單純用蒸餾方式,是不能夠實現完全分離的,即便兩種物質的沸點相差很多(即相對揮發度很高)。下圖是正戊烷與庚烷在1.5 atm下的T-x-y圖。圖中的y軸表示溫度(K),x軸則表示正戊烷在氣相或液相中的摩爾分數。由此可見,正戊烷在該壓力下的沸點為320K出頭,而庚烷的沸點則在385K左右。因此,這組物質符合你所描述的“沸點相差很多”的條件。然而,由圖可知,假設閃蒸的溫度是在370K,那麼氣相將會是40 mol%的正戊烷,液相將會是12 mol%的正戊烷。無論哪一相中,都不能實現完全的、乾淨的分離。其它溫度也是一樣的道理,即單純閃蒸(蒸餾)沒法獲得純產物。在這種情況下,為了達到完全分離,我們需要採用精餾的手段。在板式精餾塔內,熱量和物質的交換是在塔板上進行的,而每個塔板的溫度都不一樣,相當於連續在不同溫度下進行蒸餾。這樣一來,經過每個塔板上的氣液組成都會有些微差異。經過合理設計的精餾塔,就可以保證塔頂產物和塔底產物的組成的純度。兩組分分離的精餾塔的理論塔板數可以透過McCabe-Thiele法得到,如下圖所示。還有一點需要注意的是,如果兩組分存在共沸的情況,那麼我們就不能透過常規的蒸餾或精餾方式進行分離。最常見的例子就是水和乙醇(沸點78.2°C)在乙醇純度約為95 mol%時共沸,如下圖所示:所以,建議在做沸點模擬時,先確定是否存在共沸的情況。
單純用蒸餾方式,是不能夠實現完全分離的,即便兩種物質的沸點相差很多(即相對揮發度很高)。下圖是正戊烷與庚烷在1.5 atm下的T-x-y圖。圖中的y軸表示溫度(K),x軸則表示正戊烷在氣相或液相中的摩爾分數。由此可見,正戊烷在該壓力下的沸點為320K出頭,而庚烷的沸點則在385K左右。因此,這組物質符合你所描述的“沸點相差很多”的條件。然而,由圖可知,假設閃蒸的溫度是在370K,那麼氣相將會是40 mol%的正戊烷,液相將會是12 mol%的正戊烷。無論哪一相中,都不能實現完全的、乾淨的分離。其它溫度也是一樣的道理,即單純閃蒸(蒸餾)沒法獲得純產物。在這種情況下,為了達到完全分離,我們需要採用精餾的手段。在板式精餾塔內,熱量和物質的交換是在塔板上進行的,而每個塔板的溫度都不一樣,相當於連續在不同溫度下進行蒸餾。這樣一來,經過每個塔板上的氣液組成都會有些微差異。經過合理設計的精餾塔,就可以保證塔頂產物和塔底產物的組成的純度。兩組分分離的精餾塔的理論塔板數可以透過McCabe-Thiele法得到,如下圖所示。還有一點需要注意的是,如果兩組分存在共沸的情況,那麼我們就不能透過常規的蒸餾或精餾方式進行分離。最常見的例子就是水和乙醇(沸點78.2°C)在乙醇純度約為95 mol%時共沸,如下圖所示:所以,建議在做沸點模擬時,先確定是否存在共沸的情況。