文檔1精餾中提純

廣東省游樂(lè)設(shè)備事務(wù)所專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)游樂(lè)設(shè)備游樂(lè)設(shè)備|游樂(lè)場(chǎng)--廣東省游樂(lè)設(shè)備事務(wù)所-游樂(lè)設(shè)備設(shè)計(jì)及研發(fā)|游樂(lè)設(shè)施|游樂(lè)設(shè)備廠|游樂(lè)場(chǎng)|游樂(lè)場(chǎng)項(xiàng)目多晶硅，灰色金屬光澤。密度2.32~2.34。熔點(diǎn)1410℃。沸點(diǎn)2355℃。溶于氫氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和鹽酸。硬度介于鍺和石英之間，室溫下質(zhì)脆，切割時(shí)易碎裂。加熱至800℃以上即有延性，1300℃時(shí)顯出明顯變形。常溫下不活潑，高溫下與氧、氮、硫等反應(yīng)。高溫熔融狀態(tài)下，具有較大的化學(xué)活潑性，能與幾乎任何材料作用。具有半導(dǎo)體性質(zhì)，是極為重要的優(yōu)良半導(dǎo)體材料，但微量的雜質(zhì)即可大大影響其導(dǎo)電性。電子工業(yè)中廣泛用于制造半導(dǎo)體收音機(jī)、錄音機(jī)、電冰箱、彩電、錄像機(jī)、電子計(jì)算機(jī)等的基礎(chǔ)材料。由干燥硅粉與干燥氯化氫氣體在一定條件下氯化，再經(jīng)冷凝、精餾、還原而得。多晶硅可作拉制單晶硅的原料，多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。例如，在力學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)和熱學(xué)性質(zhì)的各向異性方面，遠(yuǎn)不如單晶硅明顯；在電學(xué)性質(zhì)方面，多晶硅晶體的導(dǎo)電性也遠(yuǎn)不如單晶硅顯著，甚至于幾乎沒(méi)有導(dǎo)電性。在化學(xué)活性方面，兩者的差異極小。多晶硅和單晶硅可從外觀上加以區(qū)別，但真正的鑒別須通過(guò)分析測(cè)定晶體的晶面方向、導(dǎo)電類(lèi)型和電阻率等。多晶硅是生產(chǎn)單晶硅的直接原料，是當(dāng)代人工智能、自動(dòng)控制、信息處理、光電轉(zhuǎn)換等半導(dǎo)體器件的電子信息基礎(chǔ)材料。被稱(chēng)為“微電子大廈的基石”。有關(guān)精餾中提純中的幾個(gè)基本概念一、幾個(gè)常用術(shù)語(yǔ)的含義1、汽化：是我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常遇到的，如洗過(guò)的衣服曬干，裝汽油的桶不密閉就會(huì)揮發(fā)，池塘里的水，時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)減少，酒精發(fā)出酒味等，這些現(xiàn)象都為汽化。什么是汽化呢？使液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)程叫汽化。2、液化：如果我們?cè)谇缣斓耐砩?，可以發(fā)現(xiàn)頭上有微小的水球，旱上還可以在植物的葉片上看到一層白色的露珠，這主要說(shuō)明了氣態(tài)物質(zhì)在一定條件下，也可以變?yōu)槠麘B(tài)。什么是液化呢？物質(zhì)從氣態(tài)變成液態(tài)的過(guò)程，叫做液化。3、蒸發(fā)：從我們的感覺(jué)和嗅覺(jué)都會(huì)發(fā)現(xiàn)水、酒精、汽油和其它各種液體，不管它們?cè)谌魏螠囟认?，只要液面上有足夠的空間，它們就會(huì)進(jìn)行汽化。什么是蒸發(fā)呢？液態(tài)物質(zhì)在任何溫度下，從表面進(jìn)行汽化的現(xiàn)象叫蒸發(fā)。為什么呢？因?yàn)榻M成的液體的分子是在不斷地作無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)的，液體的溫度就是液體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，但在同一溫度下，不是所有的分子運(yùn)動(dòng)都是相同的，總是有一些分子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能比平均動(dòng)能大或小，因此在任何溫度下液體內(nèi)部總有一部分分子的動(dòng)能大于它的平均動(dòng)能，當(dāng)這一部分分子的動(dòng)能大于它的平均動(dòng)能，當(dāng)這部分分子接近液面時(shí)，就能克服液體表面層對(duì)它的引力和外部的壓強(qiáng)而逸出空間，變成這種液體的蒸汽而逸出液面，因此液面上蒸汽的溫度，并不比液體的溫度高，這就是液體在任何溫度下，能進(jìn)行蒸發(fā)的道理。當(dāng)溫度一定時(shí)，汽相壓力最終將穩(wěn)定在一定數(shù)值上，此時(shí)的汽相壓力，稱(chēng)為某物質(zhì)在該溫度下的飽和蒸汽壓。表120℃幾種液體的飽和汽的蒸汽壓液體名稱(chēng)蒸汽壓mmHg液體名稱(chēng)蒸汽壓mmHg乙醚437水17酒精44.5水銀0.0018同一種液體在不同溫度下的飽和蒸汽壓見(jiàn)表2表2溫度\名稱(chēng)水苯乙醚汞-200.77668.9/04.8526.57184.40.00022017.5374.704330.00134055.32182.79070.006460149.4391.717250.026580355.1757.630200.092100760//0.2793可以得出如下結(jié)論：a、同一溫度下，不同的液體的飽和蒸汽壓不同；b、同一液體的飽和蒸汽壓，是隨溫度升高而增大的，隨溫度下降而下降；c、當(dāng)溫度不變時(shí)，飽和蒸汽壓的大小與它的體積無(wú)關(guān)；5、易揮發(fā)組分和難揮發(fā)組分：易揮發(fā)組分：混合物中某組分，在一定溫度時(shí)的蒸汽壓比任何其它組分蒸汽壓值都大，該組分稱(chēng)為易揮發(fā)組分。難揮發(fā)組分：混合物中某組分，在一定溫度時(shí)的蒸汽壓比任何其它組分蒸汽壓值都小，該組分稱(chēng)為難揮發(fā)組分。6、揮發(fā)度和相對(duì)揮發(fā)度：揮發(fā)度通常用以表示某種純態(tài)物質(zhì)在某一溫度下蒸汽壓的大小。當(dāng)一組分互溶的混合液，因組分彼此相互作用而降低了蒸汽壓，此時(shí)各組分的揮發(fā)度，則用它在蒸汽中的分壓和在蒸汽成平衡的液相中的分子數(shù)之比來(lái)表示。VA=PA/XA……(1)VB=PB/XB……(2)式中VA,VB——分別為組份A和B的揮發(fā)度。PA，PB——組份A和B的飽和蒸汽壓。XA，XB——組份A和B在注相中的摩爾分?jǐn)?shù)。對(duì)于理想溶液而言，混合液遵守拉烏定律，則XA=XB為了比較混合液中組分揮發(fā)度的大小，同時(shí)也便于在精餾中進(jìn)行計(jì)算，因而引出相對(duì)揮發(fā)度的概念。相對(duì)揮發(fā)度：是兩組分揮發(fā)度之比，為相對(duì)揮發(fā)度，用α表示：α理=VA/VB=(PA/XA)/(PB/XB)=PA·XB/PB·XA=YA·XB/YB·XA……(3)式中YA、YB——分別為汽液平衡時(shí)純組分和和雜質(zhì)的相對(duì)摩爾分?jǐn)?shù)從（3）式可知α理=YA·XB/YB·XA即：YA/YB=α理·XA/XB∵XA+XB=1YA+YB=1則YA（1-XA）=α理·XA（1-YA）∴YA=α理·XA/[1+（α理-1）XA]……（4）從α值的大小，可以預(yù)計(jì)該混合液精餾提純的效果以及分離的可能性，當(dāng)α＞1，則表示組分A比組分B容易揮發(fā)；當(dāng)α＜1則表示組分B比組分A容易揮發(fā)了，當(dāng)α=1時(shí)，從（4）式可知YA=XA即說(shuō)成為不可能分離的物質(zhì)。對(duì)于非理想溶液，相對(duì)揮發(fā)度用α實(shí)表示α實(shí)=PA/PB·rA/rB……(5)式中：rA——基本組分的活度系數(shù)rB——雜質(zhì)的活度系數(shù)一般說(shuō)來(lái)，被提純?cè)刂校s質(zhì)含量很少，因此rA可作為1，此時(shí)α實(shí)=PA/PB·rA/rB=α理·1/rB由于混合液的沸點(diǎn)變化不大，故PA·PB可視為常數(shù)，因此實(shí)際揮發(fā)度僅取決于雜質(zhì)的活度系數(shù)rB.在制備高純?cè)貢r(shí)，雜質(zhì)的含量是很少的，在此情況下，雜質(zhì)分子間的作用可以忽略不計(jì)，因此可考慮雜質(zhì)單獨(dú)存在的情況下的揮發(fā)度，這就可以簡(jiǎn)化揮發(fā)度的計(jì)算了。制備超純液體的精餾提純時(shí)，由于超純液體即雜質(zhì)濃度極稀的溶液，例如在SiHCl3液體的精餾中所遇到的含PCl3、BCl3、FeCl3等雜質(zhì)的混合液，其中雜質(zhì)的濃度大多在百萬(wàn)分之一克分子分?jǐn)?shù)以下。這時(shí)在液相中，一個(gè)SiHCl3分子周?chē)罅康卮嬖谥鳶iHCl3分子，其所受的分子引力，可以認(rèn)為完全是周?chē)鶶iHCl3分子對(duì)雜質(zhì)分子的引力，而其余含極微的雜質(zhì)分子對(duì)它的引力可以忽略不計(jì)。為此我們可以得出下列結(jié)論。在一定溫度下，（例如在被精餾液體的常壓下之沸點(diǎn)溫度）超純液體中雜質(zhì)組分與基本組分的相對(duì)揮發(fā)度不隨雜質(zhì)組分濃度的變化而變化。沸點(diǎn)、高沸物、低沸物：當(dāng)純液體物質(zhì)的飽和蒸氣壓等于外壓時(shí)，液體就會(huì)沸騰，此時(shí)的溫度叫液體在指定壓力下的沸點(diǎn)。通常我們說(shuō)“某物質(zhì)的沸點(diǎn)”就是指外壓等于760mmHg時(shí)的純物質(zhì)沸點(diǎn)，又稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)。對(duì)于液體混合物來(lái)說(shuō)，各組分的分壓之和等于外壓時(shí)，物料開(kāi)始沸騰。由于各組分的分壓隨其在液相中含水量的改變而有所不同，因此，它沒(méi)有恒定的沸點(diǎn)。液體混合物在飽和點(diǎn)至露點(diǎn)的整個(gè)范圍內(nèi)都處于沸騰狀態(tài)，并且在不同溫度下汽液相組成是不同的。高、低沸物：在混合溶液中，以某純物質(zhì)的沸點(diǎn)為介（如SiHCl3的沸點(diǎn)為31.5℃）高于此沸點(diǎn)的物質(zhì)為高沸物，反則為低沸物。8、理論塔極數(shù)，實(shí)際塔極數(shù)及塔板效率：當(dāng)塔板上液體與蒸汽組成符合平衡曲線規(guī)定的那樣，此時(shí)提純到一定效果所需的塔板數(shù)為理論塔板數(shù)，但實(shí)際上由于汽液接觸時(shí)間有限，蒸氣和液體并淡能達(dá)到平衡狀態(tài)，在指定條件下，進(jìn)行精餾操作所需的實(shí)際塔板數(shù)，一般比理論塔斯社板數(shù)多得多。板效率：理論塔板數(shù)與實(shí)際塔斯社板數(shù)之比η=NT/N或N=NT/η式中η——塔板效率NT——理論塔板數(shù)N——實(shí)際塔板數(shù)上述截板效率為全塔中所有塔板的總（平均）效率，把它用于計(jì)算實(shí)際塔板數(shù)時(shí)，最為簡(jiǎn)單。此外，還有其它塔斯社板效率的方法。例如可用所謂個(gè)別塔板效率來(lái)表示某一塔板上實(shí)際物質(zhì)交換程度與達(dá)到相平衡時(shí)最大物質(zhì)交換程度之比。用公式表示：η=(yn-yn+1)/(y*n-yn+1)式中yn+1——上升至某塔斯社板的蒸汽組分Yn——離開(kāi)該塔板的蒸汽組成Y*n——與離開(kāi)該塔板的液體成平衡的蒸汽組成。9、全回流、回流比：在精餾操作中，停止向加料的同時(shí)，即不引出塔頂產(chǎn)品，也不排走塔斯社底和塔頂殘液，將塔頂蒸汽冷凝后全部回入塔中的過(guò)程稱(chēng)為全回流。P=L+DP全回流=L回流量+D產(chǎn)品接取量也可以這樣說(shuō)，當(dāng)塔頂蒸汽冷凝液全部流回塔內(nèi)，即無(wú)餾出液時(shí)，回流比R——∽稱(chēng)為全回流。式中P——為全回流量L——單位時(shí)間內(nèi)塔頂流液體的量Kg/horV/horD——單位時(shí)間內(nèi)塔頂接取量（產(chǎn)品量）Kg/horV/hor回流比：就是在精餾過(guò)程中回流量與產(chǎn)品截取量之比叫做回流比。用公式R=（P-D）/D還可以用R=L/D全回流操作，多半用在精餾塔的開(kāi)車(chē)初期或用在生產(chǎn)不正常時(shí)的精餾塔的自身循環(huán)操作中。例題：在精餾過(guò)程中，某塔全回流量90l/hor,規(guī)定出產(chǎn)品量3l/hor，計(jì)算回流比？而另一塔回流比