
分餾柱(Fractionating Column)是化學實驗中用于分離液體混合物組分的關鍵裝置,其核心功能是通過多次氣化與冷凝的過程,依據混合物中各組分的沸點差異實現高效分離。以下是其詳細解釋:
沸點分離機制
分餾柱内部通常填充惰性材料(如玻璃珠或金屬絲網),或設計為多層塔闆結構。當混合蒸汽在柱内上升時,高沸點組分優先冷凝回流,低沸點組分繼續上升并富集,通過反複的氣-液平衡實現組分分離。
來源:國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)術語庫 ↗
理論闆數(Theoretical Plates)
分餾效率以"理論闆數"衡量,計算公式為:
$$ N = frac{logleft[left(frac{x_D}{1-x_D}right)left(frac{1-x_B}{x_B}right)right]}{log alpha}
$$
其中 ( x_D ) 和 ( x_B ) 分别為餾出液與釜殘液中輕組分的摩爾分數,( alpha ) 為相對揮發度。
來源:《化工原理》(譚天恩等編著,化學工業出版社)
填充式分餾柱
内部填充拉西環或狄克松環等填料,增大氣液接觸面積,常見于實驗室小型裝置。
來源:美國化學會(ACS)實驗技術指南 ↗
塔闆式分餾柱
工業級分餾塔采用篩闆、泡罩塔闆等結構,通過多級塔闆實現連續分離,如石油精煉中的常壓蒸餾塔。
來源:《石油煉制工程》(林世雄主編,石油工業出版社)
石油工業
分餾柱(塔)用于原油精煉,分離出汽油、柴油、煤油等餾分。
來源:美國能源信息署(EIA) ↗
有機化學合成
純化沸點相近的液體混合物(如乙醇-水共沸物),需使用維格羅分餾柱(Vigreux column)。
來源:《有機化學實驗》(蘭州大學等編,高等教育出版社)
"分餾柱(fēn liú zhù): Fractionating column,利用組分揮發度不同實現分離的垂直柱狀設備。"
"Fractionating column: a tall container in which hot vapour is separated into different parts during distillation." ↗
分餾柱是化學實驗中用于分離沸點相近液體混合物的裝置,通過多次氣化與冷凝實現高效分離。以下是詳細解釋:
定義與結構
分餾柱由管狀柱體和内部引餾體構成。引餾體為中空管狀結構,能提高與外部空氣的熱交換效率,從而增強柱内溫度梯度,使不同沸點物質有效分離。
主要類型
分為兩類:
工作原理
混合物受熱氣化後進入分餾柱,高沸點組分優先冷凝回流,低沸點組分繼續上升并多次經曆氣化-冷凝過程,最終實現分離(類似連續多次蒸餾)。其效率與回流比(冷凝液回流比例)密切相關。
應用領域
主要用于實驗室有機合成和化工生産中,例如石油分餾、不飽和樹脂純化等。工業應用中需根據生産規模選擇柱體尺寸(如DN70×460等)。
相關術語擴展
分餾柱在部分文獻中也被稱為蒸餾柱,兩者功能類似,但分餾柱更強調多級分離能力。
如需查看具體參數或不同型號特點,可參考化工設備手冊或實驗室器材目錄。
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