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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-水混合液在下有恒沸组成（摩尔分数=0.894），不
101.3kPa95.57wt%Xethanol
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。恒沸精馏塔1塔顶溜出的三元恒沸物经冷凝后，在
分层器中分成油、水两相，其中油相富含苯在上层，回流入塔；水相富含水亦有

少量苯和乙醇，在脱苯塔2塔顶亦以三元恒沸物形式蒸出，同样经冷凝后进入分
层器4。塔2釜液含有少量乙醇，进入酒精塔提浓后作为恒沸精馏塔1的进料。
（1）实验室间歇恒沸精馏过程
实验室恒沸精馏过程通常采用间歇过程，在塔釜中加入乙醇-水混合液，通过
恒沸精馏从塔顶蒸出三元恒沸物，经分相后，油相回流，水相采出，待水脱除后，

再连续脱出两元恒沸物除去恒沸剂从而在塔釜获得无水乙醇。
本实验采用环己烷作为夹带剂。与苯相比，环己烷具有低毒、刺激性小等优
点，有利于实验环境的改善。
环己烷与乙醇-水体系可形成四种恒沸物，
（2）精馏区的选择

（3）夹带剂的计算

三、实验装置流程及实验准备工作
1、实验装置流程

实验装置见图11-1。实验用的精馏塔内径为Φ20mm玻璃塔，塔内装有不锈
光填料，填料高为1m。塔身采用真空夹套保温。塔釜为1000ml的三口烧瓶，其
中位于中间的一个口与塔身相连；另一个口插入一只放有测温热电阻的玻璃套
管，用于测量塔釜液相温度；第三个口用于加料、取样和出料使用。塔釜配有电
热锅。经加热沸腾后的蒸汽通过填料塔分离后至塔顶，经全冷凝后流入分层器，

分为两相，上层为油相，富含环己烷，下层富含水，油相通过溢流口，用考克控

制回流量。

图11-1恒温精馏装置图
1–加热锅；2–进料口；3–填料；4–保温管；
5–温度计；6–冷凝器；7–油水分离器；8–温度计

2.实验准备工作

药品：95wt%乙醇，环己烷。仪器：分析天平气相色谱。另外，还需要取样

瓶（30ml）2只，移液管（用于从釜液中取样）1只。
四、实验操作步骤及注意事项
1、实验操作步骤

（1）称取100g95wt%乙醇（准确含量以色谱分析结果为准），按夹带剂的

理论用量计算环己烷的加入量。
（2）将配好的原料加入塔釜中，开启塔釜加热电源和塔顶冷凝水。
（3）当塔顶有冷凝液是，调节回流考克，实验过程中采用油相回流，并注

意将水量及时取出，以避免水量溢流重新回流到塔内，。

（4）每隔10min记录一次塔顶、塔釜温度，每隔20min取样分析釜液组成，
待塔釜液中无水（或水含量极低）时，将塔顶分离器内油相完全取出
并称重。

（5）继续蒸馏，塔顶为环己烷-乙醇两元恒沸物，继续每隔20min取样分
析釜液组成，待釜液中乙醇含量达到99.5%时即可停止实验。
（6）收集塔顶冷凝得到的水相、油相及环己烷-乙醇两元恒沸物，称重并分
析其组成；取出塔釜产品并称重。
（7）切