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恒沸精馏

[拼音]:hengfei jingliu

[外文]:azeotropic distillation

向精馏塔内加入能与料液中被分离组分形成低沸点恒沸物(见汽液平衡)的添加剂,使普通精馏难以分离的液体混合物变得容易分离的一种特殊精馏方法。当料液中组分间的相对挥发度接近于1或形成恒沸物时,加入能与料液中一个或几个组分形成低沸点的恒沸物的添加剂,使被分离组分间的相平衡关系发生下列变化:

(1)如果料液本来不会形成恒沸物,则形成沸点比各组分均低的恒沸物。这样,就可以用蒸馏的方法使之与其余组分分离。

(2)如果料液的某些组分能够形成恒沸物,则与添加剂形成的新恒沸物的沸点低于原恒沸物。这样,添加剂的加入使料液中的一个组分全部进入恒沸物,从塔顶馏出,而塔底则可得到基本不含该组分的产物。若馏出的恒沸物的冷凝液是非均相的,则先用倾析,再用普通精馏进一步分离。如果馏出的恒沸物的冷凝液是均相的,需用萃取等方法分离。

工艺流程

例如料液为苯(沸点为80.1℃)与环己酮(沸点为80.8℃)的混合液,用丙酮作添加剂,与料液一起加入塔内(见图)。环己酮与丙酮形成恒沸物从塔顶馏出,从塔底可得纯苯。恒沸物(沸点为50.3℃)与纯苯的沸点相差颇大,使精馏过程容易进行。塔顶馏出的恒沸物是均相的,可用水萃取丙酮,留下纯环己酮。丙酮再经精馏回收,供循环使用。

如果料液本身能形成非均相恒沸物,也可不用添加剂而采用双塔流程进行分离。这种精馏过程也属于恒沸精馏。例如,原料液为稀糠醛水溶液,在第一塔中进行常压精馏,糠醛可以全部进入恒沸物,从塔顶馏出,塔底得纯水。恒沸物经冷凝后分成两个液层:上层为水相(糠醛的摩尔分率约0.02)作为第一塔的回流;下层为醛相(糠醛的摩尔分率约0.7),进入第二塔中再次精馏。第二塔的馏出物为恒沸组成,在塔底得纯糠醛。

添加剂的选择

恒沸添加剂又称夹带剂,选择的原则是:

(1)添加剂至少与料液中一个组分能形成低沸点恒沸物;

(2)在所形成的恒沸物中,添加剂的相对含量不应太多,以减少添加剂的需用量;

(3)添加剂应与料液中含量少的组分形成恒沸物,以减轻精馏过程的热负荷;

(4)来源充足,价格便宜,且安全无毒。

恒沸精馏主要用于各种有机物的脱水以及醛、酮、有机酸及烃类氧化物等的分离。与萃取精馏相比,恒沸添加剂的选择范围较小,且添加剂由塔顶馏出,热耗较大。只有当添加剂与原料中含量较少的组分形成恒沸物时,采用恒沸精馏才是经济的。

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文章名称:《恒沸精馏》
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