
分馏柱(Fractionating Column)是化学实验中用于分离液体混合物组分的关键装置,其核心功能是通过多次气化与冷凝的过程,依据混合物中各组分的沸点差异实现高效分离。以下是其详细解释:
沸点分离机制
分馏柱内部通常填充惰性材料(如玻璃珠或金属丝网),或设计为多层塔板结构。当混合蒸汽在柱内上升时,高沸点组分优先冷凝回流,低沸点组分继续上升并富集,通过反复的气-液平衡实现组分分离。
来源:国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)术语库 ↗
理论板数(Theoretical Plates)
分馏效率以"理论板数"衡量,计算公式为:
$$ N = frac{logleft[left(frac{x_D}{1-x_D}right)left(frac{1-x_B}{x_B}right)right]}{log alpha}
$$
其中 ( x_D ) 和 ( x_B ) 分别为馏出液与釜残液中轻组分的摩尔分数,( alpha ) 为相对挥发度。
来源:《化工原理》(谭天恩等编著,化学工业出版社)
填充式分馏柱
内部填充拉西环或狄克松环等填料,增大气液接触面积,常见于实验室小型装置。
来源:美国化学会(ACS)实验技术指南 ↗
塔板式分馏柱
工业级分馏塔采用筛板、泡罩塔板等结构,通过多级塔板实现连续分离,如石油精炼中的常压蒸馏塔。
来源:《石油炼制工程》(林世雄主编,石油工业出版社)
石油工业
分馏柱(塔)用于原油精炼,分离出汽油、柴油、煤油等馏分。
来源:美国能源信息署(EIA) ↗
有机化学合成
纯化沸点相近的液体混合物(如乙醇-水共沸物),需使用维格罗分馏柱(Vigreux column)。
来源:《有机化学实验》(兰州大学等编,高等教育出版社)
"分馏柱(fēn liú zhù): Fractionating column,利用组分挥发度不同实现分离的垂直柱状设备。"
"Fractionating column: a tall container in which hot vapour is separated into different parts during distillation." ↗
分馏柱是化学实验中用于分离沸点相近液体混合物的装置,通过多次气化与冷凝实现高效分离。以下是详细解释:
定义与结构
分馏柱由管状柱体和内部引馏体构成。引馏体为中空管状结构,能提高与外部空气的热交换效率,从而增强柱内温度梯度,使不同沸点物质有效分离。
主要类型
分为两类:
工作原理
混合物受热气化后进入分馏柱,高沸点组分优先冷凝回流,低沸点组分继续上升并多次经历气化-冷凝过程,最终实现分离(类似连续多次蒸馏)。其效率与回流比(冷凝液回流比例)密切相关。
应用领域
主要用于实验室有机合成和化工生产中,例如石油分馏、不饱和树脂纯化等。工业应用中需根据生产规模选择柱体尺寸(如DN70×460等)。
相关术语扩展
分馏柱在部分文献中也被称为蒸馏柱,两者功能类似,但分馏柱更强调多级分离能力。
如需查看具体参数或不同型号特点,可参考化工设备手册或实验室器材目录。
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