11.恒沸精馏

恒沸物恒沸物，又称共沸物，是指两组分或多组分的液体混合物，在恒定压力下沸腾时，其组分与沸点均保持不变。

这实际是表明，此时沸腾产生的蒸汽与液体本身有着完全相同的组成。

恒沸物是不可能通过常规的蒸馏或分馏手段加以分离的。

并非所有的二元液体混合物都可形成恒沸物，一些例子列在了下面。

这类混合物的温度-组分相图有着显著的特征，即，其气相线(气液混合物和气态的交界)与液相线(液态和气液混合物的交界)有着共同的最高点或最低点。

如此点为最高点，则称为正恒沸物；如此点为最低点，则称为负恒沸物。

大多数恒沸物都是负恒沸物，即有最低沸点。

值得注意的是，任一恒沸物都是针对某一特定外压而言。

对于不同压力，其恒沸组分和沸点都将有所不同。

常见恒沸物硝酸 (68.4%) / 水, 沸点122°C高氯酸 (28.4%) / 水, 沸点203°C (负恒沸物)氢氟酸 (35.6%) / 水, 沸点111.35°C (负恒沸物)乙醇 (95%) / 水, 沸点78.2°C (负恒沸物)硫酸 (98.3%) /水, 沸点330°C苯(18.5%) / 乙醇(74%) / 水 组成一个三元共沸物，沸点64.9°C (负恒沸物) 恒沸精馏（1）三组分恒沸精馏在A 、B 双组分恒沸溶液或相对挥发度很小的双组分溶液中加入称为挟带剂的第三组分C ，此挟带剂C 与原溶液中一个或两个组分形成新的恒沸物（AC 或ABC ），新的恒沸物的沸点比纯组分B （或A ）或原恒沸物（AB ）的沸点低得多，使溶液变成“恒沸物—纯组分”的精馏，其相对挥发度大而易于分离。

例如：乙醇-水恒沸物+苯（挟带剂）→乙醇-水-苯三元恒沸物+纯乙醇A+B （AB ）+C →（ABC ）+A（ABC ）组成：A （乙醇）0.228，B （水）0.233，C （苯）0.539（ABC ）中水对乙醇摩尔比x x >>=='022.1228.0233.0，故只要有足量的苯作为挟带剂，在精馏时水将全部集中于三元恒沸物（ABC ）中从Ⅰ塔塔顶带出，而I 塔塔底产品为无水酒精，其流程见图，Ⅱ塔用于回收苯，Ⅲ塔用于回收乙醇。

恒沸精馏姓名：杨慧霞班级：2012011601学号：1221215377 指导老师：叶超群恒沸精馏恒沸精馏是一些难用普通精馏方法分离的体系中加入一新的组分（称为挟带剂），挟带剂与待分离关键组分形成恒沸物（该恒沸物可以是二元的，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；但最好是前者），而使原体系中的组分得到分离。

恒沸精馏与萃取精馏一样，都是多组分非理想溶液的精馏。

一，恒沸精馏挟带剂的要求恒沸精馏挟带剂至少应与待分离组分之一形成恒沸物，且最好是形成一最低恒沸物，可以有较低的操作温度：在操作温度，压力及塔内组成条件下挟带剂与待分离组分是完全互溶的。

一个理想的挟带剂应具有以下性质：（1）当分离两沸点相近的组分或一最高沸点恒沸物时，所选择的挟带剂应具有下列性质之一：（i）挟带剂与其中一个组分形成一最低点恒沸物。

（ii）挟带剂与两个待分离组分分别形成两个最低沸点恒沸物，其中一恒沸物比另一恒沸物有足够低的沸点。

（2）当分离最低沸点恒沸物时，所选择的挟带剂应具有下列性质之一：（i）挟带剂与其中之一形成最低沸点恒沸物，且沸点比之原料恒沸物的沸点低很多。

（ii）挟带剂与原料组分形成一三元最低沸点恒沸物，其沸点比原料恒沸物的沸点低得多，且三元恒沸物中两个待分离组分之比有较大差别。

二恒沸精馏流程以分离乙醇-水恒沸物为例，可在其中加入苯作添加剂，加入苯之后的溶液形成了苯-水-乙醇的三组分非均相恒沸物。

恒沸精馏采用如图所示的流程，在恒沸精馏塔Ⅰ中部加入接近恒沸组成的乙醇-水溶液，塔顶加入苯。

精馏时，沸点最低的三组分恒沸物由塔顶蒸出，经冷凝并冷却至较低的温度后在分层器中分层。

各组分基本成分表如下：乙醇-苯-水三元共沸物性质项目共沸点℃乙醇％水％苯％64.85 18.5 7.4 74.1乙醇-苯-水乙醇-苯68.24 32.7 0.0 67.63苯-水69.25 8.83 8.83 91.17乙醇-水78.15 95.57 74.43 0.0其中苯相回流入Ⅰ塔作回流，苯作为挟带剂循环使用。

《化工原理》第六章“精馏”复习题一、填空题1. 在汽-液相平衡的t-x-y图中,沸点与液相组成的关系曲线,称为________,沸点与汽相组成的曲线,称为____________.( ***答案***液相线(或泡点线) 汽相线(或露点线))2. 精馏过程,就是利用混合液的各组分具有不同的__________,利用_____________、_____________的方法,将各组分得以分离的过程. （***答案*** 沸点(或挥发度) 多次部分汽化多次部分冷凝)3. 当塔板中上升的汽相与下降液相之间达到＿＿＿＿＿时，该塔板称理论塔板。

***答案*** (相平衡)4. 分离某些α接近1的物系时,可采用一些特殊的精馏方法,如_______，_________.(***答案***萃取精馏恒沸精馏)5. 分离要求一定。

当回流比为一定时，在五种进料状况中，＿＿＿＿进料的ｑ值最大，其温度＿＿＿＿＿＿，此时，提馏段操作线与平衡线之间的距离＿＿＿＿，分离所需的总理论板数＿＿＿＿＿＿＿＿。

(***答案***冷液ｔF ＜ｔ泡最远最少)6. 精馏操作的依据是混合液中各组分的＿＿＿＿＿差异。

实现精馏操作的必要条件包括＿＿＿＿＿＿＿＿_＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

(挥发度。

塔顶液相回流塔底上升气流)7. 试述五种不同进料状态下的q值：（1）冷液进料＿＿＿＿；（2）泡点液体进料＿＿＿＿＿；（3）汽液混合物进料＿＿＿；（4）饱和蒸汽进料＿＿＿＿；（5）过热蒸汽进料＿＿＿_____。

(***答案***（1）ｑ＞1（2）ｑ＝1（3）0＜ｑ＜1（4）ｑ＝0 （5）ｑ＜0）8. 某精馏塔在操作时，加料热状态由原来的饱和液体进料改为冷液进料，且保持F，xf，回流比R和提馏段上升蒸汽量V'不变，则此时D＿＿＿＿，xd＿＿＿＿，W＿＿＿＿，xw＿＿＿＿＿＿。

（增加，不变，减少，无法确定）(***答案*** 减少，增加，增加，增加)9. 某精馏塔操作时，F，x F，q，D保持不变，增加回流比R，则此时x D＿＿＿，x W＿＿＿＿V＿＿＿＿，L/V＿＿＿＿。

谭天恩版化工原理第十章蒸馏复习题一．填空题1.蒸馏是分离的一种方法，其分离依据是混合物中各组分的，分离的条件是。

答案:均，挥发性差异，造成气液两相系统（每空1分，共3分）2.在t-x-y图中的气液共存区内，气液两相温度，但气相组成液相组成，而两相的量可根据来确定。

答案: 相等，大于，杠相液体混合物杆规则（每空1分，共3分）3.当气液两相组成相同时，则气相露点温度液相泡点温度。

答案:大于（每空1分）4.双组分溶液的相对挥发度α是溶液中的挥发度对的挥发度之比，若α=1表示。

物系的α值愈大，在x-y图中的平衡曲线愈对角线。

答案:易挥发组分，难挥发组分，不能用普通蒸馏方法分离远离（每空1分，共4分）5.工业生产中在精馏塔内将过程和过程有机结合起来而实现操作的。

而是精馏与普通精馏的本质区别。

答案:多次部分气化，多次部分冷凝，回流（每空1分，共3分）6.精馏塔的作用是。

答案:提供气液接触进行传热和传质的场所。

（2分）7.在连续精馏塔内，加料板以上的塔段称为，其作用是；加料板以下的塔段（包括加料板）称为________，其作用是。

答案:精馏段（1分）提浓上升蒸汽中易挥发组分（2分）提馏段提浓下降液体中难挥发组分（2分）（共6分）8.离开理论板时，气液两相达到状态，即两相相等，____互成平衡。

答案: 平衡温度组成（每空1分，共3分）9.精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因有（1）和（2）。

答案: 塔顶易挥发组分含量高塔底压力高于塔顶（每空2分，共4分）10. 精馏过程回流比R 的定义式为 ；对于一定的分离任务来说，当R=时，所需理论板数为最少，此种操作称为 ；而R= 时，所需理论板数为∞。

答案:R= DL ∞ 全回流 R min （每空1分，共4分） 11. 精馏塔有 进料热状况，其中以 进料q 值最大，进料温度____泡点温度。

答案: 五种 冷液体 小于（每空1分，共3分）12. 某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则回流比等于____，馏出液流量等于 ，操作线方程为 。

精馏干货14 || 恒沸精馏化工7071恒沸精馏的基本原理恒沸精馏（Azeotropic Rectification）又叫共沸精馏，是在分离的混合液中加入第三组分，以提高组分间的相对挥发度，从而用精馏的方法将它们分离。

恒沸精馏时，在被分离的二元混合液中加入第三组分，该组分能与原溶液中的一个或者两个组分形成最低恒沸物，从而形成了“恒沸物-纯组分”的精馏体系。

恒沸物从塔顶蒸出，纯组分从塔底排出，其中所添加的第三组分称为恒沸剂（共沸剂）或夹带剂。

2恒沸精馏的分类恒沸精馏是多组分(至少是三组分)非理想溶液的精馏。

根据所形成的共沸物能否分离为不互溶的两个液相，又分为均相恒沸精馏和非均相共沸精馏。

非均相共沸精馏的主要设备是精馏塔、塔顶冷凝器和分相器。

恒沸物可以在分相器中分为两个不互溶的液层：富含恒沸剂的液层回流，另一液层采出，从而以很经济的方式实现了恒沸物的分离。

与均相恒沸精馏相比，非均相恒沸精馏在分相器中实现液液分层，可以减少恒沸剂回收塔的工作，特殊情况下还可以实现单塔操作，节省设备投资。

▲塔顶产品为非均相恒沸物的流程乙醇－水恒沸混合物和恒沸剂苯加入A塔，塔底得到纯乙醇。

塔顶得到水、乙醇和苯的三元恒沸混合物，冷凝后进入分相器，在分相器中形成两个液层，上层富苯，下层富乙醇。

富苯层回流至A塔补充夹带剂，富乙醇层进入B塔，塔顶得到苯－乙醇恒沸物以回收苯，塔底得到乙醇和水的混合物进入C塔。

C塔顶为乙醇－水恒沸物，塔底为纯水。

通过此流程可以完成乙醇、水的分离。

▲塔顶产品为均相恒沸物的流程这一类恒沸精馏流程比较复杂。

图中所示为用甲醇作恒沸剂，从沸点接近的烷烃中分离甲苯的流程。

A塔塔顶产物（甲醇－烷烃恒沸物）冷凝后不分层，恒沸剂的回收不能利用简单的分层法，而需将塔顶产物通入萃取塔B中，从塔顶加入水将甲苯萃取出来。

萃取塔顶部得到轻相烷烃，底部出来的甲醇－水溶液在普通精馏塔中可分离得到甲醇和水。

A塔塔底产物进入D塔，D 塔底得到甲苯，塔顶产品部分回流，部分返回A塔继续使用。

恒沸精馏一、实验目的恒沸精馏是一种特殊的分离方法。

它是通过加入适当的分离媒质来改变被分离组分之间的汽液平衡关系，从而使分离由难变易。

主要适用于含恒沸物组成且用普通精馏无法得到纯品的物系。

通常，加入的分离媒质（亦称夹带剂）能与被分离系统中的一种或几种物质形成最低恒沸物，使夹带剂以恒沸物的形式从塔顶蒸出，而塔釜得到纯物质。

这种方法就称作恒沸精馏。

本实验的目的，旨在使学生通过制备无水乙醇，从而加强并巩固对恒沸精馏过程的理解；熟悉实验精馏塔的构造，掌握精馏操作方法；二、实验原理在常压下，用常规精馏方法分离乙醇–水溶液，最高只能得到浓度为95.57％（wt％）的乙醇。

这是乙醇与水形成恒沸物的缘故，其恒沸点78.15℃,与乙醇沸点78.30℃十分接近，形成的是均相最低恒沸物。

而浓度95％左右的乙醇常称工业乙醇。

由工业乙醇制备无水乙醇，可采用恒沸精馏的方法。

实验室中恒沸精馏过程的研究，包括以下几个内容：夹带剂的选择恒沸精馏成败的关键在于夹带剂的选取，一个理想的夹带剂应该满足：必须至少与原溶液中一个组分、形成最低恒沸物，希望此恒沸物比原溶液中的任一组分的沸点或原来的恒沸点低10℃以上。

在形成的恒沸物中，夹带剂的含量应尽可能少，以减少夹带剂的用量，节省能耗。

回收容易，一方面希望形成的最低恒沸物是非均相恒沸物，可以减少分离恒沸物所需要的萃取操作等，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。

应具有较小的汽化潜热，以节省能耗。

价廉、来源广，无毒热稳定性好与腐蚀性小等。

就工业乙醇制备无水乙醇，适用的夹带剂有苯、正己烷,环己烷，乙酸乙酯等。

它们都能与水–乙醇形成多种恒沸物，而且其中的三元恒沸物在室温下又可以分为两相，一相富含夹带剂，另一相中富含水，前者可以循环使用，后者又很容易分离出来，这样使得整个分离过程大为简化。

下表给出了几种常用的恒沸剂及其形成三元恒沸物的有关数据。

常压下夹带剂与水、乙醇形成三元恒沸物的数据组分各纯组分沸点恒沸温度℃恒沸组成wt％1 2 3 1 2 3 1 2 3 乙醇水苯78.3 100 80.1 64.85 18.5 7.4 74.1乙醇水乙酸乙酯78.3 100 77.1 70.23 8.4 9.0 82.6乙醇水三氯甲烷78.3 100 61.1 55.50 4.0 3.5 92.5乙醇水正己烷78.3 100 68.7 56.00 11.9 3.0 85.02本实验采用正己烷为恒沸剂制备无水乙醇。

一、什么是恒沸精馏（共沸精馏）在被分离的物系中加入共沸剂（或者称共沸组分），该共沸剂必须能和物系中一个或几个组分形成具有最低沸点的恒沸物，以至于使需要分离的集中物质间的沸点差（或相对挥发度）增大。

在精馏时，共沸组分能以恒沸物的形式从精馏塔顶蒸出，工业上把这种操作称为恒沸精馏。

下面以制取无水酒精为例，说明恒沸精馏的过程，水和酒精能形成具有恒沸点的混合物，所以用普通的精馏方法不能获得纯度超过96%（体积）的乙醇，若在酒精和水的溶液中加入共沸组分-苯，则可构成各种恒沸混合物，但以酒精、苯和水所组成的三组分恒沸混合物的沸点为最低（64.84℃）。

当精馏温度在64.85℃时，酒精、苯和水的三元混合物首先被蒸出；温度升至68.25℃时，蒸出的是酒精与苯的二元恒沸混合物；随着温度继续上升，苯与水的二元恒沸混合物和酒精与水的二元恒沸混合物也先后蒸出，这些恒沸物把水从塔顶带出，在塔釜可以获得无水酒精。

工业上广泛地用于生产无水酒精的方法，就是根据此原理。

恒沸精馏的过程中，所加入的共沸组分必须从塔顶蒸出，而后冷凝分离，循环使用。

因而恒沸精馏消耗的能量（包括汽化共沸剂的热量和输送物料的电能）较多。

二、什么是萃取精馏？在被分离的混合物中加入萃取剂，萃取剂的存在能使被分离混合物的组分间的相对挥发度增大。

精馏时，其在各板上基本保持恒定的浓度，而且从精馏塔的塔釜排出，这样的操作称为萃取精馏。

例如，从烃类裂解气的碳四馏分费力丁二烯时，由于碳四馏分的各组分间沸点相近及相对挥发度相近的特点，而且丁二烯与正丁烷还能形成共沸物，采用普通的精馏方法是难以将丁二烯与其它组分加以分离的。

如果采用萃取精馏的方法，在碳四馏分中加入乙腈做萃取剂，则可增大组分间的相对挥发度，使得用精馏的方法能将沸点相近的丁二烯、丁烷和丁烯分离。

碳四馏分经过脱碳三、和碳五馏分后，进入丁二烯萃取剂精馏塔，在萃取剂乙腈的存在下，使丁二烯（包括少量的炔烯）、乙腈与其它组分分开，从塔釜采出并进入解析塔，在此塔中，丁二烯、炔烯从乙腈中解析出来，萃取剂循环使用。

恒沸精馏一、实验目的1．加强并巩固对恒沸精馏原理及过程的理解；2．了解工业上恒沸精馏生产无水乙醇的过程3．熟悉精馏塔的构造和操作4．理解恒沸精馏过程中分相回流的优点二、实验原理一般的精馏过程是以液相混合物中各组分的相对挥发度不同作为依据，但是生产中需要分离的液相混合物有的具有恒沸点，也有的其相对挥发度很相近。

乙醇-水混合液在101.3kPa下有恒沸组成95.57wt%（摩尔分数X ethanol=0.894），不能采用普通精馏方法获得无水乙醇。

工业上常采用特殊的精馏方法进行分离，恒沸精馏便是其中之一。

恒沸精馏通过添加第三组分与原组分之一形成二元最低恒沸物，或与原来的两组分形成三元最低恒沸物，其沸点较原组分低得多，使原液相混合物变成“恒沸物-纯组分”的蒸馏，其相对挥发度大而易于分离。

其中添加的第三组分称为夹带剂或恒沸剂。

若塔顶恒沸物冷凝相涉及一个以上液相系统，则称之为非均相恒沸精馏。

非均相恒沸精馏已被实际应用了将近一个世纪，最广泛的原因是乙醇-水的混合物制备无水乙醇，常用的夹带剂有苯、二乙醚、正己烷和环己烷等。

1. 夹带剂选择原则恒沸精馏中对夹带剂的选择很重要，它关系到目标体系能否分离及是否经济可行。

通常对夹带剂的选择有以下要求：（1）至少能与目标分离体系中一个组分形成恒沸物，其沸点与原溶液中任一组分沸点或原来的恒沸点相差10以上，这是对夹带剂的基本要求。

（2）在形成的恒沸物中夹带剂含量应尽可能少，亦减少夹带剂的用量，节省能耗。

（3）回收容易，期望所形成的恒沸物为非均相恒沸物，冷凝后能够分相，以使夹带剂易于回收。

（4）应具有较小的汽化潜热，以节省能耗。

（5）价廉、易得、无毒、热稳定性好及腐蚀性好等。

2. 工业上无水乙醇生产工艺乙醇-水通过恒沸精馏至取无水乙醇是典型的、具有明显工业价值的恒沸精馏例子，其以苯作为夹带剂，其流程见图11-1。

将工业酒精加入恒沸精馏塔1，塔内加入夹带剂苯。

苯、乙醇和水形成三元最低恒沸物（沸点：64.6℃）在塔顶溜出，塔釜排出产品无水乙醇。