特殊精馏过程与液液萃取..
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11 特殊精馏
特殊精馏
1
第1页
特殊精馏
一般的蒸馏或精馏操作是以液体混合物 中各组分的相对挥发度差异为依据的。组 分间挥发度差别愈大愈容易分离。 但对某些液体混合物，组分间的相对挥发 度接近于1或形成恒沸物，以至于不宜或 不能用一般精馏方法进行分离。则需采用 特殊精馏方法。
第2页
特殊精馏
特殊精馏方法有膜蒸馏、催化精馏、吸附 精馏、恒沸精馏、萃取精馏、盐效应精馏 等。 对恒沸精馏、萃取精馏、盐效应精馏都是 在被分离溶液中加入第三组分以加大原溶 液中各组分间相对挥发度。
第14页
流程收敛
• 介绍概念
✓模块收敛（convergence blocks） ✓撕裂流股（tear streams） ✓流程顺序（flowsheet sequences）
第15页
流程收敛
评估流程的收敛性，需确定
• 计算顺序 • 撕裂流股 • 求解的迭代次数 • 收敛容差 • 收敛的计算方法
关于流程收敛性的所有信息都会写入控制面板（Control Pan nel）
第16页
流程收敛---收敛模块
• 每个设计规定和撕裂流都有一个相关联的收敛模块 • 收敛模块确定撕裂流估算初值或设计规定中控制变
量值在逐次迭代过程中的更新方法。 • Aspen Plus定义的收敛模块的名字以字符“$.”开
头
• 用户定义的收敛模块的名字一定不要用字符“$.”开头 。
• 要确定由Aspen Plus定义的收敛模块，请看Control Panel（控制面板）信息中的“Flowsheet Analysis （流程分析）” 部分。
第24页
特殊精馏—多效精馏
• 例题：
甲醇分离塔，要将60wt%甲醇水溶液提纯。分别用单塔 和双效塔进行分离，并比较当两种产品一致时的能量 利用情况。已知条件： 进料温度为20C，压力为101.325kPa，流率为100kg/h 。单塔的压力为101.325kPa，理论板数为22， 进料板 位置为11， 塔顶产品流率为63kg/h，摩尔回流比为0. 65.
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特殊精馏
一般的蒸馏或精馏操作是以液体混合物 中各组分的相对挥发度差异为依据的。组 分间挥发度差别愈大愈容易分离。 但对某些液体混合物，组分间的相对挥发 度接近于1或形成恒沸物，以至于不宜或 不能用一般精馏方法进行分离。则需采用 特殊精馏方法。
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特殊精馏
特殊精馏方法有膜蒸馏、催化精馏、吸附 精馏、恒沸精馏、萃取精馏、盐效应精馏 等。 对恒沸精馏、萃取精馏、盐效应精馏都是 在被分离溶液中加入第三组分以加大原溶 液中各组分间相对挥发度。
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流程收敛
• 介绍概念
✓模块收敛（convergence blocks） ✓撕裂流股（tear streams） ✓流程顺序（flowsheet sequences）
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流程收敛
评估流程的收敛性，需确定
• 计算顺序 • 撕裂流股 • 求解的迭代次数 • 收敛容差 • 收敛的计算方法
关于流程收敛性的所有信息都会写入控制面板（Control Pan nel）
第16页
流程收敛---收敛模块
• 每个设计规定和撕裂流都有一个相关联的收敛模块 • 收敛模块确定撕裂流估算初值或设计规定中控制变
量值在逐次迭代过程中的更新方法。 • Aspen Plus定义的收敛模块的名字以字符“$.”开
头
• 用户定义的收敛模块的名字一定不要用字符“$.”开头 。
• 要确定由Aspen Plus定义的收敛模块，请看Control Panel（控制面板）信息中的“Flowsheet Analysis （流程分析）” 部分。
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特殊精馏—多效精馏
• 例题：
甲醇分离塔，要将60wt%甲醇水溶液提纯。分别用单塔 和双效塔进行分离，并比较当两种产品一致时的能量 利用情况。已知条件： 进料温度为20C，压力为101.325kPa，流率为100kg/h 。单塔的压力为101.325kPa，理论板数为22， 进料板 位置为11， 塔顶产品流率为63kg/h，摩尔回流比为0. 65.
第二章 液液萃取
• 思考题
2020/3/12
19
（4）溶剂的回收
➢溶剂的损耗在成本控制中占据很重要的地位，有 的甚至占很大比重。必须回收。 ➢要求萃取剂对其他组分的相对挥发度大，且不形 成恒沸物，如果被萃物不挥发或挥发度很低，而萃 取剂为易挥发组分时，则萃取剂的汽化热要小，以 节省能源。（被萃物为液体和固体两种情况？）
夹带损失。例如：水溶解有机溶剂。
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15
(2) 萃取剂选择要点
① 选择性好：萃取剂对某种组分的溶解能力较大， 对另一种较小，表现为选择性系数大。 ② 萃取容量大：单位体积的萃取剂能萃取大量的目 的物，表现为分配系数大。 ③ 萃取剂与原溶剂的互溶度：二者最好互不溶解， 减少了溶剂分离的步骤。 ④ 萃取剂与原溶剂有较大的密度差，易与原料液相 分层不乳化、不产生第三相。萃取剂密度最好大于 原溶剂（？）
kA
yA xA
kB
yB xB
分配系数反映了被萃组分在两个平衡液相中的分配关系，
分配系数的值越大，被萃物越容易进入萃取相，萃取分离
效果越好。k与溶剂的性质和温度有关，在一定的条件下
为常数，应根据实验来测定；k=0，表示待萃取物不被萃
取，k=∞，表示完全被萃取。
2020/3/12
7
2. 选择性系数（分离系数）
2020/3/12
18
• 几种特殊溶剂：醋酸丁酯、丁醇、戊醇、丁酮、甲 基叔丁基醚、这些溶剂在水中或酸性水中溶解度不 大。适用于萃取在酸性水中溶解度大的物质。
• 普通含氧原子的溶剂在酸性溶液中，易与氢离子形 成氢键而易溶于水，而这些含氧的大分子溶剂由于 位阻大，阻碍了氢键的形成，故在水中溶解度小。
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（4）溶剂的回收
➢溶剂的损耗在成本控制中占据很重要的地位，有 的甚至占很大比重。必须回收。 ➢要求萃取剂对其他组分的相对挥发度大，且不形 成恒沸物，如果被萃物不挥发或挥发度很低，而萃 取剂为易挥发组分时，则萃取剂的汽化热要小，以 节省能源。（被萃物为液体和固体两种情况？）
夹带损失。例如：水溶解有机溶剂。
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(2) 萃取剂选择要点
① 选择性好：萃取剂对某种组分的溶解能力较大， 对另一种较小，表现为选择性系数大。 ② 萃取容量大：单位体积的萃取剂能萃取大量的目 的物，表现为分配系数大。 ③ 萃取剂与原溶剂的互溶度：二者最好互不溶解， 减少了溶剂分离的步骤。 ④ 萃取剂与原溶剂有较大的密度差，易与原料液相 分层不乳化、不产生第三相。萃取剂密度最好大于 原溶剂（？）
kA
yA xA
kB
yB xB
分配系数反映了被萃组分在两个平衡液相中的分配关系，
分配系数的值越大，被萃物越容易进入萃取相，萃取分离
效果越好。k与溶剂的性质和温度有关，在一定的条件下
为常数，应根据实验来测定；k=0，表示待萃取物不被萃
取，k=∞，表示完全被萃取。
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2. 选择性系数（分离系数）
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• 几种特殊溶剂：醋酸丁酯、丁醇、戊醇、丁酮、甲 基叔丁基醚、这些溶剂在水中或酸性水中溶解度不 大。适用于萃取在酸性水中溶解度大的物质。
• 普通含氧原子的溶剂在酸性溶液中，易与氢离子形 成氢键而易溶于水，而这些含氧的大分子溶剂由于 位阻大，阻碍了氢键的形成，故在水中溶解度小。
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萃取精馏
萃取精馏原理
• 3、当原有两组分 A和B的沸点相近，非理 想性不大时，若相对挥发度接近于1，则用 普通精馏也无法分离。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， 与组分B 形成负偏差溶液或理想溶液，从而 提高了组分A对组分B的相对挥发度，以实 现原有两组分的分离。溶剂的作用在于 对 不同组分相互作用的强弱有较大差异。
精馏萃取
• 萃取精馏定义： 向精馏塔顶连续加入高沸点添加剂， 改变料液中被分离组分间的相对挥发度， 使普通精馏难以分离的液体混合物变得易 于分离的一种特殊精馏方法。
一、萃取精馏原理
• 1、溶剂在萃取精馏中的 作用是使原有组分的相对 挥发度按所希望的方向改 变，并有尽可能大的相对 挥发度。 • 2、当被分离物系的非理 想性较大，且在一定浓度 范围难以分离时，加入溶 剂后，原有组分的浓度均 下降，而减弱了它们之间 的相互作用，只要溶剂的 浓度足够大，就突出了两 组分蒸汽压的差异对相对 挥发度的贡献，实现了原 物系的分离。在该情况下， 溶剂主要起了稀释作用。
结语
• 萃取精馏主要用于那些加入添加剂后，因相对挥 发度增大所节省的费用，足以补偿添加剂本身及 其回收操作所需费用的场合。 • 萃取精馏最初用于丁烷与丁烯以及丁烯与丁二烯 等混合物的分离。 • 目前，萃取精馏比恒沸精馏更广泛地用于醛、酮、 有机酸及其他烃类氧化物等的分离。
二、萃取精馏过程分析
• 一般规律： • （1）汽液流率： • 由于溶剂的沸点高，流率较大，在下流过程中溶剂温升会冷凝一定 量的上 • 蒸汽，导致塔内汽相流率越往上走越小，液相流率越往下流越大。 • 溶剂存在下，塔内的液汽比大于脱溶剂情况下的液汽比； • 各板下流的溶剂流率均大于加入的溶剂流率； • 汽相流率、液相流率都是越往上越小。 • （2）浓度分布。溶剂在塔内浓度分布分为四段： • 1)溶剂回收段 2)精馏段 3)提馏段 4)塔釜： • 举例：丙酮 / 甲醇 / 水萃取精馏塔内液相浓度分布 ◆ 丙酮；○ 甲醇；▲ 水（溶剂）
高中化学蒸馏和萃取的教案
高中化学蒸馏和萃取的教案
实验名称：蒸馏和萃取
实验目的：通过蒸馏和萃取实验掌握这两种分离技术的原理和操作方法。
实验材料：
1. 水，甲醇，氯仿等实验用溶液
2. 蒸馏器，试管，冷凝器等实验仪器
实验步骤：
1. 蒸馏实验
（1）将实验溶液置于蒸馏瓶中。
（2）将蒸馏瓶与冷却水冷凝器连接好。
（3）加热蒸馏瓶中的溶液，控制火力，观察溶液的沸腾情况。
（4）收集蒸馏液，观察收集管中的液体。
2. 萃取实验
（1）将两种不相溶的溶液放入漏斗中。
（2）将萃取剂滴加入漏斗中的溶液中。
（3）轻轻地摇动漏斗，使两种溶液充分接触混合。
（4）将漏斗静置一段时间，待两种溶液分层后，打开下部阀门放出底层的溶液。
实验原理：
1. 蒸馏：利用液体的沸点不同，将液体混合物加热至液体沸腾，然后再以气体形式冷凝回液体的分离方法。
2. 萃取：利用萃取剂选择性溶解其中一种物质，达到物质的分离目的。
实验注意事项：
1. 实验操作时要小心谨慎，注意安全。
2. 蒸馏瓶与冷凝器连接处要严密，避免蒸气外泄。
3. 萃取剂的选择要根据实际情况确定，注意可溶性和选择性。
实验总结：
通过本次蒸馏和萃取实验，我们掌握了这两种分离技术的原理和操作方法，同时也了解了不同条件下的溶液分离效果的差异。
在今后的实验中，我们将进一步运用这两种技术，提高我们的实验技能和分析能力。
特殊精馏方法介绍
(2-162) ln 12 p1s (1 2 x1 ) ln( s ) Ts A12 p2 (2-161)
讨论溶剂S对 1, 2 的影响:
第三项: x ( A A ) 反映了溶剂S对组分1,2不同作用效果.
s 1S 2S
使 1, 2 / s 1 A1s 0
３）当三元系中有二对二元最低恒沸物，而另一对是二元最 高恒沸物时，压力曲面上就可能出现“谷”；温度曲面 上 就可能出现“脊”； 当三元系中有二对二元最高恒沸物，而另一对是二元最 低恒沸物时，温度曲面上就可能出现“沟”；压力曲面 上 就可能出现“脊”；
2.恒沸点的预测
12
恒沸点时: 12 1 ki ˆV i P
sn x s
结合(2-164)和(2-167) 精:
xs S D sn (1 sn ) L 1 xs
(2-168)
S
RDxs (1 sn )
D sn x s
(1 x s )
1 (1 sn ) x s
(2-169)
提:
xs
其中:
S (1 sn ) L
xs [A 1s A s2 2x1(A s1 A 1s ) xs (A 2s A s2 ) C(x2 x1)]
若 r~X 曲线近似对称,即 Ai,j=Aj,i , C=0
A1, 2 A2,1 A12
A12 A1, 2 A2,1 2
S A1, S AS ,1 A1
V i
0
ˆ P
0
1, 2
V 0 ˆ K1 2 1 f1 V ˆ f0 K2 1 2 2
一般萃取精馏操作压力不高,所以
第三章 多组分精馏和特殊精馏(化工分离过程)
3.1.3 最少理论板数（Nm）和组分分配
全回流对应最少理论板数，但全回流下无产品采出， 因此正常生产中不会采用全回流。 什么时候采用全回流呢？
1、开车时，先全回流，待操作稳定后出料。 2、在实验室设备中，研究传质影响因素。 3、工程设计中，必须知道最少板数。
最少理论板数的计算
Fenske（芬斯克）方程推导前提： 1、塔顶采用全凝器，（若采用分凝器，则分凝器为第1块塔板） 2、所有板都是理论板。
一、关键组分（Key Components）
Na=串级数(2)＋分配器(1)＋侧线采出
F
(0)＋传热单元(2) = 5
已被指定的可调变量： （1）进料位置；（2）回流比； （3）全凝器饱和液体回流或冷凝 器的传热面积或馏出液温度。
余下的2个可调设 计变量往往用来指 定组分在馏出液和 釜液中的浓度。
两组分精馏 指定馏出液中一个组分的浓度，就确定了馏 出液的全部组成；指定釜液中一个组分的浓 度，也就确定了釜液的全部组成。
下面通过实例分别对二组分精馏和多组分精馏过 程分析进行比较。
二组分精馏实例：苯－甲苯
图3-1 二组分精馏流率、温度、浓度分布
三组分精馏实例：苯(LK)－甲苯(HK)－异丙苯
图3-2 三组分精馏流量分布 图3-3 三组分精馏温度分布
四组分精馏实例：苯－甲苯(LK)－二甲苯(HK)-异丙苯
图3-6 四组分精馏液相组成分布
⎜⎜⎝⎛
yA yB
⎟⎟⎠⎞ 2
= ⎜⎜⎝⎛
xA xB
⎟⎟⎠⎞1
代入（3-2）式：
⎜⎜⎝⎛
yA yB
⎟⎟⎠⎞1
= α1 ⎜⎜⎝⎛
xA xB
⎟⎟⎠⎞1
=
⎜⎜⎝⎛
隔壁塔精馏原理
隔壁塔精馏原理
x
《隔壁塔精馏原理》
一、精馏原理
精馏是一种蒸馏过程，是利用沸点差分离混合液体中的不同成分的一种工艺技术。
它是通过把混合液体加热加压，使其中的温度较低沸点的成分蒸发，把其它成分维持在原状的方法来实现液体分离。
精馏的基本原理是将混合液体加热，通过蒸汽将萃取液体中的某些物质蒸发出来，并冷却回收，以达到分离混合物的目的。
二、隔壁塔精馏
隔壁塔精馏（隔板塔精馏，Distillation）是一种特殊的精馏方法，它利用两个不同温度段的热源，通过两个温度段的蒸汽使混合液体中的低蒸馏物质继续蒸发，并将其分离出来，从而达到完全分离混合液体的目的。
其特点是：
1、节省能源：因为隔壁塔精馏可以利用一定温度段的蒸汽，从而节省能源。
2、高效率：因为隔壁塔精馏可以发挥低温段与高温段的温差效果，使混合物殊，从而达到快速、有效的高精度分离。
3、安全可靠：隔壁塔精馏可以提供一种安全可靠的精细分离，可以有效避免混合物的偏析和失活。
- 1 -。
萃取精馏
响分离效果。
五、萃取精馏的注意事项
萃取精馏与一般精馏虽然都是利用液体的部分汽化、蒸汽 的部分冷凝产生的富集作用，从而将物料加以分离的过程， 但是，由于萃取精馏中加入了大量的萃取剂，因此与一般精 馏相比有如下几点需要注意。
(1) 由于加入的萃取剂是大量的(一般要求xS>0.6)，因此， 塔内下降液量远远大于上升蒸汽量，从而造成汽液接触不佳， 故萃取精馏塔的塔板效率低，大约为普通精馏的一半左右(回 收段不包括在内)。在设计时应注意塔板结构及流体动力情况， 以免效率过低。
萃取精馏
特殊精馏
• • • • • • • • 恒沸精馏 萃取精馏 加盐精馏 水蒸气精馏 反应精馏 吸附精馏 膜精馏 分子精馏
目录
萃取精馏
加盐精馏
水蒸气精馏
萃取精馏
向原料液中加入第三组分（称为萃取剂或溶剂），
以改善被分离组分间的汽液平衡关系，使原来体 系组分之间的相对挥发度增加，从而使它们变得
• •
三、溶剂选择方法(定性)
（1）Ewell的液体分类法 •分类原则：形成氢键的强弱-氢键理论。 • 类型Ⅰ：能形成三维强氢键网络的液体，如水、乙二醇、甘油、氨基醇、羟胺、 含氧酸、多酚、氨基化合物 等。这些是缔合液体，具有高介电常数，并且是水溶 性的。 •类型Ⅱ：其余同时含有活性氢原子和其它供电原子（氧、氮、氟）的其余液体， 如醇、酸、酚、伯胺、仲胺、含α氢原子的硝基化合物、含氰氢原子等。该类液 体的特征同Ⅰ类。 •类型Ⅲ：分子中仅含供电原子（O、N、F），而不含活性氢原子的液体，如醚、 酮、醛、酯等。这些液体也是水溶性的。
x1 x2 1 s x1 2 s x2
四、萃取精馏过程分析
四、萃取精馏过程分析
萃取精馏的特点
萃取精馏
萃取精馏
特殊精馏
❖ 在化工生产实际中，还存在这样一些体系,利用传统的普 通精馏方法，或者无法分离，或者即使能得到纯组分， 却十分不能经济和不实际。如 ：
❖ (1)组分间的挥发度十分接近； ❖ (2)形成恒拂物； ❖ (3)热敏物料； ❖ (4)有价值难挥发组分的稀溶液；常压下处于气体状态等。
例如：分离2-丁烯、丁烷混合物
萃取精馏工业应用
进料中的关键组分
溶剂
进料中的关键组分 溶剂
丙酮—甲醇 苯—环己烷 丁二烯—丁烷 丁二烯—1-丁烯 丁烯—异戊烯 环己烷—庚烷
乙醇—水
苯胺，水，乙二醇 苯胺，糠醛 丙酮 糠醛
二甲基甲酰胺 苯胺，苯酚
甘油，乙二醇
丙烷—丙烯 异丁烷—1-丁烯
甲苯—庚烷 异戊烷—异戊烯 正丁烷—顺2-丁烯
T3
A12 1
xs 1 2x1
xs A1s
A2s
三组分物系的泡点温度
无溶剂S时，xS＝0，则二组分体系的相对挥发度：
ln
ln
p1s p2s
T2
Байду номын сангаас
A12 1 2x1
二组分物系的泡点温度
若（p1S/p2S）与温度关系不大，x1≈x1'，则：
ln s
xs A1s
A2s
A12 1
分子蒸馏是一种特殊的液－液分离技术，能在极高真空下操纵，它依据分子运动均匀自由 程的差别，能使液体在远低于其沸点的温度下将其分离，特别适用于高沸点、热敏性及易 氧化物系的分离。该项技术用于纯自然保健品的提取，可摆脱化学处理方法的束缚，真正 保持了纯自然的特性，使保健产品的质量迈上一个新台阶。
萃取精馏
2x1
溶剂的选择性
特殊精馏
❖ 在化工生产实际中，还存在这样一些体系,利用传统的普 通精馏方法，或者无法分离，或者即使能得到纯组分， 却十分不能经济和不实际。如 ：
❖ (1)组分间的挥发度十分接近； ❖ (2)形成恒拂物； ❖ (3)热敏物料； ❖ (4)有价值难挥发组分的稀溶液；常压下处于气体状态等。
例如：分离2-丁烯、丁烷混合物
萃取精馏工业应用
进料中的关键组分
溶剂
进料中的关键组分 溶剂
丙酮—甲醇 苯—环己烷 丁二烯—丁烷 丁二烯—1-丁烯 丁烯—异戊烯 环己烷—庚烷
乙醇—水
苯胺，水，乙二醇 苯胺，糠醛 丙酮 糠醛
二甲基甲酰胺 苯胺，苯酚
甘油，乙二醇
丙烷—丙烯 异丁烷—1-丁烯
甲苯—庚烷 异戊烷—异戊烯 正丁烷—顺2-丁烯
T3
A12 1
xs 1 2x1
xs A1s
A2s
三组分物系的泡点温度
无溶剂S时，xS＝0，则二组分体系的相对挥发度：
ln
ln
p1s p2s
T2
Байду номын сангаас
A12 1 2x1
二组分物系的泡点温度
若（p1S/p2S）与温度关系不大，x1≈x1'，则：
ln s
xs A1s
A2s
A12 1
分子蒸馏是一种特殊的液－液分离技术，能在极高真空下操纵，它依据分子运动均匀自由 程的差别，能使液体在远低于其沸点的温度下将其分离，特别适用于高沸点、热敏性及易 氧化物系的分离。该项技术用于纯自然保健品的提取，可摆脱化学处理方法的束缚，真正 保持了纯自然的特性，使保健产品的质量迈上一个新台阶。
萃取精馏
2x1
溶剂的选择性
【2018-2019】萃取精馏实验报告-实用word文档 (16页)
本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==萃取精馏实验报告篇一：精馏实验报告采用乙醇—水溶液的精馏实验研究学校：漳州师范学院系别：化学与环境科学系班级：姓名：学号：采用乙醇—水溶液的精馏实验研究摘要：本文介绍了精馏实验的基本原理以及填料精馏塔的基本结构，研究了精馏塔在全回流条件下，塔顶温度等参数随时间的变化情况，测定了全回流和部分回流条件下的理论板数，分析了不同回流比对操作条件和分离能力的影响。
关键词：精馏；全回流；部分回流；等板高度；理论塔板数1.引言欲将复杂混合物提纯为单一组分，采用精馏技术是最常用的方法。
尽管现在已发展了柱色谱法、吸附分离法、膜分离法、萃取法和结晶法等分离技术，但只有在分离一些特殊物资或通过精馏法不易达到的目的时才采用。
从技术和经济上考虑，精馏法也是最有价值的方法。
在实验室进行化工开发过程时，精馏技术的主要作用有：(1)进行精馏理论和设备方面的研究。
(2)确定物质分离的工艺流程和工艺条件。
(3)制备高纯物质，提供产品或中间产品的纯样，供分析评价使用。
(4)分析工业塔的故障。
(5)在食品工业、香料工业的生产中，通过精馏方法可以保留或除去某些微量杂质。
2.精馏实验部分2.1实验目的(1)了解填料精馏塔的基本结构，熟悉精馏的工艺流程。
(2)掌握精馏过程的基本操作及调节方法。
(3)掌握测定塔顶、塔釜溶液浓度的实验方法。
(4)掌握精馏塔性能参数的测定方法，并掌握其影响因素。
(5)掌握用图解法求取理论板数的方法。
(6)通过如何寻找连续精馏分离适宜的操作条件，培养分析解决化工生产中实际问题的能力、组织能力、实验能力和创新能力。
2.2实验原理精馏塔一般分为两大类：填料塔和板式塔。
实验室精密分馏多采用填料塔。
填料塔属连续接触式传质设备，塔内气液相浓度呈连续变化。
常以等板高度(HETP)来表示精馏设备的分离能力，等板高度越小，填料层的传质分离效果就越好。
特殊精馏zhuan
对于原溶液为二组分体系，最小回流比 Rm可采用以下两式计算：
1 x D (12 ) P (1 x D ) Rm z (12 ) P 1 1 z 1 (12 ) P (1 x D ) 1 x D Rm 1 (12 ) P 1 1 z 1 z
对于由原有溶液各组分与溶剂组分构成的
溶液，溶剂的物料衡算式为：
P=W´x´W,P+D´x´D,P
式中 P—— 溶剂的摩尔流量； W´—— 塔釜液摩尔流量；
D´—— 馏出液摩尔流量；
x´W,P——塔釜液中溶剂的摩尔分数； x´D,P——馏出液中溶剂的摩尔分数；
2、塔内气液相流率分布情况 （假定恒摩尔流） 溶剂回收段: L´=RD
（2）精馏段 L=RD+P=1.2×52.02+330=392.42(kmol) xP=P/L=330/392.42=0.841 （3）提馏段
L RD P qF 492.42kmol
x P P / L 330 / 492.42 0.670
作业： 某含有正辛烷0.20、庚烷0.40、乙苯0.40的 混合物，拟用苯酚作萃取剂进行萃取精馏， 原料溶液的进料量为100kmol/h，泡点进料， 萃取剂与进料流量比为3：1。要求塔底乙苯 的回收率为99％，塔顶辛烷的回收率为99％。 塔顶采用全凝器，回流比为6。按清晰分割 计算： 1.塔顶馏出液的量和组成； 2.塔底釜液的量和组成； 3.为使提馏段溶剂浓度与精馏段溶剂浓度相 同，应在何处补充多少溶剂?
需补加溶剂
必须从塔顶加入
四、萃取精馏过程分析
在萃取精馏中，溶剂的流量往往大大
超过原来溶液各组分的流量，因而两相流
量在塔内的分布与普通精馏有所不同。
1 x D (12 ) P (1 x D ) Rm z (12 ) P 1 1 z 1 (12 ) P (1 x D ) 1 x D Rm 1 (12 ) P 1 1 z 1 z
对于由原有溶液各组分与溶剂组分构成的
溶液，溶剂的物料衡算式为：
P=W´x´W,P+D´x´D,P
式中 P—— 溶剂的摩尔流量； W´—— 塔釜液摩尔流量；
D´—— 馏出液摩尔流量；
x´W,P——塔釜液中溶剂的摩尔分数； x´D,P——馏出液中溶剂的摩尔分数；
2、塔内气液相流率分布情况 （假定恒摩尔流） 溶剂回收段: L´=RD
（2）精馏段 L=RD+P=1.2×52.02+330=392.42(kmol) xP=P/L=330/392.42=0.841 （3）提馏段
L RD P qF 492.42kmol
x P P / L 330 / 492.42 0.670
作业： 某含有正辛烷0.20、庚烷0.40、乙苯0.40的 混合物，拟用苯酚作萃取剂进行萃取精馏， 原料溶液的进料量为100kmol/h，泡点进料， 萃取剂与进料流量比为3：1。要求塔底乙苯 的回收率为99％，塔顶辛烷的回收率为99％。 塔顶采用全凝器，回流比为6。按清晰分割 计算： 1.塔顶馏出液的量和组成； 2.塔底釜液的量和组成； 3.为使提馏段溶剂浓度与精馏段溶剂浓度相 同，应在何处补充多少溶剂?
需补加溶剂
必须从塔顶加入
四、萃取精馏过程分析
在萃取精馏中，溶剂的流量往往大大
超过原来溶液各组分的流量，因而两相流
量在塔内的分布与普通精馏有所不同。
萃取精馏
萃取精馏及其应用摘要：萃取精馏在近沸点物系和共沸物的分离方面是很有潜力的操作过程。
萃取精馏是一种特殊的精馏方法。
以改变塔内需要分离组分的相对挥发度。
选择合适的溶剂可以增强分离组分之间的相对挥发度, 从而可以使难分离物系转化为容易分离的物系。
本文对萃取精馏的优缺点进行阐述以及提出对缺点的改进并对萃取精馏的前景进行展望。
Extractive distillation in nearly boiling material and separating azeotrope is very potential operation process. Extractive distillation is a kind of special rectification method. In order to change the tower requires the separation of components of the relative volatility of separation. This paper expounds the advantages and disadvantages of extract：extractive distillation extraction agent advantages and disadvantages application prospect Extractive distillation in nearly boiling material and separating azeotrope is very potential operation process. Extractive distillation is a kind of special rectification method. In order to change the tower requires the separation of components of the relative volatility of separation. This paper expounds the advantages and disadvantages of extractive distillation and put forward to the disadvantages of improvement and Prospect of extractive distillation.Abstracr ：Extractive distillation in nearly boiling material and separating azeotrope is very potential operation process. Extractive distillation is a kind of special rectification method. In order to change the tower requires the separation of components of the relative volatility of separation. This paper expounds the advantages and disadvantages of extractive distillation and put forward to the disadvantages of improvement and Prospect of extractive distillation.Key words : extractive distillation extraction agent advantages and disadvantages application prospect一、萃取精馏的简介萃取精馏：向精馏塔顶连续加入高沸点添加剂，改变料液中被分离组分间的相对挥发度，使普通精馏难以分离的液体混合物变得易于分离的一种特殊精馏方法。
武汉理工大学 化工原理实验 特殊精馏
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。
关于特殊精馏过程与液液萃取课件
1.1.2 分离过程在清洁工艺中的地位和作用 清洁工艺：合理利用资源，减少甚至消除废料的产生
4
第 1章 绪 论
1.1 分离过程的地位和作用
1.1.1 分离过程的重要性
清洁工艺：合理利用资源，减少甚至消除废料的产生
绿色化学与化工：为实现资源高效率的利用、减少与消除有害物质对人类 健康与环境的威胁所作出的化学过程与产品的设计、开 发和生产。
13
第 1章 绪 论
1.3.3 过程的集成
一、传统分离过程的集成
二、传统分离过程与膜分离的集成 渗透蒸发和精馏集成
1.4 设计变量
Ni = Nv – Nc Nv: 独立变量数 Nc：约束关系数（独立方程式数目）
14
第 1章 绪 论
1.4 设计变量
f = C – π +2 (f = C – P +2 )
自由度指强度性质的变量
约束关系式包括：物料平衡式；能量平衡式；相平衡关系式；内在关系式 MESH 方程
E 相平衡 c (π-1) 1相 A1 B1 C1 2相 A2 B2 C2 3相 A3 B3 C3
15
第 1章 绪 论
作业：对乙苯和三种二甲苯混合物的分离方法进行选择。 （1）列出间二甲苯和对二甲苯的有关性质：沸点、熔点、临界温度、临
关于特殊精馏过程与液液 萃取
1
内容
1。绪论 2。单级平衡过程
• 相平衡 • 多组分物系的泡点和露点计算 • 闪蒸过程的计算 • 液液平衡过程的计算 • 多相平衡过程
3。多组分精馏和特殊精馏
• 多组分精馏过程 • 萃取精馏和共沸精馏 • 反应精馏 • 加盐精馏
2
内容
4。液液萃取
• 萃取过程与萃取剂 • 液液萃取过程的计算
4
第 1章 绪 论
1.1 分离过程的地位和作用
1.1.1 分离过程的重要性
清洁工艺：合理利用资源，减少甚至消除废料的产生
绿色化学与化工：为实现资源高效率的利用、减少与消除有害物质对人类 健康与环境的威胁所作出的化学过程与产品的设计、开 发和生产。
13
第 1章 绪 论
1.3.3 过程的集成
一、传统分离过程的集成
二、传统分离过程与膜分离的集成 渗透蒸发和精馏集成
1.4 设计变量
Ni = Nv – Nc Nv: 独立变量数 Nc：约束关系数（独立方程式数目）
14
第 1章 绪 论
1.4 设计变量
f = C – π +2 (f = C – P +2 )
自由度指强度性质的变量
约束关系式包括：物料平衡式；能量平衡式；相平衡关系式；内在关系式 MESH 方程
E 相平衡 c (π-1) 1相 A1 B1 C1 2相 A2 B2 C2 3相 A3 B3 C3
15
第 1章 绪 论
作业：对乙苯和三种二甲苯混合物的分离方法进行选择。 （1）列出间二甲苯和对二甲苯的有关性质：沸点、熔点、临界温度、临
关于特殊精馏过程与液液 萃取
1
内容
1。绪论 2。单级平衡过程
• 相平衡 • 多组分物系的泡点和露点计算 • 闪蒸过程的计算 • 液液平衡过程的计算 • 多相平衡过程
3。多组分精馏和特殊精馏
• 多组分精馏过程 • 萃取精馏和共沸精馏 • 反应精馏 • 加盐精馏
2
内容
4。液液萃取
• 萃取过程与萃取剂 • 液液萃取过程的计算
分离第三章特殊精馏萃取蒸馏
筛选；
④修正初选合格溶剂的关键物理性质的数值，结合工艺过
程的特点确定较优溶剂。
22
Summary for solvent choice
基本要求：
（1）选择极性类似于某一关键组分的物质作溶剂 如分离甲醇－丙酮物系
（2）溶剂与某一组分形成氢键
其它要求：
•沸点足够高，不形成共沸物；
•与原液互溶性好，不发生化学反应；
Liqui液d相mo摩le尔fr分act数ion
1
Acetone
0.8
0.6
0.4
0.2
0 0
top
H2O Methanol
Solvent in 10
20 Feed in
St平ag衡e n级u数mber
30
bottom
25
四、萃取精馏过程的简化计算
Approximate calculation for extractive distillation
Vn
1
y
s
n
S
恒摩尔流假设
l1 l2 ... ln l
F
v1 v2 ... vn1 v
组分物料衡算：vn1 yn' 1 ln xn' Dx D
即：
yn 1
二、萃取精馏的原理和溶剂的选择
Extractive distillation principles and choice of solvent
（1）原理---溶剂的作用 增大原有组分的相对挥发度。
溶剂选择性：在溶剂存在下，组分A对组分B的 相对挥发度与原溶液中组分A对组分B的相对挥 发度之比。
1.0
化工传质分离工程课后习题答案
目录第一章绪论 (1)第二章单级平衡过程 (6)第三章多组分精馏和特殊精馏 (19)第四章气体吸收 (24)第五章液液萃取 (27)第六章多组分多级分离的严格计算 (28)第七章吸附 (34)第八章结晶 (35)第九章膜分离 (36)第十章分离过程与设备的选择与放大 (37)第一章绪论1.列出5种使用ESA和5种使用MSA的分离操作。
答：属于ESA分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。
属于MSA分离操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃取（双溶剂）、吸收、吸附。
2.比较使用ESA与MSA分离方法的优缺点。
答：当被分离组分间相对挥发度很小，必须采用具有大量塔板数的精馏塔才能分离时，就要考虑采用萃取精馏（MSA），但萃取精馏需要加入大量萃取剂，萃取剂的分离比较困难，需要消耗较多能量，因此，分离混合物优先选择能量媒介(ESA)方法。
3.气体分离与渗透蒸发这两种膜分离过程有何区别？答：气体分离与渗透蒸发式两种正在开发应用中的膜技术。
气体分离更成熟些，渗透蒸发是有相变的膜分离过程，利用混合液体中不同组分在膜中溶解与扩散性能的差别而实现分离。
4. 海水的渗透压由下式近似计算：π=RTC/M ，式中C 为溶解盐的浓度，g/cm 3；M 为离子状态的各种溶剂的平均分子量。
若从含盐0.035 g/cm 3的海水中制取纯水，M=31.5，操作温度为298K 。
问反渗透膜两侧的最小压差应为多少kPa? 答：渗透压π=RTC/M ＝8.314×298×0.035/31.5=2.753kPa 。
所以反渗透膜两侧的最小压差应为2.753kPa 。
5. 假定有一绝热平衡闪蒸过程，所有变量表示在所附简图中。
求： （1） 总变更量数Nv;（2） 有关变更量的独立方程数Nc ； （3） 设计变量数Ni;（4） 固定和可调设计变量数Nx ,Na ；（5） 对典型的绝热闪蒸过程，你将推荐规定哪些变量？思路1：3股物流均视为单相物流， 总变量数Nv=3(C+2)=3c+6 独立方程数Nc 物料衡算式 C 个热量衡算式1个 相平衡组成关系式C 个 1个平衡温度等式1个平衡压力等式 共2C+3个 故设计变量Ni=Nv-Ni=3C+6-(2C+3)=C+3固定设计变量Nx ＝C+2,加上节流后的压力，共C+3个 可调设计变量Na ＝0 解：（1） Nv = 3 ( c+2 )（2） Nc 物 c 能 1 相 cF ziT F P FV , yi ,T v , P vL , x i , T L , P L习题5附图内在(P ，T) 2 Nc = 2c+3 （3） Ni = Nv – Nc = c+3 （4） Nxu = ( c+2 )+1 = c+3 （5） Nau = c+3 – ( c+3 ) = 0 思路2：输出的两股物流看成是相平衡物流，所以总变量数Nv=2(C+2) 独立方程数Nc ：物料衡算式 C 个 ，热量衡算式1个 ,共 C+1个 设计变量数 Ni=Nv-Ni=2C+4-(C+1)=C+3固定设计变量Nx:有 C+2个加上节流后的压力共C+3个 可调设计变量Na ：有06. 满足下列要求而设计再沸汽提塔见附图，求： （1） 设计变更量数是多少？ （2） 如果有，请指出哪些附加变量需要规定？解： N x u 进料 c+2压力 9 c+11=7+11=18N a u 串级单元 1 传热 1 合计 2 N V U = N x u +N a u = 20 附加变量：总理论板数。
《分离工程》第3章 特殊精馏
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。
特殊精馏
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。
特殊精馏
盐的回收通常采用蒸发、结晶、干燥等。
18
例：盐效应精馏制无水乙醇 无水乙醇
乙醇-水
水＋盐
水
19
盐效应精馏的优点： 盐提高相对挥发度的效果好，所需的量较 少 , 一般只有原溶液的百分之几，而萃取 精馏中萃取剂的用量达原溶液的 60%~80% ， 故溶盐精馏的设备尺寸较小。 盐不挥发，从塔底流出，不污染塔顶产品。 盐的选择范围更广。
溶盐精馏的缺点： 盐的回收、输送比较困难。
20
③萃取精馏中萃取剂的加入量可调范围大，比共沸精馏 易于控制，操作灵活； ④萃取精馏不宜间歇操作，共沸精馏则可间歇进行；
⑤共沸精馏操作温度比萃取精馏低，更适宜分离热敏性 溶液。
13
三. 盐效应精馏 (加盐精馏，Distillation with Salt）
盐效应：将盐溶解在两组分的液相混合物中时， 溶液的沸点、两组分的互溶度、气液相平衡组成等均 发生变化，此即所谓的“盐效应”。 盐效应精馏：是在原溶液中加入第三种组分—盐, 利用盐效应来提高两组分的相对挥发度而使难分离的 物系易于分离。
14
醋酸钾对乙醇－水汽液平衡的影响
1－ 未加盐 2 －盐5％(摩尔) 3 －盐10％ 4 －盐20％ 5 －盐饱和
15
氯化钙(0.1g/ml)对乙醇－水汽液平衡的影响
16
盐对气液平衡影响的解释
宏观来看，盐加入到溶液中，因各组分对盐的溶解度 不同，所以各组分蒸汽压下降的程度也不同。 如氯化钙在水中的溶解度为27.5％（摩尔），在乙醇 中的溶解度为16.5％，加入氯化钙使水的蒸汽压下降 程度比乙醇的大，因而乙醇对水的相对挥发度提高。
5
例：以苯为夹带剂分离乙醇－水共沸物
流程：料液和苯分别加入共沸精馏塔，该塔底得到乙
第5章液液萃取
萃取模型。它假定塔内同一截面上任一点 每一相的流速相等，两相在塔内作活塞流 动；两相的传质只发生在水平方向上，在 垂直方向上，每一相内没有物质传递。
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25
活塞流模型
两相在塔内作活塞流 轻相为萃取相，重相 为萃余相，相间传质 只在水平方向发生。
取微元体，对溶质A作 物料恒算，结合其速率方程可推出萃取塔高的计 算式，与填料塔汽液传质类似： 塔高=传质单元高度×传质单元数
④溶质的分配系数为一常数。
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27
二、轴向扩散模型
Ex 、Ey分别为两相的
扩散系数；
K0x 为基于萃余相的 总传质系数
稳态下传质方程为：
Ex
d 2cx dz 2
Vx
dcx dz
K0xa
cx c*x
0
Ey
d 2cy dz 2
Vy
dcy dz
K0xa
cx c*x
溶解度曲线: ys=φ(yA); xs=φ(xA) 3）平衡联结线: yA= f (xA)
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9
5.3 萃取设备与流程
两相接触方式：
微分接触 如喷洒塔 级式接触 如萃取槽
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10
级式接触：
多级错流萃取
多级错流是单级萃取的 多次重复，可得含溶质 很低的萃余相，但溶剂 用量较多。
组分i的分配系数为：mi
yi xi
vi li
V L
定义萃取因子：
i
miV L
其倒数为：ui
1
i
L miV
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22
吸收中的吸收因子法
vN1 v1 vN AN l0 A1 A2....AN A2 A3....AN ... AN
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活塞流模型
两相在塔内作活塞流 轻相为萃取相，重相 为萃余相，相间传质 只在水平方向发生。
取微元体，对溶质A作 物料恒算，结合其速率方程可推出萃取塔高的计 算式，与填料塔汽液传质类似： 塔高=传质单元高度×传质单元数
④溶质的分配系数为一常数。
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二、轴向扩散模型
Ex 、Ey分别为两相的
扩散系数；
K0x 为基于萃余相的 总传质系数
稳态下传质方程为：
Ex
d 2cx dz 2
Vx
dcx dz
K0xa
cx c*x
0
Ey
d 2cy dz 2
Vy
dcy dz
K0xa
cx c*x
溶解度曲线: ys=φ(yA); xs=φ(xA) 3）平衡联结线: yA= f (xA)
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5.3 萃取设备与流程
两相接触方式：
微分接触 如喷洒塔 级式接触 如萃取槽
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级式接触：
多级错流萃取
多级错流是单级萃取的 多次重复，可得含溶质 很低的萃余相，但溶剂 用量较多。
组分i的分配系数为：mi
yi xi
vi li
V L
定义萃取因子：
i
miV L
其倒数为：ui
1
i
L miV
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吸收中的吸收因子法
vN1 v1 vN AN l0 A1 A2....AN A2 A3....AN ... AN
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存档日期：存档编号:特殊精馏过程与液液萃取北京化工大学研究生课程作业课程代号：ChE524学院：化学工程学院专业：化学工程与技术班级：化研1514姓名：唐渊哲学号：2015200204成绩：催化精馏技术在石油化工中的应用摘要：石油化学工业是基础性产业，它为农业、能源、交通、机械、电子、纺织、轻工、建筑、建材等工农业和人民日常生活提供配套和服务，在国民经济中占有举足轻重的地位。
随着我国石油化工的快速发展，需要在各类技术中进行改进来增加效率，从而满足人民更多的需求。
其中催化精馏技术在石油化工领域中的应用比较普遍，本文就催化精馏技术及其石油化工领域中的实际中应用进行阐述，来为实践带来有意的借鉴。
Abstract: The petrochemical industry is the basic industry, which provides support and services for agriculture, energy, transportation, machinery, electronics, textiles, light industry, construction and building materials industry, agriculture and people's daily lives, occupies a pivotal position in the national economy . With the rapid development of China's petrochemical industry, it needs to be improved in all kinds of technology to increase efficiency, to meet the needs of more people. Wherein the catalytic distillation technology in the petrochemical industry is relatively common, this article catalytic distillation technology and its petrochemical industry in the practical application set forth to bring intentional reference for practice.目录一、催化精馏技术的介绍 (1)1.1.催化精馏简介 (1)1.2.催化精馏技术分析 (1)1.3.浅析催化精馏技术的特征 (1)1.4.催化精馏技术在石油化工中的实际应用研究 (1)1.4.1.将催化精馏技术应用于石油化工实践当中的必要性 (1)1.4.2.基于催化精馏技术的石油化工生产效能的提升 (2)1.4.3.石油化工生产领域中催化精馏技术的应用实效综述 (2)二、催化精馏技术在石油化工中的应用 (2)2.1.醚化反应 (2)2.2.酯交换反应 (3)2.3.水解（水合）反应 (3)2.4.加氢反应 (3)2.5.烷基化反应 (3)2.6.异构化(歧化)反应 (3)2.7.酯化反应 (4)3.总结 (5)4.感谢 (5)参考文献 (6)一、催化精馏技术的介绍1.1.催化精馏简介催化精馏是将固体催化剂以适当形式装填于精馏塔内，使催化反应和精馏分离在同一个塔中连续进行，是借助分离与反应的耦合来强化反应与分离的一种新工艺。
由于催化剂固定在精馏塔中，所以它起到了催化和促进气液热质传递的作用。
与传统反应和分离单独进行的过程相比，催化精馏具有投资少、操作费用低、节能、收率高等特点，日益受到人们的重视，其研究与应用日趋广泛。
近几年来，为了为社会各相关领域提供较为高品质的油品，我国石油化工行业进行了诸多环节的技术改造及应用。
从实践来看，催化精馏技术的应用效果较为明显，而且，应用该技术推进实践的成本较低，所以，催化精馏技术很快在业界得到了广泛的推广实施。
那么，我们共同来分析催化精馏技术本身及其主要特征。
1.2.催化精馏技术分析从理论上来看，催化精馏技术指的是一种凭借化学工程合成分离耦合的过程而改进催化精馏塔性能的技术手段，具体来讲，则需要通过采取固体催化剂物质，并且以合理的方式将其在塔内进行布设，同时，还需要将化学反应与精馏分离结合起来进行协同操作反应，该类型的操作为非均相反应精馏，整个这一过程的实施便是催化精馏技术的核心内容。
1.3.浅析催化精馏技术的特征从总体来看，催化精馏技术的主要特征有如下四点内容：其一，该技术的反应转化率较高，在催化精馏技术的影响下，将原本的可逆反应的热力学平衡打破了，这样一来，便将物系间的作用效能削弱，尤其是将难分离物系的分离效率提升了；其二，该技术的选择性良好，主要体现在连串反应过程中的中间目标产物能够被快速的剥离；其三，应用该技术以后，整个生产系统装置的能耗有所降低，从而提升能源的利用效率，降低生产成本；最后，由于该技术所应用的催化剂物质是以其独特的方式与催化精馏塔整合应用的，这就避免了以往所出现的催化剂腐蚀塔身的情况发生[1]。
从以上四点催化精馏技术的特点中可以清楚的发现，该技术的应用具备一定的可行性。
1.4.催化精馏技术在石油化工中的实际应用研究1.4.1.将催化精馏技术应用于石油化工实践当中的必要性从行业发展过程来看，乙烯装置在石油等物质的生产及加工领域中较为常见，在石油资源的实际生产过程中不可或缺，而且，伴随着原油生产质量要求的日益严格，乙烯装置汽油催化精馏塔催化精馏技术的应用极为关键[2]。
1.4.2.基于催化精馏技术的石油化工生产效能的提升从石油化工产业生产的运作环节来看，乙烯装置通常是在高温高压条件下运行的。
从本质上来看，催化精馏塔实质上是一个热能传导系统，它能够将传热过程通过催化精馏技术及设备来实施运作[3]。
因此，在生产管理的过程中，需要适当融入科学化的先进技术来改进热能传导系统的运作实效。
基于此，催化精馏技术的特征恰好与该环节运作的目标相契合。
1.4.3.石油化工生产领域中催化精馏技术的应用实效综述从目前的实践应用状况来看，乙烯装置催化精馏技术的应用对于石油化工行业来说较为关键，如若能够采取适当的策略来提升该环节的效能，则产业规模将会进一步拓展，石油化工产业也能够可持续发展[4]。
此外，为了维系石油化工项目生产的可持续性，石油化工单位要定期对生产设备以及物质储存设施进行科学检查，如若发现异常现象，则需要及时进行维修处理，并且，要更好地应用各类先进生产技术来增强企业效益。
与此同时，还要从根本上杜绝有毒物质的传播及其对产业链条运作的危害性，以及采取必要的技术手段来确保生产过程和技术操作人员的生命安全。
无论何时何种情况下，对于石油化工产业领域的实际生产而言，先进技术的应用前提都是将安全管理放在首位。
二、催化精馏技术在石油化工中的应用2.1.醚化反应首先是甲基叔丁基醚的合成，醚化过程应用催化精馏技术始于20世纪后期，由美国化学研究特许公司来进行，在酸性阳离子交换树脂的作用之下，反应通过混合碳四和甲醇来实现，提高了合成的有效性。
我国在进行甲基叔丁基醚合成时，催化精馏技术的应用时间要晚于国外，在应用的企业中，最为广泛的就是齐鲁石化公司，通过此项技术的应用，该公司的生产能力得到显著的提升，为公司带来可观的经济效益。
其次是乙基叔丁基醚的合成，乙基叔丁基醚是经过调和之后形成的，原料为高辛烷值汽油，此种汽油的性能非常好，在合成时，产生的污染比较小，通过催化精馏技术的应用及推动，工业化生产已经逐步的实现。
最后是二醇醚合成，常见的二醇醚类物质为电泳漆溶剂，此种溶剂具有比较高的致癌性，随着科学技术的进步，二醇醚被替换为丙二醇醚，同时，应用了催化精馏技术，由此一来，在进行合成的过程中，减少了副产物的生成，而且二次反应也得到了有效的抑制。
在进行乙酸正丁酯制备时，应用了催化精馏技术，通过酯交换方法，完成物质的制备，进而用于石油化工生产。
实际上，乙酸正丁酯是一种有机化工材料，在石油化工生产中有着非常重要的作用，在催化精馏技术的作用下，乙酸甲酯的转化效率得到了显著的提升[5]。
2.3.水解（水合）反应在传统的水解技术中，水解率是比较低的，在进行回收时，所需消耗的能源是非常多的，在反应的过程中，需要经过多道工序，具备的复杂性比较高。
在应用了催化精馏技术之后，传统水解反应中存在的问题得到了有效的缓解，不仅能耗显著的降低，同时，水解率也得到了提升。
2.4.加氢反应在加氢反应中，通过催化精馏技术的应用，生产物的生产数额可以显著提升，同时，资金投入可以有效地降低，催化剂的使用年限也实现了延长。
此外，脱出化合物过程也可以应用此项技术，比如加氢、苯加氢[6]。
苯含量是衡量汽油质量的一个重要指标，在进行加氢反应时，重新组合了甲苯和二甲苯等物质，这样一来，辛烷值的危害成分就可以有效降低，保证汽油的质量。
2.5.烷基化反应汽油的爆炸点比较低，为了尽量降低汽油发生爆炸的可能，在汽油中加入了乙苯，除了此项性能之外，乙苯也是溶剂中间体，通过催化精馏技术的应用，泡点温度不会影响反应温度，由此一来，反应区热点问题就可以有效地避免，将催化剂的使用年限显著提升。
2.6.异构化(歧化)反应以典型的技术为UOP/Shell的完全异构化技术(TIP)为例,该工艺由异构化和分子筛吸附分离(ISOSIV)两部分组成。
原料有直馏C5/C6馏分、重整脱戊烷塔顶馏分、裂解汽油加氢拔头油等。
在一定条件下,经过异构化后可使研究法辛烷值(RON)从68左右提高到79,然后用分子筛吸附,将正构烷烃分离出来进行循环异构化,RON可提高到88～89。
UOP公司在异构化方面,已经推出多代技术,如投资较低、基于HS-10分子筛催化剂的异构化反应,RON可达到77～79。
[7]以合成丙二醇单烷基醚羧酸酯为例。
方永成等[8]开发出催化精馏制备丙二醇单烷基醚羧酸酯工艺,以丙二醇单烷基醚与羧酸为原料,甲苯为共沸剂,在酸性催化剂存在下,反应温度80～160℃、常压～0.30 MPa条件下,在反应精馏塔中进行催化反应,塔顶油相回流。
羧酸与丙二醇单烷基醚的摩尔比为(0.25～5)/1,反应精馏塔的理论塔板数为30～50块,进料位置在反应精馏塔理论板数1/4～2/3处,塔顶共沸剂的回流量与进料量的质量比为(0.03～0.4)/1。
该工艺具有以下特点:可按要求灵活控制,丙二醇醚或乙酸基本完全反应,塔顶水相中不含丙二醇醚与乙酸,从而大大简化了后续反应物回收工艺,可广泛用于工业生产中。
在工业不断繁荣的过程中，石油化工行业的生产受到了广泛的重视，为了提升生产效率，加强生产质量，在生产时应用了催化精馏技术。