倌芫夥纸M討論(一)

1、質能均衡分組討論南台科技大學 學年度第 學期 質能均衡 分組討論成果彙整單第 次分組討論討論日期 100 年 5 月 22 日組別第12組 討論議題丙酮的相關性質討論成果組員姓名意見高偉泰找尋關於丙酮的資料、繪整資料，並製作報告，參與題目的計算蘇渙中上網找資料，一起討論有關題目的解法本組結論：相關資料： 一.丙酮也稱作二甲基酮，是最簡單的酮，無色液體，有特殊氣味，能溶解醋酸纖維和硝酸纖維。對人體具有肝毒性，對於黏膜有一定的刺激性，吸入其蒸氣後可引起頭痛，支氣管炎等癥狀。如果大量吸入，還可能失去意識。日常生活中主要用於脫脂，脫水，固定等等。在血液和尿液中為重要檢測對象。有些癌症患者尿樣丙酮水準會

2、異常升高。採用低碳水化合物食物療法減肥的人血液、尿液中的丙酮濃度也異常地高。資料來源：二. 丙酮在常溫時即揮發，遇火則呈有光輝的火焰而燃燒。燃燒時產生刺激性的蒸氣，有毒和麻醉性，使人頭昏，但較甲醇、乙醚的毒性低。丙酮在氧化時生成醋酸。反應式如下：CH3COCH32O2CH3COOHH2OCO2。丙酮是重要的基本有機原料之一，廣泛用於製造醋酸纖維底片薄膜、塑膠和塗料的溶劑等，丙酮也是製造環氧樹脂、聚碳酸酯中間體雙酚A的原料。在醫藥、農藥方面，除作為維生素C的原料外，也用作各種維生素和酵素的萃取劑、石油煉製的脫蠟溶劑，此外還用在其它許多用途上。相關資料：三、保麗龍是發泡聚苯乙烯，它的高分子結構中充

3、滿發泡劑，因為質輕又具保溫作用被廣汎應用於免洗餐具。聚苯乙烯不溶於水，但是有些有機溶劑如丙酮會破壞它的高分子結構，使發泡氣體逃逸而整體結構軟化崩潰。這個方法用來減少使用過免洗餐具的巨大體積。目前使用過免洗餐具回收後就是用丙酮加以處理，經洗淨後加發泡劑再生新的免洗餐具，以達垃圾減量目的。相關資料：蒸餾系統一、 蒸餾簡介 1. 加熱液體混合物至沸騰，利用各成份的沸點（揮發性）不同，在氣液兩相的濃度分配也不相同的原理，而達到分離的目的，稱為蒸餾。2. 蒸餾與蒸發是不同的操作原理，蒸餾的對象所有成份皆具揮發性，而蒸發旳對象中溶質是不具揮發性的。3. 蒸餾是化學及石油工業中，最常使用的分離操作。4. 在

4、雙成份系統中，通常以沸點較低者（揮發度較高者）之液相組成為 A ，而氣相組 成則為 A。5.蒸餾操作的目的為提純（purification）或增濃。6.蒸餾與蒸發的比較：(1)相似處：兩者都是對液體進行加熱，使其中沸點較低的成分汽化，達到分離的目的。(2)相異處：蒸餾目的，在獲得各種不同沸點的蒸出物，其用意在分離。 蒸發目的，在獲得不同蒸發物，其用意在濃縮。二、液氣相平衡 蒸餾的理論基礎有二：一為勞特定律，另一為道耳吞分壓定律。 1. 勞特定律 混合液中成份A之平衡蒸氣壓 PA，應為該成份在液相中之莫耳分率A，與在同溫下純A的平衡蒸氣壓 PA之乘積。 PA= APA 總壓力 Pt= PA+PB

5、= PA=PB+（PA-PB）A (1)在同溫下，濃度不同的兩溶液，其總蒸氣壓亦不相同。(2) 符合勞特定律的溶液，稱為理想溶液。例如甲苯與苯。 2. 道耳吞分壓定律 混合氣體中，成份 A 之分壓 PA，為 Pt與該成份莫耳分率 A之乘積。 PA= A Pt A：氣相中成分A的莫耳分率 引用勞特定律公式和道耳吞分壓定律公式可得到如下公式： 三、共沸混合物 1. 有些溶液不遵循勞特定律，混合後有正偏差之蒸氣壓者，會有最低共沸點，例如：乙醇水之混合物2. 有些混合後有負偏差之蒸氣壓者，會有最高共沸點，例如氯仿丙酮之混合物。3. 共沸點時，液相之組成與氣相之組成相同，故無繼續餾出更純的成份，也就是相

6、對揮發度 1四、揮發度與相對揮發度1. 揮發度 A = PA A 揮發度 B = PB B2. 相對揮發度 AB= ( PA A) ( PB B)3. 相對揮發度 AB值隨溫度變化，但若全蒸餾塔的變化值在以下，一般可取平均值。4. AB值的大小影響兩成份分離的難易，其值愈接近1，分離愈困難；若 AB= 1，則無 法蒸餾分離。五、蒸餾的方法1. 蒸餾的方法可依平衡級數及進方式分類。2. 平衡級數是指氣G相接觸達平衡的次數，分為單級式及多級式兩種。3. 進料方式分為批式進料及連續進料。4. 主要蒸餾方法有四種：(1) 簡單蒸餾：單級，批式進科。(2) 驟沸蒸餾：單級，連續式進料。(3) 批式蒸餾：

7、多級，批式進料。(4) 精餾：多級，連續式進料。 5. 簡單蒸餾旳冷凝液濃度隨時間而逐漸變小，故又稱為微分蒸餾，最初的餾出液中含低沸點的成份最多。6. 驟沸蒸餾：又稱為平衡蒸餾，是單級式的蒸餾裝置，蒸餾過程中蒸氣濃度與殘留液體濃度，一直保持平衡狀態。六、精餾 1. 僅一個蒸餾器對沸點差異較小的混合物，是無法完全分離，精餾或稱為分級蒸餾，可視為一系列平衡蒸餾的組合，目的是使氣液相作多級接觸，使混合物之分離更完全。2. 如下圖進料以上為增濃段，進科以下為氣提段。3. 回流比定義為回流量（Lo）與塔頂成品產量（D）的比。 R Lo D4. (1)進料狀態值進料在氣提段內所形成液體流量的莫耳數進料的總

8、莫耳數(2)此值與進料線方程式有關。(3) 過冷液體 >飽和液體 飽和液氣共存 <<飽和氣體 過熱蒸氣<5. (1)全回流為使塔頂與塔底全無產品流出的操作，此時所需的蒸餾板數稱為最少理想板數。 Rt LoD (2)回流比愈大，所需理想板數愈小；實際板數固定，則塔頂產品愈純。(3)全回流的操作線斜率 Rt (Rt+ 1 ) 1，故為x-y平衡圖的對角線。6. (1)最小回流比為以無窮多板完成塔頂及塔底產品濃度，所需之回流比。(2)在最小回流比的操作條件時，塔頂的回流量最小，所以重沸器及冷凝器的熱負荷最小。(3)此為回流量的極限值，如更低於此值，即使用無窮多板也無法達到要求

9、的產品濃度。(4)最小回流比時，進料線與增濃段及氣提段之操作線，三條線共同相交於平衡曲線上。七、精餾裝置1. 蒸餾塔可分為板塔與填充塔，板塔為主要型式，氣液相進行多級接觸；填充塔則進行連續微分接觸。2. 板塔(1)板：可分為泡罩板及篩孔板，其功能為使氣液兩相充分接觸及平均分配流體。(2)重沸器：蒸餾塔所需旳熱全由塔底的重沸器提供，在重沸器中液體被加熱成沸騰 狀態，氣液兩相達平衡，故相當於一理想級。(3)冷凝器：使塔頂蒸氣凝結成液體，部分回流至第一板，其它為塔頂產品；為保持 各板旳平衡狀態，回流液體應控制為飽和液體狀態。簡單蒸餾裝置:根據上述原理再利用簡單蒸餾裝置，即可得較純丙酮回收再利用！參考資料：.tw/vocation/chemical_engineering/tp_ss/content-wa/wchm2/wpage2-1.htm計算結果： IN OUTAIR： 1400（0.95） A（0.995）Acetone： 1400（0.03） F（0.19）Water： 1400（0.02）+W（1）F（0.