loading馏的结果只能得到这个小三角形三个项点所代表的物质。为此要想得到无水乙醇，就应保证原料液的总组成落在包含项点A的小三角形内。但由于乙醇-水的二元恒沸点与乙醇沸点相差极小，仅0.15℃，很难将两者分开，而己醇-正己烷的恒沸点与乙醇的沸点相差19.62℃，很容易将它们分开，所以只能将原料液的总组成配制在三角形的ATD内。
恒沸精馏原理图
图中F代表乙醇-水混合物的组成，随着夹带剂正己烷加入，原料液的总组成将沿着FB线而变化，并将与AT线相交于G点。这时，夹带剂的加入量称作理论恒沸剂用量，它是达到分离目的所需最少的夹带剂用量。如果塔有足够的分离能力，则间歇精馏时三元恒沸物从塔顶馏出（56℃）。釜液组成就沿着TA线向A点移动。但实际操作时，往往总将夹带剂过量，以保证塔釜脱水完全。这样，当塔项三元恒沸物T出完以后，接着馏出沸点略高于它的二元恒沸物，最后塔釜得到无水乙醇，这就是间歇操作特有的效果。
倘若将塔项三元恒沸物（图中T点，56℃）冷凝后分成两相。一相为油相富含正己烷，一相为水相，利用分层器将油相回流，这样正己烷的用量可以低于理论夹带剂的用量。分相回流也是实际生产中普遍采用的方法。它的突出优点是夹带剂用量少，夹带剂提纯的费用低。
（3）夹带剂的加入方式
夹带剂一般可随原料一起加入精馏塔中，若夹带剂的挥发度比较低，则应在加料板的上部加入，若夹带剂的挥发度比较高，则应在加料板的下部加入。目的是保证全塔各板上均有足够的夹带剂浓度。
（4）恒沸精馏操作方式
恒沸精馏既可用于连续操作，又可用于间歇操作。 （5）夹带剂用量的确定
夹带剂理论用量的计算可利用三角形相图按物料平衡式求解之。若原溶液的组成为F点，加入夹带剂B以后，物系的总组成将沿FB线向着B点方向移动。当物系的总组成移到G点时，恰好能将水以三元恒沸物的形式带出，以单位原料液F为基准，对水作物料衡算，得
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DXD水?FXF水D?FXF水/XD水
夹带剂B的理论用量为B=D2XDB 式中 F——进料量；
D——塔顶三元恒沸物量； B——夹带剂理论用量；
XFi——i组分的原料组成； XOi——塔顶恒沸物中I组成 三、实验装置及流程
实验所用的精馏柱为内径?20mm的玻璃塔，塔内分别装的不锈钢三角形填料，压延孔环填料，填料层高1m。塔身采用真空夹套以便保温。塔釜为1000mL的三口烧瓶，其中位于中间的一个口与塔身相连，侧面的一口为测温口，用于测量塔釜液相温度，另一口作为进料和取样口。塔釜配有350W电热碗，加热并控制釜温。经加热沸腾后的蒸气通过填料层到达塔顶，塔顶采用一物殊冷凝头，以满足不同操作方式的需要。既可实现连续精馏操作，又可进行间歇精馏操作。塔顶冷凝液流入分相器后，分为两相，上层为油相富含正己烷，下层富含水，油相通过溢流口，用考克控制回流量。
恒温精馏装置图
1—加热锅；2—进料口；3—填料；4—保温管；5，8—温度计
6—冷凝器；7—油水分离器
四、实验步骤
（1）称取100g95%（质量分数）乙醇（以色谱分折数据为准），按夹带剂的理论用量算出正己烷的加入量。
（2）将配制好的原料加入塔釜中，开启塔釜；加热电源及塔顶冷却水。 （3）当塔顶有冷凝液时，便要注意调节回流考克，实验过程采用油相回流。 （4）每隔10分种记录一次塔顶塔釜温度，每隔20分钟，取塔釜液相样品
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分析，当塔釜温度升到80℃时，若釜液纯度达99.5%以上即可停止实验。
（5）取出分相器中的富水层，称重并进行分析，然后再取富含正己烷的油相分析其组成。称出塔釜产品的质量。
（6）切断电源，关闭冷却水，结束实验。
（7）实验中各点的组成均采用气相色谱分析法分析。 五、实验数据处理
（1）作间歇操作的全塔物料衡算，推算出塔顶三元恒沸物的组成。
（2）根据下表的数据，画出25℃下，乙醇-水-正己烷三元系溶解度曲线，标明恒沸物组成点，画出加料线。
（3）计算本实验过程的收率。
水-乙醇-正己烷25℃液-液平衡数据（摩尔分数，%） 水 相 油 相 水 乙 醇 正己烷 水 乙 醇 正己烷 69.423 30.111 0.466 0.474 1.297 98.230 40.227 56.157 3.616 0.921 6.482 92.597 26.643 64.612 8.745 1.336 12.540 86.124 19.803 65.678 14.517 2.539 20.515 76.946 13.284 61.759 22.957 3.959 30.339 65.702 12.879 58.444 28.676 4.940 35.808 59.253 11.732 56.258 32.010 5.908 38.983 55.109 11.271 55.091 33.639 6.529 40.849 52.622 六、实验结果及讨论 （1）将算出的三元恒沸物组成与文献值比较，求出其相对误差，并分析实验过程产生误差的原因。
（2）根据绘制相图，对精馏过程作简要说明。 （3）讨论本实验过程对乙醇收率的影响。 七、思考题
（1）恒沸精馏适用于什么物系？
（2）恒沸精馏对夹带剂的选择有哪些要求？ （3）夹带剂的加料方式有哪些？目的是什么？ （4）恒沸精馏产物与哪些因素有关？
实验八 连续流动反应器停留时间分布的测定
一、实验目的
1.掌握脉冲示踪法测定连续流动管式反应器和釜式反应器停留时间分布的实验原理及方法。
2.通过连续流动管式反应器和釜式反应器停留时间分布测定的响应曲线，分析和描述其实际流动状况
3.掌握停留时间分布实验曲线的数学处理方法，并求出停留时间分布密度函
2?数E(t)、分布函数F(t)及其特征值平均停留时间t 和无因次方差?。
4.进一步明确流体返混的概念以及流体返混对反应过程的影响，和无因次方
2?差?对于流体返混的定量描述。
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二、实验原理
反应物料在反应器内停留的时间，称为停留时间。反应物料在反应器内停留时间的长短与反应进行的完全程度有关，停留的时间越长，反应进行得越完全。
对于间歇反应器，由于反应物料是一次加入，所以在任何时刻反应器内所有物料在器内的停留时间都是一样的，不存在任何停留时间分布问题，间歇反应器内反应物料停留时间的测量与控制是轻而易举之事。对于流动系统，由于流体连续不断流入系统又连续的由系统流出，流体的停留时间问题就比较复杂，通常所说的停留时间是指流体从进入系统起，到其离开系统为止，在系统内总共经历的时间，即流体从系统的进口至出口所耗费的时间。由于流体在系统中流速分布的不均匀；流体的分子扩散和湍流扩散；搅拌而引起的强制对流；以及由于设备设计安装不良而产生的死区（滞流区）、沟流和短路等原因，造成流体微元在系统中的停留时间有长有短，有些很快离开系统，有些则经历很长一段时间后才离开，从而形成停留时间分布。
停留时间分布常用分布密度函数E(t)和分布函数F(t)。 （1）停留时间分布密度函数E(t) 其定义为：在定常态下的连续流动系统中，相对于某瞬间t=0的流入反应器的流体，在反应器出口流体的质点中在器内停留了t与t+dt之间的流体的质点所占的分率应为E(t) dt。依次定义E(t)应具有归一化的性质，即
??0E(t)dt?1.0 （1）
（2）停留时间分布函数F(t) 其定义为：在定常态下的连续流动系统中，相对于某瞬间t=0的流入反应器的流体，在反应器出口料流中停留时间少于t的流体所占的分率。依次定义，E(t)和F(t)之间应具有如下关系，即
F(t)??t0E(t)dt （2）
E(t)?或
在对停留时间分布函数所定量的描述时，常用到两个最重要的特征值—
2?t—平均停留时间t和方差。
dF(t)dt （3）
(i) 平均停留时间t
由E(t)的定义可知，t与E(t)之间应有如下关系，即
?t???0tE(t)dtE(t)dt?0???0tE(t)dt （4）
上式表明，平均停留时间t应是E(t)曲线的分布中心，即E(t)~t曲线所围
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