4-1简单蒸馏解析
第六章蒸馏
第六章蒸馏建湖县职业技术教育中心张连广【学习要求】1、掌握理想溶液的相平衡关系、相图和用相对挥发度表示的相平衡方程。
2、掌握精馏原理，熟悉精馏流程。
3、掌握精馏塔的物料衡算及操作线方程。
4、了解五种进料对蒸馏操作的影响。
5、理解理论板数的求法。
6、理解回流比对精馏操作的影响。
7、了解板式塔的结构与特点及流体力学特性。
【知识精讲】一、概念1、蒸馏的概念蒸馏是利用液体混合物中各组分挥性的不同，或沸点的不同使各组分得到分离的单元操作。
2、蒸馏操作的分类按操作方式可分为简单蒸馏、精馏及特殊精馏。
按操作压力蒸馏可分为常压、加压及减压蒸馏。
按被分离混合物中所含组分数目可分为双组分蒸馏及多组分蒸馏。
按操作是否连续可分为连续蒸馏和间歇蒸馏。
3、拉乌尔定律在一定温度下平衡时溶液上方蒸气中任一组分的分压，等于此纯组分在该温度下饱和蒸气压乘以其在溶液中的摩尔分率，即P＝P0x。
x A=P-P0AP0A-P0By A=P0A x AP0A x A+P0B(1-x A)4、气液平衡相图①温度－组成（t-x-y）图上侧虚线，此线称为饱和蒸气线，亦称气相线、露点线下侧实线，此线称为饱和液体线，亦称液相线、泡点线②相平衡（x－y）图x－y线表示液相组成和与之平衡的气相组成间的关系。
此线偏离对角线愈远，表示该溶液愈容易分离。
5、挥发度和相对挥发度挥发度是表示某中液体容易挥发的程度。
1 / 11相对挥发度是指两组分挥发度之比，以a表示。
对于理想溶液，则a＝P A0P B0［a＝y(1-x)x(1-y)］用相对挥发度表示的气液相平衡关系为：y=ax1+(a-1)x6、简单蒸馏①概念使混合液在蒸馏釜中逐渐受热气化，并不断将生成的蒸气引入冷凝器内冷疑，以达到混合液中各组分得以部分分离的方法。
称为简单蒸馏或微分蒸馏。
②简单蒸馏主要应用于：⑴分离沸点相差较大；⑵分离程度要求不高；⑶多组分混合液的粗略分离的场合。
7、精馏①概念精馏就是多次而且同时运用部分气化和部分冷疑的方法，使混合液得到较完全发离，以获得接近纯组分的操作。
化工原理习题第三部分蒸馏答案
第三部分蒸馏一、填空题1、均相液体混合物2、 5.07%3、挥发度。
4、精馏段和提馏段5、拉乌尔定律6、泡点温度，简称泡点7、露点温度，简称露点8、饱和蒸气压9、难易程度 10、全回流 11、最小回流比 12、进料热状况参数 13、越少14、逐渐降低 15. 冷液, 最远 , 最少 16、部分冷凝和部分汽化增加 17. 1333.3 18. 沸点, 易.19、普通精馏分离，萃取精馏或恒沸精馏分离20. 液相，提高 21. 单效蒸发和多效蒸发 22、蒸馏 , 改变状态参数 23、挥发度v v A=p A/x A v B=p B/x B24、相对挥发度。
：α=v A/v B=（p A/x A）/（p B/x B）=y A x B/y B x A25、平衡 , 大于；相同，大于 26、多次部分汽化和多次部分冷凝, 混合物中各组分挥发度的差异，塔顶液相回流和塔底产生上升蒸汽 ,由上至下逐级降低；27、低于,塔顶易挥发组分浓度高于塔底，相应沸点较低；原因之二是：存在压降使塔底压力高于塔顶，塔底沸点较高。
28、理论板 29、再沸器，冷凝器 30、R/R+1， x/R+1。
31、D进料量和进料热状况 32、（1）温度低于泡点的冷液体；（2）泡点下的饱和液体；（3）温度介于泡点和露点的气液混合物；（4）露点下的饱和蒸汽；（5）温度高于露点的过热蒸汽。
33、最少为N。
34、减少，增加，增加，增加，增大。
min变大。
36、愈大，先减小后增大的过程。
37、拉乌尔定律。
38、35、xD逐渐降低，逐渐升高。
39. 1 40. 变大，减小，不变，增加 41、0.77（塔板从上往下数），0.35（塔板从下往上数）。
42、逐渐升高，减小 43、增大，变大。
44、 8m 。
45、y = x, T > t。
46、减少，增大；上移，增多，减少。
47. 增加，增加。
48. 蒸馏 ; 泡点。
49. 饱和液体线。
50. 66.7 kmol/h 。
精馏习题
练 习 一1、精馏过程是利用 ________ 和 ________ 的原理进行完成的。
多次部分气化；多次部分冷凝 2、简单蒸馏的主要特征是________和______。
不稳定操作或过程不连续；无回流 3、若原料组成、料液量、操作压力和最终温度都相同，二元理想溶液的简单蒸馏和平衡蒸馏相比较的结果有：①所得馏出物平均浓度______； ②所得残液浓度______; ③馏出物总量______。
①简单蒸馏的馏出物平均浓度大于平衡蒸馏的馏出物平均浓度； ②两种情况的残液浓度相同；③平衡蒸馏的馏出物总量大于简单蒸馏的馏出物总量。
4、精馏操作的依据是 ______ 。
精馏操作得以实现的必要条件包括______和 ______。
混合液中各组分的挥发度的差异；自塔顶向下的液流和自塔底向上的气流5、若精馏塔塔顶某理论板上气相露点温度为t1，液相泡点温度为t2； 塔底某理论板上气相露点温度为t3，液相露点温度为t4。
请将4个温度间关系用 > 、= 、< 符号顺序排列如下_____。
4321t t t t =<= 6、当增大操作压强时，精馏过程中物系的相对挥发度________，塔顶温度________ ，塔釜温度________。
减小；增加；增加7、气化率相同时，平衡蒸馏的闪蒸罐内压强越低分离效果越好。
（ ）答案：√练 习 二1、用图解法求理论塔板时，在 α、F x 、D x 、w x 、q 、R 、F 及操作压力p 等参数中， ________ 与解无关。
进料流率2、当增大操作压强时，精馏过程中物系的相对挥发度 ________ ，塔顶温度 ________，塔釜温度 ________ 。
减小；增加；增加3、 某二元理想物系的相对挥发度为2.5，全回流操作时， 已知塔内某块理论板的气相组成为0.625，则下层塔板的 气相组成为 ________ 。
答案：0.44、连续精馏操作时，操作压力越大，对分离越 ________ ，若进料气液比为1：4（摩尔）时，则进料热状况参数q 为 ________ 。
四谱综合解析
的前提下，利用1H谱和13C谱综合分
析确定的C、H等数目推测化学式。
第四章 四谱综合解析
3. 综合谱学法 （1）利用MS法的分子离子峰确定摩尔质量和 Cl、Br、S等杂原子及其数目； （ 2 ）用 13C-NMR 谱得到碳原子的类型和数目； 并计算直接与C相连的H原子数； （3）用1H谱获得分子中总H原子数目，与13CNMR谱得到的H数目比较，对无对称性的分 子 1H-NMR 谱中获得的 H 数目减去 13C-NMR 谱得到的H数目既为与杂原子相连的H数。
第四章 四谱综合解析
三、核磁共振谱（NMR）
●主要功能及特征：
1. 1H-NMR谱（质子磁共振，PMR）
（1） 根据峰组数确定1H核的种类。
（2）根据积分单位的比值确定各类氢核的 相对数目。
第四章 四谱综合解析
（3）根据1H谱的化学位移查表，可得到和给出 质子的电子环境及相邻的基团情况。
（4）从偶合情况（裂分峰数）可以得到相邻基 团的质子数目。 （5）加入重水或酸混匀后测试，可鉴定出与杂 原子（如：S、O、N等）相连的质子情况。
第四章 四谱综合解析
§4-2 谱图解析的一般方法
一、摩尔质量和化学式的确定 1. MS法 （1 ）利用高分辨 MS的分子离子峰直接测 定精确的摩尔质量并推断出化学式； （2 ）用低分辨 MS中的分子离子峰及同位 素的M+1 、M+2峰和贝农表结合获得摩尔 质量和化学式。
第四章 四谱综合解析
2. NMR法 一般情况是在已知化合物摩尔质量
子峰，不必解析所有的碎片离子峰。
第四章 四谱综合解析
二、红外光谱（IR） ●主要功能及特征： 1. 确定官能团（如：是否含氧、氮、芳 环等，含氧化合物是羧基、羰基、羟 基还是醚等）；是否含有C-X、C=X、 C≡N等。
高一化学必修一-1.3
必修① ·R J 版 ·化 学
例2 下几步：
某化学课外小组用海带为原料制取了少量碘水。现用 CCl4
从碘水中萃取碘并用分液漏斗分离两种溶液。其实验操作可分解为如 A．把盛有溶液的分液漏斗放在铁架台的铁圈中； C．检验分液漏斗活塞和上口的玻璃塞是否漏液； D．倒转漏斗用力振荡，并不时旋开活塞放气，最后关闭活塞， 把分液漏斗放正；
必修① ·R J 版 ·化 学
必修① ·R J 版 ·化 学
1．掌握蒸馏的实验原理和操作技能。 2．掌握萃取和分液的实验原理和操作技能。 3．掌握蒸馏和萃取操作所适用的物质。 4．通过蒸馏与萃取操作进一步掌握分离提纯的基本方法，建 立提出问题、分析问题以及通过实验解决问题的科学思想。
必修① ·R J 版 ·化 学
工业酒精是含水约4%的液态乙醇。向工业酒精中加入生
石灰，会发生如下化学反应且生成物不溶于乙醇： CaO＋H2O===Ca(OH)2 (1) 要在实验室中将工业酒精转化为无水酒精，下列做法中最 不可取的是________。 A．加入过量的生石灰后过滤 B．加入过量的生石灰后蒸馏 C．加入过量的生石灰后分液
(3)CCl4与水不互溶，并且碘在CCl4中溶解度比在水中大很多 (4) 不能 酒精和水可以互溶，碘溶于酒精中所形成的酒精溶 液与水无法分液
必修① ·R J 版 ·化 学
【点评】
解此类题的关键：一是要把握好萃取操作的方法
及为什么这么操作；二是要理解萃取的原理。只有掌握了有关物质 的性质、有关仪器的使用和实验注意事项，才能在解决具体问题时 综合运用这些知识、技能，进行正确的推理和判断。分液时上层液 体只能从上口倒出，因此，要及时关闭活塞，不要让上层液体从下 口流出，以免混到下层液体；萃取时往往只考虑溶质在两种溶剂中 溶解度要相差很大，而对两种溶剂不能互溶最容易忽视，致使溶质 溶在溶剂中无法分液。
1章蒸馏4第五节两组分连续精馏的计算(简捷法)+其他精馏
会形成另外一条温度分 布曲线。 布曲线。 受外界影响温度变化 最大的板——灵敏板。 灵敏板。 最大的板 灵敏板 t t
例：
1. 某精馏塔在操作时，加料热状态由原来的饱和液体 进料改为冷液进料，且保持F， xf，回流比R 和提馏段 上升蒸汽量V'不变，则此时D ，xD ，W 。 (增加，不变，减少，无法确定) 2. 某精馏塔在操作时，加料热状态由原来的饱和液 体进料改为冷液进料，且保持F， xf，V，D不变，则此 时xD ，xw ，R ，L/V 。 (增加，不变， 减少)
xn1 xn EML = (1-51a) xn1 x *n
实验时, 通常在R 下测取单板效率。 实验时 通常在 ∞下测取单板效率。
3、点效率 EO 、
中 国 矿 业 大 学 化 工 学 院 化 工 系
指塔板上各点的局部效率。以气相推动力为例： 指塔板上各点的局部效率。以气相推动力为例：
Байду номын сангаас
y yn+1 EOV = * yo yn+1
1. 全塔效率 E (总板效率 总板效率) 总板效率 是塔内各单板效率的平均值： 是塔内各单板效率的平均值：
中 国 矿 业 大 学 化 工 学 院 化 工 系
xD， ， D
E= (NT / NP)×100% × 实际板数： 实际板数： NP= NT / E 目前公认的较为符合实际的是美国 化工学会的预测板效率的A Ch. 化工学会的预测板效率的 A.I.Ch.E 法和奥康奈尔法 法和奥康奈尔法。 奥康奈尔
Y = 0.545827 0.591422X + 0.002743/ X (1-50)
N Nmin = N +2
上式适用于 0.01<X<0.9
蒸馏-4
R ( R 1)q nD r q nV r C
3. 双组分连续精馏的设计计算
(1) 精馏操作方程
精馏段:
R xD yn1 xn R 1 R 1
qnL R qnD
回流比
提馏段:
qnL qqnF qnW yn1 xn xW qnL qqnF qnW qnL qqnF qnW
qnL= RqnD ↑→
q'nV= qnV +(q-1) qnF ↑→
→操作费↑
R和 C↑→ GR和 GC↑
再沸器和冷凝器的设备费↑，
塔径↑
也使设备费↑
故 研究R是一个保证技术要求和保证经济效益的 问题。应确定一适宜的回流比。示意图
a. 回流比为无限大时 概念： R=∞ ，qnD =0 称为全回流 。
小
1. 物料衡算
结
总物料衡算：qnF=qnD+qnW
易挥发组分物料衡算：qnF Z F
qnD xD qnW xW
qnD Z F xW qnF xD xW
qnW xD Z F qnF xD xW
qnD xD 100 % 回收率定义： D qnF Z F
qnW (1 xW ) W 100 % qnF (1 Z F )
D
（ xq ， yq ）
xD
R 1
F
W
xW
zF
xD
(3) 回流比R及进料状态参数对操作线的影响
① 回流比R的影响：
R ↑→操作线靠近对角 线→对分离有利
②
q
的影响：
q=1 q>1
0<q<1
q=0 q<0
4 分子蒸馏技术
结
论
物料在分子蒸馏中的分解几率和停留时间比
其它类型的蒸发器低了数量级。 因此，用分子蒸馏总是可以保证：
物料少受破坏 重复性 效率
工艺及设备
• 分类 实验室设备
自由降膜式 刮膜式
离心式
多级分子蒸馏
09:55:51
24
分子蒸馏与其它蒸馏方法相比其突出优点
在于：
a. 操作温度低
b. 物料受热时间短
（这两点对于高沸点和热敏物料尤为重要）
• 分子蒸馏技术是怎样发展的—历程
真空度0.1～100 Pa
蒸发面、冷凝面 之间的距离小 于轻分子的平 均自由程
原理上不同于薄 膜蒸发器和普 通蒸馏
09:55:50 10
原理及特点
• 几个基本概念
分子碰撞：分子与分子之间存在着相互作用力， 远时表现为吸引、近时表现为排斥，由接近到 排斥分离的过程称为分子碰撞。 分子有效直径：分子碰撞过程中，两分子质心的 最短距离（即发生斥离的质心距离），称为分 子有效直径。 分子运动自由程：一个分子在相邻两次分子碰撞 之间所经过的路程。 分子平均自由程：自由程是变化的，某时间间隔 内自由程的平均值，称为分子平均自由程。
物料的热分解：取决于操作温度、压力及停留时间，成正 比
18
原理及特点
• 分子蒸馏技术的影响因素 各种因素对蒸发效率的影响
系统压力升高，蒸发效率下降 冷凝器温度升高，蒸发效率下降
降
蒸发器与冷凝器之间的间距加大，蒸发效率下
随蒸发器与冷凝器的配置方式不同而不同
09:55:51
19
原理及特点
0.0056 0.056 0.56 5.6 56
注：1mmHg=133.322Pa
1.1.3《蒸馏、萃取和分液》导学案(含答案)-人教版高中化学必修一
第一章 从实验学化学第一节 化学实验基本方法（第三课时 蒸馏、萃取和分液）【学习目标】1.通过阅读填空、思考讨论，知道蒸馏、萃取和分液的原理、适用范围及操作的注意事项，初步知道如何选择萃取剂。
2.通过演示实验、分组训练、讨论归纳，掌握蒸馏、萃取与分液的基本实验操作技能。
能设计实验方案，进行实验探究。
具有严谨求实的科学态度和创新意识。
3.通过阅读交流、归纳小结进一步加深对物质分离和提纯方法的认识，建立根据混合物组分的特征采取合适分离操作的思维模型，通过Cl －检验的学习，初步理解干扰离子排除的方法。
【学习重点】蒸馏、萃取和分液的实验原理和操作技能。
【学习难点】物质分离和提纯方法的选择。
【自主学习】旧知回顾：1．下列各组物质：①NaNO 3和NaCl ；②CaCl 2和CaCO 3；③MnO 2和KCl ；④BaSO 4和AgCl ，可按照溶解、过滤、蒸发的实验操作顺序，将他们相互分离的有2组( ②③ )2.除去粗盐中的可溶性杂质时,BaCl 2溶液与Na 2CO 3溶液的滴加顺序可否颠倒?【温馨提示】 不能新知预习：阅读教材P8～P9，完成下列问题1.在制取蒸馏水时应向烧瓶中加入 沸石（或碎瓷片），目的是 防止爆沸 ；加热时烧瓶内液体体积应为烧瓶体积的 1/3 。
2.蒸馏是指把液体加热至沸腾，使液体变为蒸气，再重新冷凝成液体的过程。
根据混合物各组分的沸点不同，利用蒸馏可以除去易挥发、难挥发或不挥发的杂质。
3.萃取是利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把物质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来的方法，加入的溶剂称为萃取剂。
【同步学习】活动一、认识蒸馏1.观看思考：观看蒸馏“视频”或教材P7图1-4，思考蒸馏原理： 利用相互溶解的两种或多种混合物的沸点不同将混合物进行分离的方法 。
2.归纳小结：结合教材P7图1-4或“视频”总结该蒸馏装置的基本仪器及注意事项。
【温馨提示】基本仪器：烧瓶、直型冷凝管、尾接管（牛角管）、锥形瓶、酒精灯、到管等。
1-4研究有机化合物的一般步骤和方法
C.加入浓硫酸，再加热，蒸出乙醇
D.将95.6%的乙醇溶液直接加热蒸馏
2、重结晶：
利用被提纯物质与杂质在同一溶剂中 的溶解度不同而将其杂质除去的方法。 关键：选择适当的溶剂。 是不是温度越 选择溶剂的条件： 低越好？？？ （1）杂质在溶剂中的溶解度很小或很大； （2）被提纯的有机物在此溶剂中的溶解度 受温度的影响较大。 例如：苯甲酸的重结晶P.18图1-8
2）固—液萃取：是用有机溶剂从固 体物质中溶解出有机物的过程 。（专 用仪器设备） 4、色谱法：阅读P.19 利用吸附剂对不同有机物吸附作用的 不同，分离、提纯有机物的方法。 例如：用粉笔分离色素……
[练习1]下列每组中各有三对物质，它们都能 用分液漏斗分离的是 A 乙酸乙酯和水，酒精和水，植物油和水 B 四氯化碳和水，溴苯和水，硝基苯和水 C 甘油和水，乙酸和水，乙酸和乙醇 D 汽油和水，苯和水，己烷和水 [练习2]可以用分液漏斗分离的一组液体混和 物是 A 溴和四氯化碳 B 苯和溴苯 C 汽油和苯 D 硝基苯和水
“李比希元素分析法”的原 理：
取定量含C、 加氧化铜 H（O）的有 氧化 机物
H2O 用无水 得前后 CaCl2吸收 质量差 用KOH浓 CO2 得前后 质量差
溶液吸收
得出实验式
计算O含量
计算C、H含量
元素分析:
[例1]某含C、H、O三种元素的未知物A，经燃 烧分析实验测定该未知物中碳的质量分数为 52.16%，氢的质量分数为13.14%。（P20） （1）试求该未知物A的实验式（分子中各原子 的最简单的整数比）。C2H6O （2）若要确定它的分子式，还需要什么条件？
1、质荷比是什么？
分子离子与碎片离子的相对质量与其电荷的比值
2、如何确定有机物的相对分子质量？