化工实验之 共 沸 精 馏
共沸精馏
化工专业实验报告实验名称：共沸精馏实验人员：同组人：实验地点：天大化工技术实验中心624 室实验时间：2014年5月7日班级/学号：级班组号指导教师：实验成绩：共沸精馏一、实验目的1.通过实验加深对共沸精馏过程的理解；2.熟悉精馏设备的构造，掌握精馏操作方法；3.能够对精馏过程做全塔物料衡算；4.学会使用气相色谱分析气、液两相组成。
二、实验原理精馏是利用不同组份在气-液两相间的分配，通过多次气液两相间的传质和传热来达到分离的目的。
对于不同的分离对象，精馏方法也会有所差异。
例如，分离乙醇和水的二元物系。
由于乙醇和水可以形成共沸物，而且常压下的共沸温度和乙醇的沸点温度极为相近，所以采用普通精馏方法只能得到乙醇和水的混合物，而无法得到无水乙醇。
为此，在乙醇-水系统中加入第三种物质，该物质被称为共沸剂。
共沸剂具有能和被分离系统中的一种或几种物质形成最低共沸物的特性。
在精馏过程中共沸剂将以共沸物的形式从塔顶蒸出，塔釜则得到无水乙醇。
这种方法就称作共沸精馏。
乙醇-水系统加入共沸剂苯以后可以形成四种共沸物。
现将它们在常压下的共沸温度、共沸组成列于表1。
为了便于比较，再将乙醇、水、苯三种纯物质常压下的沸点列于表2。
表1乙醇水-苯三元共沸物性质从表1和表2列出沸点看，除乙醇-水二元共沸物的共沸物与乙醇沸点相近之外，其余三种共沸物的沸点与乙醇沸点均有10℃左右的温度差。
因此，可以设法使水和苯以共沸物的方式从塔顶分离出来，塔釜则得到无水乙醇。
整个精馏过程可以用图1来说明。
图中A、B、W分别为乙醇、苯和水的英文字头；AB Z,AW Z,BW Z代表三个二元共沸物，T表示三元共沸物。
图中的曲线为25℃下的乙醇、水、苯三元共沸物的溶解度曲线。
该曲线的下方为两相区，上方为均相区。
图中标出的三元共沸组成点T是处在两相区内。
以T为中心，连接三种纯物质A、B、W及三个二元共沸点组成点AB Z、AW Z、BW Z，将该图分为六个小三角形。
共沸精馏实验
实验一共沸精馏精馏是化工生产中常用的分离方法。
它是利用气－液两相的传质和传热来达到分离的目的。
对于不同的分离对象，精馏方法也会有所差异。
例如，分离乙醇和水的二元物系，由于乙醇和水可以形成共沸物，而且常压下的共沸温度和乙醇的沸点温度极为相近，所以采用普通精馏方法只能得到乙醇和水的混合物，而无法得到无水乙醇。
为此，在乙醇－水系统中加入第三种物质，该物质被称为共沸剂。
共沸剂具有能和被分离系统中的一种或几种物质形成最共沸物的特性。
在精馏过程中共沸剂将以共沸物的形式从塔顶蒸出，塔釜则得到无水乙醇。
这种方法就称作共沸精馏。
一．实验目的1．通过实验加深对共沸精馏过程的理解。
2．熟悉精馏设备构造，掌握精馏操作方法。
3．能够对精馏过程做全塔物料衡算。
4．学会使用阿贝折射仪分析液体组成。
二．实验原理乙醇—水系统加入共沸剂苯以后可以形成四种共沸物。
现将它们在常压下的共沸温度、共沸组成列于表１。
为了便于比较，再将乙醇、水、苯三种纯物质常压下的沸点列于表２。
表１乙醇－水－苯三元共沸物性质共沸物（简记）共沸点℃共沸物组成，wt%乙醇水苯乙醇－水－苯(T) 64.85 18.5 7.4 74.1乙醇－苯(AB Z) 68.24 32.7 0.0 67.63苯－水(BW Z) 69.25 0.0 8.83 91.17乙醇－水(AW Z) 78.15 95.57 4.43 0.0表２乙醇、水、苯的常压沸点物质名称(简记) 乙醇(A) 水(B) 苯(B)沸点温度，℃78.3 100.0 80.2 从表１和表２列出的沸点看，出乙醇—水二元共沸物的共沸点与乙醇沸点相近之外，其余三种共沸物的广泛的与乙醇沸点均有10℃左右的温度差。
因此，可以设法使水和苯以共沸物的方式从塔顶分离出来，塔釜则得到无水乙醇。
整个精馏过程可以用图６－１来说明。
图1－１共沸精馏原理图图中A、B、W分别为乙醇、苯和水的英文字头；ABZ、AWZ、BWZ代表三个二元共沸物。
共沸精馏
化工专业实验报告实验名称：共沸精馏实验人员：刘如峰同组人：刘凯文齐建光马捷思实验地点：天大化工技术实验中心624 室实验时间：2012年5月31日班级/学号：06 级化工7 班 5 组3006207206号指导教师：实验成绩：共沸精馏一、实验目的1.通过实验加深对共沸精馏过程的理解；2.熟悉精馏设备的构造，掌握精馏操作方法；3.能够对精馏过程做全塔物料衡算；4.学会使用气相色谱分析气、液两相组成。
二、实验原理精馏是利用不同组份在气-液两相间的分配，通过多次气液两相间的传质和传热来达到分离的目的。
对于不同的分离对象，精馏方法也会有所差异。
例如，分离乙醇和水的二元物系。
由于乙醇和水可以形成共沸物，而且常压下的共沸温度和乙醇的沸点温度极为相近，所以采用普通精馏方法只能得到乙醇和水的混合物，而无法得到无水乙醇。
为此，在乙醇-水系统中加入第三种物质，该物质被称为共沸剂。
共沸剂具有能和被分离系统中的一种或几种物质形成最低共沸物的特性。
在精馏过程中共沸剂将以共沸物的形式从塔顶蒸出，塔釜则得到无水乙醇。
这种方法就称作共沸精馏。
乙醇-水系统加入共沸剂苯以后可以形成四种共沸物。
现将它们在常压下的共沸温度、共沸组成列于表1。
为了便于比较，再将乙醇、水、苯三种纯物质常压下的沸点列于表2。
从表1和表2列出沸点看，除乙醇-水二元共沸物的共沸物与乙醇沸点相近之外，其余三种共沸物的沸点与乙醇沸点均有10℃左右的温度差。
因此，可以设法使水和苯以共沸物的方式从塔顶分离出来，塔釜则得到无水乙醇。
整个精馏过程可以用图1来说明。
图中A、B、W分别为乙醇、苯和水的英文字头；AB Z,AW Z,BW Z代表三个二元共沸物，T表示三元共沸物。
图中的曲线为25℃下的乙醇、水、苯三元共沸物的溶解度曲线。
该曲线的下方为两相区，上方为均相区。
图中标出的三元共沸组成点T是处在两相区内。
以T为中心，连接三种纯物质A、B、W及三个二元共沸点组成点AB Z、AW Z、BW Z，将该图分为六个小三角形。
共沸精馏
二、实训装置
三、共沸精馏的应用
• 共沸精馏是分离液体混合物的一种方法，广泛应用于化工、 炼油等工业中。
• 共沸精馏的特点：
• ( 1) 共沸精馏所用的共沸剂必须与待分离组分的一个或两个 形成共沸物，因此可供选择的共沸剂有限。 • ( 2) 共沸精馏的共沸剂大都从塔顶蒸出，消耗热能较大，只 有当共沸物中共沸剂的含量甚少，与共沸剂形成共沸物的组 分在原料中含量也少时，共沸精馏的操作才比较经济。 • ( 3) 共沸精馏即可用于连续操作也可用于间歇操作。
乙醇 —水一苯（ T） 乙醇一苯（ ABZ） 苯一水（ BWZ） 乙醇一水（ AWz）
64.85 68.24 69.25 78.15
乙醇、水、苯的常压沸点
物质名称（简记） 沸点温度（ ℃） 乙醇（A） 78.3 水（W） 苯（B） 100 80.2
三元共沸点组成图
乙醇-水共 沸物与乙醇沸 点差0.15 ℃； 乙醇-苯的 共沸点与乙醇 的沸点差 10.06 ℃
乙醇—水系统加入共沸剂苯以后可乙醇—水系 统加入共沸剂苯以后可以形成四种共沸物。现将它 们在常压下的共沸温度、共沸组成列于下表。
共沸物（简记） 共沸点 ℃ 共沸物组成， t％ 乙醇 18.5 32.7 0.0 95.57 水 7.4 0.0 8.83 4.43 苯 74.1 67.63 91.17 0.0
•四、思考题
• 1.共沸精馏适用于什么物系 • 2.共沸精馏有什么特点
• 3.共沸精馏对共沸剂的选择有共沸精馏的操作温度较低，比其它 精馏更适于分离热敏性物料。
• （5） 共沸精馏的分类根据所形成的共沸物能否分离为不互 溶的两个液相，共沸精馏分为均相共沸精馏和非均相共沸精 馏。
共沸剂的选择
• 共沸剂的选择对共沸精馏分离过程的效果影响极大。选择共剂， 首要考虑共沸剂的选择性要大。 • 此外，还应考虑以下几个方面: • ( 1) 共沸剂能显著影响待分离系统中关键组分的汽液平衡关系。 • ( 2) 共沸剂至少与待分离系统中一个或两个关键组分形成两元 或三元最低共沸物，而且希望此共沸物比待分离系统中各纯组分 的沸点或原来的共沸点低 10℃以上，否则难以实现精馏分离。 • ( 3) 为使分离流程比较简单，共沸剂回收容易，选用能生成非 相共沸物的共沸剂。 • ( 4) 在所形成的共沸物中，共沸剂的比例愈少愈好，汽化潜热 愈多愈好。这样不仅可减少共沸剂用量，提高共沸剂效率; 也可 减少循环量，以降低蒸发所需的热量及冷凝所需冷却的量。 • ( 5) 共沸剂易于回收利用。一方面希望形成非均相共沸物，可 分离共沸物的操作; 另一方面，在溶剂回收塔中，应该与其它物 料有相当大的挥发度差异。 • ( 6) 共沸剂廉价、来源广、无毒性、热稳定性好和腐蚀性小等。
共沸精馏实验报告
校正后的实际百分比已在以上各表中分别列出，下面取釜液的乙醇做计算举例： 由于Pi% = ∴P乙醇% =
f′ i Ai f′ i Ai
1×416243
（0.755×1948+416243 +1.273×52272 ）
=85.96%
1. 全塔物料衡算： 进塔物料总量：80.0+41.2=121.2g 出塔物料总量：9.67+31.77+72.83=114.27g 对乙醇进行衡算： 原料乙醇：95.4%× 80.0=76.32g 富水相乙醇：9.67× 54.39%=5.26g
图1.共沸精馏流程
四、实验步骤
1. 称取80克95％的乙醇和一定量的苯（通过共沸物的组成计算，参考量为40克），加 入塔釜中，并分别对原料乙醇和苯进行色谱分析，确定其组成。 2. 向全凝器中通入冷却水，并开启釜电加热系统，调节加热电流慢慢升至0.4A（注意 不要使电流过大，以免设备突然受热而损坏）。待釜液沸腾，开启塔身保温电源，调节保温 电流，上段为0.2A，下段为0.2A，以使填料层具有均匀的温度梯度，保证全塔处在正常的操 作范围内。 3. 40分钟后打开回流比调节器，调至5：1，过20分钟后调至3：1。 4. 溢流开始后，仍有水珠连续流出的条件下，将回流比调至1：1，10分钟后调至1：3 至结束。 5. 乙醇含量达到99.5%后开始蒸过量苯，根据色谱分析结果，分次放出若干量蒸出液， 直至将塔釜内苯蒸净。 6. 关闭电源，将所有蒸出液放入分液漏斗，放置5分钟。将分离后的富苯相和富水相及 釜液分别称重并用色谱分析。
水 乙醇 苯 备注
0.095 0.265 2.215
塔顶温度：64.4℃， 塔底温度：76.3℃ 表6.回流比R=1：3时色谱分析结果表
共沸精馏
化工专业实验报告实验名称：共沸精馏实验人员：徐继盛同组人：赵乐、陈思聪实验地点：天大化工技术试验中心624室实验时间：2014年5月21日年级 2011 ；专业化工；组号 10 ；学号 3011207115 指导教师：齐晓舟实验成绩：一、实验目的1．通过实验加深对共沸精馏过程的理解。
2．熟悉精馏设备的构造，掌握精馏操作方法。
3．能够对精馏过程做全塔物料衡算。
4. 学会使用气相色谱分析气、液两相组成。
二、实验原理1.过程原理精馏是利用不同组份在气一液两相间的分配，通过多次气液两相间的传质和传热来达到分离的目的。
对于不同的分离对象，精馏方法也会有所差异。
例如，分离乙醇和水的二元物系。
由于乙醇和水可以形成共沸物，而且常压下的共沸温度和乙醇的沸点温度极为相近，所以采用普通精馏方法只能得到乙醇和水的混合物，而无法得到无水乙醇。
为此，在乙醇一水系统中加入第三种物质，该物质被称为共沸剂。
共沸剂具有能和被分离系统中的一种或几种物质形成最低共沸物的特性。
在精馏过程中共沸剂将以共沸物的形式从塔顶蒸出，塔釜则得到无水乙醇。
这种方法就称作共沸精馏。
乙醇—水系统加入共沸剂苯以后可以形成四种共沸物。
现将它们在常压下的共沸温度、共沸组成列于表 1。
为了便于比较，再将乙醇、水、苯三种纯物质常压下的沸点列于表2。
从表1和表2列出沸点看，除乙醇一水二元共沸物的共沸点与乙醇沸点相近之外，其余三种共沸物的沸点与乙醇沸点均有10 ℃左右的温度差。
因此，可以设法使水和苯以共沸物的方式从塔顶分离出来，塔釜则得到无水乙醇。
整个精馏过程可以用图1来说明。
图中A、B、W分别为乙醇、苯和水的英文字头；ABZ 、AWZ、BWZ代表三个二元共沸物，T表示三元共沸物。
图中的曲线为25℃下乙醇、水、苯三元混合物的溶解度曲线。
该曲线下方为两相区，上方为均相区。
图中标出的三元共沸组成点T是处在两相区内。
以T为中心，连接三种纯物质A、B、W及三个二元共沸点组成点ABZ 、AWZ、BWZ，将该图分为六个小三角形。
共沸精馏_精品文档
萃取精馏因加入大量的萃取剂，塔内液相流量远大于气相， 因而气液接触较差，导致塔板效率降低（约为普通一半）。
.
24
总结：
一、共沸物的特性与其组成的计算 二、共沸剂的选择 三、共沸精馏流程 四、共沸精馏的计算 五、共沸精馏与萃取精馏比较
.
25
NRTL (Non-Random Tow Liquid)
.
9
一、共沸物的特性与其组成的计算
P1
P1s
1
x1
P2
P2s
x
22
液相Ⅰ——组分1为主，液相Ⅱ——组分2 为主
代入上式：
P1S
(1
x1I
I 1
P xS II II 222
)
1
若相互溶度很小： 当 x1 1时， P1s P1
1
1
x2 1
2
1
E
P1s P2s
x2 x2
1
定性估算能否形成非均相共沸物
.
1
3.2.2 共沸精馏
一、共沸物的特性与其组成的计算 二、共沸剂的选择 三、共沸精馏流程 四、共沸精馏的计算 五、共沸精馏与萃取精馏比较
.
2
一、共沸物的特性与其组成的计算
1、名词解释 1）共沸物：指在一定压力下，沸腾温度、生成的汽相 组成和液相组成不变的的一类溶液。
2）正偏差共沸物：如溶液的蒸汽压相比理想溶液发生正 偏差，即形成正偏差共沸物（最低共沸物）。
.
7
例3—6 已知P=86.659kPa，求共沸时x、T。
给出ll： n nPiiSf（ 1f（ 2x） T）
解 设 t ： 5o C 5 计 P P 算 1 2 S S （ 1 2 ） ln 1 2 解 x 出 i
共沸精馏伊婧
实验名称：
共沸精馏
实验人员： 陈伊婧 同组人： 雷光宇、边人洲
实验地点：天大化工技术实验中心 624 室
实验时间：
2015 年 6 月 2 日
年级 2012 ；专业 化学工程 ；组号 4 ；学号 3012207034
指导教师：
李建
实验成绩：
天津大学化工技术实验中心印制
共沸精馏
一、实验目的
表5
原料色谱分析结果
物质
组分
保留时间 /min
峰面积
峰面积百 分比%
第一次 苯
第二次
95%乙醇 第一次
苯
1.983
苯
2.071
水
0.115
乙醇
0.339
6
254033
203486 8164 153050
99.93302 100
5.33422 94.66578
第二次
水 乙醇
0.113 0.331
17290 262314
0 1:3
乙醇 0.350 288925 98.90336
水
0.123 3309 1.02851
16:15 63.1 76.7
0
0.35
0 1:3
乙醇 0.350 270620 98.97149
水
0.131 2332 1.01591
16:22 63.9 76.8
0
0.35
0 1:3
乙醇 0.367 193100 98.98409
备注
16:09 时回流比改为 1:3
表 4 富水相、富苯相与釜液分析记录
物质
质量/g
组分
保留时间
峰面积
3.2.2共沸精馏
等饱和 压力线
(a)压力—组成立体图
(b)恒温下的等压三角相图
Pm0＞Pm3＞Pm2＞Pml
17:54 图3-19 三个二元正偏差共沸物及一个三元正偏差共沸物相图
18
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 一、共沸物的特性和共沸组成的计算
多元系共沸物的特点： 在极值点上汽、液平衡相的组成相等，但不一定相对于温度 或压力的极值点。
(a)压力—组成立体图
取Δξ=0.1是合适的，因x1的变化仅为2.7%。
( ) x(1) 2
=
x(0) 2
+
x(0) 2
−
y(0) 2
Δξ
= 0.2000 + (0.2000 − 0.2154)× 0.1 = 0.1985
x (1) 3
= 1−
x (1) 1
−
x (1) 2
= 1 − 0.2056
− 0.1985
=
0.5959
④鞍形点(saddles)：某特殊点 附近的剩余曲线是双曲线(沸点 为中间温度)，如A、E。
⑤一区两点：在同一蒸馏区域 中，剩余曲线簇仅有一个稳定 1节7:5点4 和一个不稳定节点。
(b)恒压下的等温线三角相图
17:54
图3—21 形成鞍形共沸物的三元系相图
19
一、共沸物的特性和共沸组成的计算
③三元均相共沸组成的计算 由共沸条件：
α12 = α13 = α23 = 1
（3-56）
（3-57）
（3-58）
已知T，可解出P，x1, x2 或已知P，解出 T, x1, x2 。
17:54
萃取精馏时MSA与混合物中的一个组分或数个组分构成溶液 从塔釜流出；
共沸精馏时MSA与混合物中的一个组分或数个组分形成共沸
天津大学专业实验共沸精馏
天津大学专业实验共沸精馏化工专业实验报告实验名称：共沸精馏组号：实验人员：同组人：实验地点：天大化工技术实验中心624室实验时间：2021年4月11日指导教师：齐晓周班级/学号：学号：实验成绩：共沸精馏一、实验目的：1．通过实验加深对共沸精馏过程的理解。
2．熟悉精馏设备的构造，掌握精馏操作方法。
3．能够对精馏过程做全塔物料衡算。
4．学会使用气相色谱分析气、液两相组成。
二、实验原理：1. 共沸精馏精馏是利用不同组份在气一液两相间的分配，通过多次气液两相间的传质和传热来达到分离的目的。
对于不同的分离对象，精馏方法也会有所差异。
例如，分离乙醇和水的二元物系。
由于乙醇和水可以形成共沸物，而且常压下的共沸温度和乙醇的沸点温度极为相近，所以采用普通精馏方法只能得到乙醇和水的混合物，而无法得到无水乙醇。
为此，在乙醇一水系统中加入第三种物质，该物质被称为共沸剂。
共沸剂具有能和被分离系统中的一种或几种物质形成最低共沸物的特性。
在精馏过程中共沸剂将以共沸物的形式从塔顶蒸出，塔釜则得到无水乙醇。
这种方法就称作共沸精馏。
2. 共沸物乙醇―水系统加入共沸剂苯以后可以形成四种共沸物。
现将它们在常压下的共沸温度、共沸组成列于表1。
为了便于比较，再将乙醇、水、苯三种纯物质常压下的沸点列于表2。
表1 乙醇水一苯三元共沸物性质共沸物（简记）乙醇―水一苯（T）乙醇一苯（ABZ）苯一水（BWZ）乙醇一水（AWz）表2 乙醇、水、苯的常压沸点物质名称（简记）乙醇（A）水（W）苯（B）78.3 100 80.2 沸点温度（℃）从表1和表2列出沸点看，除乙醇一水二元共沸物的共沸点与乙醇沸点相近之外，其余三种共沸物的沸点与乙醇沸点均有10℃左右的温度差。
因此，可以设法使水和苯以共沸物的方式从塔顶分离出来，塔釜则得到无水乙醇。
3. 相图整个精馏过程可以用图1 来说明。
图中A、B、W分别为乙醇、苯和水的英文字头；ABZ、共沸点℃ 64.85 68.24 69.25 78.15 共沸物组成，t% 乙醇 18.5 32.7 0 95.57 水7.4 0 8.83 4.43 苯 74.1 67.63 91.17 0 AWZ、BWZ，代表三个二元共沸物。
共沸精馏用苯作共沸剂制备无水乙醇
实验九共沸精馏—用苯作共沸剂制备无水乙醇对于能形成共沸物的混合溶液来说，普通的精馏方法是很难进行分离的。
例如：乙醇—水溶液，因为乙醇同水形成了共沸物。
在常压下，共沸组成为 4.43%的水， 95.57%的乙醇。
共沸点为78.15℃。
即当乙醇—水溶液浓度为95.6%时，溶液的汽液相组成（平衡组成）相等。
这就无法用普通精馏的方法将惭醇溶液再浓缩，即得不到纯度高于95.6%的乙醇。
但我们可根据共沸精馏的原理。
选择一个好的共沸剂，使之与水和乙醇形成三元共沸物，从而达到分离目的，即可得到无水乙醇。
表 1 列举了常压下几种共沸剂与乙醇、水形成三元共沸物的特性。
表 1 三元共沸物特性表组分各纯组分沸点三元共沸物组成 wt%123123共沸点123（℃）乙醇水苯78.310080.264.8518.57.474.1乙醇水乙酸乙酯78.310077.1570.238.49.082.6乙醇水甲苯78.3100110.774.55———乙醇水三氯甲烷78.310061.1555.5 4.0 3.592.5在表 1 所列共沸剂中（组分3），以苯应用最早、最广。
虽然目前有被三氯甲烷和乙醇乙酯取代的趋势，但本实验考虑到苯作共沸方法成熟，现象明显，数据较全，便于学生掌握，故用苯作共沸剂制无水乙醇。
一、实验目的1．巩固并加深理解课堂所学的共沸精馏的有关内容，着重掌握选取共沸剂并用加共沸剂的方法进行分离的原理和方法。
2．熟悉实验室的精馏设备和操作方法。
3．熟练运用三元相图表示溶液各组成的变化过程。
二、实验原理乙醇（ A ）、水（ W ）、苯（ B）三者之间可以形成一个三元共沸物，现将它们之间存在的共沸物情况列于表 2。
表 2乙醇、水、苯之间存在共沸物的情况共沸物共沸点（℃）共沸物组成A W B乙醇—水（二元）78.1595.57 4.43—苯—水（二元）69.25—8.8391.17乙醇—苯（二元）68.2432.37—67.63乙醇—水—苯（三元）64.8518.57.474.1当添加适当数量的苯于工业乙醇中蒸馏时，则乙醇—水—苯三元共沸物首先馏出，其次为乙醇—苯二元共沸物，无水乙醇最后留于釜底，其蒸馏过程以图 1 说明。
共沸精馏0614
丙 酮 精 馏 塔
补充丙酮
丙酮
恒 沸 精 馏 新鲜料液 塔
水 以丙酮为共沸剂 分离环己烷和苯
纯苯
20
Summary
Azeotropic distillation
Without a solvent
Pressure-swing distillation
With a solvent
Homogeneous azeotropic distillation Heterogeneous azeotropic distillation
3.3.2 共沸精馏 Azeotropic Distillation
与萃取精馏基本相同，不同之处是共沸剂（夹带 剂，携带剂）在影响原溶液组分的相对挥发度的同时， 还要与原溶液中一个或多个组分形成共沸物。
一、共沸物
二、共沸精馏流程
三、共沸剂的选择
四、共沸精馏的计算
五、共沸精馏与萃取精馏比较
1
1.1 共沸物特征
以丙酮作共沸剂，丙酮－环己烷形成均相最低共沸物。
丙酮－环己烷共沸物 共沸温度：53.4 C；共沸组成：74.6%(丙酮）
19
苯：80.13 C；环己烷：80.64 C；共沸温度：77.4 C；共沸组成：54.2% 丙酮－环己烷共沸物，温度：53.4 C；组成：74.6%(丙酮）
环己烷 补充水 丙酮水溶液
17
共沸剂可能与原溶液的组分形成一个或两个共 沸物，也可能形成三元共沸物，且又可有均相 和非均相共沸物之分。
通常，加入的质量分离剂与被分离系统中的一 个或几个组分形成最低共沸物，从塔顶蒸出。 这种共沸精馏又称恒沸精馏。
18
（二）实例 环己烷－苯形成最低共沸物
共沸精馏实验报告
共沸精馏一、实验目的：1．通过实验加深对共沸精馏过程的理解。
2．熟悉精馏设备的构造，掌握精馏操作方法。
3．能够对精馏过程做全塔物料衡算。
4．学会使用气相色谱分析气、液两相组成。
二、实验原理：精馏是利用不同组份在汽—液两相间的分配，通过多次汽液两相间的传质和传热来达到分离的目的。
对于不同的分离对象，精馏方法也会有所差异。
例如，分离乙醇和水的二元物系。
由于乙醇和水可以形成共沸物，而且常压下的共沸温度和乙醇的沸点温度极为相近，所以采用普通精馏方法只能得到乙醇和水的混合物，而无法得到无水乙醇。
为此在乙醇—水体系中加入第三种物质，该物质被称为共沸剂。
共沸剂具有能和被分离系统中的一种或几种物质形成最低共沸物的特性。
在精馏过程中共沸剂将以共沸物的形式从塔顶蒸出，塔釜则得到无水乙醇。
这种方法就称作共沸精馏。
乙醇—水体系加入共沸剂苯以后可以形成四种共沸物。
现将它们在常压下的共沸温度、共沸组成列于表1。
为了便于比较，再将乙醇、水、苯三种纯物质常压下的沸点列于表2。
表1 乙醇水-苯三元共沸物性质表2 乙醇、水、苯的常压沸点从表1和表2列出沸点看，除乙醇-水二元共沸物的共沸物与乙醇沸点相近之外，其余三种共沸物的沸点与乙醇沸点均有10℃左右的温度差。
因此，可以设法使水和苯以共沸物的方式从塔顶分离出来，塔釜则得到无水乙醇。
整个精馏过程可以用图1来说明。
图中A、B、W分别为乙醇、苯和水的英文字头；AB Z,AW Z,BW Z代表三个二元共沸物，T表示三元共沸物。
图中的曲线为25℃下的乙醇、水、苯三元共沸物的溶解度曲线。
该曲线的下方为两相区，上方为均相区。
图中标出的三元共沸组成点T是处在两相区内。
以T为中心，连接三种纯物质A、B、W及三个二元共沸点组成点AB Z、AW Z、BW Z，将该图分为六个小三角形。
如果原料液的组成点落在某个小三角形内。
当塔顶采用混相回流时精馏的最终结果只能得到这个小三角形三个顶点所代表的物质。
故要想得到无水乙醇，就应该保证原料液的组成落在包含顶点A的小三角形内，即在ΔATAB Z或ΔATAW Z内。
天津大学化工学院：共沸精馏实验报告docx
0.221
3094
265726
0.01164
0.00852
乙醇
0.435
235303
0.88551
0.87287
苯
2.220
27329
0.10285
0.11861
1.4原料乙醇和苯的色谱分析表
原料乙醇
组分
保留时间（min）
峰面积/uV.s
百分含量（%）
第一次
水
0.217
19072
0.047655847
乙醇-水系统加入共沸剂苯以后可以形成四种共沸物。现将它们在常压下的共沸温度、共沸组成列于表1。为了便于比较，再将乙醇、水、苯三种纯物质常压下的沸点列于表2。
表1 乙醇水-苯三元共沸物性质
共沸物（简记）
共沸点/℃
共沸物组成，t%
乙醇
水
苯
乙醇-水-苯（T）
64.85
18.5
7.4
74.1
乙醇-苯（ABZ）
0.02838
0.02122
乙醇
0.445
243323
0.97162
0.97878
苯
---
---
---
---
3:55
水
0.217
4331
175132
0.02473
0.01847
乙醇
0.462
170801
0.97527
0.98153
苯
---
---
---
---
4:15
水
0.219
5338
270079
0.01976
六、实验数据处理
1.数据处理表格
天津大学专业实验共沸精馏
化工专业实验报告实验名称：共沸精馏组号：实验人员：同组人：实验地点：天大化工技术实验中心624室实验时间：2014年4月11日指导教师：齐晓周班级/学号：学号：实验成绩：共沸精馏一、实验目的：1．通过实验加深对共沸精馏过程的理解。
2．熟悉精馏设备的构造，掌握精馏操作方法。
3．能够对精馏过程做全塔物料衡算。
4．学会使用气相色谱分析气、液两相组成。
二、实验原理：1. 共沸精馏精馏是利用不同组份在气一液两相间的分配，通过多次气液两相间的传质和传热来达到分离的目的。
对于不同的分离对象，精馏方法也会有所差异。
例如，分离乙醇和水的二元物系。
由于乙醇和水可以形成共沸物，而且常压下的共沸温度和乙醇的沸点温度极为相近，所以采用普通精馏方法只能得到乙醇和水的混合物，而无法得到无水乙醇。
为此，在乙醇一水系统中加入第三种物质，该物质被称为共沸剂。
共沸剂具有能和被分离系统中的一种或几种物质形成最低共沸物的特性。
在精馏过程中共沸剂将以共沸物的形式从塔顶蒸出，塔釜则得到无水乙醇。
这种方法就称作共沸精馏。
2.共沸物乙醇—水系统加入共沸剂苯以后可以形成四种共沸物。
现将它们在常压下的共沸温度、共沸组成列于表1。
为了便于比较，再将乙醇、水、苯三种纯物质常压下的沸点列于表2。
表1 乙醇水一苯三元共沸物性质从表1和表2列出沸点看，除乙醇一水二元共沸物的共沸点与乙醇沸点相近之外，其余三种共沸物的沸点与乙醇沸点均有10℃左右的温度差。
因此，可以设法使水和苯以共沸物的方式从塔顶分离出来，塔釜则得到无水乙醇。
3. 相图整个精馏过程可以用图1 来说明。
图中A、B、W分别为乙醇、苯和水的英文字头；AB Z、AW Z、BW Z，代表三个二元共沸物。
T表示三元共沸物。
图中的曲线为25℃下乙醇、水、苯三元混合物的溶解度曲线。
该曲线下方为两相区，上方为均相区。
图中标出的三元共沸组成点T是处在两相区内。
图1 乙醇、水、苯三元相图以T为中心，连接三种纯物质A、B、w及三个二元共沸点组成点AB Z、AW Z、BW Z，将该图分为六个小三角形。
共沸精馏技术
10
9
参考文献
［1］段占庭,雷良恒,石油化工,1980,4:41 ［2］Rehfinger A ,Hoffmann U .Chem Eng Sci,1990,45(6):1605 ［3］肖剑,刘家祺,化工进展,1999,18(2):8 ［4］Pitzer K S.J Amer Chem Soc,1980,102:2902 ［5］刘家祺,分离过程,北京:化学工业出版社,2002:112-159
3
共沸精馏
共沸精馏又称恒沸精馏。 分离原理：
称为共沸物、夹带剂，携带剂
在一些难以用普通精馏方法分离的体系中加入一个 新的组分，共沸剂与待分离关键组分形成共沸物，而使 体系中的组分得到分离。
影响原溶液键组分的汽液平衡关系； （2）共沸剂容易分离和回收； 最好是形成一最低沸点共沸物， （3）用量少，汽化潜热低； 例如：以水为共沸剂，
本身的回收价值并不大， （4）与进料组分互溶，不生成两相，不与进料 共沸剂的沸点 但如被共沸物的组分是有价值的物质， 一般比原料沸点低10~40℃， 仍然有将水与共沸物组分分离的必要。 中组分起化学反应； 便于分离 通常有 冷却后相分离、改变压力条件精馏、加入 （5） 无腐蚀、无毒； 共沸剂与待分离组分应是完全互溶的， 另一组分、溶剂萃取、二次共沸、化学方法 不致因液相分层儿破坏塔的正常操作 （6）价廉易得。 可以有较低的操作温度
共沸精馏技术
1
一、共沸剂的特性
二、共沸剂的选择
三、共沸精馏流程 四、共沸精馏与萃取精馏比较
2
一、共沸剂的特性
• 共沸物的形成对于采用精馏方法分离体混合物的条件 有很大的影响 • 共沸物可以使二元的，也可以是多元的；可以是易挥 发的塔顶产品，也可以是难挥发的塔底产品，最好是 前者 • 多元系较二元系情况复杂的多
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
时间
组分 水
保留时间 /min 0.075 0.227 1.925 0.080 0.273 1.999 0.092 0.277 2.256 0.087 0.255 0.056 0.237 0.090 0.291
峰面积 /μ V ∗ s 6655 135896 74844 5654 173385 56104 4513 208657 12121 6841 349285 6381 329586 3261 176856
塔釜液中乙醇含量：70.93 × 0.8836 = 62.67g 则塔内残余乙醇的含量为：76.30 − 4.43 − 4.44 − 62.67 = 4.76g ⑵对塔内苯进行物料衡算 原料液中苯含量 41.21g
富水相中苯含量： X苯 1 = 29922 × 1.273 = 0.1557 90212 × 0.755 + 138460 × 1 + 29922 × 1.273
三、装置、流程及试剂
1．装置 本实验所用的精馏塔为内径Ф 20×200mm的玻璃塔。内装Ө网环型Ф 2×2 mm的高效散 装填料。填料层高度1.2m。 塔釜为一只结构特殊的三口烧瓶。上口与塔身相连：侧口用于投料和采样；下口为出料 口；釜侧玻璃套管插入一只测温热电阻，用于测量塔釜液相温度，釜底玻璃套管装有电加热 棒，采用电加热，加热釜料，并通过一台自动控温仪控制加热温度，使塔釜的传热量基本保 持不变。 塔釜加热沸腾后产生的蒸汽经填料层到达塔顶全凝器。 为了满足各种不同操作方式 的需要，在全凝器与回流管之间设置了一个特殊构造的容器。在进行分相回流时，它可以用 作分相器兼回流比调节器；当进行混相回流时，它又可以单纯地作为回流比调节器使用。这 样的设计既实现了连续精馏操作，又可进行间歇精馏操作。 此外， 需要特别说明的是在进行分相回流时， 分相器中会出现两层液体。 上层为富苯相、 下层为富水相。实验中，富苯相由溢流口回流入塔，富水相则采出。当间歇操作时，为了保
富水相中苯含量：7.92 × 0.1557 = 1.23g 富苯相中苯含量： X苯 2 = 176180 × 1.273 = 0.8272 6858 × 0.755 + 41659 × 1 + 176180 × 1.273
富苯相中苯含量： 28.91 × 0.8272 = 23.91g
塔釜液中苯的含量： X苯 3 = 21322 × 1.273 = 0.1099 2127 × 0.755 + 218155 × 1 + 21322 × 1.273
3
保证全塔处在正常的操作范围。 3、记录开始时间并每隔 20 分钟记录塔顶温度、塔釜温度，抽取釜内 0.4μ L 试样进 行气相色谱分析，记录分析结果。 4、20 分钟后打开回流比调节器，调至 5:1，过 20 分钟后调至 3:1。 5、溢流开始后，仍有水珠连续流出的条件下，将回流比调至 1:1,10 分钟后调至 1:3 至结束。 6、当釜内乙醇含量超过 99%时，关闭塔釜和塔身加热电源。 7、将蒸出液转移至分液漏斗中，待液体出现明显分界线后，分离富苯相和富水相。 8、将富苯相和富水相及釜液分别称重并进行气相色谱分析。 9、关闭冷却水，实验结束。
六、实验数据处理
1. 作全塔物料衡算，并对共沸物形成的富水相和富苯相进行分析和衡算，求出塔顶三元共 沸物的组成。 ⑴对塔内乙醇进行物料衡算 原料液中乙醇含量： X= 338055 × 1 = 0.9536 338055 × 1 + 21799 × 0.755
6
m = 80.01 × 0.9536 = 76.30g 富水相中乙醇质量分数： X 乙醇 1 = 138460 × 1 = 0.5659 90212 × 0.755 + 138460 × 1 + 29922 × 1.273
1
的溶解度曲线。该曲线下方为两相区，上方为均 相区。图中标出的三元共沸组成点T是处在两相 区内。 以T为中心，连接三种纯物质A、B、w及三个 二元共沸点组成点ABZ、AWZ、BWZ，将该图分为六 个小三角形。如果原料液的组成点落在某个小三 角形内。当塔顶采用混相回流时精馏的最终结果 只能得到这个小三角形三个顶点所代表的物质。 故要想得到无水乙醇，就应该保证原料液的组成 落在包含顶点A的小三角形内，即在Δ ATABz或Δ ATAWz内。从沸点看，乙醇—水的共沸点和 乙醇的沸点仅差0.15℃， 就本实验的技术条件无法将其分开。 而乙醇一苯的共沸点与乙醇的 沸点相差10.06℃，很容易将它们分离开来。所以分析的最终结果是将原料液的组成控制在 Δ ATABz中。 图1中F代表未加共沸物时原料乙醇、水混合物的组成。随着共沸剂苯的加入，原料液的 总组成将沿着FB连线变化， 并与AT线交于H点， 这时共沸剂苯的加入量称作理论共沸剂用量， 它是达到分离目的所需最少的共沸剂量。 上述分析只限于混相回流的情况， 即回流液的组成等于塔顶上升蒸汽组成的情况。 而塔 顶采用分相回流时，由于富苯相中苯的含量很高，可以循环使用，因而苯的用量可以低于理 论共沸剂的用量。 分相回流也是实际生产中普遍采用的方法。 它的突出优点是共沸剂的用量 少，共沸剂提纯的费用低。
共 沸 精 馏
一、实验目的：
1．通过实验加深对共沸精馏过程的理解。 2．熟悉精馏设备的构造，掌握精馏操作方法。 3．能够对精馏过程做全塔物料衡算。 4．学会使用气相色谱分析气、液两相组成。
二、 实验原理：
精馏是利用不同组份在气一液两相间的分配， 通过多次气液两相间的传质和传热来达到 分离的目的。对于不同的分离对象，精馏方法也会有所差异。例如，分离乙醇和水的二元物 系。由于乙醇和水可以形成共沸物，而且常压下的共沸温度和乙醇的沸点温度极为相近，所 以采用普通精馏方法只能得到乙醇和水的混合物，而无法得到无水乙醇。为此，在乙醇一水 系统中加入第三种物质， 该物质被称为共沸剂。 共沸剂具有能和被分离系统中的一种或几种 物质形成最低共沸物的特性。 在精馏过程中共沸剂将以共沸物的形式从塔顶蒸出， 塔釜则得 到无水乙醇。这种方法就称作共沸精馏。 乙醇—水系统加入共沸剂苯以后可以形成四种共沸物。现将它们在常压下的共沸温 度、共沸组成列于表1。 为了便于比较，再将乙醇、水、苯三种纯物质常压下的沸点列于表 2。 表 1-1 乙醇—水—苯三元共沸物性质 共沸物 共沸点[℃] 乙醇 乙醇—水—苯 乙醇—苯 水—苯 乙醇—水 64.85 68.24 69.25 78.15 18.5 32.7 0.0 95.57 共沸物组成，t% 水 7.4 0.0 8.83 4.43 苯 74.1 67.63 91.17 0.0
塔釜液中苯含量：70.93 × 0.1099 = 7.80g 则塔内残余苯的含量为：41.21 − 1.23 − 23.91 − 7.80 = 8.27g ⑶对塔内水进行物料衡算 原料液中水含量为 X= 21799 × 0.755 = 0.0464 338055 × 1 + 21799 × 0.755 m = 80.01 × 0.0464 = 3.71g 富水相中水含量： X水 1 = 90212 × 0.755 = 0.2784 90212 × 0.755 + 138460 × 1 + 29922 × 1.273
表1-9 釜液组成气相色谱分析原始数据记录表 组成 水 塔釜液 乙醇 苯 保留时间/min 0.108 0.291 2.204 峰面积 2127 218155 21322 含量% 0.88043 90.29453 8.82504
表1-10 原料组成气相色谱分析原始数据记录表 原料名称 原料苯 原料乙醇 质量/g 41.21 80.01 组成 苯 水 乙醇 保留时间/min 1.661 0.077 0.252 峰面积 200748 21799 338055 含量% 100.00 6.05779 93.94221
10:21
乙醇 苯
10:41
水 乙醇 水 乙醇 水 乙醇
11:01
11:21
5Leabharlann 表1-7 实验结束时塔顶流出液和塔釜液质量记录表 塔顶馏出液 富水相 质量/g 7.92 富苯相 28.91 塔釜液 70.93
表1-8 塔顶馏出液组成气相色谱分析原始数据记录表 组成 水 富水相 乙醇 苯 水 富苯相 乙醇 苯 保留时间/min 0.082 0.295 2.140 0.085 0.319 1.708 峰面积 90212 138460 29922 6858 41659 176180 含量% 34.88593 53.54549 11.57093 3.05198 18.54014 78.40788
表 1-2 乙醇、水、苯常压沸点 物质名称 沸点的温度[℃] 乙醇 78.3 水 100 苯 80.2
从表1和表2列出沸点看， 除乙醇一水二元共沸物的共沸点与乙醇沸点相近之外， 其余三 种共沸物的沸点与乙醇沸点均有10℃左右的温度差。 因此， 可以设法使水和苯以共沸物的方 式从塔顶分离出来，塔釜则得到无水乙醇。 整个精馏过程可以用图1 来说明。图中A、B、W分别为乙醇、苯和水的英文字头；ABZ、AWZ、 BWZ代表三个二元共沸物，T表示三元共沸物。图中的曲线为25℃下乙醇、水、苯三元混合物
五、实验原始数据
表 1-3 实验原始条件 天气 室温 实验地点 实验内容 晴 20℃ 天大 20-624 共沸精馏 大气压 试验时间 实验人员 101.33kpa 2011-10-31 王欢欢、孙秋实、杨旭钢、 王泽中
表1-4 不同时间不同位置电流与温度变化情况数据表
时间 9:10 9:41 10:01 10:21 10:27 10:37 10:41 11:01 11:21
2
证有足够高的溢流液位，富水相可在实验结束后取出。 2．流程 具体的实验流程见图2。
1—全凝器 2—测温热电偶 8—回流比控制器 13—出料口
3—填料塔 4—塔釜 5—电加热器 6—分相器 7—电磁铁 10—数字是温度显示器 11—测温仪 12—加料口
9—馏出液收集器