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物理化学
1.13.3.2 二、沸点组成图(T-x图) (Temperature Composition Diagram)
二、沸点组成图(T-x图) (Temperature Composition Diagram)

1.沸点组成图

图9—5 实际溶液的沸点组成图

在一定温度下,由实验测定不同浓度的溶液在沸腾时液气两相的组成,便可绘出沸点组成图,也可利用各种不同温度下的蒸气压组成图换算得出。

2.精馏原理(Rectification Theory)

图9—6 精馏图原理

上述过程,在工业上和实验室中通常用精馏塔和精馏柱(见图9—7)来实现这种连续过程,塔内温度由下到上逐渐降低。塔内装有多层隔板,板上有许多小孔,每层隔板上都同时发生着由下一层塔板上升的蒸气的部分冷凝和由上一层塔板下流的液体的部分蒸发过程,原料经预热从塔的中部加入,最终上升到塔顶的蒸气几乎全是低沸点组元,下降到塔底的液体几乎全是高沸点组元,在塔板上气体与液体充分接触,可使冷凝作用有效进行,在实验室中常常向精馏柱内填充许多小瓷管或碎玻璃片以代替塔板,这样每块小玻璃的表面上都附着一层液膜,以便于液相与气相充分接触,从而达到使各组元分离的目的。

图9—7 分馏柱示意图

1.塔板;2.泡罩;3.蒸气通道;4.道流管

3.恒沸混合物(Azeotrope)

在蒸气压组成图中具有最高点M或最低点M的系统,其沸点组成图中就成为具有最低点M或最高点M的系统,如图9—5(b) (c)所示。

在最低点或最高点M处,液相线与气相线相切,即M点溶液的液相组成与气相组成相同,因此,如果将M点的溶液加热,由于组成不会改变,所以汽化温度始终不会改变,也就是说,M点溶液的沸点是恒定的,故称该组成的溶液为“恒沸混合物”,M点为恒沸点,恒沸混合物不是化合物,而是混合物,因为它的组成随压力而变化。

将这两种类型的二元系进行分馏时,得不到两种纯组元,只能得到一种纯组元和一个恒沸混合物。