子任務(wù)3認(rèn)識(shí)特殊精餾技術(shù)

認(rèn)識(shí)恒沸精餾、萃取精餾以及反應(yīng)精餾等幾種特殊精餾技術(shù)。01認(rèn)識(shí)精餾裝置1.恒沸精餾

生產(chǎn)中若待分離的物系具有恒沸點(diǎn)，則不能用普通精餾方法實(shí)現(xiàn)完全的分離，這時(shí)可采用恒沸蒸餾的方法加以分離。

在待分離的混合液中加入第三組分（稱為挾帶劑），該組分與原混合液中的一個(gè)或兩個(gè)組分形成新的恒沸液，且其沸點(diǎn)較原組分構(gòu)成的恒沸液的沸點(diǎn)更低，使組分間相對(duì)揮發(fā)度增大，從而使原料液能用普通精餾方法予以分離，這種精餾方法稱為恒沸精餾。01認(rèn)識(shí)精餾裝置恒沸精餾流程示意圖

在原料液中加入苯后，可形成苯、乙醇及水的三元最低恒沸液，常壓下其恒沸點(diǎn)為64.6℃,恒沸物組成為含苯0.544、乙醇0.230、水0.226（均為摩爾分率）。制取無水乙醇的工藝流程如圖所示。原料液與苯進(jìn)入恒沸精餾塔1中，塔底得到無水乙醇產(chǎn)品，塔頂蒸出苯-乙醇-水三元恒沸物，在冷凝器4中冷凝后，部分液相回流至塔內(nèi)，其余的進(jìn)入分層器5中，上層為富苯層，返回塔1作為補(bǔ)充回流，下層為富水層（含少量苯）。富水層進(jìn)入苯回收塔2的頂部，塔2頂部引出的蒸汽也進(jìn)入冷凝器4中，底部的稀乙醇溶液進(jìn)入乙醇回收塔3中。塔3中的塔頂產(chǎn)品為乙醇-水恒沸液，送回塔1作為原料。01認(rèn)識(shí)精餾裝置0102形成新的恒沸液沸點(diǎn)低，與被分離組分的沸點(diǎn)差大，一般兩者沸點(diǎn)差不小于10℃；新恒沸液宜為非均相混合物，可用分層法分離挾帶劑；新恒沸液所含挾帶劑少，這樣挾帶劑用量與氣化量均少，熱量消耗低；04使用安全、性能穩(wěn)定、價(jià)格便宜等。對(duì)挾帶劑的主要要求0301認(rèn)識(shí)精餾裝置

2.萃取精餾

萃取精餾也是在待分離的混合液中加入第三組分（稱為萃取劑或溶劑），以改變?cè)M分間的相對(duì)揮發(fā)度而得到分離。但不同的是萃取劑的沸點(diǎn)較原料液中各組分的沸點(diǎn)高，且不與組分形成恒沸液。萃取精餾常用于分離相對(duì)揮發(fā)度接近1的物系（組分沸點(diǎn)十分接近）。例如苯與環(huán)己烷的沸點(diǎn)（分別為80.1℃和80.73℃）十分接近，它們難于用普通精餾方法予以分離。若在苯-環(huán)己烷溶液中加入萃取劑糠醛（沸點(diǎn)為161.7℃），由于糠醛分子與苯分子間的作用力較強(qiáng)，從而使環(huán)己烷和苯間的相對(duì)揮發(fā)度增大。01認(rèn)識(shí)精餾裝置

原料液從萃取精餾塔1的中部進(jìn)入，萃取劑糠醛從塔頂加入，使它在塔中每層塔板上與苯接觸，塔頂蒸出的是環(huán)己烷。為避免糠醛蒸汽從頂部帶出，在精餾塔頂部設(shè)萃取劑回收段2，用回流液回收。糠醛與苯一起從塔釜排出，送入溶劑回收塔3中，因苯與糠醛的沸點(diǎn)相差很大，故兩者容易分離。塔3底部排出的糠醛，可循環(huán)使用。01認(rèn)識(shí)精餾裝置選擇性好，即加入少量的萃取劑，使原組分間的相對(duì)揮發(fā)度有較大的提高。性能穩(wěn)定，使用安全，價(jià)格便宜等。沸點(diǎn)較高，與被分離組分的沸點(diǎn)差較大，使萃取劑易于回收。與原料液的互溶性好，不產(chǎn)生分層現(xiàn)象。萃取劑的選擇01認(rèn)識(shí)精餾裝置3.反應(yīng)精餾

工業(yè)中多數(shù)情況下反應(yīng)過程和分離過程在不同的設(shè)備中各自進(jìn)行。隨著科技的發(fā)展，反應(yīng)和分離結(jié)合在一個(gè)設(shè)備中進(jìn)行，并伴有化學(xué)反應(yīng)的分離過程已日益引起人們的重視。這些過程由于反應(yīng)和分離的耦合作用，使反應(yīng)和分離效果得以加強(qiáng)，從而使產(chǎn)品的質(zhì)量和收率得到提高，同時(shí)降低了設(shè)備投資。我們將反應(yīng)與精餾耦合的操作過程稱為反應(yīng)精餾。01認(rèn)識(shí)精餾裝置

反應(yīng)精餾過程是在一個(gè)反應(yīng)精餾塔中完成，通過精餾的作用不斷分離出反應(yīng)產(chǎn)物，使反應(yīng)朝有利于反應(yīng)產(chǎn)物生成的方向進(jìn)行，因此反應(yīng)精餾能使某些化學(xué)反應(yīng)（主要是可逆反應(yīng)）的速率加快，轉(zhuǎn)化率提高，并抑制副產(chǎn)物生成，從而提高產(chǎn)品的收率和純度。

隨著固體催化劑的不斷開發(fā)，將固體催化劑制成固定形狀裝填于精餾塔內(nèi)，可以同時(shí)起化學(xué)反應(yīng)的催化劑和精餾填料的雙重作用，這種將非均相催化反應(yīng)和精餾分離耦合在一起的反應(yīng)精餾過程，稱為催化精餾。01認(rèn)識(shí)精餾裝置

甲醇和異丁烯在酸性離子交換樹脂上催化反應(yīng)生成甲基叔丁基醚（MTBE）。催化精餾塔1是該流程的主塔，它包含精餾段、反應(yīng)段和提餾段。反應(yīng)段內(nèi)填充催化劑，其余兩段為精餾段和提餾段，填充惰性填料或使用塔板。操作時(shí)甲醇（重組分）從反應(yīng)器頂部加入，異丁烯（輕組分）從反應(yīng)段底部加入，兩者在反應(yīng)段內(nèi)相遇，在催化劑的作用下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成MTBE，同時(shí)通過該段的精餾作用將體系中揮發(fā)度最小的組分MTBE不斷向下移走，從而使化學(xué)反應(yīng)能夠較完全地進(jìn)行。01認(rèn)識(shí)精餾裝置

各組分經(jīng)精餾段和提餾段的進(jìn)一步分離，塔頂蒸出的是未反應(yīng)的異丁烯和甲醇形成的恒沸物，將它們送至水洗塔2做進(jìn)一步的處理；塔釜?jiǎng)t排出目的產(chǎn)物MTBE。在水洗塔2中用水將恒沸物萃取分離，塔頂出來的是較純凈的異丁烯，返回催化精餾塔1再進(jìn)行反應(yīng)；塔釜出來的是甲醇-水溶液，將它們送回甲醇回收塔3。甲醇回收塔3的作用是分離甲醇-水溶液，塔頂餾出甲醇，可返回催化精餾塔1繼續(xù)反應(yīng)；塔釜排出水，返回水洗塔2循環(huán)使用。01認(rèn)識(shí)精餾裝置01認(rèn)識(shí)精餾裝置

反應(yīng)精餾塔可用于醚化、皂化、酯化