热力学大作业水-乙醇共沸分析

1、化工热力学结业小论文 课程名称：化工热力学指导老师： 专业班级：学生姓名： 学号：日期：2012/12/31、计算101.325kpa下，乙醇（1）-水（2）体系气液平衡数据2、判断是否有共沸组成并计算该点组成及温度；并与文献数据对比3、怎样才能从20wt%稀酒精得到无水乙醇以作为汽车燃料？计算气液平衡数据方法（步骤）：1、由C2H5OH以及H2O，查得两物质临界参数Tc1、Tc2、Pc1、Pc2、查得antonio方程中C2H5OH和H2O参数A1,B1,C1,A2,B2,C2，进入22、利用总压强P总=101.325kpa，带入antonio方程得T1,T2，进入33、假设x1，x2数据，

2、从小到大假设，并取0.01为间隔，逐次递增，由T=T1*x1+T2*x2，并另各初值均为1，进入44、将T值带入antonio方程可得Ps1和Ps2，进入55、选择NRTL方程，计算i，进入66、利用两物质临界参数以及T、P值计算Tr1，Tr2，Prs1，Prs2，再利用对比态法（计算逸度系数的对比态法）计算气态混合物各组元i的逸度系数，进入77、利用平衡方程，计算y1、y2，进入88、计算y1+y2的值，并判断是否进行迭代9、将yi归一化，利用混合物维里方程（计算混合物逸度系数的维里方程）结合混合规则计算各，返回710、判断y1+y2是否与8的值不同，“是”返回6，“否”进入1111、计算y

3、1+y2，判断是否为1，“否”进入12，“是”进入1312、调整T值，如果y1+y2大于1，则把T值变小，如果y1+y2小于1，则把T值变大，并返回413、得出T、所有yi值，并列出表格，进入1414、将所有按从小到大顺序假设的Xi值所对应的Yi值求出，并作出T-X-Y图，进入1515、结束x-y与温度、泡点、露点的数据X-Y图T-X-Y图从文献查值，常压下，乙醇的沸点为78.1，水的沸点为100摄氏度，乙醇和水的二元共沸沸点为78.1摄氏度，二元共沸组成：水4.4%，乙醇95.5%。而由aspen模拟可得，乙醇和水的共沸点为78.14529摄氏度，组成为乙醇90%，水10%，为最高压力共沸点

4、和最低温度共沸点，与文献值差别不大，可以认为可靠。以下为稀酒精得到无水乙醇的方法，以及无水乙醇作为汽车燃料的发展状况备注：无水乙醇即乙醇含量99.0%的乙醇NRTL方程与SRK方程在非理想体系的气液平衡计算参考文献：1 孙学文,赵锁奇.The application of ionic liquid in petrochemical technologyJ.石油化工.2002,31(10):855-8602 Trevor M,Letcher N D.Ternary liquid-liquid equilibria of mixtures of 1-methyl-3-octyl-imidazoli

5、um chloride+benzene+an alkane at T=298.2 K and 1 atmJ.Journal of Chemical Thermodynamics.2003,35(01):673 Gmehling J,Onken U,Arlt W.Vapor Liquid Equilibrium Data CollectionM.NY:Flushing.19774 Hirata M,Ohe S,Nagahama K.Computer Aided Data Book of Vapor-Liquid EquilibriumM.Tokyo:Kodansha Ltd.19755 田中华,

6、华贲,王键吉.Recent advances in the physico-chemical properties study of room temperature ionic liquidsJ.化学通报-网络版.2004,67:1-106 王波,杨立明.Epoxidation of , unsaturated carbonyl compounds in ionic liquid water biphasic system under mild conditionJ.化学学报.2003,61:285-2907 乔焜,邓友全.Blanc chloromethyl reaction in chl

7、oroaluminate ionic liquidsJ.化学学报.2003,61:133-1368 孙仁义,孙茜.Effect of non-volatile solutes on boiling point and vapor pressure of mixed solventJ.化工学报.2002,53(09):8859 易波,许峥,雷志刚.Solvent for extractive distillation to separate ethane/ethyleneJ.化工学报.2001,52(06):54910 李春喜,宋红燕,李以圭.Calculation activity coeff

8、icients of electrolyte aqueous solution with perturbation theory-based equation of stateJ.化工学报.2001,52(04):363无水乙醇生产工艺的探讨参考文献：1李立硕,韦藤幼,杨海敬,童张法;共沸精馏生产无水乙醇的敏感性分析J;酿酒科技;2005年02期2陈俊英;马晓建;楚德强;刘国际;韩秀丽;降低酒精生产能耗的关键技术J;酿酒科技;2006年08期3梁会珺;吲哒帕胺的合成以及四氢呋喃水体系在分子筛上的吸附研究D;浙江大学;2006年4王文华;萃取精馏技术强化与应用D;天津大学;2006年5李立硕;共

9、沸精馏分水新技术制备无水乙醇D;广西大学;2005年6祝春进;KL-型吸附剂在固定床吸附器中的吸附特性研究D;郑州大学;2005年7赵淑芳;燃料乙醇分离工艺的流程模拟及换热网络的最优综合D;天津大学;2006年8雷志刚,周荣琪;溶剂加盐对醇水汽液平衡的影响J;精细化工;2000年05期9封瑞江,赵崇峰;共沸法生产无水乙醇中共沸剂配比的研究J;抚顺石油学院学报;2000年03期10李文秀;间歇精馏塔理论板数的一种确定方法J;化工设计;1995年04期11刘永新,费德君,涂敏端;用NRTL方程预测部分互溶体系的汽液平衡J;化学工业与工程;2002年03期12郭章红;萃取精馏萃取剂分子设计的研究D;

10、河北工业大学;2002年 无水乙醇制备的方法（石河子大学 黄津津）1 共沸精馏法共沸精馏(恒沸精馏)工艺是在常压无法制取无水乙醇的情况下,通过向乙醇-水溶液添加夹带剂(如苯、环己烷、戊烷等)进行精馏的,夹带剂与乙醇溶液中的乙醇和水形成三元共沸物, 该三元共沸物与纯组分酒精(或水)之间的沸点差较大,从而可获得纯度很高的乙醇。以环己烷为例：环己烷、乙醇和水形成三元共沸物，沸点62.1，比乙醇的78.3或乙醇水溶液的恒沸点78.15都要低得多，在精馏时从塔顶馏出。三元恒沸物的组成(质量比W)为环己烷76，乙醇17,水7，其中水对乙醇的质量比为0.41，比乙醇水恒沸物的这一质量比0.046要大得多。故

11、只要有足量的环己烷作为夹带剂，在精馏时水将全部集中于三元恒沸物中从塔顶馏出，塔底产品为无水酒精。该方法能实现规模化生产、机械化程度高、产量大、质量好。当然,这种成熟的生产工艺也有缺点, 主要是能耗还不是太理想,且夹带剂在生产操作不当时会引起环境污染。2 萃取精馏法萃取精馏法是通过加入某种添加剂来改变原溶液中乙醇和水的相对挥发度,从而使原料的分离变得容易。在乙醇水溶液中添加萃取剂(如乙二醇、醋酸钾、氯化钙、氯化钠、氯化铜、乙二醇的盐溶液等)可以改变其平衡曲线,从而可以使难分离物系转化为容易分离的物系、分离成本降低。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。溶盐萃取剂在溶剂比为1.

12、2 时可得99.7% 的无水乙醇产品, 而加碱萃取剂在溶剂比为1 时即可得到同样的产品。加碱萃取精馏过程可以在溶剂比下降20%的情况下，得到相同质量的产品。萃取精馏塔内液体负荷降低、塔板效率提高, 溶剂回收过程处理量减少。萃取精馏法因具有低能耗、无污染、设备简单、操作方便等优点而备受关注。3 膜分离法膜分离技术具有高效、节能、无污染的特点,是一种很有前景的新技术,分为渗透汽化和蒸气渗透。渗透汽化(Pervaporation。简称PV)是在液体混合物中组分蒸汽压差推动下，利用组分通过膜的溶解与扩散速率的不同来实现分离的过程。渗透汽化作为一种新兴膜分离技术，由于具有相变质量小、效率高、能耗低、设备

13、简单、工艺放大效应小等优点，逐渐在化学工业、石油化工、食品工业、制药工业和环境保护中得到应用，尤其在酒类生产、醇类脱水和化学药剂、食品中成分分析、酯水体系分离等领域发挥着重大的作用。渗透汽化利用膜对液体混合物中各组分溶解扩散性能的不同而实现其分离的,是膜分离技术的热点研究,适宜于用蒸馏法分离分离难以分离或不能分离的近沸物、共沸物。渗透汽化过程中存在浓差极化和膜污染等问题，特别在发酵生产中发酵副产物(如无机盐离子)、死细胞、非挥发性代谢产物的累积不利于生物反应器的连续运行，并且受到膜的强度、耐久性以及膜组件性能的制约，其生产规模比较小。渗透通量和分离因子是衡量膜性能的2个重要指标。4 吸附法4、

14、1 分子筛吸附法分子筛对H2O、NH3、H2S、CO2 等高极性分子具有很强的亲和力,特别是对水,在低分压或低浓度、高温等十分苛刻的条件下仍有很高的吸附容量。分子筛可用于高温吸附,用于乙醇脱水的典型分子筛为间隙通道的平均ø为0.3nm,水分子的ø为0.28nm,能进入分子筛的内部被吸附;而乙醇分子ø为0.44nm不能进入孔内,直接从外面流出不被吸附。分子筛法自动化程度高,劳动强度小,产品质量好,无环境污染,适合大规模的工业化生产,但再生时能耗较高。参考文献：1 GonzalezVlseo，JuanR；LopezDehesa，cristina；Gonzalez一Ma

15、rcos Jourmal of applied Polymer ScienceJ2003，90(8)，2255-22592 MARDLRP, JAIME A J. Modeling and simulation of saline extractive distillation columns for the production of absolute ethanol J . Comput Chem Engi, 2003, 27: 527254913 TSUIEM, CHERYANM. Characteristics of Nanofiltration membranes in aqueou

16、s ethanol J . J Membrane Sci, 2004, 23 (1-2) : 61-914 张泽志，江华，毕先钧，等硅藻土在云南白酒生产中的应用J云南师范大学学报(自然科学版)，2003，23(增刊)：82-835 毕先钧，江华，林敏云南先锋硅藻土制备钒催化剂J云南师范大学学报(自然科学版)。2002。22(2)：39-416 曹福禄.分子筛法无水酒精生产工艺探讨.LIQUORMAKING SCIENCETECHNOLOGY 2006 No.8(Tol.l46)7 胡华俊,陈砺,王红林,等. 燃料乙醇加盐萃取精馏的试验研究及机理探讨J. 可再生能源, 2007, 25 (5) : 2423018Development of Chemical Industry. Vol.38 No.12 Dec.20099 韩秀丽,鲁锋,董科利,刘冰.赵雅光.生物质吸附法制取无水乙醇的研究进展. 酿酒科技2