减压蒸馏减压蒸馏是分离和提纯有机化合物的一种重要方法

减压蒸馏减压蒸馏是分离和提纯有机化合物的一种重要方法

减压蒸馏减压蒸馏是分别和提纯有机化合物的一种重要方法减压蒸馏减压蒸馏是分别和提纯有机化合物的一种重要方法。

它特殊适用于那些在常压蒸馏时未达沸点即已受热分解、氧化或聚合的物质。

—原理液体的沸点是指它的蒸气压等于外界大气压时的温度。

所以液体沸腾的温度是随外界压力的降低而降低的。

因而如用真空泵连接盛有液体的容器,使液体外表上的压力降低,即可降低液体的沸点。

这种在较低压力下进展蒸馏的操作称为减压蒸馏。

给定压力下的沸点可以近似地从以下公式求出:式中为蒸气压,为沸点〔热力学温度〕,、为常数。

如以为纵坐标、1为横坐标作图,可以近似地得到始终线。

因此可以从两组的压力和温度算出和的数值。

再将所选择的压力代入上式算出液体的沸点。

但实际上许多物质沸点的变化不能完全如此,这是由物质的物理性质〔主要是分子在液体中缔合程度〕所准备的。

因此在实际减压蒸馏中,我们可以参考图2—11、2—12的阅历关系图来估量一个化合物的沸点和压力的关系,即从某一常压下的沸点推算出某一压力下的沸点。

图2—11液体在常压下的沸点与减压下的沸点的近似关系图压力的单位1-+=图2—12某些有机物的压力对温度关系①***②***③苯④水⑤***苯⑥溴苯⑦苯***⑧硝基苯⑨喹啉⑩十二烷基醇○11丙三醇○12邻苯二甲酸二丁酯○13廿四烷○14廿八烷图2—11的应用某一个液体化合物在常压下沸点为290℃时,试验中循环水泵减压下蒸馏体系压力为20〔〕。

该压力下,这一液体化合物的沸点是多少呢用尺子连接上的20〔〕与上的290℃两点,延长至上的160℃,便是该液体化合物在20下的沸点〔约为160℃〕,表示为160℃。

同理,当某一液体化合物文献沸点为120℃2〔〕,也可以用图2-12估量出其常压下的沸点约为295℃。

在一些有机化学手册中可以查到某些有机化合物的、常数值,这样即可直接计算出任一压力下的近似沸点,有些手册则直接给出化合物的蒸气压与沸点关系图①〔图2—12〕表2-2列出了一些有机化合物在常压与不同压力下的沸点℃。

表2—2某些有机化合物在常压与不同压力下的沸点〔℃〕1=:〔〕20时,大多数有机物的沸点比常压〔760〕的沸点低100~120℃;〔〕~〔10~25〕之间进展时,〔1〕,沸点约相差1℃。

对于详细某个化合物减压到确定压力后,其沸点是多少可以查阅有关资料,但更重要的是通过试验确定。

真空度的划分所谓真空只是相对真空,我们把任何压力较常压为低的气态空间称之为真空,因此真空在程度上有很大的差异。

为了应用便利,常把不同程度的真空划分成几个等级。

〔1〕低真空〔气压760~10,101~〕一般在试验室中可用水泵获得。

水泵的抽空效力与水压、泵中水流速率及水温有关。

好的水泵所达的最大真空度受水的蒸气压力所限制,因此水源温度在3~4℃时,水泵可达6〔〕真空度;而水源温度在20~25℃时,最高只能到达17~25〔~〕,在不同温度下,水的蒸气压力见表2—3。

表2—3温度在1~30℃时水的蒸气压力1=。

2中度真空〔气压10~10-3,~10-3〕一般可用油泵获得,〔10-3〕左右3高真空〔10-3~10-8,10-3~10-8〕在试验室获得高真空主要用集中泵。

它是利用一种液体的蒸发和冷凝,使空气附着在分散时所形成的液滴的外表上,到达富集气体分子的目的而被另一泵抽出。

该泵在这里的作用,一方面是抽走集结的气体分子,另一方面它可以降低所用液体的气化点,使其易沸腾。

集中泵所用的工作液可以是***或其他特殊油类,其极限真空主要准备于工作液体的性质。

①有关有机化合物蒸气压与沸点关系的资料数据手册:...“”,1954,..“-”,Ⅱ,1956,..“”,79,1998~1999,,.〔二〕装置常用的减压蒸馏系统可分为蒸馏、抽气〔减压〕、平安系统和测压四局部,如图2—13。

整套仪器必需装配严密,全部接头需润滑并密封,防止漏气,这是保证减压蒸馏顺当进展的先决条件。

图2—〔〕蒸馏瓶,为了避开减压蒸馏时瓶内液体由于沸腾而冲入冷凝管,在磨口仪器中用克氏蒸馏头配圆底烧瓶,瓶的一颈中插入温度计;另一颈中插入一根毛细管。

其长度恰好使其下端距瓶底1~2。

毛细管上端连有一段带螺旋夹的橡皮管。

螺旋夹用以调整进入空气的量,使有极少量的空气进入液体,呈微小气泡冒出,作为液体沸腾的气化中心,使蒸馏平衡进展。

接收器可用圆底瓶,切不行用平底烧瓶或锥形瓶。

蒸馏时假设要收集不同的馏分而又不中断蒸馏,则可用两尾或多尾接收管〔图2—14〕,多尾接收管与圆底烧瓶连接起来。

转动多尾接收管,就可使不同的馏分进入指定的接收器中。

假设蒸馏的液体量不多而且沸点甚高,或是低熔点的固体,可不用冷凝管,而将克氏瓶的支管通过接收管直接使用〔图2—14〕。

蒸馏沸点较高的物质时,最好用石棉绳或石棉布包裹蒸馏瓶的两颈,以削减散热。

减压试验室通常用水泵或油泵进展减压。

水泵水泵所能到达的最低压力为当时室温下的水蒸气压。

例如在水温为6~8℃时,~;在夏天,假设水温为30℃,。

用水循环泵代替简洁的水泵,便利、有用和节水。

,一般使用油泵时,系统的压力常把握在~,。

这是由于蒸气从瓶内的蒸发面逸出而经过瓶颈和支管〔内颈为4~5〕时,~,假设要获得较低的压力,可选用短颈和支管粗的克氏蒸馏瓶。

测压装置当用油泵进展减压时,为了防止易挥发的有机溶剂、酸性物质和水气进入油泵,必需在馏出液接收器与油泵之间顺次安装冷却阱和几种吸取塔,以免污染油泵用油,腐蚀机件致使真空度降低。

冷却阱的构造如图2—15所示,将它置于盛有冷却剂的广口保温瓶中,冷却剂的选择随需要而定,例如可用冰-水、冰-盐、干冰与***等。

后者能使温度降至-78℃。

吸取塔〔又称枯燥塔〕〔图2—15〕,通常设两个,前一个装无水***化钙〔或硅胶〕,后一个装粒状氢氧化钠。

有时为了吸除烃类气体,可再加一个装石蜡片的吸取塔。

图2—15油泵爱护装置试验室通常承受水银压力计来测量减压系统的压力。

图2-16为开口式水银压力计,两臂***柱高度之差,即为大气压力与系统中压力之差。

因此蒸馏系统内的实际压力真空度应是大气压力减去这一压力差。

封闭式水银压力计[图2-16〔〕],两臂液面高度之差即为蒸馏系统中的真空度。

测定压力时,可将管后木座上的滑动标尺的零点调整到右臂的***柱顶端线上,这时左臂的***柱顶端线所指示的刻度即为系统的真空度。

开口式压力计较笨重,读数方式也较麻烦,但读数比较精确     。

封闭式的比较轻松,读数便利,但经常由于有残留空气以致不够精确     ,需用开口式来校正。

为转动式真空规,又称麦氏真空规,当体系内压力降至1以下时使用。

全部的压力计使用时都应避开水或其他污物进入压力计内,否则将严峻影响其精确     度。

图2—16压力计三操作方法仪器安装好后,需先试系统是否漏气,方法是:关闭毛细管,减压至压力稳定以后,捏住连接系统的橡皮管,观看压力计水银柱有无变化,无变化说明不漏气,有变化即表示漏气。

对于磨口仪器来说可能是接头局部连接不严密,或没有用油脂润滑好;对于一般仪器来说可能是塞子或塞孔不相宜。

检查仪器不漏气后,参与待蒸的液体,量不要超过蒸馏瓶容积的一半。

开头减压,调整螺旋夹,使液体中有连续平稳的小气泡通过如无气泡可能因毛细管已堵塞,应予更换。

开启冷凝水,选用相宜的热浴加热蒸馏。

加热时,克氏瓶的圆球部位至少应有23浸入浴液中。

在浴液中放一温度计,把握浴温比待蒸馏液体的沸点约高20~30℃,使每秒钟馏出1—2滴,在整个蒸馏过程中,都要亲热留意瓶颈上的温度计和压力的读数。

经常留意蒸馏状况和记录压力、沸点等数据变化。

往往开头时,有低沸点馏分,待观看到沸点稳定不变时,转动燕尾管收接馏分。

蒸完后,应先移去加热浴,待蒸馏瓶冷后再慢慢开启平安瓶活塞放气。

因有些化合物较易氧化,热时突然放入大量空气会发生爆炸事故!放气后再关水泵或停顿油泵转动。

[留意事项]在减压蒸馏系统中切勿使用有裂缝的或薄壁的玻璃仪器。

尤其不能用不耐压的平底瓶如锥形瓶。

由于使用水泵抽真空,装置外部面积受到的压力较高,不耐压的局部可引起内向爆炸。

减压蒸馏最重要的是系统不漏气,压力稳定,平稳沸腾。

为了防止暴沸,保持稳定沸腾,常用的方法是拉制一根细而松软的毛细管尽量伸到蒸馏瓶底部。

空气的细流经过毛细管引入瓶底,作为气化的中心。

而在减压蒸馏中参与沸石一般对防止暴沸是无效的。

蒸馏时,为了把握毛细管的进气量,可在露于瓶外的毛细玻璃管上套一段乳胶管,并夹一螺旋夹,最好在橡皮管中插入一段金属丝,以免因螺旋夹夹紧后不通气,或夹不紧进气量过大。

有些化合物遇空气很易氧化,在减压时,可由毛细管通入氮气或二氧化碳气爱护。

蒸出液接收局部,通常使用燕尾管,连接两个梨形瓶或圆底烧瓶。

在安装接收瓶前需先称每个瓶的质量,并做记录以便计算产量。

4在使用水泵时应特殊留