蒸發(fā)的適用范圍?
利用液體混合物中各組分揮發(fā)度的差別,,使液體混合物部分汽化并隨之使蒸氣部分冷凝,,從而實(shí)現(xiàn)其所含組分的分離。是一種屬于傳質(zhì)分離的單元操作,。
廣泛應(yīng)用于煉油,、化工、輕工等領(lǐng)域,。
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(fā)組分在蒸氣中得到增濃,難揮發(fā)組分在剩余液中也得到增濃,,這在一定程度上實(shí)現(xiàn)了兩組分的分離,。
兩組分的揮發(fā)能力相差越大,則上述的增濃程度也越大,。
在工業(yè)精餾設(shè)備中,,使部分汽化的液相與部分冷凝的汽相直接接觸,以進(jìn)行汽液相際傳質(zhì),,結(jié)果是汽相中的難揮發(fā)組分部分轉(zhuǎn)入液相,,液相中的易揮發(fā)組分部分轉(zhuǎn)入汽相,也即同時(shí)實(shí)現(xiàn)了液相的部分汽化和汽相的部分冷凝,。工業(yè)蒸餾的方法有:
①閃急蒸餾,。
將液體混合物加熱后經(jīng)受一次部分汽化的分離操作。
②簡單蒸餾,。
使混合液逐漸汽化并使蒸氣及時(shí)冷凝以分段收集的分離操作,。
③精餾。
借助回流來實(shí)現(xiàn)高純度和高回收率的分離操作,,應(yīng)用最廣泛,。
對(duì)于各組分揮發(fā)度相等或相近的混合液,為了增加各組分間的相對(duì)揮發(fā)度,,可以在精餾分離時(shí)添加溶劑或鹽類,,這類分離操作稱為特殊蒸餾,其中包括恒沸精餾,、萃取精餾和加鹽精餾,;還有在精餾時(shí)混合液各組分之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的,稱為反應(yīng)精餾,。2.3.1基本原理液體的分子由于分子運(yùn)動(dòng)有從表面溢出的傾向,。
這種傾向隨著溫度的升高而增大。
如果把液體置于密閉的真空體系中,,液體分子繼續(xù)不斷地溢出而在液面上部形成蒸氣,,最后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(shí)液面上的蒸氣達(dá)到飽和,,稱為飽和蒸氣,它對(duì)液面所施的壓力稱為飽和蒸氣壓,。
實(shí)驗(yàn)證明,,液體的飽和蒸氣壓只與溫度有關(guān),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(shí)的壓力,,與體系中液體和蒸氣的絕對(duì)量無關(guān),。
將液體加熱,它的蒸氣壓就隨著溫度升高而增大,,當(dāng)液體的蒸氣壓增大到與外界施于液面的總壓力(通常是大氣壓力)相等時(shí),,就有大量氣泡從液體內(nèi)部逸出,即液體沸騰,,這時(shí)的溫度稱為液體的沸點(diǎn),。
顯然沸點(diǎn)與所受外界壓力的大小有關(guān)。
通常所說的沸點(diǎn)是在0.1MPa壓力下液體的沸騰溫度,。
例如水的沸點(diǎn)為100℃,,即是指在0.1MPa壓力下,水在100℃時(shí)沸騰,。
在其它壓力下的沸點(diǎn)應(yīng)注明壓力,。
例如在85.3KPa時(shí)水在95℃沸騰,這時(shí)水的沸點(diǎn)可以表示為95℃/85.3KPa,。
將液體加熱至沸騰,,使液體變?yōu)檎魵?,然后使蒸氣冷卻再凝結(jié)為液體,,這兩個(gè)過程的聯(lián)合操作稱為蒸餾。很明顯,,蒸餾可將易揮發(fā)和不易揮發(fā)的物質(zhì)分離開來,,也可將沸點(diǎn)不同的液體混合物分離開來。
但液體混合物各組分的沸點(diǎn)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(jìn)行蒸餾時(shí),,由于大氣壓往往不是恰好為0.1MPa,因而嚴(yán)格說來,,應(yīng)對(duì)觀察到的沸點(diǎn)加上校正值,,但由于偏差一般都很小,即使大氣壓相差2.7KPa,,這項(xiàng)校正值也不過±1℃左右,,因此可以忽略不計(jì)。
將盛有液體的燒瓶放在石棉網(wǎng)上,,下面用煤氣燈加熱,,在液體底部和玻璃受熱的接觸面上就有蒸氣的氣泡形成。
溶解在液體內(nèi)的空氣或以薄膜形式吸附在瓶壁上的空氣有助于這種氣泡的形成,,玻璃的粗糙面也起促進(jìn)作用,。
這樣的小氣泡(稱為氣化中心)即可作為大的蒸氣氣泡的核心。
在沸點(diǎn)時(shí),液體釋放大量蒸氣至小氣泡中,,待氣泡的總壓力增加到超過大氣壓,,并足夠克服由于液柱所產(chǎn)生的壓力時(shí),蒸氣的氣泡就上升逸出液面,。
因此,,假如在液體中有許多小空氣或其它的氣化中心時(shí),液體就可平穩(wěn)地沸騰,,如果液體中幾乎不存在空氣,,瓶壁又非常潔凈光滑,形成氣泡就非常困難,。這樣加熱時(shí),,液體的溫度可能上升到超過沸點(diǎn)很多而不沸騰,這種現(xiàn)象稱為“過熱”,。一旦有一個(gè)氣泡形成,,由于液體在此溫度時(shí)的蒸氣壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過大氣壓和液柱壓力之和,因此上升的氣泡增大得非???,甚至將液體沖溢出瓶外,這種不正常沸騰的現(xiàn)象稱為“暴沸”,。因此在加熱前應(yīng)加入助沸物以期引入氣化中心,,保證沸騰平穩(wěn)。助沸物一般是表面疏松多孔,、吸附有空氣的物體,如碎瓷片,、沸石等,。另外也可用幾根一端封閉的毛細(xì)管以引入氣化中心(注意毛細(xì)管有足夠的長度,使其上端可擱在蒸餾瓶的頸部,,開口的一端朝下),。在任何情況下,切忌將助沸物加至已受熱接近沸騰的液體中,,否則常因突然放出大量蒸氣而將大量液體從蒸餾瓶口噴出造成危險(xiǎn),。如果加熱前忘了加入助沸物,補(bǔ)加時(shí)必須先移去熱源,,待加熱液體冷至沸點(diǎn)以下后方可加入,。如果沸騰中途停止過,則在重新加熱前應(yīng)加入新的助沸物,。因?yàn)槠?/p>
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