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共沸物组成，t共沸物简记乙醇水苯T乙醇苯ABZ苯水BWZ乙醇水AWZ共沸点℃乙醇6485682469257815185327009557水7400883443苯7416763911700
表2乙醇、水、苯常压沸点物质名称（简记）沸点温度℃乙醇（A）783水（W）100苯（B）802
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。
f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。
图125℃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。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。从沸点看，乙醇水的共沸点和乙醇的沸点仅差015℃，就本实验的r