恒沸精馏

工业酒精的精馏方案设计项目内容物料分析技术选择工艺流程工业酒精的精馏方案设计本设计的题目是用50%工业酒精（质量分数，下同）精制提纯纯度大于99.99%的无水乙醇，已知条件如下：乙醇-水-形成二元恒沸物，恒沸点78.15℃。苯-乙醇-水-形成三元非均相恒沸物，恒沸点64.85℃。常温下，非均相恒沸物会分为轻重两相。各物料组分含量见下表。项目内容：物料乙醇含量（质量分数）水含量（质量分数）苯含量（质量分数）乙醇—水恒沸液95.6%4.4%新恒沸液18.5%7.4%74.1%轻相14.5%1%84.5%重相53%36%11%1.恒沸物又称共沸物，是指两组分或多组分的液体混合物，在恒定压力下沸腾时，其组分与沸点均保持不变的一种特殊现象。2.乙醇-水-形成二元恒沸物标准压强下，水的沸点100℃，乙醇的沸点78.3℃，当温度达78.15℃时，混合物沸腾，得到气相和液相混合物，在气液平衡体系中，气相组成和液相组成一样，故不能使用分馏法将其分离出来，只能得到按一定比例组成的混合物，标准压强下，水和乙醇的恒沸混合物是组成为96%的乙醇与4%的水。物料分析3.苯-乙醇-水形成三元非均相恒沸物，恒沸点64.85℃水的沸点100℃，乙醇的沸点78.3℃，苯的沸点80.10℃苯-乙醇-水的混合液,由于两两组分溶解度不同,会出现分层现象.混合液的上层为含有少量乙醇和水的苯液,下层为含有少量苯的乙醇-水溶液。对于上层苯液中主要含有苯、少量乙醇和水只要除去里面的少量乙醇和水就可以得到纯度较高的苯.由于苯在水中的溶解度为0.175g,乙醇含有一个亲水性基团-OH,可以与水任意比例混溶,且苯、乙醇、水三组分混合后不会发生化学反应,用水作溶剂,通过少量水多次萃取,就可以除去溶液里的乙醇.萃取分离乙醇后的苯液含有少量的水，通过干燥剂处理便可以除去里面的水.对于下层含有少量苯的乙醇-水溶液：由于乙醇和水可以任意比例混溶,用萃取的方法不能将它们分开,但可借鉴工业提纯乙醇的方法.工业上制得的酒精一般是乙醇(含量95%左右)和水的混合液,为了得到更纯的乙醇,工业上常用苯法除去乙醇中所含的水分,即把少量的苯加入到乙醇溶液中,然后把含苯的乙醇-水混合液投入精馏塔中,在64.6℃时蒸出苯、乙醇和水的三元恒沸物(苯74.1%,乙醇18.5%,水7.4%).如果苯过量,则在69.4℃时蒸出苯和水的二元恒沸物(苯91.1%,水8.9%),继续加热,则可以在78.2℃时蒸出乙醇和水的二元恒沸物(乙醇95.6%,水4.4%),当温度达到78.5时蒸出纯的乙醇,通过这种方法得到的乙醇的含量可达到99%以上.乙醇和水的二元恒沸物,可以用工业生产无水乙醇的方法或直接加入干燥剂来制取纯度较高的乙醇。萃取精馏与恒沸精馏相比较：1、萃取剂比挟带剂易于选择。2、萃取剂在精馏过程中基本上不汽化，萃取精馏的耗能量较恒沸精馏少。3、萃取精馏过程中，萃取剂加入量的变动范围较大，在恒沸精馏中适宜的挟带剂量多为一定。所以萃取精馏操作较灵活，易控制。4、萃取精馏不宜采用间歇操作，而恒沸精馏可以采用间歇操作方式。5、恒沸精馏操作温度较萃取精馏低，所以恒沸精馏适用于分离热敏性溶液。技术选择本设计的题目是用50%工业酒精精制提纯纯度大于99.99%的无水乙醇，已知条件如下：乙醇-水-形成二元恒沸物,恒沸点78.15℃。苯-乙醇-水-形成三元非均相恒沸物，恒沸点64.85℃。苯为挟带剂，苯与乙醇和水形成三元非均相恒沸物，因此选用恒沸精馏（萃取精馏中萃取剂不与原溶液形成恒沸物）原理：若在两组分恒沸液中加入第三组分（称为挟带剂），该组分能与原料液中的一个或两个组分形成新的恒沸液，从而使原料液能用普通精馏方法予以分离。恒沸精馏流程取决于挟带剂与原组分形成的恒沸液的性质。恒沸精馏挟带剂的要求：1、挟带剂应能与被分离组分形成新的恒沸液，其恒沸点要比纯组分的沸点低；2、新恒沸液所含挟带剂的量愈少愈好，以便减少挟带剂用量及气化、回收时所需的能量；3、新恒沸液最好为非均相混合物，便于分层法分离；4、无毒性、无腐蚀性、热稳定性好；5、来源容易，价格低廉。工艺流程