乙醇
时间:2019-03-02 19:03:59 来源: 时时彩信誉平台排名 作者:匿名


乙醇 - 水的工业分离方法包括石灰脱水法,分子筛脱水法,共沸蒸馏法,萃取蒸馏法和盐效分离法。盐分离方法是使用固体盐或盐溶液作为分离剂或萃取剂的分离方法。盐精馏包括溶盐精馏和盐萃取精馏。在盐分离中,分离的组分之间的相对挥发性增加,或者由于加入盐而降低了分离的组分之间的相互分离。溶解度提高了分离效率,盐分离在减少设备投资和降低能耗方面具有明显的优势。

1分子筛脱水法

分子筛通过挤出诸如圆柱形或圆柱形的铝硅酸钾之类的材料而获得的粒状材料。分子筛等级由微晶结构内许多空隙的通道直径决定。乙醇脱水的典型等级是3A,这意味着间隙通道的平均直径为3A(1A相当于10-8cm)。因此,结构内通道的直径接近分子尺度。水分子可以吸附在分子筛结构通道的内表面上。该物理性质决定分子筛以分离乙醇 - 水混合物。水分子可以进入分子筛的内部结构并吸附在其上,而乙醇分子太大,因此它们直接从分子筛流出。应注意,乙醇 - 水混合物的筛分过程可以在液相或气相中操作。当然,两者的操作细节是不同的。

虽然通过该方法获得的无水乙醇的质量良好,但仅适用于小批量生产,分子筛的再生也困难,功耗大,产率低。

2石灰脱水法

石灰脱水方法是最原始的方法,其中将石灰添加到95%乙醇中并经过精馏以除去水。然而,这种方法是劳动密集型的,并且产品的质量很差。它基本上被淘汰了。

3共沸蒸馏方法

对于具有恒定沸点的非理想溶液,通过向原始溶液中的一种或多种组分添加质量分离剂(即,锥形剂)形成低沸点共沸物的方法,从而制备原始溶液易于通过蒸馏分离称为恒沸蒸馏。在共沸蒸馏中,选择合适的胶带是共沸蒸馏的关键。磁带的要求是:。带状剂应与分离的组分形成新的共沸物,并且其沸点恒定。它低于纯组分的沸点,一般两者之间的差值不小于10℃; 2,新共沸物中含有的涂抹剂的量越少越好,从而减少悬浮剂的量和气化和回收能量: 3新的共沸物优选是非均相混合物,易于分离通过分层方法; 4无毒,无腐蚀性,具有良好的热稳定性; 5易于采购且价格低廉。通常用于乙醇 - 水分离的夹带剂是苯,戊??烷等。虽然苯共沸蒸馏适用于大规模生产,但共沸蒸馏塔所需的塔板数量很大,产品中含有苯,不能用作药物或化学试剂,生产工艺容易苯中毒。以戊烷为共沸剂的共沸蒸馏具有工艺简单,所需板数少,适合大规模生产的优点。但是,该方法中使用的溶剂沸点低,需要加压操作,并且在常温下容易蒸发,因此溶剂损失大并且操作困难。

4萃取蒸馏法

组分的相对挥发性非常接近1,但不形成共沸物的混合物,不适合通过常规蒸馏方法分离。通过添加质量分离剂(或萃取剂),挥发性本身很小,并且不与混合物形成共沸物,但是可以显着增加原始混合物的组分之间的相对挥发性,从而被分离。蒸馏。该蒸馏称为萃取蒸馏。在选择萃取剂时,主要考虑应考虑:(1)萃取剂应使原始组分之间的相对挥发性发生显着变化; (2)萃取剂的挥发性应较低,即沸点应高于纯组分。并且不与原始组分形成共沸物; (3)无毒无腐蚀性,热稳定性好; (4)来源方便,价格低廉。

萃取蒸馏中常用的溶剂是乙二醇,具有产品质量高的优点,适合大规模生产。乙二醇的沸点高,不挥发,损失小。然而,作为萃取剂的乙二醇的溶剂比率大,通常为50×177b 1(溶剂与进料比)。由于溶剂循环量大,能耗高,色谱柱中的液体负荷高,板效率低(一般为20-40%),这增加了所需的板数,抵消了添加量溶剂增加相对挥发。减少托盘数量的效果。

5溶盐蒸馏法

使用盐(溶解盐)作为分离剂的精馏过程称为溶解盐精馏。在精馏中所谓的盐效应是在彼此平衡的两相系统中添加非挥发性盐,使得平衡点移动甚至消失。对于二元体系,当盐溶解在两种挥发性组分的溶液中时,它表现出盐析效应,增加一种组分的挥发性和盐化效应,降低其它组分的挥发性。盐溶解在极性二元体系中,这改变了组分的挥发性,从而改变了两种组分之间的汽液平衡关系并改善了分离效果。近年来,关于盐效分离混合物的使用已有许多报道。例如,Kumar等人。 [1]确定了饱和溴化钡/硝酸铌/硝酸铌水溶液在93.3kPa下的汽液平衡数据,发现只发现了溴化钡。可以破坏共沸物。 Rajendran等[2]确定了不同乙酸钾浓度下乙醇 - 水体系的大气压汽液平衡数据;吴文亮等[3]对于101.3 kPa恒定摩尔分数氯化钙/乙酸钾条件下的乙醇 - 水体系研究了下面的汽液平衡。

盐对汽液平衡的影响是由于盐和溶液组分之间的相互作用。例如,在含有氢键如醇 - 水的强极性盐溶液中,盐可以通过化学亲和力,氢键合力和离子的静电吸引力与溶液中某种组分的分子选择性地反应。该反应产生稍微不稳定的缔合,从而减少组分的平衡气相中的分子数,以将蒸气压降低到相应的水平。对于一般盐,水分子的极性远大于醇的极性。盐和水分子之间的相互作用远远超过盐 - 醇分子。因此,可以认为溶剂化反应主要在盐和水之间进行。考虑到溶剂化反应降低了水的蒸气压,醇相对于水的相对挥发性增加。从微观角度来看,由于盐是强电解质,它在水中离解成离子并产生电场。溶液中水分子和醇分子的极性和介电常数是不同的。在盐离子电场的作用下,极性强。具有大电常数的水分子将在盐离子周围积聚更多,这将降低水的活度系数,从而增加醇对水的相对挥发性。简而言之,由于盐的添加降低了水的挥发性,因此醇的气相分压增加,并且发生盐析。此外,分子筛还可以影响系统的气液平衡。但是,由于技术问题,主要应用仍然是各种盐。

工业上,使用盐作为萃取剂来制备无水乙醇。将固体盐加入到回流液中,溶解后,从塔顶加入。由于盐是完全不挥发的,它只出现在液相中,因此它不会污染塔顶产物,不需要洗涤部分,塔的顶部可以获得高纯度的产品。然而,由于使用固体盐,难以溶解,回收和运输,并且盐具有诸如堵塞和腐蚀的问题,因此限制了其广泛的应用。6盐提取和蒸馏方法

萃取中的盐效应是在部分可混溶或完全混溶的体系中加入非挥发性盐,从而降低体系的互溶性并增加两相区域。在显微镜下,这是由于盐和溶液中两种组分之间的相互作用力的差异。在由盐离子形成的电场中,两种组分的溶剂化能力对于盐离子是不同的。水分子是强极性溶剂,水分子与盐离子之间的相互作用大于有机溶剂分子与盐离子之间的相互作用力。水和有机溶剂之间的相互作用导致有机溶剂分子聚集,这表明互溶性降低。

在萃取蒸馏溶剂中加入溶解的盐不仅提高了溶剂的选择性,而且克服了回收和回收固体盐的困难。这种新的高效蒸馏方法称为盐提取和精馏。它比目前广泛使用的乙二醇萃取蒸馏技术先进,生产无水乙醇,提高溶剂效率,降低溶剂比和所需托盘数量,节省运营成本和设备投资。提取和精制盐以获得无水乙醇的新方法已广泛用于工业生产中。例如,雷志刚等。最近报道了含乙醇 - 水 - 氯化钙的乙二醇,含叔丁醇 - 水 - 乙酸钾的乙二醇,含异丙醇 - 水 - 乙酸钾的乙二醇。三种体系的汽液平衡发现,加入盐会破坏原体系统的共沸物,并大大增加分离组分的相对挥发性。但是,这种方法的缺点也很明显。:乙醇回收率低,能耗不小。

引用:

[1] Kumar A.盐对汽液平衡的影响:相关性和预测模型综述[J]。分离科学与技术,1993,28(10): 1799-1818。

[2] Rajendran M,Renganarayanan S,Srinivasan D.盐相平衡和混合热的影响:溶解无机盐对乙酸乙酯-2-丙醇 - 水体系的液 - 液平衡和气液平衡的影响其组成双星的混合热[J]。流体相平衡,1991,70(1): 65-106。[3]吴文亮,张亚明,卢晓华。乙醇 - 水 - 盐体系的汽液平衡[J]。南京化工大学学报(自然科学版),1997,19(3): 63-66

关键词:乙醇 - 水,分离方法,国家标准物质网络

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