高等分离工程--反应精馏
- 格式:ppt
- 大小:7.68 MB
- 文档页数:23
精馏是借助多级平衡手段提高产品(液体混合物)纯度的一种蒸馏操作。
精馏操作的原理是利用待分离组分间的相对挥发度的差异,通过逐级平衡实现组分分离。
普通精馏不适合于以下状况的物料:1、相对挥发度接近1的组分;2、待分离组分间形成恒沸物;3、待分离组分是热敏物质;4、待分离组分是难挥发组分,且含量低。
理论板符合以下三条假设:1)进入该板的不平衡物流在其间充分接触传质,使离开该板的汽液两相物流间达到了相平衡;2)在该板上发生接触的汽液两相各自完全均匀,板上各点汽相浓度和液相浓度各自都相同;3)该板上充分接触后的汽液两相实现了完全机械分离,不存在夹带、泄漏。
相平衡常数K组分i 的相平衡常数定义为:Wilson 方程特点:1、仅需用二元参数即能预计多元系的活度系数;2、适用范围广,对极性互溶系统有较高的正确度;3、活度系数方程包括了温度影响。
缺点:不能预计液液平衡时的活度系数。
NRTL 方程特点:1、适用于汽液平衡(VLE ),也适用于液液平衡(LLE );2、需要有关二元系的三个模型参数才能预测多元相平衡;3汽液平衡的预测精度比威尔逊差,含水系统预计精度甚好。
UNIQUAC 方程 特点:具有NRTL 的优点,适用于分子大小相差悬殊的混合物。
关键组分:进料中按分离要求选取的两个组分(大多是挥发度相邻的两个组分),它们对物系的分离起着控制作用,且它们塔顶或塔底产品中的回收率或含量通常是给定的,因而在设计计算中起着决定性作用。
挥发度大的为轻关键组分,挥发度小的称重关键组分。
芬斯克方程:用于计算全回流操作时,达到规定分离要求所需要的最少理论板数Nm 。
恩德吾特方程:用来估计达到规定分离要求所需的最小回流比。
吉利兰关联式:常用的特殊精馏① 萃取精馏:添加萃取剂改变体系中各组分的汽液平衡关系。
② 恒沸精馏:添加物与分离组分形成恒沸物改变汽液平衡关系。
③反应精馏:添加物与体系中的某组分反应生成新物质,从而改变原分离体系的汽液平衡关系。
反应精馏操作流程Distillation is a commonly used process in the chemical industry for separating mixtures based on the differences in their volatilities. 反应精馏是化工行业常用的一种过程,用于根据混合物中不同组分的挥发性差异来进行分离。
It is a crucial step in the production of chemicals, fuels, and pharmaceuticals. 这是化学品、燃料和药品生产中的一个关键步骤。
The distillation process involves heating a liquid mixture to create vapor and then condensing the vapor back into a liquid. 该精馏过程涉及将液体混合物加热以产生蒸汽,然后将蒸汽冷凝回液体。
This separation is based on the differences in boiling points of the components in the mixture. 这种分离是基于混合物中组分的沸点差异。
In a typical distillation setup, the liquid mixture is heated in a distillation flask, and the resulting vapor travels through a column where it is cooled and condensed. 在典型的精馏装置中,液体混合物在精馏烧瓶中加热,产生的蒸汽通过一个柱子传输,在那里被冷却和冷凝。
The condensed liquid is collected in a receiving flask, and the components are separated based on their different volatilities. 冷凝液被收集在接收烧瓶中,根据它们不同的挥发性来分离组分。
胡競民白希耐一、裂解C5馏分分离现状1.双环戊二烯产品的分离国内一般通过加热和蒸馏的方法从裂解C5馏分中分离出工业级双环戊二烯,再由工业级双环戊二烯制取高纯度的双环戊二烯产品。
⑴精馏将工业级的双环戊二烯(80%纯度)通过减压蒸馏塔,在一定的塔高和一定回流比下进行蒸馏。
根据工业级双环戊二烯的组成不同,蒸馏操作可以是一台塔或者二台塔串联操作。
例如上海石化的分离装置采用一台塔,有的化工厂要获得高纯度的双环戊二烯产品则采用两台塔。
精馏获得的双环戊二烯纯度一般在90%~94%。
⑵解聚-二聚-蒸馏通过解聚-二聚-蒸馏法获得的双环戊二烯产品的纯度均比较高,一般在96%~98%,有的还可达到99%左右。
目前国内公布了很多有关该方法的专利技术,并已有1000t/a的工业规模装置,装置采用带搅拌的釜式结构,工艺流程简单,操作方便。
2.异戊二烯的分离国内实现工业化的异戊二烯分离技术为溶剂二甲基甲酰胺(DMF)萃取蒸馏法。
此外,业界在共沸精馏、反应精馏、加氢分离、一段萃取、共沸和萃取结合工艺等进行了很多研发工作,取得了一定成绩和进展。
二、新型C5分离工艺的开发1.C5馏分的加氢分离工艺C5馏分中含有大量的不饱和烃,根据产品用途的不同,可通过选择加氢或全加氢将其转化为烯烃或烷烃,再通过分离加以利用。
目前国内已利用由裂解汽油加氢装置得到的混合C5烷烃开发了新型C5烷烃分离工艺。
该工艺由加氢和烷烃分离过程组成,可同时得到环戊烷、异戊烷和正戊烷。
其工艺投资小,操作费用少,能耗低,可依市场需求灵活调整产品方案。
2.反应精馏技术采用反应精馏技术从C5馏分中分离双烯烃的方法,即将C5馏分进行反应精馏,使环戊二烯发生二聚反应, 异戊二烯由塔顶分离出去,物料经精馏分离得到间戊二烯、双环戊二烯和异戊二烯。
针对现有技术在脱除环戊二烯过程中存在的问题,反应精馏技术有其独特之处:(1)由于在脱除环戊二烯过程中能有效抑制除环戊二烯二聚反应外的其他二聚反应,因而减少了副产物的生成,既提高了双环戊二烯产品的质量又减少了C5双烯的损失;(2)由一个反应精馏塔替代现有技术中的二聚反应器和预脱重塔,简化了工艺流程和操作;(3)由于简化了工艺流程,减少了设备的投资,降低了生产过程中的能耗。
反应精馏工艺流程Distillation is a commonly used separation process in the chemical industry. It involves the separation of components in a liquid mixture based on the differences in their boiling points. Distillation is a crucial process in industries such as oil refining, chemical manufacturing, and pharmaceutical production. 反应精馏是化工行业常用的分离工艺,它通过依据不同组分的沸点差异来分离液体混合物中的组分。
反应精馏在石油精炼、化学制造和制药生产等行业中起着至关重要的作用。
The distillation process begins by heating the liquid mixture in a distillation column. As the mixture is heated, the components with lower boiling points vaporize first and rise to the top of the column. The vapor is then condensed back into liquid form and collected as a distillate. The components with higher boiling points remain in the liquid phase and are drained out as bottoms. 反应精馏工艺始于加热反应器内的液体混合物,随着混合物的加热,沸点较低的组分首先蒸发并上升到塔顶。
实验一反应精馏法制乙酸乙酯一、实验目的1.了解反应精馏是既服从质量作用定律又服从相平衡规律的复杂过程。
2.掌握反应精馏的操作。
3.能进行全塔物料衡算和塔操作的过程分析。
4.了解反应精馏与常规精馏的区别。
5.学会分析塔内物料组成。
二、实验原理反应精馏过程不同于一般精馏,它既有精馏的物理相变之传递现象,又有物质变性的化学反应现象。
反应精馏对下列两种情况特别适用:(1)可逆平衡反应。
一般情况下,反应受平衡影响,转化率只能维护在平衡转化的水平;但是,若生成物中有低沸点或高沸点物质存在,则精馏过程可使其连续地从系统中排出,结果超过平衡转化率,大大提高了效率。
(2)异构体混合物分离。
通常因它们的沸点接近,靠一般精馏方法不易分离提纯,若异构体中某组分能发生化学反应并能生成沸点不同的物质,这时可在过程中得以分离。
对于本实验来说,适于第一种情况,但但该反应若无催化剂存在,单独采用反应精馏存在也达不到高效分离的目的,这是因为反应速度非常缓慢,故一般都用催化反应方式。
酸是有效的催化剂,常用硫酸。
本实验是以乙酸和乙醇为原料,在催化剂作用下生成乙酸乙酯的可逆反应。
反应的方程式为:CH3COOH + C2H5OH ↔ CH3COOC2H5+H2O实验的进料有两种方式:一是直接从塔釜进料;另一种是在塔的某处进料。
前者有间歇和连续式操作;后者只有连续式。
可认为反应精馏的分离塔也是反应器。
若采用塔釜进料的间歇式操作,反应只在塔釜内进行。
由于乙酸在气相中有缔合作用,除乙酸外,其它三个组分形成三元或二元共沸物。
水-酯,水-醇共沸物沸点较低,醇和酯能不断地从塔顶排出。
由于乙酸的沸点较高,不能进入到塔体,故塔体内共有3组分,即水、乙醇、乙酸乙酯。
本实验采用间歇式进料方式,物料衡算式和热量衡算式为:(1)物料衡算方程对第j块理论板上的i组分进行物料衡算如下(2)气液平衡方程对平衡级上某组分i的有如下平衡关系:每块板上组成的总和应符合下式:(3)反应速率方程(4)热量衡算方程对平衡级进行热量衡算,最终得到下式:三、实验装置及实验流程示意图实验装置如图2所示。
化工分离工程正文绪论一:分离工程在工业生产中的地位和作用:1.分离工程定义:将混合物分成组成互不相同的两种或几种产品的操作 2.化工生产装置:反应器+分离设备+辅助设备(换热器、泵) 3.分离工程重要性:(1)纯化原料:清除对反应或催化剂有害的杂质,减少副反应、提高收率。
(2)纯化产品:使未反应物质循环。
(3)环境治理工程:去除污染物。
4.分离工程发展现状:5.分离过程在清洁生产中的地位和作用:废物减少(分离系统有效分离和再循环)废物直接再循环+进料提纯+除去分离过程中加入的附加物质+附加分离与再循环系统二:传质与分离过程的分类和特征: 1.过程:(1)机械分离:两相以上的混合物分离(过滤、沉降、离心分离、旋风分离、静电分离)(2)传质分离:均相混合物分离(精镏、吸收、结晶、膜分离、场分离、萃取、干燥、浸取、升华)△平衡分离过程:分离媒介(热、溶剂、吸附剂)使均相混合物变为两相体系,再以混合物中各组分在处于平衡的两相分配关系的差异实现分离。
(精镏、吸收、结晶、萃取、干燥、浸取、升华)△速率分离过程:推动力(浓度差、压力差、温度差、电位差),组分选择性透过膜,各组分扩散速度的差异实现分离(膜分离、场分离)三:分离过程的集成化:新型1.反应过程与分离过程的耦合:化学吸收、化学萃取、催化精镏、膜反应器2.分离过程与分离过程的耦合:萃取结晶、吸附蒸馏、电泳萃取3.过程的集成:传统分离过程的集成(共沸精镏—萃取、共沸精镏—萃取精镏)传统分离过程与膜分离的集成(渗透蒸发—吸附、渗透蒸发—吸收、渗透蒸发—催化精镏)膜过程集成(微滤—超滤—纳滤—反渗透)第一章蒸馏与精馏§1—1 概述一:蒸馏定义和特点:1.定义:混合物中各组分挥发度差异进行分离提纯。
2.特点:工艺流程短、使用范围广、工艺成熟;但能耗大(汽相再冷凝)二:分类:1.蒸馏方式:闪蒸、简单蒸馏、精馏、特殊精馏、反应精馏 2.操作压力:加压蒸馏、常压蒸馏、真空蒸馏 3.混合物组分:两组分精馏、多祖分精馏 4.操作流程:间歇蒸馏、连续蒸馏三:精馏操作流程:精馏段精馏段提馏段图:连续精馏操作流程图:间歇精馏操作流程1—精镏塔 2—再沸器 3—冷凝器 1—精镏塔 2—再沸器 3—全凝器 4—观察罩 5—贮槽§1—2 简单蒸馏和闪蒸组分挥发度相差较大、分离要求低——预分离一:工艺流程:图:简单蒸馏图:平衡蒸馏(闪蒸)1—蒸馏釜 2—冷凝器 3—接受器 1—加热器 2—节流阀 3—分离器1.简单蒸馏:一次进料,馏出液连续出料(出料浓度逐渐降低),釜残液一次排放——压力恒定、温度变化 2.平衡蒸馏:连续进料,连续出料(出料浓度恒定)——压力、温度恒定混合液→加热器→温度>料液泡点(分离器压力下)→节流阀(降压)→分离器→料液部分汽化、并在分离器中汽液分离(相平衡)二:原理:1.前提条件:理想物系——液相为理想溶液(拉乌尔定律);汽相为理想气体(道尔顿分压定律) 2.原理:汽液共存区饱和蒸汽线(露点线)过热蒸汽区饱和液体线(泡点线)液相区图:苯—甲苯混合液的t—x—y图图:苯—甲苯混合液的x—y图图:简单蒸馏t—x—y图图:平衡蒸馏t—x—y图(1)简单蒸馏:任何瞬间,蒸汽与液相处于平衡。
精馏技术的发展及应用,化工人都应该知道。
精馏是石油化工、炼油生产过程中的一个十分重要的环节,其目的是将混合物中各组成部分分离出来,达到规定的纯度。
本文总结了精馏的各种方法及其在国内外的发展,并对其在实际生产中的应用做了一些介绍。
一、蒸馏混合物的分离是化工生产中的重要过程。
蒸馏是分离液体混合物的典型单元操作。
它是通过加热造成气、液两物系,利用物系中各组成部分挥发度不同的特性以实现分离的目的。
按蒸馏方式可将蒸馏分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏和特殊精馏。
二、恒沸精馏恒沸精馏的基本原理是在分离的混合液中加入第三组分,以提高组分间的相对挥发度,从而用精馏的方法将它们分离。
恒沸精馏时,在被分离的二元混合液中加入第三组分,该组分能与原溶液中的一个或者两个组分形成最低恒沸物,从而形成了“恒沸物-纯组分”的精馏体系。
恒沸物从塔顶蒸出,纯组分从塔底排出,其中所添加的第三组分称为恒沸剂或夹带剂。
决定恒沸精馏可行性和经济性的关键是恒沸剂的选择,恒沸剂量是影响恒沸精馏过程设计的重要参数。
Laroche 等研究了以苯为夹带剂的乙醇-水分离过程,[1]得到了改变夹带剂量时轻组分相对挥发度的变化规律。
今后对于恒沸精馏的研究方向也将与夹带剂剂量与产品质量之间的关系为重点,达到高效高产。
传统的恒沸精馏法已形成,规模化、机械化程度很高的无水酒精生产工艺,且产量大、质量好、生产稳定、技术成熟,其能耗低于萃取蒸馏法,成本更低。
三、萃取精馏萃取精馏与恒沸精馏基本原理相同,只是根据第三组分在精馏过程中所起的作用来与恒沸精馏进行区分。
萃取精馏是通过向精馏系统中加入适当的质量分离剂(MSA)来显著增大相对挥发度很小或者易形成共沸物的混合物组分之间的相对挥发度,使分离易于进行,从而获得产品的一种特殊精馏技术。
虽然萃取精馏一方面增加了被分离组分之间的相对挥发度,使分离能够得以进行,但是,另一方面带来的最大缺点是溶剂比大,从而导致生产能力提高遇到困难,而且过程能耗大。
3-1 反应精馏法制醋酸乙酯 (设计性实验) 第一部分 设计性实验教学大纲 实验课程名称:专业实验(化学工程与工艺) 实验项目名称:反应精馏法制乙酸乙酯 实验类型:设计性实验 实验类别:基础□ 专业基础□ 专业√ 实验学时:4-6 一、实验目的 1、自行设计实验方案、实验步骤,通过反应精馏制取乙酸乙酯。 2、了解反应精馏的特点和操作。学会索取数据,对全塔进行物料衡算,处理实验数据。 3、掌握产品的分析测试方法。 二、预习与参考 1、青岛科技大学化工实验中心编,化学工程与工艺专业实验,2003年 2、刘家祺主编,分离过程,北京:化学工业出版社,2004年。 3、杨丰科等编,基础有机化学,北京:化学工业出版社,2001年。 4、刘光永主编,化工开发实验技术,天津:天津大学出版社,1994年 5、刘家祺主编,分离过程与技术,天津:天津大学出版社,2001年 三、设计指标 设计实验步骤,索取实验数据,要求产品中乙酸乙酯的含量在80%(wt)以上。 四、实验要求(设计要求) 自行设计实验方案,包括流程、实验步骤,分析方法等。 五、实验(设计)仪器设备和材料清单 反应精馏装置,天平,乙酸,乙醇,浓硫酸,气相色谱仪,阿贝折光仪,玻璃仪器。 六、调试及结果测试 实验方案经指导教师审核后,自行调试。 分析仪器有阿贝折光仪、气相色谱仪。 七、实验报告要求 要求有实验目的、实验原理、实验流程、实验方案和步骤、实验数据记录,对实验数据进行处理,计算反应转化率和产品的收率,并对所得的实验结果进行讨论(包括方案的合理性、误差分析、成败原因等)。 八、思考题 1.怎样提高酯化收率? 2.不同回流比对产物分布影响如何? 3.采用釜内进料,操作条件要作那些变化?酯化率能否提高? 4.进料摩尔比应保持多少为最佳? 5.用实验数据能否进行模拟计算?如果数据不充分,还要测定那些数据? 第二部分 反应精馏法制醋酸乙酯(参考) 反应精馏是精馏技术中的一个特殊领域。在操作过程中,化学反应与分离同时进行,故能显著提噶总体转化率,降低能耗。此法在酯化、醚化、酯交换、水解等化工生产中得到应用,而且越来越显示其优越性。
目录一、实验目的 (2)二、实验原理 (2)三、实验仪器和药品 (3)四、实验流程图 (4)五、实验步骤 (4)六、实验数据记录 (5)七、实验数据处理 (7)7.1计算塔内浓度分布 (7)7.2全塔物料衡算 (9)7.2.1对乙醇进行物料衡算 (10)7.2.2乙酸进行物料衡算 (10)7.2.3计算反应收率及转化率 (10)八、结果分析及讨论 (11)九、思考题 (11)一、试验目1>了解反应精馏是既服从质量作用定律又服从相平衡规律复杂过程;2>掌握反应精馏操作;3>能进行全塔物料衡算和塔操作过程分析;4>了解反应精馏与常规精馏区分;5>学会分析塔内物料组成;二、试验原理反应精馏是精馏技术中一个特殊领域。
在操作过程中, 化学反应与分离同时进行, 故能显著提升总体转化率, 降低能耗。
反应精馏过程不一样于通常精馏, 它现有精馏物理相变之传输现象, 又有物质变性化学反应现象。
二者同时存在, 相互影响, 使过程愈加复杂。
醇酸酯化反应是可逆平衡反应。
通常情况下, 反应受平衡影响, 转化率只能维护在平衡转化水平; 不过, 若生成物中有低沸点或高沸点物质存在, 则精馏过程可使其连续地从系统中排出, 结果超出平衡转化率, 大大提升了效率, 此时, 可使用反应精馏法。
但该反应若无催化剂存在, 单独采取反应精馏存在也达不到高效分离目, 这是因为反应速度非常缓慢, 故通常都用催化反应方法。
酸是有效催化剂, 常见硫酸。
反应随酸浓度增高而加紧, 浓度在0.2~1.0%(wt)。
反应精馏催化剂用硫酸, 是因为其催化作用不受塔内温度限制, 在全塔内都能进行催化反应, 而应用固体催化剂则因为存在一个最适宜温度, 精馏塔本身难以达成此条件, 故极难实现最好化操作。
本试验是以乙酸和乙醇为原料, 在催化剂作用下生成乙酸乙酯可逆反应。
反应方程式为:CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5+H2O试验进料采取直接从塔釜进料, 为间歇式操作, 反应只在塔釜内进行。
什么是特殊精馏?共沸、萃取、反应、真空......这些特殊精馏你知道几种?2018年的国考报名大幕拉开了!今年有120多个单位招考,计划招录2.8万余人。
又是一年国考时,几家欢喜几家愁......祝参加考试的旁友逢考必过,不忘初心!不参加考试的就安安静静当个吃瓜群众。
亲爱的旁友们,你们知道什么是特殊精馏吗?特殊精馏有哪些种类?添加剂精馏和复合精馏有什么特点?什么是非常规条件下的精馏?今天小七就跟大家说说什么是特殊精馏。
come on,旁友们!什么是特殊精馏?当待分类组分之间形成共沸物或相对挥发度接近1时,用普通精馏是无法实现分离或是经济上不合理的。
此时,向体系中加入一种适当的新组分,通过与原体系中各组分的不同作用,改变组分之间的相对挥发度,使系统变得易于分离,这类既加入能量分离剂又加入质量分离剂的精馏称为特殊精馏。
特殊精馏分类(按操作条件)•添加剂精馏:例如共沸、萃取•加盐精馏复合(或耦合)精馏:例如反应精馏•非常规条件下的精馏:例如分子精馏什么是添加剂精馏?添加剂精馏方法通过加入某一组分(称为夹带剂)去与被分离物系中的一个或几个组分形成共沸物或是破坏原物料组分间可能存在的共沸物的方式达到分离效果,可分为萃取精馏、恒沸精馏和加盐精馏。
恒沸精馏在恒沸精馏中,第三组分与原溶液中的一个组分形成恒沸物,原有组分间的相对挥发度增大,使该溶液能用一般精馏方法分离。
第三组分称为恒沸剂或夹带剂。
恒沸精馏中合适夹带剂的选用:(1)恒沸物恒沸点与溶液中纯组分沸点有相当差值,一般不小于10℃。
(2)恒沸物易分离,以便回收夹带剂,夹带剂含量越少操作费用越省。
(3)热稳定性好、无腐蚀性、无毒性。
工业酒精恒沸精馏(用苯作恒沸剂)制取无水酒精乙醇-水二元恒沸物(恒沸点78.15℃,乙醇摩尔分率为0.894)只要苯量适当,原料液中的水分可全部转移到三元恒沸液中,因而使乙醇-水溶液得到分离。
萃取精馏萃取精馏也是向原料液中加入第三组分,称为萃取剂。