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  • 1 # 使用者3912744349514

    你這個是我們化工界的經典問題了,其實本科搞化工的都應該懂,我拋磚引玉一下,簡單做個科普。

    我們知道,工業酒精製備主要還是利用酒精與水沸點不同來分離的(這是簡單的說法,化工領域專業一點的說法叫相對揮發度)。酒精沸點比水低,因此加熱的時候會先揮發出來,這樣就實現了酒精與水的分離。

    怎麼解決這個問題?

    聰明的人大概都想到了,我們把一次蒸餾酒再蒸一次,酒精純度不就更高了嗎?事實上就是這樣,把一次蒸餾的酒繼續蒸餾就可以得到二次蒸餾酒。這種酒純度更高,達到了42%左右。如果這個過程持續進行下去就可以得到純度更高的酒精。實際上工業上就是這麼做的,只不過我們把一次蒸餾與與二次蒸餾的兩個蒸鍋像蒸包子的籠屜一樣一層一層的壘起來。這樣的裝置就是所謂精餾塔,而每一層蒸鍋我們給他們一個專業的名稱叫做平衡級。這就是精餾與蒸餾的差別,精餾是幾個蒸餾(實際上是閃蒸)過程的累加,只有透過精餾才能得到高純度的物質。

    那麼問題由來了,即使如果我們無限次的蒸下去,是不是就能夠得到純度接近100%的酒精呢?對於大部分其他無物系,比如說甲醇-水,這個答案是肯定的。但對於水和酒精卻不是這樣。水與酒精是一個稍微有點特殊的體系,我們把它叫做共沸體系。在這種體系中,當乙醇達到一定濃度(95%)的時候液相與氣相的揮發度是一樣的。什麼意思呢?就是說在乙醇濃度小於95%的時候,乙醇優先被蒸發出來,乙醇濃度大於95%的時候,水優先被蒸發出來。反而乙醇濃度恰好等於95%的時候二者一起被蒸發出來。如果我們從低濃度的酒精開始精餾,最後到乙醇濃度達到95%的時候,由於乙醇與水被同步蒸發出來,導致乙醇無法在氣體中富集,最後濃度無法提高。這就像我們騎腳踏車,翻越山峰,我們恰好騎到山頂的時候就在沒有力氣繼續騎下去了,只能停在那裡。

    那麼怎樣解決這個問題呢?化工上有兩種思路,一種是把騎車的人往前推一下,把他推過頂部,之後就是下坡了,騎車的人自然而然就繼續前進了。一種思路是把山整體移動一下,原來騎車的人被卡在山頂,我們現在讓他不動,然後把山整體移動一下,那麼這個騎車的人就會自然而然到達下坡的一側,也可以繼續前進。

    我們先說第一個思路,第一種獲取無水乙醇的方法就是新增夾帶劑,一般是苯。在乙醇里加入一點苯後,由於苯會和水形成共沸物,苯會把水從乙醇裡帶出來。這樣以以來我們就能得到純的乙醇了。這種方法是早些年做乙醇的方法,這種方法問題就是苯有毒,生產上不太安全,據說當時在乙醇工段工作的男女工經常不孕不育。

    第二種思路就是變壓精餾,相當於把山整體移動一下。我們得到95%的乙醇以後,讓這個乙醇進到一個減壓的精餾塔裡。在減壓狀態下,乙醇的共沸點組成發生了改變(比如說變成了90%)這時候,由於乙醇濃度(95%)大於共沸濃度(90%)導致水優先被蒸發出來,最後得到純的乙醇。

    做一個總結,工業上不用蒸餾做酒精是因為只蒸一次蒸不純,必須多蒸幾次,多蒸幾次就叫精餾了。另外就是要得到高純度的酒精就必須跨越共沸點,目前有兩種方法,一種是苯共沸夾帶,另一種是變壓精餾。至於有人說向水裡加氧化鈣的,那是化學家的做法,工業上不這麼幹的。

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