600
恒沸组成(质量分数)
1
2
3
1858440119
747419082635925308502
本实验采用正己烷为恒沸剂制备无水乙醇。当正己烷被加入乙醇水系以后可以形成四种恒沸物,一是乙醇水正己烷三者形成一个三元恒沸物,二是它们两两之间又可形成三个二元恒沸物。它们的恒沸物性质如下表所示。
乙醇水正己烷三元系统恒沸物性质
物系
恒沸点℃
乙醇水水正己烷乙醇正己烷乙醇水正乙烷
78174615558685600
恒沸组成(质量分数)
乙醇
水
9557
443
56
2102
1198
300
正己烷
944078988502
在恒沸点分相液的相态
均相非均相均相非均相
(2)决定精馏区
具有恒沸物系统的精馏进程与普通精馏不同,表现在精馏产物不仅与塔的分离能力有关,而且与进塔总组成落在哪个浓度区域有关。因为精馏塔中的温度沿向上是逐板降低,不会出现极值点,只要塔的分离能力(回流比,塔板数)足够大,塔顶产物可为温度曲线的最低点,塔底产物可为温度曲线上的最高点。因此,当温度曲线在全浓范围内出现极值点时,该点将成为精馏路线通过的障碍。于是,精馏产物按混合液的总组成分区,称为精馏区。
当添加一定数量的正己烷于工业乙醇中蒸馏时,整个精馏过程可以用下图加以说明。图上A、B、W分别表示乙醇、正己烷和水的纯物质,C、D、E点分别代表三个二元恒沸物,T点为ABW三元恒沸物。曲线BNW为三元混合物在25℃时的溶解度曲线。曲线以下为两相共存区,以上为均相区,该曲线受温度的影响而上下移动。图中的三元恒沸物组成点T室温下是处在两相区内。
以T点为中点,连接三种纯物质A、B、W和三个二元恒沸组成点C、D、E,
4
f则该三角形相图被分成六个小三角形。当塔顶混相回流(即回流液组成与塔项上升蒸气组成组成相同)时,如果原料液的组成落在某个小三角形内,那么间歇精馏的结果只能得到这个小三角形三个项点所代表的物质。为此要想得到无水乙醇,就应保证原料液的总组成落在包含项点A的小三角形内。但由于乙醇水的二元恒沸点与乙醇沸点相差极小,仅015℃,很难将两者分开,而己醇正己烷的恒沸点与乙醇的沸点相差1962℃,很容易将它们分开,所以只能将原料液的总组成配制在三角形的ATD内。
恒沸精馏原理图
图中F代表乙醇水混合物的组成,随着夹带剂正己烷加入,原料液的总组成将沿着FB线而变化,并将与AT线相交于G点。这时,夹带剂的加入量称作理论恒沸剂用量,它是达到分离目的所需最少的夹带剂用量。如果塔有足够的分离能力,则间歇精馏时r