共沸混合物

化学学科术语

共沸物所指的是当两种或多种不同成分的均相溶液，以一个特定的比例混合时，在固定的压力下，仅具有一个沸点，此时这个混合物即称做共沸混合物。在共沸物达到其共沸点时，由于其沸腾所产生的气体部分之成分比例与液体部分完全相同，因此无法以蒸馏方法将溶液成份进行分离。也就是说，共沸物的两个组成物，无法用单纯的蒸馏或分馏的方式分离。

简介

有些混合物的共沸温度会比单成分沸点低，因为总蒸气压最大，沸腾最易。例如乙醇的沸点是78.3℃，水的沸点是100℃，它们的混合物在78.13℃就沸腾。

有些混合物的共沸温度会比单成分沸点高，因为总蒸气压最小，沸腾最难。例如纯硝酸的沸点是86℃，水的沸点是100℃，它们的混合物在120.5℃才沸腾。

共沸混合物的用途

共沸混合物用途：

比如说有些有机化合物能与水形成共沸混合物，可以利用该特性，在待干燥的有机物中加入共沸组成中某一有机物，因共沸混合物的沸点通常低于待干燥的有机物的沸点，所以蒸馏时可将水带出来，从而达到干燥的目的。

溶剂清洗剂中使用的共沸混合物类型

过去在使用CFC-113对印刷电子线路板上残留的松香助焊剂进行清洗时，为了提高对极性污垢的去除效果，就使用过由CFC-113与乙醇配成的共沸混合物清洗剂，它是由大约90%的CFC-113与10%乙醇组成的，它具有46.5℃的最低共沸点（CFC-113的沸点是47.6℃而乙醇的沸点是78.3℃），这种共沸混合物清洗剂也用在气相蒸气清洗和脱水干燥中。由此可见，即使像CFC-113这类清洗性能很好的溶剂，在实际使用中有时也配成共沸混合物。

由于各种ODS替代清洗剂的清洗效果往往不如CFC-113，所以在使用过程中经常配成混合溶剂使用，有的还能配成共沸混合物使用。如用沸点为54℃的HCFC-225与沸点为78.3℃的乙醇配成的沸点为52℃的具有最低共沸点的共沸混合物AK225AE，它对印刷电子线路板上残留的松香助焊剂进行清洗，以及进行脱水干燥时都有很好的效果。HCFC-141b也可以与甲醇配成共沸混合物以取得更好的清洗效果。而新型的ODS替代清洗剂全氟环烷，由于本身的清洗力很低，也需要与环戊酮等溶剂配成混合溶剂使用。其中有的品种就是配成共沸混合物。而近年展露头脚的正溴丙烷（n-PB）也经常是配成具有共沸点的混合溶剂使用的。

共沸混合物分离过程综合的研究及进展

共沸混合物分离过程的综合主要可以分为基于剩余曲线图的几何推断方法和基于数学规划的代数方法。

早期的研究者多使用剩余曲线图来分析研究共沸混合物的分离过程。由于精馏产品被局限于其进料所在的精馏区域内，所以必须使用某些方法来跨越精馏边界，到达其他的精馏区域，以便回收接近纯的各组分产品。工业上应用最多的跨越精馏边界的方法是引入质量分离剂。

（1）国外研究进展

Stichlmair等人开发了一套对任意给定系统进行分离剂选择的方法。随后，StichlmairandHerguijuela提出并发展了倾向分离的概念，能够用于处理含有多个共沸物和复杂精馏边界结构的体系。DohertyandCaldarola提出了系统化的用于均相体系的共沸塔序综合方法。之后，PhamandDoherty将之前的方法扩展到了非均相体系。Wahnschafft等人引入了“操作叶”的概念来判断分离可行性和进行分离过程的设计。SafritandWesterberg对间歇共沸精馏过程的综合进行了研究。对于这些基于三元剩余曲线图的几何推断综合方法，FienandLiu，WidagdoandSeider进行了极其详尽的综述。近年来，Thong等人发展了一套系统的用于多组分均相共沸系统分离过程综合的方法，此方法主要基于他们先前的工作和一系列流股回用规则。值得一提的是，Thong等人的方法不仅可以获得分离流程，还可以得到较为详细的设备参数。

（2）国内研究进展

国内学者关于共沸混合物分离过程综合的研究较少。西安交通大学邢诚和刘桂莲对跨越精馏单元边界分离的可行性进行了研究，提出了利用各组分的挥发度分析精馏段和提馏段内的组成变化，判断其可行性的方法。天津大学张中正在Feng等人工作的基础上建立了一种确定所有可能操作单元的新方法，并改进了超级结构（最大结构）的合成方法。大连理工大学金山等人利用PetriNet对共沸混合物分离过程建模，并系统性地改进了Adi等人的工作。

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