熱力學(xué)大作業(yè)水-乙醇共沸

1、化工熱力學(xué)結(jié)業(yè)小論文 課程名稱：化工熱力學(xué)指導(dǎo)老師： 專業(yè)班級：學(xué)生姓名： 學(xué)號：日期：2012/12/31、計算101.325kpa下，乙醇（1）-水（2）體系氣液平衡數(shù)據(jù)2、判斷是否有共沸組成并計算該點組成及溫度；并與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)對比3、怎樣才能從20wt%稀酒精得到無水乙醇以作為汽車燃料？計算氣液平衡數(shù)據(jù)方法（步驟）：1、由C2H5OH以及H2O，查得兩物質(zhì)臨界參數(shù)Tc1、Tc2、Pc1、Pc2、查得antonio方程中C2H5OH和H2O參數(shù)A1,B1,C1,A2,B2,C2，進(jìn)入22、利用總壓強P總=101.325kpa，帶入antonio方程得T1,T2，進(jìn)入33、假設(shè)x1，x2數(shù)據(jù)，

2、從小到大假設(shè)，并取0.01為間隔，逐次遞增，由T=T1*x1+T2*x2，并另各初值均為1，進(jìn)入44、將T值帶入antonio方程可得Ps1和Ps2，進(jìn)入55、選擇NRTL方程，計算i，進(jìn)入66、利用兩物質(zhì)臨界參數(shù)以及T、P值計算Tr1，Tr2，Prs1，Prs2，再利用對比態(tài)法（計算逸度系數(shù)的對比態(tài)法）計算氣態(tài)混合物各組元i的逸度系數(shù)，進(jìn)入77、利用平衡方程，計算y1、y2，進(jìn)入88、計算y1+y2的值，并判斷是否進(jìn)行迭代9、將yi歸一化，利用混合物維里方程（計算混合物逸度系數(shù)的維里方程）結(jié)合混合規(guī)則計算各，返回710、判斷y1+y2是否與8的值不同，“是”返回6，“否”進(jìn)入1111、計算y

3、1+y2，判斷是否為1，“否”進(jìn)入12，“是”進(jìn)入1312、調(diào)整T值，如果y1+y2大于1，則把T值變小，如果y1+y2小于1，則把T值變大，并返回413、得出T、所有yi值，并列出表格，進(jìn)入1414、將所有按從小到大順序假設(shè)的Xi值所對應(yīng)的Yi值求出，并作出T-X-Y圖，進(jìn)入1515、結(jié)束x-y與溫度、泡點、露點的數(shù)據(jù)X-Y圖T-X-Y圖從文獻(xiàn)查值，常壓下，乙醇的沸點為78.1，水的沸點為100攝氏度，乙醇和水的二元共沸沸點為78.1攝氏度，二元共沸組成：水4.4%，乙醇95.5%。而由aspen模擬可得，乙醇和水的共沸點為78.14529攝氏度，組成為乙醇90%，水10%，為最高壓力共沸點

4、和最低溫度共沸點，與文獻(xiàn)值差別不大，可以認(rèn)為可靠。以下為稀酒精得到無水乙醇的方法，以及無水乙醇作為汽車燃料的發(fā)展?fàn)顩r備注：無水乙醇即乙醇含量99.0%的乙醇NRTL方程與SRK方程在非理想體系的氣液平衡計算參考文獻(xiàn)：1 孫學(xué)文,趙鎖奇.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

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10、河北工業(yè)大學(xué);2002年 無水乙醇制備的方法（石河子大學(xué) 黃津津）1 共沸精餾法共沸精餾(恒沸精餾)工藝是在常壓無法制取無水乙醇的情況下,通過向乙醇-水溶液添加夾帶劑(如苯、環(huán)己烷、戊烷等)進(jìn)行精餾的,夾帶劑與乙醇溶液中的乙醇和水形成三元共沸物, 該三元共沸物與純組分酒精(或水)之間的沸點差較大,從而可獲得純度很高的乙醇。以環(huán)己烷為例：環(huán)己烷、乙醇和水形成三元共沸物，沸點62.1，比乙醇的78.3或乙醇水溶液的恒沸點78.15都要低得多，在精餾時從塔頂餾出。三元恒沸物的組成(質(zhì)量比W)為環(huán)己烷76，乙醇17,水7，其中水對乙醇的質(zhì)量比為0.41，比乙醇水恒沸物的這一質(zhì)量比0.046要大得多。故

11、只要有足量的環(huán)己烷作為夾帶劑，在精餾時水將全部集中于三元恒沸物中從塔頂餾出，塔底產(chǎn)品為無水酒精。該方法能實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)、機械化程度高、產(chǎn)量大、質(zhì)量好。當(dāng)然,這種成熟的生產(chǎn)工藝也有缺點, 主要是能耗還不是太理想,且夾帶劑在生產(chǎn)操作不當(dāng)時會引起環(huán)境污染。2 萃取精餾法萃取精餾法是通過加入某種添加劑來改變原溶液中乙醇和水的相對揮發(fā)度,從而使原料的分離變得容易。在乙醇水溶液中添加萃取劑(如乙二醇、醋酸鉀、氯化鈣、氯化鈉、氯化銅、乙二醇的鹽溶液等)可以改變其平衡曲線,從而可以使難分離物系轉(zhuǎn)化為容易分離的物系、分離成本降低。鹽的種類、溶劑比、原料進(jìn)料位置等的不同對精餾有很大的影響。溶鹽萃取劑在溶劑比為1.

12、2 時可得99.7% 的無水乙醇產(chǎn)品, 而加堿萃取劑在溶劑比為1 時即可得到同樣的產(chǎn)品。加堿萃取精餾過程可以在溶劑比下降20%的情況下，得到相同質(zhì)量的產(chǎn)品。萃取精餾塔內(nèi)液體負(fù)荷降低、塔板效率提高, 溶劑回收過程處理量減少。萃取精餾法因具有低能耗、無污染、設(shè)備簡單、操作方便等優(yōu)點而備受關(guān)注。3 膜分離法膜分離技術(shù)具有高效、節(jié)能、無污染的特點,是一種很有前景的新技術(shù),分為滲透汽化和蒸氣滲透。滲透汽化(Pervaporation。簡稱PV)是在液體混合物中組分蒸汽壓差推動下，利用組分通過膜的溶解與擴散速率的不同來實現(xiàn)分離的過程。滲透汽化作為一種新興膜分離技術(shù)，由于具有相變質(zhì)量小、效率高、能耗低、設(shè)備

13、簡單、工藝放大效應(yīng)小等優(yōu)點，逐漸在化學(xué)工業(yè)、石油化工、食品工業(yè)、制藥工業(yè)和環(huán)境保護(hù)中得到應(yīng)用，尤其在酒類生產(chǎn)、醇類脫水和化學(xué)藥劑、食品中成分分析、酯水體系分離等領(lǐng)域發(fā)揮著重大的作用。滲透汽化利用膜對液體混合物中各組分溶解擴散性能的不同而實現(xiàn)其分離的,是膜分離技術(shù)的熱點研究,適宜于用蒸餾法分離分離難以分離或不能分離的近沸物、共沸物。滲透汽化過程中存在濃差極化和膜污染等問題，特別在發(fā)酵生產(chǎn)中發(fā)酵副產(chǎn)物(如無機鹽離子)、死細(xì)胞、非揮發(fā)性代謝產(chǎn)物的累積不利于生物反應(yīng)器的連續(xù)運行，并且受到膜的強度、耐久性以及膜組件性能的制約，其生產(chǎn)規(guī)模比較小。滲透通量和分離因子是衡量膜性能的2個重要指標(biāo)。4 吸附法4、

14、1 分子篩吸附法分子篩對H2O、NH3、H2S、CO2 等高極性分子具有很強的親和力,特別是對水,在低分壓或低濃度、高溫等十分苛刻的條件下仍有很高的吸附容量。分子篩可用于高溫吸附,用于乙醇脫水的典型分子篩為間隙通道的平均ø為0.3nm,水分子的ø為0.28nm,能進(jìn)入分子篩的內(nèi)部被吸附;而乙醇分子ø為0.44nm不能進(jìn)入孔內(nèi),直接從外面流出不被吸附。分子篩法自動化程度高,勞動強度小,產(chǎn)品質(zhì)量好,無環(huán)境污染,適合大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn),但再生時能耗較高。參考文獻(xiàn)：1 GonzalezVlseo，JuanR；LopezDehesa，cristina；Gonzalez一Ma

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