萃取蒸馏和共沸蒸馏有什么区别？分离技术的重要启示

蒸馏是化学工程中广泛使用的一种分离技术，在其各种类型中，萃取蒸馏和共沸蒸馏是两种专门用于分离传统蒸馏法难以分离的混合物的方法。虽然这两种方法都旨在分离沸点相近的成分或共沸混合物，但它们在机理、应用和附加剂的使用上有很大不同。萃取蒸馏涉及添加溶剂以改变成分的相对挥发性，而共沸蒸馏则使用夹带剂形成易于分离的新共沸物。下面将详细解释这两种方法的主要区别。

要点说明：

定义和目的:
- 萃取蒸馏:这种方法是在混合物中加入高沸点溶剂（萃取剂），选择性地与其中一种成分发生作用，改变其挥发性。这样就可以根据改变后的沸点更容易地分离成分。
- 共沸蒸馏:这种方法是在混合物中加入夹带剂（第三种成分），与一种或多种原始成分形成新的共沸物。新的共沸物具有不同的沸点，从而使原始成分得以分离。
分离机理:
- 萃取蒸馏:溶剂与其中一种成分相互作用，使其沸点相对于其他成分升高。这种相互作用通常是非反应性和可逆的，因此溶剂可以回收和重复使用。
- 共沸蒸馏:夹带器与其中一种成分形成新的共沸物，形成一种沸点不同的混合物。然后将新的共沸物从原始混合物中分离出来，夹带器通常会回收再利用。
处理过的混合物类型:
- 萃取蒸馏:这种方法特别适用于分离沸点接近的混合物或挥发性相似的混合物。它通常用于分离碳氢化合物、酒精和其他有机化合物。
- 共沸蒸馏:这种方法是分离共沸混合物的理想方法，共沸混合物中的成分形成恒沸混合物，无法通过简单的蒸馏分离。常见的应用包括乙醇-水混合物的分离和醋酸的提纯。
附加剂的使用:
- 萃取蒸馏:需要一种沸点较高并能选择性地与其中一种成分发生作用的溶剂。必须仔细选择溶剂，以确保有效分离和易于回收。
- 共沸蒸馏:需要一种能与其中一种成分形成新共沸物的夹带剂。必须根据夹带器形成独特共沸物的能力和从混合物中分离的难易程度来选择夹带器。
能耗和工艺复杂性:
- 萃取蒸馏:与共沸蒸馏相比，一般需要较少的能源，因为只需投入极少的能源即可回收和重复使用溶剂。不过，由于需要回收和循环使用溶剂，该工艺可能更为复杂。
- 共沸蒸馏:由于需要分离新的共沸物并回收夹带剂，通常需要更多能量。工艺也可能更加复杂，尤其是当夹带剂形成多种共沸物或夹带剂的分离具有挑战性时。
应用:
- 萃取蒸馏:常用于石化工业中芳香烃和脂肪烃的分离，以及高纯度溶剂和化学品的生产。
- 共沸蒸馏:广泛用于生产无水乙醇，通过与苯或环己烷等夹带剂形成共沸物去除水分。它还用于醋酸和其他化学品的提纯。
优缺点:
- 萃取蒸馏:
  - 优势 :可实现高纯度分离，溶剂可回收再利用，对密沸混合物有效。
  - 缺点 :需要仔细选择溶剂，而且由于溶剂回收的原因，工艺可能比较复杂。
- 共沸蒸馏:
  - 优势 :可有效分离共沸混合物，夹带器通常可回收再利用。
  - 缺点 :能耗较高、分离夹带物可能比较复杂，而且需要仔细选择夹带物。

总之，萃取蒸馏和共沸蒸馏都是用于分离高难度混合物的先进蒸馏技术。这两种方法的选择取决于混合物的具体性质、所需分离成分的纯度以及工艺的经济考虑。萃取蒸馏通常适用于沸腾混合物，而共沸蒸馏则更适用于共沸混合物。这两种方法都需要仔细选择附加剂（溶剂或夹带剂），并考虑能耗和工艺复杂性。

总表：

方面	萃取蒸馏	共沸蒸馏
定义	使用高沸点溶剂来改变组分的挥发性。	使用夹带剂形成新的共沸物进行分离。
机理	溶剂与一种成分发生作用，使其沸点升高。	夹带剂形成新的共沸物，其沸点不同。
处理的混合物	沸点接近或挥发性相似的混合物（如碳氢化合物、酒精）。	共沸混合物（如乙醇-水、醋酸纯化）。
附加剂	高沸点溶剂，为回收和再利用而精心挑选。	夹带器，可形成独特的共沸物并易于分离。
能耗	由于溶剂回收，能耗一般较低。	共沸物分离和夹带器回收导致能耗较高。
应用领域	石化工业、高纯度溶剂生产。	无水乙醇生产、醋酸提纯。
优点	高纯度分离，溶剂重复使用，对沸点较低的混合物有效。	对共沸混合物有效，可重复使用夹带器。
缺点	溶剂回收工艺复杂，需要仔细选择溶剂。	能耗较高，夹带器分离可能比较复杂。