天津大学2013共沸精馏
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 实验一 反应精馏法制乙酸乙酯
实验一反应精馏法制乙酸乙酯一、实验目的1.了解反应精馏是既服从质量作用定律又服从相平衡规律的复杂过程。
2.掌握反应精馏的操作。
3.能进行全塔物料衡算和塔操作的过程分析。
4.了解反应精馏与常规精馏的区别。
5.学会分析塔内物料组成。
二、实验原理1.实验仪器和药品：气相色谱仪GC−910及计算机数据采集和处理系统：载气1柱前压：0.05MPa桥电流：100mA 讯号衰减：32柱箱温度：125℃气化室温度：100℃检测器温度：125℃进样量：0.2μL无水乙醇( 分析纯) ，含量99. 0% ( 质量分数，下同) ; 冰乙酸( 分析纯) ，含量99. 0%; 浓硫酸( 化学纯) ，含量> 98. 0%2.反应精馏原理：反应精馏过程不同于一般精馏，它既有精馏的物理相变之传递现象，又有物质变性的化学反应现象。
反应精馏对下列两种情况特别适用：(1)可逆平衡反应。
一般情况下，反应受平衡影响，转化率只能维护在平衡转化的水平；但是，若生成物中有低沸点或高沸点物质存在，则精馏过程可使其连续地从系统中排出，结果超过平衡转化率，大大提高了效率。
(2)异构体混合物分离。
通常因它们的沸点接近，靠一般精馏方法不易分离提纯，若异构体中某组分能发生化学反应并能生成沸点不同的物质，这时可在过程中得以分离。
反应精馏存在以下优点：1.破坏了可逆反应平衡，增加了反应的选择性和转化率，使反应速度提高，从而提高了生产能力2.精馏过程可以利用反应热，节省了能量3.反应器和精馏塔合成一个设备，节省投资4.对某些难分离的物系，可以获得较纯的产品3.主要物质物性：4.汽液色谱法原理：采用气液色谱测定无限稀释溶液活度系数，样品用量少，测定速度快，仅将一般色谱仪稍加改装，即可使用。
目前，这一方法已从只能测定易挥发溶质在难挥发溶剂中的无限稀释活度系数，扩展到可以测定在挥发性溶剂中的无限稀释活度系数。
因此，该法在溶液热力学性质研究、气液平衡数据的推算、萃取精馏溶剂评选和气体溶解度测定等方面的应用，日益显示其重要作用。
天津大学化工学院专业实验实验报告2 共沸精馏
0.724
1.000
1.170
表 5-2 原料及产品质量记录表
原料
塔顶回收液
乙醇/g
苯/g
80.0
39.1
富水相/g 9.0
富苯相/g 25.8
塔釜回收液/g 68.1
6
共沸精馏实验报告
表 5-3 塔釜气相色谱分析数据记录表
取样时间
峰序号
保留时间/min
峰面积
峰面积百分比/%
1
0.429
15:00
70.1
0.20
75.3
0.20
76.3
0.22
76.3
0.20
76.3
0.20
76.2
0.20
76.2
0.20
塔釜加热电 流/A 0.37 0.37 0.37 0.37 0.37 0.37 0.37 0.37
下段加热电 流/A 0.20 0.19 0.19 0.20 0.19 0.19 0.19 0.19
88.19856 11.80144
时间
14:12 14:53 15:13 15:33 15:53 16:13 16:33 16:53
塔顶温度 /℃ 30.2 62.7 63.2 63.2 63.4 63.3 63.4 63.4
表 5-6 电流-温度变化表
塔釜温度 /℃ 26.6
上段加热电 流/A 0.22
本实验要求的是由乙醇-水混合物制取纯乙醇，但由水-乙醇的汽液平衡相 图（图 2-1）可知，水-乙醇体系存在最低恒沸点，故无法通过一次蒸馏得到纯 乙醇。为此采用特殊精馏操作得到纯乙醇。
图 2-1 乙醇-水二元体系的 T-xy 图
1
共沸精馏实验报告
天津大学—共沸精馏实验报告
天津大学—共沸精馏实验报告本次实验是关于共沸精馏的实验，通过该实验旨在掌握共沸精馏的原理及方法，并能够运用共沸精馏技术对多组分混合物进行分离纯化。
实验仪器与试剂：1. 蒸馏装置：共沸精馏塔、比重计、冷却器、加热器、恒温水浴等。
2. 试剂：氧化铝、异丙醇、甲醇、正丁醇、苯醚等。
实验方法：1. 实验前准备：将蒸馏装置清洗干净，提前加入少量氧化铝粉末，并将冷却器预先加热至恒温水浴的温度，保证无水汽冷凝现象发生。
2. 实验操作步骤：① 将多组分混合物放入共沸精馏塔中，加热至大气压下的沸点。
比重较小的组分先挥发出来，通过冷凝器和收集瓶收集。
② 在比重较小的组分挥发完毕后，温度会上升。
当温度稳定时，表明混合物即将共沸。
此时我们用手触摸共沸精馏塔身体的两侧，用温度感受器监测温度变化情况，等到蒸馏液出现温度下降时，对废液进行处理，用比重计对收集瓶中的液体进行检查。
③ 重复步骤①、步骤②，直到所有组分均被收集。
实验结果：通过实验，我们将氧化铝、异丙醇、甲醇、正丁醇、苯醚等多个组分的混合物进行了共沸精馏。
结果表明，在温度约为78℃的时候，异丙醇和甲醇两个组分同时开始挥发，形成共沸。
在此温度下，我们从收集瓶中检测到挥发的物质的比重，发现仅为0.79，是两种组分的比重的平均值。
这说明，经过共沸精馏后，我们获得的是两种组分的混合物而非单一物质。
总结：通过本次实验，我们成功运用了共沸精馏技术，对多组分混合物进行了分离纯化。
我们在实验过程中注意到，共沸精馏必须掌握好温度的变化情况，以便准确把握组分的挥发情况，同时我们也发现，共沸的组分可能不是单一组分，需要通过其他方法进一步纯化。
在未来的实验中，我们还需进一步探究并掌握其他的分离方法以满足不同物质的分离需求。
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。
天津大学—共沸精馏实验报告
—
0.20
61.8
75.7
1550
1600 44
—
峰的百分含量/%
水 乙醇 苯
——
—
2.14 79.5 740 546 1.95 97.1 409 784 1.71 98.2 286 8714 1.28 98.7 366 1634 0.95 99.0 919 4081
18.2 9793 0.86 7507 —
1
7.2 全塔物料衡算所需的实验数据.................................................11 7.3 三元共沸物组成的误差及其分析.............................................11
2
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;
75.7
1179
2059 04
—
0.56 99.4 934 3066
—
表 4 塔顶塔釜产物分析记录
物相名 质量/g
称
峰面积/µV*s
水
乙醇
苯
峰的百分含量/%
水
乙醇
苯
富水相 富苯相 塔釜液
3.1 装置............................................................................................... 4 3.2 流程............................................................................................... 4 3.3 试剂............................................................................................... 5 四、实验步骤............................................................................................................5 五、原始数据记录表..............................................................................................6 六、数据处理............................................................................................................8 6.1 全塔物料衡算及塔顶三元共沸物的组成分析.......................... 8
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。
天津大学化工分离工程教案第3章多组分精馏和特殊精馏 69页PPT文档
3.2 萃取精馏和共沸精馏
3.2.1 萃取精馏 3.2.2 共沸精馏
39
一、流程
3.2.1 萃取精馏
40
二、萃取精馏的原理和溶剂的选择
（1）溶剂的作用 设组分1和组分2组成的混合物，加入溶剂S进行分离。 常压下的相对挥发度：
12K K1 2 1 2P P12ss//P P1 2P P12ss
1、开车时，先全回流，待操作稳定后出料。 2、在实验室设备中，研究传质影响因素。 3、工程设计中，必须知道最少板数。
20
计算最少理论板数的Fenske（芬斯克）方程： 推导前提： 1、塔顶采用全凝器；
（若采用分凝器，则分凝器为第1块塔板）； 2、所有板都是理论板。 从塔顶向下排序，由相对挥发度的定义有：
p103例［3-2］和例［3-3］
29
作业：p163 第7题
30
3.1.4 实际回流比和理论板数
用Underwood方程求出Rm 后，实际回流比R一般 取作1.30Rm。
有了实际回流比和最少理论板数，求实际理论板数 常用的经验方法有：
Gilliland图、Erbar-Maddox图。
适用于相对挥发度 变化不大的情况
当待分离组分之间形成共沸物或相对挥发度 接近1时，用普通精馏是无法实现分离或是 经济上不合理的。此时，向体系中加入一种 适当的新组分，通过与原体系中各组分的不 同作用，改变组分之间的相对挥发度，使系 统变得易于分离，这类既加入能量分离剂又 加入质量分离剂的精馏称为特殊精馏或称增 强精馏。
36
特殊精馏的分类
对于多组分精馏，待定设计变量数仍是2，所以只能 指定两个组分的浓度，其他组分的浓度则相应确定。
通常，把由设计者指定分离要求的这2个组分称为 关键组分。 其中相对易挥发的组分称为轻关键组分（LK），
共沸精馏
水 0.123 3309 1.02851 16:15 63.1 76.7 乙醇 0.350 270620 98.97149 0 0.35 0 1:3
水 0.131 2332 1.01591 16:22 63.9 76.8 乙醇 0.367 193100 98.98409 0 0.35 0 1:3
备注：16:09 时回流比改为 1:3
本实验要求的是由乙醇-水混合物制取纯乙醇，但由水-乙醇的汽液平衡 相图（图2-2-1）可知，水-乙醇体系存在最低恒沸点，故无法通过一次蒸馏 得到纯乙醇。为此采用特殊精馏操作得到纯乙醇。
图 2-2-1 乙醇-水二元体系的 T-xy 图
1
共沸精馏
3012207042 雷光宇
共沸精馏便可以实现这一过程。共沸精馏（恒沸精馏）是特殊精馏技 术的一种，它是在原溶液中添加另一种物质，称为共沸剂或夹带剂，这种 物质能与原溶液中的至少一个组分形成最低（最高）共沸物，从而增大了 原组分的相对挥发度。一般共沸物比料液中任一组分的沸点或原有共沸物 的沸点低（高）很多，而且组成也有很大的差异，形成的共沸物从塔顶（或 塔釜）采出，塔釜（或塔顶）引出较纯产品，最后将共沸剂与组分分离。
以上讨论适用于塔顶混相回流，即回流液的组成和上升蒸汽的组成是 相同的，如果塔顶采用分相回流时，由于回流的富苯相中的苯循环使用， 因此此时苯的加入量可以比理论量少，分相回流也是本实验所采用的方法。 它的突出优点是共沸剂的用量少，共沸剂提纯的费用低。
3
共沸精馏
三、 实验流程
本实验装置如图2-3-1所示：
物质
水
乙醇
苯
校正因子
0.850
1.00
1.26
表 2-5-2 原料色谱分析记录表
共沸精馏分离2-甲基吡啶和水
2017年第36卷第9期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·3243·化 工 进展共沸精馏分离2-甲基吡啶和水杨颖，范开功，白鹏，郭翔海（天津大学化工学院，天津 300350）摘要：采用共沸精馏的方法分离2-甲基吡啶和水二元均相共沸物系。
选取环己烷作为共沸剂，利用流程模拟软件Aspen Plus 对共沸精馏塔进行模拟计算，分析了不同共沸剂用量、塔底采出量以及进料位置等操作参数对产品纯度、共沸剂的损失量以及精馏塔热负荷的影响，模拟结果表明当精馏塔的塔板数为21，共沸剂的用量为3600kg/h ，塔底采出量为888kg/h ，原料进料位置在第15块板时，共沸精馏塔塔底可得到质量分数为99.54% 的2-甲基吡啶，塔顶分相罐下层可采出质量分数为99.97% 的水。
最后，通过间歇共沸精馏实验对以环己烷为共沸剂分离2-甲基吡啶-水物系的效果进行检验，结果表明共沸精馏塔塔底2-甲基吡啶的质量分数达99.85%，塔顶水相可采出质量分数达99.96%的水，证明了该工艺路线具有良好的可行性。
关键词：2-甲基吡啶；水；环己烷；共沸精馏；模拟中图分类号：TQ028 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）09–3243–07 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2016-2065Separation of the binary system with 2-mehtylpyridine and water byazeotropic distillationYANG Ying ，F AN Kaigong ，BAI Peng ，GUO Xianghai（School of Chemical Engineering and Technology ，Tianjin University ，Tianjin 300350，China ）Abstract ：Azeotropic distillation was used to separate 2-methylpyridine and water azeotropic mixture. First ，cyclohexane was chosen as the azeotropic entrainer. Second ，Aspen Plus were used to simulate the continuous azotropic distillation process. The effects of entrainer flow rate and output quantity at the bottom and feed location on the product purity and heat duty were analyzed to get the optimal operation parameters. The result indicated that when the theoretical stage number was 21，the entrainer flow rate was 3600kg/h ，the output quantity at the bottom was 888kg/h ，and the feed location was 15，the purity of 2-methylpyridine and water can achieve as 99.54% and 99.97%，respectively. Finally ，in order to investigate the effectiveness of the solvent ，the batch azeotropic distillation experiments were carried out. The results showed that the purity of 2-methylpyridine and water can achieve as 99.85% and 99.96%，respectively ，which revealed that cyclohexane was an ideal azeotropic agent and the azeotropic distillation was useful in the separation of 2-methylpyridine and water system. Key words ：2-methylpyridine ；water ；cyclohexane ；azeotropic distillation ；simulation2-甲基吡啶，化学式C 6H 7N ，相对分子质量93.13，常温常压下是一种具有强烈不愉快吡啶气味的无色油状液体。
含有甲醇的乙醇脱水共沸精馏研究
含有甲醇的乙醇脱水共沸精馏研究Study on Ethanol Dehydration with Methanol by Azeotropic Distillation领域：化学工程研究生：刘彤指导教师：韩振为副研究员企业导师：张志恒高工天津大学化工学院二零一三年六月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。
特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。
同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。
（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中文摘要乙醇作为一种性能优良的有机溶剂，广泛应用于化工、制药等领域。
共沸精馏是乙醇脱水的有效方法之一，具有流程简单、自动化程度高、产品质量好等优点。
本文以制药企业生产过程中产生的乙醇、甲醇和水的溶剂脱水过程为研究背景，对含有甲醇的乙醇脱水共沸精馏过程进行了研究。
结合共沸剂选取的一般原则，选择环己烷为共沸剂，提出该体系共沸精馏脱水的两塔流程和四塔流程。
利用流程模拟软件Aspen Plus对两塔流程和四塔流程进行了模拟计算，用NRTL模型校正液相的非理想性，所得结果满足分离要求。
在不同甲醇浓度进料条件下，对两塔流程进行了模拟，结果表明，两塔流程可以实现含有甲醇的乙醇脱水。
进料中含有甲醇时，脱水塔和回收塔的能耗均比进料中无甲醇时高。
随着进料中甲醇浓度的增加，两塔流程的乙醇收率降低，脱水塔和回收塔的能耗增加。
天津大学—反应精馏实验报告
天津大学—反应精馏实验报告目录一、实验目的 (3)二、实验原理 (3)三、实验仪器和药品 (3)四、实验流程图 (4)五、实验步骤 (5)六、实验数据记录 (5)七、实验数据处理 (7)7.1计算塔内浓度分布 (7)7.2全塔物料衡算 (9)7.2.1对乙醇进行物料衡算 (9)7.2.2乙酸进行物料衡算 (10)7.2.3计算反应收率及转化率 (10)八、结果分析及讨论 (10)九、思考题 (10)一、 实验目的1>了解反应精馏是既服从质量作用定律又服从相平衡规律的复杂过程；2>掌握反应精馏的操作；3>能进行全塔物料衡算和塔操作的过程分析； 4>了解反应精馏与常规精馏的区别； 5>学会分析塔内物料组成；二、 实验原理反应精馏是精馏技术中的一个特殊领域。
在操作过程中，化学反应与分离同时进行，故能显著提高总体转化率，降低能耗。
反应精馏过程不同于一般精馏，它既有精馏的物理相变之传递现象，又有物质变性的化学反应现象。
二者同时存在，相互影响，使过程更加复杂。
醇酸酯化反应是可逆平衡反应。
一般情况下，反应受平衡影响，转化率只能维护在平衡转化的水平；但是，若生成物中有低沸点或高沸点物质存在，则精馏过程可使其连续地从系统中排出，结果超过平衡转化率，大大提高了效率，此时，可使用反应精馏法。
但该反应若无催化剂存在，单独采用反应精馏存在也达不到高效分离的目的，这是因为反应速度非常缓慢，故一般都用催化反应方式。
酸是有效的催化剂，常用硫酸。
反应随酸浓度增高而加快，浓度在0.2~1.0%(wt)。
反应精馏的催化剂用硫酸，是由于其催化作用不受塔内温度限制，在全塔内都能进行催化反应，而应用固体催化剂则由于存在一个最适宜的温度，精馏塔本身难以达到此条件，故很难实现最佳化操作。
本实验是以乙酸和乙醇为原料，在催化剂作用下生成乙酸乙酯的可逆反应。
反应的方程式为：CH 3COOH + C 2H 5OH ↔ CH 3COOC 2H 5+H 2O实验的进料采用直接从塔釜进料，为间歇式操作，反应只在塔釜内进行。
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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：2013年5月4日班级/学号： 10 级求是化工1 班12 组学号实验成绩：实验二共沸精馏一、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.实验仪器和药品：电子天平，分液漏斗，玻璃塔，烧瓶等。
气相色谱仪GC−910及计算机数据采集和处理系统：载气1柱前压：0.065MPa讯号衰减：6载气2柱前压：0.065MPa 进样量：0.4μL桥电流：100mA柱箱温度：145℃气化室温度：110℃检测器温度：110℃实验试剂：乙醇（化学纯），含量95%；苯（分析纯），含量：99.5%。
2.共沸精馏原理：当待分离的两个组分为共沸溶液体系或它们的挥发度非常接近时，采用普通精馏方法难以达到分离目的或所需要的理论板数非常多，且回流比亦较大，使设备费用和操作费用过大而不经济，此时可采用共沸精馏。
共沸精馏是向共沸溶液中加入第三组分，使该组分能与原有溶液中的一个或多个组分形成共沸物，且这种新共沸物的挥发度显著地高于或低于原有各组分的挥发度，则新共沸物中各组分的含量与原料液组成不同，可采用普通精馏方法予以分离。
共沸精馏有以下特点：(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。
(4) 在同样压力下操作，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。
[1]3.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。
选择共沸剂，首先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，选用能生成非均相共沸物的共沸剂。
(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，可以减少分离共沸物的操作; 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。
[2]在文献[3]中，分别用苯、环己烷、正己烷、乙酸乙酯、三氯甲烷为共沸剂，共沸精馏135min，结果如下表：由表1可以看出,使用环己烷作为共沸剂，制备无水乙醇的效果最佳，可得到99. 88% (质量分率)的无水乙醇。
可达到同样效果的共沸剂还有苯和CHCl3，然而苯的毒性太大，对环境的污染比较严重；而CHCl3 的理论加入量远大于环己烷,浪费原料。
故环己烷为最佳共沸剂。
但是，本实验中选择苯为共沸剂。
4.实验过程原理：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2。
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3。
表2 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) 68.24 32.7 0.0 67.63 水—苯(BWZ) 69.25 0.0 8.83 91.17 乙醇—水(AWZ) 78.15 95.57 4.43 0.0表3乙醇、水、苯常压沸点物质名称(简记) 乙醇水苯沸点温度(℃) 78.3 100 80.2从表2和表3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：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。
以T 为中心,连结A、B、W 及ZAB 、ZAW、ZBW将图分为6 个小三角形。
如果原料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三角形3 个顶点所代表的物质。
故要想得到无水乙醇,原料的组成点必须落在包含顶点A 在内的两个小三角形内。
从沸点看,乙醇- 水的共沸点与乙醇的沸点仅差0. 15 ℃,很难分开,而乙醇-苯的共沸点与乙醇的沸点相差10. 06 ℃,较易分开。
因此,分析的最终结果是将原料液组成控制在由ATZAB所围成的三角形内。
图中F代表未加共沸剂时原料组成,随着共沸剂苯的加入,原料液的总组成沿FB 线变化,并与AT线交于H 点(此点分析纯苯与化学纯乙醇的质量比约为5 :7) ,它是达到分离要求所需最少共沸剂用量,而实际用量应略高于此值。
上述分析只限于混相回流的情况,而采用富苯相回流时,共沸剂用量比上述值要低得多。
[4]5.共沸剂加入方式：有混相回流和分相回流。
混相回流即将共沸剂与化学纯乙醇一同加入塔釜。
分相回流即将共沸剂先充满分相器，剩余部分置于塔釜。
对比两种方法可知，采用分相回流共沸剂用量少、共沸剂提纯费用低、精馏时间短、产品乙醇含量高。
6.实验装置原理：a)回流比分配器：回流比分配器是塔头的核心部件。
工业装置上使用的回流比分配器一般是通过专门设计的溢流或切换装置，在液体连续流动的状态下通过阀门控制回流比。
但在实验室中，由于设备小，物料少，很难在连续状态下调节回流比。
因此，实验室小型玻璃精馏塔常采用电磁摆针式回流比控制器，其原理是通过实践继电器控制电磁线圈的通断电时间，使电磁导流摆针在出料口或回流口停留，以停留时间的分配比来控制回流比。
电磁摆针是在玻璃短管内封入铁针制成。
当电磁线圈通电时，摆针被吸向线圈侧，断电时，恢复原位，从而出料或回流口摆动。
b)塔体保温：由于小型精馏塔的比表面积较大，热损失比较明显，往往导致蒸汽无法到达塔顶，内回流严重，甚至引起塔内液泛，实验无法进行，沸点较高的物系尤其严重。
因此为减少热损失，一般在蒸气上升部位，以及塔体外壁采取物理保温或电热保温的措施。
对于玻璃塔采用的保温措施主要有：①在塔身外表面镀有金属膜，通电使塔身加热保温；②在塔身外包裹保温材料；③在塔身或玻璃夹套外缠绕电热丝。
c)气相色谱法：气相色谱法是采用气体(载气)作为流动相的一种色谱法。
当流动相携带混合物流经色谱柱中的固定相是，由于与固定相之间的作用力差异，因而使组分在柱内以不同的速度移动，依次流出色谱柱而得到分离。
选用合适的检测器予以检测，可得到电信号随时间变化的流出曲线，即色谱图。
根据色谱图中各组分色谱峰的出峰时间，可进行定性分析；根据峰面积或峰高，可进行定量分析。
d)气相色谱仪：气相色谱仪的流程由六个部分组成，即气路系统、进样系统、色谱分离系统、控温系统、检测系统、和数据处理系统。
来自钢瓶的载气，依次流经减压阀、净化干燥器、稳定压阀、转子流量计和进样气化室后，进入色谱柱。
流出色谱柱的载气夹带分离后的样品，经检测器的检测后放空。
检测器信号则送入数据处理系统记录并处理。
三、实验步骤及流程1.实验装置：本实验所用的精馏塔为内径Ф20×200mm的玻璃塔。
内装Ө网环型Ф2×2 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，为了保证有足够高的溢流液位，富水相可在实验结束后取出。
2.实验流程图：1—全凝器 2—测温热电偶3—填料塔 4—塔釜5—电加热器 6—分相器7—电磁铁 8—回流比控制器9—馏出液收集器10—数字是温度显示器11—测温仪 12—加料口13—出料口图2 共沸精馏流程图3.实验步骤：1、用电子天平称取80.00g乙醇和38.9g苯，加入塔釜中，并分别对原料乙醇和苯进行气相色谱分析，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。
开启塔身保温电源，调节保温电流，上段0.2A，下段为0.2A，以使填料层有均匀的温度梯度，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0.4μL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99.50%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。
四、实验现象及数据记录表4 电流、温度变化记录表设备编号：1表5 色谱分析仪数据表五、 数据处理1. 全塔物料衡算：原料乙醇和苯的组成测定：表8 原料组成分析数据a) 对塔内乙醇进行物料衡算以反应釜液中的乙醇实际百分含量进行计算：X =210779×1.0061438×0.742+210779×1.006+39343 1.17=0.8134m =80.00×0.8134=65.07g富水相中乙醇质量分数：X乙醇,1=141518×1.006109377×0.742+141518×1.006+30787×1.17=0.5485富水相中乙醇含量：10.44×0.5485=5.73g 富苯相中乙醇质量分数：X乙醇,2=49911×1.0068835×0.742+49911×1.006+210405×1.17=0.1657富苯相中乙醇含量：19.49×0.16576=3.23g原料乙醇质量分数：X乙醇3=246441×1.006246441×1.006+16415×0.742=0.9532原料乙醇质量：80×0.9532=76.25则塔内残余乙醇的含量为：76.25−65.07−5.73−3.23=2.22gb)对塔内苯进行物料衡算原料液中苯含量:m=38.9×1.00=38.9g富水相中苯含量：X 苯,1=30787×1.17109377×0.742+141518×1.006+30787×1.17=0.1388富水相中苯含量：10.44×0.1388=1.45g 富苯相中苯含量：X 苯,2=210405×1.178835×0.742+49911×1.006+210405×1.17=0.8126富苯相中苯含量：19.49×0.8126=15.84g 塔釜液中苯的含量：X 苯,3=39343×1.171438×0.742+210779×1.006+39343×1.17=0.1776塔釜液中苯含量：77.29×0.1776=13.73g则塔内残余苯的含量为：38.9−1.45−15.84−13.73=7.88g c)对塔内水进行物料衡算原料液中水含量为X=16415×0.742246441×1.006+16415×0.742=0.0468 m=80.00×0.0468=3.74g富水相中水含量：X 水,1=109377×0.742109377×0.742+141518×1.006+30787×1.17=0.3127富水相中水含量：10.44×0.3127=3.26g 富苯相中水含量：X 水,2=8835×0.7428835×0.742+49911×1.006+210405×1.17=0.0217富苯相中水含量：19.44×0.0217=0.42g 塔釜液中水的含量：X 水,3=1438×0.7421438×0.742+210779×1.006+39343×1.17=0.009塔釜液中水含量：77.29×0.009=0.70则塔内残余水的含量为：3.74−3.26−0.42−0.70=−0.64gd)塔内总持液量为80.00+38.9−10.44−19.49−77.29=11.68g塔内剩余量为2.22+7.88−0.64=9.46g两者结果相差2.22g，可能在接取溶液反应釜中有残余，萃取时也有损失。