本文作者：師紅亮
乙醇的理化特性之一是能與水和多種有機溶劑形成共沸混合物，所形成共沸物的共沸點比乙醇的沸點要低。
乙醇的沸點是78.3℃，水的沸點是100℃，它們的混合物就是二元混合物，它們的共沸點是78.13℃（乙醇95.6%，水4.4%）；這也正是工業乙醇中5%的水不易去除的原因。
共沸物是指平衡狀態下，氣相和液相組成完全相同時的混合溶液，對應的沸點溫度稱為共沸點。這類混合物的溫度-組分相圖有著共同的最高點或最低點。如果此點為最低點，則稱為負共沸物。大多數共沸物都是負共沸物，即有最低沸點。
任一共沸物，其共沸點都有所不同；如，乙醇-苯組成的二元共沸混合物，其共沸點是68.3℃（乙醇32.4%，苯67.6%）；乙醇-苯-水組成的三元共沸混合物，其共沸點是64.9℃（乙醇18.5%，苯74%，水7.5%）；乙醇-環已烷-水組成的三元共沸物，其共沸點是62.1℃（乙醇17%，環已烷76%，水7.0%）。
「共沸精餾」的技術核心是共沸劑的選擇和精餾裝置的設計，所謂共沸劑就是在生產中我們俗稱的「帶水劑」，它是乙醇的三元共沸混合物中的組分3 。
部分乙醇的三元共沸混合物組成見表1
組分1 %
組分2 %
組分3 %
共沸點℃
乙醇
18.6
水
7.4
苯
74.1
64.9
乙醇
17.0
水
5.0
二氯乙烷
78
67
乙醇
17
水
7.0
環已烷
76
62.1
乙醇
8.4
水
9.0
乙酸乙酯
82.6
70.2
乙醇
20
水
7.0
環已烯
73
64.1
表1乙醇的三元共沸混合物
我們選擇「帶水劑」的原則是：1要選擇所形成共沸物的共沸點與乙醇沸點相差較大，2要選擇帶水量高但又與水不相溶的有機溶劑，3要選擇結合乙醇比例稍低的。由表1可以看出，對於乙醇共沸精餾的「帶水劑」，我們會首選環已烷，然後是苯。由於苯的毒性較大，能用環已烷就不要用苯！
共沸精餾可連續運行，也可間歇式操作。實施共沸精餾操作前先計算一下「帶水劑」如環已烷或苯的用量，一般情況下，要加入形成三元共沸混合物乙醇-環已烷（苯）-水稍過量比例的環已烷或苯，以1.2倍的量為宜。精餾時，先將水蒸出來分離走，然後再除去過量環已烷或苯與乙醇形成的二元共沸混合物，剩下的就是含量99.5%以上無水乙醇。
乙醇共沸精餾工藝流程示意圖如圖1
圖1中：蒸餾釜01、精餾塔02、工業乙醇罐03、板式冷凝器04、管式冷凝器05、帶水劑中轉站06、成品冷凝器07、無水乙醇接收罐08。
本裝置是連續精餾裝置，它操作控制的技術關鍵點是：
1.塔頂溫度保持62.0℃～63.0℃
2.「帶水劑」的連續補充的速度和量
3.「帶水劑」與水能否及時分離。
在共沸精餾操作過程中，95%的工業乙醇自精餾塔中上部進塔，一直循環著的「帶水劑」環已烷或苯自精餾塔頂部進塔，目標產品無水乙醇自精餾塔中部採出，蒸餾釜自精餾塔底部源源不斷地提供熱能。
運行過程中，只要控制好「帶水劑」的量一直能保持最大限度地向系統外帶水，初期帶水循環回流30～60min，就可正常採出含量在99.5%以上的無水乙醇了。如果「帶水劑」量不足時，帶水就會慢下來，就會影響到生產效率。所以，實施乙醇連續共沸精餾時一定把控好各個工段操作運行的平衡。
乙醇共沸精餾還有一種神組合，即乙醇-乙二醇-醋酸鈉-水形成的共沸體系，精餾可直接採出99.5%以上的無水乙醇，小夥伴們有興趣的話可多關注。
工業乙醇的去水操作，除了以上談到的「乾燥劑+蒸餾」、「共沸精餾」，像「分子篩法」、「膜過濾法」都是不錯的選擇。尤其是「膜過濾法」，既快捷又純潔。
創新無止境，高手在民間，隨著現代科技的飛速發展，更新更好的製備無水乙醇的技術一定會展現在我們面前！