甲醇与异丙醇的分离张玲[摘要]甲醇和异丙醇是重要的化工原料的溶剂，作为溶剂使用会产生大量甲醇和异丙醇混合物[1]。

本文研究的是甲醇与异丙醇的分离。

因为两者不共沸，且沸点相差很大 [2]。

故可以利用两溶液间的各组分挥发性差异采用精馏方法分离。

不同的回流比，温度，时间对其分离都会有一定的影响。

分离的产物用气相色谱分析，回流比不同时最佳的分离温度也不同，回流比越大所需时间越少，最佳分离温度越低。

[关键词] 甲醇异丙醇精馏气相色谱0引言甲醇化学式CH3OH，分子量32.04。

最早从木材干馏得到故又称木醇。

甲醇是无色透明，易燃，易挥发的，有酒精气味的液体。

沸点64.7℃，能溶于水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混合。

遇热、明火、或氧化剂易燃烧。

其蒸汽与空气能形成爆炸混合物[3]。

工业酒精中里含有甲醇，但是工业酒精的主要成分还是乙醇。

工业上用一氧化碳和氢气的混合物（合成气）在一定条件下制备甲醇。

甲醇用途广泛，是基础的有机化工原料和优质燃料。

主要应用于精细化工，塑料等领域，用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲酯等多种有机产品，甲醇是一种重要的有机溶剂，其溶解性能优于乙醇，可用于调制油漆。

一些无机盐如碘化钠、氯化钙、硝酸铵、硫酸铜、硝酸银、氯化铵、氯化钠都或多或少地能溶于甲醇。

作为一种良好的萃取剂，甲醇在分析化学中可用于一些物质的分离，还用于检验和测定硼。

甲醇可以做防冻剂，严冬时节在汽车水箱中添加适量甲醇，能使水箱中循环冷却水不冻，在禁酒国家中甲醇用作酒精变性剂，将甲醇掺在乙醇之中得到变性乙醇，具有一定毒性使之不宜饮用。

甲醇经微生物发酵可生产甲醇蛋白，富含维生素和蛋白质，具有营养价值高而成本低的优点，是颇有发展前景的饲料添加剂，能广泛用于牲畜、家禽、鱼类的饲养。

甲醇也是农药、医药的重要原料之一。

甲醇在深加工后可作为一种新型清洁燃料，也可加入汽油惨烧或代替汽油作为动力燃烧以及用来合成甲醇蛋白[4]。

甲醇的生产主要是合成法，尚有少量从木材干馏作为副产物回收。

合成的化学方程式：2H2+CO→CH3OH合成甲醇可以固体（如煤、焦炭）液体（如原油、重油、轻油）或气体（如天然气、及其其他可燃性气体）为原料，经造气净化（脱硫）交换，除去二氧化碳。

配制成一定的合成气（一氧化碳和氢）。

在不同的催化剂存在下，选用不用的工艺条件。

单产甲醇（分高压法低压和中压法），或与合成氨（联醇法）。

讲合成后的粗甲醇，经预精馏脱除甲醚，精馏而得成品甲醇。

高压法为BASF最先实现工业合成的方法，但因其消耗大，加工复杂，材质要求苛刻，产品中副产物多，今后将由ICI低压和中压法取代[5]。

异丙醇化学式C3H8O，分子量61.0。

它是正丙醇的同分异构体。

异丙醇是无色透明挥发性液体，有似乙醇和丙酮混合物的气味，其气味不大。

其蒸汽能对眼睛、鼻子和咽喉产生轻微刺激，能通过皮肤被人体吸收。

沸点82.5℃，能溶于水、醇、醚等多数有机溶剂。

与水能形成共沸物。

它易燃，蒸汽与空气形成爆炸性混合物，其蒸汽能滚动流过很长的距离，并能产生回火。

异丙醇是重要的化工产品和原料。

主要用于制药、化妆品、塑料、香料及电子工业上用作脱水剂及清洗剂。

测定钙、镁、镍、钾、钠等试剂。

色谱分析差比物质。

在许多工业和消费产品中，异丙醇用作低成本溶剂，也用作萃取剂。

异丙醇还用做油品和胶体的溶剂，以及用于鱼粉饲料浓缩物的制造中。

低品质的异丙醇用在汽车燃料中。

无水异丙醇的常规质量为99%以上，而专用级异丙醇含量在99.8%以上（用于香精和药物）。

用于制取丙酮、二异丙醚、乙酸异丙酯和麝香草酚等。

异丙醇还可用作农药、医药的中间体[6]。

异丙醇的制作方法是先用 90 ～ 95% 硫酸吸收丙烯 CH3CHCH2( 从热裂石油气分出 ) ，继加水分解异丙基硫酸，再用蒸馏法蒸出异丙醇。

或用酸性阳离子树脂和硅钨酸均相催化剂使丙烯水合而得。

目前国内外工业上生产异丙醇的方法主要是丙烯水合法。

根据是否生成中间产品，其工艺路线又可分为丙烯间接水合法和丙烯直接水合法。

甲醇与异丙醇两者的沸点相差很大而且不共沸，可以采用精馏方法分离。

利用溶液中各组分挥发性的差异，液体经过多次部分汽化，蒸汽经过多次部分冷凝，最终在塔顶得到较纯的轻组分，在塔底得到较纯的重组分。

塔顶有回流，塔底有蒸汽上升是精馏的必要条件。

本文研究的是如何将两者更好的分离，在不同的回流比，不同的温度下对其分离的影响。

用气相色谱法测定不同回流比下两物质的分离效果[7]。

1 实验部分1.1 试剂和仪器试剂：甲醇（分析纯国药集团化学试剂有限公司）异丙醇（分析纯宜兴市第二化学试剂厂）仪器：计算机控制反应精馏装置（天津大学北洋化工实验设备有限公司）普通电热套（DRT-4 北京中兴伟业仪器有限公司）电热恒温鼓风干燥箱（DGG-9053A，上海森信实验仪器有限公司）电子天平（SL502，上海民桥精密科学仪器有限公司）分析天平（NB0465，上海民桥精密科学仪器有限公司）气相色谱（GC-9790, 温岭福立分析仪器有限公司）1.2 实验原理精馏分离是根据溶液中各组分挥发度（或沸点）的差异，使各组分得以分离。

其中较易挥发的称为易挥发组分（或轻组分），较难挥发的称为难挥发组分（或重组分）。

它通过汽、液两相的直接接触，使易挥发组分由液相向汽相传递，难挥发组分由汽相向液相传递，是汽、液两相之间的传递过程。

1.3 精馏特点精馏分离具有如下特点：1.通过精馏分离可以直接获得所需要的产品；2.精馏分离的适用范围广，它不仅可以分离液体混合物，而且可用于气态或固态混合物的分离；3.精馏过程适用于各种组成混合物的分离；4.精馏操作是通过对混合液加热建立汽液两相体系进行的，所得到的汽相还需要再冷凝化。

因此，精馏操作耗能较大。

1.4 测定步骤1.4.1.精馏装置本实验中使用的实验装置塔体为内径20mm，玻璃柱,内装Φ2.5 ×2.5 不锈钢网θ环填料,填料层高度为1.5m ,塔釜采用500ml 的三口圆底烧瓶,塔顶采用全冷凝器;采用电加热套加热,并通过控制与电热套串联的调压器来控制汽化速度。

1.4.2实验步骤（1）甲醇与异丙醇标准溶液配制：用电子天平各称取150g溶液，混合倒入塔釜500ml的四口烧瓶中；（2）接通电源加热，打开冷凝水，通过加热控制汽化速率，以恒定的汽化速率，保持全回流稳定，待塔顶与塔底温度稳定后开始回流，依次做回流比4：1 3：1 1：1（3）根据塔顶温度，得到符合纯度要求的产品,并记录出料的温度段及时间,用气相色谱进行组成分析。

（4）当精馏分离实验结束后,将釜液倒出,分析其组成。

1.4.3 实验装置图1.5 实验结果与讨论分析1.5.1实验仪器气相色谱装置1.5.1 气相色谱装置1.5.1.1气相色谱型号:GC 97901.5.1.2技术参数 1.TCD：灵敏度S≥3000mV.ml/mg漂移≤100uV/30min2.FID：灵敏度Mt≤0.00000000001g/s漂移≤20uV/30min3.ECD：灵敏度Mt≤0.0000000000001g/s4.FPD:灵敏度Mt≤0.0000000000014g/s（P）1.5.1.3主要特点 1.完整的双气路可配置二个放大电子单元对FID、FPD、ECD可进行2个样品的分析。

2.仪器具有热导TCD、氢焰离子化FID、火焰光度FPD、电子捕获ECD等供任意选。

3.仪器技术性能优良、功能完备，进样系统采用国内独一无二的冷柱头进样带隔膜吹扫技术。

4.仪器可同时装接填充柱和毛细管柱，以能满足目前色谱分析中对各种色谱柱的选用及分析。

5.仪器可同进对六个对象进行温度控制，精度达0.1℃。

1．5.1.4仪器介绍 9790系列高性能气相色谱仪根据使用需要可选择组合氢焰离子化（FID）、热导（TCD）、火焰光度（FPD）、电子捕获（ECD）等多种检测器，可对沸点399℃以下有机物、无机物及气体进行常量、微量甚至痕量分析。

广泛用于石油、化工、化肥、制药、电力、食品发酵、环保、冶金和科研等领域。

1.5.2 实验步骤（1）打开氢气瓶总阀，调节减压器，将氢气瓶出口压力调为0.24MPa左右；调节气路B通道稳流阀刻度旋钮，将柱前压力调至0.06MPa；（2）使用中性皂液检查气路是否漏气；（3）打开气相色谱仪开关，设定进样器温度为50℃，柱箱温度为100℃，检测器温度为150℃，桥电流为150mA;（4）预热30min后，打开色谱工作站，准备测定样品浓度；（5）分别测定塔顶、塔釜样品的浓度，每个样品测两次；（6）工作结束后，关闭工作站、气相色谱仪，在进样器、柱箱、检测器温度降到80℃以下后，关闭氢气。

1．5.3 结果讨论精馏操作中，由精馏塔塔顶返回塔内的回流液流量L与塔顶产品流量D的比值,即R ＝L/D。

1.5.3.1.时间和温度之间的关系所需时间最佳温度110 84.170 83.250 80.3在一定的时间内，随着回流比的增大，分离异丙醇最佳的温度逐渐减少。

1.5.3.3.回流比一定时，温度与时间的关系。

3．1 4：1回流时间温度（塔顶）0 66.210 66.220 66.230 66.440 68.350 76.560 79．070 81.380 82.990 83.4100 83.8110 84.11/4回流时，在66.2℃左右，塔顶主要产出甲醇，回流半小时后，塔顶温度上升，塔顶产出甲醇与异丙醇的混合物。

待到温度稳定在84.1℃时，塔顶产出为异丙醇。

在这段期间，84.1℃的塔顶产出为最佳温度，含量为98%。

此时塔釜产品为100%异丙醇。

3：1回流时间温度（塔顶）0 66.410 68.420 71.230 76.340 80.850 82.360 82.870 83.21/3回流时，在66.4℃左右，塔顶主要产出甲醇。

回流20分钟左右塔顶温度上升，塔顶产出甲醇与异丙醇的混合物。

待温度稳定在83.2℃左右时，塔顶产出基本为异丙醇，含量在97%。

此时塔釜含异丙醇100%。

1-1回流时间温度（塔顶）0 66.410 72.120 78.330 79.540 79.950 80.31：1回流时，在66.4℃左右，塔顶主要产出甲醇，回流10分钟左右，塔顶温度上升，塔顶产出甲醇与异丙醇的混合物。

待温度稳定在80.3℃时，塔顶异丙醇含量100%。

塔釜含量也为100%。

1.4.3校正因子的确定色谱定量分析的依据是被测组分量与检测器的响应信号(峰面积或峰高)成正比。

但是同一种物质在不同类型检测器上往往有不同的响应灵敏度；同样，不同物质在同一检测器上的响应灵敏度也往往不同，即相同量的不同物质产生不同值的峰面积或峰高。

这样，各组分峰面积或峰高的相对百分数并不等于样品中各组分的百分含量。

因此引入定量校正因子，校正后的峰面积或峰高可以定量地代表物质的量[8]内标校正因子的测定：用分析天平准确称量试样甲醇，和异丙醇溶液。