化工原理作业

精馏和吸收的应用。

精馏一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。精馏操作按不同方法进行分类。根据操作方式，可分为连续精馏和间歇精馏；根据混合物的组分数，可分为二元精馏和多元精馏；根据是否在混合物中加入影响汽液平衡的添加剂，可分为普通精馏和特殊精馏（包括萃取精馏、恒沸精馏和加盐精馏）。

若精馏过程伴有化学反应，则称为反应精馏。

原理：把液体混合物进行多次部分汽化，同时又把产生的蒸汽多次部分冷凝，使混合物分离为所要求组分的操作过程称为精馏。

为什么把液体混合物进行多次部分汽化同时又多次部分冷凝，就能分离为纯或比较纯的组分呢？对于一次汽化，冷凝来说，由于液体混合物中所含的组分的沸点不同，当其在一定温度下部分汽化时，因低沸点物易于气化，故它在气相中的浓度较液相高，而液相中高沸点物的浓度较气相高。这就改变了气液两相的组成。

当对部分汽化所得蒸汽进行部分冷凝时，因高沸点物易于冷凝，使冷凝液中高沸点物的浓度较气相高，而为冷凝气中低沸点物的浓度比冷凝液中要高。这样经过一次部分汽化和部分冷凝，使混合液通过各组分浓度的改变得到了初步分离。如果多次的这样进行下去，将最终在液相中留下的基本上是高沸点的组分，在气相中留下的基本上是低沸点的组分。

由此可见，多次部分汽化和多次部分冷凝同时进行，就可以将混合物分离为纯或比较纯的组分。

液体气化要吸收热量，气体冷凝要放出热量。为了合理的利用热量，我们可以把气体冷凝时放出的热量供给液体气化时使用，也就是使气液两相直接接触，在传热同时进行传质。为了满足这一要求，在实践中，这种多次部分汽化伴随多次部分冷凝的过程是逆流作用的板式设备中进行的。

所谓逆流，就是因液体受热而产生的温度较高的气体，自下而上地同塔顶因冷凝而产生的温度较低的回流液体（富含低沸点组分）作逆向流动。塔内所发生的传热传质过程如下1）气液两相进行热的交换，利用部分汽化所得气体混合物中的热来加热部分冷凝所得的液体混合物；2）气液两相在热交换的同时进行质的交换。温度较低的液体混合物被温度较高的气体混合物加热二部分汽化。

此时，因挥发能力的差异（低沸点物挥发能力强，高沸点物挥发能力差），低沸点物比高沸点物挥发多，结果表现为低沸点组分从液相转为气相，气相中易挥发组分增浓；同理，温度较高的气相混合物，因加热了温度较低的液体混合物，而使自己部分冷凝，同样因为挥发能力的差异，使高沸点组分从气相转为液相，液相中难挥发组分增浓。

精馏塔是由若干塔板组成的，塔的最上部称为塔顶，塔的最下部称为塔釜。塔内的一块塔盘只进行一次部分汽化和部分冷凝，塔盘数愈多，部分汽化和部分冷凝的次数愈多，分离效果愈好。

通过整个精馏过程，最终由塔顶得到高纯度的易挥发组分，塔尖得到的基本上是难挥发的组分。

加盐萃取生产无水乙醇。

用乙二醇为溶剂的萃取精馏，它的优点是产品质量高，适用于大规模生产，乙二醇沸点高，不易挥发，损耗少。但乙二醇作萃取剂的溶剂比大，通常为5：1（溶剂与进料之比）。

由于溶剂的循环量较大，能量消耗也较大，同时塔内液体负荷高，板效率低（一般为20～40％），这就增加了所需的塔板数，抵消了加入溶剂提高相对挥发度减少塔板数的效果。

溶盐精馏是利用盐能显著地提高乙醇－水体系的相对挥发度的制取无水乙醇技术。这种方法的脱水效果好，所需的理论板少，流程也比较简单。工业上用盐作萃取剂制取无水乙醇，是将固体盐加到回流液中，溶解后由塔顶加入。

由于盐完全不挥发，只在液相内出现，因此它不污染塔顶产品，不需要洗涤段，塔顶可以得到高纯产品。

加盐萃取精馏制取无水乙醇的工艺，克服了传统工艺的不足，是工业上制取无水乙醇的理想工艺，它具有下述特点：

1、提高了溶剂效果，与国外先进的乙二醇萃取精馏相比，溶剂循环量仅为其1／4～1／5，所需理论板数减少为原来的1／3，从而降低了能耗，减小了设备投资。

2、可连续化生产，生产效率高，溶剂损耗低，乙醇**率高，生产成本低。

3、没有污染，产品***。

吸收。吸收，常指气体吸收，是一种分离气体混合物的过程。用适当的液体溶剂处理气体混合物，使其中的一种或几种组分溶于溶剂，从而达到分离气体混合物的目的。

被吸收的气体组分称为溶质或吸收质，不被吸收的组分称为惰性气体，所用的液体称为溶剂或吸收剂。吸收了溶质的吸收剂称为溶液或饱和吸收液。吸收过程中所谓惰性气体，常常也会被溶解一点，只是溶解量很少 .

武龙刚李强王宏凯。

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