高等分离过程课程作业

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1、高等分离过程课程作业乙醇与水体系分离的研究学生姓名卢贝贝学号2014118008所属学院化学化工学院专业化学工艺日期2014年11月乙醇与水体系分离的研究才商要：无水乙醇是一种重要的基木化工原料和溶剂，由于乙醇的浓度不同，对应的乙醇一水形成共沸体系无也不能用同一种方法来分离，必须通过其他途径实现无水乙醇的分离。0前工业上采用共沸精馏、萃取精馏、溶盐精馏、膜分离等方法制备无水乙醇。木文将采用这些方法研究在乙醇一水体系中的分离作用，并对其进行分析，筛选出最优的分离方法。关键词：乙醇水共沸精馏萃取精馏溶

2、盐精馏膜分离引言无水乙醇为无色澄清液、有灼烧味、易流动、极易从空气中吸收水分，能与水和氯仿、乙醚等多种有机溶剂以任意比例互溶。能与水形成共沸混合物（含水4.43%）,熔点-114.1°C。沸点78.5°C。易燃。乙醇是重要的有机溶剂，广泛用于医药、涂料、卫生用品、化妆品、油脂等各个方法，占乙醇总耗量的50%左右。乙醇是重要的基本化工原料，用于制造乙醛、乙酸乙酯、乙酸、氯乙烷等，并衍生出医药、染料、涂料、香料、合成橡胶、洗涤剂、农药等产品的许多屮间体，其制品多达300种以上，乙醇作为化工产品中间体的

3、用途正在逐步下降，75%的乙醇水溶液K有强杀菌能力，是常用的消毒剂。经过专门精制的乙醇也可用于制造饮料。与甲醇类似，乙醇可作能源使用。有的国家己开始单独用乙醇作汽车燃料或掺到汽油（10%以上）中使用以节约汽油。水乙醇的生产方法大致有以下几种：氧化钙脱水法、共沸精馏、吸附精馏、渗透汽化、膜分离、萃取精馏法和真空脱水法等llj。S前，实际生产中较成熟的方法是共沸精馏和萃取精馏，这两种分离方法多以连续操作的方式出现。1国内外的研究分析1.1萃取精馏法分离乙醇与水萃取精馏是向精馏塔顶连续加入高沸点添加剂，

4、改变料液中被分离组分间的相对挥发度，使普通精馏难以分离的液体混合物变得易于分离的一种特殊精馏方法。分批萃取精馏（BED）可以同时具备分批精馏与萃取精馏两者的优点［2］。因此BED在仅有少量的原料需被分离或荠原料组成不固定时的无水乙醇回收领域有广泛应用前景。图1实验装置图Fig.1layoutofexperimentalapparatus乙醇-水分批萃取精馏过程有4个阶段l3j。如图1，第1阶段（无溶剂全回流）:无溶剂加入，全回流条件下操作。目的是使塔内最终建立稳定的浓度梯度。第2阶段（有溶剂全回流

5、）：以恒定流量持续加入溶剂，仍然在全回流条件下操作。S的是降低塔顶重组分质量分数，直至塔顶轻组分质量分数达到产品要求值。第3阶段（产品采出）：溶剂流量稳定，在一定回流比条件下操作：目的是持续采出纯度合格的产品（无水乙醇）。第4阶段（溶剂回收：无溶剂加入，在适宜的回流比下采出.当塔顶乙二醇纯度达到要求后，停止采出，待塔釜冷却后，放出塔釜内的再生溶剂。目的是回收溶剂以便循环使用。S前工业上使用最广泛的是加盐萃取精馏法，由达共沸组成的乙醇-水溶液为原料制取无水乙醇，至少需要两座塔：将共沸组成的乙醇-水溶

6、液提纯至无水乙醇的萃取精馏塔、分离回收加盐溶剂的溶剂回收塔，盐的种类、溶剂比、原料进料位置等的不同对精馏有很大的影响；生产无水乙醇的精馏方法一般包括个步骤：（1）将稀乙醇精馏至恒沸组成；（2）加入分离剂破坏恒沸，精馏得到无水乙醇；(3)除去分离剂中的水，回收分离剂。利用萃取精馏法进行乙醇除水时可选择多种不同的分离剂，以使用乙二醇作为萃取剂的多效萃取精馏法为例，采用汽态进料的方式，避免丫进料过程屮主要成分的再次蒸发，降低能耗，并且避免了“夹点”，精馏塔的塔板数也相对较少。本文所提出的新工艺也正是利用

7、了中间产物乙二醇在乙醇除水中的作用，使得产品的分离更加容易。图2为加盐萃取精溜塔¥意图。图2加盐萃取精馏塔示意图Fig.2Schematicofthesaltextractivedistillationcolumn萃取精馏自从在工业中应用以来一直以连续的操作方式出现，但随着石化产品深加工、精细化工及制药等行、Ik的发展，小批量共沸物分离任务大量增长，因此，分批萃取精馏日益得到重视。Berg%提出了分批萃取精馏操作方式迄今为止,分批萃取精馏研究主要在如何提高产品纯度、产量、收率上。而在分批萃取精馏中

8、，溶剂回收问题与生产成本息息相关，不容忽视.因此，分批萃取精馏中的溶剂回收问题亦越来越引起人们的注意，吴涛［5］等人曾研宂过溶剂回收中的杂质问题及溶剂纯度对产品的影响，AgnesSzanyi161等人探讨过萃取精馏屮溶剂回收的方法，但鲜有关于溶剂冋收过程的研究。1.2溶盐精馏法分离乙醇与水常压无溶剂条件下［7］，乙醇和水形成共沸物，其相对挥发度为1.01,普通精馏方法无法有效分开二者。均相液体混合物181加入某种盐类后，混合物分子间的范德华力及各组分在气相中的分压发生变化，盐的加入