下载文档原格式
1 化工分离工程论文浅谈萃取精馏和共沸精馏前言在化工生产中常常会遇到欲分离的组分之间的相对挥发度接近于 1 或者形成共沸物的系统。
应用一般的精馏方法分离这种系统或者在经济上是不合理的。
或者在技术上是不可能的如向这种溶液中加入一个新的组分，通过它对原溶液中各组分的不同作用，改变它们之间的相对挥发度，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过程称为特殊精馏。
故需要对特殊的精馏，即萃取精馏、共沸精馏的特点进行相应的了解，让这两种特别的精馏方法更好地为人类做贡献。
1 萃取精馏1.1 萃取精馏原理溶剂在萃取精馏中的作用是使原有组分的相对挥发度按所希望的方向改变，并有尽可能大的相对挥发度。
当被分离物系的非理想性较大，且在一定浓度范围 2 难以分离时，加入溶剂后，原有组分的浓度均下降，而减弱了它们之间的相互作用，只要溶剂的浓度足够大，就突出了两组分蒸汽压的差异对相对挥发度的贡献，实现了原物系的分离。
在该情况下，溶剂主要起了稀释作用。
当原有两组分 A 和B 的沸点相近，非理想性不大时，若相对挥发度接近于1，则用普通精馏也无法分离。
加入溶剂后，溶剂与组分 A 形成具有较强正偏差的非理想溶液，与组分 B 形成负偏差溶液或理想溶液，从而提高了组分A 对组分B 的相对挥发度，以实现原有两组分的分离。
溶剂的作用在于对不同组分相互作用的强弱有较大差异。
1.2 萃取精馏过程分析（1）汽液流率：由于溶剂的沸点高，流率较大，在下流过程中溶剂温升会冷凝一定量的上升蒸汽，导致塔内汽相流率越往上走越小，液相流率越往下流越大。
溶剂存在下，塔内的液汽比大于脱溶剂情况下的液汽比；各板下流的溶剂流率均大于加入的溶剂流率；汽相流率、液相流率都是越往上越小。
（2）浓度分布。
溶剂在塔内浓度分布分为四段： 1)溶剂回收段： 2)精馏段： 3)提馏段： 4)塔釜：1.3 萃取剂萃取剂就是用于萃取的溶剂两种液体互不相溶，需要萃取的物质在两液体中溶解度差别很大的时候可以进行萃取。
共沸的原理共沸，即两种或多种液体在一定温度下同时沸腾的现象。
在化学领域中，共沸现象常常被用于分离混合物中的不同成分，具有重要的应用价值。
本文将从共沸的原理出发，探讨其产生的机制、应用场景以及相关的实验方法。
我们来了解共沸的原理。
共沸的发生是由于不同液体的蒸气压在一定条件下相等，即两种液体的沸点相同。
在一定温度下，这些液体的分子获得足够的能量，从液态转变为气态，形成蒸气。
当这些蒸气聚集在液体表面时，会形成气泡，从而产生沸腾现象。
而对于共沸液体，它们的蒸气压相等，因此它们的沸点也相等，从而在相同的温度下同时沸腾。
共沸现象在实际应用中有着广泛的用途。
首先，共沸可用于分离混合物中的不同成分。
例如，通过对含有多种溶剂的混合物进行加热，可以使其中的共沸溶剂同时沸腾，从而使其蒸气分离出来，实现分离纯化的目的。
此外，共沸还可以应用于萃取、萃余等过程中，提高分离效率。
通过合理设计共沸系统，可以更加高效地完成分离过程，节省能源和成本。
在实验中，我们可以通过不同的方法来实现共沸现象。
一种常用的方法是采用减压共沸技术。
在此方法中，我们通过调整系统的压力，使得液体在较低的温度下发生共沸。
这种方法适用于具有较高沸点的液体，例如石油化工中的石蜡、油脂等。
另外，还可以利用添加剂的方法来实现共沸。
通过向混合物中添加具有共沸性质的物质，可以改变体系的蒸气压，从而实现共沸。
这种方法常用于药物合成、精细化工等领域。
共沸作为一种重要的物理现象，具有广泛的应用价值。
通过了解共沸的原理，我们可以更好地理解其机制，并在实际应用中加以利用。
共沸不仅可以用于分离混合物中的不同成分，还能够提高分离效率，节省能源和成本。
因此，我们应当加强对共沸现象的研究和应用，推动化学领域的发展。
化工专业实验报告实验名称：共沸精馏实验人员：聂子杨同组人：唐剑鑫任天宇实验地点：天大化工技术试验中心624室实验时间：2013年4月16日年级 2010 ；专业化工；组号 9 ；学号 3010207103 指导教师：齐晓舟实验成绩：共沸精馏一．实验目的及要求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。
实验二共沸精徭实验二共沸精馏实验目的: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。
乙醇一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乙醇一水一苯三元共沸物性质表2乙醇、水、苯常压沸点从表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 10C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 BWzf 弋表三个二元共沸物，T表示三元共沸物。
图中的曲线为25 C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 25C下乙醇-水-苯三元混合物的溶解度曲线以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。
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－苯三元共沸物性质表２乙醇、水、苯的常压沸点从表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。
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临近六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，就应该保证原料的组成落在包含顶点A 的小三角形内，即在ΔATABZ或ΔATAWZ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它们分开。
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：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 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ΔATABz或ΔATAWz内。
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。
第1篇摘要：共沸精馏是一种特殊的蒸馏分离技术，在化工、医药、食品等领域具有广泛的应用。
本文主要介绍了共沸精馏工程的基本原理、设备安装和生产流程，以期为相关工程技术人员提供参考。
一、引言共沸精馏是一种特殊的蒸馏分离技术，其特点是原料与产品之间形成共沸混合物，无法通过常规蒸馏方法进行分离。
在化工、医药、食品等领域，共沸精馏技术具有广泛的应用。
本文将从共沸精馏工程安装和生产两个方面进行探讨。
二、共沸精馏基本原理1. 共沸现象共沸现象是指在一定温度和压力下，两种或两种以上液体混合物具有恒定的沸点和一定的组成。
此时，混合物在沸腾过程中，液相和气相的组成保持不变。
2. 共沸精馏原理共沸精馏是利用共沸物在精馏过程中组成的变化来实现组分分离的一种方法。
通过添加第三组分，使共沸物分解为两个或多个具有不同沸点的组分，从而实现分离。
三、共沸精馏设备安装1. 设备选型根据工艺要求和设备性能，选择合适的共沸精馏设备。
主要包括：（1）塔设备：根据共沸精馏工艺流程，选择合适的塔设备，如填料塔、板式塔等。
（2）加热设备：根据物料性质和工艺要求，选择合适的加热设备，如蒸汽加热器、电加热器等。
（3）冷却设备：根据物料性质和工艺要求，选择合适的冷却设备，如冷却器、冷凝器等。
（4）泵、阀门、管道等辅助设备。
2. 设备安装（1）塔设备安装：根据设计图纸，将塔设备放置在指定位置，确保塔体水平、垂直。
连接塔体与塔底、塔顶，确保连接部位密封良好。
（2）加热设备安装：将加热设备放置在指定位置，连接蒸汽管道、冷却水管道等。
确保加热设备与塔体连接牢固，防止漏气、漏水。
（3）冷却设备安装：将冷却设备放置在指定位置，连接冷却水管道、冷却介质管道等。
确保冷却设备与塔体连接牢固，防止漏气、漏水。
（4）辅助设备安装：将泵、阀门、管道等辅助设备按照设计图纸进行安装，确保连接部位密封良好。
3. 系统调试完成设备安装后，进行系统调试。
包括：（1）检查设备连接部位，确保无泄漏。
共沸蒸馏法是一种分离混合物的方法，它利用混合物中不同成分的沸点差异来分离混合物中的成分。
共沸蒸馏法的原理是，将混合物加入到一个容器中，加热混合物，使其中的成分沸腾，沸腾的成分会被蒸发，然后冷却，使其中的成分沉淀，最终得到分离的成分。
共沸蒸馏法的优点是，它可以有效地分离混合物中的成分，而且可以有效地控制分离的结果，因为它可以控制混合物的温度，从而控制不同成分的沸点。
此外，共沸蒸馏法还可以有效地清除混合物中的污染物，因为污染物的沸点通常低于其他成分的沸点，所以它们会先蒸发，从而被清除。
蒸馏的原理及操作和注意事项蒸馏是提纯液体物质和分离混合物的一种常用的方法。
通过蒸馏还可以测出化合物的沸点，所以它对鉴定纯粹的液体有机化合物也具有一定的意义。
一、蒸馏原理液体的分子由于分子运动有从表面逸出的倾向，这种倾向随着温度的升高而增大，即液体在一定温度下具有一定的蒸气压，当其温度达到沸点时，也即液体的蒸气压等于外压时（达到饱和蒸气压），就有大量气泡从液体内部逸出，即液体沸腾。
一种物质在不同温度下的饱和蒸气压变化是蒸馏分离的基础。
将液体加热至沸腾，使液体变为蒸气，然后使蒸气冷却再凝结为液体，这两个过程的联合操作称为蒸馏。
很明显，蒸馏可将易挥发和不易挥发的物质分离开来，也可将沸点不同的液体混合物分离开来。
（液体混合物各组分的沸点必须相差很大，至少30oC以上才能达到较好的分离效果）。
纯粹的液体有机化合物在一定压力下具有一定的沸点。
但由于有机化合物常和其它组分形成二元或三元共沸混合物（或恒沸混合物），他们也有一定的沸点（高于或低于其中的每一组分）。
因此具有固定沸点的液体不一定都是纯粹的化合物。
一般不纯物质的沸点取决于杂质的物理性质以及它和纯物质间的相互作用：假如杂质是不挥发的，溶液的沸点比纯物质的沸点略有提高（但在蒸馏时，实际上测量的并不是溶液的沸点，而是逸出蒸气与其冷凝液平衡时的温度，即是馏出液的沸点而不是瓶中蒸馏液的沸点）；若杂质是挥发性的，则蒸馏时液体的沸点会逐渐上升；或者由于组成了共沸混合物，在蒸馏过程中温度可保持不变，停留在某一范围内。
二、蒸馏操作1. 蒸馏装置及安装最简单的蒸馏装置，如图28所示。
常压蒸馏装置主要由蒸馏烧瓶、蒸馏头、温度计套管、温度计、冷凝管、接液管和接受瓶等组成。
蒸馏液体沸点在140oC以下时，用直形冷凝管；蒸馏液体沸点在140oC以上时，由于用水冷凝管温差大，冷凝管容易爆裂，故应改用空气冷凝管——高沸点化合物用空气冷凝管已可达到冷却目的。
蒸馏易吸潮的液体时，在接液管的支管处应连一干燥管；蒸馏易燃的液体时，在接液管的支管处接一胶管通入水槽，并将接受瓶在冰水浴中冷却。
一、蒸馏的基本概念和原理1、基本概念1。
1饱和蒸汽压任何物质(气态、液态和固态)的分子都在不停的运动，都具有向周围挥发逃逸的本领，液体表面的分子由于挥发，由液态变为气态的现象，我们称之为蒸发。
挥发到周围空间的气相分子由于分子间的作用力以及分子与容器壁之间的作用，使一部分气体分子又返回到液体中，这种现象称之为冷凝。
在某一温度下，当液体的挥发量与它的蒸气冷凝量在同一时间内相等时,那么液体与它液面上的蒸气就建立了一种动态平衡，这种动态平衡称为气液相平衡。
当气液相达到平衡时，液面上的蒸气称为饱和蒸汽,而由此蒸气所产生的压力称为饱和蒸汽压，简称为蒸汽压.蒸气压的高低表明了液体中的分子离开液面气化或蒸发的能力,蒸气压越高，就说明液体越容易气化.在炼油工艺中，根据油品的蒸气压数据,可以用来计算平衡状态下烃类气相和液相组成，也可以根据蒸气压进行烃类及其混合物在不同压力下的沸点换算、计算烃类液化条件等.1.2气液相平衡处于密闭容器中的液体，在一定温度和压力下，当从液面挥发到空间的分子数目与同一时间内从空间返回液体的分子数目相等时,就与液面上的蒸气建立了一种动态平衡,称为气液平衡。
气液平衡是两相传质的极限状态.气液两相不平衡到平衡的原理,是气化和冷凝、吸收和解吸过程的基础.例如，蒸馏的最基本过程，就是气液两相充分接触，通过两相组分浓度差和温度差进行传质传热，使系统趋近于动平衡，这样，经过塔板多级接触，就能达到混合物组分的最大限度分离。
2、蒸馏方式在炼油厂生产过程中,有多种形式蒸馏操作，但基本类型归纳起来主要有三种，即闪蒸、简单蒸馏和精馏2。
1闪蒸（平衡汽化) 加热液体混合物，达到一定的温度和压力,在一个容器的空间内,使之气化，气液两相迅速分离,得到相应的气相和液相产物,此过程称为闪蒸.当气液两相有足够的接触时间,达到了汽液平衡状态，则这种气液方式称为平衡汽化.2。
2简单蒸馏(渐次汽化) 液体混合物在蒸馏釜中被加热,在一定压力下，当温度达到混合物的泡点温度时，液体即开始气化，生成微量蒸气，生成的蒸气当即被引出并经冷凝冷却后收集起来，同时液体继续加热，继续生成蒸气并被引出。
