共沸精馏实验报告.doc

共沸精馏一、实验目得:1．通过实验加深对共沸精馏过程得理解。2。熟悉精馏设备得构造，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：精馏就是利用不同组份在汽—液两相间得分配，通过多次汽液两相间得传质与传热来达到分离得目得.对于不同得分离对象,精馏方法也会有所差异.例如，分离乙醇与水得二元物系。由于乙醇与水可以形成共沸物，而且常压下得共沸温度与乙醇得沸点温度极为相近,所以采用普通精馏方法只能得到乙醇与水得混合物，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.共沸剂具有能与被分离系统中得一种或几种物质形成最低共沸物得特性。在精馏过程中共沸剂将以共沸物得形式从塔顶蒸出，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。现将它们在常压下得共沸温度、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得沸点列于表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、８518、５７、47４、1乙醇－苯(ABZ)6８、2432、7０、067、63苯－水(BＷＺ)６９、250、08、8391、17乙醇—水（ＡWZ)７８、1５9５、574、430、0表2乙醇、水、苯得常压沸点物质名称（简记）乙醇（Ａ)水(W）苯(B）沸点温度（℃)７8、31008０、2从表1与表２列出沸点瞧,除乙醇－水二元共沸物得共沸物与乙醇沸点相近之外,其余三种共沸物得沸点与乙醇沸点均有1０℃左右得温度差。因此,可以设法使水与苯以共沸物得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、苯与水得英文字头；ＡBZ,AWZ，ＢWZ代表三个二元共沸物,T表示三元共沸物.图中得曲线为25℃下得乙醇、水、苯三元共沸物得溶解度曲线.该曲线得下方为两相区，上方为均相区。图中标出得三元共沸组成点Ｔ就是处在两相区内。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.如果原料液得组成点落在某个小三角形内。当塔顶采用混相回流时精馏得最终结果只能得到这个小三角形三个顶点所代表得物质。故要想得到无水乙醇，就应该保证原料液得组成落在包含顶点A得小三角形内，即在ΔAＴABZ或ΔATAWZ内。从沸点瞧,乙醇—水得共沸点与乙醇得沸点仅差0、1５℃，就本实验得技术条件无法将其分开。而乙醇-苯得共沸点与乙醇得沸点相差1０、06℃，很容易将它们分离开来。所以分析得最终结果就是将原料液得组成控制在ΔATAＢZ中.图１中F代表未加共沸剂时原料乙醇、水混合物得组成。随着共沸剂苯得加入，原料液得总组成将沿着FＢ连线变化，并与AT线交于H点，这时共沸剂苯得加入量称作理论共沸剂用量,它就是达到分离目得所需最少得共沸剂量。上述分析只限于混相回流得情况，即回流液得组成等于塔顶上升蒸汽组成得情况。而塔顶采用分相回流时,由于富苯相中苯得含量很高,可以循环使用,因而苯得用量可以低于理论共沸剂得用量.分相回流也就是实际生产中普遍采用得方法。它得突出优点就是共沸剂得用量少，共沸剂提纯得费用低.三、装置及试剂1、装置本实验所用得精馏塔为内径Ф20ｍm得玻璃塔。内装三角螺旋高效散装填料。填料层高度1、２ｍ。塔釜为一只结构特殊得三口烧瓶。上口与塔身相连：侧口用于投料与采样;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，使塔釜得传热量基本保持不变。塔釜加热沸腾后产生得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得需要,在全凝器与回流管之间设置了一个特殊构造得容器。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.这样得设计既实现了连续精馏操作,又可进行间歇精馏操作.此外，需要特别说明得就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,为了保证有足够高得溢流液位，富水相可在实验结束后取出。2．试剂实验试剂为:含水乙醇、苯.试剂中各组分得含量采用色谱分析得到。四、实验步骤1。称取60、71g含水乙醇与３3、41ｇ苯加入塔釜中，并分别对原料乙醇与苯进行色谱分析，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，上下段均为0、１A,以使填料层具有均匀得温度梯度，保证全塔处在正常得操作范围内.3。每