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1、恒沸精餾
生產(chǎn)中若待分離的物系具有恒沸點(diǎn),，則不能用普通精餾方法實(shí)現(xiàn)完全的分離,，這時(shí)可采用恒沸精餾的方法加以分離。在待分離的混合液中加入第三組分（稱為挾帶劑）,，該組分與原混合液中的一個(gè)或兩個(gè)組分形成新的恒沸液,，且其沸點(diǎn)較原組分構(gòu)成的恒沸液的沸點(diǎn)更低，使組分間相對揮發(fā)度增大,，從而使原料液能用普通精餾方法予以分離,，這種精餾方法稱為恒沸精餾。用苯作挾帶劑，從工業(yè)乙醇中制取無水乙醇是恒沸精餾的典型例子,。乙醇與水形成共沸物（常壓下恒沸點(diǎn)為78.15℃,，恒沸物組成為0.984），用普通精餾只能得到乙醇含量接近恒沸組成的工業(yè)乙醇,，不能得到無水乙醇,。在原料液中加入苯后，可形成苯,、乙醇及水的三元最低恒沸液,，常壓下其恒沸點(diǎn)為64.6℃，恒沸物組成為含苯0.544,、乙醇0.230,、水0.226（均為摩爾分?jǐn)?shù)）。制取無水乙醇的工藝流程如圖,。原料液與苯進(jìn)入恒沸精餾塔1中,，塔底得到無水乙醇產(chǎn)品，塔頂蒸出苯-乙醇-水三元恒沸物,，在冷凝器4中冷凝后,，部分液相回流至塔內(nèi)，其余的進(jìn)入分層器5中,，上層為富苯層,，返回塔1作為補(bǔ)充回流，下層為富水層（含少量苯）,。富水層進(jìn)入苯回收塔2的頂部,，塔2頂部引出的蒸氣也進(jìn)入冷凝器4中，底部的稀乙醇溶液進(jìn)入乙醇回收塔3中,。塔3中的塔頂產(chǎn)品為乙醇-水恒沸液,，送回塔1作為原料。在精餾過程中,，苯是循環(huán)使用的,，但要損失部分苯，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充,。
1—恒沸精餾塔,；2—苯回收塔；3—乙醇回收塔,；4—冷凝器,；5—分層器①形成的新恒沸液沸點(diǎn)低，與被分離組分的沸點(diǎn)差大,，一般兩者沸點(diǎn)差不小于10℃,；②新恒沸液所含挾帶劑少，這樣挾帶劑用量與汽化量均少，熱量消耗低,；③新恒沸液宜為非均相混合物,，可用分層法分離挾帶劑；④使用安全,、性能穩(wěn)定,、價(jià)格便宜等。萃取精餾也是在待分離的混合液中加入第三組分（稱為萃取劑或溶劑）,，以改變原組分間的相對揮發(fā)度而使得組分得到分離。但不同的是萃取劑的沸點(diǎn)較原料液中各組分的沸點(diǎn)高,，且不與組分形成恒沸液,。萃取精餾常用于分離相對揮發(fā)度接近1的物系（組分沸點(diǎn)十分接近）。例如苯與環(huán)己烷的沸點(diǎn)（分別為80.1℃和80.73℃）十分接近,，它們難于用普通精餾方法予以分離。若在苯-環(huán)己烷溶液中加入萃取劑糠醛（沸點(diǎn)為161.7℃）,，由于糠醛分子與苯分子間的作用力較強(qiáng),，從而使環(huán)己烷和苯間的相對揮發(fā)度增大。下為分離苯-環(huán)己烷溶液的萃取精餾流程示意圖,。原料液從萃取精餾塔1的中部進(jìn)入,，萃取劑糠醛從塔頂加入，使它在塔中每層塔板上與苯接觸,，塔頂蒸出的是環(huán)己烷,。為避免糠醛蒸氣從頂部被帶出，在精餾塔頂部設(shè)萃取劑回收段2,，用回流液回收,。糠醛與苯一起從塔釜排出,，送入溶劑回收塔3中,，因苯與糠醛的沸點(diǎn)相差很大，故兩者容易分離,。塔3底部排出的糠醛,，可循環(huán)使用。
1—萃取精餾塔,；2—萃取劑回收段,；3—溶劑回收塔①選擇性好，即加入少量的萃取劑,，使原組分間的相對揮發(fā)度有較大的提高,；②沸點(diǎn)較高，與被分離組分的沸點(diǎn)差較大，使萃取劑易于回收,；③與原料液的互溶性好,，不產(chǎn)生分層現(xiàn)象；④性能穩(wěn)定,，使用安全,，價(jià)格便宜等。工業(yè)中多數(shù)情況下反應(yīng)過程和分離過程是在不同的設(shè)備中各自進(jìn)行的,。隨著科技的發(fā)展，反應(yīng)和分離結(jié)合在一個(gè)設(shè)備中進(jìn)行,，即伴有化學(xué)反應(yīng)的分離過程已日益引起人們的重視,。這些過程由于反應(yīng)和分離的耦合作用，使反應(yīng)和分離效果得以加強(qiáng),，從而使產(chǎn)品的質(zhì)量和收率得到提高,，同時(shí)降低了設(shè)備投資。我們將反應(yīng)與精餾耦合的操作過程稱為反應(yīng)精餾,。反應(yīng)精餾過程是在一個(gè)反應(yīng)精餾塔中完成的,，該過程通過精餾的作用不斷分離出反應(yīng)產(chǎn)物，使反應(yīng)朝有利于反應(yīng)產(chǎn)物生成的方向進(jìn)行,，因此反應(yīng)精餾能使某些化學(xué)反應(yīng)（主要是可逆反應(yīng)）的速率加快,，轉(zhuǎn)化率提高，并抑制副產(chǎn)物生成,，從而提高產(chǎn)品的收率和純度,。隨著固體催化劑的不斷開發(fā)，可將固體催化劑制成固定形狀裝填于精餾塔內(nèi),，固體催化劑可以同時(shí)起化學(xué)反應(yīng)的催化劑和精餾填料的雙重作用,。這種將非均相催化反應(yīng)和精餾分離耦合在一起的反應(yīng)精餾過程，稱為催化精餾,。下圖為一個(gè)典型的催化精餾工藝流程,，甲醇和異丁烯在酸性離子交換樹脂上催化反應(yīng)生成甲基叔丁基醚［分子式為CH3OC（CH3）3，簡寫為MTBE］,。催化精餾塔1是該流程的主塔,，它包含精餾段、反應(yīng)段和提餾段,。反應(yīng)段內(nèi)填充催化劑,，其余兩段為精餾段和提餾段，填充惰性填料或使用塔板,。操作時(shí)甲醇（重組分）從反應(yīng)器頂部加入,，異丁烯（輕組分）從反應(yīng)段底部加入,，兩者在反應(yīng)段內(nèi)相遇，在催化劑的作用下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成MTBE,，同時(shí)通過該段的精餾作用將體系中揮發(fā)度最小的組分MTBE不斷向下移走,，從而使化學(xué)反應(yīng)能夠較完全地進(jìn)行。各組分經(jīng)精餾段和提餾段進(jìn)一步分離,，塔頂蒸出的是未反應(yīng)的異丁烯和甲醇形成的恒沸物,，將它們送至水洗塔2做進(jìn)一步的處理；塔釜?jiǎng)t排出目的產(chǎn)物MTBE,。在水洗塔2中用水將恒沸物萃取分離,，塔頂出來的是較純凈的異丁烯，返回催化精餾塔1再進(jìn)行反應(yīng),；塔釜出來的是甲醇-水溶液,，將它們送回甲醇回收塔3。甲醇回收塔3的作用是分離甲醇-水溶液,，塔頂餾出甲醇,，可返回催化精餾塔1繼續(xù)反應(yīng)；塔釜排出水,，返回水洗塔2循環(huán)使用,。反應(yīng)精餾塔可用于醚化、皂化,、酯化,、水解、烷基化等多種過程,。由于反應(yīng)精餾包含兩個(gè)過程,，因此，整個(gè)過程必須滿足兩個(gè)過程條件,。對于反應(yīng),，必須提供適宜的溫度、壓力,、反應(yīng)物的濃度分布以及催化劑等,；對于精餾，要求反應(yīng)物與生成物的揮發(fā)度相差較大,。
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