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文檔簡介
子任務(wù)3認識特殊精餾技術(shù)
認識恒沸精餾、萃取精餾以及反應(yīng)精餾等幾種特殊精餾技術(shù)。01認識精餾裝置1.恒沸精餾
生產(chǎn)中若待分離的物系具有恒沸點,則不能用普通精餾方法實現(xiàn)完全的分離,這時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或兩個組分形成新的恒沸液,且其沸點較原組分構(gòu)成的恒沸液的沸點更低,使組分間相對揮發(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認識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),其余的進入分層器5中,上層為富苯層,返回塔1作為補充回流,下層為富水層(含少量苯)。富水層進入苯回收塔2的頂部,塔2頂部引出的蒸汽也進入冷凝器4中,底部的稀乙醇溶液進入乙醇回收塔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認識精餾裝置0102形成新的恒沸液沸點低,與被分離組分的沸點差大,一般兩者沸點差不小于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、價格便宜等。對挾帶劑的主要要求0301認識精餾裝置
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),以改變原組分間的相對揮發(fā)度而得到分離。但不同的是萃取劑的沸點較原料液中各組分的沸點高,且不與組分形成恒沸液。萃取精餾常用于分離相對揮發(fā)度接近1的物系(組分沸點十分接近)。例如苯與環(huán)己烷的沸點(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(沸點為161.7℃),由于糠醛分子與苯分子間的作用力較強,從而使環(huán)己烷和苯間的相對揮發(fā)度增大。01認識精餾裝置
原料液從萃取精餾塔1的中部進入,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??啡┡c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認識精餾裝置選擇性好,即加入少量的萃取劑,使原組分間的相對揮發(fā)度有較大的提高。性能穩(wěn)定,使用安全,價格便宜等。沸點較高,與被分離組分的沸點差較大,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認識精餾裝置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)備中各自進行。隨著科技的發(fā)展,反應(yīng)和分離結(jié)合在一個設(shè)備中進行,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,從而使產(chǎn)品的質(zhì)量和收率得到提高,同時降低了設(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認識精餾裝置
反應(yīng)精餾過程是在一個反應(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認識精餾裝置
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行化學(xué)反應(yīng)生成MTBE,同時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)能夠較完全地進行。01認識精餾裝置
各組分經(jīng)精餾段和提餾段的進一步分離,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做進一步的處理;塔釜則排出目的產(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認識精餾裝置01認識精餾裝置
反應(yīng)精餾塔可用于醚化、皂化、酯化
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