化工分離過(guò)程第7章分離過(guò)程的節(jié)能優(yōu)化與集成

傳質(zhì)分離過(guò)程第七章分別過(guò)程的節(jié)能優(yōu)化與集成主要內(nèi)容及要求：學(xué)習(xí)并掌握分別過(guò)程的最小功和熱力學(xué)效率，了解精餾的節(jié)能技術(shù)，分別方法選擇的普通原那么，分別序列確實(shí)定方法及分別過(guò)程的集成。1第七章分別過(guò)程的節(jié)能優(yōu)化與集成7.1分別過(guò)程的最小功和熱力學(xué)效率7.2精餾的節(jié)能技術(shù)7.3分別流程的優(yōu)化7.4分別流程的集成2分別是混合的逆過(guò)程，不能自發(fā)進(jìn)展，需求以熱或功的方式參與能量。能耗是大規(guī)模分別過(guò)程的關(guān)鍵目的，能耗費(fèi)用總是大于設(shè)備的折舊費(fèi)用，通常會(huì)占據(jù)操作費(fèi)用的主要部分。因此，確定詳細(xì)混合物分別的最小能耗，了解影響能耗的主要要素，尋求接近此極限能耗的實(shí)踐分別過(guò)程是很有意義的。再者，世界能源日趨緊張的情況也使得化工節(jié)能問(wèn)題顯得尤為重要。37.1分別過(guò)程的最小功和熱力學(xué)效率

MinimumWorkandThermodynamicEfficiency4由SLT可知，完成同一變化的任何可逆過(guò)程所需的功均相等，因此，到達(dá)一定分別目的所需的最小功可以經(jīng)過(guò)假想的可逆過(guò)程計(jì)算出來(lái)。最小功的數(shù)值決議于待分別混合物的組成、壓力和溫度以及分別所得產(chǎn)品的組成、壓力和溫度。57.1.1最小分別功MinimumWorkofSeparation6Figure7-1Acontinuous,steady-stateflowsystemforageneralseparationprocess摩爾流率傳入系統(tǒng)的總熱量流率摩爾焓摩爾組成系統(tǒng)對(duì)環(huán)境做功7FirstLawofThermodynamics---energybalance：(7-1)(streamenthalpyflows+heattransfer+shaftwork)leavingsystem-(streamenthalpyflows+heattransfer+shaftwork)enteringsystem=08對(duì)于等溫可逆過(guò)程，進(jìn)出系統(tǒng)的物流與環(huán)境的溫度均為T(mén)，根據(jù)熱力學(xué)第二定律：(7-2)流出系統(tǒng)的物流的熵的總和進(jìn)入系統(tǒng)的物流的熵的總和SecondLawofThermodynamics---entropybalance：(streamentropyflows+entropyflowsbyheattransfer)leavingsystem-(streamentropyflows+entropyflowsbyheattransfer)enteringsystem=productionofentropybytheprocess9得到等溫下穩(wěn)定流動(dòng)的分別過(guò)程所需最小功：(7-2)(7-1)(7-3)即10由自在能的定義G=H－TS式〔7-3〕也可以整理為物流自在能的增量：(7-4)(7-3)11(7-5)一個(gè)混合物的摩爾自在能由各組分的偏摩爾自在能，即化學(xué)位加和得到：(7-4)而化學(xué)位與組分逸度的關(guān)系式為：(7-6)12假設(shè)進(jìn)、出物流的同一組分具有一樣的基準(zhǔn)態(tài)，那么得到用逸度表示的最小功：(7-7)(7-4)(7-5)(7-6)13分別的最小功表示了分別過(guò)程耗能的最低限。最小分別功的大小標(biāo)志著物質(zhì)分別的難易程度，為了使實(shí)踐分別過(guò)程更為經(jīng)濟(jì)，應(yīng)設(shè)法使能耗盡量接近于最小功。14對(duì)于理想氣體混合物：zi=yi且(7-8)一、分別理想氣體混合物化簡(jiǎn)為：(7-7)15對(duì)于由A和B兩組分構(gòu)成的二元?dú)怏w混合物在進(jìn)料溫度和壓力下被分別成純A和純B產(chǎn)品的情況，式〔7-8〕可簡(jiǎn)化為無(wú)因次最小功：(7-8)(7-9)16假設(shè)分別產(chǎn)品不是純組分，那么該過(guò)程的最小分別功等于原料分別成純組分的最小分別功減去產(chǎn)品分別成純組分所需求的最小分別功，可見(jiàn)，產(chǎn)品的純度越低，所需的最小分別功越小。p292例7-117二、分別低壓下的液體混合物低壓下液體混合物的組成為xi，組分i的逸度，式〔7-7〕簡(jiǎn)化為：(7-7)(7-10)18(7-10)二元液體混合物分別成純組分液體產(chǎn)品，式〔7-10〕可化簡(jiǎn)為：(7-11)除溫度以外，最小功僅決議于進(jìn)料組成和性質(zhì)，i>1的混合物比i<1的混合物需較小的分別功。19傳熱速率傳熱是系統(tǒng)與環(huán)境之間另外一種能量傳送方式，一旦確定了最小功，可以由能量衡算式計(jì)算相應(yīng)的傳熱速率。(7-1)20對(duì)于等溫、等壓下理想氣體混合物的分別過(guò)程，混合熱為零，故不發(fā)生焓變，從過(guò)程向環(huán)境的傳熱速率等于環(huán)境對(duì)系統(tǒng)所作的最小功。(7-1)21對(duì)于等溫、等壓下理想溶液的分別，從過(guò)程到環(huán)境的傳熱速率也等于環(huán)境對(duì)系統(tǒng)所作的最小功。22對(duì)于非理想液體混合物，出口產(chǎn)品物流焓之和不等于進(jìn)口原料物流焓之和，故傳熱速率不等于最小功，而是遵照下式：過(guò)剩焓與理想溶液呈正偏向的混合物，過(guò)剩焓的變化為正，即混合過(guò)程是吸熱的。在分別該物系時(shí)，混合熱的釋放使最小功比理想情況有所降低，放熱速率等于分別的凈放熱與最小功之和。237.1.2非等溫分別和有效能Non-isothermalSeparationandAvailability(Exergy)24當(dāng)分別過(guò)程的產(chǎn)品溫度和進(jìn)料溫度不同時(shí)，不能用自在能的增量計(jì)算最小功，而應(yīng)根據(jù)有效能來(lái)計(jì)算。有效能定義為B=H－T0S有效能Availability(Exergy)Theterm“availability〞means“availableforcompleteconversiontoshaftwork〞.T0------theinfinitesurroundingstemperature.Thistemperatureistypicallyabout300Kandrepresentsthelargestsourceofcoolantassociatedwiththeprocessingplantbeinganalyzed.Thismightbetheaveragetemperatureofcoolingwater,air,oranearbyriver,lake,orocean.25熱力學(xué)第一定律的能量衡算式:有效能AvailabilityQ---從溫度為T(mén)的熱源向過(guò)程傳送的熱量；Ws---過(guò)程對(duì)環(huán)境所作的軸功。熱力學(xué)第二定律建立過(guò)程的熵平衡:由于不可逆過(guò)程引起的熵變26有效能AvailabilityB=H－T0S27有效能Availability熱量Q自溫度T的熱源向溫度為T(mén)0的環(huán)境傳熱所產(chǎn)生的等當(dāng)功，即可逆熱機(jī)的等當(dāng)功Wc。ThereversibleCarnotheat-enginecycleefficiency,representingthemaximumamountofshaftworkthatcanbeproducedfromQatT,wheretheresidualamountofenergy(Q-Ws)istransferredasheattoasinkatT0.系統(tǒng)的凈功耗費(fèi)〔總功〕-Wnet=Wc-Ws28有效能Availability非等溫可逆過(guò)程，Sirr=0，最小分別功為：297.1.3熱力學(xué)效率和凈功耗費(fèi)Second-lawEfficiencyandNetWork30表征能量被利用的程度有兩類效率：基于熱力學(xué)第一定律的熱效率和基于熱力學(xué)第二定律的熱力學(xué)效率。熱效率只反映出過(guò)程中能量在數(shù)量上被利用的程度，并未反映出能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中能量檔次上的變化。

31熱力學(xué)效率反映了過(guò)程中有效能被利用的程度，它是能量在數(shù)量上和檔次上被利用的綜合反映，更準(zhǔn)確地反映了過(guò)程的完善程度。熱力學(xué)效率又稱為有效能效率。32定義：分別過(guò)程中系統(tǒng)有效能的改動(dòng)與過(guò)程所耗費(fèi)的凈功之比。(7-13)分別過(guò)程的熱力學(xué)效率33通常分別過(guò)程所需能量大多是以熱能的方式提供，在這種情況下最好是以過(guò)程所耗費(fèi)的凈功來(lái)計(jì)算耗費(fèi)的能量。34圖7-2普通精餾塔精餾操作依賴于從再沸器參與熱量QR〔溫度為T(mén)R〕和從冷凝器移出熱量Qc〔溫度為T(mén)c〕。過(guò)程所耗費(fèi)的凈功為：(7-14)35假設(shè)分別過(guò)程產(chǎn)物的焓與原料的焓差別極小而可以忽略時(shí)，那么QR=Qc=Q，凈功為:(7-15)36對(duì)于實(shí)踐分別過(guò)程，T0Sirr>0，一切情況下〔－Wnet〕>Bsep，熱力學(xué)效率必定小于1。37普通說(shuō)來(lái)，只靠外加ESA的分別過(guò)程〔如精餾、結(jié)晶、部分冷凝〕，熱力學(xué)效率往往高些；同時(shí)參與ESA和MSA的分別過(guò)程〔如共沸精餾、萃取精餾、萃取和吸附〕熱力學(xué)效率較低；而速率控制的分別過(guò)程〔膜分別〕那么更低。不同類型的分別過(guò)程，其熱力學(xué)效率各不一樣。38由于流體阻力呵斥的有效能損耗；節(jié)流膨脹過(guò)程的有效能損失；由于熱交換過(guò)程中推進(jìn)力溫差存在呵斥的有效能損失；由于非平衡的兩相物流在傳質(zhì)設(shè)備中混合和接觸傳質(zhì)呵斥的有效能損失。分別過(guò)程中有效能損失的主要方式39選取適宜的分別方法；研討復(fù)雜混合物的適宜分別流程；確定各個(gè)詳細(xì)分別操作的適宜條件和參數(shù)，以及設(shè)備的構(gòu)造和尺寸等。節(jié)約分別過(guò)程能耗的途徑407.2精餾的節(jié)能技術(shù)Energy-savingTechnologiesinDistillationSystems41精餾是化學(xué)工業(yè)中運(yùn)用最廣的分別方法，同時(shí)也是能耗最大的單元過(guò)程。為什么要實(shí)施精餾過(guò)程節(jié)能？Why？分別過(guò)程的能耗大約占整個(gè)化學(xué)工業(yè)用能的40％，而其中95％是精餾過(guò)程耗費(fèi)的。1994年，美國(guó)4萬(wàn)多個(gè)精餾塔所耗費(fèi)的能量相當(dāng)于每天190,000m3〔120萬(wàn)桶〕石油，占全國(guó)能耗的3％。精餾節(jié)能具有重要意義42要降低分別過(guò)程的能耗，提高其熱力學(xué)效率，就應(yīng)采取措施減小過(guò)程的有效能損失。有效能損失是由過(guò)程的不可逆性引起的。43〔1〕流體流動(dòng)產(chǎn)生壓力降；〔2〕塔內(nèi)氣相和液相間存在溫差，再沸器和冷凝器中傳熱介質(zhì)和物料之間存在溫差；〔3〕氣相和液相濃度與平衡濃度存在差別。精餾過(guò)程的不可逆性表如今：？提高熱力學(xué)效率44增大塔徑1〕降低壓力降降低液層高度設(shè)備投資塔板效率改良方式：1.選擇適宜的塔徑、液層高度2.改板式塔為高效填料塔45“可逆精餾〞2〕減小溫差和濃差減小傳熱和傳質(zhì)推進(jìn)力無(wú)限多平衡級(jí)，無(wú)限多中間再沸器和冷凝器無(wú)適用價(jià)值46精餾過(guò)程節(jié)能的途徑單個(gè)精餾塔的調(diào)優(yōu)節(jié)能精餾系統(tǒng)的綜合優(yōu)化節(jié)能精餾系統(tǒng)與整個(gè)工藝過(guò)程的綜合優(yōu)化節(jié)能47單個(gè)精餾塔的調(diào)優(yōu)節(jié)能1〕降低再沸器的傳熱溫差，利用載熱體來(lái)加熱，降低本錢(qián)；2〕降低冷凝器的傳熱溫差，回收高溫位熱量，或利用初級(jí)冷凝器回收熱量，再用第二冷凝器冷卻出料和回流到最終溫度；3〕經(jīng)過(guò)側(cè)線采出回收熱量；4〕塔盤(pán)改造，添加塔板數(shù)，減小回流比，改造塔的內(nèi)部構(gòu)造〔如運(yùn)用高效填料替代板式塔盤(pán)〕；5〕加料形狀最正確化；6〕降低壓力降；7〕適宜的進(jìn)料位置，保證分別純度并減小回流比；8〕良好的保溫；9〕設(shè)置中間再沸器和中間冷凝器，運(yùn)用不同檔次的熱源和冷源；10〕采用多股進(jìn)料；11〕對(duì)進(jìn)料、產(chǎn)品和釜液的顯熱回收利用。48精餾系統(tǒng)的綜合優(yōu)化節(jié)能1〕采用最正確分別序列；2〕采用最優(yōu)熱集成精餾序列；3〕采用熱泵精餾；4〕采用多效精餾流程；5〕采用熱耦合精餾。49精餾系統(tǒng)與整個(gè)工藝過(guò)程的綜合優(yōu)化節(jié)能將整個(gè)工藝系統(tǒng)過(guò)程中各處的能量一致同來(lái)思索，綜合利用，提高整個(gè)過(guò)程的用能效率，到達(dá)最大程度的節(jié)省能量。507.2.1精餾塔的多股進(jìn)料和側(cè)線采出DistillationColumnswithMulti-feedsandMulti-sidestreams51分別對(duì)象：組分一樣，濃度不同的多股料液一、多股進(jìn)料分別方法：多個(gè)常規(guī)精餾塔分別處置多股料液多股料液混合后進(jìn)入同一精餾塔多股料液從不同位置進(jìn)入同一精餾塔52例：組分一樣，濃度不同的兩股二元混合物兩塔式設(shè)備費(fèi)用較高53例：組分一樣，濃度不同的兩股二元混合物進(jìn)料液混合一塔式兩段進(jìn)料一塔式54例：組分一樣，濃度不同的兩股二元混合物進(jìn)料液混合一塔式兩段進(jìn)料一塔式操作線更接近平衡線，傳質(zhì)和傳熱推進(jìn)力減小，熱力學(xué)效率提高，但所需塔板數(shù)添加。55對(duì)于多元混合物的分別，假設(shè)其中某一個(gè)或某幾個(gè)組分的含量較少或?qū)M分間的切割要求不是很?chē)?yán)厲時(shí)，可思索采用側(cè)線采出的方式替代多個(gè)相鄰的常規(guī)塔，從而降低基建投資和操作費(fèi)用。二、側(cè)線塔56假設(shè)第一個(gè)塔為A/BC切割塔，那么側(cè)線出料位置在進(jìn)料板之下；側(cè)線出料位置確實(shí)定以三元物系〔組分A、B、C〕為例：假設(shè)第一個(gè)塔為AB/C切割塔，那么側(cè)線出料位置在進(jìn)料板之上。57當(dāng)側(cè)線出料位置在進(jìn)料板之上，主要產(chǎn)品是B，且相對(duì)揮發(fā)度αAC＞＞αBC時(shí)，側(cè)線出料中B的最大濃度和A的最小濃度由進(jìn)料組成所決議，與塔頂至側(cè)線板之間的板數(shù)和回流比無(wú)關(guān)。58(7-25)側(cè)線中A的最小濃度－－－Glinos估算式當(dāng)進(jìn)料A含量很低，且AB＞＞1時(shí)，可獲得高純度的側(cè)線產(chǎn)品B。該式可作為制定方案階段決議能否采用側(cè)線塔的判據(jù)。p299【例7-5】597.2.2熱泵精餾HeatPumpDistillation60經(jīng)過(guò)外加功將熱量自低位傳至高位的系統(tǒng)稱為熱泵系統(tǒng)。WhatisHeatPumpSystem?將溫度較低的塔頂蒸汽經(jīng)過(guò)緊縮升溫后作為塔底再沸器的熱源，稱為熱泵精餾。WhatisHeatPumpSystem?61熱泵的方式：閉式熱泵開(kāi)式熱泵62用外界的任務(wù)介質(zhì)為冷劑，液態(tài)冷劑在冷凝器中蒸發(fā)，使塔頂物料冷凝。汽化后的冷劑進(jìn)入緊縮機(jī)增壓，然后在緊縮機(jī)出口壓力下在再沸器將熱量傳送給塔釜物料，本身冷凝成液體，如此循環(huán)。閉式熱泵：圖7-5閉式熱泵1—精餾塔，2—冷凝器，3—再沸器，4—緊縮機(jī)，5—節(jié)流閥。63開(kāi)式熱泵：用過(guò)程本身的物料為任務(wù)介質(zhì)?！?〕以塔釜物料為工質(zhì)，在冷凝器汽化，取消再沸器。64開(kāi)式熱泵：用過(guò)程本身的物料為任務(wù)介質(zhì)。〔2〕以塔頂物料為工質(zhì)，在再沸器冷凝，取消冷凝器。65熱泵精餾是靠耗費(fèi)一定量機(jī)械能來(lái)提高低溫蒸汽的能位而加以利用的，因此，耗費(fèi)單位機(jī)械能回收的熱量是一項(xiàng)重要目的。顯然，對(duì)于近沸點(diǎn)混合物分別的精餾塔運(yùn)用熱泵精餾效果會(huì)更好。由于熱泵精餾需求增設(shè)緊縮機(jī)，又要耗費(fèi)機(jī)械能，所以推行運(yùn)用遭到一定的限制。Notes:667.2.3設(shè)置中間冷凝器和中間再沸器的精餾Distillationwithmiddle-condenserandmiddle-reboiler67普通精餾塔只在塔頂和塔釜對(duì)物料進(jìn)展冷凝和蒸發(fā)。假設(shè)在塔中部增置中間再沸器，把再沸器加熱量分配到塔的下段，或者增置中間冷凝器，把冷凝器熱負(fù)荷分配到塔的上段，那么可運(yùn)用較為廉價(jià)的冷源或者溫位較低的熱源，到達(dá)節(jié)能的效果。溫度是熱能質(zhì)量的度量，即使熱負(fù)荷在數(shù)量上沒(méi)有變化，但經(jīng)過(guò)調(diào)理溫度分布，有能夠減少過(guò)程的不可逆損失。68圖7-8二級(jí)再沸、二級(jí)冷凝精餾塔697.2.4精餾過(guò)程的熱集成Heat-integratedDistillationSystems70一、多效精餾Multi-effectDistillation為節(jié)約能耗，加熱劑溫度最好是略高于塔底溫度，而冷卻劑溫度略低于塔頂溫度。而實(shí)踐情況是，最方便廉價(jià)的冷卻劑是水或者空氣，最常用的加熱劑是水蒸氣，很難符合上述要求，因此，精餾塔額外耗費(fèi)掉不少有效能。處理此問(wèn)題的方法之一就是采用多效精餾。只需精餾塔底和塔頂?shù)臏夭畋葘?shí)踐可用的加熱劑和冷卻劑間溫差小得多就可思索采用多效精餾。71并流逆流平流多效精餾的類型：其中以串聯(lián)的并流安裝最為常見(jiàn)。7273〔1〕投資的限制：影響多效精餾的要素：效數(shù)塔數(shù)塔設(shè)備投資效數(shù)換熱器傳熱溫差傳熱面積換熱器設(shè)備投資效數(shù)確實(shí)定要綜合思索投資費(fèi)用的添加和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用的降低。74〔2〕操作條件的限制：影響多效精餾的要素：高壓塔的壓力和溫度受系統(tǒng)臨界壓力和溫度、熱源的最高溫度及熱敏性物料的耐受溫度等的限制；低壓塔往往要受塔頂冷凝器冷卻水溫度的限制。75普通情況下，多效精餾的效數(shù)為兩效或三效。與單塔精餾相比，兩效精餾可節(jié)能30~40%。Summary76用物流直接傳熱來(lái)提供熱量，省去再沸器和〔或〕冷凝器，實(shí)現(xiàn)熱耦合。二、熱巧合精餾ThermallyCoupledDistillation77圖7-12簡(jiǎn)單精餾塔熱耦合表示圖〔按相對(duì)揮發(fā)度遞減順序〕78圖7-13簡(jiǎn)單精餾塔熱耦合表示圖〔按相對(duì)揮發(fā)度遞增順序〕79熱耦合精餾在熱力學(xué)上是最理想的流程構(gòu)造，即可節(jié)省設(shè)備投資，又可節(jié)省能耗。但是，至今熱耦合精餾并未在工業(yè)中獲得廣泛運(yùn)用。這是由于在操作中使主、副塔之間氣液分配堅(jiān)持設(shè)計(jì)值是較困難的；分別難度越大，其對(duì)氣液分配偏離的靈敏度越大，操作越難穩(wěn)定。因此，往往只對(duì)易分別體系才建議采用熱耦合精餾。80Summary單個(gè)精餾塔的調(diào)優(yōu)節(jié)能多股進(jìn)料和側(cè)線采出Multi-feedsandMulti-sidestreams熱泵精餾HeatPumpDistillation設(shè)置中間冷凝器和中間再沸器的精餾Middle-condenserandMiddle-reboiler81Summary精餾系統(tǒng)的綜合優(yōu)化節(jié)能精餾系統(tǒng)與整個(gè)工藝過(guò)程的綜合優(yōu)化節(jié)能多效精餾Multi-effectDistillation熱耦合精餾ThermallyCoupledDistillation827.3分別流程的優(yōu)化

SeparationProcessOptimization7.3.1分別方法的選擇和分別順序數(shù)

7.3.2分別序列確實(shí)定837.3.1分別方法的選擇和分別順序數(shù)

SelectionofFeasibleSeparationOperationsandtheNumberofPossibleSeparationSequences84一、分別順序數(shù)NumberofPossibleSeparationSequences圖7-15三元混合物簡(jiǎn)單精餾塔分別(a)相對(duì)揮發(fā)度遞降的順序(b)相對(duì)揮發(fā)度遞增的順序85對(duì)于C個(gè)組分的物系，欲分別成C個(gè)較純的組分產(chǎn)品，需求C-1個(gè)塔，可組合的流程方案數(shù)為：

86組分?jǐn)?shù)C塔數(shù)分離順序數(shù)SC組分?jǐn)?shù)C塔數(shù)順序數(shù)SC2117613232287429435981430541410948626542111016796表7-2精餾塔分別塔數(shù)和分別順序數(shù)?。?！順序數(shù)隨著組分?jǐn)?shù)的添加而劇增?。。?7對(duì)于多于一種分別方法的情況，那么分別所需總順序數(shù)S可按下式估算：不同分別方法數(shù)?。?！分別方案數(shù)隨分別方法數(shù)的添加而劇增！??！88〔1〕有些情況下，只需普通精餾塔的流程方案并非是最經(jīng)濟(jì)的。對(duì)于不同的產(chǎn)品要求、料液濃度和分別特性，往往還需求選用其他方案，如側(cè)線提餾塔、側(cè)線精餾塔、多效精餾塔和熱泵精餾塔等復(fù)雜塔及特殊精餾塔，流程方案數(shù)將變得更多。Notes：89〔2〕除精餾外，還有其他分別方法，如萃取、吸收、吸附、膜分別等也可供選擇時(shí)，流程方案數(shù)將成倍成倍地添加。Notes：〔3〕當(dāng)采用分別劑時(shí)，往往還要思索分別劑的回收和循環(huán)運(yùn)用，因此，能夠的分別順序數(shù)將添加更多。90首要義務(wù)－－－選擇適宜的分別方法，用所選分別方法合成分別序列。91二、分別方法的選擇SelectionofFeasibleSeparationOperations92一、經(jīng)過(guò)相的參與和發(fā)明來(lái)進(jìn)展分別(PhaseAdditionorCreation)對(duì)于均一單相體系的分別，往往經(jīng)過(guò)參與ESA或/和MSA發(fā)明或參與第二個(gè)不相溶的相來(lái)實(shí)現(xiàn)分別。部分汽化和冷凝、閃蒸、蒸餾、萃取精餾、共沸精餾、吸收、萃取、枯燥、蒸發(fā)、結(jié)晶、浸取、泡沫分別等。分別方法：第一種分類方法93二、經(jīng)過(guò)妨礙物分別(Barrier)膜分別〔微濾、超濾、納濾、反浸透、氣體分別、浸透蒸發(fā)和蒸汽浸透、液膜等〕。膜的分別機(jī)理：篩分機(jī)理〔多孔膜〕溶解分散機(jī)理〔致密膜〕分別方法：第一種分類方法94三、經(jīng)過(guò)固體試劑進(jìn)展分別(Solidagent)固體質(zhì)量分別劑〔吸附劑、離子交換樹(shù)脂、色譜固定相〕吸附、再生〔變壓吸附、變溫吸附〕、分子印跡、離子交換、色譜〔凝膠色譜、離子交換色譜、親和色譜〕分別方法：第一種分類方法95四、經(jīng)過(guò)外場(chǎng)或梯度(ExternalFieldorgradient)離心、電解、電滲析、電泳、場(chǎng)流動(dòng)分級(jí)〔離心力場(chǎng)、電場(chǎng)、電場(chǎng)和膜、在力場(chǎng)下的層流流動(dòng)〕分別方法：第一種分類方法96

分子性質(zhì)與MSA等的相互作用分別過(guò)程分子量分子體積分子外形偶極矩和極化度分子電荷化學(xué)反響平衡分子大小和外形偶極矩和極化度精餾結(jié)晶萃取和吸收吸附滲析超濾氣體分散超速離心電泳電滲析離子交換24----112--32--2---2--42--34--3--23----------2------11---22------1--3211---22--223------1＝主要作用，必需；2－主要作用；3－主要作用〔有時(shí)需結(jié)合其他性質(zhì)〕；4－作用?。?－無(wú)作用。97〔1〕優(yōu)先選用成熟〔技術(shù)與運(yùn)用〕度較高的分別方法分別方法選擇準(zhǔn)那么Technologicalandusematuritiesofseparationprocesses98分別方法選擇準(zhǔn)那么〔2〕優(yōu)先選用分別因子較大的分別方法降低平衡級(jí)數(shù)和分別劑用量，降低分別費(fèi)用。分子性質(zhì)受影響的分離過(guò)程相對(duì)分子質(zhì)量分子形狀分子體積偶極矩、極性分子荷電性化學(xué)活性精餾、蒸發(fā)吸附、結(jié)晶吸附萃取、吸附電場(chǎng)分離法化學(xué)吸收、反應(yīng)精餾99分別方法選擇準(zhǔn)那么極端的溫度或壓力條件下，要求采用耐腐蝕性能高的設(shè)備資料或者高電場(chǎng)等條件，從而使分別過(guò)程的費(fèi)用高昂。假設(shè)有其他可行的方案，應(yīng)進(jìn)展經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)后決議其取舍?！?〕盡量防止運(yùn)用極端工藝條件溫度、壓力、pH值、……100分別方法選擇準(zhǔn)那么〔4〕分別過(guò)程需求多個(gè)分別級(jí)時(shí)，優(yōu)先選擇平衡分別過(guò)程而不選擇速率分別過(guò)程速度控制過(guò)程往往對(duì)每個(gè)分別級(jí)都需求參與能量；而平衡分別過(guò)程普通只需一次參與能量，分別劑在每一級(jí)上被反復(fù)運(yùn)用。101分別方法選擇準(zhǔn)那么〔5〕分別因子一樣時(shí)，優(yōu)先選擇采用ESA的分別過(guò)程而不選擇采用MSA的過(guò)程采用MSA時(shí)，往往需求后續(xù)流程增設(shè)一個(gè)分別器用于MSA和產(chǎn)品的再分別，從而會(huì)添加分別過(guò)程的費(fèi)用。102分別方法選擇準(zhǔn)那么〔6〕優(yōu)先思索精餾運(yùn)用ESA的平衡分別過(guò)程不含固體物料，操作方便技術(shù)、實(shí)際和運(yùn)用均成熟適宜于不同規(guī)模尤其是大規(guī)模的分別需求普通只需能位等級(jí)很低的分別劑即可否認(rèn)精餾方案的充分理由是<1.05103精餾是一個(gè)運(yùn)用能量分別劑的過(guò)程；操作方便，技術(shù)、實(shí)際和運(yùn)用均成熟；適宜于不同規(guī)模尤其是大規(guī)模分別；通常需能位等級(jí)很低的分別劑即可。精餾是化工過(guò)程中最為常用的分別過(guò)程104Summary1.Almostalltheindustrialchemicalprocessesincludeequipmentforseparatingchemicalscontainedintheprocessfeed(s)and/orproducedinreactorswithintheprocess.幾乎一切的化工過(guò)程都包含著用以分別原料和產(chǎn)品的分別設(shè)備。105Summary2.Morethan30differentseparationoperationsarecommerciallyimportant.30多種的分別過(guò)程曾經(jīng)工業(yè)化。106Summary3.Theextentofseparationachievablebyaparticularseparationoperationdependsonexploitationofthedifferencesincertainpropertiesofthespecies.一個(gè)特定分別過(guò)程的分別程度取決于對(duì)待分別組分之間性質(zhì)〔分子性質(zhì)、熱力學(xué)性質(zhì)、傳送性質(zhì)〕差別的開(kāi)發(fā)程度。107Summary4.Themorewidelyusedseparationoperationsinvolvethetransferofspeciesbetweentwophases,oneofwhichiscreatedbyenergytransferorthereductionofpressure,orbyintroductionasaMSA.運(yùn)用最廣泛的分別過(guò)程是相平衡分別過(guò)程，經(jīng)過(guò)能量分別劑或質(zhì)量分別劑產(chǎn)生兩相體系。108Summary5.Lesscommonlyusedseparationoperationsarebasedontheuseofabarrier,asolidagent,oraforcefieldtocausespeciesbeingseparatedtodiffuseatdifferentratesand/ortobeselectivelyabsorbedoradsorbed.運(yùn)用相對(duì)較少的分別過(guò)程是引入妨礙物、固體分別劑、外場(chǎng)的分別過(guò)程。109Summary6.Forasequence,system,ortrainofseparators,overallcomponentrecoveiesandproductpuritiesareofprimeimportanceandarerelatedbymaterialbalancestotheindividualsplitratiovaluesfortheseparatorsinthesystem.分別操作根據(jù)質(zhì)量平衡〔物料平衡、物料衡算〕；組分的回收率或產(chǎn)品純度，即組分的分別程度通常用分別因子來(lái)描畫(huà)。110Summary7.Someseparationoperations,suchasabsorption,arecapableofonlyaspecifieddegreeofseparationforasinglespecies.Otherseparationoperations,suchasdistillation,caneffectasharpsplitbetweentwoso-calledkeycomponents.某些分別操作〔如吸收〕只能規(guī)定一個(gè)組分的分別程度，而另一些分別操作〔如精餾〕那么可規(guī)定兩個(gè)關(guān)鍵組分的分別程度。111Summary8.Forgivenfeed(s)andproductspecifications,thebestseparationprocessmustfrequentlybeselectedfromamonganumberoffeasiblecandidates.Thecostofrecoveringandpurifyingachemicaldependsonitsconcentrationinthefeedmixture.Theextentofindustrialuseofaseparationoperationdependsonthetechnologicalmaturityoftheoperation.分別過(guò)程的本錢(qián)主要取決于組分在原料中的含量，其工業(yè)運(yùn)用程度主要取決于技術(shù)成熟度。112例：分別C8餾分制取對(duì)二甲苯C8餾分：C8芳烴餾分或混合二甲苯鄰二甲苯、間二甲苯、對(duì)二甲苯、乙苯o-Xylenem-Xylenep-XyleneEthylbenzenecompositionReformate重整油Crackedgasoline裂解汽油toluenedisproportionation甲苯歧化Coaltar煤焦油Ethylbenzene1530-10p-Xylene20152620o-Xylene20152420m-Xylene45405050Compositionofxylenesinvarioussources113例：分別C8餾分制取對(duì)二甲苯PropertiesofxylenesandethylbenzenePropertieso-Xylenem-Xylenep-XyleneEthylbenzeneMolecularweight106106106106Boilingpoint(oC)144139138136Freezingpoint(oC)-25-4813-95Dipolemoment(10-8,esu)0.620.360-Dielectricconstant2.262.242.232.24Surfacetension(20oC,dyn/cm)30.0328.6328.3129.04Densityd4200.8740.8640.8620.867relativealkalinity相對(duì)堿度210010.14114例：分別C8餾分制取對(duì)二甲苯PropertiesofxylenesandethylbenzenePropertieso-Xylenem-Xylenep-XyleneEthylbenzeneMolecularweight106106106106Boilingpoint(oC)144139138136Freezingpoint(oC)-25-4813-95Dipolemoment(10-8,esu)0.620.360-Dielectricconstant2.262.242.232.24Surfacetension(20oC,dyn/cm)30.0328.6328.3129.04Densityd4200.8740.8640.8620.867relativealkalinity相對(duì)堿度210010.14以分子量差別為根底的分別方法不適用115例：分別C8餾分制取對(duì)二甲苯PropertiesofxylenesandethylbenzenePropertieso-Xylenem-Xylenep-XyleneEthylbenzeneMolecularweight106106106106Boilingpoint(oC)144139138136Freezingpoint(oC)-25-4813-95Dipolemoment(10-8,esu)0.620.360-Dielectricconstant2.262.242.232.24Surfacetension(20oC,dyn/cm)30.0328.6328.3129.04Densityd4200.8740.8640.8620.867relativealkalinity相對(duì)堿度210010.14o-與p-和m-xylene的相對(duì)揮發(fā)度為1.16，原理上可用精餾但不經(jīng)濟(jì)。116例：分別C8餾分制取對(duì)二甲苯PropertiesofxylenesandethylbenzenePropertieso-Xylenem-Xylenep-XyleneEthylbenzeneMolecularweight106106106106Boilingpoint(oC)144139138136Freezingpoint(oC)-25-4813-95Dipolemoment(10-8,esu)0.620.360-Dielectricconstant2.262.242.232.24Surfacetension(20oC,dyn/cm)30.0328.6328.3129.04Densityd4200.8740.8640.8620.867relativealkalinity相對(duì)堿度210010.14極性有差別，但差別不大。外加MSA的方法不勝利。117例：分別C8餾分制取對(duì)二甲苯PropertiesofxylenesandethylbenzenePropertieso-Xylenem-Xylenep-XyleneEthylbenzeneMolecularweight106106106106Boilingpoint(oC)144139138136Freezingpoint(oC)-25-4813-95Dipolemoment(10-8,esu)0.620.360-Dielectricconstant2.262.242.232.24Surfacetension(20oC,dyn/cm)30.0328.6328.3129.04Densityd4200.8740.8640.8620.867relativealkalinity相對(duì)堿度210010.14由介電常數(shù)可看出，分子間力的變化不大。118例：分別C8餾分制取對(duì)二甲苯PropertiesofxylenesandethylbenzenePropertieso-Xylenem-Xylenep-XyleneEthylbenzeneMolecularweight106106106106Boilingpoint(oC)144139138136Freezingpoint(oC)-25-4813-95Dipolemoment(10-8,esu)0.620.360-Dielectricconstant2.262.242.232.24Surfacetension(20oC,dyn/cm)30.0328.6328.3129.04Densityd4200.8740.8640.8620.867relativealkalinity相對(duì)堿度210010.14外表張力和密度都很接近。119例：分別C8餾分制取對(duì)二甲苯PropertiesofxylenesandethylbenzenePropertieso-Xylenem-Xylenep-XyleneEthylbenzeneMolecularweight106106106106Boilingpoint(oC)144139138136Freezingpoint(oC)-25-4813-95Dipolemoment(10-8,esu)0.620.360-Dielectricconstant2.262.242.232.24Surfacetension(20oC,dyn/cm)30.0328.6328.3129.04Densityd4200.8740.8640.8620.867relativealkalinity相對(duì)堿度210010.14凝固點(diǎn)差別顯著，分子外形也有較大差別。深冷結(jié)晶法堿度差別較為顯著。絡(luò)合萃取法120例：分別C8餾分制取對(duì)二甲苯利用分子外形上的差別和分子篩的擇形性能，還可采用吸附法分別。利用參與化學(xué)反響的才干不同，如利用三種異構(gòu)體的空間效應(yīng)不同，即用濃H2SO4磺化時(shí)，鄰二甲苯和間二甲苯可被磺化，而對(duì)二甲苯不被磺化，再對(duì)磺化后產(chǎn)物進(jìn)展分別。但該法運(yùn)用大量化學(xué)品〔硫酸〕而不適宜工業(yè)化消費(fèi)。分別C8餾分的工業(yè)化方法：深冷結(jié)晶法、絡(luò)合萃取法、吸附法121例：分別C8餾分制取對(duì)二甲苯深冷結(jié)晶法：由精餾、結(jié)晶和異構(gòu)化三部分組成。C8餾分預(yù)熱后進(jìn)入鄰二甲苯精餾塔，脫除鄰二甲苯〔塔釜產(chǎn)品，純度91％〕；塔頂物料進(jìn)入乙苯精餾塔〔所需塔板數(shù)較多，采用三塔串聯(lián)〕，塔頂?shù)玫郊兌?8％的乙苯；塔釜物料進(jìn)入結(jié)晶分別器〔兩段式〕，得到純度大于98％的對(duì)二甲苯產(chǎn)品；結(jié)晶第一段分別后母液中焓較多的間二甲苯，經(jīng)異構(gòu)化反響轉(zhuǎn)化為對(duì)二甲苯，反響混合物再進(jìn)入精餾分別，構(gòu)成閉路循環(huán)。122例：分別C8餾分制取對(duì)二甲苯絡(luò)合萃取法：利用烴類的堿性與絡(luò)合萃取劑的酸性構(gòu)成酸堿絡(luò)合物進(jìn)展分別。絡(luò)合萃取劑為BF3-HF。絡(luò)合萃取流程：〔1〕用絡(luò)合萃取劑BF3-HF對(duì)間二甲苯進(jìn)展萃取分別；〔2〕萃取液中間二甲苯絡(luò)合物的分解；〔3〕以BF3-HF為催化劑進(jìn)展間二甲苯的異構(gòu)化反響；〔4〕鄰-、對(duì)-二甲苯和乙苯的精餾分別。123例：分別C8餾分制取對(duì)二甲苯吸附法：1969年美國(guó)環(huán)球油品公司〔UOP〕推出，1972年工業(yè)化。40～200oC，1～24atm下液相吸附操作。對(duì)p-xylene的一步收率可達(dá)90％，純度可達(dá)99.5％以上。防止了結(jié)晶法的深度冷凍和固體處置過(guò)程，抑制了絡(luò)合萃取中存在的腐蝕問(wèn)題。缺陷是需求價(jià)錢(qián)昂貴的分子篩做吸附劑，需求再生過(guò)程。1247.3.2分別序列確實(shí)定

DeterminationofSeparationSequence125分別序列確實(shí)定分別流程的優(yōu)劣最終表達(dá)在產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)目的上，它包括設(shè)備投資費(fèi)、公用工程〔水、電、汽〕的能源耗費(fèi)、操作管理等各方面；這些目的又綜合表達(dá)在產(chǎn)品的本錢(qián)上。最優(yōu)方案確實(shí)定目前尚無(wú)實(shí)際推導(dǎo)的方法，主要是根據(jù)閱歷先挑選出一些可行的候選方案，再運(yùn)用系統(tǒng)優(yōu)化的方法對(duì)其進(jìn)一步研討，最后確定流程方案。126探試合成法調(diào)優(yōu)合成法最優(yōu)化算法分別序列確實(shí)定需求采用非線性混合整數(shù)規(guī)劃的算法進(jìn)展嚴(yán)厲計(jì)算，計(jì)算任務(wù)量大，對(duì)組分?jǐn)?shù)較多的分別問(wèn)題尚無(wú)法確定。127根據(jù)探試規(guī)那么合成分別序列的方法。一、探試合成法TrialMethod探試規(guī)那么是根據(jù)多年積累的閱歷和對(duì)過(guò)程的熱力學(xué)性質(zhì)進(jìn)展半定量分析所得的一些結(jié)論。探試法能迅速得出一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)較優(yōu)方案。探試規(guī)那么僅適用于簡(jiǎn)單明晰切割塔，即只需一個(gè)進(jìn)料，兩個(gè)出料，進(jìn)料組分只出如今一個(gè)出料中的精餾塔。128一、探試合成法TrialMethod探試法優(yōu)選的目的－－－年消費(fèi)費(fèi)用最低基建投資的折舊費(fèi)用操作費(fèi)用精餾塔，冷凝器和再沸器的基建費(fèi)用。泵和回流罐的費(fèi)用，普通<投資的5%，可略去不計(jì)。冷凝器和再沸器所用的冷卻和加熱介質(zhì)。其他操作費(fèi)用，可略去不計(jì)。129試探規(guī)那么〔1〕按相對(duì)揮發(fā)度遞減的順序從塔頂分別出各組分〔2〕最難的分別放在塔序的最后〔3〕每個(gè)塔的餾出液與釜液的摩爾流率盡量接近〔4〕回收率要求高的分別放在最后〔5〕進(jìn)料中含量高的組分盡量提早分出〔6〕有害組分盡早分出〔7〕進(jìn)入低溫分別系統(tǒng)的組分盡量少上述七條原那么在實(shí)踐中經(jīng)常出現(xiàn)沖突，針對(duì)詳細(xì)物系需對(duì)不同方案進(jìn)展對(duì)比，剔除明顯不夠合理的方案，減少可選方案的范圍，以利于選擇出適宜的方案。130探試法是基于分別過(guò)程的共性規(guī)律，無(wú)法思索到不同過(guò)程的特殊性，因此是不嚴(yán)厲的，實(shí)踐運(yùn)用時(shí)難免會(huì)出現(xiàn)失誤。實(shí)踐中，上述原那么經(jīng)常沖突，需針對(duì)詳細(xì)物系對(duì)不同方案進(jìn)展對(duì)比，剔除明顯不合理的方案，減少可選方案范圍，選擇出適宜的方案。例7-8、例7-9131不同的流程往往有各自不同的優(yōu)缺陷，這些優(yōu)缺陷因不同情況而異，因此，分別方案的取舍不僅取決于每個(gè)塔系本身能耗的高低，而且還取決于不同分別流程所引起的其他工藝部分能耗的變化。分別流程的最終確定必需結(jié)合過(guò)程特點(diǎn)對(duì)全系統(tǒng)進(jìn)展分析和計(jì)算，得到全面而正確的結(jié)論。Note：132一、調(diào)優(yōu)合成法OptimizationMethod以某個(gè)初始的流程為根底，經(jīng)過(guò)一系列修正而合成接近最優(yōu)系統(tǒng)的方法。詳細(xì)步驟：①利用已有流程或根據(jù)探試規(guī)那么確定初步流程；②根據(jù)調(diào)優(yōu)規(guī)那么開(kāi)發(fā)當(dāng)前流程所允許的構(gòu)造變化；③對(duì)得到的各種構(gòu)造變化進(jìn)展分析，確定替代方案，并選擇其中最優(yōu)的方案作為改良方案；④以改良的方案為根底，再進(jìn)展分析，作進(jìn)一步的改良，如此反復(fù)進(jìn)展直到不再改動(dòng)為止。133①有效性：根據(jù)調(diào)優(yōu)規(guī)那么所產(chǎn)生的一切分別序列都該當(dāng)是可行的；調(diào)優(yōu)規(guī)那么，該當(dāng)具有以下特性：②完備性：從恣意初始流程開(kāi)場(chǎng)，反復(fù)運(yùn)用調(diào)優(yōu)規(guī)那么能產(chǎn)生一切能夠的流程；③直觀合理性：根據(jù)調(diào)優(yōu)規(guī)那么所產(chǎn)生的流程與當(dāng)前進(jìn)展調(diào)優(yōu)的流程沒(méi)有顯著的區(qū)別。134規(guī)那么1：將一個(gè)分別義務(wù)移至所在分別序列的前一個(gè)位置。兩條常用的調(diào)優(yōu)規(guī)那么:規(guī)那么2：改動(dòng)一個(gè)分別義務(wù)的分別方法。調(diào)優(yōu)的速度和質(zhì)量在很大程度上依賴于設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)和閱歷。135選擇適宜的最優(yōu)的分別方法時(shí)應(yīng)思索：Summary〔1〕可行性〔2〕產(chǎn)品的價(jià)值〔3〕產(chǎn)品的損壞〔4〕過(guò)程的優(yōu)缺陷〔5〕分子性質(zhì)〔6〕閱歷在分別方法和設(shè)備選定后，操作中的動(dòng)搖和應(yīng)對(duì)措施也是非常重要的。1367.4分別流程的集成

SeparationProcessIntegration7.4.1反響精餾ReactiveDistillation

7.4.2-1精餾與萃取的集成

7.4.2-2精餾與膜分別過(guò)程的集成137化學(xué)吸收化學(xué)萃取反響精餾膜反響器控制釋放膜生物傳感器分別過(guò)程與反響過(guò)程的耦合138

共沸精餾－萃取共沸精餾－萃取精餾浸透蒸發(fā)－精餾浸透蒸發(fā)－吸附浸透蒸發(fā)－吸收蒸汽浸透－精餾分別過(guò)程與分別過(guò)程的耦合1397.4.1反響精餾

ReactiveDistillation1407.4.1反響精餾在反響同時(shí)，用精餾方法分別產(chǎn)物的過(guò)程。類型：〔1〕利用精餾促進(jìn)反響；〔2〕經(jīng)過(guò)反響來(lái)促進(jìn)精餾分別。催化精餾：假設(shè)反響是在固體催化劑上進(jìn)展，將催化劑填充于精餾塔中，它既起加速反響的催化作用，又作為填料起分別作用，這種反響精餾稱為催化反響精餾或催化精餾。1417.4.1反響精餾既適宜于可逆反響，也適宜于連串反響。對(duì)于可逆反響：利用產(chǎn)物和反響物揮發(fā)度的差別，精餾使產(chǎn)物分開(kāi)反響區(qū)，從而破壞原有的化學(xué)平衡，使反響向生成產(chǎn)物的方向挪動(dòng)，在一定程度上變可逆反響為不可逆，提高轉(zhuǎn)化率，同時(shí)得到高純度產(chǎn)物。例如：乙醇和醋酸的酯化反響CH3COOH+C2H5OH→CH3COOC2H5+H2O

酯、水和醇三元共沸物的沸點(diǎn)低于乙醇與醋酸的沸點(diǎn)，且共沸物中含醋酸乙酯82.6wt.%。將生成的醋酸乙酯不斷從塔頂蒸出，提高反響轉(zhuǎn)化率。1427.4.1反響精餾對(duì)于連串反響：A→R→S①S為目的產(chǎn)物普通兩步反響的溫度和反響速度均不同，傳統(tǒng)方法是將兩個(gè)反響分別在兩個(gè)反響器中進(jìn)展。反響精餾能使兩步反響在同一塔設(shè)備的兩個(gè)反響區(qū)進(jìn)展，利用精餾作用提供適宜的濃度和溫度分布，縮短反響時(shí)間，提高收率和產(chǎn)品純度。②R為目的產(chǎn)物利用反響精餾的分別作用把產(chǎn)物R盡快移出反響區(qū)，從而防止副反響。143反響精餾工藝條件的影響1.進(jìn)料位置加料位置決議了精餾段、反響段和提餾段的關(guān)系，對(duì)塔內(nèi)濃度分布有劇烈的影響。為保證各反響物與催化劑充分接觸和有足夠的反響停留時(shí)間，通常，揮發(fā)度大的反響物在接近塔的下部進(jìn)料，反之揮發(fā)度小的反響物及催化劑在塔的上部進(jìn)料。進(jìn)料位置確實(shí)定還要保證有足夠長(zhǎng)度的反響段，到達(dá)充分反響和分別產(chǎn)物的雙重目的。故確定反響精餾塔進(jìn)料位置的原那么是：①保證反響物與催化劑充分接觸；②保證一定的反響停留時(shí)間；③保證到達(dá)預(yù)期的產(chǎn)物的分別。144反響精餾工藝條件的影響2.回流比改動(dòng)回流比使塔板上液相組成發(fā)生變化而影響反響，同時(shí)也改動(dòng)了液體與催化劑的外表接觸情況和液體在反響段的停留時(shí)間。反響精餾回流比的設(shè)計(jì)計(jì)算比普通精餾計(jì)算要復(fù)雜得多，而且對(duì)平衡反響和反響速率控制的反響體系不同。對(duì)一定的分別義務(wù)，回流比普通只能在一定范圍內(nèi)變化。145反響精餾工藝條件的影響3.催化劑的充填方式滿足的條件：①催化劑床層具有足夠的自在空間，提供氣液相的流動(dòng)通道，以進(jìn)展液相反響和氣液傳質(zhì)，并滿足設(shè)計(jì)允許的塔板壓力降；②具有足夠的外表積進(jìn)展催化反響；③允許催化劑顆粒的膨脹和收縮，而不損傷催化劑；④構(gòu)造簡(jiǎn)單便于改換。146反響精餾的局限性①反響精餾僅適用于反響過(guò)程和分別過(guò)程可在同一溫度范圍內(nèi)進(jìn)展的工藝，即在催化劑具有較高活性的溫度范圍內(nèi)，反響物系可以進(jìn)展精餾分別。147反響精餾的局限性②根據(jù)反響物和產(chǎn)物的相對(duì)揮發(fā)度大小，反響體系可分為四種類型：產(chǎn)物>或<反響物；反響物介于產(chǎn)物之間；產(chǎn)物介于反響物之間；產(chǎn)物反響物可采用反響精餾1487.4.2精餾與其它分別過(guò)程的集成IntegrationofDistillationandOtherSeparationOperations149一、精餾與萃取的集成IntegrationofDistillationandExtraction1501、萃取-共沸精餾Extraction-AzeotropicDistillation選擇一種溶劑，它既能作為萃取過(guò)程的萃取劑，又是共沸精餾的共沸劑，從而防止再參與新的溶劑。151例：萃取-共沸精餾分別醋酸-水溶液選用醋酸乙酯作為醋酸的萃取溶劑，且其與水構(gòu)成非均相共沸物，可將醋酸的濃縮與溶劑醋酸乙酯的再生結(jié)合在一個(gè)共沸精餾塔內(nèi)進(jìn)展。152例：萃取-共沸精餾分別醋酸-水溶液Aceticacid+H2OEAEA+acid+H2OH2O+EAAceticacidH2O酯相水相1532、加鹽萃取-共沸精餾SaltExtraction-AzeotropicDistillation利用無(wú)機(jī)鹽對(duì)有機(jī)溶劑“鹽析〞效應(yīng)提高萃取劑的分配系數(shù)和選擇性，擴(kuò)展不互溶區(qū)域，提高萃取相產(chǎn)物的濃度，從而到達(dá)節(jié)能的效果。154例：加鹽萃取-共沸精餾分別醋酸-水溶液選擇萃取才干和共沸帶水才干適中的醋酸異丙酯作溶劑，參與NaCl、Na2SO4、MgCl2等鹽后，醋酸的分配系數(shù)提高，同時(shí)三元相圖中兩相區(qū)的