1. 蒸餾的定義
指利用液體混合物中各組分揮發性的差異而將組分分離的傳質過程,將液體沸騰產生的蒸氣導入冷凝管,使之冷卻凝結成液體的一種蒸發、冷凝的過程。
蒸餾是分離沸點相差較大的混合物的一種重要的操作技術,尤其是對於液體混合物的分離有重要的實用意義,廣泛應用於煉油、化工、輕工等領域。
蒸餾條件:1.液體是混合物。2.各組分沸點不同。
從世界蒸餾發展史看,3000--5000年前,酒類生產中,就有了分離提純要求。但長期酒的含量在15--20度左右,經歷了無數發明家攻關,雛型分離裝置面世,42--56度含量乙醇是一個提純高峰,也就是現在白酒的含量范圍。
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蒸餾的原理:
其原理以分離雙組分混合液為例。將料液加熱使它部分汽化,易揮發組分在蒸氣中得到增濃,難揮發組分在剩餘液中也得到增濃,這在一定程度上實現了兩組分的分離。兩組分的揮發能力相差越大,則上述的增濃程度也越大。
在工業精餾設備中,使部分汽化的液相與部分冷凝的氣相直接接觸,以進行汽液相際傳質,結果是氣相中的難揮發組分部分轉入液相,液相中的易揮發組分部分轉入氣相,也即同時實現了液相的部分汽化和汽相的部分冷凝。
液體的分子由於分子運動有從表面溢出的傾向。這種傾向隨著溫度的升高而增大。如果把液體置於密閉的真空體系中,液體分子繼續不斷地溢出而在液面上部形成蒸氣,最後使得分子由液體逸出的速度與分子由蒸氣中回到液體的速度相等,蒸氣保持一定的壓力。
此時液面上的蒸氣達到飽和,稱為飽和蒸氣,它對液面所施的壓力稱為飽和蒸氣壓。實驗證明,液體的飽和蒸氣壓只與溫度有關,即液體在一定溫度下具有一定的蒸氣壓。這是指液體與它的蒸氣平衡時的壓力,與體系中液體和蒸氣的絕對量無關。
將液體加熱至沸騰,使液體變為蒸氣,然後使蒸氣冷卻再凝結為液體,這兩個過程的聯合操作稱為蒸餾。很明顯,蒸餾可將易揮發和不易揮發的物質分離開來,也可將沸點不同的液體混合物分離開來。但液體混合物各組分的沸點必須相差很大(至少30℃以上)才能得到較好的分離效果。
在常壓下進行蒸餾時,由於大氣壓往往不是恰好為0.1MPa,因而嚴格說來,應對觀察到的沸點加上校正值,但由於偏差一般都很小,即使大氣壓相差2.7KPa,這項校正值也不過±1℃左右,因此可以忽略不計。
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2. 精餾塔工作原理
原理:利用復混合物中各組分具有不制同的揮發度,即在同一溫度下各組分的蒸氣壓不同這一性質,使液相中的輕組分(低沸物)轉移到氣相中,而氣相中的重組分(高沸物)轉移到液相中,從而實現分離的目的。
無論是平衡蒸餾還是簡單蒸餾,雖然可以起到一定的分離作用,但是並不能將一混合物分離為具有一定量的高純度產品。在石油化工生產中常常要求獲得純度很高的產品,通過精餾過程可以獲得這種高純度的產品。
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精餾塔產品質量指標選擇有兩類:直接產品質量指標和間接產品質量指標。精餾塔最直接的產品質量指標是產品成分。成分檢測儀表發展很快,特別是工業色譜儀的在線應用,出現了直接控制產品成分的控制方案,此時檢測點就可以放在塔頂或塔底。
然而由於成分分析儀表價格昂貴,維護保養麻煩,采樣周期較長(即反應緩慢,滯後較大)而且應用中有時也不太可靠,所以成分分析儀表的應用受到了一定的限制。因此,精餾塔產品質量指標通常採用間接質量指標。
3. 工業制酒精的方法中,當酒精不能再被蒸餾分離時,該如何處理。
真空蒸餾:把酒精放入一種容器中,外接抽真空裝置,當達到一定的真空度時(剩餘的壓力為0.05絕對大氣壓) 可以得到無水酒糟(絕對的)。
化學反應脫水、分子分離脫水、三無共沸混合物蒸餾脫水、萃餾脫水方法。分述如下:
(1) 化學反應脫水,Merek法是用生石灰、氯化鈣為脫水劑,每公升酒精加0.55公斤氯化鈣,經6小時或加壓反應讓脫水劑吸掉酒精的水,再精餾而製得,此法酒精損耗較大.過去我國湖南、山東一些小型廠用此法。
Hiag法是用醋酸鈉混合液具有脫水性,在脫水精餾塔中逆向交換吸收脫水。可製得99.8%無水酒精,損耗0.1~0.5%,每100升無水酒精汽耗65~80公斤,電0.5度,水1.2~1.6噸。
(2)分子分離脫水:用A4型分子篩將96%的酒精通過後,分子篩可把酒精的水份吸附,使酒精統一純度提高到99%以上。離子交換樹脂脫水一般用732型樹脂脫水落,每噸無水酒精需96%酒精1。25噸、電350度,樹脂3.5公斤。武漢、江西一些廠用此法。國外現用氣相過分子篩,據說較省能耗。巴西的usina da pedza 糖廠已採用了此法,是目前世界上最大的氣相分子篩脫水制無水酒精。
(3)三元共沸物蒸餾脫水(稱Melle法)是大規模生產無水酒精最通用的方法。作工業或燃料用的無水酒精,一般用苯作脫帶劑,酒精與水如加入第三種組份一苯,構成三元共沸物,其沸點比三種組分的沸點都低,當在苯脫水塔加熱至64.85℃時,逐步蒸餾出帶了水的苯、酒精液,塔底得到的便是無水酒精。純度可達99.8~99.95%。再由苯回收塔回收苯,循環再作脫帶劑。若用於醫葯、化妝品、香精等的無水酒精因苯有毒,則改用環已烷、乙二醇醋酸鉀為脫帶劑。生產消耗,每百升無水酒精耗汽53~175公斤,苯0.1%,酒精0.45%,冷卻水375公斤/百升噸酒精。
(4)萃取蒸餾 常用萃取劑有甘油、乙二醇、醋酸鉀乙二醇等。在蒸餾塔中酒精氣向上升,而溶劑向下降的逆流萃提:溶劑把酒精水份帶走,無水酒精在塔頂逸出,塔底排出的為有水份的溶劑,溶劑再生後可復用。
近年來,工業上也使用強酸性陽離子交換樹脂(具有極性基團,能強烈吸水)來製取無水酒精
4. 真空蒸餾的簡介
真空蒸餾(來)
在減壓下進源行,一般用於分離在常壓下加熱至沸點時易於分解的物質,或與其它蒸餾方法(如蒸汽蒸餾)結合以降低蒸餾溫度並提高分離效率。金屬醇鹽等的分離提純。真空蒸餾也用於某些品種特種氣體的深度提純。
一些化合物具有很高的沸點。要使這類化合物沸騰,最好是降低化合物沸騰時的壓力而不是提高溫度。一但壓力降低到化合物的蒸汽壓(在一定的溫度下),化合物就開始沸騰,蒸餾作用就可進行。這項技術被稱為真空蒸餾,且以真空汽化器的形式常見於實驗室。這項技術對於大氣壓下沸點超過其分解溫度的化合物是很有用的,在大氣壓下讓這類化合物沸騰的嘗試,都會使其分解
5. 請問蒸餾、精餾為什麼要在真空下進行,
精餾是一種利用迴流使液體混合物得到高純度分離的蒸餾方法;
蒸餾是一種熱力學的分回離工藝,它利用混合答液體或液-固體系中各組分沸點不同,使低沸點組分蒸發,再冷凝以分離整個組分的單元操作過程,是蒸發和冷凝兩種單元操作的聯合。