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1、萃取精餾工藝技術(shù)的優(yōu)化及其前景展望摘要簡單回顧了萃取精餾的利與弊。在萃取精餾的流程安排、萃取劑的優(yōu)化創(chuàng)新以及工藝設(shè)備改善上做出了近幾年的研究成果總結(jié)。將新研究背景下的特殊精餾與萃取精餾耦合開發(fā)，介紹了多種條件萃取精餾。其中加鹽萃取精餾、加鹽反應(yīng)萃取精餾、熱耦萃取精餾正在逐步替代傳統(tǒng)萃取精餾工藝，表現(xiàn)出了其專一、高效、清潔的優(yōu)勢。在工業(yè)生產(chǎn)上將進(jìn)一步得到應(yīng)用和推廣。在萃取精餾的流程安排、萃取劑的優(yōu)化創(chuàng)新以及工藝設(shè)備改善上做出了近幾年的研究成果總結(jié)?？傊腿【s有著廣闊的開發(fā)背景，工藝的優(yōu)化和各種特殊精餾的耦合將得到進(jìn)一步的探索和創(chuàng)新。關(guān)鍵詞：萃
2、取精餾；傳統(tǒng)工藝；優(yōu)化和創(chuàng)新；耦合；工業(yè)生產(chǎn)前言萃取精餾是一種應(yīng)用很廣的特殊精餾[1]。在萃取精餾中需要加入第三種組分，通常稱之為萃取劑或者溶劑，使得原來兩組分的相對揮發(fā)度有顯著的提高，從而可以實(shí)現(xiàn)原來揮發(fā)度相差很小或者形成恒沸物系的精餾分離。所添加溶劑的沸點(diǎn)一般較高，并且不與原來組分形成恒沸物。因此，在萃取精餾中，從塔頂可以得到一個(gè)純組分，從塔底得到另外一個(gè)組分和溶劑的混合物。溶劑經(jīng)過回收后循環(huán)使用。由于第三組份的加入，使得萃取精餾分離混合物的計(jì)算比普通精餾復(fù)雜得多[2]。萃取劑的沸點(diǎn)較原料液中各組分的沸點(diǎn)高得多，且不與組分形成共沸液，容易回
3、收。萃取精餾常用于分離各組分揮發(fā)度差別很小的溶液[3]。萃取精餾最初用于丁烷與丁烯以及丁烯與丁二烯等混合物的分離。目前，萃取精餾比恒沸精餾更廣泛地用于醛、酮、有機(jī)酸及其他烴類氧化物等的分離[4]。對于萃取精餾隨著研究的不斷深入，其分離技術(shù)也有很多創(chuàng)新和提高[5]，其中加鹽萃取精餾是新興起的分離方法，混合萃取溶劑也在一定程度上解決了萃取精餾上的某些不足之處。差壓熱耦合萃取精餾[6]、加鹽反應(yīng)萃取精餾[7]以及離子溶液作為萃取劑[8]等新興的條件萃取精餾技術(shù)在不斷地涌現(xiàn)，并必將在工業(yè)生產(chǎn)中起到重要作用。1傳統(tǒng)萃取精餾的基本概述1.1基本原理溶劑在萃
4、取精餾中的作用是使原有組分的相對揮發(fā)度按所希望的方向改變，并有盡可能大的相對揮發(fā)度。當(dāng)被分離物系的非理想性較大，且在一定濃度范圍難以分離時(shí)，加入溶劑后[9]，原有組分的濃度均下降，而減弱了它們之間的相互作用，只要溶劑的濃度足夠大，就突出了兩組分蒸汽壓的差異對相對揮發(fā)度的貢獻(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了原物系的分離。在該情況下，溶劑主要起了稀釋作用。當(dāng)原有兩組分A和B的沸點(diǎn)相近，非理想性不大時(shí)，若相對揮發(fā)度接近于1，則用普通精餾也無法分離[10]。加入溶劑后，溶劑與組分A形成具有較強(qiáng)正偏差的非理想溶液，與組分B形成負(fù)偏差溶液或理想溶液，從而提高了組分A對組分B的相對
5、揮發(fā)度，以實(shí)現(xiàn)原有兩組分的分離[11]。溶劑的作用在于對不同組分相互作用的強(qiáng)弱有較大差異。1.2基本分類1.2.1連續(xù)萃取精餾連續(xù)萃取精餾過程中,進(jìn)料、溶劑的加入及回收都是連續(xù)的[12]。連續(xù)萃取精餾一般采用雙塔操作,第一個(gè)塔是萃取精餾塔,被分離的物料由塔的中部連續(xù)進(jìn)入塔內(nèi),而溶劑則在靠近塔頂?shù)牟课贿B續(xù)加入。在萃取精餾塔內(nèi)易揮發(fā)組分由塔頂餾出,而難揮發(fā)組分和溶劑由塔底餾出并進(jìn)入溶劑回收塔[13]。在溶劑回收塔內(nèi),可使難揮發(fā)組分與溶劑得以分離,難揮發(fā)組分由塔頂餾出,而溶劑由塔底餾出并循環(huán)回送至萃取精餾塔[14]。人們對連續(xù)萃取精餾的研究,主要集中
6、在如下物系的分離上面:（1）芳烴及其衍生物的分離[15]。如苯和甲苯的回收、混合二甲苯的分離、間二氯和對二氯苯的分離、對甲酚和2,6-二甲酚的分離;（2）醇的分離與提純[16]。如乙醇和異丙醇的分離、醇和乙酸酯的分離及由乙醇-水溶液中回收高純乙醇;（3）有機(jī)酸的分離[17];（4）烷烴和烯烴等的分離[18]。1.2.2間歇萃取精餾間歇萃取精餾具有間歇精餾和萃取精餾的優(yōu)點(diǎn),且比連續(xù)萃取精餾復(fù)雜的多。間歇萃取精餾操作靈活[19],通過一個(gè)塔可以得到多個(gè)產(chǎn)品,而且溶劑也可以在這一個(gè)塔中得到回收,但是在常規(guī)間歇萃取精餾過程中,由于萃取劑在回收之前需要存
7、儲在再沸器中,因此再沸器的體積會很大[20]。間歇萃取精餾的操作的步驟如下:（1）不加溶劑進(jìn)行全回流操作(R=∞,S=0);（2）加溶劑進(jìn)行全回流操作[21](降低難揮發(fā)組分在塔頂餾分中的含量,R=∞,S>0);（3）加溶劑進(jìn)行有限回流比操作[22](餾出易揮發(fā)組分A的成品,R<∞,S>0);（4）有限回流操作,停止向萃取精餾塔加溶劑[23](分離難揮發(fā)組分B和溶劑S,R<∞,S=0)。1.3溶劑的選擇萃取精餾中溶劑的選擇性可用加入萃取劑后物系中欲分離組分的相對揮發(fā)度與未加萃取劑組分時(shí)的相對揮發(fā)度的比值來表示[24]。溶劑的選擇性還可用所需分離
8、組分在溶劑中的無限稀活度系數(shù)之比來表示。???S???[25]ij?其中S為無限稀釋條件下溶劑的選擇性;??為關(guān)鍵組分i在溶劑中的無限稀活度系數(shù);i?
