2.1　蒸馏的特点与分类

2.1.1　蒸馏的特点

蒸馏是分离液体均相混合物最早实现工业化的典型单元操作。它是通过加热造成气液两相体系，利用混合物中各组分挥发度的差别达到组分分离与提纯的目的。

众所周知，液体具有挥发而成为蒸汽的能力，但不同液体在一定温度下的挥发能力各不相同。例如：将一瓶酒精和一瓶水同时置于一定温度下，瓶子中的酒精比水挥发得快。如果在一定压力下，对酒精和水混合液进行加热，使之部分汽化，因酒精的沸点低易于汽化，故在产生的蒸汽中，酒精的含量将高于原始混合液中酒精的含量。若将汽化的蒸汽全部冷凝，便可获得酒精含量高于原始混合液的产品，使酒精和水得到某种程度的分离。习惯上，我们把混合物中挥发能力高的组分（如酒精）称为易挥发组分或轻组分，把挥发能力低的组分（如水）称为难挥发组分或重组分。

蒸馏是目前应用最广泛的一类液体均相混合物的分离方法。除了蒸馏应用的历史悠久、技术比较成熟外，蒸馏分离还具有以下特点。

①通过蒸馏操作，可以直接获得所需要的产品，不像吸收、萃取等分离方法，还需要外加吸收剂或萃取剂，并需要进一步使所提取的组分与外加组分再进行分离，因而蒸馏操作流程通常较为简单。

②蒸馏分离适用的范围广泛，它不仅可以分离液体混合物，而且可通过改变操作压力使常温常压下呈气态或固态的混合物在液化后得以分离。例如，将空气液化，再用精馏方法获得氧、氮等产品；再如，脂肪酸的混合物，可用加热使其熔化，并在减压下建立气液两相系统，用蒸馏方法进行分离。对于挥发度相等或相近的混合物，可采用特殊精馏方法分离。

③蒸馏是通过对混合物加热建立气液两相体系的，气相还需要再冷凝液化，因此需要消耗大量的能量（包括加热介质和冷却介质）。另外，加压或减压将消耗额外的能量。蒸馏过程中的节能是个值得重视的问题。

2.1.2　蒸馏的分类

工业蒸馏过程有多种分类方法。

（1）按蒸馏方式可分为平衡（闪蒸）蒸馏、简单蒸馏、精馏和特殊精馏

平衡蒸馏和简单蒸馏常用于混合物中各组分的挥发度相差较大，对分离要求又不高的场合；精馏是借助回流技术来实现高纯度和高回收率的分离操作，它是应用最广泛的蒸馏方式。如果混合物中各组分的挥发度相差很小（相对挥发度接近于1）或形成恒沸液时，则应采用特殊蒸馏。若精馏时混合物组分间发生化学反应，称反应精馏，这是将化学反应与分离操作耦合的新型操作过程。对于含有高沸点杂质的混合液，若它与水互不相溶，可采用水蒸气蒸馏，从而降低操作温度。对于热敏性混合液，则可采用高真空下操作的分子蒸馏。

（2）按操作压力分为加压蒸馏、常压蒸馏和真空蒸馏

常压下为气态（如空气、石油气）或常压下泡点为室温的混合物，常采用加压蒸馏；常压下，泡点为室温至150℃左右的混合液，一般采用常压蒸馏；对于常压下泡点较高（一般高于150℃）或热敏性混合物（高温下易发生分解、聚合等变质现象），宜采用真空蒸馏，以降低操作温度。

（3）按被分离混合物中组分的数目可分为两组分精馏和多组分精馏

工业生产中，绝大多数为多组分精馏，但两组分精馏的原理及计算原则同样适用于多组分精馏，只是在处理多组分精馏过程时更为复杂些，因此常以两组分精馏为基础。

（4）按操作流程分为间歇精馏和连续精馏

间歇蒸馏主要应用于小规模、多品种或某些有特殊要求的场合，工业中以连续蒸馏为主。间歇蒸馏为非稳态操作，连续蒸馏一般为稳态操作。

2.1.3　精馏操作流程

精馏分离过程可连续操作，也可间歇操作。精馏装置系统一般应由精馏塔、塔顶冷凝器、塔底再沸器等相关设备组成，有时还要配原料预热器、产品冷却器、回流用泵等辅助设备。

图2-1所示为典型的连续精馏操作流程。通常，将原料加入的那层塔板称为加料板。在加料板以上的塔段，上升气相中难挥发组分向液相中传递，易挥发组分的含量逐渐增高，最终达到了上升气相的精制，因而称为精馏段。塔顶产品称为馏出液。加料板以下的塔段（包括加料板），完成了下降液体中易挥发组分的提出，从而提高塔顶易挥发组分的收率，同时获得高含量的难挥发组分塔底产品，因而将之称为提馏段。从塔釜排出的液体称为塔底产品或釜残液。

图2-2所示为间歇精馏操作流程。与连续精馏不同之处是：原料液一次加入釜中，因而间歇精馏塔只有精馏段而无提馏段；同时，间歇精馏釜液组成不断变化，在塔底上升汽量和塔顶回流液量恒定的条件下，馏出液的组成也逐渐降低。当釜液达到规定组成后，精馏操作即被停止，并排出釜残液。

应予指出，有时在塔底安装蛇管以代替再沸器，塔顶回流液也可依靠重力作用直接流入塔内而省去回流液泵。