反应精馏加盐精馏汇总

1、1会计学反应精馏加盐精馏汇总反应精馏加盐精馏汇总2 2021-12-4Cui Qunn 反应精馏反应精馏是在进行反应的同时，用精馏方是在进行反应的同时，用精馏方法分离产物的过程。法分离产物的过程。反应精馏的概念是反应精馏的概念是1921年由年由Bacchsus提出提出的。的。由于同一设备中精馏与化学反应同时进行由于同一设备中精馏与化学反应同时进行，比单独的反应过程或精馏过程更为复杂。，比单独的反应过程或精馏过程更为复杂。因此从因此从20世纪世纪30年代中期到年代中期到60年代，大量年代，大量研究工作是针对某些研究工作是针对某些特定体系特定体系的工艺进行的的工艺进行的，60年代末开始反应精馏年代

2、末开始反应精馏一般规律一般规律的研究。的研究。目前，从理论到应用上都有长足的进展，目前，从理论到应用上都有长足的进展，并已扩大到并已扩大到非均相催化反应精馏体系非均相催化反应精馏体系。第1页/共56页3 2021-12-4Cui Qun 反应精馏在工业上应用是很广泛的，例如反应精馏在工业上应用是很广泛的，例如酯化、酯交换、皂化、胺化、水解、异构化酯化、酯交换、皂化、胺化、水解、异构化、烃化、卤化、脱水、乙酰化和硝化等反应、烃化、卤化、脱水、乙酰化和硝化等反应，具体反应举例见表，具体反应举例见表3-3（P146）。）。第2页/共56页4 2021-12-4Cui Qun第3页/共56页5 202

3、1-12-4Cui QunOHHCOOCCHOHHCCOOHCHSOH252352342 当当反应产物反应产物的的相对挥发度大于相对挥发度大于或或小于反应物小于反应物时，由于精馏作用，产时，由于精馏作用，产物离开了反应区，从而物离开了反应区，从而破坏破坏了了原有原有的化学平衡的化学平衡，使反应向生成产物的，使反应向生成产物的方向移动，方向移动，提高了转化率。提高了转化率。应用反应精馏技术，在一定程度应用反应精馏技术，在一定程度上上变可逆反应为不可逆变可逆反应为不可逆，而且可得，而且可得到很到很纯的产物纯的产物。乙 醇醋 酸硫 酸反 应 段提 馏 段醋 酸乙 醇水精 馏 段5醋 酸 乙 酯乙 醇

4、水 -共 沸 物醇与酸进行酯化反应就是醇与酸进行酯化反应就是个典型的例子。个典型的例子。第4页/共56页6 2021-12-4Cui Qun1983年年Estman化学公化学公司开发了生产司开发了生产醋酸甲酯醋酸甲酯反应精馏反应精馏工艺。工艺。原料原料醋酸醋酸和和甲醇甲醇按化按化学反应计量进以学反应计量进以浓硫浓硫酸为催化剂酸为催化剂，在塔中进，在塔中进行均相酯化反应精馏过行均相酯化反应精馏过程，如图程，如图3-49所示。所示。第5页/共56页7 2021-12-4Cui Qun反应精馏也具有独特的优越性。反应精馏也具有独特的优越性。连串反应为：连串反应为：ARS，按目的产物是按目的产物是R还

5、是还是S，又可分为，又可分为两种类型：两种类型：S为目的产物为目的产物。很多生产，原料首先反应生成中间产物进。很多生产，原料首先反应生成中间产物进而得到目的产物，这两步反应条件一般不同，按传统生产而得到目的产物，这两步反应条件一般不同，按传统生产工艺，需分别在两个反应器中进行，有时尚需中间产物的工艺，需分别在两个反应器中进行，有时尚需中间产物的精馏。精馏。反应精馏的应用，反应精馏的应用，能使两步反应在同一塔设备的两个反能使两步反应在同一塔设备的两个反应区进行应区进行，同时利用精馏作用提供合适的浓度和温度分布，同时利用精馏作用提供合适的浓度和温度分布，缩短反应时间，提高收率和产品纯度。，缩短反应

6、时间，提高收率和产品纯度。例如香豆素生产工艺的改进即属此例。例如香豆素生产工艺的改进即属此例。R为目的产物为目的产物。对于这类反应，利用反应精馏的分离作用。对于这类反应，利用反应精馏的分离作用，把产物，把产物R尽快移出反应区，尽快移出反应区，避免副反应避免副反应进行是非常有效的进行是非常有效的。氯丙醇皂化生成环氧丙烷的反应精馏工艺是一个典氯丙醇皂化生成环氧丙烷的反应精馏工艺是一个典型的应用示例。型的应用示例。第6页/共56页8 2021-12-4Cui Qun反应产物不断移出反应区，有利于反应产物不断移出反应区，有利于反应正向进行，使反应反应正向进行，使反应转化率转化率和和选择选择性提高性提高

7、；由于反应产物不断离开反应区，反由于反应产物不断离开反应区，反应区内反应物浓度较高，应区内反应物浓度较高，增加了反应增加了反应速度速度，提高了生产能力提高了生产能力；充分利用了反应热，充分利用了反应热，节约能量节约能量。第7页/共56页9 2021-12-4Cui Qun(2) 利用反应促进精馏利用反应促进精馏在很多化工过程中，需要分离在很多化工过程中，需要分离相近沸点相近沸点的混合物，例如的混合物，例如C9芳烃、二氯苯混合物，芳烃、二氯苯混合物，硝化甲苯等硝化甲苯等异构体异构体。利用利用异构体与反应添加剂异构体与反应添加剂之间之间反应能力反应能力的差异的差异，通过反应精馏而实现分离是异构，通

8、过反应精馏而实现分离是异构体分离技术之一。体分离技术之一。 反应精馏分离反应精馏分离异构体异构体的过程是在双塔中完成的。的过程是在双塔中完成的。第8页/共56页10 2021-12-4Cui Qun(2) 利用反应促进精馏利用反应促进精馏 加入第三组分到加入第三组分到1塔中，使之选择性地与塔中，使之选择性地与异构体之一优先发生可逆反应生成异构体之一优先发生可逆反应生成难挥发难挥发的的化合物，化合物，不反应的异构体不反应的异构体从从塔顶馏出塔顶馏出。Px, MxIPNaIP, MxNaPxMx反应添加剂和反反应添加剂和反应产物应产物从塔釜出料从塔釜出料进入进入2塔塔，在该塔中，在该塔中反应产物发

9、生反应产物发生逆反逆反应应，通过精馏作用，通过精馏作用，塔顶采出，塔顶采出异构体异构体，塔釜出料为，塔釜出料为反应反应添加剂添加剂，再循环至，再循环至1塔。塔。第9页/共56页11 2021-12-4Cui Qun实现反应促进精馏过程的基本条实现反应促进精馏过程的基本条件：件：反应是反应是快速和可逆快速和可逆的，反应产物仅的，反应产物仅仅存在于塔内，仅存在于塔内，不污染分离后产品不污染分离后产品；添加剂必须添加剂必须选择性选择性地与异构体之一地与异构体之一反应；反应；添加添加剂剂、异构体和反应产物沸点之、异构体和反应产物沸点之间的关系间的关系符合精馏要求符合精馏要求。(2) 利用反应促进精馏利

10、用反应促进精馏第10页/共56页12 2021-12-4Cui Qun 流程：使用有机的流程：使用有机的钠金属反应添加钠金属反应添加剂分离对二甲苯剂分离对二甲苯和间二甲苯，钠和间二甲苯，钠优先与酸性较强优先与酸性较强的间二甲苯反应的间二甲苯反应，使对二甲苯从，使对二甲苯从塔顶馏出。塔顶馏出。 (2) 利用反应促进精馏利用反应促进精馏例：分离对二甲苯和间二甲苯的反应例：分离对二甲苯和间二甲苯的反应精馏精馏 对二甲苯对二甲苯Px 间二甲苯间二甲苯Mx 异丙苯钠异丙苯钠IPNa 沸点沸点, K 411.8 412.6 Px, MxIPNaIP, MxNaPxMx第11页/共56页13 2021-12

11、-4Cui Qun催化精馏实质上是指催化精馏实质上是指非均相催化反应精馏非均相催化反应精馏，即将催化剂填充于精馏塔内，它既起加，即将催化剂填充于精馏塔内，它既起加速反应的速反应的催化作用催化作用，又作为填料起，又作为填料起分离作分离作用用，催化精馏具有均相反应精馏的全部优，催化精馏具有均相反应精馏的全部优点，既适合于点，既适合于可逆反应可逆反应，也适合于，也适合于连串反连串反应应。(3) 催化精馏催化精馏催化精馏是催化精馏是美国美国CRL（Chemical Research Licensing）公司公司80年代初年代初开发成开发成功的一项新技术功的一项新技术,并首先成功应用于并首先成功应用于甲

12、基叔丁甲基叔丁基醚基醚(MTBE)的工业生产。的工业生产。第12页/共56页14 2021-12-4Cui Qun催化精馏优点催化精馏优点：对于受平衡制约的反应，采用催化精对于受平衡制约的反应，采用催化精馏能够馏能够大大超过固定床的平衡转化率大大超过固定床的平衡转化率。例如：例如：甲基叔丁基醚（甲基叔丁基醚（MTBE）的的生产，固定床的异丁烯转化率为生产，固定床的异丁烯转化率为96-97，而催化精馏则超过而催化精馏则超过99.9。 对于对于叔戊基甲醚叔戊基甲醚(TAME)生产效果生产效果更明显，异戊烯转化率由固定床的更明显，异戊烯转化率由固定床的70提高到提高到90以上。以上。(3) 催化精馏

13、催化精馏第13页/共56页15 2021-12-4Cui Qun异丁烯异丁烯强酸性阳离于交换树脂强酸性阳离于交换树脂为催化剂为催化剂反应是一个放热的可逆反应反应是一个放热的可逆反应例：甲基叔丁基醚（例：甲基叔丁基醚（MTBE）催化精馏）催化精馏工艺流程工艺流程 以甲醇和混合以甲醇和混合C4中的异丁烯为原料，强酸性阳离于交换中的异丁烯为原料，强酸性阳离于交换树脂为催化剂，合成树脂为催化剂，合成MTBE的反应是一个放热的可逆反应，的反应是一个放热的可逆反应，同时发生的副反应是异丁烯的二聚和水解。同时发生的副反应是异丁烯的二聚和水解。传统工艺采用液相催化传统工艺采用液相催化反应器，反应产物用精馏反应

14、器，反应产物用精馏分离。由于分离。由于MTBE和和甲醇甲醇及及异丁烯异丁烯和和甲甲醇醇均形成均形成最最低共沸物低共沸物，分离流程比较，分离流程比较复杂。复杂。采用催化精馏合成采用催化精馏合成MTBE的工艺流程如图的工艺流程如图350所示。所示。第14页/共56页16 2021-12-4Cui Qun异丁烯异丁烯强酸性阳离于交换树脂强酸性阳离于交换树脂为催化剂为催化剂反应是一个放热的可逆反应反应是一个放热的可逆反应例：甲基叔丁基醚（例：甲基叔丁基醚（MTBE）催化精馏）催化精馏工艺流程工艺流程来自催化裂化的混合来自催化裂化的混合C4馏分先经水洗去掉阳离馏分先经水洗去掉阳离子，与甲醇一起进入预子，

15、与甲醇一起进入预反应器，在此完成大部反应器，在此完成大部分反应，分反应，接近于化学平衡的反应物料进入接近于化学平衡的反应物料进入催化精馏塔，在塔的中部装填有催化精馏塔，在塔的中部装填有催化剂捆扎包，构成反应段，使催化剂捆扎包，构成反应段，使剩余的异丁烯完全反应。提馏段剩余的异丁烯完全反应。提馏段的作用是从反应物中分离的作用是从反应物中分离MTBE，并使反应物返回反应段并使反应物返回反应段,塔釜产物塔釜产物为为MTBE，精馏段的作用是从反应，精馏段的作用是从反应物料中分出物料中分出C4中的惰性组分和过中的惰性组分和过量的甲醇，并使反应物料回流到量的甲醇，并使反应物料回流到反应段继续转化。反应段继

16、续转化。第15页/共56页17 2021-12-4Cui Qun例：甲基叔丁基醚（例：甲基叔丁基醚（MTBE）催化精馏）催化精馏工艺流程工艺流程当进料中甲醇与异丁烯的摩尔比大于当进料中甲醇与异丁烯的摩尔比大于1时，时，异丁烯几乎全部转化，塔釜得到纯度大干异丁烯几乎全部转化，塔釜得到纯度大干95的的MTBE。由于催化精馏塔内由于催化精馏塔内反应放出的热量全部用于反应放出的热量全部用于产物分离上产物分离上，具有显著的，具有显著的节能效果节能效果。该催化精馏工艺不仅投资少，而且水、电、该催化精馏工艺不仅投资少，而且水、电、汽的消耗仅为非催化精馏工艺的汽的消耗仅为非催化精馏工艺的60，故几乎所有新建的

17、故几乎所有新建的MTBE装置都采用催化装置都采用催化精馏工艺。精馏工艺。第16页/共56页18 2021-12-4Cui Qun 除除MTBE外尚有外尚有EBTE和和TAME等醚化工等醚化工艺，选择加氢工艺。艺，选择加氢工艺。 例如：丁二烯加氢、异戊二烯选择加氢例如：丁二烯加氢、异戊二烯选择加氢、己二烯选择加氢和苯的烷基化等过程也采、己二烯选择加氢和苯的烷基化等过程也采用了催化精馏。用了催化精馏。(3) 催化精馏催化精馏第17页/共56页19 2021-12-4Cui Qun催化精馏优点催化精馏优点：催化精馏对比固定床反应器的另一优点催化精馏对比固定床反应器的另一优点是，由于精馏作用是，由于精

18、馏作用移出物系中较重的污移出物系中较重的污染物染物，使催化剂，使催化剂保持清洁，保持清洁，延长了催化延长了催化剂的寿命剂的寿命。 对于加氢反应，齐聚物的产生污染对于加氢反应，齐聚物的产生污染了催化剂表面，因而降低了催化剂的活了催化剂表面，因而降低了催化剂的活性，精馏作用使催化剂表而更新，保持性，精馏作用使催化剂表而更新，保持了催化剂的活性。了催化剂的活性。(3) 催化精馏催化精馏第18页/共56页20 2021-12-4Cui Qun(3) 催化精馏催化精馏 反应段催化剂的装填反应段催化剂的装填是催化反应精馏是催化反应精馏技术的关键。技术的关键。到目前为止，已用于特定到目前为止，已用于特定催化

19、精馏催化精馏的的催化催化剂剂有有分子筛分子筛和和离子交换树脂离子交换树脂等。等。催化剂在塔内的装填方式必须满足：催化剂在塔内的装填方式必须满足：使反应段的催化剂床层有使反应段的催化剂床层有足够的自由空足够的自由空间间，提供汽液相的流动通道，以进行液相，提供汽液相的流动通道，以进行液相反应和气液传质；反应和气液传质；具有具有足够的表面积足够的表面积进行催化反应；进行催化反应；允许催化剂颗粒的允许催化剂颗粒的膨胀和收缩膨胀和收缩，而不损，而不损伤催化剂；伤催化剂；结构简单结构简单，便于更换。，便于更换。第19页/共56页21 2021-12-4Cui Qun催化剂在塔内的装填方式必须满足催化剂在塔

20、内的装填方式必须满足：使反应段的催化剂床层有使反应段的催化剂床层有足够的自由空间足够的自由空间，提供汽液相的流动通道，以进行液相反应，提供汽液相的流动通道，以进行液相反应和气液传质；和气液传质；具有具有足够的表面积足够的表面积进行催化反应；进行催化反应；允许催化剂颗粒的允许催化剂颗粒的膨胀和收缩膨胀和收缩，而不损伤，而不损伤催化剂；催化剂；结构简单结构简单，便于更换。，便于更换。第20页/共56页22 2021-12-4Cui Qun(1) 反应精馏流程反应精馏流程由于反应和精馏在同一塔设备中进行由于反应和精馏在同一塔设备中进行，故塔内不同区域的作用有别于普通，故塔内不同区域的作用有别于普通精

21、馏塔。精馏塔。进料位置进料位置取决于系统的取决于系统的反应类型反应类型和和汽汽液平衡液平衡性质，它们决定了塔内精馏段性质，它们决定了塔内精馏段、反应段和提馏段的相互关系，对塔、反应段和提馏段的相互关系，对塔内浓度分布有强烈的影响。内浓度分布有强烈的影响。进料位置依据进料位置依据反应类型反应类型不同和不同和汽液平衡汽液平衡性质不同进行设计。性质不同进行设计。第21页/共56页23 2021-12-4Cui Qun确定反应精馏塔进料位置的原确定反应精馏塔进料位置的原则：则：充分接触充分接触反应停留时间反应停留时间分离分离(1) 反应精馏流程反应精馏流程第22页/共56页24 2021-12-4Cu

22、i Qun反应反应 ，若，若 ， 则则进料进料位置为位置为塔下部塔下部，甚，甚至在塔釜，产物至在塔釜，产物C为馏出为馏出液，塔釜不出料或出料很液，塔釜不出料或出料很少（如图少（如图351(a)）。）。CA 根据反应类型和反应物、产根据反应类型和反应物、产物的相对挥发度关系，有以下物的相对挥发度关系，有以下几种反应精馏流程几种反应精馏流程：CA(1) 反应精馏流程反应精馏流程1)1)进料位置进料位置第23页/共56页25 2021-12-4Cui Qun反应反应 ，若，若 ，反应物比产物更易挥发，反应物比产物更易挥发，则应在塔则应在塔上部上部甚至甚至塔顶进料塔顶进料，并在全回流下操作，塔釜，并在

23、全回流下操作，塔釜出产品。如图出产品。如图3-51(b) CACA(1) 反应精馏流程反应精馏流程1) 进料位置进料位置第24页/共56页26 2021-12-4Cui Qun反应反应ACD或或ACD， C C A A D D C 是目的产物，则是目的产物，则进料位置进料位置为塔为塔中部中部。 (1) 反应精馏流程反应精馏流程精馏的目的不但实现产物和反精馏的目的不但实现产物和反应物的分离，也实现产物之间应物的分离，也实现产物之间的分离。的分离。如图如图351(c)1)1)进料位置进料位置第25页/共56页27 2021-12-4Cui Qun(1) 反应精馏流程反应精馏流程 反应反应ABCD

24、，反反应物应物的挥发度介于两产物的挥发度介于两产物之间，即之间，即 C C A A B B D D ，则组分则组分B在塔在塔上部进料上部进料，A在塔在塔下部进料，下部进料，对此类反应有时对此类反应有时A和和B也可在塔中同时进料。如也可在塔中同时进料。如图图351(d)1)1)进料位置进料位置B B进料口以上称进料口以上称精馏段精馏段A、B进料口之间为进料口之间为反应段反应段A进料口以下为进料口以下为提馏段提馏段第26页/共56页28 2021-12-4Cui Qun反应反应ABCD ，相，相对挥发度顺序为。对挥发度顺序为。 A A B B C C D D ，组分组分B在在塔顶塔顶进料，组分进料

25、，组分A在在塔下部塔下部进料。如图进料。如图351(e)(1) 反应精馏流程反应精馏流程1) 进料位置进料位置第27页/共56页29 2021-12-4Cui Qun装填催化剂的催化精馏，催化剂填充段应装填催化剂的催化精馏，催化剂填充段应放在放在反应物浓度最大的区域反应物浓度最大的区域 。2) 催化剂装填位置催化剂装填位置(1) 反应精馏流程反应精馏流程第28页/共56页30 2021-12-4Cui Qun2) 催化剂装填位置催化剂装填位置(1) 反应精馏流程反应精馏流程希望希望异戊稀异戊稀尽快离开反应区尽快离开反应区，异戊稀的沸点最低，且难，异戊稀的沸点最低，且难以和醚及醇分开。以和醚及醇

26、分开。需要需要较长的精馏段较长的精馏段,催化剂催化剂装在装在塔的塔的下部。下部。（a）异戊稀醚）异戊稀醚 异异戊稀戊稀 + 醇醇如果醇的沸点很高，很容如果醇的沸点很高，很容易与其它物质分开，易与其它物质分开，需要需要较较短的提馏段短的提馏段,甚至可以甚至可以取消提取消提馏段。馏段。第29页/共56页31 2021-12-4Cui Qun2. 2. 催化剂装填位置催化剂装填位置(1) 反应精馏流程反应精馏流程（b）苯）苯 + 丙烯丙烯 异丙苯异丙苯 与与(a)相反，催化剂装在相反，催化剂装在塔的塔的上部上部。第30页/共56页32 2021-12-4Cui Qun 希望高沸点的希望高沸点的MTB

27、E迅迅速离开反应区，速离开反应区， 又希望移走多于化学计又希望移走多于化学计量的甲醇量的甲醇防止防止 二甲醚生二甲醚生成。成。催化剂装在塔的中部催化剂装在塔的中部。以保证有足够的以保证有足够的精馏段精馏段和和提馏段提馏段分离过两的分离过两的甲醇甲醇和和MTBE。（c）混合）混合C4 + 甲醇甲醇 甲基叔丁基醚（甲基叔丁基醚（MTBE）2) 催化剂装填位置催化剂装填位置(1) 反应精馏流程反应精馏流程第31页/共56页33 2021-12-4Cui Qun(2) 反应精馏的物理化学基础反应精馏的物理化学基础(略略)在反应精馏中，汽液相行为比普通蒸馏在反应精馏中，汽液相行为比普通蒸馏要复杂得多。通

28、过反应精馏塔处理的物系要复杂得多。通过反应精馏塔处理的物系多为非理想体系，且常形成共沸物，由于多为非理想体系，且常形成共沸物，由于反应的存在，用反应的存在，用常规的测试方法常规的测试方法难以难以测得测得准确的汽液平衡数据准确的汽液平衡数据。目前，在反应精馏的模拟计算中常用目前，在反应精馏的模拟计算中常用UNIFAC法估算相平衡数据。法估算相平衡数据。第32页/共56页34 2021-12-4Cui Qun(3) 反应精馏过程分析反应精馏过程分析1) 反应精馏塔内浓度和温度反应精馏塔内浓度和温度分布分布n普通精馏塔普通精馏塔：取决于：取决于相平衡相平衡；n反应精馏塔：反应精馏塔：取决于取决于反应

29、类型反应类型和和相相平衡平衡。n温度温度对反应速度有对反应速度有很大很大影响。影响。第33页/共56页35 2021-12-4Cui Qun反应精馏塔内反应精馏塔内浓度分浓度分布布(3) 反应精馏过程分析反应精馏过程分析1) 反应精馏塔内浓度和反应精馏塔内浓度和温度分布温度分布2) 回流比和理论级数回流比和理论级数第34页/共56页36 2021-12-4Cui Qun2) 回流比和理论级数回流比和理论级数n反应精馏塔反应精馏塔：回流比变化，回流比变化，不但不但改变改变板板上上液相液相组成组成而影响而影响反应速率反应速率，同时，也改，同时，也改变了液体与催化剂的变了液体与催化剂的表面接触状况表

30、面接触状况和液体在反应段的和液体在反应段的停留时间停留时间。加大回流比加大回流比，可提高分离程度，可提高分离程度，但往往但往往冲稀冲稀反应物反应物浓度浓度，对反应对反应不利不利，故存在，故存在最佳最佳回流比回流比；(3) 反应精馏过程分析反应精馏过程分析第35页/共56页37 2021-12-4Cui Qun2) 回流比和理论级数回流比和理论级数n反应精馏塔反应精馏塔：反应精馏回流比的计算反应精馏回流比的计算比普通精馏计算比普通精馏计算要复杂得多，要复杂得多，回流比与理论级数间只在一回流比与理论级数间只在一定的范围内才有补偿作用；定的范围内才有补偿作用；对对反应速率控反应速率控制制的物系，的物

31、系，由于体系的约束关系增加了，由于体系的约束关系增加了，系统的自由度减系统的自由度减 少了少了，回流比与理论级回流比与理论级数不存在相互消长的关系，而为确定值，数不存在相互消长的关系，而为确定值，即即不存在不存在最小回流比最小回流比。(3) 反应精馏过程分析反应精馏过程分析第36页/共56页38 2021-12-4Cui Qun3) 停留时间和加料位置停留时间和加料位置n影响因素影响因素：塔板数、加料位置：塔板数、加料位置：塔板数和进料塔板数和进料位置直接影响反应段长度，从而影响位置直接影响反应段长度，从而影响反应停留时间；反应停留时间；回流比：回流比：塔板液相组成变化上影响塔板液相组成变化上

32、影响反应，改变了反应，改变了液体在反应段的停留时液体在反应段的停留时间间；塔板结构：塔板结构：反应段塔板上要有足够反应段塔板上要有足够的的液层高度液层高度；(3) 反应精馏过程分析反应精馏过程分析第37页/共56页39 2021-12-4Cui Qun4) 反应精馏特点反应精馏特点(3) 反应精馏过程分析反应精馏过程分析第38页/共56页40 2021-12-4Cui Qun盐析作用盐析作用： 把盐加入到非电介质水溶液把盐加入到非电介质水溶液中，非电介质的中，非电介质的溶解度下降溶解度下降，此现象称，此现象称为为“盐析盐析”。对于精馏分离来说，对于精馏分离来说，盐效应盐效应引起引起汽液平汽液平

33、衡组成衡组成的变化是最重要的。的变化是最重要的。绝大多数绝大多数含水有机物质含水有机物质，加入第三组分，加入第三组分盐后，可以盐后，可以增大增大有机物质的有机物质的相对挥发度相对挥发度。对于具有对于具有共沸性质共沸性质的含水有机溶液的含水有机溶液加盐加盐后会使其后会使其共沸点发生移动共沸点发生移动，甚至，甚至消失消失。加盐精馏加盐精馏就是利用就是利用盐效应盐效应实现强化的精实现强化的精馏过程。馏过程。加盐萃取精馏加盐萃取精馏是以是以含盐混合溶剂含盐混合溶剂代替单代替单纯纯液体溶剂液体溶剂的萃取蒸馏过程。的萃取蒸馏过程。第39页/共56页41 2021-12-4Cui Qun将盐类溶解在水中，水

34、溶液将盐类溶解在水中，水溶液蒸汽压蒸汽压就会就会下下降降，沸点上升沸点上升。如果将如果将盐盐溶解于二组分混合溶液中，因不溶解于二组分混合溶液中，因不同组分对盐的同组分对盐的溶解度不同溶解度不同，所以，所以各组分各组分蒸蒸汽压下降汽压下降的的程度有差别程度有差别。从从分子间相互作用分子间相互作用的的微观现象微观现象分析，盐的分析，盐的加入有加入有两种作用两种作用：一种是一种是静电作用静电作用：由于盐是：由于盐是极性很强极性很强的的电解质电解质，在水溶液中分解为离子，产生电，在水溶液中分解为离子，产生电场。场。 因水分子和乙醇分子的极性和介电常数不因水分子和乙醇分子的极性和介电常数不同，它们在盐离

35、子的电场作用下，极性较强同，它们在盐离子的电场作用下，极性较强、介电常数较大的水分子会聚集在离子的周、介电常数较大的水分子会聚集在离子的周围，而乙醇分子则被排斥出离子区，从而使围，而乙醇分子则被排斥出离子区，从而使非电介质非电介质与与“自由水自由水”比增大比增大，相对挥发度相对挥发度增加增加。第40页/共56页42 2021-12-4Cui Qun另一种作用是盐加入到溶液中，会和某另一种作用是盐加入到溶液中，会和某一组分一组分生成不稳定的化合物生成不稳定的化合物。例如：向甲醇例如：向甲醇醋酸乙酯溶液中加入醋酸乙酯溶液中加入CaCl2，由于，由于CaCl2只溶于甲醇，而不只溶于甲醇，而不溶于醋酸

36、乙酯，溶于醋酸乙酯，实际上在溶液中形成实际上在溶液中形成了了CaCl26CH3OH的化合物的化合物，因此导，因此导致致甲醇蒸汽压下降，从而改变了甲醇蒸汽压下降，从而改变了甲醇甲醇和醋酸乙酯的和醋酸乙酯的平衡关系。平衡关系。从从分子间相互作用分子间相互作用的的微观现象微观现象分析，盐的加分析，盐的加入有入有两种作用两种作用：第41页/共56页43 2021-12-4Cui Qun 对于加入盐的原二元物系，表示盐对于加入盐的原二元物系，表示盐效应的最简单的方法是效应的最简单的方法是Furter经验式经验式：含盐汽液平衡表含盐汽液平衡表达：达：lnsK z 盐效应的表示方盐效应的表示方法法 第42页

37、/共56页44 2021-12-4Cui Qun在工业上生产在工业上生产无水乙醇无水乙醇的主的主要方法是要方法是共沸精馏和萃取精共沸精馏和萃取精馏馏。缺点是回流比大，塔板。缺点是回流比大，塔板数较多。数较多。而采用而采用CaCl2溶盐精馏溶盐精馏则可则可使塔板数节省使塔板数节省45，回流比回流比的降低的降低使能耗使能耗减少减少20-25。醇 水 溶 液醇盐水 +盐n将将固体盐加入到回流液固体盐加入到回流液中，在中，在塔顶塔顶可以可以得到得到纯的产品纯的产品；n将将盐溶液与回流液混合盐溶液与回流液混合。由于盐溶液中。由于盐溶液中含有重组分，会污染产品；含有重组分，会污染产品；n将将盐加入到再沸器

38、盐加入到再沸器中，起中，起破坏共沸物的破坏共沸物的作用作用。盐的加入方式：盐的加入方式：第43页/共56页45 2021-12-4Cui Qun它适用于它适用于盐效应很大盐效应很大或或产品纯度要求不高产品纯度要求不高的场合。的场合。n将将固体盐加入到回流液固体盐加入到回流液中，在中，在塔顶塔顶可以可以得到得到纯的产品纯的产品；n将将盐溶液与回流液混合盐溶液与回流液混合。由于盐溶液中。由于盐溶液中含有重组分，会污染产品；含有重组分，会污染产品；n将将盐加入到再沸器盐加入到再沸器中，起中，起破坏共沸物的破坏共沸物的作用作用。盐的加入方式：盐的加入方式：第44页/共56页46 2021-12-4Cu

39、i Qunn盐类完全不挥发盐类完全不挥发，只存在于，只存在于液相液相，没，没有液体溶剂那样发生部分汽化和冷凝问有液体溶剂那样发生部分汽化和冷凝问题，题，能耗较少能耗较少；n盐效应盐效应改变组分相对挥发度显著改变组分相对挥发度显著，盐，盐用量用量少少，仅为萃取精馏的百分之几，可，仅为萃取精馏的百分之几，可节约节约设备投资和降低能耗。设备投资和降低能耗。溶盐精馏的优点：溶盐精馏的优点：n盐的盐的溶解溶解、回收、循环输送回收、循环输送等比较等比较困难困难。溶盐精馏的主要缺点溶盐精馏的主要缺点：第45页/共56页47 2021-12-4Cui Qun加盐萃取精馏加盐萃取精馏比溶盐精馏还要复杂比溶盐精馏

40、还要复杂。因为除了欲分离的组分外，还有液因为除了欲分离的组分外，还有液体溶剂和溶盐，因而最少是体溶剂和溶盐，因而最少是四元物四元物系系，目前主要还是用试验方法来测定含目前主要还是用试验方法来测定含盐物系的汽液平衡。盐物系的汽液平衡。（3）加盐萃取）加盐萃取精馏精馏第46页/共56页48 2021-12-4Cui Qun加盐萃取精馏加盐萃取精馏的流程与的流程与普通萃取精普通萃取精馏馏流程流程完全完全相同相同。使用溶解有盐的液体溶剂，既发使用溶解有盐的液体溶剂，既发挥了挥了盐增强萃取精馏盐增强萃取精馏的作用，又的作用，又克服了固体克服了固体盐的回收和输送的困盐的回收和输送的困难难。因而已在工业上得

41、到广泛应用。因而已在工业上得到广泛应用。第47页/共56页49 2021-12-4Cui Qun 反应精馏在工业上应用是很广泛的，例如反应精馏在工业上应用是很广泛的，例如酯化、酯交换、皂化、胺化、水解、异构化酯化、酯交换、皂化、胺化、水解、异构化、烃化、卤化、脱水、乙酰化和硝化等反应、烃化、卤化、脱水、乙酰化和硝化等反应，具体反应举例见表，具体反应举例见表3-3（P146）。）。第48页/共56页50 2021-12-4Cui Qun 反应精馏在工业上应用是很广泛的，例如反应精馏在工业上应用是很广泛的，例如酯化、酯交换、皂化、胺化、水解、异构化酯化、酯交换、皂化、胺化、水解、异构化、烃化、卤化、脱水、乙酰化和硝化等反应、烃化、卤化、脱水、乙酰化和硝化等反应，具体反应举例