2008年8月5日8:47 编辑者::中华窗口网-化工网
恒沸精馏的流程
在恒沸精馏的流程中，一般都有恒沸剂的回收部分，它在全部投资中所占的比例较大。根据塔顶所形成的恒沸物的性质不同，其典型流程有如下几种。
1. 二元非均相恒沸物的分离流程
原料本身为具有二元非均相恒沸物的物系，此时不需外加恒沸剂，只需两个精馏塔就可以比 较容易地分离成两个纯组分。
例如，正丁醇-水系统的分离流程可参见图2-38所示。这类物系的 气液平衡相图如图 2-39 。
原料液的组成为xＦ，恒沸组成为M，xRⅠ、x RⅡ 分别表示在沸点下两液相的组成。如果分离的物系为正丁醇-水时，把含有xＦ正丁醇的原料送入丁醇塔，塔底可得到正丁醇 xＷⅠ，塔顶蒸气为近于恒沸组成M的yDⅠ。把此蒸气冷凝，则分成xRⅠ、xRⅡ两相，xRⅠ为富含丁醇相，xRⅡ为富含水相。经过分层器后，丁醇相返回丁醇塔作回流。在丁醇塔中水是易挥发组分，正丁醇为难挥发组分，精馏段的操作线为图中通过(xRⅠ、yDⅠ)的斜线。
把富含水相的xRⅡ作为水塔的进料从塔顶进入塔内。由图2-39可以看出，此塔只需提馏段而不需精馏段。在水塔中正丁醇为易挥发组分，而水为难挥发组分。所以高纯度 xWⅡ的水为塔釜产品，塔顶蒸气组成为接近恒沸组成M的yDⅡ 。把它冷凝可得到总和组成为N的混合物，进入分层器后也分成组成为xRⅠ和xRⅡ的两个液相。水塔的塔底产品是水，故可用蒸气直接通入，而不用再沸器。如果原料液的组成在x RⅠ和xRⅡ之间时，可将原料直接加入分层器内。
在实际操作中，为了防止在分层器内蒸发损失，一般都把塔顶蒸气冷凝后再适当过冷，此时，xRⅠx RⅡ的组成将多少有些变化，塔内的内回流也会有所增加。
2. 塔顶为均相恒沸物的流程
前面所讨论的以丙酮为恒沸剂分离环己烷和苯的情况属于这种类型。丙酮环己烷二元恒沸物从恒沸精馏塔分出后，经冷凝一部分作回流，一部分送入萃取装置用水回收丙酮，把丙酮和环己烷分开，然后再用一般精馏塔把水与丙酮分开。如图2-40所示。
有时恒沸剂与原溶液的两组分都能形成均相恒沸物，如用甲醇作恒沸剂从甲苯沸点相近的烷烃中分离甲苯的流程，如图2-41。从塔顶引出甲醇与烷烃恒沸物，冷凝后部分回流，部分引出用水萃取，由萃取塔下部引出甲醇和水，上部为纯烷烃。甲醇和水的混合物再用普通精馏方法分离，塔顶得较纯的甲醇，返回恒沸精馏塔塔顶或与进料液一起混合后进入恒沸精馏塔，水返回萃取塔循环使用。由恒沸精馏塔底引出的甲苯中带有甲醇，进入甲醇回收塔，塔顶得甲醇与甲苯的恒沸物，大部分作为该塔的回流，小部分则加到进入主塔的新鲜料液中。塔釜得纯甲苯。
3. 塔顶为非均相恒沸物的流程
图2-42是用硝基甲烷为恒沸剂分离甲苯烷烃的流程。硝基甲烷与烷烃可形成二元非均相恒沸物。由恒沸精馏塔顶蒸出后，经冷凝要分成两个液相。富含烷烃的上层液相，部分返回恒沸精馏塔作回流。其余部分进入烷烃回收塔。烷烃回收塔塔顶得恒沸物，塔釜得纯的烷烃。分层器中富含硝基甲烷的下层液相与从烷烃回收塔塔顶分出的恒沸物一起作为恒沸精馏塔回流的一部分。恒沸精馏塔釜液的处理与上述的用甲醇作恒沸剂的情况相同。
4. 塔顶为三元非均相恒沸物的流程
若加入的恒沸剂与原溶液能形成三元非均相恒沸物，如前提及的用苯从乙醇-水溶 液中制取无水乙醇即属此类。所形成的三元非均相恒沸物，其组成苯为53.9x%，水为23.3x%，乙醇为22.8x%，恒沸点为64.86℃。而乙醇-水所形成的二元最低恒沸物组成为乙醇89.43x%，恒沸点为78.15℃。在此三元系统中所形成的三元非均相恒沸物的恒沸点 (64.86℃)比乙醇-水物系(78.15℃)、苯-水物系(69.25℃)、苯- 乙醇物系(68.24 ℃)都低，而且恒沸组成中所含水与乙醇之比高于乙醇水的恒沸组成。图2-43即为从乙醇 水恒沸物生产无水乙醇的流程。补充苯可以随塔顶回流进入恒沸精馏塔，也可以随原料一起加入。在主塔塔顶分出三元恒沸物。自塔底得到的是无水乙醇。塔顶蒸气经冷凝后分成两层，上层富含苯，返回主塔作回流，下层富含水，送到苯回收塔。苯回收塔塔顶产物也是三 元 非均相恒沸物；塔底出来的水中因尚有一定浓度的乙醇，故送入乙醇回收塔(也可用于使原料液增浓的精馏塔)精馏，其底部产品为近于纯水，顶部产物则是乙醇-水二元恒沸物，可重新返回主塔的进料中。
由以上的各流程可以看出，形成均相恒沸物的流程，由于分离回收恒沸剂比较困难而常使流程比较复杂，故一般希望采用形成非均相恒沸物的流程。恒沸剂的引入位置，是根据恒沸剂的性质来决定，其原则是保持塔内各板上都能有一定浓度的恒沸剂。如果恒沸剂的相对挥发度小于原溶液的两个组分，则可在靠近塔顶的部位加入，使全塔各板上均保持一定的恒沸剂浓度。如果恒沸剂仅与原溶液中的一个组分形成恒沸物，且恒沸温度比原溶液任一组分的沸点都低得多，则至少应有一部分恒沸剂在进料口以下的地方引入，方能保证进料口以下有足够大的恒沸剂浓度。当然，此时在恒沸剂入口以下还得有一定量的塔板，以防止恒沸剂从塔釜流失。若恒沸剂与原溶液的两个组分都形成恒沸物(即从塔顶和塔釜均出恒沸物)，则恒沸剂在塔的任一板上引入均可，这种情况一般较少。
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恒沸精馏的流程
在恒沸精馏的流程中，一般都有恒沸剂的回收部分，它在全部投资中所占的比例较大。根据塔顶所形成的恒沸物的性质不同，其典型流程有如下几种。
1. 二元非均相恒沸物的分离流程
原料本身为具有二元非均相恒沸物的物系，此时不需外加恒沸剂，只需两个精馏塔就可以比 较容易地分离成两个纯组分。
例如，正丁醇-水系统的分离流程可参见图2-38所示。这类物系的 气液平衡相图如图 2-39 。
原料液的组成为xＦ，恒沸组成为M，xRⅠ、x RⅡ 分别表示在沸点下两液相的组成。如果分离的物系为正丁醇-水时，把含有xＦ正丁醇的原料送入丁醇塔，塔底可得到正丁醇 xＷⅠ，塔顶蒸气为近于恒沸组成M的yDⅠ。把此蒸气冷凝，则分成xRⅠ、xRⅡ两相，xRⅠ为富含丁醇相，xRⅡ为富含水相。经过分层器后，丁醇相返回丁醇塔作回流。在丁醇塔中水是易挥发组分，正丁醇为难挥发组分，精馏段的操作线为图中通过(xRⅠ、yDⅠ)的斜线。
把富含水相的xRⅡ作为水塔的进料从塔顶进入塔内。由图2-39可以看出，此塔只需提馏段而不需精馏段。在水塔中正丁醇为易挥发组分，而水为难挥发组分。所以高纯度 xWⅡ的水为塔釜产品，塔顶蒸气组成为接近恒沸组成M的yDⅡ 。把它冷凝可得到总和组成为N的混合物，进入分层器后也分成组成为xRⅠ和xRⅡ的两个液相。水塔的塔底产品是水，故可用蒸气直接通入，而不用再沸器。如果原料液的组成在x RⅠ和xRⅡ之间时，可将原料直接加入分层器内。
在实际操作中，为了防止在分层器内蒸发损失，一般都把塔顶蒸气冷凝后再适当过冷，此时，xRⅠx RⅡ的组成将多少有些变化，塔内的内回流也会有所增加。
2. 塔顶为均相恒沸物的流程
前面所讨论的以丙酮为恒沸剂分离环己烷和苯的情况属于这种类型。丙酮环己烷二元恒沸物从恒沸精馏塔分出后，经冷凝一部分作回流，一部分送入萃取装置用水回收丙酮，把丙酮和环己烷分开，然后再用一般精馏塔把水与丙酮分开。如图2-40所示。
有时恒沸剂与原溶液的两组分都能形成均相恒沸物，如用甲醇作恒沸剂从甲苯沸点相近的烷烃中分离甲苯的流程，如图2-41。从塔顶引出甲醇与烷烃恒沸物，冷凝后部分回流，部分引出用水萃取，由萃取塔下部引出甲醇和水，上部为纯烷烃。甲醇和水的混合物再用普通精馏方法分离，塔顶得较纯的甲醇，返回恒沸精馏塔塔顶或与进料液一起混合后进入恒沸精馏塔，水返回萃取塔循环使用。由恒沸精馏塔底引出的甲苯中带有甲醇，进入甲醇回收塔，塔顶得甲醇与甲苯的恒沸物，大部分作为该塔的回流，小部分则加到进入主塔的新鲜料液中。塔釜得纯甲苯。
3. 塔顶为非均相恒沸物的流程
图2-42是用硝基甲烷为恒沸剂分离甲苯烷烃的流程。硝基甲烷与烷烃可形成二元非均相恒沸物。由恒沸精馏塔顶蒸出后，经冷凝要分成两个液相。富含烷烃的上层液相，部分返回恒沸精馏塔作回流。其余部分进入烷烃回收塔。烷烃回收塔塔顶得恒沸物，塔釜得纯的烷烃。分层器中富含硝基甲烷的下层液相与从烷烃回收塔塔顶分出的恒沸物一起作为恒沸精馏塔回流的一部分。恒沸精馏塔釜液的处理与上述的用甲醇作恒沸剂的情况相同。
4. 塔顶为三元非均相恒沸物的流程
若加入的恒沸剂与原溶液能形成三元非均相恒沸物，如前提及的用苯从乙醇-水溶 液中制取无水乙醇即属此类。所形成的三元非均相恒沸物，其组成苯为53.9x%，水为23.3x%，乙醇为22.8x%，恒沸点为64.86℃。而乙醇-水所形成的二元最低恒沸物组成为乙醇89.43x%，恒沸点为78.15℃。在此三元系统中所形成的三元非均相恒沸物的恒沸点 (64.86℃)比乙醇-水物系(78.15℃)、苯-水物系(69.25℃)、苯- 乙醇物系(68.24 ℃)都低，而且恒沸组成中所含水与乙醇之比高于乙醇水的恒沸组成。图2-43即为从乙醇 水恒沸物生产无水乙醇的流程。补充苯可以随塔顶回流进入恒沸精馏塔，也可以随原料一起加入。在主塔塔顶分出三元恒沸物。自塔底得到的是无水乙醇。塔顶蒸气经冷凝后分成两层，上层富含苯，返回主塔作回流，下层富含水，送到苯回收塔。苯回收塔塔顶产物也是三 元 非均相恒沸物；塔底出来的水中因尚有一定浓度的乙醇，故送入乙醇回收塔(也可用于使原料液增浓的精馏塔)精馏，其底部产品为近于纯水，顶部产物则是乙醇-水二元恒沸物，可重新返回主塔的进料中。
由以上的各流程可以看出，形成均相恒沸物的流程，由于分离回收恒沸剂比较困难而常使流程比较复杂，故一般希望采用形成非均相恒沸物的流程。恒沸剂的引入位置，是根据恒沸剂的性质来决定，其原则是保持塔内各板上都能有一定浓度的恒沸剂。如果恒沸剂的相对挥发度小于原溶液的两个组分，则可在靠近塔顶的部位加入，使全塔各板上均保持一定的恒沸剂浓度。如果恒沸剂仅与原溶液中的一个组分形成恒沸物，且恒沸温度比原溶液任一组分的沸点都低得多，则至少应有一部分恒沸剂在进料口以下的地方引入，方能保证进料口以下有足够大的恒沸剂浓度。当然，此时在恒沸剂入口以下还得有一定量的塔板，以防止恒沸剂从塔釜流失。若恒沸剂与原溶液的两个组分都形成恒沸物(即从塔顶和塔釜均出恒沸物)，则恒沸剂在塔的任一板上引入均可，这种情况一般较少。