1、2023-3-11李爱军李爱军 教授教授河北科技大学化工学院制药工程系河北科技大学化工学院制药工程系2023-3-12第七章第七章 精馏技术精馏技术2023-3-13 原理原理：利用液体混合物各组分的沸点不同实现分离的技术。：利用液体混合物各组分的沸点不同实现分离的技术。简单蒸馏简单蒸馏：仅有一次气化和冷凝的过程。：仅有一次气化和冷凝的过程。精馏精馏：具有多次部分气化和部分冷凝的过程（：具有多次部分气化和部分冷凝的过程（）。）。必须有回流比，一部分流出的产品再返回到精馏塔中。必须有回流比，一部分流出的产品再返回到精馏塔中。特殊精馏特殊精馏：适用于溶剂回收的共沸精馏、萃取精馏、加盐精：适用于溶剂
2、回收的共沸精馏、萃取精馏、加盐精馏和变压精馏。馏和变压精馏。精馏通常与其他分离技术集成或耦合应用。精馏通常与其他分离技术集成或耦合应用。间歇精馏在制药工业中最常用，适用于溶剂的回收和低沸点间歇精馏在制药工业中最常用，适用于溶剂的回收和低沸点液体产品的提纯与分离。液体产品的提纯与分离。2023-3-14技术种类技术种类基本原理及特征基本原理及特征适用范围适用范围应用举例应用举例简单蒸馏简单蒸馏靠液体混合物沸点靠液体混合物沸点差很大实现分离；差很大实现分离；无填料层或塔板的无填料层或塔板的蒸馏器蒸馏器药物或天然产物的药物或天然产物的初分离或预处理初分离或预处理低沸点反应合成产低沸点反应合成产物的初
3、分离物的初分离部分非共沸物溶剂部分非共沸物溶剂的回收的回收甲醇甲醇/乙二醇的分离乙二醇的分离间歇精馏间歇精馏靠液体混合物各组靠液体混合物各组分的沸点差（较小）分的沸点差（较小）实现分离；有填料实现分离；有填料层或多层塔板的精层或多层塔板的精馏塔馏塔药物或天然产物的药物或天然产物的初分离或提纯初分离或提纯抗肿瘤药物榄香烯抗肿瘤药物榄香烯的分离提纯的分离提纯非共沸物溶剂的回非共沸物溶剂的回收收丙酮丙酮/水的分离水的分离水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏在分离与水不互溶在分离与水不互溶的高沸点物料的塔的高沸点物料的塔中或蒸馏器中加入中或蒸馏器中加入过热水蒸气或液态过热水蒸气或液态水，以降低蒸馏温水，以降低蒸馏温度
4、度植物挥发油的提取植物挥发油的提取或挥发油组分间的或挥发油组分间的分离分离植物药丁香酚的提植物药丁香酚的提取取易挥发固体产品的易挥发固体产品的分离分离2 2，3-3-二氯吡啶的分二氯吡啶的分离离分子蒸馏分子蒸馏依靠分子运动平均依靠分子运动平均自由程的差别实现自由程的差别实现分离分离高沸点、热敏性药高沸点、热敏性药物的提取和分离物的提取和分离天然维生素的提天然维生素的提取取2023-3-15技术种类技术种类基本原理及特征基本原理及特征适用范围适用范围应用举例应用举例共沸精馏共沸精馏（间歇或连续）（间歇或连续）加入夹带剂与目标组分（产品或杂加入夹带剂与目标组分（产品或杂质）形成新的共沸物使原共沸物
5、得质）形成新的共沸物使原共沸物得到分离到分离共沸物溶共沸物溶剂回收剂回收乙醇乙醇/水的水的分离分离萃取精馏萃取精馏（间歇或连续）（间歇或连续）加入溶剂在其伴随下共沸消失或组加入溶剂在其伴随下共沸消失或组分间相对挥发度增大从而实现分离分间相对挥发度增大从而实现分离加盐精馏加盐精馏（间歇或连续）（间歇或连续）溶入盐改变混合物气液平衡形态，溶入盐改变混合物气液平衡形态，使共沸消失或组分间相对挥发度增使共沸消失或组分间相对挥发度增大从而实现分离大从而实现分离变压精馏变压精馏（间歇或连续）（间歇或连续）改变操作压力，利用不同压力区域改变操作压力，利用不同压力区域共沸组成的差别实现分离共沸组成的差别实现分
6、离2023-3-16 间歇精馏间歇精馏：将待分离混合物一次性投入塔釜，然后进：将待分离混合物一次性投入塔釜，然后进行精馏分离，并从塔顶按照沸点从低到高的顺序依次行精馏分离，并从塔顶按照沸点从低到高的顺序依次采出获得各纯组分产品的过程。采出获得各纯组分产品的过程。优点优点：采用单塔分离多组分混合物；采用单塔分离多组分混合物；一塔多用；一塔多用；适用于特殊场合，如高真空、高凝固点、高纯度、热适用于特殊场合，如高真空、高凝固点、高纯度、热敏性等；敏性等；设备简单，操作灵活，投资少。设备简单，操作灵活，投资少。2023-3-172023-3-182023-3-19 增加了真空泵和真空缓增加了真空泵和真
7、空缓冲罐。冲罐。捕集器的放空口为塔的捕集器的放空口为塔的抽真空口，直接与真空抽真空口，直接与真空缓冲罐连通。缓冲罐连通。产品罐和中间馏分罐也产品罐和中间馏分罐也与真空缓冲罐连通，使与真空缓冲罐连通，使各罐也被抽成真空状态，各罐也被抽成真空状态，使塔顶流出液能够流入使塔顶流出液能够流入罐内。罐内。2023-3-110：当塔板数一定，在进行恒回流：当塔板数一定，在进行恒回流比的间歇精馏操作过程中，比的间歇精馏操作过程中，馏出液的组成必随釜中溶液组成馏出液的组成必随釜中溶液组成的逐渐降低而减小的逐渐降低而减小。：在进行恒馏出液组成的间歇精在进行恒馏出液组成的间歇精馏操作时，釜残液组成随时间的加长而不
8、断下降，馏操作时，釜残液组成随时间的加长而不断下降，但在依次但在依次操作中精馏塔的理论板层数是恒定的，操作中精馏塔的理论板层数是恒定的，只有采用相应加大回只有采用相应加大回流比的办法，才能使馏出液的组成保持不变。流比的办法，才能使馏出液的组成保持不变。实际间歇精馏操作常将以上两种操作方法结合使用。实际间歇精馏操作常将以上两种操作方法结合使用。在精馏初期，采用逐步加大回流比，以保持馏出液组成近于在精馏初期，采用逐步加大回流比，以保持馏出液组成近于恒定的操作；在精馏后期，采用恒回流比的操作。恒定的操作；在精馏后期，采用恒回流比的操作。2023-3-111 以组分以组分A、B、C混合物的分离为例，沸
9、点依次升高。混合物的分离为例，沸点依次升高。：塔顶产品按沸点从：塔顶产品按沸点从低到高的顺序馏出并采集。当馏出某一馏分时，回流比低到高的顺序馏出并采集。当馏出某一馏分时，回流比保持不变，而馏出物浓度随时间变化。保持不变，而馏出物浓度随时间变化。采出不同的产品采出不同的产品时采用不同的回流比，整个过程为分段恒回流时采用不同的回流比，整个过程为分段恒回流。图图7-4(a)、(b)、(c)所示为三组分混合物间歇精馏分离过所示为三组分混合物间歇精馏分离过程中，塔顶浓度程中，塔顶浓度xc和釜液浓度和釜液浓度xw及塔顶和塔釜温度随时及塔顶和塔釜温度随时间的变化曲线。间的变化曲线。2023-3-112 0-
10、tA1:全回流操作全回流操作，低沸点组分，低沸点组分A浓度迅速上升，浓度迅速上升，B、C浓度迅速浓度迅速下降。下降。tA1:A的浓度达到采出要求，此时按一定回流比开始采出的浓度达到采出要求，此时按一定回流比开始采出A。tA1-tA2：A的馏出阶段，期间塔顶采出的馏出阶段，期间塔顶采出A，釜液中，釜液中A的浓度逐渐的浓度逐渐降低，降低，B和和C浓度逐渐增加浓度逐渐增加。A蒸出后，蒸出后，B变为易挥发组分，为第二阶段的塔顶馏出物。期间变为易挥发组分，为第二阶段的塔顶馏出物。期间塔釜内塔釜内B浓度逐渐下降，浓度逐渐下降，C浓度继续升高。浓度继续升高。B蒸出后，再蒸出蒸出后，再蒸出C。2023-3-1
11、13 相邻两纯组分馏出液之间为相邻两纯组分馏出液之间为，该阶段的馏出物，该阶段的馏出物为为，其产品纯度不合格，需要在处理下一批进料，其产品纯度不合格，需要在处理下一批进料时返回塔釜重蒸时返回塔釜重蒸。过渡馏分量过渡馏分量和采出的过渡馏分段所占用的和采出的过渡馏分段所占用的过渡馏分量与精过渡馏分量与精馏塔的理论塔板数、塔内存液量、产品纯度要求及回流比馏塔的理论塔板数、塔内存液量、产品纯度要求及回流比有关有关。塔釜温度塔釜温度Tw始终持续升高，塔顶温度始终持续升高，塔顶温度Tc变化复杂。变化复杂。2023-3-114：精馏是利用液体挥发度的差异实现分离：精馏是利用液体挥发度的差异实现分离的。组分间
12、的相对挥发度是反映混合物分离难易程度的。组分间的相对挥发度是反映混合物分离难易程度的物性参数。的物性参数。对于多组分混合物，组分对于多组分混合物，组分i对组分对组分j的相对挥发度的定义的相对挥发度的定义如下：如下：Ki、Kj分别为组分分别为组分i、j的相平衡常数的相平衡常数无论是连续精馏还是间歇精馏，相对挥发度与无论是连续精馏还是间歇精馏，相对挥发度与1的差距的差距越大，越容易分离。越大，越容易分离。jijjiiKKxyxyij2023-3-115 理论塔板数理论塔板数：足够多的理论塔板数是精馏塔能够实现分足够多的理论塔板数是精馏塔能够实现分离的基本条件。离的基本条件。理论塔板数越高，产品纯度
13、和收率越高，过渡馏分量越理论塔板数越高，产品纯度和收率越高，过渡馏分量越小小，但塔设备的高度也越大，设备投资也越大，同时塔，但塔设备的高度也越大，设备投资也越大，同时塔底温度越高，能耗越大。底温度越高，能耗越大。理论塔板数的测定理论塔板数的测定：采用苯：采用苯-四氯化碳，使精馏塔在规定四氯化碳，使精馏塔在规定的压力和蒸汽上升流率下全回流操作，稳定运行足够长的压力和蒸汽上升流率下全回流操作，稳定运行足够长的时间，当塔顶浓度稳定不变，即全塔达到平衡状态时，的时间，当塔顶浓度稳定不变，即全塔达到平衡状态时，同时测定塔顶和塔底浓度，然后代入芬斯克公式，计算同时测定塔顶和塔底浓度，然后代入芬斯克公式，计
14、算出理论塔板数。出理论塔板数。2.理论塔板数理论塔板数2023-3-116持液：持液：填料层内（或塔板）、塔顶冷凝器内、填料层内（或塔板）、塔顶冷凝器内、回流系统均存在一定量的原料液。回流系统均存在一定量的原料液。持液对产品收率和操作时间具有显著影响。持液对产品收率和操作时间具有显著影响。间歇精馏是动态过程：间歇精馏是动态过程：塔内各点的组成和温塔内各点的组成和温度随时间持续改变，各部分持液对组成变化度随时间持续改变，各部分持液对组成变化具有阻滞和延缓作用，与连续精馏不同。具有阻滞和延缓作用，与连续精馏不同。2023-3-117持液延迟了塔身浓度梯度的稳定过程，因此需要一持液延迟了塔身浓度梯度
15、的稳定过程，因此需要一定的时间建立这个过程，即开工时间。定的时间建立这个过程，即开工时间。持液量越大，持液量越大，开工时间越长；开工时间越长；持液在开始蒸馏时会吸收易挥发组分，它会使釜液持液在开始蒸馏时会吸收易挥发组分，它会使釜液浓度降低。因此浓缩时浓缩倍数增大，浓度降低。因此浓缩时浓缩倍数增大，分离难度增分离难度增大大。：蒸馏后期，虽然釜内易挥发组分很低，蒸馏后期，虽然釜内易挥发组分很低，但由于持液中依然含有易挥发组成，塔顶仍可馏出但由于持液中依然含有易挥发组成，塔顶仍可馏出高浓度产品，好似惯性一样，这种现象称为飞轮效高浓度产品，好似惯性一样，这种现象称为飞轮效应。应。2023-3-118：
16、使过渡馏分使过渡馏分段操作时间大大加长，同时过段操作时间大大加长，同时过渡馏分量增加渡馏分量增加。在馏出下一产品之前，必须将在馏出下一产品之前，必须将塔内持液内残留的前一组分置塔内持液内残留的前一组分置换干净，塔顶馏出液才能达到换干净，塔顶馏出液才能达到产品的合格纯度。产品的合格纯度。持液量越大，持液量越大，置换时间越长，过渡馏分量越置换时间越长，过渡馏分量越大，下一组分产品的收率越低。大，下一组分产品的收率越低。2023-3-119 选择不同的操作压力可将精馏塔内的操作温度控制在选择不同的操作压力可将精馏塔内的操作温度控制在适宜的范围。适宜的范围。蒸汽锅炉供热的最高温度为蒸汽锅炉供热的最高温
17、度为160-180，导热油锅炉，导热油锅炉供热的最高温度为供热的最高温度为260-280 ，电加热或直接燃煤加，电加热或直接燃煤加热最高温度为热最高温度为300-400。选择操作压力应根据装置供热条件、待分离物料的沸选择操作压力应根据装置供热条件、待分离物料的沸点范围及热敏温度限制三个方面综合考虑。点范围及热敏温度限制三个方面综合考虑。沸点低的物料采用常压操作，沸点较高、易分解的物沸点低的物料采用常压操作，沸点较高、易分解的物料采用真空操作，以降低塔釜温度，有利于加热和避料采用真空操作，以降低塔釜温度，有利于加热和避免物料分解。免物料分解。4.操作压力操作压力2023-3-120 回流比（回流
18、比（R）是间歇精馏塔最重要的操作控制参数，直）是间歇精馏塔最重要的操作控制参数，直接决定着产品纯度、收率、操作时间及过渡馏分量。接决定着产品纯度、收率、操作时间及过渡馏分量。任何情况下，任何情况下，回流比越大，塔顶易挥发组分浓度就越回流比越大，塔顶易挥发组分浓度就越高，同时产品流出速率越小，操作时间越长高，同时产品流出速率越小，操作时间越长。对于每一产品馏分，按恒定回流比采出，只要回流比对于每一产品馏分，按恒定回流比采出，只要回流比选择适当，则采出过程中前馏分浓度高，后馏分浓度选择适当，则采出过程中前馏分浓度高，后馏分浓度低。低。塔顶馏出物浓度随时间逐渐降低，但接收罐内的塔顶馏出物浓度随时间逐
19、渐降低，但接收罐内的平均浓度符合规定的指标要求。平均浓度符合规定的指标要求。2023-3-121 对理论塔板数一定的对理论塔板数一定的间歇精馏塔，回流比间歇精馏塔，回流比对过渡馏分量的影响对过渡馏分量的影响如图所示：如图所示：回流比越高，过渡馏回流比越高，过渡馏分量越小，分离效果分量越小，分离效果越好。因此，越好。因此，2023-3-1226.上升蒸汽流率上升蒸汽流率 间歇精馏塔大多为填料塔，只有上升蒸汽流率稳定，间歇精馏塔大多为填料塔，只有上升蒸汽流率稳定，精馏塔填料层才有稳定的理论塔板数。精馏塔填料层才有稳定的理论塔板数。增大上升蒸汽流率，填料的理论塔板数下降。增大上升蒸汽流率，填料的理论
20、塔板数下降。在保证精馏塔具有足够理论塔板数的前提下，在保证精馏塔具有足够理论塔板数的前提下，上升蒸上升蒸汽流率越大，则相同回流比下产品流出速率越大，过汽流率越大，则相同回流比下产品流出速率越大，过程操作时间越短。程操作时间越短。2023-3-123 一般情况下，减压蒸馏的回收率相应较低一般情况下，减压蒸馏的回收率相应较低：原因：原因：随着产品的不断蒸出，釜内产品浓度逐渐降低，随着产品的不断蒸出，釜内产品浓度逐渐降低，要保证产品的饱和蒸汽压等于外压，必须不断提高温要保证产品的饱和蒸汽压等于外压，必须不断提高温度，以增加产品的饱和蒸汽压。而温度不可能无限提度，以增加产品的饱和蒸汽压。而温度不可能无
21、限提高，即产品的饱和蒸汽压不可能为零，也即产品不可高，即产品的饱和蒸汽压不可能为零，也即产品不可能蒸净，必有一定量的产品留在蒸馏设备内，被设备能蒸净，必有一定量的产品留在蒸馏设备内，被设备内的难挥发组分溶解，形成大量的釜残。内的难挥发组分溶解，形成大量的釜残。2023-3-124水蒸气蒸馏对可挥发的低熔点有机化合物来说，有水蒸气蒸馏对可挥发的低熔点有机化合物来说，有接近定量的回收率接近定量的回收率。因为在水蒸气蒸馏时，釜内所。因为在水蒸气蒸馏时，釜内所有组分加上水的饱和蒸汽压之和等于外压，由于大有组分加上水的饱和蒸汽压之和等于外压，由于大量水的存在，其在量水的存在，其在100时饱和蒸汽压已经达
22、到外压，时饱和蒸汽压已经达到外压，故在故在100以下时，产品可随水蒸气全部蒸出，回收以下时，产品可随水蒸气全部蒸出，回收率接近完全。率接近完全。体系的沸腾温度低于各组分的沸点温度体系的沸腾温度低于各组分的沸点温度，这是水蒸，这是水蒸气蒸馏的突出优点。气蒸馏的突出优点。例如，由水相和有机相组成的例如，由水相和有机相组成的体系，其沸腾温度低于水的沸点即体系，其沸腾温度低于水的沸点即100，从而可将，从而可将沸点较高的组分从体系中分离出来。沸点较高的组分从体系中分离出来。2023-3-125对于有焦油的物系来说，水蒸气蒸馏尤其适用。对于有焦油的物系来说，水蒸气蒸馏尤其适用。因为焦油对产品回收有负面影
23、响：因为焦油对产品回收有负面影响：焦油能够溶解一部分产品，使其不能蒸出来；焦油能够溶解一部分产品，使其不能蒸出来；由于焦油的高沸点使蒸馏时斧温过高从而使产品继由于焦油的高沸点使蒸馏时斧温过高从而使产品继续分解；续分解；水蒸气蒸馏能够接近定量的从焦油中回收产品，又水蒸气蒸馏能够接近定量的从焦油中回收产品，又在蒸馏过程中避免了产品过热聚合，收率较减压蒸在蒸馏过程中避免了产品过热聚合，收率较减压蒸馏提高馏提高3-4左右。左右。水蒸气蒸馏也可在减压下进行水蒸气蒸馏也可在减压下进行，以减少水蒸气量、，以减少水蒸气量、降低温度、预防被蒸馏液体的分解。降低温度、预防被蒸馏液体的分解。2023-3-126虽然
24、水蒸气蒸馏能提高易挥发组分的回收率，但是，虽然水蒸气蒸馏能提高易挥发组分的回收率，但是，在大多数情况下水蒸气蒸馏难于解决产物提纯问题在大多数情况下水蒸气蒸馏难于解决产物提纯问题。原因：挥发性的杂质随同产品一同被蒸出来。此时原因：挥发性的杂质随同产品一同被蒸出来。此时采取采取精馏、结晶或其它的分离方法进行提纯精馏、结晶或其它的分离方法进行提纯。水蒸气蒸馏只是共沸蒸馏水蒸气蒸馏只是共沸蒸馏的一个特例，当采用其它的一个特例，当采用其它溶剂时也可。溶剂时也可。2023-3-127可有效分离或提纯：可有效分离或提纯：高沸点且易分解的有机物；高沸点且易分解的有机物；含有大量树脂状或不挥发性杂质；一般蒸馏、
25、萃取含有大量树脂状或不挥发性杂质；一般蒸馏、萃取难分离的有机物；难分离的有机物；被吸附于大量的固体物质的液体有机物。被吸附于大量的固体物质的液体有机物。被分离或提纯物必须具备以下几个条件：被分离或提纯物必须具备以下几个条件：不溶或难溶于水不溶或难溶于水其沸腾下与水不发生化学反应其沸腾下与水不发生化学反应在在100时必须具有一定的蒸气压【至少时必须具有一定的蒸气压【至少666.5 1333Pa（510mHg）】。）】。2023-3-128 原理：不互溶液体的独立蒸气压原理。原理：不互溶液体的独立蒸气压原理。若将水蒸气直接通入被分离物系，则当物系中若将水蒸气直接通入被分离物系，则当物系中各组分的蒸
26、气分压与水蒸气的分压之和等于体各组分的蒸气分压与水蒸气的分压之和等于体系的总压时，体系便开始沸腾。此时，被分离系的总压时，体系便开始沸腾。此时，被分离组分的蒸气将与水蒸气一起蒸出。蒸出的气体组分的蒸气将与水蒸气一起蒸出。蒸出的气体混合物经冷凝后去掉水层即得产品。混合物经冷凝后去掉水层即得产品。2023-3-1291.直接通入水蒸气蒸馏操作：又称活汽，直接通入水蒸气蒸馏操作：又称活汽，常在蒸汽管上常在蒸汽管上钻很多小孔，蒸汽喷出后，除加热外，还有鼓泡作用。钻很多小孔，蒸汽喷出后，除加热外，还有鼓泡作用。此法应用最广，尤其用于高分子量（低蒸气压）的物此法应用最广，尤其用于高分子量（低蒸气压）的物质
27、，甚至可用于挥发性固体。质，甚至可用于挥发性固体。通常毋需使用热源，混合物可用蒸汽维持于其沸点。通常毋需使用热源，混合物可用蒸汽维持于其沸点。有时，水会在蒸馏过程冷凝。有时，水会在蒸馏过程冷凝。为提高蒸汽温度和防止蒸汽冷凝成水，常将蒸汽过热为提高蒸汽温度和防止蒸汽冷凝成水，常将蒸汽过热至至300左右，才进入蒸馏设备。左右，才进入蒸馏设备。仪器装配如下图所示。仪器装配如下图所示。2023-3-1302023-3-131此法在实验上较为方便。此法在实验上较为方便。对于挥发性液体和数量较少的物料，此法非常顶用。对于挥发性液体和数量较少的物料，此法非常顶用。它主要用于无固体存在的混合物的蒸馏。它主要用
28、于无固体存在的混合物的蒸馏。将烧瓶中的水在预待蒸馏的物质存在下加热至沸以将烧瓶中的水在预待蒸馏的物质存在下加热至沸以便就地产生蒸汽便就地产生蒸汽(下图下图)。当水蒸汽与化合物一起蒸出时，从分液漏斗逐滴加当水蒸汽与化合物一起蒸出时，从分液漏斗逐滴加入水。入水。固体会引起过度暴沸，直接水蒸气蒸馏法往往能消固体会引起过度暴沸，直接水蒸气蒸馏法往往能消除这两个问题。除这两个问题。2023-3-1322023-3-1331.水蒸气分离同分异构体水蒸气分离同分异构体苯酚和三氯甲烷在碱作用下发生苯酚和三氯甲烷在碱作用下发生Reimer-Tiemann反应，生成水杨醛和对羟基苯甲醛反应，生成水杨醛和对羟基苯甲
29、醛;苯酚在低温下硝苯酚在低温下硝化得到邻硝基苯酚和对硝基苯酚。化得到邻硝基苯酚和对硝基苯酚。这两种反应都形成一对异构体，用一般的蒸馏、萃取这两种反应都形成一对异构体，用一般的蒸馏、萃取分离都比较困难。分离都比较困难。OHHOOHNO22023-3-134原理原理：邻位异构体能形成分子内氢键，分子间不缔合，邻位异构体能形成分子内氢键，分子间不缔合，也不与水缔合，容易和水形成共沸物。对位异构体和也不与水缔合，容易和水形成共沸物。对位异构体和间位形成分子间氢键，不易挥发，不随水蒸气挥发。间位形成分子间氢键，不易挥发，不随水蒸气挥发。因而可通过水蒸气蒸馏实现异构体的分离。因而可通过水蒸气蒸馏实现异构体
30、的分离。2023-3-135 例例：2，4-二氟硝基苯制备二氟硝基苯制备3-氟氟-4-硝基苯酚的工艺中，脱甲硝基苯酚的工艺中，脱甲基后的操作步骤如下：脱甲基后的棕黄色固体放到烧瓶中基后的操作步骤如下：脱甲基后的棕黄色固体放到烧瓶中,加入水加入水,升温至沸腾，进行蒸馏升温至沸腾，进行蒸馏,至馏出液澄清透明（蒸馏至馏出液澄清透明（蒸馏结束的判断？）结束的判断？）。馏出液加入氯仿，搅拌，静止分层，取馏出液加入氯仿，搅拌，静止分层，取下层氯仿层下层氯仿层，蒸馏回收溶剂，得到固体，蒸馏回收溶剂，得到固体A。釜液冷却，析出。釜液冷却，析出黄色固体，过滤，烘干，得到固体黄色固体，过滤，烘干，得到固体B。（1
31、）划横线部分分别使用了哪两种分离操作（）划横线部分分别使用了哪两种分离操作（2分）；分）；（2）写出）写出A、B的结构式（的结构式（2分）；分）；（3）简要回答分离）简要回答分离A、B的原理（的原理（6分）。分）。FFNO2FONO2FOHNO2OHFNO2OFNO22023-3-136FFNO2FOHNO2OHFNO2例例：2，4-二氟硝基苯在氢氧化钠溶液中水解制二氟硝基苯在氢氧化钠溶液中水解制备备3-氟氟-4-硝基苯酚和硝基苯酚和3-氟氟-6-硝基苯酚，简述二硝基苯酚，简述二者的分离方法，并说明理由？者的分离方法，并说明理由？2023-3-137 有些有机合成反应是在水蒸气蒸馏的条件下完成
32、的。有些有机合成反应是在水蒸气蒸馏的条件下完成的。如脱磺酸基反应，这种方法如脱磺酸基反应，这种方法除了完成官能团的转换外，除了完成官能团的转换外，同时还可以把反应产物从反应体系中分离出来同时还可以把反应产物从反应体系中分离出来。许多选择性保护芳香环位置的磺酸基在完成保护后许多选择性保护芳香环位置的磺酸基在完成保护后,再用水蒸气蒸馏的方法脱去磺酸基，同时把反应产物再用水蒸气蒸馏的方法脱去磺酸基，同时把反应产物分离出来。如分离出来。如2,6-二氯苯胺，邻溴苯酚的制备。二氯苯胺，邻溴苯酚的制备。2023-3-138 对于某些反应，若产物易随水蒸气挥发，原料不挥发，而产对于某些反应，若产物易随水蒸气挥
33、发，原料不挥发，而产物在反应体系中停留时间长会发生副反应，则可用边反应边物在反应体系中停留时间长会发生副反应，则可用边反应边进行水蒸气蒸馏的方式来完成，能够提高收率。进行水蒸气蒸馏的方式来完成，能够提高收率。例如苯甲醇用稀硝酸氧化制备苯甲醛，采用水蒸气蒸馏的方例如苯甲醇用稀硝酸氧化制备苯甲醛，采用水蒸气蒸馏的方法，把苯甲醛尽快地从反应体系中分离出来，防止进一步氧法，把苯甲醛尽快地从反应体系中分离出来，防止进一步氧化形成苯甲酸提高了苯甲醛的收率。化形成苯甲酸提高了苯甲醛的收率。重氮盐水解生成酚的反应也可以采取水蒸气蒸馏的方法来完重氮盐水解生成酚的反应也可以采取水蒸气蒸馏的方法来完成，如间三氟甲基
34、苯酚的合成。成，如间三氟甲基苯酚的合成。NH2FFFOHFFF2023-3-139 反应完毕后，产物能够进行水蒸气蒸馏，而原料不能反应完毕后，产物能够进行水蒸气蒸馏，而原料不能进行水蒸气蒸馏，从而完成产物与原料的分离。进行水蒸气蒸馏，从而完成产物与原料的分离。硝基化合物还原为氨基化合物后，经常采用此操作硝基化合物还原为氨基化合物后，经常采用此操作。FFO2NFeFFH2N2023-3-140 有些制备反应需要在高沸点的溶剂中进行，有些制备反应需要在高沸点的溶剂中进行，由于溶剂的沸点高，反应完成后用直接蒸由于溶剂的沸点高，反应完成后用直接蒸馏法把产物与溶剂分离开比较麻烦，而用馏法把产物与溶剂分离
35、开比较麻烦，而用水蒸气蒸馏法分离溶剂较方便。水蒸气蒸馏法分离溶剂较方便。2023-3-141 水蒸气蒸馏之后再进行精馏，前者保证了产品的水蒸气蒸馏之后再进行精馏，前者保证了产品的回收率，后者保证了产品的纯度。回收率，后者保证了产品的纯度。反应物系的脱水反应物系的脱水、溶剂的脱水、产品的脱水溶剂的脱水、产品的脱水等。等。比分子筛脱水、无机盐脱水（无水硫酸钠、无水比分子筛脱水、无机盐脱水（无水硫酸钠、无水硫酸镁）脱水工艺具有设备简单、操作容易、不硫酸镁）脱水工艺具有设备简单、操作容易、不消耗其他原材料等优点。消耗其他原材料等优点。2023-3-142 酚类与碱水生成盐后酚类与碱水生成盐后，蒸馏脱水
36、的方法在工业，蒸馏脱水的方法在工业化过程中应用最多，但除水效果不好。加入溶化过程中应用最多，但除水效果不好。加入溶剂甲苯共沸脱水，能将水完全脱净，是最好的剂甲苯共沸脱水，能将水完全脱净，是最好的脱水方式。也可加入高沸点极性溶剂蒸出前馏脱水方式。也可加入高沸点极性溶剂蒸出前馏脱水的办法。脱水的办法。氟代反应中氟化钾的脱水氟代反应中氟化钾的脱水，也可采用这两种方，也可采用这两种方法进行，可使氟化收率提高。法进行，可使氟化收率提高。2023-3-143 如果和水蒸气一起蒸出的物质具有较高的熔点，冷凝如果和水蒸气一起蒸出的物质具有较高的熔点，冷凝后易于析出固体，应当后易于析出固体，应当调节冷凝水的流速
37、和温度调节冷凝水的流速和温度，使，使它冷凝后仍保持液态。它冷凝后仍保持液态。万一冷凝管已经被堵塞，应立即停止蒸馏，并且设法万一冷凝管已经被堵塞，应立即停止蒸馏，并且设法疏通。疏通。蒸馏结束的判断：溜出液无油珠。蒸馏结束的判断：溜出液无油珠。2023-3-1441.蒸馏与精馏的主要区别？蒸馏与精馏的主要区别？2.间歇精馏的类型？间歇精馏的类型？3.间歇精馏的操作方式？间歇精馏的操作方式？4.何谓飞轮效应？飞轮效应的后果？何谓飞轮效应？飞轮效应的后果？5.间歇精馏中，过渡馏分能够避免吗？为什么？间歇精馏中，过渡馏分能够避免吗？为什么？6.怎样降低间歇精馏过渡馏分量？怎样降低间歇精馏过渡馏分量？（1
38、）增大回流比；（）增大回流比；（2）提高塔效；（）提高塔效；（3）减少塔身持）减少塔身持液量。液量。2023-3-145 分子蒸馏：分子蒸馏：一种在高真空条件下进行的一种在高真空条件下进行的非平衡分非平衡分离离的连续蒸馏过程，又称为短程蒸馏。的连续蒸馏过程，又称为短程蒸馏。分子蒸馏过程的压力通常仅为分子蒸馏过程的压力通常仅为10210-1Pa，因而混，因而混合物中的易挥发组分可在远低于沸点的温度下进行合物中的易挥发组分可在远低于沸点的温度下进行挥发，且受热时间仅为挥发，且受热时间仅为10-110-2s，系统又高度缺氧，系统又高度缺氧，故可较好地保持热敏性物质的天然品质。故可较好地保持热敏性物质
39、的天然品质。特别适用于分离低挥发度、高沸点、易氧化、热特别适用于分离低挥发度、高沸点、易氧化、热敏性以及具有生物活性的物料敏性以及具有生物活性的物料。2023-3-146 7.4.1 分子蒸馏的基本概念与原理分子蒸馏的基本概念与原理 分子在两次连续碰撞之间所走路程的平均值称为分子在两次连续碰撞之间所走路程的平均值称为分子分子平均自由程平均自由程。分子平均自由程是设计分子蒸馏装置的最重要的参数分子平均自由程是设计分子蒸馏装置的最重要的参数，所设计的结构所设计的结构(具有蒸发面与冷凝面）应使被分离组具有蒸发面与冷凝面）应使被分离组分的分子在蒸发面与冷凝面之间所经历的路程小于分分的分子在蒸发面与冷凝
40、面之间所经历的路程小于分子平均自由程，从而使大部分由蒸发面逸出的分子在子平均自由程，从而使大部分由蒸发面逸出的分子在到达冷凝面之前既不与残余空气的分子碰撞到达冷凝面之前既不与残余空气的分子碰撞,又不与又不与蒸气分子自身碰撞。蒸气分子自身碰撞。2023-3-147MTp1065.4o3m当体系中仅有一种物质存在时，分子平均自由程当体系中仅有一种物质存在时，分子平均自由程可按下式计算：可按下式计算：m：分子平均自由程，：分子平均自由程，m；：气体的粘度，气体的粘度，Pa s；po：饱和蒸气压，：饱和蒸气压，Pa；：温度；：温度,K；M：千摩尔质量，千摩尔质量，kg kmol-1。在一定的外界条件下
41、，不同物质的分子运动自由程不在一定的外界条件下，不同物质的分子运动自由程不同，轻组分分子的平均自由程较大，而重组分分子的同，轻组分分子的平均自由程较大，而重组分分子的平均自由程较小。平均自由程较小。2023-3-1482023-3-149分子蒸馏是依靠不同物质的分子在运动时的平均自由程的分子蒸馏是依靠不同物质的分子在运动时的平均自由程的不同，来实现组分分离的一种特殊液液分离技术不同，来实现组分分离的一种特殊液液分离技术。混合液混合液中轻组分分子的平均自由程较大，而重组分分子的平均自中轻组分分子的平均自由程较大，而重组分分子的平均自由程较小。由程较小。若使冷凝面和蒸发面之间的距离处于轻重分子的平
42、均自由若使冷凝面和蒸发面之间的距离处于轻重分子的平均自由程之间；程之间；轻分子会在蒸发面逸出时，在碰到下一个分子之前，轻分子会在蒸发面逸出时，在碰到下一个分子之前，先遇先遇到冷凝面到冷凝面而被冷凝下来，从而破坏轻质分子的动态平衡，而被冷凝下来，从而破坏轻质分子的动态平衡，使之源源不断地从液相向气相扩散而被捕集；使之源源不断地从液相向气相扩散而被捕集；重质分子在未到达冷凝面前便已与其下一个分子碰撞而返重质分子在未到达冷凝面前便已与其下一个分子碰撞而返回蒸发面，其动态平衡不会受冷凝面影响太大，这样就达回蒸发面，其动态平衡不会受冷凝面影响太大，这样就达到了轻重分子分离的目的。到了轻重分子分离的目的。
43、2023-3-150 分离因子是衡量液相分子蒸发后进入气相以及气液表面分离因子是衡量液相分子蒸发后进入气相以及气液表面捕捉气相分子能力的参数，其捕捉气相分子能力的参数，其主要影响因素为温度和被主要影响因素为温度和被分离物质的分子量。分离物质的分子量。对于双组分溶液，分子蒸馏时的分离因子可用下式计算对于双组分溶液，分子蒸馏时的分离因子可用下式计算2023-3-151 由于由于MBMA，所以，所以分子蒸馏时的分离因子要大于分子蒸馏时的分离因子要大于普通蒸馏时的相对挥发度普通蒸馏时的相对挥发度。由蒸馏原理可知，普通蒸馏不能分离相对挥发度等由蒸馏原理可知，普通蒸馏不能分离相对挥发度等于于1的液体混合物
44、，但由上式可知，的液体混合物，但由上式可知，只要被分离组只要被分离组分的分子量存在明显差异，理论上可用分子蒸馏来分的分子量存在明显差异，理论上可用分子蒸馏来分离。分离。2023-3-152 轻重分子的平均自由程要有差异，且差异轻重分子的平均自由程要有差异，且差异越大越好；越大越好；蒸发面与冷凝面间距必须小于轻分子的平蒸发面与冷凝面间距必须小于轻分子的平均自由程。均自由程。2023-3-153 单位时间内所蒸发的物料量，是反映分子蒸馏装置生单位时间内所蒸发的物料量，是反映分子蒸馏装置生产能力的指标。在绝对真空的条件下，表面自由蒸发产能力的指标。在绝对真空的条件下，表面自由蒸发速率等于分子的热运动
45、速率。速率等于分子的热运动速率。双组分理想溶液的分子蒸发速率可表示为双组分理想溶液的分子蒸发速率可表示为2023-3-1547.4.2 分子蒸馏过程及其特点分子蒸馏过程及其特点 冷凝面蒸发面分子由液相主体至冷凝面上冷凝的过程需经历四个步分子由液相主体至冷凝面上冷凝的过程需经历四个步骤：骤：内扩散内扩散自由蒸发自由蒸发飞射飞射冷凝冷凝2023-3-155 内扩散内扩散：分子由液相主体扩散至蒸发面分子由液相主体扩散至蒸发面。该。该步骤的步骤的速率即分子在液相中的扩散速率，是控制分子蒸馏速速率即分子在液相中的扩散速率，是控制分子蒸馏速度的主要因素度的主要因素，因此在设备设计中，应，因此在设备设计中，
46、应尽可能减薄液尽可能减薄液层的厚度并强化液层的流动。层的厚度并强化液层的流动。冷凝面蒸发面内扩散内扩散2023-3-156 自由蒸发自由蒸发：分子在液层表面上的自由蒸发分子在液层表面上的自由蒸发。蒸发速。蒸发速率随温度的升高而增大，但分离因子有时却随温度的率随温度的升高而增大，但分离因子有时却随温度的升高而下降。因此，应根据组分的热稳定性、分离要升高而下降。因此，应根据组分的热稳定性、分离要求等具体情况，选择适宜的操作温度。求等具体情况，选择适宜的操作温度。冷凝面蒸发面2023-3-157 飞射：飞射：蒸气分子由蒸发面向冷凝面飞射蒸气分子由蒸发面向冷凝面飞射的过程中，既的过程中，既可能可能互相
47、碰撞互相碰撞，又可能，又可能与残存的空气分子发生碰撞与残存的空气分子发生碰撞。由于蒸发分子均具有相同的运动方向，故它们之间的由于蒸发分子均具有相同的运动方向，故它们之间的相互碰撞对飞射方向和蒸发速率影响不大。但残存的相互碰撞对飞射方向和蒸发速率影响不大。但残存的空气分子呈杂乱无章的热运动状态，其数量的多少对空气分子呈杂乱无章的热运动状态，其数量的多少对蒸发分子的飞射方向及蒸发速率均有重要的影响。蒸发分子的飞射方向及蒸发速率均有重要的影响。因此，因此，分子蒸馏过程必须在足够高的真空度下进行分子蒸馏过程必须在足够高的真空度下进行。当然当然,一旦系统的真空度可以确保飞射过程快速进行时，一旦系统的真空
48、度可以确保飞射过程快速进行时，再提高真空度就没有意义了。再提高真空度就没有意义了。2023-3-158 冷凝：冷凝：即分子在冷凝面上冷凝。为使该步骤能够快即分子在冷凝面上冷凝。为使该步骤能够快速完成，应采用光滑且形状合理的冷凝面，并保证蒸速完成，应采用光滑且形状合理的冷凝面，并保证蒸发面与冷凝面之间有足够的温度差发面与冷凝面之间有足够的温度差(一般应大于一般应大于60)60)。冷凝面蒸发面2023-3-159 分子蒸馏在极高的真空度下进行，且蒸发面与冷凝分子蒸馏在极高的真空度下进行，且蒸发面与冷凝面之间的距离很小，因此在蒸发分子由蒸发面飞射面之间的距离很小，因此在蒸发分子由蒸发面飞射至冷凝面的
49、过程中，彼此发生碰撞的几率很小至冷凝面的过程中，彼此发生碰撞的几率很小。而。而普通蒸馏包括减压蒸馏，系统的真空度均远低于分普通蒸馏包括减压蒸馏，系统的真空度均远低于分子蒸馏，且蒸气分子需经过很长的距离才能冷凝为子蒸馏，且蒸气分子需经过很长的距离才能冷凝为液体，期间将不断地与液体或其他蒸气分子发生碰液体，期间将不断地与液体或其他蒸气分子发生碰撞，整个操作系统存在一定的压差。撞，整个操作系统存在一定的压差。2023-3-160 减压精馏是蒸发与冷凝的可逆过程，气液两相减压精馏是蒸发与冷凝的可逆过程，气液两相可形成相平衡状态；而在分子蒸馏过程中，蒸气可形成相平衡状态；而在分子蒸馏过程中，蒸气分子由蒸
50、发面逸出后直接飞射至冷凝面上，理论分子由蒸发面逸出后直接飞射至冷凝面上，理论上没有返回蒸发面的可能性，上没有返回蒸发面的可能性，故故分子蒸馏过程为分子蒸馏过程为不可逆过程不可逆过程。普通蒸馏的分离能力仅取决于组分间的相对挥普通蒸馏的分离能力仅取决于组分间的相对挥发度，发度，而分子蒸馏的分离能力不仅与组分间的相而分子蒸馏的分离能力不仅与组分间的相对挥发度有关，而且与各组分的分子量有关。对挥发度有关，而且与各组分的分子量有关。2023-3-161只要蒸发面与冷凝面之间存在足够的温度差，只要蒸发面与冷凝面之间存在足够的温度差，分子蒸馏即可在任何温度下进行分子蒸馏即可在任何温度下进行；而普通蒸馏；而普
