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精馏是最广泛使用的基于汽液平衡 (VLE) 的分离方法，但是常规精馏无法分离共沸混合物。由此，发展出了萃取精馏、共沸精馏和变压精馏（pressure swing distillation，简称PSD）等技术。与共沸精馏、萃取精馏二者不同的是，变压精馏并不需要额外添加共沸剂或者夹带剂，其原理是基于特殊共沸混合物体系的压力敏感性。通常我们在分离手段的选择上，假设相同的分离效果，优先考虑的是输入能量的分离手段（精馏、闪蒸、干燥、结晶等），其次是输入质量的分离手段（萃取、吸收等），最后是既输入质量也输入能量的分离手段（共沸精馏、萃取精馏等）。** 这样考虑的原因是如果输入了质量进行分离，那么必然会导致流程的复杂，因为人为加入了一种物质，后续就需要通过其他手段将它分离出来，而且处理量也相应增大，能耗也就相应上升了。变压精馏相比于萃取精馏和共沸精馏在这一点上的差别，就在于其没有引入新的物质，所以其能耗会更低，工艺相比也会简单一点。** 压力敏感的二元共沸组成对于二元共沸组成，共沸点就是不可跨越的精馏边界，那么我们在普通精馏过程中，永远无法跨越这个边界。以上图为例，假设原组成为a，那么在P1压力下，精馏得到的就是D1共沸组成和纯组成B，此时D1共沸组成无法被继续提纯了。但是当我们将压力调整为P2，在P1下是共沸的D1组成在P2下就不共沸了，继续分离可以得到纯组成A和新的共沸组成D2。而此时再将D2打回P1压力下的精馏塔，D2也不是共沸组成了，可以继续分离，这样就可以在两个塔中分别得到纯组成A和B。** 丙酮-甲醇-己烷不同压力的三元相图对于二元共沸变压精馏的分析还是比较简单的，但是转移到三元共沸组成上面，看起来就会复杂很多，比如上面这个体系，属于最难的三元共沸体系，其组成两两之间各形成一个二元共沸物，三个一起形成一个三元共沸物。这种体系下如果还要在加入萃取剂或者共沸剂，其复杂程度就会更高。变压精馏的优势在这里就会体现得更为明显，只需要三个塔就可以完成全部物质的分离提纯。** 三塔变压精馏分离上述体系当然，从上面我们也可以看出，变压精馏使用的范围是受限制的，不像萃取精馏和共沸精馏，好歹可以筛选一下共沸剂和夹带剂，变压精馏单纯看体系，如果体系组成不具备共沸物系组成随压力而具有一定量的变化的话，那就无法使用变压精馏。其次，变压精馏在相图上的操作空间会更小（因为他利用的就是相图的一点偏差），一不小心组成跑到别的相区里就很麻烦，所以变压精馏一般对装置的控制要求比较高。** 注：文章首发公众号“化工研学社”，知乎号“叶上初阳”，欢迎关注！**
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发表于 2022-8-15 09:06:39
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