液體精餾概述

本章討論分離均相液體混合物zui常用zui重要的方法—液體蒸餾及精餾。同學(xué)們以后要注意蒸餾及精餾的區(qū)別。

（1）蒸餾及精餾的分離依據(jù)

液體均具有揮發(fā)成蒸汽的能力，但各種液體的揮發(fā)性各不相同。習(xí)慣上，將液體混合物中的易揮發(fā)組分A稱(chēng)為輕組分，難揮發(fā)組分B則稱(chēng)為重組分。將液體混合物加熱至泡點(diǎn)以上沸騰使之部分汽化必有 ；反之將混合蒸汽冷卻到露點(diǎn)以下使之部分冷凝必有 。上述兩種情況所得到的氣液組成均滿足

部分汽化及部分冷凝均可使混合物得到一定程度的分離，它們均是籍混合物中各組分揮發(fā)性的差異而達(dá)到分離的目的，這就是蒸餾及精餾分離的依據(jù)。

（2）工業(yè)蒸餾過(guò)程

① 平衡蒸餾（閃蒸）

平衡蒸餾又稱(chēng)閃蒸，系連續(xù)定態(tài)過(guò)程，其流程如圖9-1。原料經(jīng)泵加壓后連續(xù)地進(jìn)入加熱爐，在加熱爐內(nèi)被加熱升溫至高于分離器壓力下的沸點(diǎn)，然后經(jīng)節(jié)流閥減壓至預(yù)定壓強(qiáng)。由于壓強(qiáng)的突然降低，液體成為過(guò)熱液體，其高于沸點(diǎn)的顯熱隨即轉(zhuǎn)變?yōu)闈摕岚l(fā)生自蒸發(fā)，液體部分汽化。氣、液兩相在分離器中分開(kāi)，氣相為頂部產(chǎn)物，其中難揮發(fā)組分獲得了增濃。

② 簡(jiǎn)單蒸餾

簡(jiǎn)單蒸餾為間歇操作過(guò)程，如圖9-2。將一批料液加入蒸餾釜中，在恒壓下加熱至沸騰，使液體不斷汽化。陸續(xù)產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)冷凝后作為頂部產(chǎn)品，其中易揮發(fā)組分相對(duì)地富集。在蒸餾過(guò)程中，釜內(nèi)液體的易揮發(fā)組分含量不斷下降，蒸汽中易揮發(fā)組分的含量也相應(yīng)地隨之降低。因此，通常是分罐收集頂部產(chǎn)物，zui終將釜液一次排出。

（3）討論幾個(gè)問(wèn)題

① 平衡蒸餾及簡(jiǎn)單蒸餾產(chǎn)生的汽液相其組成服從什么關(guān)系？對(duì)了，是氣液相平衡關(guān)系，故后面要討論蒸餾的氣液相平衡關(guān)系，這是蒸餾計(jì)算的基礎(chǔ)。此外，蒸餾時(shí)各股物料和各組分還應(yīng)滿足另一種關(guān)系，是什么關(guān)系？對(duì)了，是物料衡算關(guān)系，故蒸餾計(jì)算zui基本的兩個(gè)關(guān)系就是汽液相平衡關(guān)系和物料衡算，請(qǐng)同學(xué)們要認(rèn)真學(xué)習(xí)掌握。

② 平衡蒸餾和簡(jiǎn)單蒸餾能否實(shí)現(xiàn)高純度的分離，為什么？不能，因?yàn)槠胶庹麴s只經(jīng)過(guò)一次部分汽化，但其為間歇過(guò)程，頂部蒸汽組成隨釜液組成的降低而降低，得不到高純度的頂部產(chǎn)品，雖然可得到高純度的底部產(chǎn)品，但其量很小。

③ 如何蒸餾可得到高純度的產(chǎn)品？利用多次部分汽化與多次部分冷凝可分離得到高純度的產(chǎn)品。

④ 能否利用多次平衡蒸餾或多次簡(jiǎn)單蒸餾實(shí)現(xiàn)高純度分離？為什么？不能，因?yàn)椋?/span>a、設(shè)備流程太復(fù)雜，不經(jīng)濟(jì)且操作不便；b、中間產(chǎn)品量多，zui后得到的高純度產(chǎn)品量很少。

⑤ 工業(yè)上如何利用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理實(shí)現(xiàn)連續(xù)的高純度分離，而流程又不太復(fù)雜呢？利用精餾（在塔設(shè)備內(nèi)完成，可以是板式塔、也可以是填料塔）本章在簡(jiǎn)單介紹平衡蒸餾與簡(jiǎn)單蒸餾后，將重點(diǎn)討論混合液的精餾問(wèn)題，也就是說(shuō)精餾是本章的重點(diǎn)。

（4）精餾操作的費(fèi)用和操作壓強(qiáng)

蒸餾和精餾都是通過(guò)氣化、冷凝達(dá)到分離提濃的目的的。液體加熱氣化需要耗熱，氣相冷凝則需要提供冷卻量，因此，蒸餾和精餾都是能耗很高的單元操作，采用何種措施達(dá)到節(jié)能降耗是精餾過(guò)程研究的重要任務(wù)。此外，蒸餾過(guò)程中的液體沸騰溫度和蒸汽冷凝溫度均與操作壓強(qiáng)有關(guān)，故工業(yè)蒸餾的操作壓強(qiáng)應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。加壓精餾可使冷凝溫度提高以避免使用費(fèi)用很高的冷凝器或者在常壓下為氣態(tài)混合物（如烷、烴類(lèi)混合物），沸點(diǎn)很低，需加壓使其成液態(tài)后才能精餾分離；減壓精餾可使沸點(diǎn)降低以避免使用高溫載熱體，沸點(diǎn)高且又是熱敏性混合物精餾宜用減壓精餾；除上述情況外以外一般用常壓精餾。