ixK x),,,,,,(321321y y y x x x T f =ζ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=)(ln )(0t W W t ζiy ix W ,剩余曲线图3.2 混合物组分相图剩余曲线:蒸馏过程中剩余液相组成随时间变化关系的曲线。
第四章特殊精馏精馏过程是利用组分间相对挥发度的差异达到分离提纯的目的,但是有时所处理的物料会是以下各种情况:(1)各组分的相对挥发度差异极小,相对挥发度接近于1;(2)相对挥发度等于1,能产生共(恒)沸物;(3)在通常的操作条件下分离组分会分解或发生化学变化。
这时如果采用普通精馏方法,则或者无法分离得到纯组分,或者即使能得到纯组分,但都是十分不经济的和不实际的,需要许多块塔板。
对于这类液体混合物的分离则需要采用特殊的精馏方法即本章讨论的—恒沸精馏和萃取精馏。
定义:特殊精馏的原理是在原溶液中加入另一溶剂,由于该溶剂对原溶剂中关键组分作用的差异,这样就改变了关键组分间的相对挥发度。
因此,就可以用精馏方法分离关键组分。
这种加入第三组分溶剂以后实现将组分分离的精馏被称为特殊精馏。
如果加入的溶剂和原溶液中一个或几个组分形成新的最低共恒沸物,从塔顶蒸出,这种精馏操作被称为共恒沸精馏,所加入的溶剂称共恒沸剂或夹带剂。
如果加入的溶剂仅改变各组分间的相对挥发度,并不产生新的共恒沸物,一般该溶剂的沸点均比较高,故随塔底产品流出,这种精馏操作被称为萃取精馏,所用的溶剂为萃取剂。
共沸精馏与萃取精馏实质上都是多组分非理想溶液的精馏,计算这类精馏过程所用的基本关系仍是相平衡物料衡算和热量衡算,但若保持适当的溶剂浓度,除加料口外,一般均有共沸剂或萃取剂入口,因此是一个多股进料的复杂塔。
第一节萃取精馏及其计算3.1.1萃取精馏的基本原理萃取精馏是在原溶液中加入萃取剂S后,改变了原溶液中关键组分的相对挥发度(改变了组分间的相互作用力),从而达到把组分分离的一种特殊精馏操作。
萃取剂不和原溶液中任一组分形成共沸物,但萃取剂改变了原溶液中关键组分之间的相对挥发度。
萃取剂的沸点均比原溶液中任一组分的沸点高,所以它随塔底产品一起从塔底引出,萃取精馏主要用来分离组分间相对挥发度接近于1,却相对含量又比较大的物系。
如丁烯(1)、丁二烯(2),常压沸点-6.3℃、-4.5℃,α=1.03。