共沸以及Aspen Plus共沸搜索工具的使用

我们在对体系进行精馏分离的尝试前，需要先判断体系中是否含有共沸组成。如果含有共沸组成，在模拟的时候就需要更改策略，不然容易做很多无用功（当你发现简单精馏无论怎么提高分离精度，纯度始终无法继续上升的时候，共沸就是你需要考虑的原因之一）。

首先我们来了解一下共沸，共沸是指两组分或多组分的液体混合物以特定比例组成时，在恒定压力下沸腾，其蒸气组成与溶液相同的现象。从定义我们就可以发现，由于气液相没有浓度差，那么这个组成的混合物就无法直接通过简单精馏或者分馏的方式进行分离，再怎么蒸，你也分不开。

体系产生共沸的深层原因是因为体系中组分严重偏离拉乌尔定律，而根本原因是组分分子间的相互作用导致的，如果不同分子间的吸引力小于各纯组分分子间的吸引力，或者纯组分分子有缔合作用，那么就会产生正偏差；如果不同分子间的吸引力大于各纯组分分子间的吸引力，或者不同组分分子间能产生缔合作用，那么就会产生负偏差。一般的偏差还不会导致共沸，但是当偏差出现了最大值或者最小值，那么就出现了共沸。

蒸气压与液相组成的关系（左边为一般负偏差，右边为最大正偏差）

从T-xy相图我们可以看出常规体系和共沸体系的区别。下图第一个就是常规二元组成的T-xy相图，而第二个为低共沸体系（最大负偏差系统），第三个为高共沸体系（最大正偏差系统），其中的交点就是共沸点（恒沸点），其温度为共沸温度，组成为共沸组成，这个点是无法通过简单精馏的方式跨越的。所以说，二元共沸组成进料，如果是最大负偏差系统，那么塔顶出的是共沸组成；如果是最大正偏差系统，那么塔底出的是共沸组成。

当然，通过y-x相图也是可以看出差别的，共沸体系的曲线会出现在y=x的两侧。

那么如何来查找体系是否有共沸组成呢？当然我们可以自行去网上查询相关的体系，但这种办法效率太低，而Aspen Plus软件提供了共沸搜索工具。在我们输入物质并且选择好物性方法后，有两个途径可以进行共沸搜索。

第一个途径，点击Simulation，然后点击Home菜单栏下的Azeotrope Search按钮，在弹出的窗口中选中体系的所有组分，然后点击Report即可生成共沸组成报告。

其次，我们还可以直接在Properties界面进行处理，点击Properties界面Home菜单栏下Analysis中的三元相图（Ternary Diag）和残余曲线（Residue Curves）两个中的任意一个，然后在弹出窗口中选择第二项，即可进入共沸搜索，后面的步骤与第一种方法一致。

最后，大家一定要注意的是，共沸搜索工具的准确性完全取决于物性方法选择的好坏，只有选对了物性方法，共沸搜索结果才准确，如果物性方法选择不合适，共沸体系的搜索就不准确甚至可能是错误的。

(小编知识能力所限，如果内容出现错误，还请及时指正)

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编辑：Eric

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