萃取精馏的分析与探究论文
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精馏技术的发展及应用XX系XX班XX 学号:XX摘要:精馏是利用混合物中各组分挥发度的差异进行分离的操作单元。
它被广泛地应用于工业生产中,并且在所有的分离方法中长期占据着主导地位。
在化学工程中,最典型和最重要的多级分离过程是精馏过程,各种节能的、特殊的精馏分离流程得到快速的发展。
本文将对精馏技术的原理、发展、应用及前景做出讨论,并浅谈几种新型的精馏工艺,旨在使精馏技术得到更广泛的发展和应用。
关键词:精馏技术,多级分离过程,优化控制Abstract:Distillation is the use of the difference in the volatile components of the mixture were separated in the operation unit,it is widely used in industrial production,and all the long-term separation dominates.In chemical engineering, the most typical and most important multi-stage separation process is distillation process, a variety of energy-saving, special distillation separation processes are rapid development.This article will distillation technology principle, the development, application and prospects to make discussions and on several new distillation process,distillation technology has been designed to enable the development and wider application. Keywords:distillation, multi-stage separation process, optimal control一、精馏的概念与基本原理1、精馏的概念及发展精馏过程是分离液体混合物的一种方法,在石油炼制、石油化工及化学工业中占有重要的地位,一般在化工厂的基建投资中通常占有50一90%的比重。
有关理论板数及全塔效率的计算和讨论摘 要:本文根据逐板计算法和图示法求全回流条件下和不同回流比条件下的全塔效率和单板效率,并对塔板效率的影响因素作了讨论。
关键词:精馏,全回流,不同回流比,全塔效率,理论板数0 前言精馏是指在化工、轻工等生产过程中采用多次平衡级(或接触级)的蒸馏过程来实现混合液的高纯度分离的一种常见的单元操作。
在板式精馏塔中,由塔釜产生的蒸汽沿塔身逐板上升,与来自塔顶逐板下降的回流液在塔板上实现多次接触,进行传热与传质,使混合液达到一定程度的分离。
回流是精馏操作得以实现的基础,是精馏操作的重要参数之一,它的大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。
此外,不同进料位置、不同进料浓度、不同进料量等同样影响着精馏操作的分离效果。
在塔设备的实际操作中,由于受到传质时间和传质面积的限制以及其它一些因素的影响,一般不可能达到汽液平衡状态,实际塔板的分离作用低于理论塔板,因此,可以利用全塔效率和单板效率来表示塔的分离效果。
1 原理1.1 理论板的概念所谓理论板是指离开这种板的气液两相互成平衡,而且塔板上的液相组成也可视为均匀一致的。
对任意层理论板n 而言,离开该板的液相组成n x 与气相组成n y 符合平衡关系。
实际上,由于塔板上气液间接触面积和接触时间是有限的,因此在任何型式的塔板上气液两相都难以达到平衡状态,也就是说理论板是不存在的。
理论板仅是作为衡量实际板分离效率的依据和标准,它是一种理想板。
通常,在设计中先求得理论板层数,然后用塔板效率予以校正,即可求得实际板层数。
若已知某系统的气液平衡关系,则离开理论板的气液两相组成n y 与n x 之间的关系即已确定。
由任意板下降液体的组成n x 及由它的下一层板上升的蒸气组成1+n y 之间的关系,从而塔内各板的气液相组成可逐板予以确定,由此即可求得在指定分离要求下的理论板层数。
而1+n y 与n x 间的关系是由精馏条件所决定的,这种关系可由物料衡算求得,并称之为操作关系。
关于甲醇精馏的毕业论文甲醇精馏的毕业论文引言:甲醇是一种重要的化工原料,广泛应用于化学工业、能源领域等。
甲醇的纯度对于其应用性能至关重要,而精馏是一种常用的分离技术,可用于提高甲醇的纯度。
因此,研究甲醇精馏是非常有意义的。
本论文旨在探讨甲醇精馏的原理、方法以及影响因素等方面内容,为甲醇精馏工业实践提供参考和指导。
一、甲醇精馏的原理甲醇精馏是一种基于不同物质的沸点差异性,对混合物进行分离的方法。
甲醇与其他组分之间的沸点差越大,分离越容易。
通过加热混合物,使其沸腾并产生蒸汽,然后将蒸汽冷凝成液体,即可实现甲醇的纯度提高。
二、甲醇精馏的方法1. 简单精馏法:适用于两种具有较大沸点差异的组分分离。
通过加热混合物,其中沸点较低的组分首先蒸发,然后冷凝成液体,最终得到甲醇的纯品。
2. 高效精馏法:适用于沸点接近的组分分离,可通过多级返馏来增加馏出液纯度。
高效精馏法主要基于馏出液和回流液之间的沸点差异,通过回收部分回流液来提高分离效果。
3. 萃取精馏法:适用于两种密度差别较大的组分分离。
通过在精馏塔中加入萃取剂,将混合物根据密度差分为两个相,然后进行分离。
三、影响甲醇精馏效果的因素1. 混合物组分浓度:混合物中甲醇的浓度越高,蒸发时生成的蒸汽中甲醇的含量越高,精馏效果越好。
2. 精馏塔设计:精馏塔设计对甲醇精馏效果有重要影响。
合理选择精馏塔的塔板数、塔板间距等参数,能够提高甲醇的回收率和纯度。
3. 加热方式:加热方式对甲醇精馏的效果也有一定影响。
采用蒸汽加热方式的精馏设备,能够提高加热速度和加热均匀性,有利于甲醇的分离。
四、甲醇精馏过程的优化1. 优化精馏塔结构:通过调整精馏塔的塔体结构和内部填料,可以改善甲醇精馏的分离效果。
2. 控制操作条件:合理控制操作参数,如进料温度、流量、回流比等,可以提高甲醇的纯度和回收率。
3. 增加塔板数目:增加精馏塔的塔板数目,可以提高组分的分离效果。
结论:甲醇精馏是一种常见的分离技术,可用于提高甲醇的纯度。
萃取精馏实验报告(共9篇)
1、实验目的:
1、了解萃取精馏的基本原理和操作方法。
2、掌握新鲜花椒的萃取精馏实验步骤。
3、熟练使用简单的仪器和设备,掌握基本的计量技巧和操作规程。
2、实验原理:
萃取精馏是利用物质在不同温度下的沸点差异和相对亲疏水性差异的分离方法。
其中,萃取法是指利用两种溶剂的相对亲疏水性差异,将有机物从其它杂质中分离出来的分离方法。
3、实验步骤:
1、准备新鲜的花椒,并将其洗净。
2、取一定量的花椒,并将其切成小块,放入烧瓶中。
3、用醇类溶剂将其中的挥发性成分进行萃取。
4、利用蒸馏装置对花椒进行精馏处理。
5、将蒸馏出的提取液集中,并测定其质量和成分。
6、对提取液进行处理和纯化,得到所需的产品。
4、实验结果:
经过实验操作,成功地萃取出了花椒中的挥发性成分。
测定结果表明,提取液的质量和成分基本符合要求。
同时,通过纯化和处理,我们得到了符合标准的花椒产品。
实验成功地实现了萃取精馏的分离过程,并得到了符合要求的花椒产品。
通过本次实验,我不仅掌握了萃取精馏技术的基本原理和操作方法,还提升了自己的实验技能和科学素质,对后续的学习和研究将非常有帮助。
浅谈有机氟化工中的萃取精馏与亚沸精馏分离技术摘要:氟等氢氟碳化合物被用作产业链的原材料,扩大了四类产品的使用,包括氟利昂、氟聚合物、复合氟碳化合物和氟碳化合物。
前三类是有机氟化工产品,也是氟化工行业发展的核心要素。
含氟有机化学品是氟化产品的重要产业,包括氟化药物、氟化农药中间体、氟化芳香物质、氟化染料、氟化表面活性剂和氟化惰性液体。
鉴于含氟医药产品以及含有氟氯化碳的电子和化学产品的迅速发展,重要的是在市场上开发氟氯化碳,并实施生产高纯度氟的技术开发。
在氟氯烃的生产过程中,经常会产生许多副产品,这就需要对目标产品进行分离。
传统的蒸馏和其他分离方法对于产品和副产品为氮氧化物的系统无效。
因此,特殊的分离方法在精细有机化学品的生产中非常重要。
本文件主要总结了氟氯化碳生产中的两种分离工艺。
举例说明了这些分离技术在有机工业中的应用。
关键词:分离;有机氟;精馏;膜分离1前言氟原子半径小,电负性高,能有效地保护C-C键,保证C-C键的稳定性。
与C-H键相比,氟原子具有较高的化学稳定性、耐热性、耐酸碱性,C-F键的长度较短,极性较小,比表面积较小。
它不硬、不粘、不疏水、不油腻。
由于氟的引入,注射后F的半径较小,其生理活性增加。
它具有独特的特性,广泛应用于医药、农药、染料和表面活性剂、电子(电力)和精细化工等领域。
因此,氟被称为“特殊用途材料”;作为全氟辛烷磺酸原料生产的重点,由于其高附加值和高市场需求,已成为精细化工领域的总体发展和技术创新。
2萃取精馏分离技术如果添加的溶剂在原始系统的几个轻组分中形成最小AEO,溶剂(也称为共沸物质和载体)和轻组分以共沸物质的形式从柱顶部蒸发,则重组将在柱底部进行。
这种操作称为沸腾蒸馏。
(也称为萃取剂)和重组部门与锅炉液体一起从蒸馏塔中移除,轻组分位于蒸馏塔顶部。
由于溶剂的沸点明显高于组分的沸点,因此溶剂不会在组分中形成总沸点产物,通过整体蒸馏回收溶剂的过程相对简单。
同时,由于溶剂的引入,各组分的相对蒸发率大大降低了蒸馏过程中萃取所需的量,从而降低了能耗。
第1篇一、实验目的1. 理解萃取精馏的原理和操作方法。
2. 掌握萃取精馏在混合物分离中的应用。
3. 分析实验数据,验证萃取精馏的分离效果。
二、实验原理萃取精馏是一种将萃取与精馏相结合的分离方法,利用萃取剂与待分离物质在溶剂中的溶解度差异,将混合物中的组分进行分离。
实验中,通过调节塔内温度、压力和萃取剂流量等参数,实现混合物中各组分的有效分离。
三、实验器材和药品1. 萃取精馏装置:包括精馏塔、冷凝器、加热器、流量计、温度计等。
2. 萃取剂:根据实验需求选择合适的萃取剂。
3. 待分离混合物:实验用混合物,需提供其组成、物性等数据。
4. 其他:实验记录表、数据记录本、计算器等。
四、实验步骤1. 实验装置安装与调试:按照实验要求,正确安装和调试萃取精馏装置,确保各部件运行正常。
2. 萃取剂的选择与制备:根据实验需求选择合适的萃取剂,并制备一定浓度的萃取剂溶液。
3. 待分离混合物的加入:将待分离混合物加入精馏塔底部,控制进料流量。
4. 实验操作:根据实验要求,调节塔内温度、压力和萃取剂流量等参数,观察各组分在塔内的分离情况。
5. 数据记录与分析:记录实验过程中各参数的变化情况,分析实验数据,验证萃取精馏的分离效果。
五、实验现象1. 混合物在精馏塔内进行分离,不同组分在塔内依次被分离出来。
2. 随着实验的进行,塔顶和塔底产品的组成发生变化,直至达到分离要求。
3. 萃取剂在精馏过程中起到关键作用,能够有效提高分离效果。
六、实验数据记录与分析1. 记录实验过程中各参数的变化情况,如塔顶温度、塔底温度、萃取剂流量、进料流量等。
2. 记录塔顶和塔底产品的组成,包括各组分质量分数、摩尔分数等。
3. 分析实验数据,验证萃取精馏的分离效果,包括分离度、回收率等指标。
七、实验结论1. 通过实验验证了萃取精馏在混合物分离中的应用,证明了其有效性和可行性。
2. 分析实验数据,得出以下结论:a. 萃取剂的选择对分离效果有显著影响,合适的萃取剂能够提高分离度。
萃取精馏技术
嘿,朋友们!今天咱来聊聊萃取精馏技术呀!这玩意儿可神奇了,就好像是一位魔法大师,能把混合物中的宝贝给精准地分离出来呢!
你想想看啊,一堆乱七八糟的东西混在一起,就像你那乱七八糟的房间一样,要找到你想要的那个小物件可不容易。
但萃取精馏技术就能做到,它能把那些需要的成分一个一个地挑出来,整得明明白白的。
比如说,有些物质它们就像好朋友一样紧紧抱在一起,很难分开。
这时候萃取精馏就出马了,它就像个和事佬,把它们慢慢地劝开,让它们各走各的路。
它通过一些巧妙的手段,改变它们之间的关系,让分离变得轻松起来。
萃取精馏可不是随随便便就能玩得转的哦!这可得讲究技巧和方法。
就跟你做饭一样,盐放多了咸,放少了没味。
这里面的参数啊、条件啊都得把握得恰到好处,不然可就达不到想要的效果啦。
而且啊,这技术在好多领域都大显身手呢!化工行业就不用说了,那简直是它的主战场。
还有制药、食品这些领域,都离不开它的帮忙。
它就像一个默默无闻的英雄,在背后为我们的生活贡献着力量。
你说要是没有萃取精馏技术,那得有多少好东西我们都没法好好利用呀!那些珍贵的成分可能就会被埋没在一堆杂物里,多可惜呀!
萃取精馏技术也不是一成不变的哦,它也在不断发展和进步呢!科学家们一直在努力研究,想让它变得更厉害,能解决更多的难题。
这就好像我们学习一样,要不断进步,才能变得更优秀嘛!
总之呢,萃取精馏技术真的是太重要啦!它让我们的生活变得更美好,让那些原本难以分离的东西都能各得其所。
难道我们不应该为它点个赞吗?它真的是值得我们好好去了解和研究的呀!。
萃取精馏简介萃取精馏是一种常用的分离和纯化技术,主要用于提取和分离混合物中的化学物质。
该技术结合了萃取和精馏两种方法,通过不同挥发性的化学物质在不同温度下的蒸发和液相之间的分配系数差异,实现分离和纯化的目的。
本文将介绍萃取精馏的原理、操作步骤和应用领域。
原理萃取精馏主要依靠不同化学物质在不同温度下的蒸发性质和溶解性差异来实现分离。
在一个封闭的系统中,将混合物加热并加入适当的萃取剂。
随着温度升高,不同挥发性的成分会发生蒸发。
这些蒸发的分子被萃取剂吸附并形成气液平衡,然后从系统中离开。
萃取剂可以选择具有高选择性的化学物质,以实现对目标化合物的高效提取。
通过调整温度和压力等操作条件,可以控制不同组分的蒸发和液相分配,使得目标化合物可以从混合物中得到纯化。
操作步骤萃取精馏通常包括以下几个步骤:1.准备混合物:将需要分离和纯化的混合物准备好,并确定目标化合物。
2.选择适当的萃取剂:根据混合物特性和目标化合物的性质,选择适当的萃取剂。
萃取剂应具有高选择性和溶解度,以确保对目标化合物的高效提取。
3.加热和混合:将混合物和萃取剂加入一个封闭的系统中。
适当控制温度和搅拌速度,使混合物充分混合。
4.蒸发和萃取:随着温度升高,不同挥发性的成分会发生蒸发,并被萃取剂吸附。
蒸发的分子和萃取剂形成气液平衡,并从系统中离开。
这样,目标化合物就被从混合物中提取出来。
5.分离和收集:通过冷却和凝固,将萃取剂中的目标化合物得到纯化。
分离和收集可以通过降温、过滤或其他适当的方法实现。
应用领域萃取精馏在化学、制药、食品、石油和环保等领域都有广泛的应用。
在化学合成中,萃取精馏可用于纯化有机合成产物。
通过合适的选择萃取剂和操作条件,可以实现有机产物的分离和纯化,提高化学合成的产率和效率。
在制药工业中,萃取精馏常用于从天然草药中提取活性成分。
通过萃取精馏的方法,可以实现天然营养素、药物成分和有益化合物的纯化和分离。
在食品加工中,萃取精馏可用于提取和分离食品中的香料、色素和营养成分。
分类号: TQ028.3 单位代码: 108密级:一般学号:************* 本科毕业论文(设计)题目:碳酸二甲酯—甲醇体系间歇萃取精馏模拟专业:化学工程与工艺(煤化工方向)姓名:指导教师:职称:答辩日期:****学士学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
作者签名:日期:关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解延安大学有关保留和使用学位论文的规定,即:本科生在校攻读学士学位期间论文工作的知识产权单位属延安大学,学生公开发表需经指导教师同意。
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保密论文注释:本学位论文属于保密范围,在 2 年解密后适用本授权书。
非保密论文注释:本学位论文不属于保密范围,适用本授权书。
作者签名:日期:导师签名:日期:目录1 前言 (2)1.1碳酸二甲酯—甲醇恒沸体系介绍 (2)1.2间歇萃取精馏原理介绍 (2)1.3萃取剂选择原理[4] (3)1.4萃取精馏的操作特点 (3)1.5 Aspen流程模拟软件简介及应用 (3)1.6 BatchFrac模型简介 (4)1.7主要研究内容 (5)2碳酸二甲酯-甲醇体系分离过程模拟及优化 (6)2.1设计工艺参数 (6)2.2模拟流程的建立[8] (6)2.3重要参数的确定 (6)2.3.1定义物性方法 (6)2.3.2定义进料物流参数 (6)2.3.3定义模块参数 (6)2.4分离工艺过程的运行 (6)2.4.1萃取精馏阶段 (6)2.4.2过渡液回收阶段 (6)2.4.3萃取剂回收阶段 (6)2.5灵敏度分析及过程优化 (6)2.5.1灵敏度分析简介 (6)2.5.2萃取剂进料量 (6)2.5.3萃取剂进料位置 (6)2.5.4萃取剂进料温度 (6)2.5.5回流比 (6)2.5.6精馏塔塔板数 (6)3结果与讨论 (6)参考文献 (6)附录 (6)碳酸二甲酯—甲醇体系间歇萃取精馏模拟摘要:本论文利用Aspen Plus流程模拟软件,基于UNIFAC活度系数模型,采用半连续加入萃取剂、回流比恒定馏出液组成逐渐减小的间歇萃取精馏方法,以碳酸乙烯酯为萃取剂,运用灵敏度分析法分析影响分离碳酸二甲酯-甲醇效果的各工艺参数,并且根据此得出最优分离条件,得到当萃取剂进料量为75kmol/sec,第4块塔板进料,进料温度为25℃,间歇精馏塔理论塔板数为20块,回流比为5时分离取得最优效果,精制碳酸二甲酯纯度达到0.995,甲醇馏出物、萃取剂回收纯度均大于等于0.99。
化工萃取精馏技术在石油化工中的应用与工艺优化石油化工行业是现代社会中不可或缺的重要部分,各种石油化工产品的生产对于社会经济的发展和人们的生活起着至关重要的作用。
化工工艺中的萃取和精馏技术在石油化工中扮演着重要的角色。
本文将对化工萃取精馏技术在石油化工中的应用进行探讨,并着重讨论了如何进行工艺优化。
一、化工萃取精馏技术的概述1. 萃取技术:萃取是指通过溶剂将混合物中需要分离的组分分离出来的方法。
在石油化工中,萃取技术主要用于分离和提纯石油混合物中的各种组分,如提取石油中的苯、甲苯等有机溶剂。
这种方法是通过溶剂与混合物之间的物理和化学相互作用来实现分离的。
2. 精馏技术:精馏是指通过升温使混合物中的各种组分在不同温度下蒸发和冷凝的方法。
在石油化工中,精馏技术主要用于提炼原油,分离得到汽油、柴油、航空煤油等产品。
精馏利用各种不同的沸点来实现组分的分离,其原理是通过在不同温度下沸腾的物质来将混合物中的组分分离开。
二、萃取精馏技术在石油化工中的应用1. 萃取技术在石油提炼中的应用:石油中含有许多有害和无害的杂质,为了获得高纯度的产品,石油提炼过程中常常采用萃取技术进行杂质的分离和提纯。
比如,利用苯对石油中的硫化氢进行萃取和脱除,从而使得石油产品的含硫量大大降低。
2. 萃取技术在有机合成中的应用:在石油化工合成反应中,常常会产生许多副产物和不纯物,这些杂质会影响到产品的质量和产率。
利用萃取技术可以有效地去除这些杂质,提高产品的纯度和产率。
3. 精馏技术在石油炼化中的应用:炼油过程中,采用精馏技术可以将原油分离成不同沸点范围内的组分,得到各种不同的产品。
精馏技术在石油化工中的应用非常广泛,涵盖了从炼油到石化工艺的各个环节。
三、化工萃取精馏技术的工艺优化1. 设计合理的工艺方案:在进行石油化工生产时,应根据原料的特性和要求的产品质量,设计合理的萃取和精馏工艺方案。
通过合理选择溶剂和操作参数,使得整个工艺达到最佳的效果。
研究与开发化 工 设 计 通 讯Research and DevelopmentChemical Engineering Design Communications·98· 第47卷第11期2021年11月
异丙醇是一种重要的有机化工原材料,在化学化工中应用广泛[1]:作为溶剂或者萃取剂用于油墨、涂料和制药化工中;作为化学中间体用于生产异丙胺、异丙醚及一些酯类中;还可用于电子工业清洗剂、汽车防冻剂、消毒剂、洗涤用品及日化用品等领域。异丙醇的年消耗量巨大,产生的废液多以异丙醇和乙醇的形式存在。乙醇和异丙醇沸点差仅为4℃,用普通的精馏方法难以将实现两者分离。本研究考察用萃取精馏法来分离异丙醇-乙醇体系。萃取精馏技术分离的原理是向两元体系中加入第三组分来改变相对挥发度,使得其中一种组分形成蒸汽从另一种难以挥发的组分中分离出来[2]。萃取精馏适用于沸点相近或者共沸体系。目前萃取精馏分离法研究乙醇-水共沸体系和异丙醇-水共沸体系的较多:高建等[3]针对乙醇-水体系中萃取剂的选择问题进行了综述说明,可以为萃取精馏法分离其他共沸体系中萃取剂的选择提供参考。乙二醇是萃取精馏中常用的溶剂,袁旭宏等[4]利用乙二醇纯溶剂及乙二醇和某些无机盐组成的混合溶剂对乙醇-水体系进行萃取精馏分离实验研究,结果表明,虽然复配体系乙二醇+氢氧化钾的混合溶剂有利于乙醇-水体系的分离且耗能低,但是对设备的防腐性能要求高。朱晓明等[5]采用甘油作萃取剂,并基于NRTL模型利用Aspen Plus软件对水-异丙醇共沸体系进行萃取精馏过程模拟研究,发现异丙醇分离后质量分数达到了99.90%,回收率为99.33%,甘油可以破除水/异丙醇的恒沸物,并显示出了良好的分离性能。华超课题组[6]利用乙二醇为萃取剂,通过间歇萃取精馏分离异丙醇和水的共沸物,为间歇萃取精馏在工业上应用提供了指导作用。目前利用萃取精馏分离乙醇-异丙醇体系的研究较少。本研究将乙二醇和甘油作为萃取剂,用于萃取精馏实验分离乙醇-异丙醇体系并进行了实验初探,得出主要参数与产品纯度之间的关系,为乙醇-异丙醇体系的分离性能提供一些实验依据。1 实验部分1.1 实验装置实验在间歇萃取精馏塔中进行,如图1所示;塔高3m,塔径为50mm,塔内装θ环填料。塔釜采用电加热,用调压器调节釜温和气化速率,塔顶为循环式冷凝器,塔顶蒸汽经冷凝器冷凝后部分回流,采用回流比控制器控制回流比。12出水进水3
物理化学论文化工生产中的精馏工艺姓名:学号:学院:专业:年级:指导老师:联系方式:电子信箱:2011年12月13日摘要: (2)关键词: (3)0.引言 (3)1.概述 (3)2.原理 (3)3.分类 (3)3.1添加剂精馏 (4)3.1.1萃取精馏 (4)3.1.2共沸精馏 (4)3.1.3加盐精馏 (4)3.1.4催促精馏 (4)3.2复合(或耦合)精馏 (4)3.2.1反应精馏 (4)3.2.2催化精馏 (4)3.2.3吸附精馏 (5)3.2.4膜精馏 (5)3.2.5结晶精馏 (5)3.3非常规条件下的精馏 (5)3.3.1真空精馏 (5)3.3.2分子(短程)精馏 (6)3.3.3超纯物质精制与超低含盐物质的提取和分离 (6)3.4恒沸精馏 (6)3.5萃取精馏 (6)3.6催化精馏 (7)3.7抽提精馏 (7)3.8热泵精馏 (7)4.应用 (7)5.精馏的操作评价 (8)5.1产品的纯度 (8)5.2组分回收率 (8)5.3操作总费用 (8)6.精馏的计算 (8)6.1图解法 (8)6.2捷算法 (8)6.3精馏 (9)6.4严格计算法 (9)7.结束语 (9)8.参考文献 (10)摘要:精馏是化工生产中常用的分离方法,是石油化工、炼油生产过程中的一个十分重要的环节,它是利用液体混合物各组分的挥发度差异进行分离的操作过程,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。
精馏技术已经过100多年的发展,并成为目前应用最广泛的一种分离技术,在化学工业、石油化工、精细化工、轻工化工、煤化工、食品工业、医药工业、原子能工业、冶金工业等领域都有广泛的应用。
关键词:恒沸精馏;萃取精馏;催化精馏;抽提精馏;热泵精馏;化工生产0.引言近年来快速发展起来的精馏技术以其在化工生产中极大地降低投资和生产操作成本的优势引起了人们的广泛关注,且越来越多的应用在化工生产过程中。
以下内容将介绍精馏技术的分类及应用。
萃取精馏的分析与探究萃取精馏的分析与探究摘要: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. 关键词:萃取分离溶剂一、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。
二、萃取精馏的原理:若采用普通精馏的方法进行分离,将很困难,或者不可能。
对于这类物系,可以采用特殊精馏方法,向被分离物系中加入第三种组分,改变被分离组分的活度系数,增加组分之间的相对挥发度,达到分离的目的。
如果加入的溶剂与原系统中的一些轻组分形成最低共沸物,溶剂与轻组分将以共沸物形式从塔顶蒸出,塔底得到重组分,这种操作称为共沸精馏;如果加入的溶剂不与原系统中的任一组分形成共沸物,其沸点又较任一组分的沸点高,溶剂与重组分将随釜液离开精馏塔,塔顶得到轻组分。
三、萃取精馏的流程:由于溶剂的沸点高于原溶液各组分的沸点,所以它总是从塔釜排出的。
为了在塔的绝大部分塔板上均能维持较高的溶剂浓度,溶剂加入口一定要在原料进入口以上。
但一般情况下,它又不能从塔顶引入,因为溶剂入口以上必须还有若干块塔板,组成溶剂回收段,以便使馏出物从塔顶引出以前能将其中的溶剂浓度降到可忽略的程度。
溶剂与重组分一起自萃取精馏塔底部引出后,送入溶剂回收装置。
一般用蒸馏塔将重组分自溶剂中蒸出,并送回萃取精馏塔循环使用。
一般,整个流程中溶剂的损失是不大的,只需添加少量新鲜溶剂补偿即可。
四、萃取精馏流程安排萃取精馏过程一般采用双塔流程, 由萃取精馏塔和溶剂回收塔组成。
萃取精馏的流程设计非常重要。
一个好的萃取精馏工艺流程, 不仅能耗可以降低, 而且能够充分地发挥设备的潜力, 提高生产能力。
在有些情况下, 萃取精馏过程的双塔流程模式并不是一成不变的。
如溶剂沸点太高时, 可以对溶剂回收塔进行改进, 如加入一定量水以降低沸点, 在下一个塔中再回收溶剂, 这时就是双塔流程, 就需要再增加塔设备。
近年来在开发新的分离技术过程中, 各种分离方法之间的结合日益受到重视, 对萃取精馏亦如此。
例如分离醇水溶液如果采用萃取精馏与恒沸精馏结合, 就可以较好地发挥出萃取精馏能耗低、产品纯度高的优点。
首先利用萃取精馏得到纯度较高的醇溶液, 然后经过恒沸精馏制得高纯度的醇产品, 这种方法比单独的萃取精馏或恒沸精馏流程从能耗和操作控制难易综合方面都要好。
五、萃取精馏的分类萃取精馏按照其操作方式可以分为两类,即连续萃取精馏和间歇萃取精馏。
(一)连续萃取精馏连续萃取精溜过程中,进料、溶剂的加入及回收都是连续的。
连续萃取精馏一般采用双塔操作,第一个塔是萃取精馏塔,被分离的物料由塔的中部连续进入塔内,而溶剂则在靠近塔顶的部位连续加人。
在萃取精馏塔内易挥发组分由塔顶馏出,而难挥发组分和溶剂由塔底馏出并进入溶剂回收塔。
在溶剂回收塔内,可使难挥发组分与溶剂得到分离,难挥发组分由塔顶馏出,而溶剂由塔底馏出并循环回送至萃取精馏塔。
(二)间歇萃取精馏间歇萃取精馏是近年来兴起的新的研究方向,由于间歇萃取精馏具有间歇精馏和萃取精馏的优点,近年来引起了一些学者的注意。
间歇萃取精馏比连续萃取精馏复杂得多,其流程及操作方法与连续萃取精馏不同。
间歇萃取精馏的操作步骤如下:不加溶剂进行全回流操作;加溶剂进行全回流操作;加溶剂进行有限回流比操作;有限回流操作,停止向萃取精馏塔加溶剂。
恒塔顶组成操作包括3种方法:(1)溶剂的进料速率保持不变,改变回流比;(2)保持回流比恒定,改变溶剂的进料速率,此方法在理论上是可行的,但在实践中却难以实现;(3)同时改变回流比和溶剂进料速率。
六、溶剂筛选原理由于萃取精馏混合物多为强非理想性的系统,所以工业生产中选择适宜溶剂时主要应考虑以下几点:(1)选择性:溶剂的加人要使待分离组分的相对挥发度提高显著,即要求溶剂具有较高的选择性,以提高溶剂的利用率;(2)溶解性:要求溶剂与原有组分间有较大的相互溶解度,以防止液体在塔内产生分层现象,但具有高选择性的溶剂往往伴有不互溶性或较低的溶解性,因此需要通过权衡选取合适的溶剂,使其既具有较好的选择性,又具有较高的溶解性;(3)沸点:溶剂的沸点应高于原进料混合物的沸点,以防止形成溶剂与组分的共沸物。
但也不能过高,以避免造成溶剂回收塔釜温过高。
目前萃取精馏溶剂筛选的方法有实验法、数据库查询法、经验值方法、计算机辅助分子设计法用实验法筛选溶剂是目前应用最广的方法,可以取得很好的结果,但是实验耗费较大,实验周期较长。
实验法有直接法、沸点仪法、色谱法、气提法等。
实际应用过程中往往需要几种方法结合使用,以缩短接近目标溶剂的时间。
溶剂筛选的一般过程为:经验分析、理论指导与计算机辅助设计、实验验证等。
若文献资料和数据不全,则只有采取最基本的实验方法,或者采取颇具应用前景的计算机优化方法以寻求最佳溶剂。
七、萃取剂筛选的方法实验法、数据库查询法、经验值方法、计算机辅助分子设计法用实验法筛选溶剂是目前应用最广的方法,可以取得很好的结果,但是实验耗费较大,实验周期较长。
实验法有直接法、沸点仪法、色谱法、气提法等。
实际应用过程中往往需要几种方法结合使用,以缩短接近目标溶剂的时间。
筛选的一般过程为:经验分析、理论指导与计算机辅助设计、实验验证等。
若文献资料和数据不全,则只有采取最基本的实验方法,或者采取颇具应用前景的计算机优化方法以寻求最佳溶剂。
八、分离剂或溶剂的选择一般来说, 萃取精馏流程和塔板结构的改进是有限的。
因此选择好的萃取剂或对萃取剂进行改进和优化是提高萃取精馏塔生产能力和降低能耗的最有效途径。
以加盐萃取精馏制取无水乙醇为例。
对萃精馏和溶盐萃取精馏进行了分析和综合, 利用溶盐萃取剂效果好的优点和利用溶剂是液体, 可循环回收, 工业上易于实现的优点, 形成了一种新的萃取精馏方法即加盐萃取精馏。
采用乙二醇加盐萃取精馏所生产的无水乙醇试剂, 达到国内优级品标准。
它与国外乙二醇萃取精馏的方法比较, 加盐后溶剂比降低4 ~5 倍, 塔高降低3 ~ 4 倍, 因而节约了操作费用, 减少了设备投资, 效果十分明显。
萃取精馏是能量分离剂与质量分离剂并重的分离过程。
目前在很多分离领域涉及质量分离剂的研究, 研究质量分离剂即溶剂是一个有意义的课题。
溶剂的研究分为两类, 一类是在工艺流程一定的情况下, 选择分离能力强的基础溶剂;另一类是在基础溶剂一定的情况下加入一定的添加物即助溶剂,对之进行改进或优化。
由于第二类的研究不改变基础溶剂, 因此具有较强的实用性。
寻找最佳的溶剂是一个复杂的课题。
九、萃取精馏塔的塔板结构一般萃取精馏最大的缺点是溶剂量太大, 溶剂比均在5 ~9 以上。
国内分离C4 的两套装置ACN 法和DMF 法的溶剂量都很大, 一萃塔溶剂比在7 ~8 ,不仅能量、溶剂消耗高, 且萃取精馏塔内液体负荷很高, 降低了塔的生产能力和塔板效率, 使实际塔板数增加, 抵消了由于加入溶剂后提高相对挥发度使所需塔板数减少的效果。
而且, 由于板上液体负荷大, 容易液泛, 降低了塔操作的允许汽液负荷。
因此, 萃取精馏塔的生产能力一般较低。
在萃取精馏工艺路线以及溶剂不便改动的情况下, 采用高效新型的塔板内构件, 是提高萃取精馏塔生产能力的有效策略。
如近年来开发出来的多溢流复合斜孔塔板就可以代替原有的浮阀塔板以提高生产能力。
多溢流斜孔塔板是在斜孔塔板的基础上, 对MD 塔板进行了研究和分析后, 开发出的一种具有MD 塔板多溢流结构的优点, 又有斜孔塔板优点的复合型塔板。
它采用类似MD 塔板的降液管形式,但降液管只用一根或者两根而不是很多根, 结构比较简单, 液体流动距离较长, 塔的处理能力与板效率都比较高。
由于计算机技术和塔板设计技术的不断发展, 塔板的结构参数还可以根据塔内的汽液负荷利用塔板设计软件进行设计。
设备设计与工艺过程的结合, 是化学工程的一个发展方向。
发明和采用高效新型的塔板结构可以在一定程度上削弱萃取精馏所带来的缺点, 扩大其应用范围。
十、加盐萃取精馏技术的主要应用(一)醇类物系加盐萃取精馏最早被应用在无水乙醇的生产中。
段占庭等"以无水乙醇为制取对象,分别采用含氯化钠、氯化钙、醋酸钾等9种盐的乙二醇溶液为溶剂,测定了相关的汽液平衡数据,经过比较,优选出了醋酸钾一乙二醇复合溶剂,用于工业制备乙醇。
实践表明,乙二醇的用量减少了75%~80%,相同产量的操作时间比普通精馏缩短了65%~75%。
赵林秀等用改进的汽液平衡釜测定了101.3kPa下醋酸甲酯一甲醇物系在萃取剂和盐存在下的相对挥发度,测定了全浓度范围内的汽液平衡数据,并进行了加盐萃取精馏工艺的实验。
结果表明,水作为萃取剂,加入醋酸钾,可提高醋酸甲酯一甲醇物系的相对挥发度,加盐萃取精馏比普通精馏有优势,当溶剂体积比为1:1时,萃取精馏塔塔顶采出的醋酸甲酯的质量分数可达到99%以上,萃取剂回收率达98%,盐可全部回收。
异丙醇和水形成共沸物系,共沸点为80.3℃。
为获得高纯度的异丙醇,柳阳等采用间歇加盐的萃取方式,以含盐乙二醇溶剂为萃取剂,考察了盐的类型、回流比、溶剂比等因素对异丙醇一水混合液精馏分离效果的影响,小型工艺试验装置的操作结果表明,在回流比0.5、溶剂比0.625、萃取剂进料速率20mL/min的条件下,异丙醇质量分数可达98.87%,能够满足工厂生产的要求。
(二)非极性物系加盐萃取精馏不仅可以分离极性组分,也可以应用在非极性组分的分离过程中。
而对于分离非极性物系,加盐萃取精馏研究的报道较少。
碳四组分中丁二烯是合成橡胶的重要单体,工业上生产丁二烯最具竞争力的方法是萃取精馏法。
萃取精馏的缺点是溶剂比大,大溶剂量降低了塔的生产能力和塔板效率,所以降低溶剂比、提高溶剂分离能力,对分离过程的技术指标有重要的影响。
目前常用的溶剂是:乙腈、Ⅳ一甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺。
在此基础上,碳四抽提溶剂改性不仅对丁二烯的生产具有积极意义,而且对于烃类物系的萃取精馏分离具有参考和推广价值。
雷志刚等副开展了一系列碳四组分的加盐萃取精馏实验,考察了盐的类型、浓度及温度对碳四组分间相对挥发度的影响。
(三)其他物系针对工业上传统蒸馏法分离环己酮一水物系能耗过大的问题,邱学青等研究了含盐类的复合萃取剂对该物系的萃取分离效果,其结果表明MgC1能明显改变环己酮与水之间的互溶度,大幅度提高复合萃取剂对组分的萃取分配系数和选择性系数,为工业上环己酮的生产提纯提供了一种新的分离方法;刘思周以醋酸异丙酯为萃取剂,用加盐萃取一恒沸精馏的方法分离醋酸一水溶液。