分馏与精馏精馏
化学试剂的纯化
化学试剂的纯化基础知识在化学分析、仪器分析、无机制备、有机合成以及其他的科学实验工作中经常会遇到所用的化学试剂纯度不够，或买不到所需纯度的化学试剂，这就需要在实验室自己对现有的化学试剂进行纯化，以便得到所需纯度的化学试剂。
实验室中常用的纯化化学试剂的方法有：蒸馏和精馏、重结晶、萃取、区域熔融和色谱分离等等，下面将分别加以简单介绍。
第一节蒸馏和精馏蒸馏和精馏是一种使用广泛的纯化方法，根据液体混合物中液体和蒸气之间混合组分的分配差别进行纯化，是纯化挥发性和半挥发性化学试剂的第一选择。
一、蒸馏原理蒸馏的主要目的是从含有杂质的化学试剂中分离出挥发性和半挥发性的杂质或将易挥发和半挥发的主体蒸发出来，将不挥发和难挥发的杂质留下。
一种物质在不同温度下的饱和蒸气压变化是蒸馏分离的基础。
大体说来，如果液体混合物中两种组分的蒸气压具有较大差别，就可以富集蒸气相中更多的挥发性和半挥发性的组分。
两相－液相和蒸气相－可以分别地被回收，挥发性和半挥发性的组分富集在气相中而不挥发性组分被富集在液相中。
除了烃类混合物和少数其它例子之外，Raoult定律和Dalton定律可用于理想混合物体系，混合物溶液常常不遵循理想的蒸气相-液相行为。
应用这两个定律可以得到一个二元体系的两种组分的比挥发性（aAB）：a AB ＝ (YA/YB)/ (XA/XB) = P0A/ P0B其中，YA 和YB分别是平衡时气相中组分A和B的摩尔分数，XA和XB分别是平衡时液相中组分A和B的摩尔分数，P0A 和 P0B分别是平衡时组分A和B的蒸气压，均服从Raouilt定律。
随着aAB增加，富集程度也增加。
二、简单蒸馏最简单的蒸馏装置，如图－1所示。
当一个液体样品被加热并转变成蒸气时，其中有一部分被冷凝而回到原来的蒸馏瓶中，而其余的被冷凝并转入收集容器中，前者叫回流液，后者叫流出液。
由于蒸馏是连续进行，逸出的和保存在液体中的组成在慢慢地改变。
作为一种纯化化学试剂的方法，简单蒸馏只能分离具有较大的沸点差别的杂质，诸如沸点与主体差别大于50℃的杂质。
(化工原理)精馏原理
精馏的原理和过程
原理
基于物质的沸点不同，通过加热和冷凝的方法，将不同沸点的物 质分离出来。
过程
将液体混合物加热至沸腾，产生的蒸汽在冷凝器中冷凝，再通过 回流装置将冷凝液返回精馏塔中，重复进行加热和冷凝的过程， 直至达到分离目的。
操作温度应根据进料组成 和产品要求进行选择，以
实现最佳分离效果。
操作压力应根据进料组成 和产品要求进行选择，以
实现最佳分离效果。
操作条件的优化
实验法
通过实验方法测定不同操作条件下的分离效果，找 出最优的操作条件。
模拟法
利用计算机模拟软件对精馏过程进行模拟，通过优 化算法找出最优的操作条件。
经济分析法
石油化工原料的制备
通过精馏技术可以制备石油化 工原料，如乙烯、丙烯等，这 些原料是生产塑料、合成橡胶 等材料的重要基础。
精馏在其他领域的应用
01
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食品工业
精馏技术可用于食品工业 中，如分离果汁中的果糖 和乙醇饮料中的酒精等。
制药工业
精馏技术可用于药品的生 产和提纯，如分离抗生素、 维生素等。
精馏的分类
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根据操作方式的不同，精馏可以分为连续精馏和间歇 精馏。
根据进料位置的不同，精馏可以分为侧线精馏、塔顶 精馏和塔底精馏。
根据操作压力的不同，精馏可以分为常压精馏、加压 精馏和减压精馏。
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精馏塔的构造和工作原理
精馏塔的结构
塔体
进料板
塔板
溢流管
冷凝器
精馏塔的主要部分，用于 容纳待分离的液体混合物 和进行传热传质过程。
(完整word版)精馏、蒸馏、分馏和减压蒸馏
蒸馏、分馏、精馏和减压蒸馏蒸馏和分馏都是利用有机物沸点不同，在蒸馏过程中将低沸点的组分先蒸出,高沸点的组分后蒸出，从而达到分离提纯的目的。
不同的是，分馏是借助于分馏柱使一系列的蒸馏不需多次重复，一次得以完成的蒸馏（分馏就是多次蒸馏）,应用范围也不同，蒸馏时混合液体中各组分的沸点要相差30℃以上,才可以进行分离,而要彻底分离沸点要相差110℃以上。
分馏可使沸点相近的互溶液体混合物（甚至沸点仅相差1－2℃）得到分离和纯化。
蒸馏:是将液态物质加热到沸腾变为蒸气，又将蒸气冷却为液体这两个过程的联合操作。
通过蒸馏可除去不挥发性杂质，可分离沸点差大于30 o C的液体混合物，还可以测定纯液体有机物的沸点及定性检验液体有机物的纯度。
分馏:如果将两种挥发性液体混合物进行蒸馏,在沸腾温度下,其气相与液相达成平衡，出来的蒸气中含有较多量易挥发物质的组分，将此蒸气冷凝成液体，其组成与气相组成等同（即含有较多的易挥发组分)，而残留物中却含有较多量的高沸点组分（难挥发组分），这就是进行了一次简单的蒸馏。
如果将蒸气凝成的液体重新蒸馏，即又进行一次气液平衡,再度产生的蒸气中，所含的易挥发物质组分又有增高,同样，将此蒸气再经冷凝而得到的液体中，易挥发物质的组成当然更高，这样我们可以利用一连串的有系统的重复蒸馏，最后能得到接近纯组分的两种液体。
应用这样反复多次的简单蒸馏，虽然可以得到接近纯组分的两种液体，但是这样做既浪费时间，且在重复多次蒸馏操作中的损失又很大，设备复杂,所以，通常是利用分馏柱进行多次气化和冷凝，这就是分馏。
在分馏柱内,当上升的蒸气与下降的冷凝液互凝相接触时,上升的蒸气部分冷凝放出热量使下降的冷凝液部分气化，两者之间发生了热量交换，其结果，上升蒸气中易挥发组分增加，而下降的冷凝液中高沸点组分（难挥发组分）增加,如果继续多次，就等于进行了多次的气液平衡，即达到了多次蒸馏的效果.这样靠近分馏柱顶部易挥发物质的组分比率高，而在烧瓶里高沸点组分（难挥发组分)的比率高。
精馏培训讲义PPT课件
目录
• 精馏技术简介 • 精馏流程与设备 • 精馏操作与控制 • 精馏分离效率与能耗分析 • 精馏安全与环保 • 精馏案例分析与实践
01 精馏技术简介
精馏的定义与原理
精馏的定义
精馏是一种利用混合物中各组分 挥发度的不同，通过加热、冷凝 、分馏等操作将液体混合物进行 分离的物理过程。
回收率
表示实际产品中目标组分 的比例，数值越高，目标 组分的回收效果越好。
热力学效率
反映精馏过程热力学有效 性的指标，数值越高，热 力学效率越高。
能耗分析的方法与意义
能耗分析方法
通过测量和计算精馏过程中的各种能 耗，如加热、冷却、压缩等，分析能 耗的分布和影响因素。
能耗分析意义
有助于优化精馏过程，降低能耗，提 高经济效益和环境可持续性。
精馏设备中的搅拌器、 泵等机械设备可能导致 夹击、割伤等事故。应 保持设备清洁，定期维 护保养，确保安全防护 装置完好。
精馏区域可能存在电气 安全隐患，如潮湿、腐 蚀等。应采用防爆、防 水等电气设备和电缆， 定期检查电气线路和设 备。
精馏过程的环保要求与处理方法
01 总结词
02 废气处理
03 废水处理
填料
填充在塔体内，增加接触面积 ，促进传热和传质。
塔板
设置在塔体内，形成不同的汽 液分离区域。
进料口和出料口
控制原料和产品的进入和流出 。
辅助设备
热源
提供加热所需的热量。
冷源
用于冷却回流液和产品。
泵
输送原料和产品。
仪表
监测温度、压力等参数。
精馏流程的优化与改进
控制进料速度和温度
调整进料速度和温度，提高分离效果。
04 噪声控制
精馏和简单蒸馏的本质区别是回流
精馏和简单蒸馏的本质区别是回流
精馏和简单蒸馏是两种常见的分馏方法，它们在化工和制药等领域广泛应用，
两者的本质区别在于是否有回流这一步骤。
简单蒸馏
简单蒸馏是最基本的蒸馏方法之一，它主要由加热、蒸发、冷凝和收集四个过
程组成。
在简单蒸馏中，混合物被加热至使其中物质达到沸点，生成蒸气，随后通过冷却收集器冷凝成液态物质。
这种方法主要适用于混合物中成分的沸点差异较大，适合用于分离液态的混合物。
精馏
精馏是一种高效的分离方法，其主要特点是引入了回流这一步骤。
在精馏过程中，首先进行简单蒸馏，得到初馏液，然后将初馏液部分回流回蒸馏塔中，经过多次汽液平衡和冷凝，逐渐提高产品的纯度。
通过回流操作，可以有效提高产品的纯度，实现对混合物更为精确的分离。
本质区别
回流是精馏和简单蒸馏的本质区别所在。
简单蒸馏只进行一次蒸馏过程，无回
流操作，因此不能实现高纯度产品的分离。
而精馏则引入了回流操作，使得在蒸馏过程中可不断提高产品纯度，达到更精确的分离效果。
回流的引入大大增加了精馏的复杂性和成本，但也提高了产品的纯度和质量。
综上所述，精馏和简单蒸馏的本质区别在于回流这一步骤，回流的引入使得精
馏相比于简单蒸馏具有更高的分离效率和产品纯度。
在实际应用中，可以根据需求选择适合的分馏方法，以达到最佳的分离效果。
精馏原理及在工业中的应用
精馏原理及在工业中的应用精馏原理在化工工业中应用广泛，特别是在石油化工、化学工程和酒精等工业生产中。
精馏是一种通过改变液体混合物的各个组分之间的沸点差异而达到分离的工艺。
下面将详细介绍精馏的原理和在工业中的应用。
精馏原理基于液体的沸点差异，利用汽液两相的相互转化来实现分离。
混合物在加热条件下被蒸发并形成气相，然后再通过冷凝器冷却成液相。
液相经过收集和处理，可得到目标产品和副产物。
精馏的基本工作原理可以概括为以下几个步骤：1. 加热汽化：将混合物加入精馏塔，并通入蒸馏剂以混合。
精馏塔的底部通过加热产生蒸汽，使混合物中各成分逐渐汽化。
2. 分馏过程：混合物气化后进入精馏塔，在塔内各个板层上冷凝为液相，并下落到下一个塔层。
在温度递减的过程中，成分沸点较低的组分率先凝结，向下移动，而沸点较高的组分则逐渐上升。
3. 再沸：当液相到达塔的底部时，经过加热而再次汽化，然后通过凝结器冷却转变为液相。
4. 产品收集：经过多次汽化和冷凝，最终可以在塔中得到沸点较低的目标产品，而沸点较高的副产物则在塔中逐渐富集。
精馏在工业中有许多应用，以下是几个例子：1. 石油炼制：石油是由多种不同沸点的碳氢化合物组成的混合物。
石油精馏是将原油通过加热和冷却进行分离的过程。
在精馏过程中，原油经过多次汽化和冷凝，得到汽油、柴油、天然气等不同沸点范围的成分。
这些产品可以进一步用于汽车燃料、化学品生产等。
2. 酒精生产：精馏在酒精工业中也起到关键作用。
通过发酵过程得到的酒液，经过蒸馏后可以得到高浓度的酒精。
这是因为酒精的沸点较低，所以通过精馏可以将酒精从酒液中分离出来。
3. 化学工程：在化学工程中，精馏是常用的分离技术。
例如，在合成氨生产中，通过精馏可以将氨和气体混合物中的氢气分离出来。
此外，在石化工业中，也可以通过精馏将某种成分从废气中回收利用。
4. 食品工业：精馏在食品工业中也有应用，主要用于提取和纯化一些特定成分。
例如，通过精馏可以从葡萄酒中提取酒精，从糖浆中提取糖分，或从香料中提取香味物质。
工业乙醇的蒸馏和精馏
二、分馏（精馏）
利用分馏柱进行分馏，实际上就是在分馏柱内使混合物 进行多次气化和冷凝。
1、分馏原理
当上升的蒸汽与下降的冷凝液互相接触时，上升的蒸汽 部分冷凝放出热量，使下降的冷凝液部分气化，相互之间发 生了热量交换。其结果，上升蒸汽中易挥发组分增加，而下 降的冷凝液中高沸点组分增加。如果连续多次，就等于进行 了多次的气液平衡，即达到了多次蒸馏的效果。这样，靠近 分馏柱顶部易挥发物质组分的比率高，而在烧瓶里高沸点组 分的比率高。
混合物的分离技术
——工业乙醇的 蒸馏和精馏
基础化学
相关知识——蒸馏和分馏
蒸馏是分离和提纯液态有机化合物的最常用的重要方法之一。 包括：常压蒸馏、水蒸气蒸馏、减压蒸馏和分馏。
一、常压蒸馏（简单蒸馏、普通蒸馏）
1、常压蒸馏的原理
P29
2、常压蒸馏的装置及其操作
普通蒸馏装置（标准磨口仪器） P30
蒸馏装置的安装 蒸馏操作
7．简述蒸馏和分馏原理，并说明它们在装置、操作上有何不同。
8．如果把分馏柱顶上温度计的水银柱的位置插下些，行吗？为什么？ 9．若加热太快，馏出液速度超过一般要求，用分馏方法分离两种液体的能力会显著下降，为什 么？
工业酒精经玻璃漏斗从蒸馏头上口倒入烧瓶，插入温度计，通入冷凝水， 加热。
记录每3mL馏出液的温度，一直到高于95℃时，停止蒸馏（ 82℃ 以
后换一接收器）。 记录82℃ 以前馏分的体积，测其浓度。
3.乙醇—水混合物的分馏
在100ml的圆底烧瓶中加入工业乙醇50ml，并加入1～2粒沸石，按图分别
装上刺形分馏柱，在分馏柱上口插入温度计，使温度计水银球上端与分馏柱侧 管底边在同一水平线上，依次装上直形冷凝管、接引管。取三只洁净的50ml锥
精馏原理在化工生产上的应用
精馏原理在化工生产上的应用1. 概述精馏是一种重要的分离技术，在化工生产中被广泛应用。
它基于物质在不同温度下的沸点差异，通过加热液体混合物，蒸发后冷凝得到纯度较高的组分。
2. 精馏原理精馏原理基于液体的汽化和凝华过程。
在精馏塔中，液体混合物首先经过加热后变为蒸汽，然后进入冷却器进行冷凝，最后得到高纯度的组分。
这一过程基于液体组分的沸点差异，使得不同组分分别蒸发和冷凝。
3. 精馏的应用精馏在化工生产中有广泛的应用，以下是一些典型的应用案例：3.1 石油工业在石油工业中，精馏广泛应用于原油的分馏。
原油中含有不同沸点的烃类化合物，通过精馏可以将原油分解成不同的组分，如汽油、柴油、煤油等。
这些组分可以用于不同的工业用途。
3.2 化学工业在化学工业中，精馏被用于获得高纯度的化学品。
例如，酒精和水的精馏可以得到高纯度的乙醇。
此外，许多有机化合物的生产过程中也会使用精馏技术，以便得到所需纯度的产物。
3.3 制药工业制药工业中的许多药物都需要高纯度的原料。
通过精馏，可以得到纯度较高的药物原料，以确保药物的质量和效果。
此外，精馏也可以用于制药工艺中溶剂的回收和再利用。
3.4 食品工业在食品工业中，精馏被用于提取香精、色素等。
通过精馏，可以去除不需要的杂质，获得高纯度和浓度的食品添加剂。
3.5 环保工业精馏在环保工业中也有着重要的应用。
例如，废水中的有机物可以通过精馏技术进行浓缩和分离，从而达到废水处理和资源回收的目的。
4. 精馏的优势精馏作为分离技术的一种，具有以下优势： - 高效性：精馏可以实现对混合物中组分的高效分离，获得高纯度的产品。
- 可控性：通过调整温度和压力，可以控制精馏过程，以达到所需的分离效果。
- 可应用性广泛：精馏适用于多种化工分离需求，具有广泛的应用领域。
5. 总结精馏作为一种重要的分离技术，在化工生产中发挥着重要的作用。
它可以实现对混合物的高效分离，获得高纯度的组分。
精馏在石油工业、化学工业、制药工业、食品工业以及环保工业等领域都有广泛的应用。
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因为只要确定两种物质,则第三种物质就必然存在,并且其 组成可由Ｋ 所确定
所以:Ｋ=Ｓ-Ｒ
Ｒ——独立的化学平衡数
一、基本概念
f=K-f+2 2. 物种数和组分数 • 注意化学平衡一定要是独立的,如 由,C(s),CO(g),CO2(g),H2O(g),H2(g) ５种物质组成的系 统,可以写出三个化学平衡:
相平衡
f=K-f+2 相平衡是热力学中的一类非常重要的平衡,相平衡在
生产实际和科学实验中有着广泛的应用.例如:有机混合物 的分离和提纯:
有机混 合物
蒸馏分离 升华分离 萃取分离 重结晶分离
g l 平衡 g s平衡 l(1) l(2)平衡 ssol.平衡
相平衡
f=K-f+2 混合盐(如海水)的分离:
界面,物理或化学性质发生突变 数”,以符号“”表示.
一、基本概念
f=K-f+2 1. 相 (Phase)
气体:只有一个相 =１,不论气体的种类有多少
固体:一个固体就是一个相.固溶体除外.
液体:根据溶解度不同,可以是一个或二个相,最多不超过 三个相.
一、基本概念
f=K-f+2 2. 物种数和组分数 物种数:系统中所含化学 各物质的两种聚集态,
物质数,用符号“Ｓ”
Ｓ=１２.如H2O(l),(g),(s)
组分数:足以表示系统各相组成所需要的最少独立物
种数,用符号“Ｋ”
组分数和物种数是完全不同的概念,无化学反应发生,
Ｋ=Ｓ
一、基本概念
f=K-f+2 2. 物种数和组分数 如系统中有化学平衡存在,Ｋ不一定等于Ｓ 如PCl5,PCl3,Cl2三种物质组成系统,存在化学平衡: PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g) 这时:Ｓ=３,Ｋ=２３.
Sol(NaCl+H2O),考虑NaCl电离平衡,Ｓ=３,有H2O,Na+,Cl-, 因为溶解是电中性的, mol(Na+)=mol(Cl-),Ｒ`=１,Ｋ=３-１=１.
再考虑H2O的电离平衡,Ｓ=６, NaCl,H2O, Na+,Cl-, H+,
OH-.此时,R=2,R`=2
NaCl=Na++Cl-
• (1) C(s)+ H2O(g)=CO(g)+ H2(g) • (2) C(s)+ C2O(g)=2CO(g) • (3) CO(s)+ H2O(g)=CO2(g)+ H2(g) • 但上述三个平衡中只有两个是独立的,可由其中任意两
个通过相加减得到第三个.因此Ｒ=２３.
一、基本概念
f=K-f+2 2. 物种数和组分数
但是由于一个是固相一个是气相浓度限制条件不成立,Ｋ=２
１.
一、基本概念
f=K-f+2 2. 物种数和组分数 尽管一开始只有CaCO3 ,平衡时:
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) mol(CaO)=mol(CO2),定温下,Kp=pCO2=cons. 但, p(CO2)和CaO 的饱和蒸气压[p*(CaO)]之间并没有能 相联系的公式,即指定了温度可知Kp(=pCO2),但并不能确定 CaO的量.
无机混合 盐的分离
混合盐 浓缩
某纯组 分结晶
混合盐 母液
相平衡在冶金和钢铁生产和研究中也有着非常重 要的应用.天然或人工合成的熔盐系统(主要是硅酸盐如 水泥,陶瓷,炉渣,耐火粘土,石英岩等),天然盐类(如岩盐, 盐湖等)以及一些工业合成品都是重要的多相系统.多相 平衡的知识对上述系统的研究和应用有着密切的关系.
第一节 相 律
一、基本概念
f=K-f+2 1. 相 (Phase)
系统中,物理性质和化学性质完全均一的部分
一杯液体水:,,Cp,m,T,p,化学性质等等. NaCl晶体: ,,Cp,m,T,p,化学性质等等.
CH4气体:化学性质,Cp,m,T,p, 等等
相和相之间有明显的界面,越过 系统中相的总数,称为“相
如有特殊限制条件,情况又将不同
如PCl5,PCl3,Cl2三种物质组成系统中,若指定 mol(PCl3)/mol(Cl2)=1,或开始时只有PCl5,则平衡时
mol(PCl3)/mol(Cl2)=1,这时就存在一浓度限制条件,因此Ｋ=
１ ２３.
Ｋ=Ｓ-Ｒ-Ｒ` Ｒ`:浓度限制条件.
注意:浓度限制条件只在同一相中方才能成立,在不同相之 间,浓度限制条件不成立. CaCO3的分解,mol(CaO)/mol(CO2)=1,
第五章 相平衡
学习要求：
f=K-f+2 1. 掌握：相、组分数和自由度的概念；相律 的物理意义及其在相图中的应用；克氏方 程及其在单组分系统中的应用及各种计算； 杠杆规则及其在相图中的应用。
2. 熟悉：低共熔系统相图的意义和应用；双 液系的p-x图和T-x图、恒沸系统的特点； 蒸馏和精馏的原理；三组分系统的组成表 示法；部分互溶三液系统的相图及其在萃 取过程中的应用。
H2O=H++OH-
mol(Na+)=mol(Cl-), mol(H+)=mol(OH-),
K=S-R-R`=6-2-2=2
一、基本概念
f=K-f+2 3. 自由度 在不引起旧相消失和新相产生的条件下,可以在一定范围 内独立变化的强度性质.用符号“f”表示.
如,H2O(l)在不产生 H2O(g)和 H2O(s)的条件下,T,p可在 一定的范围内变化.f=2.
上述平衡系统,一个T有一个Kp,即f=１,若有浓度限制条件
能成立,通过以后的相律可计算: f=Ｋ+２-=１+２-３=0,显然
不符合实际情况.
一、基本概念
f=K-f+2 2. 物种数和组分数
物种数Ｓ随着考虑问题的角度不同而不同,但是Ｋ值总是一样的.
如:NaCl,H2O构成系统,只考虑相平衡,S=K=2.
则 T=constant. 系统的自由度是一定范围内独立可变的,若不指定它们则