液体蒸馏

§6.1.1/蒸馏概述

一、蒸馏分离的依据

蒸馏是分离液相混合物的典型单元操作。

蒸馏操作是将液体混合物部分汽化，利用其中组分挥发度不同的特性（挥发度差异）而达到分离的目的。

液体混合物 二元或多元系 A+B（C...）非A组分 A组分摩尔分率molfrac.xA0

A组分易挥发，称之为易挥发组分，也叫做轻组分；B为难挥发组分，也叫重组分。

需注意的是，汽相中仍可能有B等组分，不是纯A，因为轻、重组分都具挥发性，只是A较B易挥发罢了；同样液相中仍可能有A，而不是纯B。故组分在汽、液相中重新分配。

在实验室里的蒸馏操作是这样的，将液体混合物（原料液）置于蒸馏瓶中，蒸馏实验装置如图示。为防止暴沸在瓶中加入几片瓷片，瓶中液体量以不超过其体积的2/3为宜，接下来加热蒸馏瓶使液体部分汽化，产生的蒸汽经过套管冷凝器时被全部冷凝为液体，冷凝液被称为馏出液。得到的馏出液中轻组分的浓度必大于瓶中液相中的浓度x_A，即y_A>x_A,且y_A>x_A0 ，x_A<x_A0。同学已做过的是Et-OH+H₂O或是苯+甲苯体系,液体（酒精）的蒸馏实验。

如果将得到的馏出液作为原料液逐次重复上述蒸馏实验，则馏出液中轻组分的浓度y_A将逐次提高，即馏出液的品质逐次提高，但数量逐次减小（少而精）。同时应该看到蒸馏过程中伴有液体沸腾和蒸汽冷凝过程，所以为了要得到高纯度的馏出液必需消耗热量。

二、工业蒸馏过程

工业上最为简单的蒸馏过程是平衡蒸馏与简单蒸馏。

1.平衡蒸馏

平衡蒸馏又称闪蒸，是一个连续定态过程，流程如左图。原料连续的进入加热炉，在炉内被加热至一定温度，然后经节流阀减压至预定压强。由于压强的突然降低，过热液体发生自蒸发，液体部分汽化。汽、液两相在分离器中分开，汽相为顶部产物，其中易挥发组分较为富集；液相为底部产物，其中难挥发组分获得了增浓。

在平衡蒸馏过程中，各参数维持恒定不变。

2.简单蒸馏

简单蒸馏是一个间歇操作过程，是非定态过程。流程如下：

将一批原料液加入蒸馏釜中，在恒压下加热至沸腾，使液体不断汽化，产生的蒸汽冷凝后为顶部产物，其中易挥发组分较为富集。 在蒸馏过程中，釜内液体的易挥发组分浓度不断下降，蒸汽中的易挥发组分浓度相应地随之降低。因此，顶产品通常分槽收集，最终釜液一次排出。

3.精馏

由上述可看到，平衡蒸馏，简单蒸馏都只能达到有限程度的轻、重组分分离，不能满足高纯度分离的要求。如何根据组分挥发性差异开发一个过程，以实现高纯度的分离是蒸馏方法能否广泛应用的核心问题，为此提出了精馏过程。

本章在简单介绍平衡蒸馏与简单蒸馏后，将着重讨论混合液的精馏过程。

三、蒸馏操作的费用和操作压强

2.操作压强

蒸馏操作中液体沸腾温度与蒸汽冷凝温度均与操作压强有关。

本章限于讨论二组分体系（二元体系）的蒸馏过程，至于多组分蒸馏可参阅其它书籍。

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