蒸馏就是利用液体混合物中各部分挥发度的差异,使液体混合物的部分蒸发,使蒸汽的部分凝结,实现其所含部分的分离。是属于传质分离的单元操作,广泛应用于炼油、化工、轻工等领域。
其原理以分离双组分混合液为例。加热材料液使其部分蒸汽化,容易挥发的部分在蒸汽中变浓,难以挥发的部分在剩余液中也变浓,在一定程度上实现了两部分的分离。两组分的挥发能力差异越大,上述浓度也越大。在工业精馏设备中,部分蒸汽化的液相与部分凝结的气相直接接触,进行蒸汽化的相互传质,结果气相中的挥发部分转移到液相中,液相中的挥发部分转移到气相中,即液相的部分蒸汽化和蒸汽化的部分凝结。
液体的分子由于分子运动会有从表面溢出的倾向,这种趋势随着温度的提高而加大。将液体放置在密闭的真空系统中,液体分子继续连续溢出,在液面上部形成蒸汽,结果分子从液体中逸出的速度与分子从蒸汽中返回液体的速度相等,蒸汽保持一定的压力。此时,液面蒸汽饱和,称为饱和蒸汽,对液面施加的压力称为饱和蒸汽压。实验证明,液体饱和蒸汽压力只与温度有关,即液体在一定温度下有一定的蒸汽压力。这是指液体与其蒸汽平衡时的压力,与系统中的液体和蒸汽的绝对量无关。
将液体加热至沸腾,使液体变为蒸汽,然后将蒸汽冷却后凝结为液体,这两个过程的联合操作称为蒸馏。显然,蒸馏可以分离易挥发和不易挥发的物质,也可以分离沸点不同的液体混合物。但是,液体混合物各部分的沸点一定要大不相同(至少30℃以上)才能取得良好的分离效果。在常压下蒸馏时,大气压通常不是正好为0.1MPa,所以严格来说,应对观察到的沸点和校正值,但偏差一般很小,即使大气压相差2.7KPa,这个校正值也只有±1℃左右,可以忽略。
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