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  蒸馏对象和装置开元棋牌官网知识点编号:ZYKC101 蒸馏的概述 在《传质与分离》学习领域课程中,已进行“蒸发”和“吸收”两个情境内容学习。 回顾1 食盐水蒸发可获得食盐。实验室蒸发过程,如图1所示。食盐水属于 固体-水的溶液体系。 回顾2 空气与二氧化碳混合气体用氢氧化钠溶液吸收,可使吸收尾气中二氧 化碳含量下降。实验室吸收过程,如图2所示。吸收的加工对象是混合气体, 并且需要借助吸收剂。 图1 食盐水的蒸发 图2 空气与二氧化碳混合气体吸收分离 问题1 酒精水溶液,用什么方法可实现酒精和水分离? 回答——酒精水溶液采用蒸馏方法,可实现酒精与水分离。 其实验室过程如图3所示。 酒精水溶液在蒸馏烧 瓶中被加热,其中酒 精比水更容易气化, 蒸气中以酒精为主, 被冷凝管中水冷凝, 收集,可得浓度更高 的酒精。 图3 实验室普通蒸馏装置 一、蒸馏对象和装置 1.蒸馏的加工对象 从个案看,蒸馏操作能使酒精水溶液实现酒精与水分离。 问题2 从普遍性看,蒸馏能使什么类型混合物实现分离? 回答——液-液溶液(均相)体系。 问题3 单项选择 (1)下面物料体系属于液-液溶液体系是 。选择( ) A.食盐水溶液 B.鲜牛奶 C.酒精水溶液 D.水煤气 (2)下面物料体系属于液-液溶液体系是 。选择( ) A.油水混合物 B.苯和甲苯混合物 C.盐酸 D.硝酸钾-水结晶体系 问题4 判断 (1)液化的丙烷和丙烯混合物不属于液-液溶液体系。( (2)汽油和煤油混合物属于液-液溶液体系。( ) ) 蒸馏的加工对象是液-液溶液(均相)体系(不包括液-液恒沸溶液)、液-液固体系(如从酒醅中把酒蒸馏出来)、液-固体系(如干馏油页岩)。后两者 不作学习重点。 一、蒸馏对象和装置 2.蒸馏操作装置 从加工目的和对象看,蒸馏是分离液-液溶液体系的一类单元操作。蒸馏操作 装置分为实验室装置、传统加工装置和工业生产装置。 (1)实验室装置 ①实验室普通蒸馏装置 如图3所示,该装置能实现酒精水溶液的分离,得到 酒精收集在接受瓶(锥形瓶)中,但得到产品纯度不高。 ②实验室分馏装置 如图4所示,该装置能实现酒精水溶液的分离,得到酒精 收集在接受瓶(圆底烧瓶)中,产品纯度较高。 图3 实验室普通蒸馏装置 图4 实验室分馏装 一、蒸馏对象和装置 2.蒸馏操作装置 (1)实验室装置 问题5 普通蒸馏装置与分馏装置两者主 要区别是什么? 回答——在分馏装置中多了一个分馏柱。 图3 实验室普通蒸馏装置 图4 实验室分馏装置 一、蒸馏对象和装置 2.蒸馏操作装置 (2)传统蒸馏装置 传统蒸酒装置如图5所示,蒸锅中物料为水,加热后产生蒸汽。 蒸桶中物料为加工对象——酒醅(其中液体的酒精含量5°左右)。酒醅中酒精 被蒸汽蒸出,经冷凝器中水冷凝成液体,形成白酒(酒精含量40°~65°)。 图5 传统蒸酒装置 一、蒸馏对象和装置 2.蒸馏操作装置 (2)传统蒸馏装置 问题6 传统蒸酒装置(图5)与实验室普通蒸馏装置(图3)有什么相同点? 回答——传统加工装置中蒸锅和蒸桶相当实验室普通蒸馏装置中蒸馏瓶(圆底烧瓶); 两者都需要进行加热,都配有冷凝管或冷凝器,都通冷却水,都有产品接受器(一个 为白酒罐,另一个为锥形瓶)。 图5 传统蒸酒装置 图3 实验室普通蒸馏装置 一、蒸馏对象和装置 2.蒸馏操作装置 (3)工业生产装置 ①工业中简单蒸馏装置 如图6所示,该装置与传统蒸酒装置(图5)也存在许多 相似之处。共同点是都有加热、蒸发和冷凝设备。不同点是图6中采用钢制工业 设备。 a 外形图 图6 工业中简单蒸馏装置 b 示意图 一、蒸馏对象和装置 2.蒸馏操作装置 (3)工业生产装置 ②工业精馏装置 工业型酒精精馏装置,如图7所示。 图7 工业型酒精精馏装置 一、蒸馏对象和装置 ②工业精馏装置 该装置(图7)与实验室分馏装置(图4)也存在许 多相似之处。共同点是都有加热、蒸发和冷凝的设 备或仪器,都配有一个精馏设备或仪器(图7中为精 馏塔,图4中为分馏柱)。不同点,除设备或仪器的 材质、大小不同外,图7中有回流液回流,而图4中 没有回流管引入回流液,但实际上图4中也有回流, 靠空气冷却使蒸气在分馏柱中冷凝而形成回流。 图4 实验室分馏装置 图7 工业型酒精精馏装置 二、蒸馏的概念和产物 1.蒸馏的概念(从现象和过程了解) 从现象和过程看,蒸馏是通过加热让液体蒸发,同时通过冷却让挥发 蒸气冷凝成液体而收留的一种单元操作。蒸馏是蒸发与冷凝两个过程 联合的操作。 例1 酒精水溶液蒸馏,如图3。用酒精灯加热圆底烧瓶中酒精水溶液 使酒精气化,这是一个蒸发的过程,用冷却水通过冷凝管将酒精蒸气 冷凝,这是一个冷凝的过程。 2.蒸馏的目的产物 蒸馏作为单元操作,其目的产物可能包括液-液溶液中每个组分。 例2 蒸馏苯-甲苯混合物,目的产物既包括蒸发冷凝收集的苯,也包 括蒸馏釜残留的甲苯。 三、有关蒸馏对象的一些概 念 1.液体的挥发性 液体的挥发性是指液体在分子运动作用下、具有从表面溢出并形成气体 的倾向,并随着温度的升高而增大的属性。液体的挥发性存在差别。 液体一般具有挥发性。酒精水溶液中酒精有挥发性,水也有挥发性。 例3 例4 教室中放一杯酒精,能闻到酒精气味——酒精挥发了。 湿衣服被凉干了——水挥发了。 液体挥发是指液体变为气体或蒸气的过程。当加热后,温度升高,液体 的饱和蒸气压升高,液体的挥发变得更容易。 蒸发是通过加热使液体挥发的过程。液体的自然挥发和蒸发一般源自液 体表面。当沸腾时,蒸发也源自液体内部。 三、有关蒸馏对象的一些概念 2.液体的饱和蒸气压 液体置于密闭的真空体系中,形成饱和蒸气所维持一定的压力,称为 饱和蒸气压。 例5 酒精19℃时饱和蒸气压为5.33kPa,78.3℃时饱和蒸气压为 100.33kPa。 例6 水20℃时饱和蒸气压为2.33kPa,100℃时饱和蒸气压为 100.33kPa。 根据液体的饱和蒸气压可以判断液体的挥发难易。在液-液溶液中, 同温度下,饱和蒸气压大的组分为易挥发组分,饱和蒸气压小的组分 为难挥发组分。(这种判断方法不适用于恒沸溶液。) 例7 根据酒精19℃时饱和蒸气压5.33kPa,水20℃时饱和蒸气压 2.33kPa,可以判断,在酒精水溶液中,酒精是易挥发组分,水是难 挥发组分。 三、有关蒸馏对象的一些概念 3.液体的沸点 沸点是在一定压力下液体沸腾的温度。同种液体,沸点随压力降低而 降低。不同液体,其沸点不同,液体沸点的高低能反映液-液溶液中各 组分的挥发难易(但不适用于恒沸溶液)。 在液-液溶液中,同压力下,沸点低的组分为易挥发组分,沸点高的组 分为难挥发组分。 例8 在酒精水溶液中,常压下,酒精的沸点78.5℃,水的沸点100℃, 酒精的沸点低于水的沸点,因而,酒精是易挥发组分,水是难挥发组 分。 〖课堂巩固〗 练习1 甲醇、乙醇、水的常压沸点分别为64.7℃、78.5℃、100℃。假设 工业酒精中甲醇、乙醇、水的体积百分比分别为5%、90%、5%,蒸馏 150mL工业酒精,将沸程低于77℃的馏分收集后倒入(A)杯;将沸程介 于77℃~79℃的馏分收集后倒入(B)杯;当沸点高于79℃停止蒸馏,残液 倒入(C)杯,如图8所示。判断:(A)杯、(B)杯、(C)杯中主要的一种物质 分别是什么? 图8 工业酒精蒸馏后收集的三个馏分物料 〖课堂小结〗 1.蒸馏的加工对象为液-液溶液体系,蒸馏酒精水溶液可以分离酒精与水; 2.蒸馏装置分为实验室普通蒸馏装置、分馏装置、工业简单蒸馏装置和 工业精馏装置等; 3.蒸馏装置都有加热蒸发设备,也都有冷凝、接受设备;其中实验室分 馏装置还加装一个分馏柱,工业精馏装置主要有一个精馏塔。 4.蒸馏是通过加热让液体蒸发,同时通过冷却让挥发蒸气冷凝成液体 (收留)的一种单元操作;蒸馏是蒸发与冷凝两个过程联合操作; 5.蒸馏目的产物可能包括加工对象(液-液溶液)中每个组分; 6.液体一般都具有挥发性,但不同液体,其挥发性不同; 7.液体在每个温度点对应一个确定饱和蒸气压;相同压力下,饱和蒸气 压大的组分为易挥发组分,饱和蒸气压小的组分为难挥发组分; 8.在一定压力下液体沸腾的温度叫沸点。相同液体的沸点随压力降低而 降低。不同液体的沸点不同,液体的沸点的高低能反映液-液溶液中各组 分的挥发难易。 〖作业布置〗 1.单项选择 (1) 工业精馏装置包括加热蒸发设备,冷凝、接受设备,以及一个 选择( ) A.精馏塔 B. 分馏柱 C.吸收塔 D.吸附柱 2.判断 (1)酒精水溶液中酒精是易挥发组分,水是难挥发组分。( (2)酒精的常压沸点比水的常压沸点高。 。 ) 谢 谢!

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