
【化】 fractional distillation
【化】 fractional distillation; fractionation; fractionation by distillation
selective evaporation
affect; effect; intention; action; motive; operation
【醫】 action; effect; process; role
【經】 role
分餾作用(Fractional Distillation)是一種基于混合物中各組分沸點差異進行分離的物理過程。其核心原理是通過連續加熱與冷凝,使沸點不同的液體組分在分餾柱中反複汽化與液化,從而實現高效分離。以下是詳細解釋:
沸點差異
混合物受熱時,低沸點組分優先汽化,高沸點組分保留在液相。
公式表達:
$$ Delta Tb = T{b,text{high}} - T_{b,text{low}} $$
其中 $Delta Tb$ 為沸點差,$T{b,text{high}}$ 和 $T_{b,text{low}}$ 分别為高、低沸點組分的沸點[IUPAC術語庫]。
分餾柱作用
柱内填充物(如玻璃珠)提供巨大表面積,促進蒸汽與液體的熱交換。低沸點組分持續上升,高沸點組分冷凝回流,實現多級分離[《化工原理》,化學工業出版社]。
特征 | 分餾作用 | 簡單蒸餾 |
---|---|---|
分離效率 | 高(多級分離) | 低(單級分離) |
裝置複雜度 | 需分餾柱 | 僅需蒸餾頭 |
適用混合物 | 沸點接近的組分(ΔT < 25°C) | 沸點差異大的組分 |
分餾是化學工程中傳質與傳熱的經典案例,其設計依據相平衡理論(如拉烏爾定律)。現代分餾塔采用精餾模型優化分離效率,推動化工分離技術發展[《分離過程原理》,華東理工大學出版社]。
分餾作用是指通過控制混合物中不同成分的沸點差異,利用分餾柱多次進行氣液平衡,實現更高效分離的物理過程。以下是詳細解釋:
1. 定義與基本原理
分餾作用的核心在于利用混合物中各成分的沸點差異。當混合液體受熱時,低沸點組分優先汽化,蒸氣在分餾柱中上升時部分冷凝,未冷凝的蒸氣繼續上升并與冷凝液發生熱交換,形成多次氣液平衡。這種反複的冷凝-蒸發過程可分離沸點相差較小的成分(甚至小至5-30℃)。
2. 關鍵裝置與操作
分餾柱是實現分餾的核心部件,其内部填充物(如玻璃珠)可增加氣液接觸面積。需控制柱頂溫度,确保不同沸點的組分分段冷凝收集。
3. 應用領域
4. 與蒸餾的區别
| 特征 | 蒸餾| 分餾|
|------------|---------------|-------------------|
| 分離效率 | 單次氣液平衡| 多次氣液平衡|
| 沸點差異 | 需≥30℃| 可低至5℃ |
| 設備複雜度 | 簡單| 需分餾柱|
5. 物理性質
整個過程無新物質生成,僅通過物理相變實現分離。實驗室和工業中常用于處理複雜混合物的精細化分離。
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