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稱為輕組分，難揮發(fā)組分B則稱為重組分。將液體混合物加熱至泡點以上沸騰使之部分汽化必有 ；反之將混合蒸汽冷卻到露點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)蒸餾過程

① 平衡蒸餾（閃蒸）

平衡蒸餾又稱閃蒸，系連續(xù)定態(tài)過程，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，然后經(jīng)節(jié)流閥減壓至預(yù)定壓強。由于壓強的突然降低，液體成為過熱液體，其高于沸點的顯熱隨即轉(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，氣相為頂部產(chǎn)物，其中難揮發(fā)組分獲得了增濃。

② 簡單蒸餾

簡單蒸餾為間歇操作過程，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)組分相對地富集。在蒸餾過程中，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）討論幾個問題

① 平衡蒸餾及簡單蒸餾產(chǎn)生的汽液相其組成服從什么關(guān)系？對了，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，這是蒸餾計算的基礎(chǔ)。此外，蒸餾時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？對了，是物料衡算關(guān)系，故蒸餾計算zui基本的兩個關(guān)系就是汽液相平衡關(guān)系和物料衡算，請同學(xué)們要認(rèn)真學(xué)習(xí)掌握。

② 平衡蒸餾和簡單蒸餾能否實現(xiàn)高純度的分離，為什么？不能，因為平衡蒸餾只經(jīng)過一次部分汽化，但其為間歇過程，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單蒸餾實現(xiàn)高純度分離？為什么？不能，因為：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）本章在簡單介紹平衡蒸餾與簡單蒸餾后，將重點討論混合液的精餾問題，也就是說精餾是本章的重點。

（4）精餾操作的費用和操作壓強

蒸餾和精餾都是通過氣化、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)能降耗是精餾過程研究的重要任務(wù)。此外，蒸餾過程中的液體沸騰溫度和蒸汽冷凝溫度均與操作壓強有關(guān)，故工業(yè)蒸餾的操作壓強應(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用很高的冷凝器或者在常壓下為氣態(tài)混合物（如烷、烴類混合物），沸點很低，需加壓使其成液態(tài)后才能精餾分離；減壓精餾可使沸點降低以避免使用高溫載熱體，沸點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。